CN105655530A - 汇流板及制备方法、具有其的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汇流板，汇流板包括采用镍制成的镍层，以及至少一层采用其他导电金属材料制成的导电层；其中，所述镍层和所述导电层制成一体，所述镍层用于与单体电池焊接；所述镍层具有良好的焊接性能、且该镍层与所述导电层的接触面积大能够承受较大电流；因此，一方面该复合汇流板的所述镍层与所述单体电池之间容易焊接且焊接性能好，另一方面该复合汇流板的所述导电层具有良好导电性；综上该汇流板易于与电池焊接，且导电性能好。

Description

汇流板及制备方法、具有其的电池模块
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地涉及一种由不同金属材料制成的汇流板及制备方法、具有该汇流板的电池模块。
背景技术
汇流板（busbar）指可发挥电子部件的电气连接和电流通道作用的板状电气配件，在电动汽车中，单个动力电池多大通过汇流板实现串联或并联以形成电池组。一般汇流板多采用铜材料和铝材料制成；因为铜和铝的电阻系数都比较小，具有良好的导电性能，其中，铜的电阻系数为1.67×10-8Ω·m，铝的电阻系数为2.65×10-8Ω·m；而且铜的熔点高可达1084度且冲压加工性能好。
但是，在实际使用过程中，单个动力电池的壳体多为不锈钢壳体，其在串联或并联的过程中需要和汇流板焊接，而不锈钢壳体与采用铜材料或铝材料制成的汇流板相互之间难以焊接，且焊接后其焊接处容易开裂或发生剥落，焊接性能差，使得采用此方法连接后的电池组运行不稳定且存在隐患。
为此，现需提供一种易于与单个动力电池的不锈钢壳体焊接且焊接性能好的汇流板。
发明内容
因此，本发明所要解决的问题在于现有技术中的汇流板与单个动力电池之间难以焊接且容易开裂；进而提供一种易于与单个动力电池的不锈钢壳体焊接且焊接性能好的汇流板。
为此，本发明提供了一种汇流板，汇流板包括采用镍制成的镍层，以及至少一层采用其他导电金属材料制成的导电层；其中，所述镍层和所述导电层制成一体，所述镍层用于与单体电池焊接。
所述镍层与所述导电层采用爆炸复合法或扩散焊或摩擦焊或钎焊或轧制复合法或热熔轧制法制成一体。
所述汇流板设为两层，所述导电层采用电阻系数小于镍的金属材料制成。
所述汇流板上还成型有由所述导电层朝向所述镍层凹陷的凹槽，且所述凹槽的深度不小于所述导电层的厚度。
所述镍层对应于所述凹槽的位置处还成型有镂空连接部。
一种制备上述汇流板的方法，
将镍层与导电层制备成一体复合板；
将所述一体复合板矫平后获得汇流复合板；
在所述汇流复合板上，加工所述凹槽与所述镂空连接部；
通过所述镂空连接部将所述镍层与所述单体电池6焊接在一起。
所述镍层与所述导电层采用爆炸复合法或轧制复合法或热熔轧制法制成一体复合板后，采用矫平机矫平后直接获得所述汇流复合板或切割制备若干所述汇流复合板。
采用机械加工法、激光加工法或刻蚀法加工所述凹槽和所述镂空连接部。
一种电池模块，包括若干单体电池，以及将所述单体电池相连的汇流板，所述汇流板设为如上所述的汇流板。
所述汇流板的所述镍层与所述单体电池点焊连接。
本发明相对于现有技术，具有如下优点之处：
1、本发明提供的所述汇流板为所述镍层和所述导电层共同形成复合汇流板，所述镍层用于与所述单体电池焊接；所述镍层具有良好的焊接性能、且该镍层与所述导电层的接触面积大能够承受较大电流；因此，一方面该复合汇流板的所述镍层与所述单体电池之间容易焊接且焊接性能好，另一方面该复合汇流板的所述导电层具有良好导电性；综上该汇流板易于与电池焊接，且导电性能好。
2、本发明提供的所述镍层与所述导电层采用爆炸复合法或扩散焊或摩擦焊或钎焊或轧制复合法或热熔轧制法制成一体，如此制成的所述镍层与所述导电层之间的复合结合面的电阻小，能够有效降低电池组内耗，避免因结合处电阻过大而致使电池组温度过高。
3、本发明提供的所述导电层可设为铝层或铜层或银层，易于加工制成、自身电阻小且导流性好。
4、本发明提供的所述导电层上设有若干凹槽，所述镍层上对应于所述凹槽的位置设有若干用于焊接所述单体电池的镂空连接部；连接所述汇流板与所述单体电池时，将所述汇流板放置在所述单体电池的外壳上方，并使所述汇流板的所述镍层的所述镂空连接部与所述单体电池外壳接触，然后通过所述镂空连接部将所述镍层和所述单体电池外壳点焊成一体。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明所述的镍层和导电层示意图；
图2为本发明所述的汇流板示意图；
图3为实施例2所述的汇流板示意图；
图4为实施例2所述的汇流板与所述单体电池连接示意图；
图5为实施例3所述的汇流板俯视图；
图6为实施例3所述的汇流板仰视图；
图7为实施例3所述的汇流板与所述单体电池连接示意图；
图8为实施例4所述的汇流板俯视图；
图9为实施例4所述的汇流板仰视图；
图10为实施例4所述的汇流板与所述单体电池连接示意图；
附图标记说明：1-汇流板；2-镍层；3-导电层；4-凹槽；5-镂空连接部；6-单体电池。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
如图1和2所示，本实施例提供一种汇流板1，所述汇流板1包括采用镍制成的镍层2，以及至少一层采用其他导电金属材料制成的导电层3；其中，所述镍层2和所述导电层3制成一体，所述镍层2用于与单体电池6焊接。
在本实施例中，所述汇流板1为所述镍层2和所述导电层3共同形成复合汇流板1，所述镍层2用于与所述单体电池6焊接；所述镍层2具有良好的焊接性能、且该镍层2与所述导电层3的接触面积大；因此，一方面该复合汇流板1的所述镍层2与所述单体电池6之间容易焊接且焊接性能好，另一方面该复合汇流板1的所述导电层3具有良好导电性；综上该汇流板1易于与电池焊接，且导电性能好。
其中，所述镍层2与所述导电层3采用爆炸复合法或扩散焊或摩擦焊或钎焊或轧制复合法或热熔轧制法制成一体。本实施例优选采用爆炸复合法将所述镍层2和所述导电层3制成一体，如此制成的所述镍层2与所述导电层3之间的复合结合面的电阻小，能够有效降低电池组内耗，避免因结合处电阻过大而致使电池组温度过高。
具体地，本实施例的所述汇流板1设为两层，所述导电层3采用电阻系数小于镍的金属材料制成。作为优选的实施方式，所述导电层3设为采用铜材料制成的铜层。当然，作为可变换的实施方式，还可以将所述导电层3设为采用铝材料制成的铝层，或者将所述导电层3设有采用银材料制成的银层。
同时，作为可变换的实施方式，还可以将所述汇流板1设为三层，所述导电层2包括一层采用铜材料制成的铜层以及一层采用铝材料制成的铝层。
进一步，在上述实施例的基础上，所述汇流板1上还成型有由所述导电层3朝向所述镍层2凹陷的凹槽4，且所述凹槽4的深度不小于所述导电层3的厚度；同时，所述镍层2对应于所述凹槽4的位置处还成型有镂空连接部5，通过所述镂空连接部5将所述镍层2和所述单体电池6焊接成一体。
具体地，本实施例所述凹槽4可成型为方孔，也可以成型为圆孔；当然，还可以设为不规则形状的孔。
连接所述汇流板1与所述单体电池6时，将所述汇流板1放置在所述单体电池6的外壳上方，并使所述汇流板1的所述镍层2的所述镂空连接部5与所述单体电池6外壳接触，然后通过所述镂空连接部5将所述镍层2和所述单体电池6外壳点焊成一体。
实施例2
在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种制备上述汇流板1的方法：
将镍层2与导电层3制备成一体复合板；
将所述一体复合板矫平后获得汇流复合板；
在所述汇流复合板上，加工所述凹槽4与所述镂空连接部5；
通过所述镂空连接部5将所述镍层2与所述单体电池6焊接在一起。
其中，所述镍层2与所述导电层3采用爆炸复合法或轧制复合法或热熔轧制法制成一体复合板后，采用矫平机矫平后直接获得所述汇流复合板或切割制备若干所述汇流复合板。采用机械加工法、激光加工法或刻蚀法加工所述凹槽4和所述镂空连接部5。
在本实施例中，优选所述导电层3为采用铜材料制成的铜层；其中，所述铜层的厚度设为0.3mm，所述镍层2的厚度也设为0.3mm。
如图1、2、3和4所示，本实施例的所述汇流板1的具体制备过程如下：
制备所述复合板：本实施例采用爆炸复合法制备所述复合板，首先将所述镍层2通过支撑物放置在所述铜层的上方，且二者相距3mm；然后在所述镍层2上铺设炸药，如二号岩石硝铵炸药，装药量为2.2-2.5g/cm2；最后在铺设完毕后通过雷管引爆，从而获得铜镍复合板，如图2所示。
矫平所述铜镍复合板：矫平时，可以直接采用矫平机矫平直接获得所述汇流板1，或者可进一步将矫平后的所述复合板切割制成若干所述汇流板1；当然，还可以采用其他方法对所述复合板进行矫平。
加工所述凹槽4：通过铣床在所述汇流板1的所述铜层上加工出朝向所述镍层2延伸的0.4mm的圆形凹槽4，如图3所示。
连接所述单体电池6：将所述单体电池6放置在所述镍层2下方，且所述单体电池6的不锈钢顶盖朝上与位于所述铜层下方的所述镍层2接触，并与所述凹槽4的位置相对应；然后采用所述点焊机进行点焊，点焊时，所述点焊机的焊枪接头伸入所述凹槽4中与所述镍层2接触，使得被接触处的所述镍层2与所述单体电池6的不锈钢顶盖瞬间热熔接，从而实现所述汇流板1与所述单体电池6的连接，如图4所示。
实施例3
作为可变换的实施方式，本实施例与实施例2的不同之处在于：
在本实施例中，所述导电层3为采用铝材料制成的铝层；其中，所述铝层的厚度设为0.3mm，所述镍层2的厚度设为0.2mm。
如图5、6和7所示，本实施例的所述汇流板1的具体制备过程如下：
制备所述复合板：本实施例采用爆炸复合法制备所述复合板，首先将所述镍层2通过支撑物放置在所述铝层的上方，且二者相距3mm；然后在所述镍层2上铺设炸药，如二号岩石硝铵炸药，装药量为2.2-2.5g/cm2；最后在铺设完毕后通过雷管引爆，从而获得铝镍复合板。
矫平所述铝镍复合板：矫平时，可以直接采用矫平机矫平直接获得所述汇流板1，或者可进一步将矫平后的所述复合板切割制成若干所述汇流板1；当然，还可以采用其他方法对所述复合板进行矫平。
加工所述凹槽4和所述镂空连接部5：通过铣床在所述汇流板1的所述铝层上加工出朝向所述镍层2延伸的0.4mm的圆形凹槽4，然后利用激光在所述镍层2对应于所述凹槽4的位置处加工出所述镂空连接部5，如图5和6所示，具体地，所述镍层2上成型有“C”型通槽以及圆形焊接接头，其中，所述圆形焊接接头通过中间连接部与所述镍层2连接；所述“C”型通槽、所述圆形焊接接头及所述中间连接部共同构成所述镂空连接部5。
连接所述单体电池6：将所述单体电池6放置在所述镍层2下方，且所述单体电池6的不锈钢顶盖朝上与位于所述铝层下方的所述镍层2接触，并与所述凹槽4的位置相对应；然后采用所述点焊机进行点焊，点焊时，所述点焊机的焊枪接头伸入所述凹槽4中与所述镍层6的所述镂空连接部5接触，使得被接触处的所述镂空连接部5与所述单体电池6的不锈钢顶盖瞬间热熔接，从而实现所述汇流板1与所述单体电池6的连接，如图7所示。
实施例4
作为可变换的实施方式，本实施例与实施例2的不同之处在于：
在本实施例中，所述导电层3为采用铜材料制成的铜层；其中，所述铜层的厚度设为0.2mm，所述镍层2的厚度设为0.2mm。
如图8、9和10所示，本实施例的所述汇流板1的具体制备过程如下：
制备所述复合板：采用轧制方法将所述镍层6和所述铜板制成所述复合板。
矫平所述铜镍复合板：矫平时，可以直接采用矫平机矫平直接获得所述汇流板1，或者可进一步将矫平后的所述复合板切割制成若干所述汇流板1；当然，还可以采用其他方法对所述复合板进行矫平。
加工所述凹槽4和所述镂空连接部5：通过铣床在所述汇流板1的所述铜层上加工出朝向所述镍层2延伸的0.2mm的圆形凹槽4，然后利用刻蚀工艺在所述镍层2对应于所述凹槽4的位置处加工出所述镂空连接部5，如图8和9所示，具体地，所述镍层2对应于所述凹槽4的位置处均布有四个三角形结构，且相邻的两个所述三角形结构之间形成有间隙，四个所述三角形结构的所述间隙形成“X”型镂空，四个所述三角形结构与所述“X”型镂空共同形成所述镂空连接部5。
连接所述单体电池6：将所述单体电池6放置在所述镍层2下方，且所述单体电池6的不锈钢顶盖朝上与位于所述铜层下方的所述镍层2接触，并与所述凹槽4的位置相对应；然后采用所述点焊机进行点焊，点焊时，所述点焊机的焊枪接头伸入所述凹槽4中与所述镍层2的所述镂空连接部5接触，使得被接触处的所述镂空连接部5与所述单体电池6的不锈钢顶盖瞬间热熔接，从而实现所述汇流板1与所述单体电池6的连接，如图10所示。
实施例5
作为可变换的实施方式，本实施例与实施例2的不同之处在于：
在本实施例中，所述导电层3为采用银材料制成的银层；其中，所述银层的厚度设为0.2mm，所述镍层2的厚度设为0.2mm。
本实施例的所述汇流板1的具体制备过程如下：
制备所述复合板：采用扩散焊或摩擦焊或钎焊或热熔轧制方法将所述镍层6和所述银板制成所述复合板。
矫平所述银镍复合板：矫平时，可以直接采用矫平机矫平直接获得所述汇流板1，或者可进一步将矫平后的所述复合板切割制成若干所述汇流板1；当然，还可以采用其他方法对所述复合板进行矫平。
加工所述凹槽4和所述镂空连接部5：通过铣床在所述汇流板1的所述银层上加工出朝向所述镍层2延伸的0.2mm的圆形凹槽4，然后利用刻蚀工艺在所述镍层2对应于所述凹槽4的位置处加工出所述镂空连接部5。
连接所述单体电池6：将所述单体电池6放置在所述镍层2下方，且所述单体电池6的不锈钢顶盖朝上与位于所述银层下方的所述镍层2接触，并与所述凹槽4的位置相对应；然后采用所述点焊机进行点焊，点焊时，所述点焊机的焊枪接头从所述银层上方伸入所述凹槽4中与所述镍层2的所述镂空连接部5接触，使得被接触处的所述镂空连接部5与所述单体电池6的不锈钢顶盖瞬间热熔接，从而实现所述汇流板1与所述单体电池6的连接。
实施例6
在实施例1-5的基础上，本实施例进一步提供一种电池模块：
其包括若干单体电池6，以及将所述单体电池6相连的汇流板1；其中，所述汇流板1设为如上所述的汇流板1。
在本实施例中，优选所述汇流板1的所述镍层2与所述单体电池6点焊连接；即所述镍层2与所述单体电池6的不锈钢壳体点焊连接。作为可变换的实施方式，所述汇流板1的所述镍层2与所述单体电池6之间还可以采用电阻焊、超声波焊、激光焊等其他焊接方式。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种汇流板，其特征在于：汇流板（1）包括采用镍制成的镍层（2），以及至少一层采用其他导电金属材料制成的导电层（3）；其中，所述镍层（2）和所述导电层（3）制成一体，所述镍层（2）用于与单体电池（6）焊接。
2.根据权利要求1所述的汇流板，其特征在于：所述镍层（2）与所述导电层（3）采用爆炸复合法或扩散焊或摩擦焊或钎焊或轧制复合法或热熔轧制法制成一体。
3.根据权利要求1所述的汇流板，其特征在于：所述汇流板（1）设为两层；其中，所述导电层（3）采用电阻系数小于镍的金属材料制成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的汇流板，其特征在于：所述汇流板（1）上还成型有由所述导电层（3）朝向所述镍层（2）凹陷的凹槽（4），且所述凹槽（4）的深度不小于所述导电层（3）的厚度。
5.根据权利要求4所述的汇流板，其特征在于：所述镍层（2）对应于所述凹槽（4）的位置处还成型有镂空连接部（5）。
6.一种制备如权利要求5所述的汇流板的方法，其特征在于：
将镍层（2）与导电层（3）制备成一体复合板；
将所述一体复合板矫平后获得汇流复合板；
在所述汇流复合板上，加工所述凹槽（4）与所述镂空连接部（5）；
通过所述镂空连接部（5）将所述镍层（2）与所述单体电池（6）焊接在一起。
7.根据权利要求6所述的一种制备汇流板的方法，其特征在于：所述镍层（2）与所述导电层（3）采用爆炸复合法或轧制复合法或热熔轧制法制成一体复合板后，采用矫平机矫平后直接获得所述汇流复合板或切割制备若干所述汇流复合板。
8.根据权利要求7所述的一种制备汇流板的方法，其特征在于：采用机械加工法、激光加工法或刻蚀法加工所述凹槽（4）和所述镂空连接部（5）。
9.一种电池模块，包括若干单体电池（6），以及将所述单体电池（6）相连的汇流板，其特征在于：所述汇流板（1）设为权利要求1-5中任一项所述的汇流板（1）。
10.根据权利要求10所述的一种电池模块，其特征在于：所述汇流板（1）的所述镍层（2）与所述单体电池（6）点焊连接。
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