CN105789547A - 电极端子及其制备方法以及电池盖板组件、电池、电池组、电池包和电动汽车 - Google Patents

电极端子及其制备方法以及电池盖板组件、电池、电池组、电池包和电动汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电极端子及其制备方法以及电池盖板组件、电池、电池组、电池包和电动汽车。该电极端子包括：有插入端的连接件(1)和有插槽的引出端子(2)；所述插入端包括外连接区、延伸出的定位销以及连接外连接区和定位销的过渡区(3)；所述插槽包括内连接区、自由变形区(6)和配合区(5)，自由变形区(6)位于所述内连接区和配合区(5)之间；所述定位销穿过所述内连接区和自由变形区(6)插入配合区(5)，并且所述定位销与配合区(5)为过盈配合；所述外连接区和所述内连接区通过原子结合的方式连接。该电极端子具有双重连接，保证连接件与电池的连接可靠性。

Description

电极端子及其制备方法以及电池盖板组件、电池、电池组、电池包和电动汽车
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地，涉及一种电极端子，制备该电极端子的方法，一种包括该电极端子的单体电池组件、一种包括该电极端子的电池盖板组件、一种包括该电极端子的电池以及一种包括该电极端子的电池组，包括该电池组的电池包，和包括该电池包的电动汽车。
背景技术
大型电池组需要将多个单体电池的电极串联或者并联连接而得到所需电流或电压，一般通过金属片连接，而电池的正负极材料一般是不同的，金属片一般为铝或铜，会与其中异种金属的电极的焊接较为困难。
现有已开发出由两种金属制成的双金属极柱，即通过预先对极柱进行改进，不仅能很好的与电芯的集流体焊接，而且能很好的跟金属片实现焊接。但现有的双金属极柱基本采用常规的焊接方式，不仅焊接困难，需要做各种改进，而且异种金属间的连接可靠性仍然不足，制备过程产品的稳定不够。
因此，需要改进现有的电极端子，以提供连接更为可靠的电极端子。
发明内容
本发明的目的是为了解决双金属极柱焊接中异种金属间的连接可靠性差，焊接困难的问题，提供了电极端子及其制备方法以及电池盖板组件、电池、电池组、电池包和电动汽车。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电极端子，该电极端子包括：有插入端的连接件1和有插槽的引出端子2；所述插入端包括外连接区、延伸出的定位销以及连接外连接区和定位销的过渡区3；所述插槽包括内连接区、自由变形区6和配合区5，自由变形区6位于所述内连接区和配合区5之间；所述定位销穿过所述内连接区和自由变形区6插入配合区5，并且所述定位销与配合区5为过盈配合；所述外连接区和所述内连接区通过原子结合的方式连接。
本发明还提供了一种制备本发明提供的电极端子的方法，该方法包括：将连接件1加工形成具有定位销、过渡区3和外连接区，将引出端子2加工形成具有配合区5、自由变形区6和内连接区；所述定位销的外径与配合区5的内径的尺寸为过盈配合；将所述定位销插入配合区5，所述外连接区与所述内连接区之间有间隙7，采用电磁脉冲焊接将所述外连接区与所述内连接区进行焊接，形成连接区域4。
本发明还提供了一种电池盖板组件，该电池盖板组件包括：主体盖板，所述主体盖板上设有引出孔；具有通孔的绝缘密封件，所述绝缘密封件位于所述引出孔内；电极端子，所述电极端子穿过所述通孔和所述引出孔；其中，所述电极端子为本发明提供的电极端子。
本发明还提供了一种电池盖板组件，该电池盖板组件包括：主体盖板，所述主体盖板上设有第一引出孔和第二引出孔；具有第一通孔的第一绝缘密封件和具有第二通孔的第二绝缘密封件，所述第一绝缘密封件位于所述第一引出孔内，所述第二绝缘密封件位于所述第二引出孔内；正极端子和负极端子，所述正极端子穿过所述第一通孔和所述第一引出孔，所述负极端子穿过所述第二通孔和所述第二引出孔；其中，所述正极端子或负极端子为本发明提供的电极端子，所述绝缘密封件为陶瓷密封环。
本发明还提供了一种电池，其中，所述电池包括：壳体、位于壳体内的电芯及将电芯封装在壳体内的电池盖板组件，所述电池盖板组件为本发明提供的电池盖板组件，所述电池盖板组件中的电极端子与所述电芯电连接以引出电池内部的电流。
本发明还提供了一种电池组，其中，该电池组包括：多个电池，所述电池具有正极端子和负极端子，其中所述负极端子或正极端子为本发明提供的电极端子；动力连接片，所述动力连接片电连接相邻的所述电池。
本发明还提供了一种电池包，该电池包包括多个电池组，其中，所述电池组为本发明提供的电池组。
本发明还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括多个电池包，其中，所述电池包为本发明提供的电池包。
在本发明提供的电极端子中，连接件和引出端子除了通过插入端的外连接区与插槽的内连接区的原子结合方式的连接外，还有插入端的定位销与插槽的配合区的过盈配合，可以双重保证连接体和引出端子的连接可靠性，保证电极端子的过流能力和连接强度。设置的自由变形区可以确保两种连接互不影响，均可靠有效。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的电极端子；
图2为本发明提供的电极端子焊接前的示意图；
图3为现有技术电极端子的示意图，其中没有定位销和配合区。
附图标记说明
1、连接体2、引出端子3、过渡区
4、连接区域5、配合区6、自由变形区
7、间隙8、外连接区9、内连接区
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种电极端子，如图1所示，该电极端子包括：有插入端的连接件1和有插槽的引出端子2；所述插入端包括外连接区、延伸出的定位销以及连接外连接区和定位销的过渡区3；所述插槽包括内连接区、自由变形区6和配合区5，自由变形区6位于所述内连接区和配合区5之间；所述定位销穿过所述内连接区和自由变形区6插入配合区5，并且所述定位销与配合区5为过盈配合；所述外连接区和所述内连接区通过原子结合的方式连接。
本发明提供的电极端子可以提供双金属极柱中异种金属间更可靠的连接和保证电流的通过能力。电极端子采用将连接件1的插入端插入引出端子2上的插槽。定位销在插入端的顶端，可以插入插槽的配合区5，并且定位销和配合区5之间的配合关系为过盈配合，可以保证定位销和配合区5之间的紧密连接，从而也提供了连接件1与引出端子2之间的连接。另外提供的定位销和配合区5还可以确保插入端在插槽中的位置固定，不仅可以保证插入端的外连接区与插槽的内连接区的连接均匀，而且进行此连接时无需另外的夹具，有利于自动化生产。
根据本发明，优选情况下，所述过盈配合的过盈区域在轴向上的深度为1-15mm，优选为1-8mm。保证连接件1与引出端子2的连接可靠性。
根据本发明，优选情况下，所述过盈配合的过盈量为0.02-0.15mm，优选为0.03-0.08mm。
根据本发明，连接件1和引出端子2可以为各种立体形状，包括但不限于轴对称的旋转体。优选情况下，连接件1的轴向截面中，所述外连接区的直径大于所述定位销的直径，过渡区3为由所述定位销的直径变大到所述外连接区的直径的斜面结构，该斜面结构在轴向上的深度为0.5-10mm；优选地，所述定位销的直径与所述外连接区的直径的比为0.3-0.9:1；斜面结构在轴向上的深度为1-5mm。
根据本发明，优选情况下，连接件1的外连接区的直径为3-40mm；优选为5-20mm。
根据本发明，优选情况下，连接件1的轴向截面为T字型。具体地，如图1所示，在连接件1上与插入端相反的一端有直径大于外连接区的直径的平面，例如可以为法兰面，可以用于方便进一步将连接件1与其他的电池部件连接。
根据本发明，优选情况下，自由变形区6包围过渡区3，且与过渡区3之间有空隙。在本发明提供的电极端子中，连接件1的插入端和引出端子2的插槽上都加工设置了相邻的不同作用区。依次地，连接件1的定位销与引出端子2的配合区5以过盈配合的方式连接；连接件1的过渡区3与引出端子2的自由变形区6相对应，但之间有间隙；连接件1的外连接区与引出端子2的内连接区通过原子结合的方式连接。由此，本发明提供的电极端子可以具有通过两种连接方式的连接区域，提高了电极端子的连接可靠性，保证了电流的过流能力。引出端子2的自由变形区6与连接件1的过渡区3位于上述两个连接区域之间，自由变形区6可以确保两个连接区域间互不影响，各自连接有效可靠。
根据本发明，优选情况下，连接件(1)和引出端子(2)为不同的金属；优选地，连接件1或引出端子2可以选自铜、铝、钢、银或镍，且不同时为同一种金属；更优选地，引出端子2为铜，连接件1为铝；或者，引出端子2为铝，连接件1为铜。
本发明还提供了一种制备本发明提供的电极端子的方法，该方法包括：将连接件1加工形成具有定位销、过渡区3和外连接区8，将引出端子2加工形成具有配合区5、自由变形区6和内连接区9；所述定位销的外径与配合区5的内径的尺寸为过盈配合；将所述定位销插入配合区5，外连接区8与内连接区9之间有间隙7，采用电磁脉冲焊接将外连接区8与内连接区9进行焊接，形成连接区域4。
如图2所示，由于定位销和配合区5的过盈配合，可以提高连接件1插入引出端子2的定位精度，也可以保证在无任何夹具辅助下，保证外连接区8与内连接区9相对且之间具有均匀一致的间隙，例如，连接件1和引出端子2为同轴，在进行电磁脉冲焊接前，它们之间在整个圆周上的间隙7是相同的，可以保证实施电磁脉冲焊接时在连接区域4的圆周上形成连接强度一致的连接，提供电极端子以可靠的连接，提高电磁脉冲焊接实施获得的连接效果。
根据本发明，优选情况下，间隙7为0.2-5mm，优选为0.5-2mm。
根据本发明，优选情况下，所述外连接区8与所述内连接区9之间呈角度为0-30°的夹角，优选角度为0-15°。具体地，在进行电磁脉冲焊接前，外连接区8与内连接区9可以是平行也可以是形成一定的角度。当外连接区8与内连接区9形成角度时，在图2显示出的本发明提供的电极端子焊接前的轴向截面图中，一般是连接件1的外连接区8是平行于轴线，上述夹角为引出端子2的内连接区9与轴线形成的锐角，即内连接区9倾斜于轴线，其中内连接区9与自由变形区6相连的一端靠近外连接区9，同时间隙7为此处与外连接区9的间隙，另一端远离外连接区9。
根据本发明，优选情况下，所述电磁脉冲焊接的焊接能量为16-96KJ。
本发明中，在实施电磁脉冲焊接前，所述插槽的内连接区的宽度与自由变形区6的宽度相同。内连接区的深度与前述插入端的外连接区的长度相同。实施电磁脉冲焊接后，自由变形区6包围过渡区3。
本发明还提供了一种电池盖板组件，该电池盖板组件包括：主体盖板，所述主体盖板上设有引出孔；具有通孔的绝缘密封件，所述绝缘密封件位于所述引出孔内；电极端子，所述电极端子穿过所述通孔和所述引出孔；其中，所述电极端子为本发明提供的电极端子。
本发明还提供了一种电池盖板组件，该电池盖板组件包括：主体盖板，所述主体盖板上设有第一引出孔和第二引出孔；具有第一通孔的第一绝缘密封件和具有第二通孔的第二绝缘密封件，所述第一绝缘密封件位于所述第一引出孔内，所述第二绝缘密封件位于所述第二引出孔内；正极端子和负极端子，所述正极端子穿过所述第一通孔和所述第一引出孔，所述负极端子穿过所述第二通孔和所述第二引出孔；其中，所述正极端子或负极端子为本发明提供的电极端子，所述绝缘密封件为陶瓷密封环。
本发明还提供了一种电池，其中，所述电池包括：壳体、位于壳体内的电芯及将电芯封装在壳体内的电池盖板组件，所述电池盖板组件为本发明提供的电池盖板组件，所述电池盖板组件中的电极端子与所述电芯电连接以引出电池内部的电流。
本发明还提供了一种电池组，其中，该电池组包括：多个电池，所述电池具有正极端子和负极端子，其中所述负极端子或正极端子为本发明提供的电极端子；动力连接片，所述动力连接片电连接相邻的所述电池。
本发明还提供了一种电池包，该电池包包括多个电池组，其中，所述电池组为本发明提供的电池组。
本发明还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括多个电池包，其中，所述电池包为本发明提供的电池包。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
以下实施例中，连接强度通过拉力测试方法采用高品检测公司GP-TS2000M型号仪器测得。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的制备电极端子的方法。
如图2所示，连接件：定位销的外径为5.03mm，定位销的长度为6mm，过渡区的高度为5mm，插入端的外连接区的直径为10mm，插入端的外连接区的长度为10mm；引出端子：配合区的直径为5.00mm，配合区的深度为6cm，插槽的内连接区的直径为12mm。其中，定位销的外径与配合区的内径的过盈区域的深度为5mm，过盈量为0.03mm。
将定位销插入配合区，外连接区与内连接区间的间隙为1.5mm，进行电磁脉冲焊接(焊接设备型号PS48-16/25，PST公司)，焊接能量为16KJ，得到电极端子，如图1所示。
将得到的电极端子进行连接强度测试，连接强度为200MPa。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的制备电极端子的方法。
如图2所示，连接件：定位销的外径为3.00mm，定位销的长度为8mm，过渡区的高度为3mm，插入端的外连接区的直径为8mm，插入端的外连接区的长度为15mm；引出端子：配合区的直径为3.04mm，配合区的深度为10cm，插槽的内连接区的直径为9mm。其中，定位销的外径与配合区的内径的过盈区域的深度为3mm，过盈量为0.04mm。连接件的外连接区与轴线平行，内连接区与外连接区呈9°夹角。
将定位销插入配合区，外连接区与内连接区间的间隙为1.5mm，进行电磁脉冲焊接(焊接设备型号PS48-16/25，PST公司)，焊接能量为20KJ，得到电极端子，如图1所示。
将得到的电极端子进行连接强度测试，连接强度为300MPa。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的制备电极端子的方法。
如图2所示，连接件：定位销的外径为8.05mm，定位销的长度为15mm，过渡区的高度为5mm，插入端的外连接区的直径为8mm，插入端的外连接区的长度为20mm；引出端子：配合区的直径为8mm，配合区的深度为10cm，插槽的内连接区的直径为20mm。其中，定位销的外径与配合区的内径的过盈区域的深度为10mm，过盈量为0.08mm。连接件的外连接区与轴线平行，内连接区与外连接区呈15°夹角。
将定位销插入配合区，外连接区与内连接区间的间隙为1.5mm，进行电磁脉冲焊接(焊接设备型号PS48-16/25，PST公司)，焊接能量为32KJ，得到电极端子，如图1所示。
将得到的电极端子进行连接强度测试，连接强度为450MPa。
对比例1
如图3所示，连接件：插入端的外连接区的直径为5mm，插入端的外连接区的长度为3mm；引出端子：插槽的内连接区的直径为10mm。
将连接件插入引出端子，外连接区与内连接区间的间隙为1.5mm，进行电磁脉冲焊接(焊接设备型号PS48-16/25，PST公司)，焊接能量为32KJ，得到电极端子。
将得到的电极端子进行连接强度测试，连接强度为100MPa。
由上述实施例和对比例的结果可以看出，本发明提供的电极端子通过具有两种连接方式可以提高连接件和引出端子之间的可靠性，连接强度更好。

Claims (19)

1.一种电极端子，该电极端子包括：有插入端的连接件(1)和有插槽的引出端子(2)；所述插入端包括外连接区、延伸出的定位销以及连接外连接区和定位销的过渡区(3)；所述插槽包括内连接区、自由变形区(6)和配合区(5)，自由变形区(6)位于所述内连接区和配合区(5)之间；所述定位销穿过所述内连接区和自由变形区(6)插入配合区(5)，并且所述定位销与配合区(5)为过盈配合；所述外连接区和所述内连接区通过原子结合的方式连接。
2.根据权利要求1所述的电极端子，其中，所述过盈配合的过盈区域在轴向上的深度为1-15mm，优选为1-8mm。
3.根据权利要求1或2所述的电极端子，其中，所述过盈配合的过盈量为0.02-0.15mm，优选为0.03-0.08mm。
4.根据权利要求1所述的电极端子，其中，连接件(1)的轴向截面中，所述外连接区的直径大于所述定位销的外径，过渡区(3)为由所述定位销的外径变大到所述外连接区的直径的斜面结构，该斜面结构在轴向上的深度为0.5-10mm；优选地，所述定位销的外径与所述外连接区的直径的比为0.3-0.9:1；斜面结构在轴向上的深度为1-5mm。
5.根据权利要求1或4所述的电极端子，其中，连接件(1)的外连接区的直径为3-40mm；优选为5-20mm。
6.根据权利要求1所述的电极端子，其中，连接件(1)的轴向截面为T字型。
7.根据权利要求1或4所述的电极端子，其中，自由变形区(6)包围过渡区(3)，且与过渡区(3)之间有空隙。
8.根据权利要求1所述的电极端子，其中，连接件(1)和引出端子(2)为不同的金属；优选地，引出端子(2)为铜，连接件(1)为铝；或者，引出端子(2)为铝，连接件(1)为铜。
9.一种制备权利要求1-8中任意一项所述的电极端子的方法，该方法包括：将连接件(1)加工形成具有定位销、过渡区(3)和外连接区，将引出端子(2)加工形成具有配合区(5)、自由变形区(6)和内连接区；所述定位销的外径与配合区(5)的内径的尺寸为过盈配合；将所述定位销插入配合区(5)，所述外连接区与所述内连接区之间有间隙(7)，采用电磁脉冲焊接将所述外连接区与所述内连接区进行焊接，形成连接区域(4)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，间隙(7)为0.2-5mm，优选为0.5-2mm。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述外连接区与所述内连接区之间呈角度为0-30°的夹角，优选角度为0-15°。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述连接区域(4)在轴向上的长度为1-20mm，优选为2-6mm。
13.根据权利要求9或10所述的方法，其中，所述电磁脉冲焊接的焊接能量为16-96KJ。
14.一种电池盖板组件，该电池盖板组件包括：
主体盖板，所述主体盖板上设有引出孔；
具有通孔的绝缘密封件，所述绝缘密封件位于所述引出孔内；
电极端子，所述电极端子穿过所述通孔和所述引出孔；
其中，所述电极端子为权利要求1-8中任意一项所述的电极端子。
15.一种电池盖板组件，该电池盖板组件包括：
主体盖板，所述主体盖板上设有第一引出孔和第二引出孔；
具有第一通孔的第一绝缘密封件和具有第二通孔的第二绝缘密封件，所述第一绝缘密封件位于所述第一引出孔内，所述第二绝缘密封件位于所述第二引出孔内；
正极端子和负极端子，所述正极端子穿过所述第一通孔和所述第一引出孔，所述负极端子穿过所述第二通孔和所述第二引出孔；
其中，所述正极端子或负极端子为权利要求1-8中任意一项所述的电极端子，所述绝缘密封件为陶瓷密封环。
16.一种电池，其特征在于，所述电池包括：壳体、位于壳体内的电芯及将电芯封装在壳体内的电池盖板组件，所述电池盖板组件为权利要求14或15所述的电池盖板组件，所述电池盖板组件中的电极端子与所述电芯电连接以引出电池内部的电流。
17.一种电池组，其特征在于，该电池组包括：
多个电池，所述电池具有正极端子和负极端子，其中所述负极端子或正极端子为权利要求1-8中任意一项所述的电极端子；
动力连接片，所述动力连接片电连接相邻的所述电池。
18.一种电池包，该电池包包括多个电池组，其中，所述电池组为权利要求17所述的电池组。
19.一种电动汽车，该电动汽车包括多个电池包，其中，所述电池包为权利要求18所述的电池包。
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