CN107112485A - 焊接二次电池模块的电极引线的方法和使用该方法的紧凑二次电池模块 - Google Patents

焊接二次电池模块的电极引线的方法和使用该方法的紧凑二次电池模块 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种紧凑二次电池模块，包括：盒组件，在该盒组件堆叠多个盒，在该多个盒中存放单体，每个盒的侧壁具有以预定的图案布置的多个引线重叠部，在多个引线重叠部中，邻近的单体的引线重叠；和感测壳体，该感测壳体设有多个汇流条，每个汇流条被定位成与引线重叠部对应，以便允许焊接，并且感测壳体能够被布置在盒组件的侧壁处，其中每个引线重叠部中的第一引线比具有相反极性的第二引线短预定宽度，并且在感测壳体被附接到盒组件的情况下，对应的汇流条基本上在与第一引线相同的线上接触第二引线，并且第二引线和汇流条被焊接。

Description

焊接二次电池模块的电极引线的方法和使用该方法的紧凑二 次电池模块
技术领域
本公开涉及一种用于焊接二次电池模块的电极引线的方法和使用该方法的紧凑二次电池，并且更加具体地，涉及用于焊接锂二次电池模块的电极引线和汇流条的方法和使用该方法的锂二次电池模块。
本申请要求在韩国于2014年12月24日提交的韩国专利申请No.10-2014-0188079的优先权，其全部内容通过引用被并入本文。
背景技术
随着对移动设备的技术发展和日益增长的需求，二次电池作为能量源已经被越来越多地消费。在过去，镍镉电池或者氢离子电池已经被用作二次电池，但是最近，具有高能量密度的锂离子电池和锂聚合物电池被广泛地使用。
在这些二次电池当中，锂二次电池引起很大的兴趣，锂二次电池使用锂过渡金属氧化物、锂复合氧化物等作为正电极活性材料并且确保高输出和容量。通常，锂二次电池具有其中由正电极、分隔物以及负电极组成的电极组件与电解质一起被埋置在密封容器中的结构。
同时，锂二次电池包括正电极、负电极以及被置于它们之间的分隔物和电解质。取决于哪一种材料被用作正电极活性材料和负电极活性材料，锂二次电池被分类成锂离子电池(LIB)、聚合体锂电池(PLIB)等等。通常，通过将正电极活性材料或者负电极活性材料涂覆到诸如铝或者铜片、网、膜或者箔的电流集电极，并且然后进行干燥形成这些锂二次电池的电极。
在二次电池模块中，通过在单体引线之间执行焊接、螺栓连接、铆接等使单体容纳在每个盒中。另外，当单体被串联或者并联地布置在二次电池模块中时，应通过使用上述方法电连接三个构件，即，由铝制成的正电极引线、由铜制成的负电极引线以及由铜制成并且为了感测布置的汇流条。
根据现有技术，存在各种二次电池模块，并且用于感测的汇流条和模块的盒被以不同的方式结构化和定位。为此，难以有效地执行连接工作并且感测结构的焊接质量被劣化。另外，为了焊接等应提供二次电池模块的不必要的空间，并且因此二次电池模块的能量密度被降低。
另外，为了将正在开发的二次电池模块设计为尽可能地紧凑以便增加能量效率或者密度，已经开发在蓄能装置或者蓄电装置中使用的二次电池模块。
同时，在一般的二次电池模块的构造中，当对单体的电极引线(Al)(Cu)和汇流条(Cu)执行焊接(特别地，激光焊接)时，由于材料的不同熔点，通常，基础材料被按照铝引线、铜引线以及汇流条的顺序布置，并且然后为了焊接从单体引线照射激光。然而，如果按照此顺序执行焊接，则激光可能首先使单体引线变形。
发明内容
技术问题
本公开被设计以解决现有技术的问题，并且因此本公开针对提供一种用于焊接具有改进结构的二次电池模块的电极引线的方法，其中当二次电池模块的相邻单体的对应电极引线以接触的方式彼此重叠时，由与汇流条不同的材料制成的引线被部分地切割，并且汇流条位于切割部分处使得汇流条被焊接到由相同材料制成的引线。本公开也针对提供使用该方法的紧凑二次电池模块。
技术解决方案
在本公开的一个方面中，提供一种紧凑二次电池模块，包括：盒组件，该盒组件具有多个盒，该多个盒被堆叠同时分别容纳单体，使得多个引线重叠部分以预定的图案位于盒侧壁处，在多个引线重叠部分处，相邻单体的引线彼此重叠；和感测壳体，该感测壳体具有多个汇流条，该多个汇流条分别与引线重叠部分对应地定位和焊接，感测壳体能够被布置在盒组件的侧部处，其中每个引线重叠部分的单体的第一引线被构造成具有比第二引线短预定宽度的宽度，第二引线具有与第一引线相反的极性，并且在感测壳体被联接到盒组件的状态下，对应的汇流条基本上在与第一引线相同的线上接触第二引线，并且第二引线和汇流条被彼此焊接。
优选地，二次电池模块可以进一步包括屏障，该屏障被设置在每个盒的侧部处以在焊接工作期间保护单体。
优选地，在单体被容纳在对应的盒中的状态下，每个单体的引线可以在离引线绝缘部分大约1mm处被以直角弯曲。
优选地，焊接可以是激光焊接。
优选地，在激光焊接中，可以基本垂直于感测壳体照射激光。
优选地，汇流条和第二引线可以由铜制成，并且第一引线可以由铝制成。
优选地，感测壳体可以进一步包括电池管理系统(BMS)电路板，该电池管理系统(BMS)电路板被构造成管理通过每个汇流条检测到的每个单体的电压和/或温度数据。
优选地，感测壳体可以借助于卡扣配合或者钩接被联接到盒组件。
优选地，二次电池模块可以进一步包括感测盖，该感测盖被联接到感测壳体。
优选地，感测盖可以借助于卡扣配合或者钩接被联接到感测壳体。
优选地，盒组件的两个邻近的盒可以借助于钩接而彼此联接。
优选地，盒组件可以进一步包括上盖和下盖，该上盖和下盖借助于钩接被联接到盒组件的两端处的盒。
在本公开的另一方面中，也提供一种用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，包括：(a)制备具有引线的多个单体，该引线具有相反的极性并且在相反的方向上被弯曲，使得第一引线被形成为具有比第二引线短预定宽度的宽度；(b)通过堆叠多个盒形成盒组件，该多个盒分别容纳单体，使得引线重叠部分以预定的图案被形成在盒侧壁处，在该引线重叠部分处，相邻单体的具有相反极性的引线彼此重叠；(c)在盒组件的侧部处布置感测壳体，该感测壳体具有分别与引线重叠部分对应地安装的多个汇流条，使得对应的汇流条基本上在与第一引线相同的线上接触第二引线；以及(d)焊接每个引线重叠部分的汇流条和第二引线。
优选地，在步骤(b)中，可以使用在第一引线和第二引线被布置的每个侧壁处具有屏障的盒。
优选地，在步骤(a)中，在单体被容纳在对应的盒中的状态下，每个引线可以在离单体的引线绝缘部分大约1mm处以直角被弯曲。
优选地，步骤(d)可以使用激光焊接机。
优选地，激光焊接机的激光照射方向可以基本垂直于感测壳体。
优选地，汇流条和第二引线可以是铜制成，并且第一引线可以由铝制成。
在本公开的另一方面中，也提供一种通过上述方法制造的紧凑二次电池模块。
在本公开的另一方面中，也提供一种二次电池组，其中如上所述的紧凑二次电池模块被联接。
有利效果
根据本公开的实施例的用于焊接二次电池模块的电极端子的方法和使用该方法的紧凑二次电池模块给出下述效果。
首先，单体的引线的弯曲长度被最小化，并且在组装时，汇流条被附接到的结构被组装到盒组件的侧部，由与汇流条相同的材料制成的单体的引线可以被焊接到汇流条使得相同种类的材料被焊接，从而改进感测结构的焊接质量。
其次，最小化模块构造中的不必要的空间，使得模块可以被紧凑地构造以改进能量效率。
第三，因为由与汇流条相同的材料制成的铝引线可以被切除，所以引线的材料成本可以被减少。
第四，能够按照在单体引线和汇流条之间焊接基础材料的顺序，通过在焊接照射方向上首先将激光照射到汇流条来防止引线的损坏。
附图说明
附图图示本公开的优选实施例并且连同下面的详细描述一起，用于提供本公开的技术特征的进一步理解，并且因此，本公开不被解释为受到附图的限制。
图1是示出根据本公开的实施例的二次电池模块的透视图。
图2是示出根据本公开的实施例的二次电池模块的分解透视图。
图3是示出根据本公开的实施例的可用于二次电池模块的感测壳体的部分透视图。
图4是示出根据本公开的实施例的可用于二次电池模块的盒组件的部分透视图。
图5是示出图4的部分A的放大视图。
图6是示出根据本公开的实施例的二次电池模块的单体的引线的弯曲部分的横截面视图。
图7是用于图示当根据本公开的实施例的二次电池模块被组装时在感测壳体的汇流条和每个单体引线之间的焊接过程的示意图。
图8是示出根据本公开的实施例的二次电池模块的分解透视图。
图9是组装状态下的图8的透视图。
具体实施方式
在下文中，将会参考附图详细地描述本公开的优选实施例。在描述之前，应理解的是，在说明书和随附的权利要求中使用的术语不应被解释为被限于通用和字典意义，而是基于允许发明人定义适合于最佳解释的术语的原理基于与本公开的技术方面对应的意义和概念解释。
因此，在此提出的描述只是仅用于说明的目的的优选示例，并且不是旨在限制本公开的范围，因此应理解在没有脱离本公开的精神和范围的情况下能对其进行其它的等效和修改。
图1是示出根据本公开的实施例的二次电池模块的透视图，并且图2是示出根据本公开的实施例的二次电池模块的分解透视图。
参考图1和图2，根据本公开的实施例的紧凑二次电池模块100包括盒组件20和感测壳体30，在盒组件20中堆叠多个盒10，该多个盒10分别容纳单体2，该感测壳体30借助于例如单触连接、卡扣配合、钩接等被联接到盒组件20的侧部。
通过堆叠多个盒10制备盒组件20，该多个盒10通过注射成型塑料制成并且分别具有能够容纳单体2的容纳部分。盒10可以借助于卡扣配合或者钩接被彼此联接。如在图6中所示，在盒组件20中，多个引线重叠部分16以预定的图案位于每个盒10的侧壁处，在该多个引线重叠部分16处，邻近的单体2的具有相反极性的引线12、14，例如，由铝制成并且具有第一极性的第一引线12和由铜制成并且具有与第一极性相反的第二极性的第二引线14彼此重叠。
另外，盒组件20具有上盖11和下盖13，该上盖11和下盖13借助于例如钩接被联接到两端处的盒10。上盖11和下盖13分别被注射成型为具有与盒组件20的单独的盒10基本相同的形状。本领域的技术人员将会理解，上盖11和下盖13具有保护被容纳在两端处的盒10中的单体12的功能并且具有完成和包围二次电池模块100的外观的功能和结构。
图3是示出根据本公开的实施例的可用于二次电池模块的感测壳体的部分透视图，图4是示出根据本公开的实施例的可用于二次电池模块的盒组件的部分透视图，并且图5是示出图4的部分A的放大视图。
参考图1至图5，感测壳体30设有分别与引线重叠部分16对应的多个汇流条32。每个汇流条32可以由例如铜制成。另外，感测壳体30可以通过例如绝缘塑料以近似矩形的形状被注射成型，并且能够分别容纳汇流条32的多个容纳孔35以预定的图案被穿过感测壳体30形成。在感测壳体30的近似中心处安装BMS电路板34，BMS电路板34用于收集通过对应的汇流条32感测的每个单体32的电压和/或温度数据，借助于所收集的数据平衡对应的单体2，并且将数据传送到模块的另一控制器(未示出)。BMS电路板34被电连接到每个汇流条32的一端。
第一引线12和第二引线14分别从每个单体2的侧部延伸和弯曲预定的长度并且具有预定的宽度。每个单体2的第一引线12在附图上被向上弯曲90度，并且第二引线14在附图上被向下弯曲90度。如在图5中所示，第一引线12的宽度W1比第二引线14的宽度W2短，并且因此第一引线12的宽度W1和稍后解释的汇流条32的宽度Lb的总和可能基本上与第二引线14的宽度W2相同。
在图3中，附图标记36表示一对数据通信端口，用于当多个二次电池模块100被联接时在BMS电路板34之间交换数据，并且附图标记38表示温度数据端口，用于接收用于测量二次电池模块100的内部温度的温度传感器(未示出)的信号。附图标记31分别表示二次电池模块100的正电极端子和负电极端子。
如上所述，每个引线重叠部分16的单体2的第一引线12被构造成具有比第二引线14短预定宽度的宽度，第二引线具有与第一引线12相反的极性，并且当感测壳体30被联接到盒组件20时，在每个对应的汇流条32基本上在与第一引线12相同的线上接触第二引线14的状态下，借助于例如激光焊接可以焊接第二引线14和汇流条32。根据修改示例，本领域的技术人员应理解，第一引线12、第二引线14以及与它们对应的汇流条32也可以通过超声焊接被联接在一起。
图6是根据本公开的实施例的二次电池模块的弯曲部分的横截面视图，并且图7是用于图示当根据本公开的实施例的二次电池模块被组装时在感测壳体的汇流条和每个单体引线之间的焊接过程的示意图。
参考图6和图7，在与相应的引线重叠部分16相邻的单体2的第一引线12和第二引线14以接触方式彼此重叠的状态下，感测壳体30被联接到盒组件20的侧部，从而构造二次电池模块100。在这样的情况下，汇流条32、第一引线12以及第二引线14在从模块100的外部，即，从执行激光焊接的侧部的方向上按顺序被定位。在此布置中，当在此被部署的状态下在引线12、14之间并且在汇流条32和引线12、14之间执行焊接时，特别地当在基本垂直于感测壳体30的方向上照射激光时，每个盒10在其侧部上具有屏障18以便保护被容纳在每个盒10中的单体2。本领域的技术人员将会完全地理解，屏障18用作阻挡壁，以防止从激光设备(未示出)发射的激光(未示出)被直接地照射到单体2上。
根据本公开的实施例，为了以紧凑设计构造二次电池模块以最大程度地增强能量效率，在单体被容纳在对应的盒中的状态下，每个单体2的引线12、14可以在离引线绝缘单元15的大约0.8至1.2mm的点处被以直角弯曲。
参考图8和图9，图8是示出还未完全组装的根据本公开的实施例的二次电池模块的分解透视图，图9是完全组装状态下的透视图，在感测壳体30被联接到盒组件20的状态下，感测盖40被联接到感测壳体30以保护BMS电路板34和汇流条32。感测盖40可以借助于卡扣配合或者钩接被联接到感测壳体30。
将会描述根据本公开的另一实施例的用于焊接二次电池模块的电极引线的方法。
首先，制备多个单体2，在该多个单体2中第一引线12的宽度W1比第二引线14的宽度W2短(例如，每个汇流条32的长度Lb)，并且具有相反极性的引线12、14在相反的方向上被弯曲。在此，应完全理解，当引线最初被制造时第一引线12的宽度W1可能比第二引线14的宽度W2短，或者第一引线12和第二引线14可以被制造成具有相同的宽度并且然后每个单体的第一引线12可以被切割预定的长度使得第一引线12具有宽度W1。另外，在单体2被容纳在对应的盒10中的状态下，单体的引线12、14可以以直角从离引线绝缘部分15近似0.8至1.2mm，优选地1mm的点处被弯曲，由此最大化能量效率。
随后，分别容纳单体2的多个盒10被堆叠以形成盒组件20，使得邻近的单体2的具有相反极性的引线12、14彼此重叠并且因此引线重叠部分16以预定的图案被定位在盒10的侧壁上。盒组件20的每个盒10可以包括能够容纳单体2的容纳部分，并且也可以具有钩或者狭槽使得一对相邻盒10可以借助于卡扣配合或者钩接被彼此联接，如本领域的技术人员容易地理解的。另外，在盒组件20的两侧处，可以借助于例如卡扣配合或者钩接将可以容纳和保护单体2的上盖11和下盖13彼此联接。另外，放置第一引线12和第二引线14的盒10可以采用在其侧部处具有屏障18的盒，使得在下面描述的激光焊接操作期间单体12可以被保护免受激光。
接下来，感测壳体30借助于卡扣配合或者钩接被联接到盒组件20的侧部，感测壳体30具有分别对应于相自的引线重叠部分16安装的多个汇流条32，使得对应的汇流条32可以基本上在与第一引线12相同的线上接触第二引线14。在这样的情况下，如上所述，汇流条32事先以预定的图案被布置在传感器壳体30中。在此，第一引线12由铝制成，并且第二引线14和汇流条32由铜制成。
最后，每个引线重叠部分16的汇流条32和第二引线14被焊接。在此阶段中，具有多个焊接点的焊接系统可以被使用，并且单独的激光焊接机也可以被用于执行点焊接数次。另外，本领域的技术人员应完全地理解，在第一引线12和第二引线14之间可以使用单独的激光焊接机或者焊接点。此外，激光焊接机可以在基本垂直于感测壳体30的方向上照射激光。
根据上述实施例的二次电池模块100可以彼此串联或者并联地电连接并且被容纳在预定的电池壳中，以为用于家用光电(PV)太阳能板的蓄电设备提供紧凑二次电池组。
前述的描述仅是本公开的技术特征的说明，并且在没有脱离本公开的重要特征的情况下本领域的技术人员能够进行各种修改和变化。因此，在此公开的实施例旨在没有限制而是图示本公开的技术特征，并且这些实施例没有限制本公开的技术特征的范围。应根据随附的权利要求解释本公开的范围，并且落入其等效范围内的所有技术特征应被解释为被包括在本公开的范围中。
工业实用性
本公开涉及一种用于焊接二次电池模块的电极引线的方法和使用该方法的紧凑二次电池模块，并且特别地可适用于涉及二次电池模块的电极引线的焊接的工业。

Claims (20)

1.一种紧凑二次电池模块，包括：
盒组件，所述盒组件具有多个盒，所述盒在分别容纳单体的同时被堆叠，使得多个引线重叠部分以预定的图案位于盒侧壁处，在所述引线重叠部分处，相邻单体的引线彼此重叠；和
感测壳体，所述感测壳体具有分别与所述引线重叠部分对应地定位和焊接的多个汇流条，所述感测壳体能够被布置在所述盒组件的侧部处，
其中，每个引线重叠部分的单体的第一引线被构造成具有比第二引线短预定宽度的宽度，所述第二引线具有与所述第一引线相反的极性，并且在所述感测壳体被联接到所述盒组件的状态下，对应的汇流条基本上在与所述第一引线相同的线上接触所述第二引线，并且所述第二引线和所述汇流条被彼此焊接。
2.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，进一步包括：
屏障，所述屏障被设置在每个盒的侧部处以在焊接工作期间保护所述单体。
3.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，
其中，在所述单体被容纳在对应的盒中的状态下，每个单体的引线在离引线绝缘部分大约1mm处被以直角弯曲。
4.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述焊接是激光焊接。
5.根据权利要求4所述的紧凑二次电池模块，
其中，在所述激光焊接中，基本垂直于所述感测壳体地照射激光。
6.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述汇流条和所述第二引线由铜制成，并且所述第一引线由铝制成。
7.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述感测壳体进一步包括电池管理系统(BMS)电路板，所述电池管理系统(BMS)电路板被构造成管理通过每个汇流条检测到的每个单体的电压和/或温度数据。
8.根据权利要求7所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述感测壳体借助于卡扣配合或者钩接被联接到所述盒组件。
9.根据权利要求7所述的紧凑二次电池模块，进一步包括：
感测盖，所述感测盖被联接到所述感测壳体。
10.根据权利要求9所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述感测盖借助于卡扣配合或者钩接被联接到所述感测壳体。
11.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述盒组件的两个邻近的盒借助于钩接而彼此联接。
12.根据权利要求1所述的紧凑二次电池模块，
其中，所述盒组件进一步包括上盖和下盖，所述上盖和所述下盖借助于钩接被联接到所述盒组件的两端处的盒。
13.一种用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，包括：
(a)制备具有引线的多个单体，所述引线具有相反的极性并且在相反的方向上被弯曲，使得第一引线被形成为具有比第二引线短预定宽度的宽度；
(b)通过堆叠多个盒形成盒组件，所述盒分别容纳单体，使得引线重叠部分以预定的图案被形成在盒侧壁处，在所述引线重叠部分处，相邻单体的具有相反极性的引线彼此重叠；
(c)在所述盒组件的侧部处布置感测壳体，所述感测壳体具有分别与所述引线重叠部分对应地安装的多个汇流条，使得对应的汇流条基本上在与所述第一引线相同的线上接触所述第二引线；以及
(d)焊接每个引线重叠部分的所述第二引线和所述汇流条。
14.根据权利要求13所述的用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，
其中，在所述步骤(b)中，使用在布置有所述第一引线和所述第二引线的每个侧壁处具有屏障的盒。
15.根据权利要求13所述的用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，
其中，在所述步骤(a)中，在所述单体被容纳在对应的所述盒中的状态下，每个引线在离所述单体的引线绝缘部分大约1mm处被以直角弯曲。
16.根据权利要求13所述的用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，
其中，所述步骤(d)使用激光焊接机。
17.根据权利要求16所述的用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，
其中，所述激光焊接机的激光照射方向基本垂直于所述感测壳体。
18.根据权利要求13所述的用于焊接紧凑二次电池模块的电极引线的方法，
其中，所述汇流条和所述第二引线由铜制成，并且所述第一引线由铝制成。
19.一种紧凑二次电池模块，所述紧凑二次电池模块通过权利要求13至18所述的方法制造。
20.一种二次电池组，所述二次电池组包括在权利要求19中限定的所述紧凑二次电池模块。
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