CN110050361A - 电池模块、包括电池模块的电池组以及用于制造电池模块的方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电池模块。根据本发明的一个实施例的电池模块包括：电池单元堆，该电池单元堆具有堆叠的多个电池单元；以及多个汇流条，该汇流条分别布置成与设置在多个电池单元中的每个电池单元处的电极引线相邻，其中，设置在多个电池单元处的每个电极引线电联接到多个汇流条中的每个汇流条。

Description

电池模块、包括电池模块的电池组以及用于制造电池模块的 方法
技术领域
本申请要求2017年5月25日在韩国提交的韩国专利申请No.10-2017-0064794的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本公开涉及一种电池模块、一种包括电池模块的电池组以及一种用于制造电池模块的方法，更具体地，本公开涉及一种能够在不弯曲电极引线的情况下将电极引线联接到汇流条的电池模块、一种包括该电池模块的电池组以及一种用于制造该电池模块的方法。
背景技术
随着技术发展和对移动装置的需求的增加，对作为能量源的二次电池的需求已经迅速增加。通常，镍镉电池或氢离子电池已被用作二次电池。然而，最近广泛使用锂二次电池，这是因为与镍基二次电池相比，由于几乎不存在记忆效应而使充电和放电自由，自放电率极低，并且能量密度高。
锂二次电池主要使用氧化锂和碳质材料分别作为正极电极活性材料和负极电极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，其中，分别涂覆有正极电极活性材料和负极电极活性材料的正极电极板和负极电极板被布置为使得分隔件被置于正极电极板和负极电极板之间；以及外部构件，即电池壳体，该外部构件密封和容纳电极组件与电解质溶液。
锂二次电池包括正极电极、负极电极、介于其间的分隔件以及电解质。根据正极电极活性材料和负极电极活性材料所使用的材料，锂二次电池被分为锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLIB)。通常，通过将正极电极活性材料或负极电极活性材料施加到由铝或铜片、网、膜、箔等制成的集电器，然后将其干燥来制备锂二次电池的电极。
图1是示出了设置在传统电池单元中的电极引线和汇流条彼此电联接的视图。参考图1，在传统技术中，分别设置到多个电池单元10的电极引线20被弯曲成接触汇流条30的表面，然后通过焊接40与之结合。在这种情况下，工人需要大量的手动工作来保持电极引线20的弯曲形状，并且由于金属制成的电极引线20的弹性恢复力，电极引线20和汇流条30无法彼此紧密贴附。此外，由于多个电极引线20在汇流条30的一个点处重叠然后被焊接40，所以焊接性劣化。
发明内容
技术问题
本公开旨在提供：一种在不弯曲电极引线的情况下、通过将电极引线联接到汇流条而能够使得电极引线和汇流条彼此紧密贴附的电池模块；一种包括该电池模块的电池组；以及一种用于制造该电池模块的方法。
本公开还旨在提供：一种因为电极引线不重叠而能够具有改进焊接性的电池模块；一种包括该电池模块的电池组；以及一种用于制造该电池模块的方法。
本公开还旨在提供：一种能够通过消除用于弯曲电极引线的手工工序来改进生产线的自动化率的电池模块；一种包括该电池模块的电池组；以及一种用于制造该电池模块的方法。
技术方案
在本公开的一个方面中，提供了一种电池模块，该电池模块包括：电池单元堆，该电池单元堆具有堆叠的多个电池单元；以及多个汇流条，该多个汇流条分别布置成与分别设置在多个电池单元处的电极引线相邻，其中，分别设置在多个电池单元处的电极引线分别电连接到多个汇流条。
而且，多个汇流条中的至少一个汇流条可布置在电极引线之间。
此外，汇流条可具有倾斜部。
而且，电极引线可具有第一弯曲部，该第一弯曲部以与倾斜部的倾斜度相对应的斜率弯曲，使得电极引线与汇流条的倾斜部接触。
此外，电极引线可在汇流条的倾斜部处被焊接，以联接到汇流条。
而且，汇流条可具有倾斜部和从倾斜部水平延伸的水平部。
此外，电极引线可具有：第一弯曲部，该第一弯曲部以与倾斜部的倾斜度相对应的斜率弯曲，使得电极引线与汇流条的倾斜部接触；以及第二弯曲部，该第二弯曲部与水平部对应地弯曲，使得电极引线与汇流条的水平部接触。
而且，电极引线可在汇流条的水平部处被焊接，以联接到汇流条。
此外，电池模块还可包括弹性构件，该弹性构件被构造成挤压电极引线，使得电极引线分别联接到多个汇流条。
而且，弹性构件可包括：支撑部，该支撑部在汇流条的上侧与汇流条接触并由汇流条支撑；以及多个挤压部，该挤压部从支撑部延伸，以挤压电极引线。
此外，汇流条可具有倾斜部，并且弹性构件可挤压电极引线，使得电极引线分别联接到多个汇流条的倾斜部。
同时，在本公开的另一方面中，还提供了一种包括上述电池模块的电池组，并且还提供了一种包括该电池模块的车辆。
同时，在本公开的另一方面中，还提供了一种用于制造电池模块的方法，该方法包括：堆叠多个电池单元；将多个汇流条布置成与分别设置在多个电池单元处的电极引线相邻；利用焊接治具来挤压电极引线，使得电极引线分别与汇流条接触；以及通过形成在焊接治具中的开口，对电极引线和汇流条进行焊接。
而且，汇流条可具有倾斜部，并且电极引线可在汇流条的倾斜部处被焊接，以联接到汇流条。
此外，汇流条可具有倾斜部和从倾斜部水平延伸的水平部，并且电极引线可在汇流条的水平部处被焊接，以联接到汇流条。
有利效果
根据本公开的实施例，由于电极引线可以在不弯曲的情况下联接到每个汇流条，所以电极引线不会被弹性恢复力恢复，从而允许电极引线和汇流条紧密贴附。
而且，由于多个电极引线分别联接到多个汇流条，所以电极引线不重叠，从而改进焊接性。
此外，由于消除了用于弯曲电极引线的手工工序，所以可改进生产线的自动化率。
附图说明
图1是示出设置在传统电池单元中的电极引线和汇流条彼此电联接的视图。
图2是示出在根据本公开第一实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之前状态的示意性侧剖视图。
图3是示出在根据本公开第一实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之后状态的示意性侧剖视图。
图4(a)至图4(d)是用于示出在根据本公开第一实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条的过程的视图。
图5(a)至图5(d)是用于示出在根据本公开第二实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条的过程的视图。
图6是示出在根据本公开第三实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之前状态的示意性侧剖视图。
图7是示出在根据本公开第三实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之后状态的示意性侧剖视图。
图8(a)至图8(c)是用于示出在根据本公开第三实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条的过程的视图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的优选实施例。在描述之前，应当理解的是，说明书和所附权利要求中使用的术语不应被解释为限于一般含义和字典含义，而是基于与本公开的技术方面相对应的含义和概念、在允许发明人适当地定义术语以获得最佳解释的基础上来阐述。因此，本文提出的描述仅是用于说明目的的优选示例，并非旨在限制本公开的范围，因此应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，可对其进行其他等同和修改。
在附图中，为了描述的方便和清楚，可夸大、省略或示意性地示出每个元件的尺寸或元件的特定部分。因此，每个元件的尺寸并不完全反映元件的实际尺寸。如果不必要地模糊本公开的主题，则将省略与本公开相关联的公知功能或元件的详细描述。
本文使用的术语“组合”或“连接”不仅可指一个构件和另一个构件直接组合或直接连接的情况，还可指一个构件经由连接构件与另一个构件间接组合或间接连接的情况。
图2是示出在根据本公开第一实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之前状态的示意性侧剖视图，图3是示出在根据本公开第一实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之后状态的示意性侧剖视图。
参见图2和图3，根据本公开实施例的电池模块包括电池单元堆100和多个汇流条200。
电池单元堆100可被构造成使得多个电池单元110堆叠在其中。电池单元110可具有各种结构，并且多个电池单元110可以以各种方式堆叠。电池单元110可被构造成使得多个电池单元(在每个电池单元中，正极电极板、分隔件和负极电极板依次布置)或者多个双电池单元(在每个双电池单元中，正极电极板、分隔件、负极电极板、分隔件、正极电极板、分隔件和负极电极板依次布置)被堆叠成适于电池容量。
电池单元110可具有电极引线111。电极引线111是一种暴露于外部并连接到外部装置的端子，并且电极引线111可由导电材料制成。电极引线111可包括正极电极引线和负极电极引线。正极电极引线和负极电极引线可相对于电池单元110的纵向方向沿着相反的方向布置，或者正极电极引线和负极电极引线可相对于电池单元110的纵向方向沿着相同的方向定位。电极引线111电联接到汇流条200，如后文所释。
电池单元堆100可包括用于容纳电池单元110的多个盒(未示出)。每个盒(未示出)可通过注塑塑料来制造，并且具有用于容纳电池单元110的容纳部的多个盒(未示出)可被堆叠。堆叠有多个盒(未示出)的盒组件可包括连接器元件或端子元件。连接器元件可包括各种类型的电连接部件或连接部件，以用于连接到例如能够提供关于电池单元110的电压或温度的数据的电池管理系统(BMS)(未示出)。此外，端子元件包括作为连接到电池单元110的主端子的正极电极端子和负极电极端子，并且端子元件可具有端子螺栓，以电连接到外部。同时，电池单元110可具有各种形状。
汇流条200联接到电极引线111，以电连接电极引线111。这里，所述电连接可包括串联或并联连接。汇流条200被布置成邻近于电极引线111，以接触设置在电池单元110处的电极引线111。参考图2，汇流条200可布置在电极引线111之间。这里，多个汇流条200中的至少一个汇流条可布置在相邻的电极引线111之间，并且布置在最外侧的汇流条200可被设置成邻近于预定的电极引线111。此外，参考图3，分别设置在多个电池单元110处的电极引线111分别与多个汇流条200接触，并电联接至多个汇流条200。
汇流条200可具有各种形状，并且例如图2和图3所示，可在汇流条200处形成倾斜部210。此外，电极引线111可具有第一弯曲部115(参见图3)，所述第一弯曲部以与倾斜部210的倾斜度相对应的斜率弯曲。也就是说，电极引线111可在电极引线111的第一弯曲部115处弯曲，然后电极引线111可与汇流条200的倾斜部210接触。此外，电极引线111可在汇流条200的倾斜部210处被焊接500，以联接到汇流条200。为此，具有与汇流条200的倾斜部210对应的倾斜度的焊接治具300可在电极引线111的上侧挤压电极引线111，以在电极引线111处形成第一弯曲部115。也就是说，在多个汇流条200分别布置在电极引线111之间或布置成邻近于电极引线111之后，如果焊接治具300例如在电极引线111的上侧向下挤压电极引线111，则电极引线111朝向汇流条200的倾斜部210弯曲，以接触汇流条200的倾斜部210。这里，焊接治具300中可形成开口330，并且可通过焊接治具300的开口330来执行焊接500、例如激光焊接，以将电极引线111分别电连接到多个汇流条200的倾斜部210。焊接治具300可包括：汇流条接触部310，其接触汇流条200的上侧；以及挤压弯曲部320，其从汇流条接触部310延伸，以挤压和弯曲电极引线111。此外，在焊接治具300处，用于焊接500的开口330可设置在挤压弯曲部320中。
在下文中，将参考附图描述根据本公开第一实施例的电池模块的操作和效果。
图4(a)至图4(d)是用于示出在根据本公开第一实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条的过程的视图。在图4(a)至图4(d)中，仅示出了图2的一部分，即图2的A部。
参考图4(a)，汇流条200被布置成邻近于电极引线111。参考图4(b)，焊接治具300从上侧向下侧移动，以挤压电极引线111。参考图4(c)，电极引线111被弯曲成接触汇流条200的倾斜部210。参考图4(d)，借助于焊接500(例如激光焊接)，通过焊接治具300的开口330将电极引线111电联接到汇流条200的倾斜部210。
结果，电极引线111和汇流条200可彼此紧密贴附，并且电极引线111可分别联接到汇流条200而不弯曲电极引线111，从而防止电极引线111重叠，并由此改进焊接性能。
图5(a)至图5(d)是用于示出在根据本公开第二实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条的过程的视图。
在下文中，将参考附图描述根据本公开第二实施例的电池模块的功能和效果，但将不再详细描述与根据本公开第一实施例的电池模块共同的特征。
本公开的第二实施例与第一实施例的不同之处在于：电极引线111在汇流条200的倾斜部210处未被焊接，而是在汇流条200的水平部220处被焊接。
参考图5(a)至图5(d)，除了倾斜部210之外，汇流条200还可具有从倾斜部210水平延伸的水平部220。此外，在电极引线111处形成第一弯曲部115和第二弯曲部116。第一弯曲部115可以以如下方式形成：电极引线111以与倾斜部210的倾斜度相对应的斜率弯曲，使得电极引线111与汇流条200的倾斜部210接触，类似于第一实施例。此外，第二弯曲部116可以以如下方式形成：电极引线111被弯曲成对应于水平部220，使得电极引线111可与汇流条200的水平部220接触。
此外，电极引线111可在汇流条200的水平部220处被焊接500，以联接到汇流条200，并且用于在焊接治具300处进行焊接500的开口330可设置在汇流条接触部310中。
参考图5(a)，汇流条200布置成邻近于电极引线111。参考图5(b)，焊接治具300从上侧向下侧移动，以挤压电极引线111。参考图5(c)，电极引线111被弯曲成与汇流条200的倾斜部210和汇流条200的水平部220接触。参考图5(d)，借助于焊接500(例如激光焊接)，通过焊接治具300的开口330将电极引线111电联接到汇流条200的水平部220。
图6是示出在根据本公开第三实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之前状态的示意性侧剖视图。图7是示出在根据本公开第三实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条之后状态的示意性侧剖视图。图8(a)至图8(c)是用于示出在根据本公开第三实施例的电池模块中、电极引线联接到汇流条的过程的视图。在图8(a)至图8(c)中，仅示出了图6的一部分，即图6的B部。
在下文中，将参考附图描述根据本公开第三实施例的电池模块的功能和效果，但将不再详细描述与根据本公开第一和第二实施例的电池模块共同的特征。
本公开第三实施例与第一和第二实施例的不同之处在于：电极引线111不是通过焊接而是通过弹性构件400联接到汇流条200。
参考图6和图7，弹性构件400可被构造为挤压电极引线111，使得电极引线111分别联接到多个汇流条200。也就是说，由于电极引线111被弹性构件400的弹性力挤压，所以电极引线111可在没有焊接的情况下电联接到汇流条200。
弹性构件400可具有各种构造，例如片簧。弹性构件400可包括支撑部410和挤压部420。支撑部410被支撑为在汇流条200的上侧与汇流条200相接触。支撑部410可与例如汇流条200的水平部220接触。挤压部420可被构造为从支撑部410延伸，并且在例如从电极引线的上侧向下侧移动的同时挤压电极引线111。挤压部420可与电极引线111的数量相对应地设置为多个。在第一和第二实施例中，在电极引线111和汇流条200联接之后移除焊接治具300。然而，在第三实施例中，弹性构件400插入汇流条200之间并被保持，使得电极引线111与汇流条200接触。
参考图6和图7，类似于第一和第二实施例，汇流条200中可以形成有倾斜部210，并且弹性构件400挤压电极引线111，使得电极引线111分别联接到多个汇流条200的倾斜部210。然而，弹性构件400还可挤压电极引线111，使得电极引线111接触汇流条200的倾斜部210和水平部220二者，但不限于上述内容。
参考图8(a)，汇流条200布置成邻近于电极引线111。参考图8(b)，弹性构件400在从上侧向下侧移动的同时挤压电极引线111。参考8(c)，电极引线111与汇流条200的倾斜部210接触，并通过弹性构件400与其电连接。
同时，根据本公开实施例的电池组(未示出)可包括如上所述的根据本公开实施例的一个或多个电池模块。此外，除了电池模块之外，电池组(未示出)还可包括：用于容纳电池模块的壳体；以及用于控制电池模块的充电和放电的各种装置，诸如BMS、电流传感器、熔断器等。
同时，根据本公开实施例的车辆(未示出)可包括上述电池模块或电池组(未示出)，并且电池组(未示出)可包括电池模块。此外，根据本公开实施例的电池模块可应用于车辆(未示出)，例如，像电动车辆或混合动力电动车辆那样被设置为使用电力的预定车辆(未示出)。
在下文中，将参考附图描述根据本公开实施例的制造电池模块的方法。
首先，堆叠多个电池单元110，以形成电池单元堆100。电池单元110的数量不受限制。此外，多个汇流条200被分别布置成邻近分别设置在多个电池单元110处的电极引线111。这里，汇流条200可布置在相邻的电极引线111之间。此外，焊接治具300在例如从电极引线111的上侧向下侧移动的同时挤压电极引线111，使得电极引线111与相应的汇流条200接触。这里，焊接治具300的挤压弯曲部320可挤压电极引线111。此外，通过形成在焊接治具300中的开口330，对电极引线111和汇流条200进行焊接500、例如激光焊接，从而电联接电极引线111和汇流条200。
此外，倾斜部210可形成在汇流条200处，并且电极引线111可在汇流条200的倾斜部210处被焊接500，以在被焊接治具300弯曲之后联接到汇流条200。可替代地，汇流条200可具有倾斜部210和从倾斜部210水平延伸的水平部220，并且电极引线111可被焊接治具300弯曲，然后在汇流条200的水平部220处被焊接500，以联接到汇流条200。
已经详细描述了本公开。然而，应该理解的是，具体实施方式和具体实例虽然表明了本发明的优选实施例，但仅以示例的方式给出，因为对于本领域技术人员而言，通过具体实施方式，在本公开范围内的各种变化和修改将变得显而易见。
工业实用性
本公开涉及一种电池模块、一种包括电池模块的电池组以及一种用于制造电池模块的方法，并且特别适用于与二次电池相关的行业。

Claims (16)

1.一种电池模块，包括：
电池单元堆，所述电池单元堆具有被堆叠的多个电池单元；以及
多个汇流条，所述多个汇流条被分别布置成与分别设置在所述多个电池单元处的电极引线相邻，
其中，被分别设置在所述多个电池单元处的所述电极引线分别电连接到所述多个汇流条。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述多个汇流条中的至少一个汇流条被布置在所述电极引线之间。
3.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述汇流条具有倾斜部。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，所述电极引线具有第一弯曲部，所述第一弯曲部以与所述倾斜部的倾斜度相对应的斜率弯曲，使得所述电极引线与所述汇流条的所述倾斜部接触。
5.根据权利要求4所述的电池模块，其中，所述电极引线在所述汇流条的所述倾斜部处被焊接，以联接到所述汇流条。
6.根据权利要求1所述的电池模块，其中，所述汇流条具有倾斜部和从所述倾斜部水平延伸的水平部。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，所述电极引线具有：
第一弯曲部，所述第一弯曲部以与所述倾斜部的倾斜度相对应的斜率弯曲，使得所述电极引线与所述汇流条的所述倾斜部相接触；以及
第二弯曲部，所述第二弯曲部与所述水平部对应地弯曲，使得所述电极引线与所述汇流条的所述水平部相接触。
8.根据权利要求7所述的电池模块，其中，所述电极引线在所述汇流条的所述水平部处被焊接，以联接到所述汇流条。
9.根据权利要求1所述的电池模块，还包括：
弹性构件，所述弹性构件被构造成挤压所述电极引线，使得所述电极引线被分别联接到所述多个汇流条。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述弹性构件包括：
支撑部，所述支撑部在所述汇流条的上侧与所述汇流条接触并由所述汇流条支撑；以及
多个挤压部，所述多个挤压部从所述支撑部延伸，以挤压所述电极引线。
11.根据权利要求9所述的电池模块，其中，所述汇流条具有倾斜部，并且
其中，所述弹性构件挤压所述电极引线，使得所述电极引线被分别联接到所述多个汇流条的所述倾斜部。
12.一种电池组，包括根据权利要求1至11中的任一项所述的电池模块。
13.一种车辆，包括根据权利要求1至11中的任一项所述的电池模块。
14.一种用于制造电池模块的方法，包括：
堆叠多个电池单元；
将多个汇流条布置成与分别设置在所述多个电池单元处的电极引线相邻；
利用焊接治具来挤压所述电极引线，使得所述电极引线分别与所述汇流条相接触；以及
通过形成在所述焊接治具中的开口，对所述电极引线和所述汇流条进行焊接。
15.根据权利要求14的用于制造电池模块的方法，其中，所述汇流条具有倾斜部，并且所述电极引线在所述汇流条的所述倾斜部处被焊接，以联接到所述汇流条。
16.根据权利要求14的用于制造电池模块的方法，其中，所述汇流条具有倾斜部和从所述倾斜部水平延伸的水平部，并且所述电极引线在所述汇流条的所述水平部处被焊接，以联接到所述汇流条。
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