CN113130968B - 一种电池模组的制造方法及电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组的制造方法和电池模组，电池模组的制造方法包括以下步骤：U型下底板涂胶；安装电芯，将电芯胶接在U型下底板上，电芯的正极极耳和负极极耳均朝向远离U型下底板的方向设置；安装输出支架与端板，将输出支架固定设置在U型下底板的一侧开口处，将端板固定设置在U型下底板的另一侧开口处；安装汇流排和FPC，将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在电芯上，将正极汇流排与正极极耳焊接，将负极汇流排与负极极耳焊接，将FPC放入输出支架中固定；安装接插件，将接插件安装在输出支架或端板上，将接插件与正极汇流排或负极汇流排固定连接；封装。本发明涉及的电池模组由上述的制造方法制造而成。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组的制造方法及电池模组。
背景技术
圆柱电芯有着得天独厚的优势，例如电芯单体生产效率高，单体成本低，能量密度高，热失控概率低，热扩散影响面积小等。因为近期新能源汽车各类安全问题频发，人们对新能源汽车的安全要求进一步提高，市场对于圆柱大模组的需求逐步提升。软包和方壳电芯因为单体能量大，热失控时反应剧烈，热扩散影响范围广而导致安全性能较低，使得车厂对该类电芯的使用呈现出谨慎态度；而铁锂电芯虽安全性能优异却又因为能量密度低而被车厂所不重视。圆柱大模组刚好介于两者之间，既能满足能量密度需求，又可同时满足安全性能需求。
目前国内的圆柱大模组涉及较少，主要原因就是成型工艺复杂，不可控因素多，投入较大等。目前的制造工艺中，需要在电芯的两端设置塑料支架，以对电芯进行定位。其中，将已经打胶的塑料支架扣合于圆柱电芯上方，该步骤涉及到每个电芯的同轴度问题，造成该步骤生产效率低，且有损伤电芯，报废整个模组的风险。
所以，亟需一种电池模组的制造方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池模组的制造方法，能够降低工艺难度，避免某个工艺环节太过复杂，有利于高效保质完成生产。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种电池模组的制造方法，包括以下步骤：
S01：U型下底板涂胶；
S02：安装电芯，将所述电芯胶接在所述U型下底板上，所述电芯的正极极耳和负极极耳均朝向远离所述U型下底板的方向设置；
S03：安装输出支架与端板，将所述输出支架固定设置在所述U型下底板的一侧开口处，将端板固定设置在所述U型下底板的另一侧开口处；
S04：安装汇流排和FPC，将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在所述电芯上，将所述正极汇流排与所述正极极耳焊接，将所述负极汇流排与所述负极极耳焊接，将所述FPC放入所述输出支架中固定；
S05：安装接插件，将所述接插件安装在所述输出支架或所述端板上，将所述接插件与所述正极汇流排或所述负极汇流排固定连接；
S06：封装。
可选地，所述U型下底板的底部内壁上设置有第一定位部，所述电芯上设置有第二定位部，在所述S02步骤中，胶接前通过所述第二定位部与所述第一定位部配合将所述电芯定位在所述U型下底板上。
可选地，在所述S02步骤中，还包括使用激光定位设备获取所述第一定位部的位置信息，所述激光定位设备将所述位置信息传输给输送装置，所述输送装置按照所述位置信息定位所述电芯。
可选地，在所述S02步骤中，定位所述电芯后，使用校正夹具对所述电芯的竖直位置进行校正。
可选地，在所述S03步骤中，安装所述输出支架与所述端板之后，所述U型下底板、所述输出支架和所述端板围设形成容置腔，向所述容置腔内倒入灌封胶，整体振动。
可选地，在所述S04步骤之前，焊接FPC和所述汇流排，将所述FPC上的传导片与所述正极汇流排或所述负极汇流排进行焊接。
可选地，在所述S03步骤中，安装所述输出支架之前，在所述输出支架上安装防爆阀；
和/或，安装所述端板之前，在所述端板上安装所述防爆阀。
可选地，所述U型下底板上涂的胶为导热结构胶，在涂覆所述导热结构胶的板面的相对面设置有液冷板。
可选地，所述灌封胶为隔热灌封胶。
本发明的另一个目的在于提供一种电池模组，能够在其制造过程中避免复杂的工艺步骤，保证较高的生产效率。
一种电池模组，由上述的电池模组的制造方法制造而成。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种电池模组的制造方法及电池模组，其中，电池模组的制造方法包括以下步骤：S01：U型下底板涂胶；S02：安装电芯，将电芯胶接在所述U型下底板上，所述电芯的正极极耳和负极极耳均朝向远离所述U型下底板的方向设置；S03：安装输出支架与端板，将输出支架固定设置在所述U型下底板的一侧开口处，将端板固定设置在所述U型下底板的另一侧开口处；S04：安装汇流排和FPC，将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在所述电芯上，将所述正极汇流排与所述正极极耳焊接，将所述负极汇流排与所述负极极耳焊接，将所述FPC放入所述输出支架中固定；S05：安装接插件，将接插件安装在所述输出支架或所述端板上，将所述接插件与所述正极汇流排或所述负极汇流排固定连接；S06：封装。该电池模组的制造方法先在U型下底板上涂胶，再将电芯放置并胶接固定在U型下底板上，实现了对电芯的固定。避免了现有技术中，采用打胶的塑料支架扣合圆柱电芯而引起的多个电芯同轴度问题，在改变工艺方法的同时，显著降低了工艺难度，有利于提高生产效率。不仅如此，该制造方法采用正极极耳与负极极耳均在一端的电芯，且将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在电芯设置有极耳的一端，并分别进行焊接，能够实现单侧焊接，相比于现有技术中的双侧焊接，能够避免电芯的翻面环节，即能够避免因翻面环节所引起的位置不好控制等问题。所以，该电池模组的制造方法能够适用于生产圆柱大模组，且避免了现有生产工艺中的复杂环节，能够保证高效保质地完成生产。由上述的制造方法制造而成的电池模组，能够在其制造过程中避免复杂的工艺步骤，保证较高的生产效率。
附图说明
图1是本发明实施例所提供的电池模组的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。
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，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1所示，本实施例提供了一种电池模组的制造方法，该电池模组的制造方法能够适用于生产圆柱大模组，且避免了现有生产工艺中的复杂环节，能够保证高效保质地完成生产。具体地，该电池模组的制造方法包括以下步骤：
S01：U型下底板涂胶，首先在U型下底板的底部内壁上放置电芯处涂结构胶。
S02：安装电芯，将电芯胶接在U型下底板上，并且每个电芯的正极极耳和负极极耳均朝向远离U型下底板的方向设置。可选地，电芯设置有多个，为了使多个电芯能够间隔放置在准确的位置上，可选地，U型下底板的底部内壁上设置有多个第一定位部，电芯上设置有第二定位部，在安装电芯步骤中，多个电芯放置在多个第一定位部处，且一一对应，以使每个第一定位部与每个电芯的第二定位部相配合。保证U型下底板上的第一定位部间隔均匀分布，并将多个电芯逐个放置在不同的第一定位部处，即可使电芯间隔均匀放置，且放置位置准确。可选地，第一定位部为凹槽或凸出，相应地，第二定位部为与之配合的凸出或凹槽。为了保证第一定位部处的结构胶不会流到其他地方，以使电芯与U型下底板之间有均匀且充足的结构胶以保证电芯胶接牢固，优选地，第一定位部为凹槽，第二定位部为凸出。可选地，将电芯的底端作为第二定位部，即可将电芯直接插设在第一定位部的凹槽内。为了进一步实现电芯准确放置在相应的第一定位部处，可选地，先使用激光定位设备获取第一定位部的位置信息，激光定位设备将位置信息传输给输送装置，输送装置按照位置信息放置电芯，即可实现电芯在水平方向上的准确定位。可选地，输送装置采用机械手。由于在本实施例中，液冷板设置在U型下底板的下方，可选地，结构胶为导热结构胶，能够有利于电芯热量传输至液冷板处，以实现电芯的快速散热，进一步保证电池模组的安全性。优选地，采用导热系数大于等于1.5W/(m*K)的导热结构胶。
为了进一步保证多个电芯的顶面与凹槽底面之间的距离均相同，即多个电芯的顶面均处在一个水平面上，为后续的汇流排焊接环节做好准备，可选地，在安装电芯步骤之后，还包括校正电芯位置步骤，具体地，使用校正夹具对电芯的竖直位置进行校正，以保证多个电芯的顶面与U型下底板之间的垂直距离相同，且为预设值，即可在保证汇流排焊接的基础上，对电芯有一竖直向下的压实动作，有助于排出电芯与U型下底板之间的气体，使结构胶充满在电芯与凹槽之间的容纳腔内，有助于保证胶接质量，使电芯与U型下底板的连接更加牢固。
为了加速结构胶的固化，可选地，在校正电芯位置步骤之后，在安装输出支架步骤之前，还包括固化结构胶步骤。具体地，使用保压加热工装夹具固化结构胶。可选地，这一环节设置在电芯位置校正之后，有利于保证电芯位置准确，且能缩短工艺用时，提高整体的生产效率。
为了进一步加固电芯、输出支架和端板与U型下底板之间的连接，可选地，在安装输出支架步骤之后，在安装端板步骤之后，在焊接汇流排步骤之前，还包括倒入灌封胶步骤。具体地，U型下底板、输出支架和端板形成容置腔，向容置腔内倒入灌封胶，整体振动以使灌封胶均匀分布。可选地，校正步骤之后再倒入灌封胶，即可在电芯的竖直位置校准后进行再次固化。可选地，使用流动性能优良的灌封胶，有助于保证灌封胶流至容置腔内的各个位置，且各处的胶量一致。可选地，使用隔热性能好的灌封胶，有助于避免电芯往各个方向扩散热量，产生的热量中绝大部分能够借着下方的结构胶传输至U型下底板下方的液冷板处，有利于减少热量在模组内部的积聚，同时也减小电芯间的热量传递。为了加速灌封胶的固化，可选地，在倒入灌封胶步骤之后，还包括固化灌封胶步骤。具体地，使用保压加热工装夹具固化灌封胶。同样地，这一步骤的添加能够缩短工艺用时，提高整体的生产效率。
S03：安装输出支架与端板。将输出支架固定在U型下底板的一侧开口处。可选地，输出支架与U型下底板的一侧开口处的底壁和侧壁均胶接连接。可选地，采用粘接力大于等于5MPa的结构胶粘接输出支架，以保证输出支架设置牢固且与U型下底板之间密封连接。可选地，输出支架为塑料材质，以保证输出支架的绝缘特性，同时塑料材质可有效降低产品重量。
在U型下底板的另一侧开口处安装端板，端板与U型下底板焊接连接。可选地，端板与U型下底板的另一侧开口处的底壁和侧壁均焊接连接。采用激光焊接工艺、电阻焊工艺或超声波焊接工艺焊接端板，以保证端板处牢固且与U型下底板之间密封连接。
为了保证电池模组的安全性，可选地，在安装输出支架之前，还包括输出支架安装防爆阀步骤。具体地，先在输出支架上安装防爆阀，然后再将安装有防爆阀的输出支架安装在U型下底板上。同样地，在安装端板步骤之前，还包括端板安装防爆阀步骤。即先在端板上安装防爆阀，然后再将安装有防爆阀的端板安装在U型下底板上。这样的工艺次序可降低安装防爆阀的工艺难度。
S04：安装汇流排和FPC。汇流排包括正极汇流排和负极汇流排，将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在电芯上，将正极汇流排与多个正极极耳分别焊接，将负极汇流排与多个负极极耳分别焊接。其中，正极汇流排和负极汇流排的形状可根据电池模组的串并联规格要求来进行设置。可选地，在焊接汇流排步骤中，采用激光焊接工艺或超声波焊接工艺进行焊接。
在焊接汇流排之前，先将FPC上的传导片与正极汇流排的正极干路或负极汇流排的负极干路进行焊接。相较于安装之后在模组内部进行焊接，这样的调整能够降低工艺难度，提高生产效率。可选地，传导片为镍片。可选地，采用超声波焊接工艺或激光穿透焊接工艺对传导片和汇流排进行焊接。然后在焊接汇流排的同时，将与正极汇流排或负极汇流排连接好的FPC放入输出支架中并进行固定。可知的是，在对汇流排和电芯进行焊接时，FPC已经预先与汇流排焊接好了，随着汇流排被放置在电芯上方，FPC顺势放置在输出支架的内侧。可选地，通过热铆工艺或背面粘胶的方式将FPC固定在输出支架中。可选地，先对汇流排和电芯进行焊接，然后将FPC固定在输出支架的内侧，或者先将FPC固定在输出支架的内侧，然后对汇流排和电芯进行焊接，或者两个步骤同时进行均可。
S05：安装接插件，接插件包括总正接插件和总负接插件，二者均安装在U型下底板的两侧，具体的安装方式分为三种，一种是安装在同一侧，另外两种是分别安装在两侧。具体地，总正接插件和总负接插件均安装在输出支架或端板上；或将总正接插件安装在输出支架上，而将总负接插件安装在端板上；或将总正接插件安装在端板上，而将总负接插件安装在输出支架上。可选地，采用螺栓连接的方式固定接插件。
将总正接插件与正极汇流排的正极干路的端部固定连接，将总负接插件与负极汇流排的负极干路的端部固定连接。可选地，采用螺接的方式分别对总正接插件与正极干路的端部、总负接插件与负极干路的端部进行固定连接。
S06：封装，即安装上盖，封装电池模组。可选地，在封装步骤中，采用激光穿透焊接工艺或CMT焊接(冷金属过渡焊接)工艺，将上盖的侧边分别与输出支架、端板和U型下底板进行焊接，以密封电池模组。
还应确保各零部件内无杂质，以免影响焊接质量、装配间隙和整体尺寸，可选地，在所有步骤开始前，还包括激光清洗步骤，具体地，使用激光清洗各个物料的内表面。
可选地，在电池模组封装之后，还包括检测步骤，即对电池模组的电性能、气密性、尺寸和安装性能等进行下线检测。
该电池模组的制造方法采用在U型下底板上设置第一定位部并配合结构胶的方式来固定电芯的位置，就不再需要采用现有制造工艺中的在电芯两端安装塑料支架的方式，即可省去该复杂且效率低的工艺环节。进一步通过校正压实电芯，能够对电芯的位置进行校正，并且保证电芯底部与U型下底板之间胶接牢固。向校正后的电芯之间的间隙处倒入灌封胶，不仅能进一步加强每一个电芯与U型下底板之间连接牢固，还能保证电芯在长时间使用过程中不发生偏斜，均垂直于U型下底板的底部壁面，设置在原有位置处，且电芯之间的间隔位置固定。该制造方法在安装汇流排之前，预先将汇流排与FPC进行焊接，可避免在模组内部焊接汇流排与FPC，从而可以降低工艺难度，提高生产效率。除此之外，本实施例采用正极极耳与负极极耳均在一端的电芯，且将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在电芯设置有极耳的一端，并分别进行焊接，能够实现汇流排在电芯的单侧焊接，相比于双侧焊接，能够避免电芯翻面的环节，即能够避免因翻面环节所引起的位置不好控制等工艺难题，不仅降低了该环节的工艺难度，还能提高生产效率。因此，该电池模组的制造方法能够适用于生产圆柱大模组，且避免了现有生产工艺中的复杂环节，能够保证高效保质地完成生产。
本实施例还提供了一种电池模组，由上述的电池模组的制造方法制造而成。可选地，该电池模组内设置有多个电芯，且每个电芯通过下方设置的第二定位部，均竖直设置在U型下底板的一个第一定位部处。电芯的正极极耳与负极极耳均设置在电芯远离U型下底板的面上，且每个电芯的正极极耳均与正极汇流排焊接连接，每个电芯的负极极耳均与负极汇流排焊接连接。可选地，采用激光焊接工艺或超声波焊接工艺进行焊接。正极汇流排与负极汇流排间隔放置在电芯上方，且通过与电芯之间的焊接，汇流排的位置得以固定。可选地，第一定位部为凹槽或凸出，相应地，第二定位部为与之配合的凸出或凹槽。为了保证第一定位部处的结构胶不会流到其他地方，以使电芯与U型下底板之间有均匀且充足的结构胶以保证电芯胶接牢固，优选地，第一定位部为凹槽，第二定位部为凸出。可选地，将电芯的底端作为第二定位部，即可将电芯直接插设在第一定位部的凹槽内。电芯的底面与凹槽的底部内壁之间设置有导热结构胶，在电芯之间和电芯与输出支架、端板以及U型下底板的侧壁之间均设置有隔热灌封胶，以进一步加固电芯、输出支架和端板与U型下底板之间的连接，且有助于保证电芯在长时间使用过程中不发生偏斜，均垂直于U型下底板的底部壁面，设置在原有位置处，且电芯之间的间隔位置固定。
可选地，输出支架与端板分别设置在U型下底板的两端开口处。可选地，输出支架与U型下底板的一侧开口处的底壁和侧壁均胶接连接。可选地，采用粘接力大于等于5MPa的结构胶粘接输出支架，以保证输出支架设置牢固且与U型下底板之间密封连接。可选地，通过激光焊接工艺、电阻焊工艺或超声波焊接工艺焊接端板和U型下底板，以保证端板与U型下底板连接牢固，且保证密封连接。可选地，输出支架为塑料材质，以保证输出支架的绝缘特性，同时塑料材质可有效降低产品重量。可选地，在输出支架和端板上均设置有防爆阀，以保证电池模组的安全性。
可选地，FPC设置在输出支架的内侧，且通过热铆工艺或背面粘胶的方式固定。可选地，FPC上的传导片与正极汇流排的正极干路或负极汇流排的负极干路焊接连接。可选地，传导片为镍片。可选地，采用超声波焊接工艺或激光穿透焊接工艺对传导片和汇流排进行焊接。
可选地，接插件包括总正接插件和总负接插件，二者均安装在U型下底板的两侧，具体的安装方式分为三种，一种是安装在同一侧，另外两种是分别安装在两侧。具体地，总正接插件和总负接插件均安装在输出支架或端板上；或将总正接插件安装在输出支架上，而将总负接插件安装在端板上；或将总正接插件安装在端板上，而将总负接插件安装在输出支架上。可选地，采用螺栓连接的方式固定接插件。总正接插件与正极汇流排的正极干路的端部固定连接，将总负接插件与负极汇流排的负极干路的端部固定连接。可选地，采用螺接的方式分别对总正接插件与正极干路的端部、总负接插件与负极干路的端部进行固定连接。
可选地，该电池模组的上盖的侧边分别与输出支架、端板和U型下底板焊接连接，以实现电池模组的密封。可选地，采用激光穿透焊接工艺或CMT焊接工艺进行焊接。
该电池模组能够在其制造过程中避免复杂的工艺步骤，保证较高的生产效率和产品质量。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。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。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种电池模组的制造方法，其特征在于，适用于制造圆柱电池，包括以下步骤：
S01：U型下底板涂胶；
S02：安装电芯，将所述电芯胶接在所述U型下底板上，所述电芯的正极极耳和负极极耳均朝向远离所述U型下底板的方向设置，定位所述电芯后，使用校正夹具对所述电芯的竖直位置进行校正，对所述电芯有一竖直向下的压实动作，以使多个所述电芯的顶面与所述U型下底板之间的垂直距离相同；
S03：安装输出支架与端板，将所述输出支架固定设置在所述U型下底板的一侧开口处，将所述端板固定设置在所述U型下底板的另一侧开口处；
S04：安装汇流排和FPC，将正极汇流排和负极汇流排间隔放置在所述电芯上，将所述正极汇流排与所述正极极耳焊接，将所述负极汇流排与所述负极极耳焊接，将所述FPC放入所述输出支架中固定；
S05：安装接插件，将所述接插件安装在所述输出支架或所述端板上，将所述接插件与所述正极汇流排或所述负极汇流排固定连接；
S06：封装；
在所述S04步骤之前，焊接所述FPC和所述汇流排，将所述FPC上的传导片与所述正极汇流排或所述负极汇流排进行焊接。
2.根据权利要求1所述的电池模组的制造方法，其特征在于，所述U型下底板的底部内壁上设置有第一定位部，所述电芯上设置有第二定位部，在所述S02步骤中，胶接前通过所述第二定位部与所述第一定位部配合将所述电芯定位在所述U型下底板上。
3.根据权利要求2所述的电池模组的制造方法，其特征在于，在所述S02步骤中，还包括使用激光定位设备获取所述第一定位部的位置信息，所述激光定位设备将所述位置信息传输给输送装置，所述输送装置按照所述位置信息定位所述电芯。
4.根据权利要求1所述的电池模组的制造方法，其特征在于，在所述S03步骤中，安装所述输出支架与所述端板之后，所述U型下底板、所述输出支架和所述端板围设形成容置腔，向所述容置腔内倒入灌封胶，整体振动。
5.根据权利要求1所述的电池模组的制造方法，其特征在于，在所述S03步骤中，安装所述输出支架之前，在所述输出支架上安装防爆阀；
和/或，安装所述端板之前，在所述端板上安装所述防爆阀。
6.根据权利要求1所述的电池模组的制造方法，其特征在于，所述U型下底板上涂的胶为导热结构胶，在涂覆所述导热结构胶的板面的相对面设置有液冷板。
7.根据权利要求4所述的电池模组的制造方法，其特征在于，所述灌封胶为隔热灌封胶。
8.一种电池模组，其特征在于，由权利要求1-7任一项所述的电池模组的制造方法制造而成。
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