CN113258216B - 一种压锁并联动力电池的成组结构及动力电池模组 - Google Patents

Abstract

一种压锁并联动力电池的成组结构及动力电池模组，所述压锁并联动力电池的成组结构包括动力电池，汇流排，以及结构胶与冷焊导电胶。所述动力电池为高能量密度电池并包括电池本体，极柱，以及绝缘壳体。所述汇流排包括导电本体，以及电连接件。所述电连接件包括通孔，翻边，以及涨口边。所述涨口边包括至少两个切口，以及接电爪。所述接电爪抵接在所述极柱上。所述结构胶焊接在翻边和涨口边之间的连接处与极柱之间，所述冷焊导电胶焊接在所述接电爪与所述极柱之间。本成组结构在可以保证该电连接件与所述极柱之间的接触面积，从而减小了接触电阻，保证了汇流能力。同时又可以保证足够大的过流能力，提高了所述动力电池并联模块的性能。

Description

一种压锁并联动力电池的成组结构及动力电池模组

技术领域

本发明涉及新能源汽车电池成组技术领域，特别涉及一种压锁并联动力电池的成组结构及动力电池模组。

背景技术

用可扩展、简易的单体电池串并联技术，形成高电容量、高电压的电池成组的可靠的应用结构，其也是电动车电池包快速封装的发展方向（CTP技术）。目前汇流排和电池极柱的电连接通常采用金属熔接的热焊工艺。由于热焊时的瞬间功率大，只能逐点点焊，焊斑为小点，热焊时所产生的外热不仅易造成电池内伤、且焊斑面积小，而且封装成组结构的效率也很低。另外，动力电池能量密度呈快速增大的趋势，成组应用时，单体电池上电连接焊斑的有效接触面积（电通量）的需求也随之增大。

新的冷焊工艺是用高导电率的冷焊胶，实现汇流排和极柱的电联通，具有可整面同时电连接极大效率优势。同时使用可整面瞬间固化的结构胶，并配合冷焊胶的复合焊工艺，解决了冷焊胶固化时间较长和单冷焊胶剥离力和剪切里较弱的问题，以及成组结构可随意扩展的问题，取得了较好的效果，但仍存在汇流排和极柱压接力稍弱（影响接触电阻）和抗震动性稍弱的问题，而汇流排和极柱压接力稍弱会影响接触电阻的大小。

为解决上述问题，但是目前电性连接所述汇流排与电池的方法有以下两种方法。一种是在汇流排上设置圆锥形凸点，该圆锥形凸点与电池电接触，虽然这种连接方法可以保证汇流排的过流能力，但是汇流排与电池之间的接触电阻太大，导致汇流能力降低。另一种方法是在汇流排上冲压出矩形接触槽。通过冲压出该接触槽来增加汇流排与电池之间的接触面积，从而减小了接触电阻，但是由于矩形接触槽的设置，使得设置该矩形接触槽的汇流排的面积减小，这不仅降低了汇流排的过流能力，而且当电流通过时发热量增加，使得汇流排的均热能力降低，因此现有的汇流排均不能满足高能量密度电池的汇流功能。

发明内容

本发明提供了一种动力电池快捷冷焊并联模块及动力电池模组，其可以实现高能量密度电池极柱的高电通量可速并联，同时冷焊和本结构均具有整面实施的快速性和简易性，以及成组结构的可扩展性，符合CTP技术的发展方向。

一种压锁并联动力电池的成组结构，其包括至少两个动力电池，至少一个并联电性连接至少两个动力电池的汇流排，以及设置在所述动力电池与所述汇流排之间的结构胶与冷焊导电胶。所述动力电池为高能量密度电池并包括一个电池本体，两个设置在所述电池本体上的极柱，以及包覆在所述电池本体及极柱外侧的绝缘壳体。所述极柱的部分暴露于所述绝缘壳体之外。所述汇流排包括一个导电本体，以及至少两个设置在所述导电本体上并分别与至少两个所述动力电池相对应设置的电连接件。所述电连接件包括一个设置在所述导电本体上的通孔，一个由该通孔延伸出的翻边，以及一个由该翻边延伸出的涨口边。所述涨口边包括至少两个切口，以及至少两个形成所述切口时形成的接电爪。所述接电爪抵接在所述极柱上。所述结构胶焊接在翻边和涨口边之间的连接处与极柱之间，所述冷焊导电胶焊接在所述接电爪与所述极柱之间。

进一步地，两个所述极柱中的一个上设置有泄压阀，所述通孔环绕所述泄压阀设置。

进一步地，所述泄压阀为设置在所述极柱上的泄压孔，所述泄压孔与所述通孔同轴设置。

进一步地，所述泄压阀包括至少两条相互交叉设置的切痕，至少两条所述切痕的交点位于所述通孔的中心轴上。

进一步地，所述压锁并联动力电池的成组结构还包括至少一条绝缘紧固带，且该压锁并联动力电池的成组结构包括两个汇流排，两个所述极柱设置在所述动力电池的轴向两端，所述绝缘紧固带环绕包覆在同一个动力电池的两个汇流排的相对的两个所述电连接件之间或环绕包覆在相邻的两个所述动力电池的间隙之间，所述绝缘紧固带用于压紧所述接电爪与所述极柱。

进一步地，两个所述极柱设置在所述动力电池的一侧，所述并联动力电池的成组结构还包括至少一条绝缘紧固带，以及一个底部固定片，所述底部固定片串接至少两个所述动力电池并设置在所述动力电池相对于汇流排的另一侧，所述绝缘紧固带环绕包覆在同一组动力电池的汇流排的所述电连接件与动力电池的一端之间或环绕包覆在相邻的两个所述动力电池的间隙之间。

进一步地，所述绝缘紧固带为热缩膜、扎带、和紧固绳中的一种，所述绝缘紧固带与相邻的所述绝缘壳体的上下端处分别设置有固定胶，所述固定胶分别设置在沿所述动力电池的径向的两侧。

进一步地，所述压锁并联动力电池的成组结构还包括至少一条绝缘紧固带，且该汇流排由柔性材料制成时，所述绝缘紧固带环绕包覆在同一组动力电池的两个汇流排的相对的两个所述电连接件之间或环绕包覆在同一组动力电池的汇流排的所述电连接件与动力电池的一端之间。

进一步地，任意两个相邻的所述电池本体间设置有结构胶，用于固定动力电池间的相对位置。

一种动力电池模组，其包括至少两个如上所述的压锁并联动力电池的成组结构，任意两个相邻的所述压锁并联动力电池的成组结构之间相互串联并成矩阵状排列。

与现有技术相比，本发明提供的压锁并联动力电池的成组结构在所述汇流排上设置有所述电连接件，且该电连接件具有由冲裁所述通孔时形成的翻边，同时在该翻边上形成涨口边，而该涨口边是通过在翻边上形成两个切口形成的，然后形成至少两个接电爪，由于在形成所述涨口时，所述接电爪呈弧形向所述通孔的外侧翻出。当将所述汇流排抵接在所述动力电池的极柱上时所述接电爪抵顶在所述极柱上。由于所述接电爪呈弧形，因此当汇流排抵顶在所述极柱上时，该接电爪会给出一定的弹性力，该弹性力使得所述接电爪紧紧地抵顶在所述极柱上，避免虚接。由于在冲压所述翻边并形成所述接电爪时，该接电爪可以保证该电连接件与所述极柱之间的接触面积，从而减小了接触电阻，保证了汇流能力。同时，由于在冲压所述翻边时可以保证接触面积，因此所述通孔的占用面积不需要很大，从而可以保证该汇流排在设置所述通孔处的均热能力，从而使得通过该汇流排并联连接的动力电池即可以保证最小的接触电阻，又可以保证足够大的过流能力，提高了所述动力电池并联模块的性能。

附图说明

图1为本发明提供的一种动力电池模组的结构示意图。

图2为图1的动力电池模组在A处的局部放大示意图。

图3为图1的动力电池模组所具有的动力电池的分解结构示意图。

图4为图1的动力电池模组所具有的汇流排的结构示意图。

图5为图4的汇流排在B处的局部放大示意图。

图6为图1的动力电池模组所具有的压锁并联动力电池的成组结构的截面示意图。

图7为图6的压锁并联动力电池的成组结构在C处的局部放大示意图。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是，此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。

如图1至图7所示，其为本发明提供的一种压锁并联动力电池的成组结构及动力电池模组的结构示意图。所述动力电池模块包括至少两组压锁并联动力电池的成组结构10。至少两组所述压锁并联动力电池的成组结构10相互串联在一起。至于至少两组所述压锁并联动力电池的成组结构10的串联方式，其会在后面进行详细说明。可以理解的是，所述动力电池模块还包括其他的一些功能模块，如支架，电控组件，以及外包装用的泡棉等等，其为本领域技术人员所习知的技术，在此不再赘述。

所述压锁并联动力电池的成组结构10包括至少两个动力电池11，两个并联电池连接至少两个所述动力电池的汇流排12，设置在所述动力电池11与所述汇流排12之间的结构胶13和冷焊导电胶14，以及至少一个用于扎紧所述汇流排12与动力电池11的绝缘紧固带15。所述动力电池11为高能量密度电池。能量密度指的是单位质量或单位体积的电池所放出的能量。高能量密度电池通常指的是能量密度大于400Wh/kg的电池。在本实施例中，所述动力电池11具有六个，且其具有相同的结构并包括一个电池本体111，分别设置在所述电池本体111的轴向两端的极柱112，以及包覆在所述电池本体111及极柱112外侧的绝缘壳体113。所述电池本体111用于容纳产生电量的物质，其为现有技术，在此不再赘述。所述电池本体111可以为圆柱形柱状结构，也可以为方块形块状结构，其根据实际使用的场合进行选择。两个所述极柱112分为正极与负极，但在本实施例中，本发明创造要保护的技术方案与极柱112的正、负极无关，因此在此不再区分该极柱112的极性。在组装两个所述极柱112时，当所述电池本体111为圆柱状时，两个所述极柱112分别设置在所述电池本体111的轴向两端。而当所述电池本体111为方块形时，两个所述极柱112可以设置在所述电池本体111的同一侧。在本实施例，所述电池本体111为圆柱形柱状结构，也因此，两个所述极柱112设置在所述电池本体111的轴向两端。所述极柱112与所述电池本体111电性连接，用于将所述电池本体111所产生的电能导出来。所述极柱112上还可以设置一个泄压阀114。所述泄压阀114用于当电池本体111的内部如果气压过大，该泄压阀114会打开，让气体释放，以避免电池本体111发生如爆炸等事故，其本身为现有技术，在此不再赘述。所述泄压阀114可以为一个孔，然后在该孔上设置有一个盖板。当气压达到一定压力时，该盖板便会气压下顶开。该盖板可以是在冲压所述孔时形成的，即该盖板与孔通过两个未被冲断的连接桥来连接。所述泄压阀114还可以包括至少两条相互交叉设置的切痕。当气压达到一定压力时，该切痕会被顶开，从而形成一个通孔。在本实施例中，所述泄压阀114由两条相互交叉的切痕形成。所述绝缘壳体113包覆在所述电池本体111及极柱112的外侧，以保证该电池本体111及极柱112，同时也避免多个电池本体111之间的导通。但为了使极柱112能够与汇流排12电连接，所述绝缘壳体113并没有完全覆盖该极柱112，而覆盖部分该极柱112，即所述极柱112的部分暴露于所述绝缘壳体113之外。所述绝缘壳体113通常由PU材料或热缩膜制成，且厚度具有2毫米左右，因此在所述动力电池11的轴向两端都形成一个台阶。

所述汇流排12的位置根据所述电池本体111的结构设置。当所述电池本体111为柱状结构时，两个所述极柱112分别设置在所述电池本体111的轴向两端，因此所述汇流排12也设置在所述电池本体111的轴向两端。而当所述电池本体111为方块状结构时，两个所述极柱112设置在所述电池本体111的同一侧，因此两个所述汇流排12也设置在所述电池本体111的同一侧。此时，为了固定所述方块形电池本体111，所述并联动力电池的成组结构还包括一个底部固定片。所述底部固定片本身为现有技术，在此不再赘述。所述底部固定片串接至少两个所述动力电池并设置在所述动力电池相对于汇流排12的另一侧。两个所述汇流排12具有相同的结构并分别与两个所述极柱112电性连接。所述汇流排12包括一个导电本体121，以及至少两个设置在所述导电本体121上并分别与至少两个所述动力电池11相对应设置的电连接件122。所述导电本体121用于提供电流的流动载体，其由金属制成，如铝合金等。由于所述动电电池11为高能量密度电池，其电流较大，因此该导电本体121的厚度通常较大，一般在2mm至3mm之间。所述电连接件122用于电性连接所述汇流排12与每一个所述动力电池11。所述电连接件122的数量应当与所述压锁并联动力电池的成组结构所包含的动力电池11的数量相等并包括一个设置在所述导电本体121上的通孔123，一个由该通孔123延伸出的翻边124，以及一个由该翻边124延伸出的涨口边125。所述通孔123由冲裁的方式形成，通过冲裁的方式，在形成所述通孔123的同时，形成所述翻边124，即所述翻边124与所述通孔123一体成型。所述翻边124用于支撑所述导电本体121，并连接所述涨口边125与导电本体121。最重要的是，所述翻边124用于将由所述涨口边125接入的电流导入到所述导电本体121上，形成汇流，而如下所述，所述涨口边125由多个相互间隔设置的接电爪127组成，这些分离的接电爪127首先接入来自动力电池的电流，然后经过所述翻边124的汇流后再流入所述导电本体121，这样可以提高汇流效率，同时避免设置所述通孔123的位置由于电流不均匀而导致的过热，进而导致均热效果不佳而引发事故。所述翻边124的厚度应当与所述绝缘壳体113的厚度相配合，即当电连接件122抵顶在所述动力电池11的极柱112上时，所述翻边124以及所述涨口边125在沿所述动力电池11的轴向上的高度应当等于所述绝缘壳体113的厚度。所述涨口边125包括至少两个切口126，以及至少两个接电爪127。所述切口126应当由人为设置，而不应当为在涨开所述翻边124以形成所述涨口边125时任意裂开，因为如果切口126沿所述动力电池11的轴向的深度不一致，将导致所述接电爪127在受力时弯折的角度不一致，从而导致受力不均匀，进而导致虚接或接触不良，从而使得接触面积变小。在本实施例中，所述切口具有10个，从而形成10个接电爪127。所述接电爪127在涨口工艺的过程中，会向所述通孔123的外侧翻折并形成弧形。涨口工艺为现有技术，在此不再详细说明。当形成所述接电爪127后，且其为弧形。当组装所述汇流排12时，所述泄压阀114的泄压孔应当与所述通孔123同轴设置，即所述通孔123环绕所述泄压阀114设置，以使泄压阀114泄压时，让产生的气体毫无阻碍的冲出。而当所述泄压阀114由至少两条相互交叉设置的切痕组成时，至少两条所述切痕的交点位于所述通孔123的中心轴上，从而可以避免阻碍气体的泄出。

所述结构胶13可以为导电胶或仅为固定胶，且该结构胶13可以UV胶，其固化速度很快，大约为4秒。所述结构胶13可以固接在两个相邻的动力电池11之间以固定两个电池本体111之间的相对位置，也可以固接在所述翻边124与极柱112之间，还可以固接在所述翻边124和涨口边125的连接处与极柱112之间。通过该结构胶13的固定，即可以将汇流排12与动力电池11固定在一起。当然，可以想到的是，在固定所述汇流排12与动力电池11时，首先应将按压所述汇流排12以使得所述接电爪127发生弯曲变形，然后再加载所述结构胶13，从而在所述接电爪127与极住112之间形成抵顶力，进而不仅可以增加接电爪127与极柱112之间的接触面积，还使得由于抵顶力的存在避免虚接等不良。

所述冷焊导电胶14设置在所述接电爪127与极柱112之间，用于进一步固接该接电爪127与极柱112，从而可以保证该接电爪127与极柱112之间的位置，避免产生滑移。所述冷焊导电胶14的固化时间通常在10小时之间。在实际工艺流程中，首先将冷焊导电胶14设置在所述接电爪127与极柱112之间，然后将结构胶13围绕所述接电爪127而设置在翻边124和涨口边125的连接处与极柱112接触的环形上，然后照射UV光，瞬间固化该结构胶13，然后让所述冷焊导电胶14自由固化。

为了进一步加强所述汇流排12与动力电池11之间的固定连接，避免由于所述接电爪127的弹力而导致该汇流排12与所述动力电池11脱离电连接，所述压锁并联动力电池的成组结构10还包括所述绝缘紧固带15。所述绝缘紧固带15可以为热缩膜、扎带、和紧固绳中的一种。为了固定所述绝缘紧固带15与动力电池11之间的相对位置，所述绝缘紧固带15与相邻的所述绝缘壳体13的上下端处分别设置有固定胶，所述固定胶分别设置在沿所述动力电池11的径向的两侧。当所述绝缘紧固带15为紧固绳时，所述紧固绳中浸渍有不燃材料，以避免发性火灾时该紧固绳进一步助燃。所述热缩膜可以覆盖在所述极柱112上，即所述热缩膜沿所述动力电池11的中心轴的对称面与所述动力电池11的中心轴重合。所述热缩膜也可以设置在相邻的两个所述动力电池11之间，从而可以避免覆盖所述通孔123，进而可以避免阻碍气体的泄出。在本实施例中，所述绝缘紧固带15为紧固绳，该紧固绳设置在相邻的两个所述动力电池11之间。特别地，对于不同结构的电池本体111且所述汇流排12为刚性材料时，所述绝缘紧固带15的设置结构也可以根据实际需要而不同。当所述电池本体111为柱状结构时，由于所述汇流排12设置在所述电池本体111的两端，所述绝缘紧固带15环绕包覆在同一组动力电池11的两个汇流排12的相对的两个所述电连接件122之间，或环绕包覆在相邻的两个所述动力电池11的间隙之间。当所述电池本体111为方块状结构时，无论是否具有底部固定片，所述绝缘紧固带15都可以环绕包覆在同一组动力电池11的汇流排12的所述电连接件122与动力电池11的一端之间。而当所述动力电池11具有底部固定片时，所述绝缘紧固带15环绕包覆在相邻的两个所述动力电池11的间隙之间。另外，对于柔性材质的汇流排12，所述绝缘紧固带15仅可以环绕包覆在环绕包覆在同一组动力电池11的两个汇流排12的相对的两个所述电连接件122之间或环绕包覆在同一组动力电池11的汇流排12的所述电连接件122与动力电池11的一端之间。

当将至少两个所述压锁并联动力电池的成组结构10组装成一个动力电池模组时，每一个压锁并联动力电池的成组结构10的汇流排12的两端可以折弯成"之"字形，然后将多个压锁并联动力电池的成组结构10的首尾依次焊接在一起，从而即串联形成所述动力电池模块。

与现有技术相比，本发明提供的压锁并联动力电池的成组结构在所述汇流排12上设置有所述电连接件122，且该电连接件122具有由冲裁所述通孔123时形成的翻边124，同时在该翻边124上形成涨口边125，而该涨口边125是通过在翻边124上形成两个切口126形成的，然后形成至少两个接电爪127，由于在形成所述涨口时，所述接电爪127呈弧形向所述通孔124的外侧翻出。当将所述汇流排12抵接在所述动力电池11的极柱112上时所述接电爪127抵顶在所述极柱112上。由于所述接电爪127呈弧形，因此当汇流排12抵顶在所述极柱112上时，该接电爪127会给出一定的弹性力，该弹性力使得所述接电爪127紧紧地抵顶在所述极柱112上，避免虚接。由于在冲压所述翻边124并形成所述接电爪127时，该接电爪127可以保证该电连接件122与所述极柱112之间的接触面积，从而减小了接触电阻，保证了汇流能力。同时，由于在冲压所述翻边124时可以保证接触面积，因此所述通孔123的占用面积不需要很大，从而可以保证该汇流排12在设置所述通孔123处的均热能力，从而使得通过该汇流排12并联连接的动力电池11即可以保证最小的接触电阻，又可以保证足够大的过流能力，提高了所述动力电池并联模块的性能。

以上仅为本发明的较佳实施例，并不用于局限本发明的保护范围，任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等，都涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：所述压锁并联动力电池的成组结构包括至少两个动力电池，两个并联电性连接至少两个动力电池的汇流排，以及设置在所述动力电池与所述汇流排之间的结构胶与冷焊导电胶，所述动力电池为高能量密度电池并包括一个电池本体，两个设置在所述电池本体上的极柱，以及包覆在所述电池本体及极柱外侧的绝缘壳体，所述极柱的部分暴露于所述绝缘壳体之外，所述汇流排包括一个导电本体，以及至少两个设置在所述导电本体上并分别与至少两个所述动力电池相对应设置的电连接件，所述电连接件包括一个设置在所述导电本体上的通孔，一个由该通孔延伸出的翻边，以及一个由该翻边延伸出的涨口边，所述涨口边包括至少两个切口，以及至少两个形成所述切口时形成的接电爪，所述接电爪抵接在所述极柱上且所述接电爪抵接时发生弯曲变形， 再加载所述结构胶，所述结构胶焊接在翻边和涨口边之间的连接处与极柱之间，所述冷焊导电胶焊接在所述接电爪与所述极柱之间。

2.如权利要求1所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：两个所述极柱中的一个上设置有泄压阀，所述通孔环绕所述泄压阀设置。

3.如权利要求2所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：所述泄压阀为设置在所述极柱上的泄压孔，所述泄压孔与所述通孔同轴设置。

4.如权利要求2所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：所述泄压阀包括至少两条相互交叉设置的切痕，至少两条所述切痕的交点位于所述通孔的中心轴上。

5.如权利要求1所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：所述压锁并联动力电池的成组结构还包括至少一条绝缘紧固带，且该压锁并联动力电池的成组结构包括两个汇流排且该汇流排由刚性材料制成，两个所述极柱设置在所述动力电池的轴向两端，所述绝缘紧固带环绕包覆在同一个动力电池的两个汇流排的相对的两个所述电连接件之间或环绕包覆在相邻的两个所述动力电池的间隙之间，所述绝缘紧固带用于压紧所述接电爪与所述极柱。

6.如权利要求1所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：两个所述极柱设置在所述动力电池的一侧，所述并联动力电池的成组结构还包括至少一条绝缘紧固带，以及一个底部固定片，所述底部固定片串接至少两个所述动力电池并设置在所述动力电池相对于汇流排的另一侧且该汇流排由刚性材料制成，所述绝缘紧固带环绕包覆在同一组动力电池的汇流排的所述电连接件与动力电池的一端之间或环绕包覆在相邻的两个所述动力电池的间隙之间。

7.如权利要求5或6所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：所述绝缘紧固带为热缩膜、扎带、和紧固绳中的一种，所述绝缘紧固带与相邻的所述绝缘壳体的上下端处分别设置有固定胶，所述固定胶分别设置在沿所述动力电池的径向的两侧。

8.如权利要求1所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：所述压锁并联动力电池的成组结构还包括至少一条绝缘紧固带，且该汇流排由柔性材料制成时，所述绝缘紧固带环绕包覆在同一组动力电池的两个汇流排的相对的两个所述电连接件之间或环绕包覆在同一组动力电池的汇流排的所述电连接件与动力电池的一端之间。

9.如权利要求1所述的压锁并联动力电池的成组结构，其特征在于：任意两个相邻的所述电池本体间设置有结构胶，用于固定动力电池间的相对位置。

10.一种动力电池模组，其特征在于：所述动力电池模块包括至少两个如权利要求1至9任一项所述的压锁并联动力电池的成组结构，任意两个相邻的所述压锁并联动力电池的成组结构之间相互串联并成矩阵状排列。

Images