CN114142179B - 一种增加模组能量密度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增加模组能量密度的方法，包括以下步骤：步骤一、将多个电芯堆叠好，形成电池模组，并放入承载盒中固定；步骤二、安装承载板，放置FPC板；步骤三、将电池模组顶部的多个极耳按压在焊盘上；步骤四、按压之后，进行激光焊接，焊接之后，取下承载板；步骤五、安装下压盖，按压下压盖，将完成焊接的FPC板下压至顶封以下；步骤六、取下下压盖，取出电池模组，进行下一工序；通过上述步骤，使得FPC板焊接完成之后的高度低于顶封的高度，进一步能够增加电芯高度，从而使电芯容量增加，间接的提高电池模组的能量密度。

Description

一种增加模组能量密度的方法

技术领域

本发明涉及电池生产技术领域，具体涉及一种增加模组能量密度的方法。

背景技术

FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)，又称软板，是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的具有高度可靠性及可挠性的印刷电路板，其是航空、航天、军事、汽车和消费电子产品不可或缺的重要连接件。FPC板是为提高空间利用率和产品设计灵活性而设计的，能满足更小型和更高密度安装的设计需要，也有助于减少组装工序和增强可靠性。

现有技术中的电池模组在组装时，通过将多个电芯堆叠形成模组，之后极耳穿过转接板，通过辊压使极耳与焊盘结合之后，进行激光焊接，但是此种方法具有一定的问题：即焊接之后的转接板在电芯顶封上方并与电芯顶封有一定距离，因此转接板的安装，占用了模组高度方向的空间，降低了整个模组的能量密度，所以急需一种增加模组能量密度的方法。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种增加模组能量密度的方法，通过使用FPC板代替转接板，将极耳焊接在FPC板的焊盘上，之后通过下压盖将FPC板挤压到顶封下方，使得焊接后的FPC板高度不超过顶封的高度，节省电池模组高度方向的空间，使得电池模组能够使用高度更高的电芯来增加整体电池模组的能量密度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种增加模组能量密度的方法，包括以下步骤：

步骤一、将多个电芯按照排列顺序堆叠好，形成电池模组，并放入承载盒中固定；

步骤二、在承载盒顶部安装承载板，并将FPC板放置在承载槽中；

步骤三、将电池模组顶部的多个极耳按压在焊盘上；

步骤四、按压之后，将承载盒移动至激光焊接设备中，进行激光焊接，焊接之后，取下承载板；

步骤五、在承载盒顶部安装下压盖，按压下压盖，通过下压齿条挤压完成焊接的FPC板，将完成焊接的FPC板下压至限位槽上顶面与承载盒顶面相接触的位置；

步骤六、取下下压盖，取出电池模组，进行下一工序。

作为本发明进一步的方案：所述电池模组包括多个电芯，其中电芯顶部设置有顶封，电芯在顶封上方设置有极耳，其中极耳包括正极耳和负极耳，每个电芯顶部均设置有正极耳和负极耳。

作为本发明进一步的方案：所述FPC板外部设置有保护板，且FPC板顶部设置有多个焊盘，FPC板顶部后侧设置有连接器。

作为本发明进一步的方案：多个所述焊盘分为两组，一组焊盘在前，一组焊盘在后，且两组焊盘相互交替设置。

作为本发明进一步的方案：下压盖底部开设有限位槽，限位槽顶部开设有下压槽，下压槽顶部设置有多个下压齿条。

作为本发明进一步的方案：在步骤一中将多个电芯堆叠时，每个电芯位于同一高度，其中每个电芯上设置的顶封位于同一水平面。

作为本发明进一步的方案：所述FPC板厚度与承载槽深度一致。

作为本发明进一步的方案：在步骤三中，电池模组顶部的多个极耳按照先负极耳后正极耳的顺序依次按压在焊盘上。

本发明的有益效果：

1、本发明通过使用FPC板代替转接板，将极耳焊接在FPC板的焊盘上，之后通过下压盖将FPC板挤压到顶封下方，使得焊接后的FPC板高度不超过顶封的高度，节省电池模组高度方向的空间，使得电池模组能够使用高度更高的电芯来增加整体电池模组的能量密度。

2、本发明中通过设置下压盖进行下压工序，同时在下压之前限位槽和下压槽的深度之和高于焊盘顶面到承载盒顶面的高度之和3-5mm，保证安装的稳定性，并且给FPC板到承载盒顶面之间留有一定空间，避免下压过度，造成FPC板损坏。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的操作工艺图；

图2是本发明中下压盖下压后的状态示意图；

图3是本发明中电池模组与FPC板连接结构示意图；

图4是本发明中电池模组结构示意图；

图5是本发明中下压盖结构示意图；

图6是本发明中下压盖正视图；

图7是本发明中承载板结构示意图；

图8是本发明中承载板正视图。

图中：1、承载盒；11、安装门；12、固定卡扣；13、插销；2、电池模组；21、电芯；22、极耳；23、顶封；3、FPC板；31、连接器；32、焊盘；33、保护板；4、下压盖；41、下压齿条；42、限位槽；43、下压槽；5、承载板；51、插入槽；52、承载槽；53、限位齿条。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，一种增加模组能量密度的方法，包括以下步骤：

步骤一、将多个电芯21按照设定好的排列顺序堆叠好，形成电池模组2，在堆叠的过程中保证每个电芯21都在同一高度，其中每个电芯21的顶封23位于同一水平面，之后打开安装门11，将电池模组2整体放入承载盒1内部，关上安装门11，将插销13插入固定卡扣12中，对安装门11进行固定，安装好的承载盒1对电池模组2进行固定限位，方便后续的加工；

步骤二、在承载盒1顶部滑动安装上承载板5，并通过插入槽51左右两侧的侧面与承载盒1顶部左右两侧的侧面适配进行限位，避免移动过程中位置产生偏移，并且从背面推动承载板5，直至插入槽51的内侧面与承载盒1的背面相贴合为止，完成承载板5的安装，其中插入槽51与承载盒1顶部相适配，并且所有电芯21顶部的顶封23和极耳22均正好穿出相邻限位齿条53之间的避空槽，其中顶封23顶面不高出承载槽52底面，相邻限位齿条53之间的避空槽宽度大于顶封23宽度，之后将FPC板3放置在承载槽52中，并且FPC板3厚度与承载槽52深度一致，保证后续加工中，FPC板3位置的稳定；

步骤三、将电池模组2顶部的多个极耳22按照先负极耳后正极耳的顺序依次按压在焊盘32上，其中一个电芯21顶部的正极耳与相邻一个电芯21顶部的负极耳按压在一个焊盘32上或者一个电芯21顶部的负极耳与相邻一个电芯21顶部的正极耳按压在一个焊盘32上，并保证按压后的极耳22是紧紧贴合在焊盘32上，便于后续的激光焊接；

步骤四、按压结束后，将承载盒1移动至激光焊接设备中，进行激光焊接，焊接完成之后，检测焊接效果，并且此时的极耳22与焊盘32焊接完成在顶封23上方，便于直接观察焊接的效果，当焊接合格时，将承载盒1移出激光焊接设备，并拉动承载板5，从承载盒1背部抽出承载板5，为下一步下压做准备，其中激光焊接设备为IPG YLR 1500W wc单模光纤激光器。

步骤五、将下压盖4安装在承载盒1上，通过限位槽42的左右两侧侧面与承载盒1顶部左右两侧的侧面适配进行限位，避免安装过程中发生位置偏移，影响下压过程，并且限位槽42和下压槽43的深度之和高于焊盘32顶面到承载盒1顶面的高度之和3-5mm，之后按压下压盖4，通过下压齿条41挤压完成焊接的FPC板3，将完成焊接的FPC板3下压至限位槽42上顶面与承载盒1顶面相接触的位置，给FPC板3到承载盒1顶面之间留有一定空间，避免下压过度，造成FPC板3损坏；

步骤六、下压结束之后，取下下压盖4，之后打开安装门11，将安装好的电池模组2从承载盒1内部取出，进行下一工序。

其中在步骤一中多个电芯21排序堆叠时，按照相邻两个电芯21的正极耳和负极耳位置相反的排布方式进行排布，使得后续的极耳22焊接之后，多个电芯21能够形成一个整体，进行储存电量。

如图2所示，其中承载盒1包括承载盒本体和安装门11，在承载盒本体的正面铰接有安装门11，而安装门11上设置有固定卡扣12，在承载盒本体的侧壁中部设置有插销13，通过将插销13插入固定卡扣12中，对安装门11进行固定，避免安装门11在加工过程中打开，同时承载盒本体内部的空间与设定的电池模组2尺寸相适配，保证对电池模组2固定。

如图2-4所示，电池模组2包括多个电芯21，通过多个电芯21按照设定排列顺序进行堆叠形成电池模组2，其中电芯21顶部设置有顶封23，电芯21在顶封23上方还具有极耳22，其中极耳22包括正极耳和负极耳，每个电芯21顶部均设置有正极耳和负极耳，且正极耳和负极耳相对设置，通过相邻电芯21的正极耳和负极耳相互焊接，使电池模组2成为整体。

如图3所示，FPC板3外部设置有保护板33，对FPC板3进行保护，并且FPC板3上开设有多个安装槽，其中安装槽的数量与电芯21的数量相同，并且多个安装槽呈水平等间距排布，在FPC板3顶部设置有多个焊盘32，多个焊盘32分为两组，一组焊盘32在前，一组焊盘32在后，且两组焊盘32相互交替设置，在FPC板3顶部后侧设置有连接器31，用于输出信号。

如图2、图5和图6所示，下压盖4底部开设有限位槽42，且限位槽42的尺寸与承载盒1顶部尺寸相适配，保证下压的平稳，同时限位槽42顶部开设有下压槽43，在下压槽43顶部设置有多个下压齿条41，用于下压焊接好的FPC板3，使得FPC板3焊接完成之后的高度低于顶封23的高度，进一步能够增加电芯21高度，从而使电芯21容量增加，间接的提高电池模组2的能量密度。

如图7-8所示，所述承载板5顶部开设有承载槽52，且承载板5底部开设有插入槽51，在插入槽51和承载槽52之间设置有多个限位齿条53，通过承载板5对FPC板3进行支撑，方便后续的焊接。

本发明使用FPC板3在电池模组2装配过程中代替现有技术中的转接板之后，通过常规检测得到的数据如下：

其中体积＝长*宽*高，电量＝电压*容量，能量密度＝电量/体积

由上表数据可知，使用FPC板3之后，整个电池模组2的能量密度增加18441.0214Wh/m³，因此采用FPC板3代替转接板之后，能够通过使用更高的电芯21来增加整个电池模组2的能量密度。

本发明的工作原理：

使用FPC板3代替转接板，将极耳22焊接在FPC板3的焊盘32上，之后通过下压盖4将FPC板3挤压到顶封23下方，使得焊接后的FPC板3高度不超过顶封23的高度，节省电池模组2高度方向的空间，使得电池模组2能够使用高度更高的电芯21来增加整体电池模组2的能量密度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。此外，“第一”、“第二”仅由于描述目的，且不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

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”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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连接，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。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将多个电芯(21)按照排列顺序堆叠好，形成电池模组(2)，并放入承载盒(1)中固定；

步骤二、在承载盒(1)顶部安装承载板(5)，并将FPC板(3)放置在承载板(5)的承载槽(52)中；

步骤三、将电池模组(2)顶部的多个极耳(22)按压在FPC板(3)的焊盘(32)上；

步骤四、按压之后，将承载盒(1)移动至激光焊接设备中，进行激光焊接，焊接之后，取下承载板(5)；

步骤五、在承载盒(1)顶部安装下压盖(4)，按压下压盖(4)，通过下压盖(4)的下压齿条(41)挤压完成焊接的FPC板(3)，将完成焊接的FPC板(3)下压至下压盖(4)的限位槽(42)上顶面与承载盒(1)顶面相接触的位置；

步骤六、取下下压盖(4)，取出电池模组(2)，进行下一工序；

其中FPC板(3)顶部设置有多个焊盘(32)。

2.根据权利要求1所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，所述电池模组(2)包括多个电芯(21)，其中电芯(21)顶部设置有顶封(23)，电芯(21)在顶封(23)上方设置有极耳(22)，其中极耳(22)包括正极耳和负极耳，每个电芯(21)顶部均设置有正极耳和负极耳。

3.根据权利要求2所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，所述FPC板(3)外部设置有保护板(33)，FPC板(3)顶部后侧设置有连接器(31)。

4.根据权利要求3所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，多个所述焊盘(32)分为两组，一组焊盘(32)在前，一组焊盘(32)在后，且两组焊盘(32)相互交替设置。

5.根据权利要求4所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，下压盖(4)底部开设有限位槽(42)，限位槽(42)顶部开设有下压槽(43)，下压槽(43)顶部设置有多个下压齿条(41)。

6.根据权利要求5所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，在步骤一中将多个电芯(21)堆叠时，每个电芯(21)位于同一高度，其中每个电芯(21)上设置的顶封(23)位于同一水平面。

7.根据权利要求6所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，所述FPC板(3)厚度与承载槽(52)深度一致。

8.根据权利要求7所述的一种增加模组能量密度的方法，其特征在于，在步骤三中，电池模组(2)顶部的多个极耳(22)按照先负极耳后正极耳的顺序依次按压在焊盘(32)上。