CN114868303A - 电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电池模块，其包括：多个电池单元，多个所述电池单元中的每一个包括电极接头；以及汇流条，连接到所述电极接头以将多个所述电池单元彼此电连接，其中所述汇流条包括形成有多个孔的板，每个所述电池单元的电极接头插入到所述板的多个孔中的至少一部分孔中，插入到所述孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，所述焊道具有由式1和式2定义的宽度和高度。

Description

电池模块
技术领域
本发明涉及一种电池模块，更具体地，涉及一种具有提高的机械特性和电特性的电池模块。
背景技术
近年来，对高容量、高输出二次电池的规格要求越来越高，因此需要开发要求与这样的规格要求相对应的高能量密度、高性能和高水平的可靠性的二次电池。
特别是，在要求高水平的可靠性的电池(cell)间的电连接方法中，使用了超声波焊接、激光焊接、机械(螺栓/螺母)结合等各种方法，但为了应对不断增加的能量密度要求，激光焊接被用作最常用的接合方法。
作为这样的激光焊接方法，通常使用将单个或多个电极接头和汇流条重叠焊接的方法。但是这样的方法存在在焊接后的拉伸强度偏差大，根据加压条件，很可能会出现弱焊接等焊接不良的局限性，并且如图1所示，在焊接时需要对单元模块中的多种规格的电极接头进行弯曲和切割，导致工艺和管理成本增加。
另外，由于模块中每个电池规格的电极接头长度不同，每个电池的电阻不均匀，很可能长期对耐久寿命产生不利影响，特别是，在Al电极接头和汇流条的异种材料焊接中，难以确保稳定的焊接质量(拉伸强度、电阻等)。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的一方面的目的在于提供一种电池模块，其可以包括焊接部，通过适当地控制电极接头和汇流条之间的异种材料焊接，焊接部具有优异的拉伸强度和接触电阻。
此外，本发明要解决的技术问题不限于上述技术问题，本发明所属领域的普通技术人员将从以下描述清楚地理解其他未提及的技术问题。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面的电池模块包括：多个电池单元，所述多个电池单元中的每一个包括电极接头；以及汇流条，连接到所述电极接头以将所述多个电池单元彼此电连接，其中，所述汇流条包括形成有多个孔的板，每个所述电池单元的电极接头插入到所述板的多个孔中的至少一部分孔中，插入到所述孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，所述焊道满足以下式1和式2，
(式1)
0<W<7T
在式1中，W是以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道宽度，T是所述电极接头的厚度，
(式2)
0<H<3T
在式2中，H是以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道高度，T是所述电极接头的厚度。
在根据一个实施例的电池模块中，所述W可以为2T～6T，所述H可以为0.5T～2T。
根据本发明的另一方面的电池模块包括：多个电池单元，所述多个电池单元中的每一个包括电极接头；以及汇流条，连接到所述电极接头以将所述多个电池单元彼此电连接，其中，所述汇流条包括形成有多个孔的板，每个所述电池单元的电极接头插入到所述板的多个孔中的至少一部分孔中，插入到所述孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，所述焊道满足以下式3，
(式3)
0<A<21T2
在式3中，A是以板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道截面积，T是所述电极接头的厚度。
在根据一个实施例的电池模块中，所述A可以为T2～12T2。
在根据一个实施例的电池模块中，所述焊道可以进一步满足以下式4，
(式4)
0.4T≤D≤2T
在式4中，D是以板的厚度方向上的焊道截面为基准的所述焊道进入所述孔内部的熔深，T是所述电极接头的厚度。
在根据一个实施例的电池模块中，所述电极接头和所述板可以由彼此不同的材料制成。
在根据一个实施例的电池模块中，将电极接头作为焊接的第一母材，将板作为焊接的第二母材，焊道可以由70～99重量％的第一母材和其余的第二母材得到。
在根据一个实施例的电池模块中，所述电极接头可以由铝材料制成，所述板可以由铜材料制成。
在根据一个实施例的电池模块中，所述板或所述电极接头可以包括表面镀层。
在根据一个实施例的电池模块中，所述表面镀层可以包括Ni、Sn、Si、Mg、Fe、Mn、Zn、Cr、Li、Ca或其合金。
在根据一个实施例的电池模块中，所述电极接头的厚度可以为0.2mm以上。
在根据一个实施例的电池模块中，所述电极接头的厚度可以为0.2～1.0mm。
在根据一个实施例的电池模块中，所述板的厚度可以为0.5mm以上。
在根据一个实施例的电池模块中，所述焊道可以包括：盖部，具有凸出的形状，以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准，在所述板的厚度方向上的两个相对面中的一个面上覆盖孔；以及柱部，被装入所述孔的内部。
在根据一个实施例的电池模块中，在所述板的厚度方向上的焊道截面中，焊道可以以孔的中心线为基准左右不对称。
在根据一个实施例的电池模块中，所述焊道左右不对称，其中在所述板的厚度方向上的焊道截面中，所述焊道与所述板的厚度方向上的两个相对面中的一个面之间的界面和所述一个面的表面相交的点作为边界点，左右两个边界点与孔的中心线之间的最短距离为L1和L2，并且L1与L2之比L1:L2可以为1:1.2至3。
在根据一个实施例的电池模块中，所述板可以包括形成在形成有所述孔的位置周围的突出部。
在根据一个实施例的电池模块中，所述板可以包括从所述孔的外周向所述板的外侧突出的接头连接部。
在根据一个实施例的电池模块中，所述孔可以包括一侧敞开的插入部，使得所述电极接头可以滑动插入到所述孔中。
在根据一个实施例的电池模块中，所述电池单元可以是袋型电池单元。
(三)有益效果
如上所述构造的本发明能够确保稳定的焊接质量，特别是在电极接头和汇流条之间异种材料的情况下，可以提供与传统方法相比具有两倍以上的拉伸强度并且具有相同水平的接触电阻的高质量焊接部。
此外，通过使电极接头的长度最小化，具有降低模块内电阻的效果，并且通过将焊接后形成的焊道的高度、宽度或面积控制在预定范围内，能够确保和控制稳定的焊接质量。
此外，通过对焊接后形成的焊接部的元素组成进行控制，能够确保和控制稳定的焊接质量。
附图说明
图1是示出传统的电池模块的照片，是示出汇流条形成为
Figure BDA0003653650740000051
形状的图。
图2是示出根据本发明的一个实施例的电池模块的图。
图3是示出构成根据本发明的一个实施例的电池模块的汇流条的图。
图4是示出根据本发明的一个实施例的具有焊道的电池模块的图。
图5是示出根据本发明的另一实施例的汇流条的图。
图6是示出根据本发明的又一实施例的汇流条的图。
图7是示出根据本发明的又一实施例的相对于电极接头的长度方向d1照射激光L的状态的图。
图8是示出根据本发明的另一实施例的形成板的厚度方向上的焊道截面的假想面的图。
图9是示出根据本发明的一个实施例的通过用激光对穿过板孔的电极接头的端部进行加热并熔融来与板一起形成焊道的截面示意图。
图10是示出通过图7的方法将Al电极接头通过异种材料焊接来焊接到Cu汇流条时的焊道形状的照片。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述本发明的电池模块。下面介绍的附图是为了能够向本领域技术人员充分传达本发明的思想而作为示例提供的。因此，本发明不限于以下所示的附图，还可以具体化为其他形式，为了明确本发明的思想，可以夸大示出以下所示的附图。此时，所使用的技术术语和科学术语如果没有其他定义，则具有本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义，在以下描述和附图中，将省略可能不必要地模糊本发明的要旨的已知功能和配置的描述。
另外，除非上下文中另有明确规定，否则说明书和所附权利要求书中使用的单数形式也可以旨在包括复数形式。
在本说明书和所附权利要求书中，使用第一、第二等术语的目的是为了将一个组件与另一组件区分开来，而不是限制性的。
在本说明书和所附权利要求书中，包括或具有等术语表示存在说明书中记载的特征或组件，除非特别限定，否则不预先排除添加一个或多个其他特征或组件的可能性。
当在本说明书和所附权利要求书中被描述为膜(层)、区域、组件等的部分位于另一部分上方或另一部分上时，不仅包括与另一部分接触以直接位于另一部分上的情况，而且包括其他膜(层)、其他区域、其他组件等插设在两者之间的情况。
在传统的重叠焊接中，特别是在由异种材料Cu-Al制成的Cu汇流条和Al电极接头的焊接中，通常将焊接强度(拉伸强度)控制在3.5kgf/mm2以上。这是纯Al的5.5kgf/mm2的拉伸强度的约70％以上，是满足一般产品所要求的焊接强度的水平，也可以是满足产品的抗振、抗冲击等机械强度要求的水平。
然而，近年来，随着车辆用锂二次电池所要求的机械强度水平大幅提高，以传统的焊接强度难以确保与振动和冲击试验要求相对应的产品的安全系数和可靠性，因此区别于现有技术，急需提高焊接强度并确保可靠性。此外，现有技术存在在焊接后的拉伸强度偏差大，根据加压条件，很可能会出现弱焊接等焊接不良的局限性，并且如图1所示，在焊接时需要对单元模块中的多种规格的电极接头进行弯曲和切割，导致工艺和管理成本增加。
与现有技术不同，本发明并不为了用于电极接头的电连接的焊接而将相邻的多个电池(cell)(电池单元(battery cell))的电极接头弯曲或切割成一种以上形状，构成模块的所有单元电池的电极接头加工形状可以相同。将如此加工的单元电池堆叠以形成包括预定数量的电池的堆叠体，然后可以在电极接头插入的方向上组装板以进行电连接。此时，板可以具有预加工的电极接头可以穿过的预定的间隔，可以设置有对应于每个电极接头的孔(插槽(slot))，并且可以沿孔外周设置有在电极接头的穿过方向上突出的面。
以这种方式组装后，电极接头穿过板而突出，然后对突出的焊接部照射激光以进行焊接。此时，可以根据电极接头的厚度、材料、突出量、板材料、镀覆材料及厚度、焊接长度、焊接速度、激光功率、激光照射图案(pattern)形成各种形状和质量的焊道(weldbead)，因此本发明的发明人通过实验方法的设计掌握了各种因素的影响程度，从而能够设定最佳的质量控制标准。本发明的发明人在电极接头材料和板材料不同的异种材料焊接中，特别是在Cu-Al异种材料焊接中，通过反复的研究分析，研究了根据焊道截面形状的机械特性和电特性之间的相关性，并且得出了后面描述的焊道形状。在异种材料焊接时，特别是在Cu-Al异种材料焊接时，当焊道满足后面描述的形状时，可以在不降低焊接部位的电特性的情况下将焊接强度提高2倍以上，并且可以降低模块的电阻。虽然不必限于这种解释，但是在异种材料焊接时，可以通过根据焊道的外部形状和焊道的形状而变化的焊道的组成成分，例如，在Cu-Al异种材料的情况下可以通过Cu-Al稀释率(dilution)在不明显降低电特性的情况下提高机械特性。
通常，稀释率表示每种焊接母材(本发明中的板和电极接头)在添加或不添加填料的情况下对整体焊接的贡献程度，在焊接金属截面图像中，可以以每种成分都熔融并混合的面积来进行测量。众所周知，这种稀释率根据焊接的热量输入量、热特性以及初始接头部的形状和尺寸而变化。
在本发明中，将电极接头作为焊接的第一母材，并且将板作为焊接的第二母材，焊道可以由70～99重量％的第一母材和其余(1～30重量％)的第二母材得到，优选地，焊道可以由75～99重量％的第一母材和其余的(1～25重量％)的第二母材得到。即，第一母材的稀释率可以为85～99％，第二母材的稀释率可以为1～15％，优选地，第一母材的稀释率可以为89～99％，第二母材的稀释率可以为1～11％。在这种情况下，可以在作为第一母材(焊接母材)的电极接头和/或作为第二母材的板上形成表面镀层。即，电极接头和/或板可以包括表面镀层，特别是需要确保相对于电解液的电/化学稳定性的电极接头可以包括表面镀层。众所周知，用于确保相对于电解液的电/化学稳定性的表面镀层可以包括Ni、Sn、Si、Mg、Fe、Mn、Zn、Cr、Li、Ca或其合金。当在电极接头和/或板上存在表面镀层时，可以通过对包括第一母材、第二母材和镀覆成分的上述焊道的重量％(wt％)分析来计算出表面镀层本身的稀释率。
整个焊接中焊接金属(焊道)的组成成分可以通过EDS(能量色散光谱(EnergyDispersive Spectroscopy))针对各种工艺因素进行定量化。下表1整理并示出了通过初步实验得出的在各种焊接条件下焊接金属的组成成分含量(重量％)以及在Cu板-Al电极接头的异种材料焊接时计算出的稀释率。这里，计算稀释率的方法是本领域已知的，因此不再单独介绍。
(表1)
Figure BDA0003653650740000081
如表1所示，在不同稀释率下测试焊接部位的机械特性的结果，确认了具有Cu，即板的稀释率大于11％的组成成分的焊接金属显示出明显的金属间化合物(IMC)的形成以及裂纹的产生，另外，确认了可以通过铝电极接头的厚度来控制焊接金属的组成成分和稀释率。
另一方面，发现焊道尺寸是能够判断整体组成成分和稀释率的一个非常重要的指标。具体地，焊道尺寸与焊接金属的承载能力(load-bearing capacity)直接相关。具体地，在Cu板-Al电极接头的异种材料焊接时，发现了大致上焊道尺寸越大，其所含的Al越多，Cu的稀释率和IMC的形成越小，从而减少了裂纹的产生，因此可以形成更牢固的焊接部。本发明基于包括这些先前实验的研究结果，确定焊接强度为7.0kgf/mm2以上，是传统的3.5kgf/mm2的重叠焊接强度的2倍以上，并且使诸如AlxCux或CuxAlx的金属间化合物(IMC)的产生最小化以实现稳定的焊接质量的焊道的具体条件，并由此提出了本发明。
以下，将参照附图详细描述本发明。
图2是示出根据本发明的一个实施例的在堆叠电池单元110的堆叠体中每个电池单元110的电极接头120通过汇流条150电连接的结构的图。图3是示出根据本发明的一个实施例的设置在电池模块的汇流条的图。
如图2和图3所示，根据本发明的一个实施例的电池模块100包括多个电池单元110和从电池单元110引出的电极接头120。
如图3的(a)所示的示例，本发明的电池模块100包括汇流条150，汇流条150包括板150a和形成在该板中的孔150c。在这种情况下，板可以包括能够容纳多个电极接头120中的每一个的多个孔150c，每个孔150c可以具有与电极接头120的截面相对应的形状和尺寸，使得电极接头120的端部可以插入到孔150c中。
如图3的(b)所示的示例，每个孔150c可以包括一侧敞开的插入部151，使得电极接头120可以滑动插入到孔150c中。具体地，插入部可以具有朝向敞开侧变宽的锥形形状，使得电极接头120可以容易地滑动插入到孔150c的内部，但是插入部151的形状不限于此。如图3的(a)所示，当孔150c的两端部被堵住时，电极接头120可以沿电极接头120的突出方向插入到板150a的孔150c中，如图3的(b)所示，当孔150c的一端部敞开时，电极接头120可以通过插入部151沿电极接头的竖立方向(宽度方向)插入到板150a的孔150c中。
在本发明中，在板150a中形成有一个或多个孔150c，可以通过焊接插入到每个孔150c中的电极接头120来电连接焊接的多个电池单元110。
图4是示出根据本发明的一个实施例的具有焊道的电池模块的图。如图4所示，在根据本发明的电池模块中，电极接头120插入到形成在板150a中的孔150c中，然后通过焊接来连接电池单元110，因此无需像现有技术那样额外改变电极接头120的形状。
在本发明中，可以在板150a中形成一个或多个孔150c以对应于要连接的电池单元110的数量。因此，为了电连接电池单元110，可以与要连接的电池单元110的数量无关地在不改变电极接头120的形状的情况下电连接电池单元110。
即，在本发明中，构成所述汇流条150的板150a包括具有预设间隔的一个或多个孔150c，可以通过焊接插入并穿过所述孔150c的电极接头120来电连接多个电池单元110。在这种情况下，由于电极接头120可以插入并焊接在每个孔150c中，通过汇流条150焊接的多个电池单元110可以彼此电连接。在本发明中，所述孔150c可以形成为狭缝(slit)形状。
另一方面，图5是示出根据本发明的另一实施例的汇流条150的图。如图5所示，板150a可以包括形成在形成有孔150c的位置周围的突出部150b。即，在根据本发明的一个实施例的汇流条150中可以形成有突出部150b。该突出部150b可以形成在形成有孔150c的位置处，并且可以执行引导电极接头120插入到孔150c中的作用。因此，板150c包括以预定间隔形成的多个孔150c，并且包括形成在形成有孔150c的位置周围的突出部150b，可以通过焊接插入到孔150c中的电极接头(未示出)来电连接多个电池单元。
另外，图6是示出根据本发明的又一实施例的汇流条150的图。如图6所示，根据本发明的又一实施例的板150a还可以包括接头连接部151a。接头连接部151a形成为从每个孔150c的外周沿电极接头120突出的方向突出，此后，当电池单元110之间通过激光焊接电连接时，被激光L熔融的电极接头120可以接触接头连接部151a以电连接到汇流条。在这种情况下，在接头连接部151a的相对面上可以以孔150c为中心形成有阴刻槽151b，以引导电极接头120插入到孔150c中。
另外，图7是示出根据本发明的又一实施例的相对于电极接头120的长度方向(与图7中的d方向，即突出方向相同)照射激光L的状态的图。如图7所示，可以相对于插入到孔150c中并突出的电极接头120的长度方向d1中心轴倾斜地照射激光L。因此，可以使当激光垂直于电极接头120的末端面照射时由于焊接错误激光L直接照射到电池单元110而可能导致事故的可能性最小化，另外，由于倾斜地照射激光L，因此可以肉眼确认电极接头120的末端面的焊接过程，从而可以提高电池模块的质量和生产速度。
另一方面，在本发明的电池模块中，在电极接头120穿过板的孔150c后通过激光焊接，从而可以获得各种形状的焊道。如上所述，本发明的发明人已经发现，焊道的形状和尺寸与基于母材的稀释率的焊接金属的组成成分密切相关，并且确认了当焊道具有后面描述的具体形状和尺寸时，可以在不降低电特性的情况下大幅提高包括焊接部位的拉伸强度在内的机械特性，并且可以降低模块的电阻。
基于这一发现，在本发明的一个方面，插入到孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，并且焊道具有满足以下式1和式2的宽度W和高度H。
(式1)
0<W<7T
在式1中，W是以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道宽度，T是所述电极接头的厚度。
(式2)
0<H<3T
在式2中，H是以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道高度，T是所述电极接头的厚度。此时，T的单位可以是mm。
具体地，板的厚度方向上的焊道截面是指由与板的厚度方向平行的假想面(厚度方向为面内(in-plane)的假想面)切割的截面，可以是指切割焊道以使焊道的面积最小化的焊道截面。作为一个实际的示例，如图8所示的示例，形成焊道的切割截面的假想面p可以是指平行于板的厚度方向t1并且同时平行于电极接头的厚度方向t2的假想面，并且焊道的截面可以是指由上述假想面p切割的截面。
当电极接头和板由彼此不同的材料(金属材料)制成时，上述式1和式2特别重要。即，在异种材料焊接中，当焊道宽度W为7T以上时，可能会导致在异种材料之间形成金属间化合物。作为更实际的示例，当电极接头由铝材料制成并且板(汇流条)由铜材料制成时，并且当焊道宽度为7T以上时，Cu板(汇流条)的熔融量增加，导致在Cu-Al界面形成金属间化合物，进而可能导致焊接部质量下降，例如焊接部中产生微小裂纹和电阻增加等。另外，当焊道高度H为3T以上时，熔深降低，这可能会导致异种材料之间的界面接合强度减弱。即，式1是大大影响焊道中的焊接母材之间的稀释率的几何参数，式2是大大影响焊道本身的形状的几何参数。
具体地，焊道可以包括：盖部，具有凸出(convex)的形状，以板的厚度方向上的焊道截面为基准，在板的厚度方向上的两个相对面中的一个面上覆盖孔；以及柱部，被装入孔的内部。当在焊接时来自焊接母材的熔融金属冷却以形成焊道时，不仅焊道的组成成分，而且包括盖部和柱部的焊道本身的形状都会影响焊接部的机械特性。式2是影响焊道本身的形状的几何参数，当焊道高度H为3T以上时，焊道的柱部的长度缩短，这可能会导致界面接合强度降低。
优选地，为了确保稳定的焊接质量，焊道宽度W可以为2T～6T，更优选地，焊道宽度W可以为3T～6T，高度H可以为0.5T～2T，更优选地，高度H可以为1～2T。当满足这样的焊道宽度和高度时，具有提高的拉伸强度和低接触电阻，从而可以表现出优异的焊接特性。此外，当焊道满足这样的宽度和高度时，即使具体焊接条件，例如焊接时引起的热梯度(heatgradient)状态或焊接时的激光照射方法等具体焊接条件发生变化，也可以确保稳定且可再现的恒定的焊接质量(提高的焊接强度、焊接部位的优异电特性等)。
上述焊道的宽度和高度直接影响焊道截面积。因此，在另一个方面，插入到孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，并且焊道可以满足以下式3。
(式3)
0<A<21T2
在式3中，A是以板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道截面积，T是所述电极接头的厚度。此时，板的厚度方向上的焊道截面与基于上述式1和式2所述的相同。
焊道170的截面积A可以小于21T2。如果该截面积为21T2(mm2)以上，则可能会出现金属间化合物(IMC)的产生增多、焊接强度降低、焊接部产生裂纹等各种问题。更优选地，以焊道截面为基准，焊道截面积可以满足T2～12T2，更优选地，焊道截面积可以满足32～12T2。当满足这样的焊道截面积时，具有提高的拉伸强度和低接触电阻，表现出优异的焊接特性，并且可以表现出恒定的焊接特性，而基本上不受具体焊接条件的影响。
焊道可以在满足上述式1和式2的同时进一步满足式3，并且与之不同地，可以在满足式3的同时进一步满足式1、式2或式1和式2。
图9是示出根据本发明的一个实施例的通过用激光加热并熔融穿过汇流条的板150a的孔150c的电极接头120的端部来形成焊道170的截面示意图。如图9所示，焊道宽度W可以是以焊道的截面为基准的盖部的宽度。具体地，焊道宽度W可以是指在板的厚度方向上的焊道截面中焊道170与板150a的厚度方向上的两个相对面中的一个面之间的界面和所述一个面的表面相交的点作为边界点p1、p2时的左右两个边界点p1、p2之间的距离。此时，在图9所示的示例中，由于左右两个边界点p1、p2位于相同的高度，因此焊道宽度如图9所示，当左右两个边界点p1、p2不位于相同的高度时，可以将焊道宽度定义为两个边界点之间的最短距离。
如图9所示，焊道高度H可以是以焊道的截面为基准的盖部的最大高度。具体地，焊道高度H可以是指在板的厚度方向上的焊道截面中焊道170与板150a的厚度方向的两个相对面中的一个面之间的界面和所述一个面的表面相交的点作为边界点p1、p2时的连接左右两个边界点p1、p2的假想线与盖部的最高点之间的距离(最短距离)。此时，在图9所示的示例中，由于左右两个边界点p1、p2位于相同的高度，因此焊道宽度如图9所示，焊道高度可以定义为连接两个边界点的假想线与盖部的最高点之间的最短距离。
在一个实施例中，焊道可以进一步满足式4。
(式4)
0.4T≤D≤2T
在式4中，D是以板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道进入孔内部的熔深，T是所述电极接头的厚度。具体地，熔深可以是连接左右两个边界点p1、p2的假想线与位于孔内部的焊道的最低点之间的距离(最短距离)。熔深可以对应于柱部的长度。熔深可以是与焊道形状本身的机械特性和板的稀释率相关的因素。当熔深满足0.4T～2T，优选满足0.5T～1.5T，更优选满足0.5T～1.0T的熔深时，板的稀释率被控制在5％以下，从而可以通过焊道的形状来提高机械特性。
在一个实施例中，在板的厚度方向上的焊道截面中，焊道170可以以孔的中心线CL为基准左右对称或左右不对称。在这种情况下，当电极接头插入到孔中时，孔的中心线可以与插入到孔中的电极接头的中心线相同。参照图9，左右对称可以是指在两个边界点p1、p2与孔的中心线之间的最短距离为L1和L2，当L1和L2不同时较长的长度为L2时，L1与L2之比L1:L2为1:1至1.2。参见图9，左右不对称可以是指L1:L2超过1:1.2，具体地，L1:L2为1:1.2至3，具体为1:1.2至2.5。左右不对称结构主要受激光照射方向的影响，如上基于图7所述，当倾斜地照射激光时，会出现这种不对称结构。众所周知，焊道的左右不对称结构不利于焊接部位的机械特性。然而，根据本发明的一个实施例，当满足焊道宽度和焊道宽度或焊道截面积的参数时，焊道的非对称结构对焊接部位的机械特性(焊接强度)没有显着影响。即，即使具有左右对称结构或左右非对称结构，也可以表现出具有基本恒定且均匀的提高的机械特性的焊接特性。
在优选的一个示例中，电极接头材料和板材料可以是Al材料和Cu材料或Cu材料和Al材料。在这种情况下，Al材料可以是纯度为90％以上的铝，具体地，Al材料可以是纯度为95％以上、99％以上或99.5％以上的铝。作为示例，Al材料可以是工业用纯铝，作为商业用产品可以是Al1000系列(UNS#)等，例如Al1050、Al1100或Al1200。Cu材料可以是纯度为98％以上、99％以上或99.3％以上的铜。作为示例，Cu材料可以是工业用纯铜，作为商业用产品可以是C10100～C13000系列(UNS#)等，例如C11000、C10100、C10200或C12500。
在本发明中，电极接头120被配置为在垂直于板150a的表面的方向上穿过孔150b，并且电极接头的厚度优选为0.2mm以上。更优选地，电极接头的厚度可以为0.2～1.0mm。当电极接头的厚度为0.2mm以上时，可以通过激光焊接制造具有上述具体形状的焊道，并且可以制造板稀释率为11％以下的焊道，因此是优选的。
另外，在本发明中，板150a的厚度优选为0.5mm以上，作为示例，可以具有0.5～10mm、1～8mm或1～6mm的厚度，但不必限于此。
在一个实施例中，电池单元可以是袋型电池单元。袋型电池单元可以是包括正极、负极以及插设在正极和负极之间的隔膜的电极组件以浸渍在电解质(电解液)中的状态密封在袋中的电池单元。袋可以具有多层膜结构，其中诸如铝膜的金属膜插设在外膜和内膜之间，但不限于此。在根据一个实施例的电池模块中，沿一个方向堆叠的多个袋型电池单元中的每一个的电极接头插入并焊接在板的每个孔中，使得多个袋型电池单元可以彼此电连接。
图10是示出通过图8的方法将Al电极接头通过异种材料焊接来焊接到Cu板而形成的根据本发明的一个实施例的焊道形状的一个示例的照片。如图10所示，可以看出与焊道接合的板表面在长度方向方向上朝向焊道的外周向下倾斜。这样，与形成的焊道接合的板表面被构造为从中心朝向焊道的外周向下倾斜，从而可以使焊道的形状平滑，由此可以防止由于缺口(notch)等粗糙形状导致的焊接强度的降低。
如上所述，通过特定事项和有限的实施例和附图描述了本发明，但是提供这些只是为了帮助更全面地理解本发明，本发明不限于上述实施例，并且本发明所属领域的普通技术人员可以根据这些描述进行各种修改和变化。
因此，本发明的思想不应限于所描述的实施例，除了所附的权利要求书之外，与权利要求书等同或等同修改的所有内容均属于本发明的范围。

Claims (20)

1.一种电池模块，包括：
多个电池单元，多个所述电池单元中的每一个包括电极接头；以及
汇流条，连接到所述电极接头以将多个所述电池单元彼此电连接，
其中，所述汇流条包括形成有多个孔的板，
每个所述电池单元的电极接头插入到所述板的多个孔中的至少一部分孔中，
插入到所述孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，
所述焊道满足以下式1和式2，
(式1)
0<W<7T
在式1中，W是以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道宽度，T是所述电极接头的厚度，
(式2)
0<H<3T
在式2中，H是以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道高度，T是所述电极接头的厚度。
2.根据权利要求1所述的电池模块，其中，
所述W为2T～6T，所述H为0.5T～2T。
3.一种电池模块，包括：
多个电池单元，多个所述电池单元中的每一个包括电极接头；以及
汇流条，连接到所述电极接头以将多个所述电池单元彼此电连接，
其中，所述汇流条包括形成有多个孔的板，
每个所述电池单元的电极接头插入到所述板的多个孔中的至少一部分孔中，
插入到所述孔中的电极接头和板通过焊道彼此结合，
所述焊道满足以下式3，
(式3)
0<A<21T2
在式3中，A是以板的厚度方向上的焊道截面为基准的焊道截面积，T是所述电极接头的厚度。
4.根据权利要求3所述的电池模块，其中，
所述A为T2～12T2。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述焊道进一步满足以下式4，
(式4)
0.4T≤D≤2T
在式4中，D是以板的厚度方向上的焊道截面为基准的所述焊道进入所述孔内部的熔深，T是所述电极接头的厚度。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述电极接头和所述板由彼此不同的材料制成。
7.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
将电极接头作为焊接的第一母材，将板作为焊接的第二母材，焊道由70～99重量％的第一母材和其余的第二母材得到。
8.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
所述电极接头由铝材料制成，所述板由铜材料制成。
9.根据权利要求6所述的电池模块，其中，
所述板或所述电极接头包括表面镀层。
10.根据权利要求9所述的电池模块，其中，
所述表面镀层包括Ni、Sn、Si、Mg、Fe、Mn、Zn、Cr、Li、Ca或其合金。
11.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述电极接头的厚度为0.2mm以上。
12.根据权利要求11所述的电池模块，其中，
所述电极接头的厚度为0.2～1.0mm。
13.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述板的厚度为0.5mm以上。
14.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述焊道包括：盖部，具有凸出的形状，以所述板的厚度方向上的焊道截面为基准，在所述板的厚度方向上的两个相对面中的一个面上覆盖孔；以及柱部，被装入所述孔的内部。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
在所述板的厚度方向上的焊道截面中，焊道以孔的中心线为基准左右不对称。
16.根据权利要求15所述的电池模块，其中，
所述焊道左右不对称，在所述板的厚度方向上的焊道截面中，所述焊道与所述板的厚度方向上的两个相对面中的一个面之间的界面和所述一个面的表面相交的点作为边界点，左右两个边界点与孔的中心线之间的最短距离为L1和L2，并且L1与L2之比L1:L2为1:1.2至3。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述板包括形成在形成有所述孔的位置周围的突出部。
18.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述板包括从所述孔的外周向所述板的外侧突出的接头连接部。
19.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述孔包括一侧敞开的插入部，使得所述电极接头可以滑动插入到所述孔中。
20.根据权利要求1至4中任一项所述的电池模块，其中，
所述电池单元是袋型电池单元。
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