CN115548589A - 一种电池模组用汇流排及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电池模组用汇流排及其制备方法；电池模组用汇流排包括汇流排本体以及吸光膜，吸光膜附着在汇流排本体的外表面上；汇流排本体的材质为纯铝，吸光膜为通过阳极氧化处理形成附着在汇流排本体外表面上的氧化铝膜后再经染色剂着色处理后形成的黑色膜。本发明通过在汇流排本体的外表面上附着吸光膜，一方面增加汇流排本体的表面粗糙度，一方面利用黑色不反射光，具有抗高反的吸光物理特性，进而使激光能量吸收率增加，从而在后续的焊接工艺中能够提高低功率设备的利用率，提高焊接速率，降低设备用电量，降低激光焊工艺成本。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电池模组用汇流排及其制备方法。
背景技术
在锂电模组中，电芯与电芯之间通过串联、并联组装从而满足动力电池电容、电压的最大量，而电芯之间通过汇流排实现电连接。现有技术中，汇流排的焊接采用激光焊工艺，由于纯铝的导电性能好成为汇流排的首选材质，比如：CN 107204418 A公开了一种铝丝焊接汇流排，包括导电底板，所述导电底板中部开设有焊接孔、电芯观察孔，所述焊接孔的位置与电芯极耳位置相对应，所述电芯观察孔与电芯极性标识的位置相对应，所述导电底板一侧设有凹槽，所述凹槽包括半圆部分和长方形部，所述导电底板为铝板，然而上述专利中由于铝板本身为高反材料，因此，在后续将汇流排与电芯进行激光焊接时，往往导致大部分激光被反射，造成浪费进而使得激光焊工艺成本增加。
发明内容
针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种电池模组用汇流排及其制备方法；本发明通过在汇流排本体的外表面上附着吸光膜，所述吸光膜为经阳极氧化处理形成氧化铝膜后再经染色剂着色处理后形成的黑色膜；通过设置吸光膜一方面增加汇流排本体的表面粗糙度，一方面利用黑色不反射光，具有抗高反的吸光物理特性，进而使激光能量吸收率增加，从而在后续的焊接工艺中能够提高低功率设备的利用率，提高焊接速率，降低设备用电量，降低激光焊工艺成本。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种电池模组用汇流排，采用如下技术方案：
一种电池模组用汇流排，包括：汇流排本体以及吸光膜，所述吸光膜附着在所述汇流排本体的外表面上；所述汇流排本体的材质为纯铝，所述吸光膜为通过阳极氧化处理形成附着在所述汇流排本体外表面上的氧化铝膜后再经染色剂着色处理后形成的黑色膜。
在上述电池模组用汇流排中，作为一种优选实施方式，所述汇流排本体的厚度为1.5mm-2mm(比如1.55mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm)，所述吸光膜的厚度为0.2-0.3mm(比如0.21mm、0.23mm、0.25mm、0.27mm、0.29mm)。
在上述电池模组用汇流排中，作为一种优选实施方式，所述汇流排本体的两端分别开设有用于观测电芯位置的观测孔，所述汇流排本体的中间位置开设有开口向上的凹槽，所述观测孔相对于凹槽对称设置。
本发明通过阳极氧化处理在汇流排本体的外表面(即汇流排本体的全部表面)上附着厚度为0.2-0.3mm的氧化铝膜，该氧化铝膜具有多孔结构、吸附性能好、富有弹性、抗蚀能力较强，同时由于氧化铝膜的附着使得汇流排本体的表面粗糙度增加；然后氧化铝膜再经染色剂着色处理形成黑色膜，一方面由于黑色膜不反射光，具有抗高反的吸光物理特性，因此，增加了电池模组用汇流排激光能量吸收率；另一方面由于表面粗糙度增加，进一步增大了激光能量吸收率；相比于现有技术中的纯铝材质汇流排，由于激光能量吸收率增加，使得在后续激光焊工艺中，能够提高低功率设备的利用率，提高焊接速率，降低设备用电量，进而降低激光焊工艺成本。
本发明第二方面提供一种上述电池模组用汇流排的制备方法，包括：
S1.将汇流排本体于脱脂溶液中进行脱脂处理；
S2.将经脱脂处理后的汇流排本体进行水洗处理；
S3.将水洗处理后的汇流排本体放入电解质溶液中进行阳极氧化处理，得到附着有氧化铝膜的中间态汇流排；
S4.将中间态汇流排放入染色剂中进行着色处理，得到附着有黑色膜的完成态汇流排；
S5.将完成态汇流排进行干燥处理，得到电池模组用汇流排。
本发明利用阳极氧化处理将汇流排本体的外表面氧化得到氧化铝膜，通过进一步控制电解质溶液浓度、电压、电流密度、以及氧化时间来进一步控制氧化铝膜层厚度，从而得到厚度为0.2-0.3mm氧化铝膜；再将其进行着色处理得到黑色的氧化铝膜；电池模组用汇流排的制备方法中在着色处理后并未进行封孔处理，主要原因在于，封孔处理会使得表面粗糙度降低，不利于后续的激光焊接工艺中激光能量的吸收。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S1中，所述脱脂溶液为碱性溶液，优选为氢氧化钠溶液，更优选地，所述氢氧化钠溶液的质量分数为2％-6％(比如2.5％、3％、4％、5％、5.5％)。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S1中，所述脱脂处理的温度为40-60℃(比如45℃、50℃、55℃)，时间为2min-5min(比如3min、3.5min、4min)。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S3中，所述电解质溶液为硫酸溶液，所述硫酸溶液的质量浓度为160-180g/L(比如162g/L、165g/L、170g/L、175g/L)；优选地，向所述电解质溶液中加入宽温氧化剂，所述宽温氧化剂在所述电解质溶液中的质量浓度为30-50g/L(比如35g/L、40g/L、45g/L、50g/L)；更优选地，所述宽温氧化剂为LY-920、SN-630、HT-478、WT-300、HA-80中的一种或几种。
本发明通过在电解液中加入宽温氧化剂，宽温氧化剂为一种催化剂，是应用于常温和普通电压下能生产硬膜的添加剂，现有阳极氧化处理获得硬质膜一般为0℃以下低温和高电压下生产，使得电量消耗大，成本高；因此，加入宽温氧化剂，能够在常温和普通电压下得到致密均匀的氧化膜，降低成本。本发明中限定硫酸溶液的质量浓度为160-180g/L，有利于形成硬度适中、孔径适宜的多孔氧化铝膜层，若质量浓度过高，则会使得氧化铝膜硬度不足且导致形成氧化铝膜溶解速率太快，不利于膜的形成，另外又会使得形成的氧化铝膜的微孔过大，不利于后续的着色处理；若质量浓度过低，则阳极氧化处理的效率低，时间长。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S3中，所述阳极氧化处理中采用直流电进行阳极氧化，以汇流排本体为阳极，石墨为阴极。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S3中，所述阳极氧化处理中，设置电压为12-20V(比如13V、15V、17V、19V)，电流密度为1-1.5A/dm2(比如1.1A/dm2、1.2A/dm2、1.3A/dm2、1.4A/dm2)，氧化时间为10-25min(比如12min、15min、18min、20min)。
本发明中限定阳极氧化处理中电压为12-20V，在此电压范围内有利于形成致密均匀的多孔氧化铝膜，若电压过高，则形成的氧化铝膜孔径大，孔数少；若电压太低，则形成的氧化铝膜孔径小，孔数过多，均不利于后续激光焊工艺中激光的吸收；本发明中限定电流密度为1-1.5A/dm2，在此电流密度范围内有利于形成吸附性能好、富有弹性、抗蚀能力较强的氧化铝膜，电流密度与生产效率有直接关系，也与膜层的耐蚀性、耐磨性有关，当采用较高电流密度时得到预定厚度的氧化铝膜所需时间可以缩短，生产效率高，但是电源的电容量大；此外，电流密度过高，使得制得氧化铝膜厚度波动大，还容易引起工件“烧伤”。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S3中，所述阳极氧化处理的温度为18-22℃(比如19℃、20℃、21℃)。
本发明中阳极氧化处理的温度限定在18-22℃内，使得氧化铝膜层在此温度下溶解速率适中，不会由于温度过高，膜层溶解速率过大，进而降低膜层厚度。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S3中，所述中间态汇流排的表面粗糙度Ra≥80。
本发明的中间态汇流排的表面粗糙度即制得的氧化铝膜层的粗糙度越高，越有利于后续的激光焊工艺，若粗糙度太低，容易形成镜面反射，使得激光被反射后能量利用率变低。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S4中，所述染色剂为高锰酸钾溶液，所述高锰酸钾溶液的质量浓度为3-6g/L(比如3.5g/L、4/L、4.5g/L、5g/L)；优选地，所述着色处理于室温下(20-30℃)进行，着色时间为20-30min(比如22min、25min、27min、29min)。
在上述制备方法中，作为一种优选实施方式，所述S5中，干燥处理为自然风干或高温烘干；优选地，所述高温烘干的温度为50-80℃(比如55℃、60℃、65℃、70℃)，时间为10-15min(比如12min、13min、15min)。
本发明第三方面提供一种锂电模组，包括上述电池模组用汇流排或者由上述电池模组用汇流排的制备方法得到的电池模组用汇流排。
本发明与现有技术相比具有如下有效效果：
(1)本发明通过在汇流排本体的外表面上附着吸光膜，所述吸光膜为经阳极氧化处理形成氧化铝膜后再经染色剂着色处理后形成的黑色膜；通过设置吸光膜一方面增加汇流排本体的表面粗糙度，一方面利用黑色不反射光，具有抗高反的吸光物理特性，进而使激光能量吸收率增加。
(2)本发明的制备方法具有成本低、效率高、能够进行批量着色处理，产品产出率高。
附图说明
图1为本发明电池模组用汇流排的俯视图；
图2为图1沿A-A’方向的截面图；
图3为图2中B部分的放大图；
图4为本发明电池模组用汇流排的制备方法流程图。
附图标记说明：1、电池模组用汇流排；11、汇流排本体；111、观测孔；112、凹槽；12、吸光膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的电池模组用汇流排进行说明。应理解，这些实施例仅用于解释本发明而不用于限制本发明的范围。对外应理解，在阅读了本发明的内容之后，本领域技术人员对本发明作各种改动和修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的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而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连；可以是有线电连接、无线电连接，也可以是无线通信信号连接，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下述实施例中的试验方法中，如无特殊说明，均为常规方法，可按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。以下实施例中所述的其他原料均可从公开商业途径获得。
本发明的具体实施方式提供一种电池模组用汇流排1，参见图1-图3，电池模组用汇流排1包括：汇流排本体11以及吸光膜12，吸光膜12附着在汇流排本体11的各个表面上(外表面)，汇流排本体11为纯铝材质，吸光膜12为黑色氧化铝膜，通过对汇流排本体11进行阳极氧化处理在其外表面氧化得到氧化铝膜，再经染色剂着色处理后形成黑色氧化铝膜即为吸光膜12；
进一步地，汇流排本体11的厚度为1.5mm-2mm，吸光膜12的厚度为0.2-0.3mm。
进一步地，所述汇流排本体11的两端分别开设有用于观测电芯位置的观测孔111，所述汇流排本体11的中间位置开设有开口向上的凹槽112，所述观测孔111相对于凹槽112对称设置。
更进一步地，所述观测孔111设置为圆孔，观测孔111为两个；所述凹槽112的长度方向与所述汇流排本体11的宽度方向相平行。在后续将电池模组用汇流排1进行激光焊处理时，利用观测孔111来观测电芯的圆心位置，避免电芯的圆心错位，利用凹槽112使得两个相邻电芯相间隔，避免两个电芯直接接触，从而避免电池模组在使用时由于膨胀变形而导致焊接拉裂。
一种电池模组用汇流排1的制备方法，其制备方法流程图参见图4，包括：
S1.根据汇流排本体11的形状要求，将纯铝板经模具冲压成型得到汇流排本体11；将汇流排本体11于碱性溶液中在40-60℃下，进行2min-5min的脱脂处理；
S2.将经脱脂处理后的汇流排本体11进行水洗处理；
S3.将水洗处理后的汇流排本体11作为阳极，放入质量浓度为160-180g/L硫酸溶液中(硫酸溶液中加入质量浓度为30-50g/L宽温氧化剂)，石墨作为阴极，采用直流电在18-22℃下进行阳极氧化处理，设置电压为12-20V，电流密度为1-1.5A/dm2，氧化时间为10-25min；得到附着有氧化铝膜的中间态汇流排，粗糙度Ra≥80；
S4.将中间态汇流排放入质量浓度为3-6g/L高锰酸钾溶液中在室温下(20-30℃)，进行20-30min的着色处理，得到附着有黑色膜的完成态汇流排；
S5.将完成态汇流排进行自然风干或在温度为50-80℃下进行10-15min的高温烘干，得到电池模组用汇流排1。
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细地描述。
实施例1一种电池模组用汇流排及其制备方法：
一种电池模组用汇流排1包括：汇流排本体11以及吸光膜12，吸光膜12附着在汇流排本体11的各个表面上(外表面)，汇流排本体11为纯铝材质，厚度为1.5mm，汇流排本体11的两端分别开设有用于观测电芯位置的观测孔111，中间位置设置有开口向上的凹槽112，观测孔111相对于凹槽112对称设置，观测孔111为两个；凹槽112的长度方向与汇流排本体11的宽度方向相平行；吸光膜12为黑色氧化铝膜，厚度为0.25mm；通过对汇流排本体11进行阳极氧化处理在其外表面氧化得到氧化铝膜，再经染色剂着色处理后形成黑色氧化铝膜即为吸光膜12。
一种电池模组用汇流排的制备方法，包括：
S1.根据汇流排本体11的形状要求，将纯铝板经模具冲压成型得到汇流排本体11(与图1形状相同)；将汇流排本体11于碱性溶液中在50℃下，进行5min的脱脂处理；
S2.将经脱脂处理后的汇流排本体11进行水洗处理；
S3.将水洗处理后的汇流排本体11作为阳极，放入质量浓度为170g/L硫酸溶液中(硫酸溶液中加入质量浓度为40g/L宽温氧化剂SN-630)，石墨作为阴极，采用直流电在18-22℃下进行阳极氧化处理，设置电压为15V，电流密度为1.2A/dm2，氧化时间为18min；得到附着有氧化铝膜的中间态汇流排，粗糙度为Ra80-Ra100；
S4.将中间态汇流排放入质量浓度为5g/L高锰酸钾溶液中在室温下，进行25min的着色处理，得到附着有黑色膜的完成态汇流排；
S5.将完成态汇流排进行自然风干，得到电池模组用汇流排1。
对比例1
根据汇流排本体11的形状要求，将纯铝板经模具冲压成型得到汇流排本体11(与图1形状相同)，厚度为1.5mm。
测试：将实施例1得到的电池模组用汇流排和对比例1得到的汇流排本体分别进行激光焊，要求在焊接面分别得到50个熔深为0.8-2mm、熔宽为2-4mm、直径为11mm的焊圈，实施例1中采用功率为3000W的激光焊设备，焊接速率为800mm/s，焊接时间为30-40s；对比例1中采用功率为6000W的激光焊设备，焊接速率为550mm/s，焊接时间为100-150s；可以看出实施例1得到的电池模组用汇流排能够提高低功率设备的利用率，提高焊接速率，降低设备用电量，进而降低激光焊工艺成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本发明待批权利要求保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电池模组用汇流排，其特征在于，包括：汇流排本体以及吸光膜，所述吸光膜附着在所述汇流排本体的外表面上；所述汇流排本体的材质为纯铝，所述吸光膜为通过阳极氧化处理形成附着在所述汇流排本体外表面上的氧化铝膜后再经染色剂着色处理后形成的黑色膜。
2.根据权利要求1所述的电池模组用汇流排，其特征在于，所述汇流排本体的厚度为1.5mm-2mm，所述吸光膜的厚度为0.2-0.3mm；所述汇流排本体的两端分别开设有用于观测电芯位置的观测孔，所述汇流排本体的中间位置开设有开口向上的凹槽，所述观测孔相对于凹槽对称设置。
3.一种如权利要求1或2所述的电池模组用汇流排的制备方法，其特征在于，包括：
S1.将汇流排本体于脱脂溶液中进行脱脂处理；
S2.将经脱脂处理后的汇流排本体进行水洗处理；
S3.将水洗处理后的汇流排本体放入电解质溶液中进行阳极氧化处理，得到附着有氧化铝膜的中间态汇流排；
S4.将中间态汇流排放入染色剂中进行着色处理，得到附着有黑色膜的完成态汇流排；
S5.将完成态汇流排进行干燥处理，得到电池模组用汇流排。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述脱脂溶液为碱性溶液，优选为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量分数为2％-6％；和/或，所述脱脂处理的温度为40-60℃，时间为2min-5min。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述电解质溶液为硫酸溶液，所述硫酸溶液的质量浓度为160-180g/L；向所述电解质溶液中加入宽温氧化剂，所述宽温氧化剂在所述电解质溶液中的质量浓度为30-50g/L；所述宽温氧化剂优选为LY-920、SN-630、HT-478、WT-300、HA-80中的一种或几种。
6.根据权利要求3-5中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述阳极氧化处理中采用直流电进行阳极氧化，以汇流排本体为阳极，石墨为阴极。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述阳极氧化处理中，设置电压为12-20V，电流密度为1-1.5A/dm2，氧化时间为10-25min；和/或，所述阳极氧化处理的温度为18-22℃。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述中间态汇流排的表面粗糙度Ra≥80。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述S4中，所述染色剂为高锰酸钾溶液，所述高锰酸钾溶液的质量浓度为3-6g/L，所述着色处理于室温下进行，着色时间为20-30min；和/或，所述S5中，干燥处理为自然风干或高温烘干，所述高温烘干的温度为50-80℃，时间为10-15min。
10.一种锂电模组，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的电池模组用汇流排或者如权利要求3-9中任一项所述的制备方法得到的电池模组用汇流排。
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