CN203466249U - 电极片结构及电池模组 - Google Patents

电极片结构及电池模组 Download PDF

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赵宾
余峰
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Abstract

本实用新型的目的在于提供一种电极片结构及电池模组。电极片结构包括由上至下焊接在一起的铜电极片和铝电极片,铝电极片用于与电池的极柱电连接,其中,铜电极片的中心设有圆形镂空部,铝电极片为圆形,铜电极片的圆形镂空部的直径小于铝电极片的外径,铜电极片的圆形镂空部的中心轴线和铝电极片的中心轴线为共轴线。电池模组包括:多个电池依次堆叠、且多个电池的极柱对应串联,以形成电池组,其中极柱串联的末端正极柱作为模组的总正输出极、而极柱串联的末端负极柱作为模组的总负输出极;两个端板,分别位于电池组的堆叠方向的两头;以及两个侧板,分别位于带有两个端板的电池组的两侧;以及与总正输出极和总负输出极连接的前述电极片结构。

Description

电极片结构及电池模组
技术领域
本实用新型涉及电池组技术领域,尤其涉及一种电极片结构及电池模组。
背景技术
随着现代社会对低碳保护的要求,动力电池有了越来越广泛的应用。其在电动车和储能电站等领域应用中最显著特点是模块化组装形成电池模组,如图1至图7所示,电池模组包括:多个电池1依次堆叠、且多个电池1的极柱11对应串联,以形成电池组,其中极柱11串联的末端正极柱作为模组的总正输出极、而极柱11串联的末端负极柱作为模组的总负输出极;两个端板3,分别位于所述电池组的堆叠方向的两头;两个侧板4;以及电极片结构5,对应连接总正输出极和总负输出极。电极片结构5包括焊接在一起的铜电极片51和铝电极片52。
多个电池1通过电极片结构5机械固定(如螺丝等)、焊接(如激光焊等)等电联接组装成电池模组,每个电池模组分别引起总正输出极、总负输出极,再将多个电池模组的总正输出极、总负输出极串并联组装成电池包(pack)。
目前电池1的极柱11均为铝合金材料,出于同种材料易于焊接考虑,模组的总正输出极、总负输出极与电池1的极柱11接触的面分别采用铝电极片52。
目前不同模组间通过带有可多次插拔接头的线束连接,出于耐插拔摩擦性好、导电性好、导热性好等考虑,电池模组的总正输出极、总负输出极的引起端分别采用铜电极片51。
目前电池模组的总正输出极、总负输出极的引起端铜电极片51与其下层的铝电极片52通过超声波焊接。超声波的原理为利用高频振动产生的能量,将同种或异种金属,在适当压力下通过水平往复运动把材料表面分子相相互渗合形成接头。超声波的焊接区域W有限,为保证导电面积和结合强度,需要在不同的位置多次焊接以累加到足量的焊接面积。
根据超声波焊原理可知相邻的多次焊接是会相互干扰,后一次焊接的高频振动会破坏前一次的接头强度;前一次的接头又会阻碍后一次的高频振动。且多次焊接也浪费了工时和增加机器的磨损。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题,本实用新型的目的在于提供一种电极片结构及电池模组,其能避免了铜电极片和铝电极片的焊接区域占用铝电极片中部的与电池的极柱接触的待焊接区域。
本实用新型的另-目的在于提供一种电极片结构及电池模组,其能提高焊接效率并避免多次焊接之间的相互干扰。
本实用新型的另-目的在于提供一种电极片结构及电池模组,其能提高铜电极片和铝电极片的焊接强度,保证其导电能力。
为了实现上述目的,在第一方面,本实用新型提供了一种电极片结构,其包括由上至下焊接在一起的铜电极片和铝电极片,铝电极片用于与电池的极柱电连接,其中,铜电极片的中心设有圆形镂空部,铝电极片为圆形,铜电极片的圆形镂空部的直径小于铝电极片的外径,铜电极片的圆形镂空部的中心轴线和铝电极片的中心轴线为共轴线。
在根据本实用新型所述的电极片结构中,焊接在一起的铜电极片和铝电极片可为扭矩超声波焊接在一起的铜电极片和铝电极片。
在根据本实用新型所述的电极片结构中,铜电极片和铝电极片的焊接区域可为封闭的一圆环。
为了实现上述目的,在第二方面,本实用新型提供了一种电池模组,其包括:多个电池依次堆叠、且多个电池的极柱对应串联,以形成电池组,其中极柱串联的末端正极柱作为模组的总正输出极、而极柱串联的末端负极柱作为模组的总负输出极;两个端板,分别位于所述电池组的堆叠方向的两头;以及两个侧板,分别位于带有所述两个端板的电池组的两侧;以及与总正输出极和总负输出极连接的根据本实用新型第一方面所述的电极片结构。
本实用新型的有益效果如下:
铜电极片上设有圆形镂空部,圆形镂空部和铝电极片共轴线,铜电极片与铝电极片的焊接区域由铜电极片的圆形镂空部以外的部分和圆形的铝电极片的对应接触面构成,从而避免了铜电极片和铝电极片的焊接区域占用铝电极片中部的与电池的极柱接触的待焊接区域;
焊接在一起的铜电极片和铝电极片为扭矩超声波焊焊接在一起的铜电极片和铝电极片,既提高了焊接效率也避免了多次焊接之间的相互干扰;
当焊接区域为封闭的一圆环时,能够提高了铜电极片和铝电极片的焊接强度,保证导电能力。
附图说明
图1为已有的电极片结构的正视图;
图2为图1的仰视图;
图3为图1的俯视图;
图4为图2的透视图,其中以网格线示出焊接区域;
图5为图3的透视图,其中以分散的颗粒示出焊接区域;
图6为采用图1的电极片结构的电池模组的视图,其中以透视方式示出焊接区域;
图7为图1的电极片结构与电池模组的电池的极柱焊接的视图,其中以透视方式示出焊接区域;
图8为根据本实用新型的电极片结构的铝电极片的正视图;
图9为图8的俯视图;
图10为根据本实用新型的电极片结构的铜电极片的正视图;
图11为图10的仰视图;
图12为根据本实用新型的电极片结构的正视图;
图13为图12的仰视图;
图14为图12的俯视图;
图15为图13的透视图,其中以网格线示出焊接区域;
图16为图14的透视图,其中以分散的颗粒示出焊接区域;
图17采用图12的电极片结构的电池模组的视图,其中以透视方式示出焊接区域;
图18为图12的电极片结构与电池模组的电池的极柱焊接的透视图,其中以透视方式示出焊接区域;
其中,附图标记说明如下:
1 电池        51 铜电极片
11 极柱       511 圆形镂空部
3 端板        52 铝电极片
4 侧板        521 圆形镂空部
5 电极片结构  W 焊接区域
具体实施方式
下面参照附图来详细说明根据本实用新型的电极片结构及电池模组。
首先说明根据本实用新型第一方面的电极片结构5。
参照图8至图18,根据本实用新型的电极片结构5包括由上至下焊接在一起的铜电极片51和铝电极片52,铝电极片52用于与电池1的极柱11电连接,其中,铜电极片51的中心设有圆形镂空部511,铝电极片52为圆形,铜电极片51的圆形镂空部511的直径小于铝电极片52的外径,铜电极片51的圆形镂空部511的中心轴线和铝电极片52的中心轴线为共轴线。铜电极片51的圆形镂空部511和铝电极片52为共轴线,由此既可以实现铜铝异种材料的转接,又避免了铜电极片和铝电极片的焊接区域占用铝电极片中部的与电池的极柱接触的待焊接区域,由此可提高铝电极片与电池的极柱之间的焊接强度,确保其导电能力。
在根据本实用新型的电极片结构5中,焊接在一起的铜电极片51和铝电极片52为扭矩超声波焊接在一起的铜电极片51和铝电极片52。在另一实施例中,参照图15至图18,铜电极片51和铝电极片52的焊接区域W为封闭的一圆环,该圆环由铜电极片51的圆形镂空部511以外的部分和圆形的铝电极片52的对应接触面构成。封闭的一圆环形焊接区域W既保证了焊接强度又保证了导电能力,且还避免了焊接区域W占用铝电极片52中部的与电池1的极柱11接触的待焊接区域;铜电极片51和铝电极片52的同心结构可使得圆环形焊接区域W的周圈受力更均匀;铜电极片51和铝电极片52通过扭矩超声波焊一次完成焊接,既提高了焊接效率也避免了多次焊接之间的相互干扰。
在根据本实用新型的电极片结构5中,参照图12至图18,所述电极片结构5的铝电极片52的中心轴线与电池1的极柱11的中心轴线为共轴线。铝电极片52与电池1的极柱11共轴线,这种同心结构可提高使铝电极片52和电池1的极柱11之间的焊接强度,使焊接区域受力更均匀,保证其导电能力。
在根据本实用新型的电极片结构5中,所述电极片结构5的铝电极片52激光焊接于电池1的极柱11。激光焊接的能量密度高、发热量小,生产效率高、有利于实现自动化。
在电极片结构5的铜电极片51的一实施例中,电极片结构5的铜电极片51为铜合金板材冲压和/或机加工制成的电极片。在一实施例中,所述电极片结构5的铜电极片51的厚度为0.5-5mm。在另一实施例中,所述电极片结构5的铜电极片51的整个表面或部分表面镀有银。镀银可以增加导电性、改善耐腐蚀性。
在电极片结构5的铝电极片52的一实施例中,所述电极片结构5的铝电极片52为铝合金板材冲压和/或机加工制成的电极片。在一实施例中,所述电极片结构5的铝电极片52的厚度为0.5-5mm。
在根据本实用新型的电极片结构5中,所述电极片结构5的铜电极片51的圆形镂空部511由冲压、切割等方式制成。优选为冲压。冲压方式具有高效经济性。在一实施例中,所述电极片结构5的铜电极片51的圆形镂空部511的直径为8~30mm,优选为18mm。
在根据本实用新型的电极片结构5中,所述电极片结构5的铝电极片52的外径为10~40mm。参照图8至图18,所述电极片结构5的铝电极片52的中心设有供电池1的极柱11穿设的圆形镂空部521,铝电极片52的圆形镂空部521的直径小于铜电极片51的圆形镂空部511的直径。铝电极片52和供电池1的极柱11为共轴线,其也可形成封闭的一圆环形焊接区域,如此既保证了焊接强度又保证了导电能力;铝电极片52和供电池1的极柱11的同心结构可使得圆环形焊接区域的周圈受力更均匀。在一实施例中,所述电极片结构5的铝电极片52的圆形镂空部521的直径为2~15mm,且小于铜电极片51的圆形镂空部511的直径。在另一实施例中,所述电极片结构5的铝电极片52的圆形镂空部521由冲压、切割等方式制成。优选为冲压。冲压方式具有高效经济性。
其次说明根据本实用新型第二方面的电池模组。
参照图17和图18,根据本实用新型的电池模组包括:多个电池1依次堆叠、且多个电池1的极柱11对应串联,以形成电池组,其中极柱11串联的末端正极柱作为模组的总正输出极、而极柱11串联的末端负极柱作为模组的总负输出极;两个端板3,分别位于所述电池组的堆叠方向的两头;以及两个侧板4,分别位于带有所述两个端板的电池组的两侧;其中,总正输出极和总负输出极连接有根据本实用新型第一方面所述的电极片结构5。
下面简单介绍采用电极片结构5的电池模组的测试。
产品尺寸测试:是指在满足电极片结构5与极柱11之间相同的焊接尺寸下而测得的图5和图16的外形最宽处尺寸(沿图的竖直方向)。
剥离力测试:用螺丝通过圆形镂空部521将铝电极片52固定在拉力机平台上,再用拉力头夹住铜电极片51作以测试,见图15。
焊接次数:达到满足电极片结构5与极柱11之间的焊接强度所需次数.
测试过程:
采用电极片结构5的电池模组的测试
对比项目 本实用新型 现有技术
产品尺寸(mm) 59 64
剥离力(N) 1977 1329
焊接次数 1 3
本实用新型的电极片结构可以应用在锂离子、镍氢、镍镉电池中。本实用新型的电池模组适用于需要电池的电动车、混合电动车、储能等领域中。

Claims (11)

1.一种电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)包括由上至下焊接在一起的铜电极片(51)和铝电极片(52),铝电极片(52)用于与电池(1)的极柱(11)电连接,其中,铜电极片(51)的中心设有圆形镂空部(511),铝电极片(52)为圆形,铜电极片(51)的圆形镂空部(511)的直径小于铝电极片(52)的外径,铜电极片(51)的圆形镂空部(511)的中心轴线和铝电极片(52)的中心轴线为共轴线。 
2.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,焊接在一起的铜电极片(51)和铝电极片(52)为扭矩超声波焊接在一起的铜电极片(51)和铝电极片(52)。 
3.根据权利要求1或2所述的电极片结构(5),其特征在于,铜电极片(51)和铝电极片(52)的焊接区域(W)为封闭的一圆环。 
4.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)的铝电极片(52)的中心轴线与电池(1)的极柱(11)的中心轴线为共轴线。 
5.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)的铜电极片(51)和铝电极片(52)的厚度为0.5-5mm。 
6.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)的铜电极片(51)的整个表面或部分表面镀有银。 
7.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)的铜电极片(51)的圆形镂空部(511)的直径为8~30mm。 
8.根据权利要求7所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结 构(5)的铜电极片(51)的圆形镂空部(511)的直径为18mm。 
9.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)的铝电极片(52)的外径为10~40mm。 
10.根据权利要求1所述的电极片结构(5),其特征在于,所述电极片结构(5)的铝电极片(52)的中心设有供电池(1)的极柱(11)穿设的圆形镂空部(521),铝电极片(52)的圆形镂空部(521)的直径小于铜电极片(51)的圆形镂空部(511)的直径。 
11.一种电池模组,包括: 
多个电池(1)依次堆叠、且多个电池(1)的极柱(11)对应串联,以形成电池组,其中极柱(11)串联的末端正极柱作为模组的总正输出极、而极柱(11)串联的末端负极柱作为模组的总负输出极; 
两个端板(3),分别位于所述电池组的堆叠方向的两头;以及两个侧板(4),分别位于带有所述两个端板的电池组的两侧; 
其特征在于,所述电池模组还包括与总正输出极和总负输出极连接的根据权利要求1-10中任一项所述的电极片结构(5)。 
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