CN205290098U - 一种电池模组超声激光复合焊结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种电池模组超声激光复合焊结构，包括至少两个电池主体，从单个所述电池主体中引出的正、负极两集流体，电池主体之间的集流体对应层叠设置，还包括在层叠的所述集流体之间，将所述集流体连接的焊接接头，所述焊接接头包括先后依次焊接的超声焊焊接接头以及激光焊焊接接头。本实用新型的一种电池模组超声激光复合焊结构，对集流体先后采用超声焊焊接、激光焊焊接接，因此，能够兼具焊接难度低，焊接强度高的优点，从而增加电池模组内/模组间的连接强度，提高电池安全性和耐久性。

Description

一种电池模组超声激光复合焊结构

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种电池模组超声激光复合焊结构。

背景技术

锂离子动力电池是目前纯电动汽车的主要储能配置，为满足不同种类汽车的电压、功率输出需求，通常，锂离子动力电池以各种的串、并联方式组合成动力电池模组。因此，在制造动力电池模组过程中，需要将多个锂离子动力电池的集流体连接起来。

按包装形式分类，锂离子动力电池通常有圆柱形、方形硬壳、方形软包这几大类。焊接是锂离子动力电池生产中必不可少的工序，由于锂离子电池负极和正极集流体分别采用铜箔和铝箔，这类超薄板材很难采用电弧焊焊接。圆柱形和方形硬壳锂离子动力电池封口焊一般采用激光焊接，方形软包锂离子动力电池的集流体和顶盖的导电柱一般采用超声波焊接。

超声波焊接也是多个方形软包锂离子动力电池集流体连接的主要方法。通常认为，金属超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件引入高温热源，只是在静压力下将弹性振动能量转变为工件间的摩擦功、形变能及随后有限的温升。接头间的冶金结合是在母材不发生熔化的情况下实现的，因而是一种固态焊接。

实际生产中，电池模组超声波焊接接头由一组多个焊点组成，每个焊点的焊接接头抗剪强度与母材抗剪强度有较大差距；此外，电池模组超声波焊接接头质量受焊接母材、焊头表面状况、加压机构气路气压影响较大，容易出现焊接质量波动。

目前，也有研究者将激光焊应用于多个方形软包锂离子动力电池集流体连接。激光焊是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。这是因为激光聚焦后光斑尺寸小，焊缝窄。如工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺陷。

实际生产中，有时因不能满足上述要求，而无法采用激光焊接技术。因此，要应用激光焊，焊件位置需非常精确，务必在激光束的聚焦范围内；焊件需使用夹治具时，必须确保焊件的最终位置需与激光束将冲击的焊点对准。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中电池模组中集流体的焊接接头为超声波焊接接头或激光焊接接头从而存在超声波焊接接头强度差、激光焊接接头焊接难度高的缺陷，从而提供强度高，焊接操作容易的电池模组超声激光复合焊结构。

为解决上述技术问题，本实用新型的一种电池模组超声激光复合焊结构，包括至少两个电池主体，从单个所述电池主体中引出的正、负极两集流体，电池主体之间的集流体对应层叠设置，还包括在层叠的所述集流体之间，将所述集流体连接的焊接接头，所述焊接接头包括先后依次焊接的超声焊焊接接头以及激光焊焊接接头。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，还包括连接两所述集流体的集流体连接片，所述焊接接头将所述集流体与所述集流体连接片连接。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，所述激光焊为激光点焊或激光连续焊。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，所述激光点焊可覆盖超声焊焊点，或者与所述超声焊焊点相交，或避开所述超声焊焊点。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，所述激光连续焊的焊缝呈“I”形，或“S”形，或“U”形，或“Z”形。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，所述集流体呈“L”形，“V”形，“Z”形。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，最边缘的超声焊焊点与集流体的边缘的距离不小于2mm。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，所述集流体连接片为纯铝材质，或铝合金材质，或纯铜材质，或铜合金材质，所述集流体连接片表面设有镍层。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，铝制的所述集流体厚度为0.05mm至0.1mm，铝制的所述集流体连接片厚度为1mm至1.5mm。

在本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中，铜制的所述集流体的厚度为0.05mm至0.1mm，铜制的所述集流体连接片的厚度为1mm至1.5mm。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.在本实用新型中，集流体之间先用超声波焊接能够对待焊接的集流体进行定位连接，这样能够降低激光焊焊接难度，而激光焊又具有强度高的特点，因此，本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构兼具焊接难度低，焊接强度高的优点，能够增加电池模组内/模组间的连接强度，提高电池安全性和耐久性，非常适合锂离子动力电池模组上的集流体的焊接。

2.在本实用新型中，集流体连接片的设置能够有助于相距较远的集流体之间的焊接。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构中仅显示超声焊焊接接头的结构示意图；

图2为超声焊焊接接头的放大图；

图3为本实用新型的的电池模组超声激光复合焊结构的示意图；

图4为本实用新型的另一实施例的电池模组超声激光复合焊结构的示意图；

附图标记说明：

100-电池主体；201-集流体；202-集流体连接片；300-超声焊焊点；400-焊缝。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，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”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相连，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实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图1-4所示，本实用新型的一种电池模组超声激光复合焊结构，包括至少两个电池主体100，从单个所述电池主体100中引出的正、负极两集流体201，电池主体100之间的集流体201对应层叠设置，还包括在层叠的所述集流体201之间，将所述集流体201连接的焊接接头，所述焊接接头包括先后依次焊接的超声焊焊接接头以及激光焊焊接接头。

上述方案为本实用新型的核心方案，集流体201之间先用超声波焊接能够对待焊接的集流体201进行定位连接，这样能够降低激光焊焊接难度，而激光焊又具有强度高的特点，因此，本实用新型的电池模组超声激光复合焊结构兼具焊接难度低，焊接强度高的优点，能够增加电池模组内/模组间的连接强度，提高电池安全性和耐久性，非常适合锂离子动力电池模组上的集流体的焊接。

进一步地，为了保证相距较远的集流体201之间能够顺利焊接，还包括连接两所述集流体201的集流体连接片202，所述焊接接头将所述集流体201与所述集流体连接片202连接。在超声焊接过程中，超声焊机的上声极下行，在一定的压紧力作用下，带动集流体201以及集流体连接片202振动摩擦实现焊接，形成包含多个焊点300的超声焊接接头。所述集流体201的形状可以有多种，可以根据电池装配要求，所述集流体201可以弯折成“L”形，“V”形，“Z”形。

在本实施例中，所述激光焊优选为激光连续焊，所述激光连续焊的焊缝400可以呈“I”形，或“S”形，或“U”形，或“Z”形，或其它形状。

当然，在其它实施例中，所述激光焊也可以为激光点焊。所述激光点焊可覆盖超声焊焊点300，或者与所述超声焊焊点300相交，或避开所述超声焊焊点300。

进一步地，最边缘的超声焊焊点300与集流体201的边缘的距离不小于2mm。

通常所述集流体连接片202为纯铝材质，或铝合金材质，或纯铜材质，或铜合金材质。进一步地，所述集流体连接片202表面设有镍层，镍层的设置方便集流体连接片202与材质不一样的正极、负极之间的焊接。该镀镍层厚度为1μm至10μm。

在设计时，铝制的所述集流体201厚度为0.05mm至0.1mm，铝制的所述集流体连接片202厚度为1mm至1.5mm。超声波焊接的焊接规范为：超声功率1500W至2000W，焊接时间0.2s至0.4s，压力0.15MPa至0.25MPa。其激光焊的焊接规范为：固体脉冲式YAG激光器，脉冲宽度2ms至4ms，脉冲能量4J至6J，脉冲频率50Hz至80Hz，焊接速度500mm/min至800mm/min，高纯氩保护，流量为3L/min至6L/min，聚焦光斑直径0.5mm至0.8mm，正离焦1.2mm至2mm。

在设计时，铜制的所述集流体201的厚度为0.05mm至0.1mm，铜制的所述集流体连接片202的厚度为1mm至1.5mm。超声波焊接的焊接规范为：超声功率5500W至6500W，焊接时间0.3s至0.5s，压力0.25MPa至0.3MPa。其激光焊的焊接规范为：固体脉冲式YAG激光器，脉冲宽度3ms至5ms，脉冲能量6J至8J，脉冲频率50Hz至80Hz，焊接速度500mm/min至800mm/min，高纯氩保护，流量为3L/min至6L/min，聚焦光斑直径0.5mm至0.8mm，正离焦1.2mm至2mm。

本实用新型的一种电池模组超声激光复合焊结构的焊接方法；

将两个或两个以上的锂离子动力电池的集流体层叠，添加或不添加集流体连接片，再施加超声焊，形成由多个焊点组成的超声焊焊接接头；

在上述超声焊焊接接头的焊点上或焊点周围施加激光焊，形成复合焊接接头。

需指出的是，执行上述焊接步骤之前，可依据需求对待焊锂离子动力电池的集流体或/和集流体连接片进行表面处理，以提高易焊性和焊接质量，表面处理方法可以是酸洗，抛光，气相沉积，镀膜以及其他处理方法。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电池模组超声激光复合焊结构，包括至少两个电池主体(100)，从单个所述电池主体(100)中引出的正、负极两集流体(201)，电池主体(100)之间的集流体(201)对应层叠设置，还包括在层叠的所述集流体(201)之间，将所述集流体(201)连接的焊接接头，其特征在于：所述焊接接头包括先后依次焊接的超声焊焊接接头以及激光焊焊接接头。

2.根据权利要求1所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于，还包括连接两所述集流体(201)的集流体连接片(202)，所述焊接接头将所述集流体(201)与所述集流体连接片(202)连接。

3.根据权利要求2所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于，所述激光焊为激光点焊或激光连续焊。

4.根据权利要求3所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于，所述激光点焊可覆盖超声焊焊点(300)，或者与所述超声焊焊点(300)相交，或避开所述超声焊焊点(300)。

5.根据权利要求3所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于：所述激光连续焊的焊缝(400)呈“I”形，或“S”形，或“U”形，或“Z”形。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于：所述集流体(201)呈“L”形，“V”形，“Z”形。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于：最边缘的超声焊焊点(300)与集流体(201)的边缘的距离不小于2mm。

8.根据权利要求2-5中任一项所述的电池模组超声激光复合焊结构，其特征在于，所述集流体连接片(202)为纯铝材质，或铝合金材质，或纯铜材质，或铜合金材质，所述集流体连接片(202)表面设有镍层。

9.根据权利要求8所述的电池模组超声激光复合焊结构，铝制的所述集流体(201)厚度为0.05mm至0.1mm，铝制的所述集流体连接片(202)厚度为1mm至1.5mm。

10.根据权利要求8所述的电池模组超声激光复合焊结构，铜制的所述集流体(201)的厚度为0.05mm至0.1mm，铜制的所述集流体连接片(202)的厚度为1mm至1.5mm。