CN208127292U - 汇流排以及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汇流排，用于与电池单体的电极极柱连接，所述汇流排的表面具有供焊接用激光射入的焊接凹槽，焊接凹槽用于与电池单体的电极极柱连接，且在所述汇流排的厚度方向上，焊接凹槽上宽下窄。在电池单体的汇流排表面设置上宽下窄的焊接凹槽，当激光束射入焊接凹槽内时，就可在焊接凹槽内进行反复反射，由此大大增加汇流排对激光束的吸收面积，从而提高了汇流排对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低焊接功率。本实用新型还提供一种电池模组。

Description

汇流排以及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种汇流排以及电池模组。

背景技术

当前，二次电池，被广泛应用于各领域。现有的二次电池与汇流排通常采用焊接的方式连接，焊接连接能确保较为良好的过流能力。二次电池与汇流排之间的焊接连接，以激光穿透焊居多，即，将汇流排放置在二次电池的极柱上，以激光为热源，激光熔化并穿透汇流排并到达极柱，并使极柱部分熔化，最终熔池冷却形成永久性连接。焊接连接不易松脱，且汇流排与极柱之间可形成原子间连接，因此过流能力较好。且由于采用穿透焊接，对装配焊接的精度要求不高，公差容忍性较好。

但是，采用激光穿透方式的焊接连接也有其缺陷。随着对电池充放电倍率的要求越来越高，电流过流要求也越来越大，汇流排也就越来越厚。在汇流排焊接过程中，由于汇流排对激光吸收率较低，激光焊接如需穿透汇流排就需要较大的功率，导致对激光器功率要求较高，增加了生产设备成本。另外，较大的激光焊接功率也会导致焊接熔深相对不稳定，由此使极柱由于熔深波动出现烧穿和虚焊的风险和概率增大，降低了生产优率。而且，焊接功率过大，会导致焊缝温升较大，对电池的绝缘塑胶耐热要求变高，气密性要求也更加严格，增加了制造成本。而焊接熔深不稳定，还会导致极柱变厚，增加了电池成本和重量。

实用新型内容

本实用新型提供了一种汇流排，可以有效降低激光焊接功率，由此解决在电池单体组焊接连接的过程中由于较高的激光焊接功率所导致的一系列上述问题。

本实用新型提供了一种汇流排，用于与电池单体的电极极柱连接，所述汇流排的表面具有供焊接用激光射入的焊接凹槽，所述焊接凹槽用于与所述电池单体的电极极柱连接，且在所述汇流排的厚度方向上，所述焊接凹槽上宽下窄。

优选地，所述焊接凹槽在所述汇流排的表面上呈现直线形或环形或正弦曲线形。

优选地，所述焊接凹槽贯穿所述汇流排。

优选地，所述焊接凹槽的深度小于所述汇流排的厚度。

优选地，所述汇流排在所述焊接凹槽的下边沿处的厚度为0.4毫米至0.6毫米。

优选地，所述焊接凹槽的上边沿的宽度不超过1毫米，其下边沿的宽度不超过0.8毫米。

优选地，所述焊接凹槽的上边沿的宽度在0.7毫米至0.9毫米之间，其下边沿的宽度在0.3毫米至0.5毫米之间。

优选地，在所述焊接凹槽的上边沿具有圆角。

优选地，所述焊接凹槽的槽壁包括第一平面和第二平面，所述第一平面与所述第二平面的一侧相连接，另一侧相对远离，以形成V形槽壁，或者，所述焊接凹槽的槽壁包括锥形外环部分和锥形内环部分，所述锥形内环部分位于所述锥形外环部分的内部，所述焊接凹槽的槽壁的截面为V形截面。

优选地，所述焊接凹槽的槽壁的坡度在60°至86°之间。

本实用新型还提供一种电池模组，包括：多个电池单体，每个电池单体包括电极极柱；以及如上文所述的汇流排，所述汇流排与所述电池单体的电极极柱通过所述焊接凹槽连接。

本实用新型提供的技术方案可以达到以下有益效果：

在电池单体组的汇流排表面设置上宽下窄的焊接凹槽，当激光束射入焊接凹槽内时，就可在焊接凹槽内进行反复反射，由此大大增加汇流排对激光束的吸收面积，从而提高了汇流排对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低焊接功率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

图1示出现有技术下激光束在汇流排表面上焊接反射的原理图；

图2示出采用本实用新型实施例提供的汇流排时，激光束在汇流排上焊接反射的原理图；

图3和图4示出了本实用新型实施例的汇流排与电池单体的结构示意图；

图5示出了本实用新型的第一实施例的汇流排的结构示意图；

图6为图5所示的汇流排在A-A方向上的局部剖视图；

图7示出了本实用新型的第二实施例的汇流排的结构示意图；

图8为图7所示的汇流排在B-B方向上的局部剖视图；

图9示出了本实用新型的第三实施例的汇流排的结构示意图；

图10为图9所示的汇流排在C-C方向上的局部剖视图。

附图标记：

1-汇流排；

1’-汇流排；

2-电池单体；

21-电极极柱；

11-焊接凹槽；

111-第一平面；

112-第二平面；

113-锥形外环部分；

114-锥形内环部分；

20-激光束。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细描述。

图1示出现有技术下激光束在汇流排表面上焊接反射的原理图。如图1所示，焊接时，箭头所示的激光束20直接打在汇流排1’的平坦表面上，然后发生反射。因此，在平坦表面上仅仅形成了一个焊接点，导致汇流排上激光的吸收面积较小，降低了汇流排对激光的吸收率，由此使激光的功率利用率较低，迫使激光焊接过程中必须大大提高焊接功率。

图2示出采用本实用新型实施例提供的汇流排(下文简称汇流排)时，激光束在汇流排上焊接反射的原理图。图3和图4示出了本实用新型实施例的汇流排与电池的结构示意图。图3清晰显示了汇流排1与电池单体2的相互连接关系，汇流排1用于与各电池单体2的电极极柱21连接，具体地，单个汇流排1可以与相邻的两个电池单体2的电极极柱21相连接。

如图2所示，本实用新型实施例在汇流排1的表面上设置焊接凹槽11，该焊接凹槽11用于与电池单体的电极极柱21连接，该焊接凹槽11供焊接用的激光束20射入，单个汇流排1上可以设置一个、两个甚至更多个焊接凹槽11。在图4中清晰可见设于汇流排1上的焊接凹槽11。该焊接凹槽11可采用冲压、滚压、刨床加工、镦薄等方式形成。沿着汇流排1的厚度方向，焊接凹槽11的横截面呈上宽下窄的形式，其中，将汇流排1背离电池单体的一侧定义为“上”，而将汇流排1面向电池单体的一侧定义为“下”，另外，焊接凹槽11的横截面指的是垂直于焊接凹槽11的延伸方向的截面。具体地，在前述厚度方向上，该焊接凹槽11的横截面的宽度(该宽度为图2中X方向上的尺寸)从上到下逐渐减小。

在激光器(例如电荷耦合激光器)精确捕捉到汇流排1表面上的焊接凹槽11之后，如图2可见，在箭头所示的激光束20射入焊接凹槽11后，激光束20将在焊接凹槽11的内壁上形成多次反复反射，由此大大增加了汇流排1对激光束20的吸收面积，从而提高了汇流排1对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低了焊接功率，由此降低生产设备成本、提高生产优率，同时能够减小焊缝温升，也因此降低了电池的绝缘塑胶耐热要求以及气密性要求，降低了制造成本，并且可使得焊接熔深更稳定，继而降低电池成本和重量，提高电池单体组的功率密度。

具体实施例中，可以依据电流过流要求等因素设定焊接凹槽11在汇流排延伸方向(具体为与汇流排1连接的电池单体2的排布方向)上的宽度。优选地，焊接凹槽11的上边沿的宽度可设定为不超过1毫米，下边沿的宽度可设定为不超过0.8毫米。这一宽度选择方案既可以保证有足够多的激光束20进入焊接凹槽11内，还可以增加激光束20在焊接凹槽11内的反射次数，并且还可以缓解焊接凹槽11对汇流排1自身强度的不利影响。

为了强化上述技术效果，进一步地，焊接凹槽11的上边沿的宽度在0.7毫米至0.9毫米之间，其下边沿的宽度在0.3毫米至0.5毫米之间。

另外，基于与前文同样的考虑，可以设置焊接凹槽11的深度与其上边沿的宽度之间的比值为1.4～2.5。

图5示出了本实用新型的第一实施例的汇流排的结构示意图。图6为图5所示的汇流排在A-A方向上的局部剖视图。

如图5所示，焊接凹槽11在汇流排1的表面上呈现直线形，也就是说，焊接凹槽11沿着直线方向延伸。需要注意的是，焊接凹槽11在汇流排1表面上的形状可以根据不同的应用场合而改变。例如，在电池单体极柱为铜铝复合极柱时适合采用直线形，通常汇流排1为铝，铜铝激光焊接困难，直线形凹槽连接避免了汇流排与极柱铜材料焊接。

发射激光束20的激光器可以在汇流排表面上精确捕捉到直线形的焊接凹槽11，由此将激光束20射入到直线形的焊接凹槽11内，由此使激光束在焊接凹槽11的内壁上反复反射。正如上文所述，激光束20在焊接凹槽11内部的反复反射可大大增加汇流排对激光束20的吸收面积，从而提高了汇流排1对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低焊接功率。

具体地，上述焊接凹槽11的槽壁可以包括相互朝向的两部分，这两部分可以均设置为曲面。另一种结构中，焊接凹槽11的槽壁可包括第一平面111和第二平面112，该第一平面111与第二平面112的一侧相连接，另一侧相对远离，以形成V形槽壁。此种焊接凹槽11的结构和加工工艺都比较简单。

由于第一平面111和第二平面112相对于整个汇流排1所在的面的倾斜程度将直接决定焊接凹槽11的开口程度，进而影响进入焊接凹槽11内的激光束20的量以及激光束20在焊接凹槽11内的反射次数，因此本实用新型实施例中，将第一平面111和第二平面112的坡度可设置在60°至86°之间，以优化进入焊接凹槽11内的激光束20的量以及激光束20在焊接凹槽11内的反射次数，进一步降低焊接功率。其中，该坡度可以参考图6中的P。

一种实施例中，如图6所示，焊接凹槽11的底部并未穿透汇流排1，也就是说，焊接凹槽11的深度小于汇流排1的厚度。此结构一方面可以保证汇流排1的结构强度，另一方面可以保证汇流排1具备较大的过流面积，以保证汇流排1的过流能力。优选地，在焊接凹槽11的下边沿处，汇流排1的厚度D可处于0.4毫米至0.6毫米之间，以此强化前述技术效果。

图7示出了本实用新型的第二实施例的汇流排的结构示意图。图8为图7所示的汇流排在B-B方向上的局部剖视图。

与图5和6所示的第一实施例相比，本实施例的区别主要在于焊接凹槽11为通槽，其贯穿汇流排1，如图8清晰所示。当焊接凹槽11贯穿汇流排1时，对于焊接功率的要求更低，因为在此情况下，并不需要融化凹槽底部的金属。

在该实施例中，一种结构下，焊接凹槽11的槽壁可以包括相互朝向的两部分，这两部分可以均设置为曲面；另一种结构下，焊接凹槽11的槽壁也可包括前述的第一平面111和第二平面112。当焊接凹槽11的槽壁包括第一平面111和第二平面112时，这两部分也可具有如前所述的坡度P，此处不再赘述。

在图7和8中，焊接凹槽11也呈上宽下窄结构，激光束20射入焊接凹槽11后，仍可在焊接凹槽11的内壁上反复反射，由此大大增加汇流排1对激光束20的吸收面积，从而提高了汇流排1对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低焊接功率。

需要注意的是，焊接凹槽11在汇流排1的表面上的形状也并不限于图2-8中所示的直线形。可以依据电流过流要求、加工工艺要求等因素，将焊接凹槽11在汇流排1的表面上的形状设定为环形、正弦曲线形或其他曲线形状。正如上文所言，焊接凹槽11在汇流排1的表面上的形状可根据不同的应用场合进行改变。例如，在应用圆形极柱的场合下，该形状较为适合采用环形。

图9示出了本实用新型的第三实施例的汇流排的结构示意图。图10为图9所示的汇流排在C-C方向上的局部剖视图。

相比于第一和第二实施例，本实施例最关键的区别在于焊接凹槽11在汇流排1的表面上呈现环形形状。焊接时，激光器可精确捕捉汇流排1上的焊接凹槽11，由此精确定位焊接位置。

类似于第一和第二实施例，焊接凹槽11仍然呈现上宽下窄的形式。因此，激光射入焊接凹槽11后，可在焊接凹槽11的内壁上反复反射，由此大大增加汇流排1对激光束20的吸收面积，从而提高了汇流排1对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低焊接功率。

在该实施例中，焊接凹槽11可以贯穿汇流排1，也可以不贯穿汇流排1，当焊接凹槽11未贯穿汇流排1时，在其下边沿处，汇流排1的厚度D可为0.4毫米至0.6毫米之间。焊接凹槽11呈上宽下窄的形式，其上边沿宽度可为0.7毫米至0.9毫米之间，下边沿宽度可为0.3毫米至0.5毫米之间。

上述焊接凹槽11可以进一步设置为圆环形凹槽，此时，该焊接凹槽11的槽壁可以包括锥形外环部分113和锥形内环部分114，该锥形内环部分114位于该锥形外环部分113的内部，焊接凹槽11的槽壁的截面为V形截面。此种焊接凹槽11更便于加工。

优选地，如图6、图8和图10所示，可以在焊接凹槽11的上边沿上倒出圆角，以便于焊接凹槽11的加工成型。另外，当焊接凹槽11未贯穿汇流排1时，其下边沿处也可以设置过渡圆角，以防该位置处出现应力集中。需要说明的是，当焊接凹槽11的槽壁包括第一平面111和第二平面112时，表明焊接凹槽11的槽壁包括大体为平面的两部分，此时第一平面111和第二平面112的上边沿和下边沿仍然可以设置圆角。

综上所述可知，本实用新型中，在电池单体组的汇流排表面设置上宽下窄的焊接凹槽，当激光束射入焊接凹槽内时，就可在焊接凹槽内进行反复反射，由此大大增加汇流排对激光束的吸收面积，从而提高了汇流排对激光的吸收率，由此提高了激光的功率利用率，降低焊接功率。

基于上述结构，如图3和图4所示，本实用新型实施例还提供一种电池单体组，该电池单体组包括多个电池单体2以及用于电连接多个电池单体2的汇流排1，该汇流排1为上述任一实施例所述的汇流排。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种汇流排，用于与电池单体的电极极柱连接，其特征在于，

所述汇流排的表面具有供焊接用激光射入的焊接凹槽，所述焊接凹槽用于与所述电池单体的电极极柱连接，且在所述汇流排的厚度方向上，所述焊接凹槽上宽下窄。

2.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，所述焊接凹槽在所述汇流排的表面上呈现直线形或环形或正弦曲线形。

3.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，所述焊接凹槽贯穿所述汇流排。

4.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，所述焊接凹槽的深度小于所述汇流排的厚度。

5.根据权利要求4所述的汇流排，其特征在于，所述汇流排在所述焊接凹槽的下边沿处的厚度为0.4毫米至0.6毫米。

6.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，所述焊接凹槽的上边沿的宽度不超过1毫米，其下边沿的宽度不超过0.8毫米。

7.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，在所述焊接凹槽的上边沿具有圆角。

8.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，所述焊接凹槽的槽壁包括第一平面和第二平面，所述第一平面与所述第二平面的一侧相连接，另一侧相对远离，以形成V形槽壁，或者，

所述焊接凹槽的槽壁包括锥形外环部分和锥形内环部分，所述锥形内环部分位于所述锥形外环部分的内部，所述焊接凹槽的槽壁的截面为V形截面。

9.根据权利要求1所述的汇流排，其特征在于，所述焊接凹槽的槽壁的坡度在60°至86°之间。

10.一种电池模组，其特征在于，包括：

多个电池单体，每个电池单体包括电极极柱；以及

如权利要求1-9中任一项所述的汇流排，所述汇流排与所述电池单体的电极极柱通过所述焊接凹槽连接。