CN208208864U - 锂离子电池包轻量化电连接结构 - Google Patents

锂离子电池包轻量化电连接结构 Download PDF

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卢
卢一
梁宏伟
陈保国
张福增
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Abstract

本实用新型涉及一种锂离子电池包轻量化电连接结构，包括模组间电连接结构和模组内电连接结构。模组间电连接结构包括铜铝复合排的铝基板两端底面嵌固覆铜层，通过螺栓连接铜铝复合排和电池模组正、负极。模组内电连接结构包括汇流排，汇流排排体前端延伸形成多个正极连接端和对应的负极连接端，其中，负极连接端上表面镶嵌有覆铜层。本实用新型可实现软包电池模组内部实现电芯多并多串结构连接，且满足在同一汇流排上实现铝铝、铜铜同种材料的焊接；模组与模组间在实现低成本和轻量化设计时，能够在高压电连接部分实现铜与铜的栓接，提高电连接稳定性和可靠性。

Description

锂离子电池包轻量化电连接结构
技术领域
本实用新型涉及锂离子电池电连接结构，特别是电池模组之间以及模组内部的电连接结构。
背景技术
锂离子电池模组与模组之间实现串并联主要采用的是长铜排结构件，与模组正负极采用栓接连接，由于铜和铝异种金属本身在物理性能和化学性能上的差异，使得铜铝焊接的质量较差。
模组总正总负端高压引出主要采用铜排，当电连接长铜排采用铝排代替实现轻量化设计时同时，同样会形成了铜铝异种材料的栓接连接，导致电连接的可靠性降低。
汇流排是动力电池模组内部高压连接的重要组成部分，其结构包括与电芯正负极耳的连接和有效焊接部分，是实现电池模组内部电芯串并联的重要结构。目前在电池模组内部电芯之间实现串并联的汇流排主要是采用铜或者铝材质成型的结构件，因为铜在质量和成本上的限制，使其在汽车轻量化大背景下的应用受到限制。
因此，一种既能满足在模组内部极耳与汇流排连接时实现铜铜和铝铝同种金属之间的焊接，以及在模组与模组间实现铜排与铜排之间的同种材料栓接，以提高焊接和栓接的质量，又能满足应用中轻量化和低成本要求的铜铝复合排被需要。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种锂离子电池包轻量化电连接结构，以达到提高焊接和栓接质量，从而提高电连接可靠性的目的。
为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种锂离子电池包轻量化电连接结构，包括模组间电连接结构和模组内电连接结构，所述的模组间电连接结构包括铜铝复合排，所述铜铝复合排包括铝基板和嵌固于铝基板两端底面的覆铜层，贯通所述覆铜层和铝基板开设有第一螺孔；电池模组正、负极均采用铜极板，贯通所述铜极板开设有与所述第一螺孔相对应的第二螺孔，通过在上述第一螺孔和第二螺孔内安装螺栓以连接铜铝复合排和电池模组正、负极；
所述的模组内电连接结构包括汇流排，所述汇流排包括由铝基板形成的排体，所述排体前端延伸形成多个正极连接端和对应的负极连接端，其中，负极连接端上表面镶嵌有覆铜层；所述正极连接端与电芯正极铝极耳焊接，负极连接端与电芯负极铜极耳焊接。
进一步地，所述的汇流排的排体前端分别形成两个正极连接端和两个负极连接端；由两个上述汇流排连接6个电芯，其中，第一电芯和第二电芯的负极铜极耳连接第一汇流排外侧负极连接端，第一电芯和第二电芯的正极铝极耳连接第二汇流排外侧正极连接端；第三电芯负极铜极耳连接第一汇流排内侧负极连接端，第三电芯正极铝极耳连接第二汇流排内侧正极连接端；第四电芯正极铝极耳连接第一汇流排内侧正极连接端，第四电芯负极铜极耳连接第二汇流排内侧负极连接端；第五电芯和第六电芯的正极铝极耳连接第一汇流排外侧正极连接端，第五电芯和第六电芯的负极铜极耳连接第二汇流排外侧负极连接端。
本实用新型可实现软包电池模组内部实现电芯多并多串结构连接，且满足在同一汇流排上实现铝铝、铜铜同种材料的焊接；模组与模组间在实现低成本和轻量化设计时，能够在高压电连接部分实现铜与铜的栓接，提高电连接稳定性和可靠性。
附图说明
图1是本实用新型铜铝复合排结构的示意图。
图2是图1的俯视图。
图3是本实用新型铜铝复合排串联模组示意图。
图4是本实用新型一种汇流排的平面示意图。
图5是图4的俯视图。
图6是本实用新型一种多并多串连接结构。
图中，图中，1-模组正极，2-模组负极，3-铝基板，4-覆铜层，5-螺栓，6-排体，7-正极连接端，8-负极连接端，9-电芯正极铝极耳，10-电芯负极铜极耳，11-安装定位孔，12-安装定位柱，13-电芯。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本实用新型，以下结合参考附图并结合实施例对本实用新型作进一步清楚、完整的说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
本实用新型旨在克服异种金属不易焊接、铜铝排栓接容易发生电化学腐蚀，以及铜材质汇流排重量大、成本高的缺陷。
本实用新型一种典型的实施方式提供的锂离子电池包轻量化电连接结构，包括模组间电连接结构和模组内电连接结构。
参考图1、图2和图3，所述的模组间电连接结构包括铜铝复合排，所述铜铝复合排包括铝基板3和嵌固于铝基板3两端底面的覆铜层4，贯通所述覆铜层4和铝基板3开设有第一螺孔；电池模组正、负极均采用铜极板，贯通所述铜极板开设有与所述第一螺孔相对应的第二螺孔，通过在上述第一螺孔和第二螺孔内安装螺栓5以连接铜铝复合排和模组正极1和模组负极2。上述铜铝复合排的使用能实现模组间高压连接时的铜铜栓接，避免铜铝接触电势差导致的电化学腐蚀，同时铝排取代铜排的部分能较大地减少高压连接排的重量和成本。
所述的模组内电连接结构包括汇流排，参考图4和图5，汇流排包括由铝基板形成的排体6，所述排体6前端的一侧延伸形成多个正极连接端7和对应的负极连接端8，其中，负极连接端8上表面镶嵌有覆铜层4，图4虚线框所示区域为覆铜层。所述正极连接端7与电芯正极铝极耳9焊接，负极连接端8与电芯负极铜极耳10焊接。根据正负极耳材料的不同，将汇流排设计成铜铝复合结构，在负极耳搭接的部分采用铝覆铜层结构，正极耳搭接部分采用铝材质结构，这样能较好地解决异种材料焊接质量差从而引起的过流面积不够的问题，同时也能较大的减轻汇流排的重量以及产品成本。同一串并联汇流排上实现电芯负极耳与汇流排间的铜铜焊接，电芯正极耳与汇流排间的铝铝焊接。
本实用新型中所述的铜铝复合采用轧制、爆炸和挤压拉拔-轧制复合等工艺成型，复合排的使用能够避免铜铝接触电势差导致的化学腐蚀，同时铝排取代铜排的部分能较大地减少汇流排的重量和成本。可达到降低电池模组和系统重量和降低成本的技术效果。
本实施方式提供了上述模组内部一种相对具体的连接方式，所述的汇流排的排体前端形成两个正极连接端7和两个负极连接端8；由两个上述汇流排连接6个电芯13。两个正极连接端和两个负极连接端布置在汇流排同一侧，形成树形结构。由于电芯本身的厚度难以将多并电芯的极耳连接在汇流排的同一侧，根据本实用新型设计的树形结构汇流排实现了多并极耳在汇流排上的均匀分布，参考图6所示的3并连接结构，相邻的并联电芯极耳搭接在汇流排一端，第三个并联电芯极耳搭接在汇流排第二个端子上，然后通过中间连接部分将并联电芯模块，从而实现多并多串结构的设计，即第一电芯和第二电芯的负极铜极耳连接第一汇流排外侧负极连接端，第一电芯和第二电芯的正极铝极耳连接第二汇流排外侧正极连接端；第三电芯负极铜极耳连接第一汇流排内侧负极连接端，第三电芯正极铝极耳连接第二汇流排内侧正极连接端；第四电芯正极铝极耳连接第一汇流排内侧正极连接端，第四电芯负极铜极耳连接第二汇流排内侧负极连接端；第五电芯和第六电芯的正极铝极耳连接第一汇流排外侧正极连接端，第五电芯和第六电芯的负极铜极耳连接第二汇流排外侧负极连接端。
此外，汇流排的正极连接端前端、负极连接端前端和排体后端开有安装定位孔11，排体底部设置安装定位柱12。安装定位孔和安装定位柱用于将汇流排与固定件相连。
本实用新型要求保护的范围不限于以上具体实施方式，对于本领域技术人员而言，本实用新型可以有多种变形和更改，凡在本实用新型的构思与原则之内所作的任何修改、改进和等同替换都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种锂离子电池包轻量化电连接结构，包括模组间电连接结构和模组内电连接结构，其特征在于：所述的模组间电连接结构包括铜铝复合排，所述铜铝复合排包括铝基板和嵌固于铝基板两端底面的覆铜层，贯通所述覆铜层和铝基板开设有第一螺孔；电池模组正、负极均采用铜极板，贯通所述铜极板开设有与所述第一螺孔相对应的第二螺孔，通过在上述第一螺孔和第二螺孔内安装螺栓以连接铜铝复合排和电池模组正、负极；
所述的模组内电连接结构包括汇流排，所述汇流排包括由铝基板形成的排体，所述排体前端延伸形成多个正极连接端和对应的负极连接端，其中，负极连接端上表面镶嵌有覆铜层；所述正极连接端与电芯正极铝极耳焊接，负极连接端与电芯负极铜极耳焊接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池包轻量化电连接结构，其特征在于：所述的汇流排的排体前端分别形成两个正极连接端和两个负极连接端；由两个上述汇流排连接6个电芯，其中，第一电芯和第二电芯的负极铜极耳连接第一汇流排外侧负极连接端，第一电芯和第二电芯的正极铝极耳连接第二汇流排外侧正极连接端；第三电芯负极铜极耳连接第一汇流排内侧负极连接端，第三电芯正极铝极耳连接第二汇流排内侧正极连接端；第四电芯正极铝极耳连接第一汇流排内侧正极连接端，第四电芯负极铜极耳连接第二汇流排内侧负极连接端；第五电芯和第六电芯的正极铝极耳连接第一汇流排外侧正极连接端，第五电芯和第六电芯的负极铜极耳连接第二汇流排外侧负极连接端。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110993876A (zh) * 2019-12-24 2020-04-10 烟台孚信达双金属股份有限公司 一种锂电池极耳连接用铜铝复合端子及其制备方法
CN111326700A (zh) * 2019-12-26 2020-06-23 湖北锂诺新能源科技有限公司 模组电芯间电连接结构
CN114284643A (zh) * 2021-12-17 2022-04-05 上海瑞浦青创新能源有限公司 多排模组结构

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