CN210325929U - 一种软包锂离子电池模组 - Google Patents
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Abstract
一种软包锂离子电池模组，包括多个依次堆叠的单体模组，每个单体模组包括塑料框载体、电芯，塑料框载体有一个以上单格，塑料框载体有一个以上单格，电芯装于单格内，每个单格上面中部有两个凸台，凸台左右两侧有限位卡扣，凸台前部镶嵌有金属块，凸台后部设有一个用于插装塑料格挡的插孔；电芯的正极耳为铝极耳，负极耳为铜极耳，负极耳弯折部上表面焊接铝片，多个汇流铝排焊接相邻两单体模组电芯的正/负极耳形成电池模组；汇流铝排与正/负极耳之间有一条以上焊缝，焊缝的两端汇流铝排上有用于导向焊接轨迹和用于检测焊缝焊接质量的开孔。本实用新型降低极耳整形精度、自动化生产中焊接质量高。
Description
技术领域
本实用新型涉及软包锂离子电池模组。
背景技术
现有的软包锂离子电池的极耳在进行串并联时，极耳多使用超声波或电阻焊接。一方面，由于焊接头较大，极耳间距离较近，相邻极耳易短路，有很高的安全隐患。另一方面，极耳需插入波浪形汇流排顶点，由于电芯极耳很软，即使电池模组对位准确，无法保证极耳位置固定，插入到顶点过程很困难，造成虚焊率较高，自动化生产中的焊接可靠性低。
极耳、汇流排使用激光焊接，汇流排多采用波浪形结构，不仅开模费用高，对极耳整形精度要求高，而且不易实现自动化，且虚焊率较高。
因此如何降低开模费用，降低极耳整形精度，实现自动化，且提高焊接可靠性是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有技术的上述不足，而提供一种软包锂离子电池模组，降低极耳整形精度、自动化生产中提高焊接可靠性、焊接质量高。
本实用新型的技术方案是：包括多个依次堆叠的单体模组，每个单体模组包括塑料框载体、电芯，塑料框载体有一个以上单格，塑料框载体有一个以上单格，电芯装于单格内，每个单格包括上边框、下边框、左边框、右边框，上边框上面左右两侧设有两个用于固定电池上盖的固定柱，上边框上面中部有两个凸台，凸台左右两侧有用于固定汇流铝排的限位卡扣，凸台前部镶嵌有用于与极耳弯折部相对应的金属块，凸台后部设有一个用于插装塑料格挡的插孔，插孔上表面凸出于折弯后的极耳上表面，当塑料格挡插装于插孔时塑料格挡上表面凸出于汇流铝排上表面；电芯的正极耳为铝极耳，负极耳为铜极耳，负极耳弯折部上表面焊接铝片，多个汇流铝排焊接相邻两单体模组电芯的正/负极耳形成电池模组；汇流铝排与正/负极耳之间有一条以上焊缝，焊缝的两端汇流铝排上有用于导向焊接轨迹和用于检测焊缝焊接质量的开孔。
所述左边框、右边框上中部设有螺栓孔，当锂离子电池成组时，长螺栓穿装于螺栓孔处，螺栓孔上下两侧的左边框、右边框上、下边框上分别设有减重孔。
所述固定柱上面设有用于卡位的凹槽。
所述铝片的大小等于或小于负极耳弯折部大小，铝片厚度为0.2-0.4mm。
所述汇流铝排为方形平板结构。
软包锂离子电池极耳使用超声波/电阻焊接，由于焊接头较大，电芯极耳较软，极耳间距离较近，有很高的安全隐患。解决方法：塑料格挡安装在塑料框载体上，由于塑料格挡高度大于折弯后的极耳，所以塑料格挡可以将相邻的极耳隔开，防止相邻极耳短路。同时塑料格挡高于汇流铝排，防止汇流铝排安装后，相邻汇流铝排距离近或接触导致短路。
由于不同模组串并数不一样，使用的汇流铝排长度也不一样，需要格挡的位置也不一样，塑料格挡设计为可拆卸式，优点在于：1、不需要的地方就不安装，减轻了重量，提高模组能量密度。2、简化了汇流铝排，不需要格挡的地方，没有凸起结构，汇流铝排不需要使用拱形避位，做成一个平面即可。3、不可拆卸式即塑料格挡与塑料框载体是一体的，也就是塑料框载体做了一个长条形凸台结构。不可拆卸式的载体，使用的汇流铝排一般带有拱形，即在不需要格挡的位置，汇流铝排拱起是为了避开凸台格挡。汇流铝排在冲形状的时候，对铝材有一定压缩和拉伸，对铝材料本身必然有损伤，肉眼不可见的裂纹。在长期使用中，裂纹随着使用环境振动，最终可能导致铝排断裂，电连接失效。因此，汇流铝排为平面结构间接提高了电连接可靠性。
为解决极耳较软，整形困难，导致汇流铝排的安装困难，无法实现自动化生产，只能使用人工生产。本实用新型采用极耳折弯，极耳折弯部分面积大，一方面，即使焊缝偏移或极耳少量移位，也能保证焊缝在折弯部分极耳和汇流铝排的区域内；另一方面，焊接面积大，能够焊接的焊缝数量就多，即过流能力就强，更广泛的适应需要过大电流的产品。因此本实用新型可实现极耳与汇流铝排的自动化焊接生产。
为解决波浪形汇流排与极耳的焊缝为波浪顶峰，将平面的汇流排冲压出波浪形，加工难度大成本高，汇流排容易变形。本实用新型使用的汇流铝排为一个平面，无拱起等特殊结构，使用一套模具加工即可，并且节省一个冲拱形的模具，本实用新型解决了波浪形汇流排开模费用高的问题。
焊接有同种材料的要求，相同材料的熔点相同，两者同时熔接在一起。假设一种材料熔点更高，熔点低的材料融化后，熔点高的材料仍然没有融化，无法焊接。或者熔点高的材料融化后，熔点低的材料已经被过度融化，即焊穿（出现孔洞）。因此，大多数方案是汇流排用两种材料，将铜、铝两种汇流排通过超声焊接连接在一起，这样就能保证电芯的铜极耳与铜部分焊接，铝极耳与铝部分焊接，操作复杂。本实用新型的汇流排为铝，不需其它转接加工，而是将电芯极耳通过超声波焊接，铝片焊到电芯的铜极耳上，将铜极耳转为铝极耳，保证后续激光焊接可行性。波浪形汇流排由铜材质和铝材质这两部分通过超声焊接（也可以用激光焊）连接，对应分别与铜极耳和铝极耳焊接。波浪形汇流铝排的铜材质和铝材质这两部分分别开模并且焊接，需要工装治具费用高。
波浪形汇流排激光焊接，虚焊率较高，采用目测判断焊接质量不准确，采用拉力测试（破坏焊缝）判断焊接质量，为有损检测。本实用新型提供了一种无损检测焊缝方法来判断焊接质量，在汇流铝排上开孔，这4个孔作为内阻检测点，内阻仪的一个探针从孔处与极耳接触，另一个探针与汇流铝排表面接触，测量出的电阻即为焊接内阻，测量时电流经过一端探针，依次经过极耳表面、焊缝、汇流铝排表面，回到另一探针。同时，开孔可作为激光焊接的定位点，避免焊接位置偏移。
本实用新型的优点如下：
1）可拆卸式塑胶条格挡设计：解决了1、不需要的地方就不安装，减轻了重量，提高模组能量密度。2、简化了汇流铝排，不需要格挡的地方，没有凸起结构，汇流铝排不需要使用拱形避位，做成一个平面即可。3、间接提高了电连接可靠性。
2）与拱形顶峰焊相比，本实用新型保证极耳折弯后的面积大，焊接面接加大，好处是：1、即使焊缝偏移或极耳少量移位，也能保证焊缝在折弯部分极耳和汇流铝排的区域内；2、焊接面积大，能够焊接的焊缝数量就多，即过流能力就强，更更广泛的适应需要过大电流的产品。
3）电芯正极为铝极耳，电芯负极材料为铜极耳，将铝片焊到电芯的铜极耳上，将铜极耳转为铝极耳，使电芯的铜极耳、铝极耳转化成同一种材料铝，在装配过程中，不用考虑铜极耳对汇流排铜材质部分，铝极耳对汇流排铝材质部分，不会错装导致无法焊接。在焊接的过程中，设备参数可以使用同一种参数，不需要切换参数。切换参数的时候，需要调试设备，既浪费时间，又浪费调试物料。
附图说明
图1是塑料框载体的结构示意图；
图2是图1的D部放大图；
图3是单体模组的结构示意图；
图4是电池模组部分的结构示意图；
图5是图4的局部放大图；
图6是本实用新型的结构示意图；
图7是图6的局部放大图；
图8是塑料格挡6的安装示意图；
图9是图6的俯视图；
图10是图9的局部放大图；
图11是极耳、汇流铝排焊接效果图。
具体实施方式
图1、2中，1为金属块，作用是防止激光焊接温度过高融化塑料框载体，金属块1与极耳汇流铝排通过激光焊接固定在一起，2为塑料框载体，作用是给金属件提供支撑。每个单格包括上边框、下边框、左边框、右边框，上边框上面左右两侧设有两个用于固定电池上盖的固定柱201，上边框上面中部有两个凸台202，凸台202左右两侧有用于固定汇流铝排的限位卡扣7。螺栓孔203上下两侧的左边框、右边框上、下边框上分别设有减重孔204。凸台202后部设有一个用于插装塑料格挡6的插孔15。
图3中，塑料框载体2有二个单格，电芯11装于单格内，此时极耳为平整状态，未折弯前的极耳4厚度为0.2mm。
图4、5中，塑料框载体2上面左右两侧设有凸台202、两个用于与电池上盖固定的固定柱201，负极耳弯折部上表面焊接铝片16，使用绝缘滚轮将极耳折弯90度，贴附在金属块1上。5为折弯后的极耳，6为塑料格挡，作用是防止组装、整形过程中金属块之间出现接触短路。
图6、7、8、9、10中，电芯11按照需求的串并数进行安装堆叠。多个汇流铝排8焊接相邻两单体模组电芯的正/负极耳形成电池模组。根据需求的串并数进行安装汇流铝排8。插孔15上表面凸出于折弯后的极耳上表面，当塑料格挡6插装于插孔15时塑料格挡6上表面凸出于汇流铝排上表面。塑料格挡6在塑料框载体2上面，由于塑料格挡6高度大于折弯后的极耳，所以塑料格挡6可以将相邻的极耳隔开，防止相邻极耳短路。同时塑料格挡6高于串联汇流铝排8，防止汇流铝排8安装后，相邻汇流铝排8距离近或接触导致短路。7为载体上的的限位卡扣，作用是固定串联汇流铝排。8为汇流铝排，作用是根据需求传输电流。9为串联汇流铝排上的开孔，作用是焊接后检测焊接效果预留缺口。虚焊检测方法：焊接后测量串联汇流铝排两端的内阻，对比从开孔9处测量极耳到汇流铝排的内阻，若内阻数值相差大则焊接虚焊的可能性较大。10为焊接轨迹，作用是将串联汇流铝排与电芯极耳焊接在一起，可根据实际过流变更焊接轨迹（如波浪形、圆形、S形等）。
图11中，11为焊接截面效果图，8为汇流铝排，5为电芯极耳，1为金属块。
Claims (5)
1.一种软包锂离子电池模组，其特征在于：包括多个依次堆叠的单体模组，每个单体模组包括塑料框载体（2）、电芯（11），塑料框载体（2）有一个以上单格，塑料框载体（2）有一个以上单格，电芯（11）装于单格内，每个单格包括上边框、下边框、左边框、右边框，上边框上面左右两侧设有两个用于固定电池上盖的固定柱（201），上边框上面中部有两个凸台（202），凸台（202）左右两侧有用于固定汇流铝排的限位卡扣（7），凸台（202）前部镶嵌有用于与极耳弯折部相对应的金属块（1），凸台（202）后部设有一个用于插装塑料格挡（6）的插孔（15），插孔（15）上表面凸出于折弯后的极耳上表面，当塑料格挡（6）插装于插孔（15）时塑料格挡（6）上表面凸出于汇流铝排（8）上表面；电芯的正极耳为铝极耳，负极耳为铜极耳，负极耳弯折部上表面焊接铝片（16），多个汇流铝排（8）焊接相邻两单体模组电芯的正/负极耳形成电池模组；汇流铝排（8）与正/负极耳之间有一条以上焊缝，焊缝的两端汇流铝排（8）上有用于导向焊接轨迹（10）和用于检测焊缝焊接质量的开孔（9）。
2.根据权利要求1所述的软包锂离子电池模组，其特征在于：所述左边框、右边框上中部设有螺栓孔（203），螺栓孔（203）上下两侧的左边框、右边框上、下边框上分别设有减重孔（204）。
3.根据权利要求1所述的软包锂离子电池模组，其特征在于：所述固定柱（201）上面设有用于卡位的凹槽。
4.根据权利要求1所述的软包锂离子电池模组，其特征在于：所述铝片（16）的大小等于或小于负极耳弯折部大小，铝片（16）厚度为0.2-0.4mm。
5.根据权利要求1所述的软包锂离子电池模组，其特征在于：所述汇流铝排（8）为方形平板结构。
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| CN201921521185.5U CN210325929U (zh) | 2019-09-12 | 2019-09-12 | 一种软包锂离子电池模组 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN113725560A (zh) * | 2021-07-23 | 2021-11-30 | 浙江南都电源动力股份有限公司 | 软包电池连接板、极耳焊接工装及其焊接方法 |
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