CN220474843U - 一种桥接式汇流连接片和焊接治具 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种桥接式汇流连接片和焊接治具。上述的桥接式汇流连接片，包括铜载流片和若干镍极耳片，各镍极耳片分别连接铜载流片，铜载流片开设有若干置极耳孔，每一置极耳孔对齐一节单体电芯，每一镍极耳片设置于一置极耳孔内，镍极耳片的面积小于置极耳孔的面积，镍极耳片的边缘与置极耳孔的侧壁之间存在空隙，每一镍极耳片用于抵接一单体电芯。桥接式汇流连接片无需将铜汇流片和镍汇流片叠放，从而电流集中在铜汇流片上，减少了贵重金属镍的浪费，提高了金属镍的利用率。

Description

一种桥接式汇流连接片和焊接治具

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种桥接式汇流连接片和焊接治具。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高循环寿命、低自放电率等特性，目前是电动汽车、两轮电动车及家储首选的能源来源。动力电池包模组由若干节单体电芯通过汇流连接片进行连接。汇流连接片是衡量整个模组电气性能的重要部件。经实践证明，汇流连接片的导电性、力学性能、可焊接性、耐腐蚀性、磁性等性能，对动力电池包模组的放电性能、可制造性有着极其重要的影响。

目前，汇流连接片所使用的材料有铜、镍、镀镍钢等材料。铜具有高导电性，且易加工成形、价格适中、电阻率低，但其熔点低、可焊接差，需额外电镀抗腐蚀。镍的导电性比铜略差，价格昂贵，但其热稳定性好，可持续在高温条件下工作，且耐腐蚀、熔点高。钢导电性能弱，且易腐蚀，一般较少应用于连接片的制作。目前两轮电动车行业，低电压大电流放电已成为主流，为解决大电流放电，铜镍复合片应用场合较为常见，既能承载大电流，也具备优良的点焊性能。

铜镍复合片的复合工艺通常是将铜汇流片和镍汇流片分别单独加工后，将铜汇流片和镍汇流片叠放，通过激光焊接铜汇流片和镍汇流片。其中，当铜汇流片和镍汇流片叠放时，两者在大面积的区域上重叠。但是，由于铜电阻率较低，铜镍复合片上的电流集中在铜汇流片上，镍汇流片在汇流区域承载电流密度很少，造成贵重金属镍的浪费，材料利用率低。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种可以减少贵重金属镍浪费的桥接式汇流连接片和焊接治具。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种桥接式汇流连接片，其包括铜载流片和若干镍极耳片，各所述镍极耳片分别连接所述铜载流片，所述铜载流片开设有若干置极耳孔，每一所述置极耳孔对齐一节单体电芯，每一所述镍极耳片设置于一所述置极耳孔内，所述镍极耳片的面积小于所述置极耳孔的面积，所述镍极耳片的边缘与所述置极耳孔的侧壁之间存在空隙，每一所述镍极耳片用于抵接一所述单体电芯。

在其中一个实施例中，所述桥接式汇流连接片包括采压极耳片，所述采压极耳片连接于所述铜载流片，所述采压极耳片凸出于所述铜载流片的边缘。

在其中一个实施例中，所述镍极耳片包括相连接的接铜部和接芯部，所述接铜部连接所述铜载流片，所述接芯部用于抵接所述单体电芯，其中，至少一所述镍极耳片的所述接铜部和所述接芯部处于同一平面。

在其中一个实施例中，所述镍极耳片包括相连接的接铜部和接芯部，所述接铜部连接所述铜载流片，所述接芯部用于抵接所述单体电芯，其中，至少一所述镍极耳片的所述接芯部包括相连接的延伸部和压芯部，所述延伸部连接所述接铜部，所述压芯部抵接所述单体电芯，所述延伸部由靠近所述接铜部的一侧至靠近所述压芯部的一侧逐渐向所述单体电芯延伸。

在其中一个实施例中，所述压芯部包括相连接的压芯抵接部和折弯水平部，所述压芯抵接部呈片状，所述压芯抵接部用于抵接所述单体电芯，所述折弯水平部连接所述延伸部，所述折弯水平部朝背向所述单体电芯的一侧凸起。

在其中一个实施例中，所述折弯水平部的顶部与所述压芯抵接部之间的距离小于所述接铜部与所述压芯抵接部之间的距离。

在其中一个实施例中，所述折弯水平部包括依次连接的接片部、水平部和接延部，所述接片部连接所述压芯抵接部，所述水平部平行于所述压芯抵接部，所述接延部连接所述延伸部。

在其中一个实施例中，所述接延部和所述延伸部之间形成弯延槽，所述弯延槽的底部与所述压芯抵接部位于同一平面。

在其中一个实施例中，所述弯延槽的底部为平面。

一种焊接治具，其包括铜片定位板和镍片定位板，所述铜片定位板开设有铜片定位槽，所述铜片定位槽用于放置上述任一实施例所述的铜载流片，所述镍片定位板开设有开设有镍片定位槽，所述镍片定位槽用于放置上述任一实施例所述的镍极耳片，所述镍片定位板压设于所述铜片定位板。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下优点：

将桥接式汇流连接片设置于动力电池包模组上，将每一置极耳孔对齐一节单体电芯，当置极耳孔对齐单体电芯时，镍极耳片抵接在单体电芯上。当动力电池包模组工作时，各单体电芯的流向对应的镍极耳片，各镍极耳片上的电流都流向铜载流片。由于镍极耳片与铜载流片连接重合的区域的面积较小，减少了金属镍的使用。这样的设计，无需将铜汇流片和镍汇流片叠放，从而电流集中在铜汇流片上，减少了贵重金属镍的浪费，提高了金属镍的利用率。而且，由于各镍极耳片分别单独连接在铜载流片上，镍极耳片之间无相互牵制，镍极耳片的规格统一，可以独立生产每一镍极耳片，将镍极耳片作为标准件进行使用，可以大批量生产镍极耳片，降低生产镍极耳片的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为一实施例中桥接式汇流连接片装配场景示意图；附图名称很多都一样，

图2为一实施例中桥接式汇流连接片的俯视结构示意图；

图3为一实施例中桥接式汇流连接片的仰视结构示意图；

图4为一实施例中桥接式汇流连接片的轴侧结构示意图；

图5为一实施例中镍极耳片的结构示意图；

图6为另一实施例中镍极耳片的结构示意图；

图7为一实施例中镍极耳片的俯视结构示意图；

图8为一实施例中镍极耳片的主视结构示意图；

图9为一实施例中镍极耳片的局部放大结构示意图；

图10为一实施例中焊接治具的结构示意图。

附图标记：10、桥接式汇流连接片；100、铜载流片；110、置极耳孔；200、镍极耳片；210、接铜部；220、接芯部；221、延伸部；222、压芯部；222a、压芯抵接部；222b、折弯水平部；222b1、接片部；222b2、水平部；222b3、接延部；A、弯延槽；C、桥接区域；300、采压极耳片；20、单体电芯；30、电芯支架；40、铜片定位板；50、镍片定位板；60、焊接压板；70、激光器；B、动力电池包模组。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参见图1，一实施例的桥接式汇流连接片10包括铜载流片100和若干镍极耳片200，各镍极耳片200分别连接铜载流片100，铜载流片100开设有若干置极耳孔110，每一置极耳孔110对齐一节单体电芯20，每一镍极耳片200设置于一置极耳孔110内，镍极耳片200的面积小于置极耳孔110的面积，镍极耳片200的边缘与置极耳孔110的侧壁之间存在空隙，每一镍极耳片200用于抵接一单体电芯20。

其中，置极耳孔110的数量根据动力电池包模组B的单体电芯20的数量设置，各置极耳孔110的位置根据动力电池包模组B的单体电芯20的位置设置，每一置极耳孔110的下方对齐一节单体电芯20。每一镍极耳片200设置于一置极耳孔110内，并且抵接置极耳孔110下方的单体电芯20。各镍极耳片200之间相互独立，不同的镍极耳片200之间间隔设置，无需通过镍金属连接部件将各镍极耳片200连接，无需像镍汇流片大量使用镍金属。而且，镍极耳片200是单体电芯20和铜载流片100之间连接的桥梁，电流汇集在铜汇流片，无需多余金属镍的使用，镍金属利用率高。每一镍极耳片200的一侧连接铜载流片100，镍极耳片200在连接铜载流片100以外的边缘与置极耳孔110的侧壁之间存在空隙，减少镍极耳片200与铜载流片100的重合区域，减少了金属镍的浪费。其中，动力电池包模组B包括电芯支架30和若干单体电芯20，各单体电芯20安装于电芯支架30。铜载流片100承载同一桥接式汇流连接片10上所有单体电芯20的电流。

综上所述，将桥接式汇流连接片10设置于动力电池包模组B上，将每一置极耳孔110对齐一节单体电芯20，当置极耳孔110对齐单体电芯20时，镍极耳片200抵接在单体电芯20上。当动力电池包模组B工作时，各单体电芯20的流向对应的镍极耳片200，各镍极耳片200上的电流通过桥接区域C都流向铜载流片100。由于镍极耳片200与铜载流片100连接重合的区域的面积较小，减少了金属镍的使用。

参见图2至4，在一实施例中，桥接式汇流连接片10包括采压极耳片300，采压极耳片300连接于铜载流片100，采压极耳片300凸出于铜载流片100的边缘。其中，采压极耳片300的材质为镍。采压极耳片300与电池管理系统连接，用于为电池管理系统提供电压信号。

参见图5，在一实施例中，镍极耳片200包括相连接的接铜部210和接芯部220，接铜部210连接铜载流片100，接芯部220用于焊接单体电芯20，其中，至少一镍极耳片200的接铜部210和接芯部220处于同一平面。在本实施例中，将接铜部210和接芯部220设置在同一平面上，也就是镍极耳片200呈平板状，可以简化镍极耳片200的制作过程。

参见图6至图9，在一实施例中，镍极耳片200包括相连接的接铜部210和接芯部220，接铜部210连接铜载流片100，接芯部220用于抵接单体电芯20，其中，至少一镍极耳片200的接芯部220包括相连接的延伸部221和压芯部222，延伸部221连接接铜部210，压芯部222抵接单体电芯20，延伸部221由靠近接铜部210的一侧至靠近压芯部222的一侧逐渐向单体电芯20延伸。在本实施例中，由于单体电芯20设置于电芯支架30内，当铜载流片100抵接在电芯支架30上时，铜载流片100所在的高度大于单体电芯20的顶部所在的高度。为了方便镍极耳片200抵接在单体电芯20上，将接铜部210连接于铜载流片100，压芯部222焊接在单体电芯20上，接铜部210和压芯部222之间的延伸部221从铜载流片100向单体电芯20延伸，也就是从铜载流片100向下延伸至单体电芯20，以使压芯部222可以靠近单体电芯20并压紧在单体电芯20上，通过延伸部221将压芯部222压紧在单体电芯20上，使得压芯部222和单体电芯20的连接更紧密。其中，由于延伸部221和压芯部222的材质都为镍金属，所以延伸部221和压芯部222具有弹性。

参见图6至图9，在一实施例中，压芯部222包括相连接的压芯抵接部222a和折弯水平部222b，压芯抵接部222a呈片状，压芯抵接部222a用于焊接于单体电芯20，折弯水平部222b连接延伸部221，折弯水平部222b朝背向单体电芯20的一侧凸起。在本实施例中，将压芯抵接部222a设置成片状，方便压芯抵接部222a抵接在单体电芯20上，在压芯抵接部222a的一侧的折弯水平部222b可以限制压芯抵接部222a的移动，当压芯抵接部222a具有向上翘的趋势时，位于较高处的折弯水平部222b可以压制住压芯抵接部222a，使得压芯抵接部222a和单体电芯20的连接更紧密。其中，由于压芯抵接部222a和折弯水平部222b的材质都为镍金属，所以压芯抵接部222a和折弯水平部222b具有弹性。

参见图6至图9，在一实施例中，折弯水平部222b的顶部与压芯抵接部222a之间的距离小于接铜部210与压芯抵接部222a之间的距离。在本实施例中，为了避免向上凸出的折弯水平部222b受到刮碰，将折弯水平部222b的顶部距离压芯抵接部222a的距离设置成小于接铜部210距离压芯抵接部222a的距离，避免折弯水平部222b凸出于接铜部210，减小镍极耳片200上方的物体碰撞折弯水平部222b的可能性。

参见图6至图9，在一实施例中，折弯水平部222b包括依次连接的接片部222b1、水平部222b2和接延部222b3，接片部222b1连接压芯抵接部222a，水平部222b2平行于压芯抵接部222a，接延部222b3连接延伸部221。在本实施例中，将折弯水平部222b中间的水平部222b2平行于压芯抵接部222a，限制压芯抵接部222a的移动，使得压芯抵接部222a趋于平稳状态。

参见图6至图9，在一实施例中，接延部222b3和延伸部221之间形成弯延槽A，弯延槽A的底部与压芯抵接部222a位于同一平面。在本实施例中，接延部222b3和延伸部221之间的弯延槽A的底部与压芯抵接部222a位于同一平面，使得镍极耳片200更加平整，加工更容易。同时，还可以避免弯延槽A的底部所在高度低于压芯抵接部222a所在高度，避免弯延槽A的底部抵住动力电池包模组B，导致压芯抵接部222a无法压紧单体电池。

参见图6至图9，在一实施例中，弯延槽A的底部为平面。在本实施例中，当镍极耳片200压在单体电芯20上时，位于同一平面的压芯抵接部222a和弯延槽A的底部都可以贴紧单体电芯20，使得镍极耳片200更平稳设置在单体电芯20上。

为了使得各镍极耳片200的设置有序，参见图1至图4，在一实施例中，各置极耳孔110呈多行多列开设在铜载流片100，各镍极耳片200呈多行多列设置。

参见图3，在一实施例中，每一镍极耳片200与铜载流片100的重合区域形成桥接区域C，桥接区域C的一侧为镍极耳片200，另一侧为铜载流片100。进一步地，桥接区域C的镍极耳片200和铜载流片100焊接。在一实施例中，镍极耳片200和铜载流片100之间的焊接点的数量根据单体电芯20的实际放电的电流值的大小设置。

在一实施例中，铜载流片的表面设置有镍防护层。镍防护层通过电镀设置于铜载流片的表面。镍具有良好的抗腐蚀性，因此镍防护层可以保护铜载流。

在一实施例中，镍极耳片与单体电芯焊接。由于镍可焊性佳，可与单体电芯20焊接，且单体电芯的输出电流不会太大，镍足以满足过流要求。

在一实施例中，铜载流片的横截面积根据实际过流值设置。进一步地，铜载流片的横截面积为5A/mm～10A/mm₂。例如小电流情况下可按10A/mm₂、大电流可按7.5A/mm₂。

本申请的桥接式汇流连接片，解决了叠置的铜汇流片和镍汇流片中金属镍的利用率低、铜汇流片和镍汇流片结合界面针孔缺陷、设备成本投入高及成品中铜汇流片和镍汇流片两者厚度不能随意控制的问题，能灵活应对需求量不大但对电流输出要求高的产品的需求，同时镍极耳片形状尺寸易分类实现标准化，作为标准件来使用，可减少因镍极耳片不一致而增加的制造成本。

参见图10，本申请还提供一种焊接治具，其包括铜片定位板40和镍片定位板50，铜片定位板40开设有铜片定位槽，铜片定位槽用于放置上述任一实施例的铜载流片100，镍片定位板50开设有开设有镍片定位槽，镍片定位槽用于放置上述任一实施例的镍极耳片200，镍片定位板50压设于铜片定位板40。为了更好地压设铜载流片100和镍极耳片200，在一实施例中，焊接治具还包括焊接压板60，焊接压板60压设于镍极耳片200。当铜片定位板40和镍片定位板50对铜载流片100和镍极耳片200定位后，通过焊接压板60压住镍片定位板50，使得激光焊接后的铜载流片100和镍极耳片200相互压紧。其中，焊接压板60开设有若干焊接孔，每一焊接孔对齐一桥接区域C，焊接孔用于通过激光器70的激光，以将铜载流片100和镍极耳片200在桥接区域C进行焊接。其中，镍片定位板50开设有若干镍片穿孔，每一镍片穿孔与一焊接孔连通，镍片穿孔对齐桥接区域C。当激光器70的激光依次穿过焊接孔和镍片穿孔，达到桥接区域C，对铜载流片100和镍极耳片200进行焊接。

在一实施例中，一种桥接式汇流连接片的制作方法，其包括：

步骤110，按预设铜片尺寸切割铜载流片，对铜载流片去除毛刺，对桥接区域C的铜载流片对平面度进行管控。其中，铜载流片采用紫铜且表面镀镍处理。

步骤120，根据预设镍片尺寸蚀刻镍片，以制作过镍极耳片和采压极耳片。

步骤130，制作铜片定位板和镍片定位板，先将铜片放入对应凹槽中，在其上放置镍片过流极耳及镍片采压极耳；

步骤140，在镍/铜桥接区域进行激光焊接，此焊接需要控制焊接时间、焦距、机器功率等参数，同时采用压合工装，保证镍片紧贴铜片表面。

在另一实施例中，一种桥接式汇流连接片的制作方法，其包括：

步骤210，根据电芯支架、单体电芯的串并数及动力电池包模组的输出电流来设计铜载流片的外形结构及厚度。具体地，对铜片进行加工获取所需要的铜载流片，再对加工后的铜载流片电镀镍防护层增加抗腐蚀能力，为便于后续镍极耳片的激光焊接，电镀前需要对铜载流片进行整形来保证铜片的平面度，从而避免因镍极耳片与铜载流片贴合不密切，导致焊接不可靠的问题，本实用新型中铜片的材料选用T2-Y2。

步骤220，根据不同的单体电芯的类型、焊接工艺及使用场景，选用合适的镍极耳片。镍极耳片有两类，一类是接铜部和接芯部处于同一平面的镍极耳片，另一类是延伸部由靠近接铜部的一侧至靠近压芯部的一侧逐渐向单体电芯延伸的镍极耳片，且镍极耳片具有折弯水平部。采压极耳片通过对镍片蚀刻获得，镍片的厚度为0.15mm。

步骤230，将铜载流片和镍极耳片进行叠层，铜载流片采用铜片定位板辅助定位，并且放置在底层，镍极耳片借助镍片定位板定位，镍极耳片放置在铜片表面，镍片定位板设置于镍极耳片上方。

步骤240，利用焊接压板对铜载流片和镍极耳片进行压合，压合力为20Kgf，以保证铜载流片和镍极耳片有效接触在一起。激光器通过焊接压板的焊接孔对铜载流片和镍极耳进行焊接。焊接选用合适的焦距、能量、功率等激光焊接参数，并将焊接点需控制在桥接区域内。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种桥接式汇流连接片，其特征在于，包括铜载流片和若干镍极耳片，各所述镍极耳片分别连接所述铜载流片，所述铜载流片开设有若干置极耳孔，每一所述置极耳孔对齐一节单体电芯，每一所述镍极耳片设置于一所述置极耳孔内，所述镍极耳片的面积小于所述置极耳孔的面积，所述镍极耳片的边缘与所述置极耳孔的侧壁之间存在空隙，每一所述镍极耳片用于抵接一所述单体电芯。

2.根据权利要求1所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述桥接式汇流连接片包括采压极耳片，所述采压极耳片连接于所述铜载流片，所述采压极耳片凸出于所述铜载流片的边缘。

3.根据权利要求1所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述镍极耳片包括相连接的接铜部和接芯部，所述接铜部连接所述铜载流片，所述接芯部用于抵接所述单体电芯，其中，

至少一所述镍极耳片的所述接铜部和所述接芯部处于同一平面。

4.根据权利要求1所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述镍极耳片包括相连接的接铜部和接芯部，所述接铜部连接所述铜载流片，所述接芯部用于抵接所述单体电芯，其中，

至少一所述镍极耳片的所述接芯部包括相连接的延伸部和压芯部，所述延伸部连接所述接铜部，所述压芯部抵接所述单体电芯，所述延伸部由靠近所述接铜部的一侧至靠近所述压芯部的一侧逐渐向所述单体电芯延伸。

5.根据权利要求4所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述压芯部包括相连接的压芯抵接部和折弯水平部，所述压芯抵接部呈片状，所述压芯抵接部用于抵接所述单体电芯，所述折弯水平部连接所述延伸部，所述折弯水平部朝背向所述单体电芯的一侧凸起。

6.根据权利要求5所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述折弯水平部的顶部与所述压芯抵接部之间的距离小于所述接铜部与所述压芯抵接部之间的距离。

7.根据权利要求5所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述折弯水平部包括依次连接的接片部、水平部和接延部，所述接片部连接所述压芯抵接部，所述水平部平行于所述压芯抵接部，所述接延部连接所述延伸部。

8.根据权利要求7所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述接延部和所述延伸部之间形成弯延槽，所述弯延槽的底部与所述压芯抵接部位于同一平面。

9.根据权利要求8所述的桥接式汇流连接片，其特征在于，所述弯延槽的底部为平面。

10.一种焊接治具，其特征在于，包括铜片定位板和镍片定位板，所述铜片定位板开设有铜片定位槽，所述铜片定位槽用于放置权利要求1至9任一项所述的铜载流片，所述镍片定位板开设有开设有镍片定位槽，所述镍片定位槽用于放置权利要求1至9任一项所述的镍极耳片，所述镍片定位板压设于所述铜片定位板。