電極片結(jié)構(gòu)及電池模組的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型的目的在于提供一種電極片結(jié)構(gòu)及電池模組。電極片結(jié)構(gòu)包括由上至下焊接在一起的銅電極片和鋁電極片，鋁電極片用于與電池的極柱電連接，其中，銅電極片的中心設(shè)有圓形鏤空部，鋁電極片為圓形，銅電極片的圓形鏤空部的直徑小于鋁電極片的外徑，銅電極片的圓形鏤空部的中心軸線和鋁電極片的中心軸線為共軸線。電池模組包括：多個(gè)電池依次堆疊、且多個(gè)電池的極柱對(duì)應(yīng)串聯(lián)，以形成電池組，其中極柱串聯(lián)的末端正極柱作為模組的總正輸出極、而極柱串聯(lián)的末端負(fù)極柱作為模組的總負(fù)輸出極；兩個(gè)端板，分別位于電池組的堆疊方向的兩頭；以及兩個(gè)側(cè)板，分別位于帶有兩個(gè)端板的電池組的兩側(cè)；以及與總正輸出極和總負(fù)輸出極連接的前述電極片結(jié)構(gòu)。
【專利說明】電極片結(jié)構(gòu)及電池模組
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電池組【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種電極片結(jié)構(gòu)及電池模組。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)低碳保護(hù)的要求，動(dòng)力電池有了越來越廣泛的應(yīng)用。其在電動(dòng)車和儲(chǔ)能電站等領(lǐng)域應(yīng)用中最顯著特點(diǎn)是模塊化組裝形成電池模組，如圖1至圖7所示，電池模組包括:多個(gè)電池I依次堆疊、且多個(gè)電池I的極柱11對(duì)應(yīng)串聯(lián)，以形成電池組，其中極柱11串聯(lián)的末端正極柱作為模組的總正輸出極、而極柱11串聯(lián)的末端負(fù)極柱作為模組的總負(fù)輸出極；兩個(gè)端板3，分別位于所述電池組的堆疊方向的兩頭；兩個(gè)側(cè)板4 ;以及電極片結(jié)構(gòu)5，對(duì)應(yīng)連接總正輸出極和總負(fù)輸出極。電極片結(jié)構(gòu)5包括焊接在一起的銅電極片51和鋁電極片52。
[0003]多個(gè)電池I通過電極片結(jié)構(gòu)5機(jī)械固定(如螺絲等)、焊接(如激光焊等)等電聯(lián)接組裝成電池模組，每個(gè)電池模組分別引起總正輸出極、總負(fù)輸出極，再將多個(gè)電池模組的總正輸出極、總負(fù)輸出極串并聯(lián)組裝成電池包(pack)。
[0004]目前電池I的極柱11均為鋁合金材料，出于同種材料易于焊接考慮，模組的總正輸出極、總負(fù)輸出極與電池I的極柱11接觸的面分別采用鋁電極片52。
[0005]目前不同模組間通過帶有可多次插拔接頭的線束連接，出于耐插拔摩擦性好、導(dǎo)電性好、導(dǎo)熱性好等考慮，電池模組的總正輸出極、總負(fù)輸出極的引起端分別采用銅電極片51。
[0006]目前電池模組的總正輸出極、總負(fù)輸出極的引起端銅電極片51與其下層的鋁電極片52通過超聲波焊接。超聲波的原理為利用高頻振動(dòng)產(chǎn)生的能量，將同種或異種金屬，在適當(dāng)壓力下通過水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)把材料表面分子相相互滲合形成接頭。超聲波的焊接區(qū)域W有限，為保證導(dǎo)電面積和結(jié)合強(qiáng)度，需要在不同的位置多次焊接以累加到足量的焊接面積。
[0007]根據(jù)超聲波焊原理可知相鄰的多次焊接是會(huì)相互干擾，后一次焊接的高頻振動(dòng)會(huì)破壞前一次的接頭強(qiáng)度；前一次的接頭又會(huì)阻礙后一次的高頻振動(dòng)。且多次焊接也浪費(fèi)了工時(shí)和增加機(jī)器的磨損。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種電極片結(jié)構(gòu)及電池模組，其能避免了銅電極片和鋁電極片的焊接區(qū)域占用鋁電極片中部的與電池的極柱接觸的待焊接區(qū)域。
[0009]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種電極片結(jié)構(gòu)及電池模組，其能提高焊接效率并避免多次焊接之間的相互干擾。
[0010]本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種電極片結(jié)構(gòu)及電池模組，其能提高銅電極片和鋁電極片的焊接強(qiáng)度，保證其導(dǎo)電能力。[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第一方面，本實(shí)用新型提供了一種電極片結(jié)構(gòu)，其包括由上至下焊接在一起的銅電極片和鋁電極片，鋁電極片用于與電池的極柱電連接，其中，銅電極片的中心設(shè)有圓形鏤空部，鋁電極片為圓形，銅電極片的圓形鏤空部的直徑小于鋁電極片的外徑，銅電極片的圓形鏤空部的中心軸線和鋁電極片的中心軸線為共軸線。
[0012]在根據(jù)本實(shí)用新型所述的電極片結(jié)構(gòu)中，焊接在一起的銅電極片和鋁電極片可為扭矩超聲波焊接在一起的銅電極片和鋁電極片。
[0013]在根據(jù)本實(shí)用新型所述的電極片結(jié)構(gòu)中，銅電極片和鋁電極片的焊接區(qū)域可為封閉的一圓環(huán)。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在第二方面，本實(shí)用新型提供了一種電池模組，其包括:多個(gè)電池依次堆疊、且多個(gè)電池的極柱對(duì)應(yīng)串聯(lián)，以形成電池組，其中極柱串聯(lián)的末端正極柱作為模組的總正輸出極、而極柱串聯(lián)的末端負(fù)極柱作為模組的總負(fù)輸出極；兩個(gè)端板，分別位于所述電池組的堆疊方向的兩頭；以及兩個(gè)側(cè)板，分別位于帶有所述兩個(gè)端板的電池組的兩側(cè)；以及與總正輸出極和總負(fù)輸出極連接的根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的電極片結(jié)構(gòu)。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0016]銅電極片上設(shè)有圓形鏤空部，圓形鏤空部和鋁電極片共軸線，銅電極片與鋁電極片的焊接區(qū)域由銅電極片的圓形鏤空部以外的部分和圓形的鋁電極片的對(duì)應(yīng)接觸面構(gòu)成，從而避免了銅電極片和鋁電極片的焊接區(qū)域占用鋁電極片中部的與電池的極柱接觸的待焊接區(qū)域；
[0017]焊接在一起的銅電極片和鋁電極片為扭矩超聲波焊焊接在一起的銅電極片和鋁電極片，既提高了焊接效率也避免了多次焊接之間的相互干擾；
[0018]當(dāng)焊接區(qū)域?yàn)榉忾]的一圓環(huán)時(shí)，能夠提高了銅電極片和鋁電極片的焊接強(qiáng)度，保證導(dǎo)電能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為已有的電極片結(jié)構(gòu)的正視圖；
[0020]圖2為圖1的仰視圖；
[0021]圖3為圖1的俯視圖；
[0022]圖4為圖2的透視圖，其中以網(wǎng)格線示出焊接區(qū)域；
[0023]圖5為圖3的透視圖，其中以分散的顆粒示出焊接區(qū)域；
[0024]圖6為采用圖1的電極片結(jié)構(gòu)的電池模組的視圖，其中以透視方式示出焊接區(qū)域；
[0025]圖7為圖1的電極片結(jié)構(gòu)與電池模組的電池的極柱焊接的視圖，其中以透視方式示出焊接區(qū)域；
[0026]圖8為根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)的鋁電極片的正視圖；
[0027]圖9為圖8的俯視圖；
[0028]圖10為根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)的銅電極片的正視圖；
[0029]圖11為圖10的仰視圖；
[0030]圖12為根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)的正視圖；[0031]圖13為圖12的仰視圖；
[0032]圖14為圖12的俯視圖；
[0033]圖15為圖13的透視圖，其中以網(wǎng)格線示出焊接區(qū)域；
[0034]圖16為圖14的透視圖，其中以分散的顆粒示出焊接區(qū)域；
[0035]圖17采用圖12的電極片結(jié)構(gòu)的電池模組的視圖，其中以透視方式示出焊接區(qū)域；[0036]圖18為圖12的電極片結(jié)構(gòu)與電池模組的電池的極柱焊接的透視圖，其中以透視方式示出焊接區(qū)域；
[0037]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0038]I電池51銅電極片
[0039]11極柱511圓形鏤空部
[0040]3端板52鋁電極片
[0041]4側(cè)板521圓形鏤空部
[0042]5電極片結(jié)構(gòu)W焊接區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0043]下面參照附圖來詳細(xì)說明根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)及電池模組。
[0044]首先說明根據(jù)本實(shí)用新型第一方面的電極片結(jié)構(gòu)5。
[0045]參照?qǐng)D8至圖18，根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)5包括由上至下焊接在一起的銅電極片51和鋁電極片52，鋁電極片52用于與電池I的極柱11電連接，其中，銅電極片51的中心設(shè)有圓形鏤空部511，鋁電極片52為圓形，銅電極片51的圓形鏤空部511的直徑小于鋁電極片52的外徑，銅電極片51的圓形鏤空部511的中心軸線和鋁電極片52的中心軸線為共軸線。銅電極片51的圓形鏤空部511和鋁電極片52為共軸線，由此既可以實(shí)現(xiàn)銅鋁異種材料的轉(zhuǎn)接，又避免了銅電極片和鋁電極片的焊接區(qū)域占用鋁電極片中部的與電池的極柱接觸的待焊接區(qū)域，由此可提高鋁電極片與電池的極柱之間的焊接強(qiáng)度，確保其導(dǎo)電能力。
[0046]在根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)5中，焊接在一起的銅電極片51和鋁電極片52為扭矩超聲波焊接在一起的銅電極片51和鋁電極片52。在另一實(shí)施例中，參照?qǐng)D15至圖18，銅電極片51和鋁電極片52的焊接區(qū)域W為封閉的一圓環(huán)，該圓環(huán)由銅電極片51的圓形鏤空部511以外的部分和圓形的鋁電極片52的對(duì)應(yīng)接觸面構(gòu)成。封閉的一圓環(huán)形焊接區(qū)域W既保證了焊接強(qiáng)度又保證了導(dǎo)電能力，且還避免了焊接區(qū)域W占用鋁電極片52中部的與電池I的極柱11接觸的待焊接區(qū)域；銅電極片51和鋁電極片52的同心結(jié)構(gòu)可使得圓環(huán)形焊接區(qū)域W的周圈受力更均勻；銅電極片51和鋁電極片52通過扭矩超聲波焊一次完成焊接，既提高了焊接效率也避免了多次焊接之間的相互干擾。
[0047]在根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)5中，參照?qǐng)D12至圖18，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的中心軸線與電池I的極柱11的中心軸線為共軸線。鋁電極片52與電池I的極柱11共軸線，這種同心結(jié)構(gòu)可提高使鋁電極片52和電池I的極柱11之間的焊接強(qiáng)度，使焊接區(qū)域受力更均勻，保證其導(dǎo)電能力。
[0048]在根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)5中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52激光焊接于電池I的極柱11。激光焊接的能量密度高、發(fā)熱量小，生產(chǎn)效率高、有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
[0049]在電極片結(jié)構(gòu)5的銅電極片51的一實(shí)施例中，電極片結(jié)構(gòu)5的銅電極片51為銅合金板材沖壓和/或機(jī)加工制成的電極片。在一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的銅電極片51的厚度為0.5-5mm。在另一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的銅電極片51的整個(gè)表面或部分表面鍍有銀。鍍銀可以增加導(dǎo)電性、改善耐腐蝕性。
[0050]在電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52為鋁合金板材沖壓和/或機(jī)加工制成的電極片。在一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的厚度為0.5-5mm。
[0051]在根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)5中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的銅電極片51的圓形鏤空部511由沖壓、切割等方式制成。優(yōu)選為沖壓。沖壓方式具有高效經(jīng)濟(jì)性。在一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的銅電極片51的圓形鏤空部511的直徑為8~30mm,優(yōu)選為18mm。
[0052]在根據(jù)本實(shí)用新型的電極片結(jié)構(gòu)5中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的外徑為10~40mm。參照?qǐng)D8至圖18，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的中心設(shè)有供電池I的極柱11穿設(shè)的圓形鏤空部521，鋁電極片52的圓形鏤空部521的直徑小于銅電極片51的圓形鏤空部511的直徑。鋁電極片52和供電池I的極柱11為共軸線，其也可形成封閉的一圓環(huán)形焊接區(qū)域，如此既保證了焊接強(qiáng)度又保證了導(dǎo)電能力；鋁電極片52和供電池I的極柱11的同心結(jié)構(gòu)可使得圓環(huán)形焊接區(qū)域的周圈受力更均勻。在一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的圓形鏤空部521的直徑為2~15mm，且小于銅電極片51的圓形鏤空部511的直徑。在另一實(shí)施例中，所述電極片結(jié)構(gòu)5的鋁電極片52的圓形鏤空部521由沖壓、切割等方式制成。優(yōu)選為沖壓。沖壓方式具有高效經(jīng)濟(jì)性。
[0053]其次說明根據(jù)本實(shí)用新型第二方面的電池模組。
`[0054]參照?qǐng)D17和圖18，根據(jù)本實(shí)用新型的電池模組包括:多個(gè)電池I依次堆疊、且多個(gè)電池I的極柱11對(duì)應(yīng)串聯(lián)，以形成電池組，其中極柱11串聯(lián)的末端正極柱作為模組的總正輸出極、而極柱11串聯(lián)的末端負(fù)極柱作為模組的總負(fù)輸出極；兩個(gè)端板3，分別位于所述電池組的堆疊方向的兩頭；以及兩個(gè)側(cè)板4，分別位于帶有所述兩個(gè)端板的電池組的兩側(cè)；其中，總正輸出極和總負(fù)輸出極連接有根據(jù)本實(shí)用新型第一方面所述的電極片結(jié)構(gòu)5。
[0055]下面簡(jiǎn)單介紹采用電極片結(jié)構(gòu)5的電池模組的測(cè)試。
[0056]產(chǎn)品尺寸測(cè)試:是指在滿足電極片結(jié)構(gòu)5與極柱11之間相同的焊接尺寸下而測(cè)得的圖5和圖16的外形最寬處尺寸(沿圖的豎直方向)。
[0057]剝離力測(cè)試:用螺絲通過圓形鏤空部521將鋁電極片52固定在拉力機(jī)平臺(tái)上，再用拉力頭夾住銅電極片51作以測(cè)試，見圖15。
[0058]焊接次數(shù):達(dá)到滿足電極片結(jié)構(gòu)5與極柱11之間的焊接強(qiáng)度所需次數(shù).[0059]測(cè)試過程:
[0060]采用電極片結(jié)構(gòu)5的電池模組的測(cè)試
[0061]
對(duì)比項(xiàng)目I本實(shí)用新型I現(xiàn)有技術(shù)
產(chǎn)品尺寸(mm)5964
【權(quán)利要求】
1.一種電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)包括由上至下焊接在一起的銅電極片(51)和鋁電極片(52)，鋁電極片(52)用于與電池(I)的極柱(11)電連接，其中，銅電極片(51)的中心設(shè)有圓形鏤空部(511)，鋁電極片(52)為圓形，銅電極片(51)的圓形鏤空部(511)的直徑小于鋁電極片(52)的外徑，銅電極片(51)的圓形鏤空部(511)的中心軸線和鋁電極片(52)的中心軸線為共軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，焊接在一起的銅電極片(51)和鋁電極片(52 )為扭矩超聲波焊接在一起的銅電極片(51)和鋁電極片(52 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，銅電極片(51)和鋁電極片(52)的焊接區(qū)域(W)為封閉的一圓環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的鋁電極片(52)的中心軸線與電池(I)的極柱(11)的中心軸線為共軸線。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的銅電極片(51)和鋁電極片(52)的厚度為0.5-5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的銅電極片(51)的整個(gè)表面或部分表面鍍有銀。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的銅電極片(51)的圓形鏤空部(511)的直徑為8?30mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的銅電極片(51)的圓形鏤空部(511)的直徑為18mm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的鋁電極片(52)的外徑為10?40mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，所述電極片結(jié)構(gòu)(5)的鋁電極片(52)的中心設(shè)有供電池(I)的極柱(11)穿設(shè)的圓形鏤空部(521)，鋁電極片(52)的圓形鏤空部(521)的直徑小于銅電極片(51)的圓形鏤空部(511)的直徑。
11.一種電池模組,包括: 多個(gè)電池(I)依次堆疊、且多個(gè)電池(I)的極柱(11)對(duì)應(yīng)串聯(lián)，以形成電池組，其中極柱(11)串聯(lián)的末端正極柱作為模組的總正輸出極、而極柱(11)串聯(lián)的末端負(fù)極柱作為模組的總負(fù)輸出極； 兩個(gè)端板(3)，分別位于所述電池組的堆疊方向的兩頭；以及兩個(gè)側(cè)板(4)，分別位于帶有所述兩個(gè)端板的電池組的兩側(cè)； 其特征在于，所述電池模組還包括與總正輸出極和總負(fù)輸出極連接的根據(jù)權(quán)利要求1-10中任一項(xiàng)所述的電極片結(jié)構(gòu)(5)。
【文檔編號(hào)】H01M2/30GK203466249SQ201320534920
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】黃世霖, 趙賓, 余峰 申請(qǐng)人:寧德時(shí)代新能源科技有限公司