CN104009198B - 极耳连接装置及具有极耳连接装置的电池组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，该电池组进一步包括极耳连接装置，该极耳连接装置包括底座、盖体、导电连接柱以及极耳垫片，该极耳垫片设置在该底座与该盖体之间，并且该极耳垫片具有圆角，至少两个电池单体的极耳沿该极耳垫片的圆角平滑的弯折，并在该极耳垫片与该盖体之间相互重叠以实现电接触，该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔，该导电连接柱穿过该第一通孔。本发明还涉及一种极耳连接装置。

Description

极耳连接装置及具有极耳连接装置的电池组

技术领域

本发明涉及一种电池组及连接装置，尤其涉及一种具有极耳连接装置的电池组及极耳连接装置。

背景技术

在动力型锂离子电池组中，需要将多个电池单体进行串联，现有技术中采用锡焊或超声波焊接将相邻的电池单体的正负极耳相互焊接在一起。锡焊方法简便，只需要使用简单的工具（如电烙铁）即可完成焊接、焊点整修、元器件拆换、重新焊接等工艺过程。此外，锡焊还具有成本低、易实现自动化等优点。目前锂电池组装工艺中极耳的连接主要是采用锡焊方式。但是，这种方式在应用中存在如下问题：

1、在焊接时，会在极耳表面产生高温，电池单体内部也会随之温度升高。高温条件会使电池单体内部的固体电解质膜(SEI膜)的稳定性下降和电极循环性能变差，从而影响电池的容量及其循环性能。而且电池单体内部产生高热，会造成部分电解液汽化甚至分解，电池单体内压增大使得电池胀袋变形，严重的可能会引起燃烧、***；

2、在焊接时，由于高温使金属表面产生氧化膜，影响材料的可焊性，并且还会影响到极耳的接触电阻及其导电性；

3、锂离子电池的正极极耳通常为铝带，负极极耳通常为镍带，而对于铝基体材料，锡焊需要专用的特殊焊剂，为了避免此种状况，目前大多采用激光点焊机或者超声波焊机在铝带基体上再焊接铝镍复合带，以便于与负极的镍带的焊接，增加了操作的复杂性；

4、焊剂在加热时会挥发出有害气体，对操作者造成危害；

5、由于极耳表面难免会存在一些氧化物和污垢，很容易造成虚焊。虚焊点的接触电阻升高会引起局部发热，局部温度升高又促使不完全接触的焊点情况进一步恶化，最终甚至使焊点脱落，导致电池组不能工作。据统计数字表明，在电子整机产品的故障中，有将近一半是由于焊接不良引起的。

超声波金属焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的金属表面，在加压的情况下，使两个金属表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合，其优点在于快速、节能、熔合强度高、导电性好、无火花、接近冷态加工；缺点是所焊接金属件不能太厚（一般小于或等于5mm)、焊点不能太大、需要加压，而且正、负极耳连接复杂，只能是Al-Al面、Ni-Ni面焊接，不同的金属之间的焊接需要重新设置参数而使得操作流程冗繁，效率低下。最重要的是超声波焊接不能应用于极耳与保护电路模块之间的连接，仍然需要采用锡焊的方法，因而无法避免锡焊对于电池单体造成的不利影响。

因此，以上两种焊接方式均不是动力型锂离子电池组极耳连接的最理想的方式。

发明内容

有鉴于此，确有必要提供一种极耳连接装置及具有极耳连接装置的电池组，该极耳连接装置既可避免锡焊及超声波焊接存在的缺点，同时还可以实现极耳之间的紧密、牢固连接。

一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，该电池组进一步包括极耳连接装置，该极耳连接装置包括底座、盖体、导电连接柱以及极耳垫片，该极耳垫片设置在该底座与该盖体之间，并且该极耳垫片具有圆角，至少两个电池单体的极耳沿该极耳垫片的圆角平滑的弯折，并在该极耳垫片与该盖体之间相互重叠以实现电接触，该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔，该导电连接柱穿过该第一通孔。

一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，该电池组进一步包括极耳连接装置，该极耳连接装置包括底座、盖体以及导电连接柱，该底座具有圆角，至少两个电池单体的极耳沿该底座的圆角平滑的弯折，并在该极耳垫片与该盖体之间相互重叠以实现电接触，该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔，该导电连接柱穿过该第一通孔。

一种极耳连接装置，包括底座、盖体、导电连接柱以及极耳垫片，该极耳垫片设置在该底座与该盖体之间，该极耳垫片具有圆角，用于使极耳沿该圆角平滑的弯折，该导电连接柱用于穿过两个极耳的重叠的部分的第一通孔。

一种极耳连接装置，包括底座、盖体以及导电连接柱，该底座具有圆角，用于使极耳沿该圆角平滑的弯折，该导电连接柱用于穿过两个极耳的重叠的部分的第一通孔。

本发明提供的电池组和极耳连接装置可以紧密、牢固、简单的将极耳连接在一起，避免了极耳锡焊时的高温对于电池芯内部所造成的影响，且又不会像超声波焊接那样有复杂的操作流程。

附图说明

图1是本发明实施例电池组的立体图。

图2是本发明实施例极耳连接装置的立体图。

图3是本发明实施例极耳连接装置的俯视图。

图4是本发明实施例极耳连接装置的***图。

图5是本发明实施例极耳连接装置沿图3的V-V线的剖视图。

图6是本发明实施例极耳连接装置沿图3的VI-VI线的剖视图。

图7是本发明另一实施例极耳连接装置的剖视图。

图8是本发明又一实施例极耳连接装置的剖视图。

主要元件符号说明

电池组	10
		电池单体	100
正极极耳	110
		负极极耳	120
极耳连接装置	200
		底座	202
盖体	204
		导电连接柱	206
极耳垫片	208
		弯折保护片	210
第一通孔	212
		第二通孔	214
螺母	216
		盖板	218
O型引线端子	220
		平垫片	224
弹簧垫片	226
		第三通孔	228
螺母槽	230
		盲孔	232
底壁	238
		顶壁	240
第一侧壁	242
		第二侧壁	244
第三侧壁	246
		第一底板	300
第二底板	400
		立柱	500
弹性元件	600
		第一侧面	700

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明提供的极耳连接装置及电池组作进一步的详细说明。

请参阅图1至图4，本发明实施方式提供一种电池组10，包括多个相互叠加的电池单体100以及将该多个电池单体100的极耳相互连接的极耳连接装置200。该极耳连接装置200包括底座202、盖体204、导电连接柱206以及极耳垫片208。该极耳垫片208设置在该底座202与该盖体204之间，并且该极耳垫片208的横截面具有圆角。至少两个电池单体100的极耳沿该极耳垫片208的横截面的圆角平滑的弯折，并在该底座202与该盖体204之间相互重叠以实现电接触。该至少两个电池单体100的极耳通过该导电连接柱206进行固定。该导电连接柱206可将极耳与外部电路连接。

该电池单体100可以为片状、面状、板状或层状结构，沿厚度方向进行叠加。每个电池单体100均为一能够独立进行充放电的电化学电池，如锂离子电池、锂硫电池或镍氢电池，更具体可以是软包装锂离子电池。该多个电池单体100可以具有基本一致的形状和尺寸，相互平行并叠加设置，相互并联或串联。每个电池单体100包括两个极耳，分别为正极极耳110和负极极耳120，用于使多个电池单体100相互连接并与外电路连接进行充放电。

当电池单体100需要相互串联时，是使一个电池单体100的正极极耳110与另一电池单体100的负极极耳120相互连接。当电池单体100需要相互并联时，是多个电池单体100的正极极耳110相互连接，并使多个电池单体100的负极极耳120相互连接。

在一实施例中，该正极极耳110和负极极耳120设置在该电池单体100的同一侧，且同一电池组10中所有电池单体100的正极极耳110和负极极耳120均设置在电池组10的同一侧，例如均设置在该电池组10的第一侧面700。同一电池组10中所有电池单体100的正极极耳110和负极极耳120间隔相等，使不同电池单体100的正极极耳110和负极极耳120在该多个电池单体100的叠加方向上对齐。具体地，为使同一电池组10的多个电池单体100相互串联，每一电池单体100的正极极耳110与相邻的电池单体100的负极极耳120在叠加方向上对齐，每一电池单体100的负极极耳120与相邻的电池单体100的正极极耳110在叠加方向上对齐，以方便串联。

该极耳连接装置200用于使电池组10中至少两个电池单体100实现电连接。优选是使两个相邻的电池单体100通过各自的极耳实现电连接。该极耳连接装置200也设置在该电池组10的第一侧面700。

请参阅图5及图6，该两个需要进行连接的极耳从两个电池单体100分别伸出，并***同一极耳连接装置200，并在该底座202与盖体204之间部分重叠设置，通过该底座202和盖体204压实，从而实现稳定的电连接。具体地，该两个需要进行连接的极耳可以在该盖体204与该极耳垫片208之间相互重叠。当该两个电池单体100需要并联时，该两个极耳同为正极极耳110或负极极耳120。当该两个电池单体100需要串联时，该两个极耳分别为正极极耳110和负极极耳120。

该极耳可以为片状导电结构，如金属箔片。需要进行连接的两个极耳通过弯折而实现相互重叠，该弯折处通过横截面具有圆角的支撑结构，如极耳垫片208支撑，从而形成平滑的弯折。具体地，该极耳垫片208的横截面具有圆角，因此具有一平滑过渡的圆弧面，该极耳垫片208容纳于该底座202与该盖体204之间的空间，用于对极耳的弯折处提供圆弧面形支撑。该极耳贴合该极耳垫片208的圆弧面，沿着圆弧面发生平滑的弯折。

优选地，该两个极耳从该两个电池单体100平直的伸出并***该底座202与盖体204之间，仅在该极耳连接装置200内部进行弯折以实现相互重叠。该两个极耳可以相互平行并相对的从两个相邻的电池单体100中分别伸出，并延伸至同一极耳连接装置200。

由于极耳具有较小的厚度，一般为0.2毫米至0.5毫米，当该极耳在弯折处出现刃口状折痕或折角时极易在折痕或折角处发生开裂。通过该横截面具有圆角的支撑结构，如极耳垫片208来支撑该极耳，使极耳贴合该支撑结构的横截面的圆角，也就是贴合该支撑结构的圆弧面，从而实现平滑的弯折，可避免极耳在弯折处出现刃口状折角而导致压合过紧时发生开裂。该圆角的圆弧半径根据该电池单体100的整体尺寸选择，可以为1mm~10mm，优选为2mm~4mm。该极耳每次弯折的角度可以为90度或180度。

具体地，该极耳垫片208可以为一立方体，且具有至少一个被打磨成圆弧面的侧棱。在另一实施例中，该极耳垫片208由一板材弯成，在弯曲处平滑的过渡，从而使横截面在弯折出为圆角，也就是使该极耳垫片208形成一圆弧面。

该极耳的长度可以较长，从而使两个需要连接的极耳具有较长的重叠部分，较长的重叠部分有利于增大接触面积，从而减小因大电流通电而产生的发热。因此该两个需要连接的极耳可能需要在该极耳连接装置200中多次弯折。具体可以是在底座202与盖体204之间多次往复弯折，形成折扇形或之字形结构。该极耳连接装置200可以进一步包括一个或多个弯折保护片210，该弯折保护片210的横截面具有圆角，该极耳沿该弯折保护片210的圆角平滑的弯折，而不出现刃口状折边。在一实施例中，该弯折保护片210由一平板对折而成，且对折处的横截面具有圆角。该平板的厚度可以在1mm~10mm。例如可以是将具有一定厚度的金属板对折，对折处平滑过渡。

通过在该极耳连接装置200中设置横截面具有圆角的支撑结构，如极耳垫片208及弯折保护片210，可以使极耳在每次弯折处均贴合该圆角，通过该圆角形成支撑，从而平滑弯折，而不形成刃口状折角。

请参阅图7，在另一实施例中，也可省去该极耳垫片208，直接将该底座202作为支撑结构，与该极耳垫片208类似，该底座202的横截面具有圆角，该两个需要连接的极耳分别沿两个圆角平滑的弯折，并在该底座202表面相互重叠。

请参阅图8，在另一实施例中，该极耳连接装置10可进一步包括一个或多个横截面具有圆角的弯折保护片210，该弯折保护片210与该底座202均作为该极耳的支撑结构，使极耳在每次弯折处均贴合该圆角，也就是贴合该弯折保护片210的圆弧面，从而平滑弯折，而不形成刃口状折角。

该极耳通过该导电连接柱206进行固定。具体地，该需要连接的两个极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔212，使该导电连接柱206可以穿过该重叠的部分的第一通孔212，从而将该两个极耳固定。该电池单体100的极耳可以具有较宽的宽度，以适应于大电流充放电。因此可以使用两个或多个导电连接柱206对该极耳进行固定。具体地，该至少两个电池单体100的极耳的重叠的部分可以具有相互连通的第一通孔212及相互连通的第二通孔214，该第一通孔212与第二通孔214相互间隔，两个导电连接柱206可以分别穿过该第一通孔212及第二通孔214，从而将该至少两个极耳固定。

当该极耳在该极耳连接装置200中多次弯折时，可以多次经过同一导电连接柱206，因此该导电连接柱206可以多次穿过同一极耳。该极耳在弯折路径上对应导电连接柱206的位置具有多个第一通孔212。在一实施例中，两个导电连接柱206分别多次穿过同一极耳，且该两个需要连接的极耳均分别多次被该两个导电连接柱206穿过。该两个需要连接的极耳在弯折路径上对应两个导电连接柱206的位置分别具有多个第一通孔212及第二通孔214。

该导电连接柱206用于将极耳固定，并可以同时固定连接该底座202、盖体204及该极耳连接装置200中的其它结构，如极耳垫片208及弯折保护片210。该底座202、极耳垫片208、弯折保护片210及盖体204可以具有位置与该导电连接柱206对应的第三通孔228，使该导电连接柱206可以穿过该盖体204、该弯折保护片210、该至少两个电池单体100的极耳的重叠的部分及该极耳垫片208，最后穿入该底座202中，与该底座202连接。该导电连接柱206可以为螺钉、螺栓、铆钉等结构。请参阅图5及图6，在一实施例中，该底座202可以具有盲孔232，用于嵌入螺母216，螺母216在该底座202中固定。该导电连接柱206端部具有配合的螺纹，与该螺母216螺接，从而与该底座202连接。请参阅图7，在另一实施例中，该底座202可以本身具有螺母槽230，该导电连接柱206端部具有配合的螺纹，与该底座202直接螺接。

进一步地，该极耳连接装置200还可包括盖板218，用于覆盖在嵌有螺母216的底座202上，以防止螺母216脱落。该极耳垫片208可以设置在该盖板218上。在一实施例中，该极耳垫片208为槽体结构，扣于该盖板218外。

该导电连接柱206可以将该两个需要连接的极耳进一步与外电路相连。虽然在实际使用中，只需要将电池组10首尾两个电池单体100与外电路相连，但可将每个电池单体100与外部的监测电路相连，从而对每个电池单体100的充放电情况进行监测。该导电连接柱206在穿入该极耳的第一通孔212和/或第二通孔214的同时，与该极耳形成电接触。另外，该极耳垫片208、螺母216和/或该弯折保护片210可以由导电材料，如金属制造，并与该极耳及该导电连接柱206均形成电接触，从而利于导电。该导电连接柱206靠近该盖体204的端部可以连接有O型引线端子220，用于与外电路相连。在一实施例中，该导电连接柱206先穿过弹簧垫片226及平垫片224，再穿设该盖体204。该弹簧垫片226及平垫片224设置在该导电连接柱206的螺帽与该盖体204之间。该O型引线端子220的一端可以夹于两个平垫片之间。

该极耳连接装置200通过该底座202与该盖体204对极耳提供保护。该底座202与盖体204相互压紧，使该两个电池单体100的极耳相互压实。该导电连接柱206可以起到固定并压紧该底座202与盖体204的作用，另外，该底座202与盖体204可以具有配合的结构，使两者可以相互固定连接。例如，该底座202与盖体204可以均为矩形结构，该底座202具有长方形的底壁238，该盖体204具有长方形的顶壁240。该底座202具有两个相对的第一侧壁242，与该底壁238垂直，从该底壁238长度方向的两端相互平行的向该盖体204延伸。该盖体204具有两个相对的第二侧壁244，与该顶壁240垂直，从该顶壁240宽度方向的两端相互平行的向该底座202延伸。该底座202的第一侧壁242、该盖体204的第二侧壁244、该顶壁240与底壁238之间形成一容纳空间，以容纳该极耳、极耳垫片208、导电连接柱206及弯折保护片210。该盖体204进一步具有两个相对的第三侧壁246，与该顶壁240垂直，设置在该顶壁240沿长度方向的两端。该底座202的第一侧壁242的内侧抵靠在该第三侧壁246的外侧。该第一侧壁242与第三侧壁246可以具有相互配合的插槽，从而使该第一侧壁242与该第三侧壁246插合固定。该底座202的底壁238的宽度与相邻的两个电池单体100的极耳之间的距离基本相等，该盖体204的第二侧壁244与该底座202的底壁238之间具有间隙，用于使极耳通过。该底壁238与顶壁240的宽度均大于该极耳的宽度，并沿该极耳的宽度方向设置，从而可以容纳该极耳。该底座202和盖体204可以具有绝缘性能，如由绝缘材料制成。

本发明实施例进一步提供一极耳连接方法，包括：

S1，提供该极耳连接装置200及一治具，该治具具有一形状，能够使该极耳沿该治具的形状弯折成在该极耳连接装置200中的所需形成的预定形状；

S2，在弯折成预定形状的极耳上对应该极耳连接装置200的导电连接柱206的位置打孔；

S3，将弯折成预定形状并打孔后的极耳组装在该极耳连接装置200中。

该治具可以为横截面具有圆角的支撑结构，如与该极耳垫片208、弯折保护片210和/或该底座202相同的形状。两个需要连接的极耳在该治具上弯折并重叠，形成与在极耳连接装置200中相同的形状。该治具与该支撑结构同样具有该第三通孔228，位置与该极耳连接装置200中的导电连接柱206对应。该极耳在该治具上被打出该第一通孔212和/或第二通孔214。

本发明实施例进一步提供一种极耳连接装置200，包括底座202、盖体204、导电连接柱206以及极耳垫片208，该极耳垫片208设置在该底座202与该盖体204之间，该极耳垫片208的横截面具有圆角，使极耳沿该圆角平滑的弯折，该导电连接柱206用于穿过两个极耳的重叠的部分的第一通孔212。

本发明实施例进一步提供一种极耳连接装置200，包括底座202、盖体204以及导电连接柱206，该底座202的横截面具有圆角，使极耳沿该圆角平滑的弯折，该导电连接柱206用于穿过两个极耳的重叠的部分的第一通孔212。

本发明实施例提供的电池组和极耳连接装置可以紧密、牢固、简单的将极耳连接在一起，能防止极耳与外部金属框架发生短路事故，并且完全避免了极耳锡焊时的高温对于电池芯内部所造成的影响，且又不会像超声波焊接那样有复杂的操作流程。

另外，本发明采用类似于折叠纸扇方法将正负极耳折叠在一起，用横截面具有圆角的支撑结构保护极耳的弯折边，然后用导电连接柱穿过折叠好的极耳，将正负极耳压紧在一起。可以防止极耳在压紧时因压力过大使极耳在折弯处开裂失去导电能力，导致极耳接触面积减小而接触电阻增大的故障出现。该极耳连接方式能够满足动力电池的各项性能要求，对组装过程中的电芯真正做到了零伤害，可代替用于动力型软包装锂离子电池极耳连接锡焊或超声波焊接。极耳的连接紧密、牢固，且接触电阻小，不会影响电池在使用过程中的容量、循环性能以及安全性。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (12)

1.一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，其特征在于，该电池组进一步包括极耳连接装置，该极耳连接装置包括底座、盖体、导电连接柱以及极耳垫片，该极耳垫片设置在该底座与该盖体之间，并且该极耳垫片的横截面具有圆角，至少两个电池单体的极耳沿该极耳垫片的横截面的圆角平滑的弯折，并在该极耳垫片与该盖体之间相互重叠以实现电接触，该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔，该导电连接柱穿过该第一通孔，该极耳在该底座与盖体之间多次往复弯折，同一导电连接柱多次穿过同一极耳。

2.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔及相互连通的第二通孔，使两个导电连接柱可以分别穿过该第一通孔及第二通孔。

3.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该导电连接柱依次穿过该盖体及该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分，并与该底座连接。

4.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，该底座具有螺母槽，该导电连接柱端部具有配合的螺纹，与该底座直接螺接。

5.如权利要求3所述的电池组，其特征在于，该底座中嵌有螺母，该导电连接柱端部具有配合的螺纹，与该螺母螺接，从而与该底座连接。

6.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该极耳从该至少两个电池单体平直的伸出并***该底座与盖体之间，仅在该极耳连接装置内部进行弯折。

7.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，该圆角的圆弧半径为1mm～10mm。

8.如权利要求1所述的电池组，其特征在于，进一步包括一个或多个弯折保护片，该弯折保护片的横截面具有圆角，该极耳沿该弯折保护片的横截面的圆角平滑的弯折。

9.如权利要求8所述的电池组，其特征在于，该极耳在每次弯折处均通过该极耳垫片及该弯折保护片之一的横截面所具有的圆角支撑以平滑弯折。

10.一种电池组，包括多个相互叠加的电池单体，其特征在于，该电池组进一步包括极耳连接装置，该极耳连接装置包括底座、盖体以及导电连接柱，该底座的横截面具有圆角，至少两个电池单体的极耳沿该底座的横截面的圆角平滑的弯折，并在该极耳垫片与该盖体之间相互重叠以实现电接触，该至少两个电池单体的极耳的重叠的部分具有相互连通的第一通孔，该导电连接柱穿过该第一通孔，该极耳在该底座与盖体之间多次往复弯折，同一导电连接柱多次穿过同一极耳。

11.一种极耳连接装置，包括底座、盖体、导电连接柱以及极耳垫片，该极耳垫片设置在该底座与该盖体之间，该极耳垫片的横截面具有圆角，用于使极耳沿该圆角平滑的弯折，该导电连接柱用于穿过两个极耳的重叠的部分的第一通孔，该极耳在该底座与盖体之间多次往复弯折，同一导电连接柱多次穿过同一极耳。

12.一种极耳连接装置，包括底座、盖体以及导电连接柱，该底座的横截面具有圆角，用于使极耳沿该圆角平滑的弯折，该导电连接柱用于穿过两个极耳的重叠的部分的第一通孔，该极耳在该底座与盖体之间多次往复弯折，同一导电连接柱多次穿过同一极耳。