CN110383535B

CN110383535B - 电池模块及其制造方法

Info

Publication number: CN110383535B
Application number: CN201880016667.7A
Authority: CN
Inventors: 张宰荣; 孙荣洙; 李永奎
Original assignee: LG Chem Ltd
Current assignee: LG Energy Solution Ltd
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2022-03-11
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: KR102428417B1; EP3605657B1; JP7045542B2; WO2019074268A3; CN110383535A; KR20190040565A; US11245139B2; EP3605657A2; JP2020517063A; TW201924117A; US20190386353A1; TWI805626B; EP3605657A4; WO2019074268A2

Abstract

本发明提供一种电池模块，包括：至少一个电池单元阵列，在所述电池单元阵列中，多个电池单元沿横向设置以便被安装在电池框架中，在所述电池单元中，设置在所述电池单元两端的电极端子朝向相同方向放置；和多个连接构件，在所述电池单元阵列的上部和/或下部接合到所述电池单元阵列的每个电池单元的电极端子，其中所述连接构件是金属板，在所述金属板中贯穿至少三个彼此间隔开的垂直狭缝和与至少一个垂直狭缝交叉的水平狭缝。

Description

电池模块及其制造方法

技术领域

本申请要求于2017年10月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0129639的优先权和权益，通过引用将其全部内容并入于此。

本发明涉及电池模块及其制造方法。

背景技术

近来，可充电和放电的再充电电池被广泛用作无线移动装置的能源。此外，再充电电池作为电动车辆和混合动力车辆的能源也受到关注，其被提出作为现有使用化石燃料的汽油车辆和柴油车辆的空气污染的解决方案。因此，由于再充电电池的优点，存在使用再充电电池的各种类型的应用，并且再充电电池有望在未来应用于更多领域和产品。

根据电极和电解液的配置，再充电电池分为锂离子电池、锂离子聚合物电池和锂聚合物电池。在这些电池之中，电解液泄漏可能性低且容易制造的锂离子聚合物电池的使用正在增加。

通常，取决于电池壳体的形状，再充电电池分为：电极组件分别嵌入圆柱形金属罐或棱柱形金属罐中的圆柱形电池单元和棱柱形电池单元；和电极组件嵌入由铝层压片形成的袋型壳体的袋型电池单元。

在这些电池单元之中，圆柱形电池单元具有比棱柱形电池单元和袋型电池单元更大的电容。根据所使用的外部装置的类型，圆柱形电池单元用作单个电池，并且考虑到输出和容量，圆柱形电池单元还用作电连接有多个电池单元的电池模块或电池组。

关于此，图1表示由圆柱形电池单元构成的电池模块的示意图。

参考图1，电池模块10包括：电池阵列，在电池阵列中圆柱形电池单元1设置在多侧；连接构件3，连接到电池阵列的电池单元1；和电池框架2，固定电池阵列和连接构件3。

连接构件3是由导电金属材料形成的板，并且是电连接和机械连接到电池单元1的电极端子并且将相邻的电池单元1彼此电连接的汇流条。

金属连接构件和电池单元的电极端子通常被焊接以彼此连接。在焊接方法中，因为电阻焊接方法易于处理，使金属组织的变化较小从而使电极端子的变形最小化，并且由于焊接时的低温，电阻焊接方法对于电池单元的劣化而言相对稳定，因此电阻焊接被广泛使用。

因此，图2至图4表示连接构件和电池单元的电极端子之间的使用电阻焊接的接合形式的照片和示意图。

参见图2至图4，根据电阻焊接，经由彼此紧密贴附的连接构件3a和电极端子20施加有功电流，同时使用一对正负焊条11和12对作为焊接基础材料的连接构件3a的焊接部分W施加朝向电池单元1a的电极端子20的压力，使连接构件3a由于此时产生的电阻热而局部熔化。

然而，在该工艺期间还产生不参与焊接的无功电流C2。无功电流是无效电流，其仅施加经过具有相对低电阻的连接构件3a，而未经过具有高电阻的电极端子20，这是因为连接构件3a的未被焊条11和12按压的剩余部分与电极端子20具有高界面电阻。

相反，被焊条11和12按压的焊接部分W紧密地贴附到电极端子，使得流过其中的电流用作有功电流C1。

如果有功电流C1和无功电流C2的施加集中在连接构件3a的焊接部分W，则在焊接部分W中形成过电流，从而可引起诸如破坏、破裂和焊接质量差之类的缺陷。

因此，如图2和图3所示，在连接构件3a中形成狭缝30，以使无功电流C2沿着狭缝30绕道。

同时，为了连接构件和电极端子之间的稳定连接，如图4所示，对于每个连接构件3b，依次进行两次或更多次电阻焊接。

然而，如图4B所示，当在连接构件3b上额外地进行电阻焊接时，无功电流C2也施加通过焊接部分W'，使得狭缝30'变得无用。因此，有功电流C1和无功电流C2集中在相邻的焊接部分上，由于过电流，导致连接构件3b被破坏或焊接质量极度劣化。对于该问题，图5中示出了实际照片。

特别是，在由于高纯度而具有低电阻和高导电性的金属材料，例如铜所形成的连接构件的情况下，经常产生上述问题，由于这个原因，很难进行两次或更多次电阻焊接。

因此，需要一种能够从根本上解决上述问题的技术。

发明内容

技术问题

本发明致力于解决现有技术的问题和过去所要求实现的技术目标。

特别地，本发明的另一个目的是提供一种电池模块，其中即使进行两次或多次电阻焊接，电池单元的电极端子和连接构件也以期望的形状和期望的质量彼此接合，并且尽管受到外部冲击和振动，也可以稳定地保持接合形状。

本发明的又一个目的是提供一种电池模块的制造方法。

技术方案

为了实现上述目的，根据本发明的电池模块包括：至少一个电池单元阵列，在所述电池单元阵列中，多个电池单元沿横向设置以便被安装在电池框架中，在所述电池单元中，设置在所述电池单元两端的电极端子朝向相同方向放置；和多个连接构件，在所述电池单元阵列的上部和/或下部接合到所述电池单元阵列的每个电池单元的电极端子，所述连接构件是金属板，在所述金属板中贯穿至少三个彼此间隔开的垂直狭缝和与至少一个垂直狭缝交叉的水平狭缝。

根据本发明的电池模块的优点在于，连接构件被三个或更多个垂直狭缝和连接所述垂直狭缝的水平狭缝分隔成多个部分，并且在每个部分处接合到电极端子时，连接构件和电极端子形成稳定接合结构。

特别地，可以在每个部分处至少两次执行电阻焊接的状态下将连接构件多重接合到电极端子，因此在根据本发明的包括连接构件的电池模块中，基于多重接合结构，尽管存在诸如振动或冲击之类的外力，电池单元和连接构件之间的电连接结构也可以是稳定的。

下面将通过本发明的不受限制的例子详细描述用于实现上述优点的连接构件的具体结构。

在一个具体例子中，连接构件包括两个或更多个电阻焊接单元，所述电阻焊接单元设置在垂直狭缝中的相邻垂直狭缝之间；电阻焊接单元可以相对于水平狭缝分隔成在上方的第一焊接单元和在下方的第二焊接单元；连接构件可以具有两个或更多个电阻焊接单元被电阻焊接到电池单元的电极端子以进行双重接合的结构。

也就是说，连接构件包括通过狭缝分隔的两个或更多个电阻焊接单元，并且电阻焊接单元接合到电池单元的电极端子以形成多重接合，从而由于诸如振动或冲击之类的外力引起的接合部分的破坏、破裂和变形的可能性很低。

此外，应该注意的是，从第一焊接单元到第二焊接单元的电流施加路径可沿着垂直狭缝绕道。

例如，当在两个或更多个电阻焊接单元中顺序执行电阻焊接时，无功电流绕道至与电阻焊接单元相邻的垂直狭缝。如上所述，这是因为在连接构件的除电阻焊接单元之外的剩余部分中，相对于电极端子的界面电阻较高。

无功电流的绕道施加意味着无功电流从作为实际焊接部分的电阻焊接单元以及周边部分的待施加的有功电流中分散开。

因此，可防止过电流施加到电阻焊接单元及其周边部分，因此，可实现不具有由于过电流而在连接构件和电极端子之间导致的接合故障的电池模块。

在本发明中，金属板没有特别限制，只要它是导电材料即可。然而，金属板可由具有低电阻和高导电率的材料形成，具体地，可由包括作为第一材料的铜和作为第二种材料的选自由锌、镍、铝、铂、铅、锡和不锈钢组成的群中的至少一种金属的合金形成。

根据本发明的发明人的验证，证实当作为第一材料的铜的含量小于90wt％时，因为连接构件具有相对高的电阻，所以在电极端子和连接构件的接合部分中不期望地产生不希望的热量，相反，当作为第一材料的铜的含量超过99wt％时，因为连接构件的电阻相对低，所以由于在电阻焊接时施加相对高的无功电流而难以实现期望的接合形状。通常，在电阻焊接期间，无功电流与焊接基础材料的电阻成反比，并且随着无功电流增加，有功电流减小，使得接合强度劣化。

因此，应该理解，上述合金比对于实现根据本发明的电池模块的优点特别重要。

因此，在本发明中，第一材料和第二材料的合金重量比可以是90：10至70：30，97：3至75：25，或98：2至80：20。

第一材料和第二材料的合金可以是包含铜、镍和锡的合金，或者包含铜和锡的合金，或者包含铜和锌的合金。

包含铜、镍和锡的合金可含有98wt％的铜、1wt％的镍和1wt％的锡。

包含铜和锡的合金可含有97wt％的铜和3wt％的锡。

包含铜和锌的合金可含有90wt％的铜和10wt％的锌。

在一个具体例子中，垂直狭缝包括连接到水平狭缝的一端的第一狭缝、连接到水平狭缝的另一端的第二狭缝、以及在第一狭缝和第二狭缝之间与水平狭缝交叉的第三狭缝。

在这种情况下，第三狭缝可垂直于水平狭缝，第一电阻焊接单元可以形成在第一狭缝和第三狭缝之间，第二电阻焊接单元可以形成在第二狭缝和第三狭缝之间。第一电阻焊接单元可以被分隔成第一焊接单元和第二焊接单元，在第一焊接单元和第二焊接单元之间具有水平狭缝，并且第二电阻焊接单元可以被分隔成第一焊接单元和第二焊接单元，在第一焊接单元和第二焊接单元之间具有水平狭缝。

在这种结构的情况下，第一电阻焊接单元和第二电阻焊接单元的焊接部分被设置成与水平狭缝基本垂直，例如，使得焊条容易从一个电阻焊接单元移动到另一个电阻焊接单元。因此，对自动化工艺是有利的。

在一些情况下，第三狭缝可相对于水平狭缝形成20度至160度的角度。

同样在这种结构的情况下，第一电阻焊接单元和第二电阻焊接单元可以如上所述形成，但是第三狭缝倾斜于水平狭缝。因此，可以相对延长绕道至第三狭缝的无功电流的施加路径。

在本发明中，第一狭缝、第二狭缝和第三狭缝期望地形成为具有尽可能小的尺寸，这是因为应该考虑到连接构件的与电池单元的电极端子相邻的区域由于狭缝而减小，并且电阻增加。

类似地，即使当狭缝的数量增加时，这意味着连接构件与电极端子的接触区域减小，因此不希望添加多个垂直狭缝。根据另一方面，电荷集中在狭缝的内截面上，使得电阻和发热相当高。因此，如果在连接构件中形成太多的狭缝，则不仅在电池单元中，而且在电池模块中会完全引起性能劣化。

为此，在本发明中，将垂直狭缝被配置为第一狭缝、第二狭缝和第三狭缝的示例性实施方式作为期望的示例来描述。

第一狭缝、第二狭缝和第三狭缝占据连接构件的总平面表面积可以是电池单元的电极端子的平面面积的1％至20％。

当具有小于该范围最小值的平面面积的狭缝被电阻焊接时，在电阻焊接期间，狭缝的分离端部有可能熔化成连接的，具有超过该范围最大值的平面面积的狭缝是不希望的，因为如上所述，它可能引起连接构件的与电池单元的电极端子接触的区域减小。

在上述面积的情况下，第一狭缝、第二狭缝和第三狭缝可具有预定长度。

特别地，第三狭缝比第一狭缝或第二狭缝长，具体地，第三狭缝的长度可以大于第一狭缝或第二狭缝的长度的100％且小于第一狭缝或第二狭缝的长度的130％。这是因为位于第一狭缝和第二狭缝之间的第三狭缝在任何情况下都使无功电流的施加路径绕道，因此电流施加路径可以尽可能长地延伸。

当第三狭缝的长度为100％或更小时，不能期望得到电流施加路径的延伸，并且当第三狭缝的长度超过130％时，这是不期望的，因为减小了连接构件的与电池单元的电极端子接触的整个区域。

第一狭缝和第二狭缝可以具有相同的长度，或者第一狭缝和第二狭缝中的一个可以比另一个短，并且可以根据连接构件的连接类型而具有期望的设计。

此外，第一狭缝和第二狭缝垂直于水平狭缝。在一些情况下，第一狭缝和第二狭缝可以具有相对于与水平狭缝连接的部分弯曲的楔形，并且楔形的内角可以实现为120度或更大且小于180度。

相反，在平面图上，第一狭缝和第二狭缝可以以曲线形状连接到水平狭缝。

同时，在本发明中，电池单元可以是嵌入圆柱形金属罐中的圆柱形电池单元，电极组件和电解溶液嵌入圆柱形电池单元，用金属罐作为顶盖组件来封闭和密封。

此外，电池单元可以是具有高能量密度、高放电电压、高输出稳定性等优点的锂再充电电池，诸如锂离子(Li-ion)再充电电池、锂聚合物(Li-polymer)再充电电池、或锂离子聚合物(Li-ion polymer)再充电电池。

通过在阴极集流体上施加并干燥阴极活性材料、导电材料和粘合剂的混合物来制造阴极，如果需要，可以向混合物中添加填料。

通常，阴极集流体可以制造成具有3至500微米的厚度。阴极集流体和延伸的集流单元没有特别限制，只要它们不会引起电池的化学变化并具有高导电性即可。例如，可以使用不锈钢、铝、镍、钛、焙烧碳或用碳、镍、钛或银处理的铝或不锈钢表面。在阴极集流体和延伸的集流单元的表面上形成微小的突起和凹陷，以增强阴极活性材料的粘合性，可使用诸如膜、片、箔、网、多孔体、发泡体、无纺布的各种形式。

阴极活性材料可以是层状化合物，诸如锂钴氧化物(LiCoO₂)或锂镍氧化物(LiNiO₂)；被一种或多种过渡金属取代的化合物；由化学式Li_1+xMn_2-xO₄(此处，x为0至0.33)、LiMnO₃、LiMn₂O₃或LiMnO₂表示的锂锰氧化物；锂铜氧化物(Li₂CuO₂)；钒氧化物(诸如LiV₃O₈、LiFe₃O₄、V₂O₅或Cu₂V₂O₇)；由化学式LiNi_1-xM_xO₂(这里，M是Co、Mn、Al、Cu、Fe、Mg、B或Ga，x为0.01至0.3)表示的Ni位型锂镍氧化物；由化学式LiMn_2-xM_xO₂(此处，M为Co、Ni、Fe、Cr、Zn或Ta，x为0.01至0.1)或Li₂Mn₃MO₈(此处，M为Fe、Co、Ni、Cu或Zn)表示的锂锰复合氧化物；LiMn₂O₄，其中化学式中的一部分Li被碱土金属离子取代；二硫化物；或Fe₂(MoO₄)₃，但不限于此。

通常基于含有阴极活性材料的混合物的总重量添加1至30wt％的导电材料。只要导电材料不会引起电池中的化学变化并具有导电性，导电材料就没有特别限制。例如，可使用：诸如石墨的导电材料，包括天然石墨或人造石墨；炭黑，诸如炭黑、乙炔黑、科琴黑、槽黑、炉黑、灯黑、夏黑；导电纤维，诸如碳纤维或金属纤维；金属粉末，诸如氟化碳、铝或镍粉；导电威士忌，诸如氧化锌、或钛酸钾；导电金属氧化物，诸如氧化钛；诸如聚亚苯基衍生物的导电材料。

粘合剂是有助于活性材料和导电材料之间的接合以及与集流体的接合的组分，并且通常基于含有阴极活性材料的混合物的总重量以1至30wt％的量添加。粘合剂的例子包括聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纤维素(CMC)、淀粉、羟丙基纤维素、再生纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、乙烯-丙烯-二烯三元共聚物(EPDM)、磺化EPDM、苯乙烯丁烯橡胶、氟橡胶和各种共聚物。

填料选择性地用作抑制阴极膨胀的组分，并且没有特别限制，只要它不引起电池中的化学变化并且是纤维材料即可。例如，可使用：烯烃聚合物，诸如聚乙烯或聚丙烯；纤维材料，诸如玻璃纤维或碳纤维。

通过在阳极集流体上施加和干燥阳极活性材料来制造阳极，如果需要，可以选择性地进一步包括上述组分。

制备阳极集流体以具有3至500微米的厚度。阳极集流体没有特别限制，只要它不会引起电池中的化学变化并具有导电性即可，例如，可使用铜、不锈钢、铝、镍、钛、焙烧碳、经碳、镍、钛或银处理的铜或不锈钢表面、或铝-镉合金。此外，类似于阴极集流体，在阳极集流体的表面上形成微小的凸起和凹陷，以增强阳极活性材料的粘附性，可使用诸如膜、片、箔、网、多孔体、发泡体和无纺布的各种形式。

例如，作为阳极活性材料，可使用：碳，诸如硬碳或石墨碳；金属复合氧化物，诸如Li_xFe₂O₃(0≤x≤1)、Li_xWO₂(0≤x≤1)、Sn_xMe_1-xMe'_yOz(Me：Mn、Fe、Pb、Ge；Me'：Al、B、P、Si、元素周期表中的1、2和3族元素、卤素；0<x≤1；1≤y≤3；1≤z≤8)；锂金属；锂合金；硅基合金；锡基合金；金属氧化物，诸如SnO、SnO₂、PbO、PbO₂、Pb₂O₃、Pb₃O₄、Sb₂O₃、Sb₂O₄、Sb₂O₅、GeO、GeO₂、Bi₂O₃、Bi₂O₄和Bi₂O₅；导电聚合物，诸如聚乙炔；和Li-Co-Ni基材料。

隔膜介于阴极和阳极之间，并使用具有高离子渗透性和高机械强度的绝缘薄膜。隔膜的孔径通常为0.01至10微米，厚度通常为5至300微米。例如，作为隔膜，可使用具有耐化学性和疏水性的烯烃类聚合物，诸如聚丙烯；或者可使用由玻璃纤维或聚乙烯形成的片或无纺布。当使用诸如聚合物的固体电解质作为电解质时，固体电解质也可以用作隔膜。

电解液可以是含有锂盐并由非水电解液和锂盐形成的非水电解液。非水电解液使用非水有机溶剂、有机固体电解质和无机固体电解质，但不限于此。

作为非水有机溶剂，可使用非质子有机溶剂，诸如N-甲基-2-吡咯烷酮、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二甲亚砜、1,3-二氧戊环、甲酰胺、二甲基甲酰胺、二氧戊环、乙腈、硝基甲烷、甲酸甲酯、乙酸甲酯、磷酸三酯、三甲氧基甲烷、二氧戊环衍生物、环丁砜、甲基环丁砜、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、碳酸丙烯酯衍生物、四氢呋喃衍生物、醚、丙酸甲酯或丙酸乙酯。

作为有机固体电解质，例如，可使用聚乙烯衍生物、聚环氧乙烷衍生物、聚环氧丙烷衍生物、磷酸酯聚合物、多聚赖氨酸、聚酯硫化物、聚乙烯醇、聚偏二氟乙烯或包含离子解离基团的聚合物。

作为无机固体电解质，例如，可使用诸如Li₃N、LiI、Li₅NI₂、Li₃N-LiI-LiOH、LiSiO₄、LiSiO₄-LiI-LiOH、Li₂SiS₃、Li₄SiO₄、Li₄SiO₄-LiI-LiOH或Li₃PO₄-Li₂S-SiS₂之类的Li的氮化物、卤化物或硫酸盐。

锂盐是可溶于非水电解质的材料，例如，可使用LiCl、LiBr、LiI、LiClO₄、LiBF₄、LiB₁₀Cl₁₀、LiPF₆、LiCF₃SO₃、LiCF₃CO₂、LiAsF₆、LiSbF₆、LiAlCl₄、CH₃SO₃Li、CF₃SO₃Li、(CF₃SO₂)₂NLi、氯硼酸锂、低脂族碳酸锂、四苯硼酸锂或酰亚胺。

此外，为了改善充电-放电特性和阻燃性，例如，可将吡啶、亚磷酸三乙酯、三乙醇胺、环醚、乙二胺、正二醇二甲醚、六磷酸三酰胺、硝基苯衍生物、硫、醌亚胺染料、N-取代的恶唑烷酮、N,N-取代的咪唑烷、乙二醇二烷基醚、铵盐、吡咯、2-甲氧基乙醇或三氯化铝加入到非水电解液中。在某些情况下，可进一步加入诸如四氯化碳或三氟乙烯之类的含卤溶剂以赋予不燃性，或者可进一步加入二氧化碳气体以改善高温存储特性，可进一步加入FEC(fluoro-ethylene carbonate)或PRS(propene sultone)。

在一个具体例子中，将诸如LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄、LiN(SO₂CF₃)₂的锂盐加入到EC或PC的环状碳酸酯和DEC、DMC或EMC的线性碳酸酯的混合溶剂中，以制备含锂盐的非水电解质，其中EC或PC的环状碳酸酯是高介电溶剂，DEC、DMC或EMC的线性碳酸酯是低粘度溶剂。

本发明进一步提供一种电池模块制造方法。

该方法包括：对连接构件施加朝向电池单元的电极端子的压力；

通过将焊条设置在与第一狭缝相邻的电阻焊接单元的第一焊接单元和第二焊接单元中并在所述焊条之间形成经过所述电极端子的有功电流，将所述电阻焊接单元和所述电极端子初始接合；和

通过将焊条设置在与第二狭缝相邻的电阻焊接单元的第一焊接单元和第二焊接单元中并形成经过所述焊条之间的电极端子的有功电流，将所述电阻焊接单元和所述电极端子额外接合。

在所述初始接合中，在所述焊条之间额外地形成不经过所述电极端子的无功电流，所述无功电流沿着所述连接构件的所述第一狭缝的周边从所述第一焊接单元施加到所述第二焊接单元。

此外，在所述额外接合中，在所述焊条之间额外地形成不经过所述电极端子的无功电流，所述无功电流沿着所述连接构件的第三狭缝的周边从所述第一焊接单元施加到所述第二焊接单元，并且在施加电流时，所述无功电流可经过在所述初始接合中接合的电极端子。

如上所述，根据本发明的电池模块制造方法，对设置在连接构件中的电阻焊接单元进行两次电阻焊接，使得连接构件和电极端子双重接合，从而实现稳定的接合结构。

根据电池模块制造方法，在电阻焊接单元的焊接工艺中，无功电流的施加路径被作为垂直狭缝的第一狭缝和第三狭缝阻挡而绕道，使得即使执行两次电阻焊接，也可以防止由于过电流导致的连接构件的破坏。

附图说明

图1是根据现有技术的电池模块的示意图。

图2至图4是电池单元的连接构件和电极端子之间的使用电阻焊接的接合类型的照片和示意图。

图5是引起电阻焊接缺陷的连接构件的照片。

图6是根据本发明的示例性实施方式的电池模块的示意图。

图7是构成图6的电池模块的连接构件的平面图。

图8是表示图6和图7的连接构件的焊接方法的示意图。

图9是根据本发明的另一示例性实施方式的连接构件的平面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。然而，在本发明的描述中，将省略对已知功能或配置的描述以阐明本发明的主旨。

为了清楚地描述本发明，将省略与描述无关的部分，并且在整个说明书中相同的附图标记表示相同的元件。此外，为了更好地理解和便于描述，可选地示出附图中所示的部件的尺寸和厚度，并且本发明不必限于附图中所示的那些尺寸和厚度。

图6表示根据本发明的示例性实施方式的电池模块的示意图，图7表示构成图6的电池模块的连接构件的平面图。

首先，参考图6，电池模块100包括电池单元阵列110和120以及多个连接构件200。

电池单元阵列110和120被配置成使得多个电池单元110设置在横向方向上以安装在电池框架120中，在电池单元110中，位于圆柱形电池单元的两端的电极端子(图2中的20)朝向相同方向。

每个连接构件200是接合到电池单元阵列110和120的每个电池单元110的电极端子111的汇流条，每个连接构件200连接到电池单元阵列110和120以便将一个或两个电池单元110彼此连接。

此外，每个连接构件200是导电金属板，并且例如，是通过将具有低电阻的铜与导电金属合金化而形成的复合材料，导电金属例如是选自由以下材料组成的组中的至少一种：锌、镍、铝、铂、铅、锡和不锈钢。

作为例子，连接构件200可以是包含98wt％的铜、1wt％的镍和1wt％的锡的合金材料。

作为另一例子，连接构件200可以是包含97wt％的铜和3wt％的锡的合金材料。

相反，连接构件200可以是包含90wt％的铜和10wt％的锌的合金材料。

然而，这些是在本发明的范围内选择的例子，本发明的连接构件200不限于此。

在下文中，将参考图7更详细地描述耦接到电池单元110的一个电极端子111的连接构件200的形状。

在连接构件200中，贯穿有垂直方向和水平方向的多个狭缝210、220、230和240。特别地，水平狭缝240在连接构件200中贯穿以便连接垂直狭缝210、220和230，垂直狭缝210、220和230在连接构件200中贯穿以便彼此间隔开。

连接构件200还包括设置在垂直狭缝210、220和230中的相邻垂直狭缝之间的第一电阻焊接单元310和第二电阻焊接单元320。

第一电阻焊接单元310和第二电阻焊接单元320相对于水平狭缝240被分隔成在上方的第一焊接单元311和321和在下方的第二焊接单元312和322。

因此，在连接构件200中，作为独立焊接部分的第一电阻焊接单元310和第二电阻焊接单元320被电阻焊接到电池单元110的电极端子111。

因此，连接构件200与电池单元110的电极端子111双重接合，并且电池模块100通过连接构件200和电池单元110的电极端子111的双重接合形成稳定的连接，使得电极端子111和连接构件200之间的接合形状由于诸如振动和冲击之类的外力而造成的诸如变形和破裂之类的缺陷的可能性显着降低。

垂直狭缝210、220和230包括：连接到水平狭缝240的一端的第一狭缝210；连接到水平狭缝240的另一端的第二狭缝220；和在第一狭缝210和第二狭缝220之间与水平狭缝240交叉的第三狭缝230。

在这种情况下，第三狭缝230垂直于水平狭缝240。

第一电阻焊接单元310设置在第一狭缝210和第三狭缝230之间。

第二电阻焊接单元320设置在第二狭缝220和第三狭缝230之间。

第一电阻焊接单元310被分隔成第一焊接单元311和第二焊接单元312，第一焊接单元311和第二焊接单元312之间具有水平狭缝240。

第二电阻焊接单元320被分隔成第一焊接单元321和第二焊接单元322，第一焊接单元321和第二焊接单元322之间具有水平狭缝240。

第三狭缝230比第一狭缝210或第二狭缝220长10％。

第一狭缝210和第二狭缝220具有相同的长度并且具有相对于连接到水平狭缝240的部分以预定角度t弯曲的楔形。楔形的内角大约为120度。

将描述通过第一狭缝210和第二狭缝220的楔形获得的优点。

与具有直线形状的第一狭缝210相比，形成在楔形的第一狭缝210和第三狭缝230之间的第一电阻焊接单元310具有更宽的区域。

这意味着电池单元110的电极端子111的接触区域宽，并且还意味着电极端子111和连接构件200的导电效率优异。形成在第二狭缝220和第三狭缝230之间的第二电阻焊接单元320可获得相同的优点。

同时，图8表示图6和图7的连接构件200的焊接方法的示意图。

一起参考图8以及图6和图7，将描述根据本发明的连接构件的结构优点和用于将连接构件焊接到电极端子的方法。

首先，连接构件200的优点在于，当垂直方向的第一狭缝210、第二狭缝220和第三狭缝230连接到水平狭缝240时，焊接部分被设置为第一电阻焊接单元310和第二电阻焊接单元320的两个独立单元，因此在电阻焊接时，无功电流C2的施加路径被第一狭缝210、第二狭缝220和第三狭缝230阻挡而绕道。

特别地，在与第一狭缝210相邻的第一电阻焊接单元310中，当在第一焊接单元311和第二焊接单元312中设置和按压焊条之后对焊条施加电压时，形成从第一焊接单元311经由电极端子111施加到第二焊接单元312的有功电流C1。

也就是说，即使第一焊接单元311和第二焊接单元312被水平狭缝240分开，第一焊接单元311和第二焊接单元312也紧密地贴附到电极端子111，使得转换成实际热能的有功电流C1直接从第一焊接单元311施加到第二焊接单元312。

第一焊接单元311和第二焊接单元312通过在该工艺中形成的电阻和由此产生的热量熔化，使得连接构件200的第一电阻焊接单元310(更具体地，第一焊接单元311和第二焊接单元312)接合到电极端子111。

然而，在该工艺期间，在焊条之间额外地形成不经过电极端子111的无功电流C2。

这里，除了第一焊接单元311和第二焊接单元312之外，整个连接构件200没有紧密地贴附到电极端子111，使得电极端子111的界面电阻在整个连接构件200中形成得很高。

因此，无功电流C2仅施加经过具有低电阻的连接构件200，而不经过具有相对高电阻的界面。

然而，在根据本发明的连接构件200中，因为第一电阻焊接单元310的第一焊接单元311被水平狭缝240、第一狭缝210和第三狭缝230阻挡，所以无功电流C2沿着第一狭缝210的周边绕道以施加到第二焊接单元312。

因此，在电阻焊接时，有功电流C1和无功电流C2不会集中到第一电阻焊接单元310及其周边。换句话说，在作为实际焊接部分的第一电阻焊接单元310中没有形成其中无功电流C2包含在有功电流C1中的过电流，从而可解决由于过电流引起的诸如连接构件200的破坏、破裂以及焊接质量劣化之类的问题。上述工艺被定义为初始接合步骤。

接下来，在与第三狭缝230相邻的第二电阻焊接单元320中，当在第一焊接单元321和第二焊接单元322中设置和按压焊条之后将电压施加到焊条时，形成从第二电阻焊接单元321的第一焊接单元321经由电极端子111施加到第二焊接单元322的有功电流C1。

第二电阻焊接单元320的第一焊接单元321和第二焊接单元322通过在该工艺中形成的电阻和由此产生的热量熔化，使得连接构件200的第二电阻焊接单元320额外地接合到电极端子111。上述工艺被定义为额外接合步骤。

也就是说，因为根据本发明的连接构件200在设置在单元中的各个电阻焊接单元310和320中接合到电极端子111，所以可以建立与电极端子111的双重接合。

然而，因为已经接合的第一电阻焊接单元310和电极端子111基本上彼此成为一体，所以在第二电阻焊接单元320的焊接工艺中，可通过已经接合的第一电阻焊接单元310和电极端子111施加无功电流。

因此，除了已经接合的第一电阻焊接单元310和电极端子111以及第二电阻焊接单元320的第一焊接单元321和第二焊接单元322之外，在整个连接构件200中界面电阻形成为相对较高。

因此，当焊接第二电阻焊接单元320时，无功电流C2施加经过具有低电阻的连接构件200或者已经接合并且基本上没有界面电阻的第一电阻焊接单元310，而不经过具有相对较高电阻的界面。

然而，在根据本发明的连接构件200中，因为第三狭缝230分隔开第二电阻焊接单元320和第一电阻焊接单元310，所以无功电流C2沿着第三狭缝230的周边绕道，然后通过第一电阻焊接单元310的第一焊接单元311和第二焊接单元312施加至第二电阻焊接单元320的第二焊接单元322。

因此，即使额外进行电阻焊接，有功电流C1和无功电流C2也不会集中到第二电阻焊接单元320及其周边。换句话说，即使进行两次电阻焊接，也可以解决产生过电流和由于过电流导致连接构件200断裂或焊接质量劣化的问题。

同时，图9表示根据本发明的另一示例性实施方式的连接构件的平面图。

参考图9所示，连接构件400包括作为垂直狭缝的第一狭缝410、第二狭缝420和第三狭缝430以及水平狭缝440。第一狭缝410连接到水平狭缝440的一端。第二狭缝420连接到水平狭缝440的另一端。与水平狭缝440交叉的第三狭缝430可以贯穿于第一狭缝410和第二狭缝420之间。

第一电阻焊接单元401设置在第一狭缝410和第三狭缝430之间。第二电阻焊接单元402设置在第二狭缝420和第三狭缝430之间。第三狭缝430比第一狭缝410或第二狭缝420长10％。

在平面图中，第一狭缝410和第二狭缝420可具有带有曲线的圆形形状。

具有上述结构的第一狭缝410和第二狭缝420的优点在于，电流施加距离比直线狭缝更长。

第三狭缝430比第一狭缝410或第二狭缝420长约10％，并且相对于水平狭缝440形成大约110度的角度，以便以直线贯穿。

根据该结构，第三狭缝430相对于水平狭缝440倾斜，使得绕道至第三狭缝430的无功电流的施加路径可以相对延伸。

尽管已经描述和说明了本发明的具体例子，但是本发明不限于所描述的例子，并且对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种改变和修改。因此，改变和修改不是单独地从本发明的技术精神或观点来解释的，并且意图是修改的实施方式落入本发明的权利要求的范围内。

虽然已经结合目前被认为是实用的示例性实施方式描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，而是相反地，旨在涵盖包括在随附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

【工业适用性】

如上所述，根据本发明的电池模块的优点在于连接构件包括三个或更多个垂直狭缝和连接三个狭缝的水平狭缝。

连接构件通过两次或更多次电阻焊接接合到电极端子，以形成优异的焊接质量和接合形状。结果，在本发明的包括连接构件的电池模块中，基于电池单元的电极端子和连接构件接合两次或更多次的结构，尽管存在诸如振动或冲击的外力，仍可以稳定地保持电池单元和连接构件之间的电连接结构。。

此外，在根据本发明的电池模块制造方法中，对设置在连接构件中的电阻焊接单元进行两次或更多次电阻焊接，使得连接构件和电极端子被双重接合以实现稳定的接合结构。此外，在电阻焊接单元的焊接工艺中，无功电流的施加路径被作为垂直狭缝的第一狭缝和第三狭缝阻挡而绕道，从而尽管有两次电阻焊接，也可以防止由于过电流导致的连接破坏。

Claims

1.一种电池模块，包括：

至少一个电池单元阵列，在所述电池单元阵列中，多个电池单元沿横向设置以便被安装在电池框架中，在所述电池单元中，设置在所述电池单元两端的电极端子朝向相同方向放置；和

多个连接构件，在所述电池单元阵列的上部和/或下部接合到所述电池单元阵列的每个电池单元的电极端子，

其中所述连接构件是金属板，在所述金属板中贯穿至少三个彼此间隔开的垂直狭缝和与至少一个垂直狭缝交叉的水平狭缝，

其中所述连接构件包括设置在所述垂直狭缝中的相邻垂直狭缝之间的两个或更多个电阻焊接单元，

每个电阻焊接单元相对于所述水平狭缝分隔成在上方的第一焊接单元和在下方的第二焊接单元，

设置在所述连接构件中的所述两个或更多个电阻焊接单元被接合，从而电阻焊接到所述电池单元的所述电极端子，

其中从所述第一焊接单元到所述第二焊接单元的电流施加路径沿着所述垂直狭缝绕道，

其中所述垂直狭缝包括：

第一狭缝，连接到所述水平狭缝的一端；

第二狭缝，连接到所述水平狭缝的另一端；和

第三狭缝，在所述第一狭缝和所述第二狭缝之间与所述水平狭缝交叉，

其中所述第三狭缝比所述第一狭缝或所述第二狭缝长。

2.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述金属板包括作为第一材料的铜和作为第二材料的选自由锌、镍、铝、铂、铅、锡和不锈钢组成的组中的至少一种金属的合金。

3.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第三狭缝垂直于所述水平狭缝。

4.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第三狭缝相对于所述水平狭缝形成20度至160度的角度。

5.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一狭缝和所述第二狭缝垂直于所述水平狭缝。

6.根据权利要求1所述的电池模块，其中：

所述第一狭缝和所述第二狭缝具有相对于连接到所述水平狭缝的部分弯曲的楔形，所述楔形的内角为120度或更大且小于180度。

7.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第一狭缝和所述第二狭缝在平面上以曲线连接到所述水平狭缝。

8.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述第三狭缝的长度大于所述第一狭缝或所述第二狭缝的长度的100％且小于所述第一狭缝或所述第二狭缝的长度的130％。

9.根据权利要求1所述的电池模块，其中所述电池单元是嵌入圆柱形金属罐中的圆柱形电池单元，在所述圆柱形电池单元中嵌入有电极组件和电解液，所述金属罐作为顶盖组件封闭并密封。

10.一种制造权利要求1至9中任一项所述的电池模块的方法，所述方法包括：

对连接构件施加朝向电池单元的电极端子的压力；

通过将焊条设置在与第一狭缝相邻的电阻焊接单元的第一焊接单元和第二焊接单元中并形成经过所述焊条之间的所述电极端子的有功电流，将所述电阻焊接单元和所述电极端子初始接合；和

通过将焊条设置在与第二狭缝相邻的电阻焊接单元的第一焊接单元和第二焊接单元中并形成经过所述焊条之间的所述电极端子的有功电流，将所述电阻焊接单元和所述电极端子额外接合。

11.根据权利要求10所述的方法，其中在所述初始接合中，在所述焊条之间额外地形成不经过所述电极端子的无功电流，

所述无功电流沿着所述连接构件的所述第一狭缝的周边从所述第一焊接单元施加到所述第二焊接单元。

12.根据权利要求10所述的方法，其中在所述额外接合中，在所述焊条之间额外地形成不经过所述电极端子的无功电流，

所述无功电流沿着所述连接构件的第三狭缝的周边从所述第一焊接单元施加到所述第二焊接单元，

在施加电流时，所述无功电流经过在所述初始接合中接合的电极端子。