CN113692673A - 汇流条模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的一个实施方式的汇流条模块包括：汇流条，其包括下板和与所述下板重叠的上板；位于所述上板和所述下板之间的电极引线；以及连接部，所述连接部设置在所述上板和所述电极引线之间，以电连接所述上板和所述电极引线，其中，在所述下板中形成有通孔，并且所述连接部设置在与所述通孔相对应的位置处。

Description

汇流条模块及其制造方法
技术领域
相关申请的交叉引用
本申请要求于2019年3月26日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请10-2019-0034610的优先权，其公开内容通过引用整体结合于此。
本公开涉及汇流条模块及其制造方法，更具体地涉及在电极引线和汇流条之间具有改进的连接的汇流条模块及其制造方法。
背景技术
在现代社会中，由于诸如移动电话、笔记本电脑、便携式摄像机和数码相机之类的便携式设备已经被日常使用，所以与如上所述的移动设备相关的领域中的技术开发已经启动。此外，可再充电的可再充电电池被用作电动车辆(EV)、混合电动车辆(HEV)、插电式混合电动车辆(P-HEV)等的电源，以试图解决由使用化石燃料的现有汽油车辆引起的空气污染等，因此对于二次电池的开发存在逐渐增加的需求。
目前商业化的二次电池包括镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池和锂二次电池。这之中，锂二次电池受到关注，因为它们具有例如与镍基二次电池相比几乎不表现出记忆效应并因此自由充电和放电的优点，并且具有非常低的自放电率和高能量密度。
这种锂二次电池主要使用锂基氧化物和碳质材料分别作为正极活性材料和负极活性材料。锂二次电池包括：电极组件，在电极组件中，分别涂覆有正极活性材料和负极活性材料的正极板和负极板夹着隔膜布置；以及外部材料，即电池壳，其密封并容纳电极组件及电解质。
通常，根据外部材料的形状，锂二次电池可以分为棱柱形二次电池和袋型二次电池，在棱柱形二次电池中，电极组件嵌入在金属罐中，在袋型二次电池中，电极组件嵌入在铝层压板的袋中。
在用于小型装置的二次电池的情况下，布置2至3个电池单元，但是在用于中型至大型装置如汽车的二次电池的情况下，使用其中电连接有大量电池单元的电池组。
该电池组通常包括多个二次电池，并且多个二次电池彼此串联和并联连接以提高容量和输出。在这种情况下，电池组可包括用于多个二次电池(即电池单元)之间的电连接的汇流条模块。汇流条模块包括连接到每个电池单元的电极引线和用于将电极引线彼此连接的汇流条，并且汇流条模块可以形成在包括层叠的多个电池单元的电池模块的一侧上。
图1是传统汇流条模块的平面图，并且图2是沿图1中的线A-A'截取的汇流条模块的截面图。为了便于描述，仅示出了必要的部件。
参照图1和图2，在传统汇流条模块的情况下，分别连接到多个电池单元(未示出)的电极引线40经由汇流条10彼此电连接。为此，电极引线40和汇流条10被焊接在一起，更具体地电极引线40被弯曲然后被焊接到汇流条10的上表面。超声波焊接、激光焊接或电阻焊接可用于这种焊接。
另一方面，当二次电池暴露于高温，或由于过充电、外部短路、钉子穿透、局部挤压等而在短时间内流动大电流时，在二次电池被IR热加热的同时，存在电池***的危险。换言之，当电池的压力或温度升高时，活性材料的分解反应和许多副反应发生。这导致电池温度急剧升高，这又加速了电解质和电极之间的反应。最终，发生电池温度迅速升高的热失控现象。如果温度上升到某一水平或更高，则可能发生电池着火，并且二次电池可能由于电池的内部压力增加而***。
因此，当二次电池处于诸如过电流状态或高温状态的异常操作状态时，可以设置用于阻断电流的电流中断装置(CID)。
然而，在将电流中断装置(CID)应用于包括多个电池单元的中型到大型电池组的情况下，存在如下一些问题。
在常规小型电池中使用的电流中断装置(CID)的情况下，通过使用当电池单元的内部压力增加时特定部分断开以阻断电流的原理来确保安全性。然而，当应用于中型到大型电池组时，存在电阻变得过大的问题。
此外，在电流中断装置(CID)应用于中型到大型电池组的棱柱形电池单元的情况下，如果电池单元的内部压力增加，则电流以强制产生外部短路以熔化电池单元的电极引线的方式被阻断。然而，这具有的问题在于，即使当电池的内部压力在寿命终止(EOL)期间增加时，电池也会工作。
发明内容
技术问题
本公开是为了解决上述问题而提出的，因此本公开的一个目的是提供一种汇流条模块及其制造方法，该汇流条模块能够在不增加正常操作状态下的电阻的情况下有效地阻断异常操作状态下的电流。
技术方案
根据本公开内容的一个实施方式的汇流条模块包括：汇流条，所述汇流条包括上板和与所述上板重叠的下板；位于所述上板和所述下板之间的电极引线；以及连接部，所述连接部设置在所述上板和所述电极引线之间，以电连接所述上板和所述电极引线，其中，在所述下板中形成有通孔，并且其中，所述连接部设置在与所述通孔对应的位置处。
所述连接部可以包括当温度升高时体积收缩的材料。
所述连接部可以包括其体积随着温度升高而收缩的形状记忆合金。
所述连接部可以具有随着温度升高而改变的形状。
所述连接部可以包括其形状随着温度升高而改变的形状记忆合金。
所述连接部可以从所述上板指向所述下板，并且所述电极引线可以包括突出到所述通孔中的突起。
所述电极引线可以围绕所述连接部并***所述通孔中。
在所述通孔内，所述电极引线可以与所述连接部和所述下板中的每一者紧密接触。
所述连接部可以具有与所述通孔的形状相对应的形状。
所述连接部和所述通孔中的每一者可以是两个或更多个。
根据本公开的另一实施方式的制造汇流条模块的方法包括以下步骤：将电极引线定位在形成有突出的连接部的上板和形成有通孔的下板之间；以及夹着所述电极引线紧固所述上板和所述下板，其中，在紧固步骤中，所述连接部与所述电极引线一起***到所述通孔中。
所述连接部可以具有随着温度升高而改变的形状。
所述连接部可以包括其形状随着温度升高而改变的形状记忆合金。
所述上板和所述下板的紧固可以通过压接接头来执行。
有利效果
根据本公开的实施方式，汇流条和电极引线可以通过连接部和通孔的紧固结构联接，并且在正常操作状态下电阻不会增加，但是在异常操作状态下电流可以被有效地阻断。
附图说明
图1是传统汇流条模块的平面图。
图2是沿图1中的线A-A'截取的汇流条模块的截面图。
图3是根据本公开的一个实施方式的电池模块的分解立体图。
图4是图3所示的汇流条模块的平面图。
图5是沿着图4中的线B-B'截取的汇流条模块的截面图。
图6是沿图4中的线C-C'截取的汇流条模块的截面图。
图7是图4的汇流条在被紧固之前的立体图。
图8是示出图6的汇流条模块处于异常操作状态的截面图。
图9是示出根据本公开的另一实施方式的汇流条模块处于异常操作状态的截面图。
图10是示出根据本公开的实施方式的汇流条模块的制造方法的截面图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图详细描述本公开的各种实施方式，使得本领域技术人员可以容易地实现它们。本公开可以以各种不同的方式进行修改，并且不限于在此阐述的实施方式。
为了清楚地描述本公开，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，在附图中，为了便于描述，任意地示出了每个元件的尺寸和厚度，并且本公开不必限于附图中示出的那些。在附图中，为了清楚起见，夸大了层、区域等的厚度。在附图中，为了便于描述，放大了一些层和区域的厚度。
此外，应当理解，当诸如层、膜、区域或板的元件被称为在另一元件“上”或“上方”时，它可以直接在另一元件上，或者也可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”时，这意味着不存在其它中间元件。此外，词语“在……上”或“在……上方”意味着布置在参考部分之上或之下，并且不一定意味着布置在参考部分的朝向重力的相反方向的上侧。
此外，在整个说明书中，当一部分被称为“包括”某一部件时，其意指可进一步包括其它部件，而不排除其它部件，除非另有说明。
图3是根据本公开的实施方式的电池模块的分解立体图。
参照图3，根据本实施方式的电池模块1000包括多个电池单元300和设置在多个电池单元300的两侧上的汇流条模块100。电池模块1000还可包括覆盖多个电池单元300的顶盖400。
汇流条模块100包括连接到多个电池单元300的电极引线140、连接到电极引线140的汇流条110以及供安装汇流条110的汇流条框架200。在汇流条框架200中形成有狭缝，并且电极引线140可以穿过该狭缝以连接到汇流条110。
图4是图3所示的汇流条模块100的平面图，其中仅示出了汇流条110和电极引线140，并且未示出其它部件。
图5是示出汇流条模块的沿着图4中的线B-B'的截面图，并且图6是示出汇流条模块的沿着图4中的线C-C'的截面图。
参见图4至图6，根据本公开的一个实施方式的汇流条模块100包括汇流条110，汇流条110包括：上板120和与上板120重叠的下板130；位于上板120和下板130之间的电极引线140；以及连接部121，所述连接部设置在上板120和电极引线140之间，以电连接上板120和电极引线140。尽管未示出，电极引线140连接到多个电池单元。
在下板130中形成有通孔131，连接部121设置在与通孔131对应的位置处。
同时，在图5和图6中，虽然接合在上板120和下板130之间的电极引线140被示出为一体的，但是两个或更多个电极引线140也可以在上板120和下板130之间沿相同方向弯曲并彼此重叠。
图7是图4的汇流条110在被紧固之前的立体图，其中为了便于描述，未示出电极引线等。如上所述，通孔131形成在汇流条110的下板130中。然而，尽管通孔131显示为圆形，但其形状不受限制，只要其穿过下板130穿孔即可，因此也可使用多边形通孔。
返回参考图4至图6，连接部121从上板120指向下板130，并且可以与电极引线140一起***通孔131中，其中电极引线140可以形成在通孔131内围绕连接部121的结构。
因此，与传统汇流条模块不同，汇流条110和电极引线140可以通过上板120、下板130和位于两个板之间的电极引线140的机械紧固而电连接，而无需焊接。即，电极引线140包括由于按压连接部121而形成的突起141，并且突起141形成伸入通孔131中的结构。
此外，在通孔131内，电极引线140可以与上板120的连接部121和下板130中的每一者紧密接触。换句话说，由于与传统的焊接接头相比，汇流条110和电极引线140之间的接触面积可以增加，所以汇流条110和电极引线140之间的接触电阻可以减小。
同时，优选地，连接部121具有与通孔131的形状相对应的形状，以便连接部121***通孔131中并与通孔131内的电极引线140紧密接触。例如，当如图7所示在下板130中形成圆形通孔131时，优选地连接部121具有圆柱形形状。另外，虽然未示出，但是当形成多边形通孔时，优选地连接部具有与其对应的多角柱的形状。
此外，不限制连接部121和通孔131中的每一者的数量，但是该数量优选为两个或更多个以便牢固地紧固汇流条110和电极引线140。
图8是示出图6的汇流条模块处于异常操作状态的截面图。
参照图8，当出现诸如过电流状态或高温状态的异常操作状态时，根据本实施方式的连接部121的温度升高，并且当温度超过一定水平时，其体积可能收缩。
连接部121可以包括体积随着温度升高而收缩的材料，并且这种材料可以包括形状记忆合金。更具体地，形状记忆合金可以与上板120焊接，然后镀镍以形成连接部121。在正常操作状态下，通过镀镍保持导电性，而在异常操作状态下，温度升高到某一温度以上，因此形状记忆合金的体积减小，这可能导致连接部121的体积减小。
在这种情况下，形状记忆合金发生体积收缩的温度优选为100至120摄氏度，以确保在异常操作状态下的安全性。
如图8所示，由于连接部121的体积收缩，连接部121和电极引线140之间的连接变松，并且最终上板120和电极引线140之间的连接力减小，使得上板120和电极引线140可以彼此分离。通过这种方式，流过电池单元的电流被切断，从而提高了异常操作状态下的安全性。
图9是示出根据本公开的另一实施方式的汇流条模块处于异常操作状态的截面图。
参照图9，包括上板220和下板230的汇流条210、形成在下板230中的通孔231以及包括突起241的电极引线240分别与图8中所示的相同或相似，因此省略对其进行描述。
然而，连接到上板220的连接部221可以包括其形状随着温度升高而改变的材料。例如，它可以包括形状随着温度超过某一水平而改变的形状记忆合金。
特别地，当连接部221的温度由于异常操作状态而升高时，连接部221在平行于上板220的方向(X方向)上的宽度可能减小，并且连接部221在垂直于上板220的方向上的高度可能增加。在连接部221是圆柱形的情况下，在平行于上板220的方向(X方向)上的宽度的减小可以对应于圆柱的直径的减小，并且在垂直于上板220的方向(Y方向)上的高度的增加可以对应于圆柱的高度的增加。
如上所述，由于在平行于上板220的方向(X方向)上的宽度减小，所以连接部221和电极引线240之间的连接变松，并且最终上板120和电极引线140之间的连接力减小，使得上板120和电极引线140可以容易地彼此分离。此外，由于在垂直于上板220的方向(Y方向)上的高度增加，连接部221具有将上板220推出电极引线240和下板230的效果，这在阻断电流方面可能更有利。
在这点上，由于连接部221的体积不受限制，连接部221的体积可以随着宽度减小和高度增加而减小、增加或保持。
另一方面，形状记忆合金的形状改变的温度优选为100至120摄氏度，以确保在异常操作状态下的安全性。
图10是示出根据本公开的一个实施方式的汇流条模块的制造方法的截面图。
参见图10，根据本公开的一个实施方式的汇流条模块的制造方法包括以下步骤：将电极引线140定位在形成有突出连接部121的上板120和形成有通孔131的下板之间；以及在电极引线140置于上板120和下板130之间的情况下紧固上板120和下板130，其中，在紧固步骤中，连接部121与电极引线140一起***通孔131中。
与传统的激光焊接或超声波焊接不同，汇流条110和电极引线140的连接通过压接接头来执行。也就是说，上板120和下板130通过使用特定尺寸的冲头或冲模在电极引线140***其间的情况下被压缩，从而引起物理变形，这导致上板120、下板130和电极引线140的紧固。
同时，上述结构和材料可应用于连接部121和通孔131，因此，由于冗余而省略其描述。
包括如上所述的汇流条模块的电池模块可应用于各种装置。这样的装置包括但不限于诸如电动自行车、电动车辆和混合动力车辆的运输工具，并且电池模块可应用于能够使用二次电池的各种装置。
尽管上面已经详细描述了本公开的优选实施方式，但是本公开的范围不限于此，并且本领域技术人员使用在所附权利要求中限定的本公开的基本思想的各种修改和改进也属于权利的范围。
[附图标记说明]
100：汇流条模块
110：汇流条
120：上板
121：连接部
130：下板
131：通孔
140：电极引线
1000：电池模块

Claims (15)

1.一种汇流条模块，所述汇流条模块包括：
汇流条，所述汇流条包括上板和与所述上板重叠的下板；
位于所述上板和所述下板之间的电极引线；以及
连接部，所述连接部设置在所述上板和所述电极引线之间，以电连接所述上板和所述电极引线，
其中，在所述下板中形成有通孔，并且
其中，所述连接部设置在与所述通孔对应的位置处。
2.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述连接部包括其体积随着温度升高而收缩的材料。
3.根据权利要求2所述的汇流条模块，其中，所述连接部包括其体积随着温度升高而收缩的形状记忆合金。
4.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述连接部具有随着温度升高而改变的形状。
5.根据权利要求4所述的汇流条模块，其中，所述连接部包括其形状随着温度升高而改变的形状记忆合金。
6.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述连接部从所述上板指向所述下板，并且
所述电极引线包括突出到所述通孔中的突起。
7.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述电极引线围绕所述连接部并***所述通孔中。
8.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述电极引线在所述通孔内与所述连接部和所述下板中的每一者紧密接触。
9.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述连接部具有与所述通孔的形状相对应的形状。
10.根据权利要求1所述的汇流条模块，其中，所述连接部和所述通孔中的每一者是两个或更多个。
11.一种电池模块，所述电池模块包括根据权利要求1所述的汇流条模块。
12.一种制造汇流条模块的方法，所述制造汇流条模块的方法包括以下步骤：
将电极引线定位在形成有突出的连接部的上板和形成有通孔的下板之间；以及
夹着所述电极引线紧固所述上板和所述下板，
其中，在紧固步骤中，所述连接部与所述电极引线一起***到所述通孔中。
13.根据权利要求12所述的制造汇流条模块的方法，其中，所述连接部具有随着温度升高而改变的形状。
14.根据权利要求13所述的制造汇流条模块的方法，其中，所述连接部包括其形状随着温度升高而改变的形状记忆合金。
15.根据权利要求12所述的制造汇流条模块的方法，其中，所述上板和所述下板的紧固通过压接接头来执行。
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