CN113924688A - 互连件 - Google Patents

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Abstract

一种用于包括具有连接片的多个电池芯的电池的互连件。该互连件包括第一电绝缘基板、散热器、多个接片接收区域、多个孔和电绝缘材料。第一电绝缘基板具有在互连件的第一侧上的第一面和第二面。散热器与第一基板的第二面热连接。多个接片接收区域包括在互连件的第一侧上的导电材料，用于接收电池芯的连接片。多个孔延伸穿过互连件，其中孔被布置成允许电池芯的连接片从互连件的第二侧延伸穿过孔并到达互连件的第一侧，以建立与互连件的第一侧上的接片接收区域的联系。电绝缘材料被布置成使孔与散热器绝缘，使得延伸穿过孔的连接片与散热器电绝缘。

Description

互连件
技术领域
本公开涉及一种用于包括多个电池芯的电池的互连件。本公开还涉及一种包括多个电池芯和互连件的电池。
背景技术
典型的电化学电池芯包括阳极、阴极以及布置在阳极和阴极之间的电解质。阳极、阴极和电解质可包含在例如套袋的外壳中。电气连接件例如连接片可以耦合到外壳，以提供与电池芯的阳极和阴极的电气连接。
电池可以包括多个电化学电池芯。该电池芯可以串联或并联耦合，例如通过在电池芯之间建立电连接。电池芯之间的电连接可以通过设置可与电池芯电耦合的互连件来建立。
在此上下文中，已经设计出本申请包含的主题。
发明内容
如上所述，可以在电池中设置互连件以便在电池芯之间建立电连接和/或在电池芯和电池的端子之间建立电连接。根据本文中呈现的方面和示例，设置了一种提高体积效率的互连件，在该体积效率下，电池芯和互连件可被布置在电池中。此外，本文中呈现了有助于电池中的热管理的方面和示例。
根据本公开的第一方面，设置了一种用于包括多个电池芯的电池的互连件，该多个电池芯具有连接片，其中该互连件包括：第一电绝缘基板，其具有在该互连件的第一侧上的第一面、和第二面；散热器，其与第一基板的第二面热连接；以及多个接片接收区域，其包括在互连件的第一侧上的用于接收电池芯的连接片的导电材料，延伸穿过互连件的多个孔，其中该孔被布置成允许电池芯的连接片从互连件的第二侧延伸穿过孔并到达互连件的第一侧，以建立与互连件的第一侧上的接片接收区域的接触；以及电绝缘材料，其被布置成使孔与散热器绝缘，使得延伸穿过孔的连接片与散热器电绝缘。
当在电池中使用时，多个电池芯总体上可以位于互连件的第二侧上。例如，至少包围每个电池芯的阴极、阳极和电解质的外壳(例如套袋(pouch))可以位于互连件的第二侧上。电池芯的连接片延伸穿过互连件，以便在电池芯的第一侧上与互连件(以及彼此之间)建立电连接。通过在互连件的另一侧上与电池芯所在的一侧上建立电连接(在接片接收区域处)，可以提高电池的体积封装效率。例如，互连件可以位于相对靠近电池芯，这是因为在互连件的第二侧上不需要额外的空间来布置连接片。
此外，通过设置在组装期间连接片延伸穿过的绝缘孔，可以提高电连接的安全性和完整性。例如，在电池的组装期间，连接片和接片接收区域在互连件的第一侧上可以容易接近并且不会被电池芯的主体(位于互连件的第二侧上)阻挡。这可以允许连接片方便且安全地附接到相应的接片接收区域，而不会使连接片彼此短路或与其他组件短路。
在互连件中设置散热器用于改善电池中的热管理并且例如，可以用于将热量从一个或多个电池芯有效地散发出去。例如，散热器和第一电绝缘基板之间的热连接可以提供有效的热路径，该热路径从电池芯、穿过连接片、穿过接片接收区域、穿过第一基板并到达散热器。在至少一些布置中，该散热器可以热耦合到一个或多个传热装置，这可以进一步促进电池的热传递和热管理。
散热器可以附加地或可替代地用于防止在电池内和跨互连件形成较大的温度梯度。例如，在电池运行期间(例如电池的充电或放电)，电池的一个或多个电池芯可能变得比其他电池芯更热。这可能是由于电池芯的操作条件的差异(例如，流入/流出不同电池芯的电流量的差异)或可能是由于电池芯的周围条件的差异造成的。因此，与较热电池芯连接的(互连件的)接片接收区域(和邻近区域)可能变得比与较冷电池芯连接的互连件的接片接收区域和区域更热，并且可以在互连件上建立温度梯度。
散热器可以促进通过散热器从互连件的一个区域到另一区域的有效热传递，从而降低可能跨互连件建立的任何温度梯度。例如，在互连件的一个或多个区域变得被加热到比互连件的其他区域的温度更高的情况下，热量可以从互连件的相对热的区域通过第一基板和散热器有效地传导到相对冷的区域。因此，散热器可以用于降低跨互连件的任何温度梯度，并且可以降低电池中不同电池芯之间的温度差。
如上所述，在互连件中设置孔，这有利地允许连接片延伸穿过互连件，使得可以在互连件的不同侧(第一侧)上建立到电池芯所在侧(第二侧)上的电连接。此外，在互连件中设置散热器促进了电池中的有效热管理。为了便于这种布置，设置绝缘材料以便在连接片和散热器之间设置绝缘屏蔽。该绝缘材料有利地降低了通过散热器使连接片短路的风险。
第一电绝缘基板可具有至少0.1W.m-1.K-1的热导率。该热导率至少可以是0.2W.m-1.K-1，优选地是至少0.5W.m-1.K-1。该热导率至多可以是6.5W.m-1.K-1，优选地是至多10W.m-1.K-1。在一些示例中，热导率可以是0.6至4.8W.m-1.K-1，优选地是1至3W.m-1.K-1，更佳的是1.5至4W.m-1.K-1。在一个优选的例子中，热导率为2W.m-1.K-1。
第一电绝缘基板可以由任何合适的材料形成。示例包括玻璃增强环氧树脂材料，例如FR-4和/或G-10。
第一电绝缘基板可以具有小于3mm的厚度，优选地小于2mm，更佳的是小于1mm。在一个示例中，电绝缘基板可以具有10微米至2毫米的厚度，优选地是30微米至1毫米，更佳的是50微米至0.5或1毫米。在一个优选示例中，基板具有70至300微米的厚度，例如100至200微米。
第一电绝缘基板可以基本上是平面的。第一电绝缘基板的第一面可以与第一电绝缘基板的第二面相对。
散热器可以由具有至少20W.m-1.K-1，优选地是至少50W.m-1.K-1的热导率的材料形成。该热导率可以为至多500W.m-1.K-1，优选地是至多300W.m-1.K-1。在一些示例中，热导率可以是20至500W.m-1.K-1，优选地是50至400W.m-1.K-1，更佳的是80至300W.m-1.K-1。在一个优选实例中，热导率为100至250W.m-1.K-1。
散热器可以与第一电绝缘基板的第二面直接接触。例如，散热器可以采用位于与第一电绝缘基板相邻并与其接触的金属层的形式。该散热器可由任何合适的金属形成。例如钢、不锈钢、镍、铜和铝。优选地，散热器包括金属，例如铝。该散热器可以是任何合适的厚度。例如，散热器可以是0.1至10mm厚，优选地是0.5至5mm厚，例如1至3mm厚。在一个优选示例中，散热器为1至2mm厚，例如1.5mm厚。该散热器可以比第一电绝缘基板厚。该散热器可以比第一电绝缘基板厚至少5倍，例如至少厚10倍。
多个接片接收区域可以沉积在第一电绝缘基板的第一面上。该接片接收区域被布置用于连接到多个电池芯的连接片。例如，该接片接收区域可以设置连接片可耦合到的电接口。在一个示例中，设置多个接片接收区域，所述接片接收区域以彼此间隔的关系设置在基板上。
这些接片接收区域或垫中的每一个可被形成尺寸为允许连接到电池芯的至少一个连接片。电池芯可以经由一个或多个接片接收区域连接到互连件。在一个示例中，电池芯的阳极经由耦合到一个接片接收区域的连接片连接到互连件，而电池芯的阴极经由耦合到不同接片接收区域的连接片连接到互连件。附接电池芯阳极的接片接收区域(“阳极垫”)与附接电池芯阴极的接片接收区域(“阴极垫”)之间的间距可以根据电池芯阳极的连接片和阴极的连接片之间的间距来选择。
接片接收区域可以由金属形成。合适的金属是铜。在一个示例中，导电材料(例如铜)的连续层沉积在第一基板的第一面上。此后，该层的部分被蚀刻掉，例如通过酸处理以留下所需的接片接收区域。
接片接收区域可具有小于1mm的厚度。在一个示例中，该层可具有1微米至1毫米的厚度，优选地是5微米至0.5毫米，更佳的是10至200微米。
在一些示例中，在第一电绝缘基板的第一面上设置(例如印刷)接片接收区域作为分立的电池芯接收区域或垫。
第一电绝缘基板、接片接收区域和散热器的厚度可以被选择为优化互连件的整体构造的刚度和重量之间的平衡。有利地，本公开的互连件是轻量级且刚性的。这有助于可用于轻型电池的构建，该电池可被广泛应用，例如用于车辆(例如机动车辆和飞机)的电池。
孔从互连件的第二侧延伸到互连件的第一侧。该孔可以延伸穿过散热器。该孔可以具有合适的形状和尺寸以容纳连接片。每个孔可以被布置为接收单个连接片。该孔可以相对于接片接收区域被布置为促进连接片延伸穿过孔到达接片接收区域的连接。例如，一个或多个孔可以延伸穿过基板的第一面上的接片接收区域的至少一部分，使得该孔紧邻于互连件的第一侧上的接片接收区域。或者，一个或多个孔可以与第一基板的第一面上的接片接收区域间隔开，同时保持靠近于接片接收区域。
孔可以被布置和/或间隔开以便于在互连件的第二侧上的电池芯的包装。例如，该孔可以被布置成使得当电池的电池芯的连接片穿过孔(为了连接到接片接收区域)时，电池芯可以彼此相邻地定位，例如，作为堆叠。该电池芯可以在堆叠中彼此接触也可以不接触。在一些示例中，电池芯之间可存在允许空气在电池芯之间流动的间隙。
绝缘材料在连接片和散热器之间设置绝缘屏障。该绝缘材料可以是任何合适的电绝缘材料。例如，该绝缘材料可以包括固化树脂，例如环氧树脂。
互连件还可以包括在互连件的第二侧上的第二电绝缘基板。该第二电绝缘基板可以具有在互连件的第二侧上的第一面和热连接到散热器的第二面。
第二绝缘基板可以类似于第一电绝缘基板。例如，本文中所述的第一电绝缘基板的任何特性和材料也可应用于第二电绝缘基板。该第二绝缘基板可以用于在连接片和散热器之间设置进一步的绝缘屏障。例如，该第二基板可以用于为互连件的第二侧上的散热器的至少一些部分设置电绝缘屏障。附加地或可替选地，该第二基板可以设置电连接和/或电路可以定位在其上的位置。例如，该第二基板的第一面可以为要就位的一个或多个导电轨道设置位置。该一个或多个导电轨道可被布置以在一个或多个接片接收区域之间设置电连接。
互连件还可以包括一个或多个电气直通连接部，该电气直通连接部延伸穿过互连件并且在第一基板的第一面和第二基板的第一面之间设置一个或多个电连接。
该电气直通连接部在位于第一基板上的组件和位于第二基板上的组件之间设置电连接。这可以允许电路被布置在第二基板上并且电连接到一个或多个接片接收区域(并且因此的连接到接片接收区域的一个或多个电池芯)。该一个或多个直通连接部可以电连接到第一基板的第一面上的一个或多个接片接收区域。
例如，一个或多个直通连接部可以直接连接到第一基板的第一面上的接片接收区域。例如，直通连接部可以被布置在第一基板的第一面上的接片接收区域内。或者，直通连接部可以与第一基板的第一面上的接片接收区域分离，但可以电连接到接片接收区域。例如，可以在直通连接部和第一基板的第一面上的接片接收区域之间设置导电轨道。
直通连接部可以采用任何合适的形式。例如，直通连接部可包括延伸穿过互连件并设置有导电材料的孔。例如，该孔可以涂覆、加内衬(line)和/或填充有导电材料，例如焊料。
该一个或多个电气直通连接部可以延伸穿过散热器并且可以与散热器电绝缘。
例如，直通连接部可以包括延伸穿过互连件的孔，该互连件包括散热器。该孔可设置有绝缘材料，例如固化树脂(例如环氧树脂)，以便将孔与散热器屏蔽。例如，绝缘材料可以设置在孔中并且至少设置在散热器和延伸穿过孔的导电材料之间。
在至少一些示例中，直通连接部可以通过在互连件中形成孔来形成。该孔随后可以用绝缘材料填充。另一个孔可以通过绝缘材料形成，并且可以通过绝缘材料向该孔添加导电材料。该导电材料可以从互连件的第一侧延伸到互连件的第二侧。该导电材料可以通过电绝缘材料与散热器绝缘。
该一个或多个电气直通连接部件可以被布置为在第一基板的第一面上的一个或多个接片接收区域与第二基板的第一面之间设置电连接。
如上所述，直通连接部可以经由接片接收区域在第二基板的第一面和一个或多个电池芯之间建立电连接。这可以允许组件位于第二基板的第一面上并且电连接到一个或多个电池芯。
互连件还可以包括位于第二基板的第一面上并连接到至少一个直通连接部的电路，从而与至少一个接片接收区域建立电连接。
该电路可以包括用于控制一个或多个电池芯的荷电状态的电路
在一些情况下，可能需要控制多个芯中的一个或多个的荷电状态。这可能需要对一个或多个电池芯进行放电。在一些示例中，这可能需要使电池中电池芯的荷电状态的任何差异最小化。
为了控制荷电状态，互连件可以包括电路以控制多个电池芯中的一个或多个的荷电状态。例如，该电路可以包括安装在第二电绝缘基板的第一面上的一个或多个电阻器。该电阻器可以通过由导电轨道形成的电路而连接到接片接收区域，该导电轨道由一个或多个直通连接部设置或压印到第二电绝缘基板的第一面上。当电池芯连接到接片接收区域时，可以通过这些电阻器从电池芯汲取电流以降低电池芯的荷电状态。
该电路还可以包括一个或多个开关，这些开关可以打开或闭合以便控制通过该一个或多个电阻器的电流的流量。该一个或多个开关可以耦合到控制器，其用于控制开关状态，从而控制来自电池芯和通过电阻器的电流的流量。该电路还可以包括一个或多个电压计，该电压计被布置成测量电池芯两端的电压。该控制器可以被配置为根据电压计测得的测量值来控制来自电池芯的电流的流量。例如，具有比最低电压电池芯大的电压的电池芯可以连接到电阻器以便降低该电池芯的荷电状态。该荷电状态可以被降低以使其与最低电压电池芯一致，从而平衡电池芯的荷电状态。
在一个示例中，可以为每个电池芯设置电阻器或电阻器集合，以允许每个电池芯根据需要放电。在该放电期间由电阻器生成的任何热能可以被传导到散热器(通过第二基板)并以方便的方式消散。
该电路可以包括用于控制一个或多个电池芯的温度的电路。
在一些情况下，这可能需要控制一个或多个电池芯的温度。这可能需要加热或冷却一个或多个电池芯。在一些示例中，这可能需要将电池中的电池芯的温度中的任何差异最小化。因此，这可能需要将电池中跨电池芯的温度梯度最小化。例如，可以选择性地加热一个或多个电池芯以使电池中的温度梯度最小化。
为了控制电池芯的温度，互连件可设置有电路以控制多个电池芯中的一个或多个的温度。例如，该互连件可包括加热器，其是可操作的以升高电池中的一个或多个电池芯的温度。在一个示例中，该互连件包括安装在第二电绝缘基板的第一面上的一个或多个电阻器。电流可以穿过该电阻器以发热。优选地，该电阻器被定位在与接片接收区域相对的位置处，使得来自电阻器的热能可以通过互连件传导并到达接片接收区域，并经由用于将电池芯连接到基板的电池芯接收区域的连接片到达电池芯。在一个示例中，设置多个电阻器，由此每个电阻器被定位在与接片接收区域相对的位置处，并且每个电池芯设置有相应的电阻器或电阻器组。
在电池芯的阳极耦合到电池芯接收区域并且电池芯的阴极耦合到另一个(例如，邻近的)电池芯接收区域的情况下，一个或多个电阻器可以定位在电池芯接收区域之间。这些电阻器可用于控制电池芯的温度和/或改变其荷电状态。
在一些示例中，用于控制电池芯的荷电状态的电路与用于控制电池芯的温度的电路相同。例如，用于控制电池芯的荷电状态的电阻器与用于控制电池芯的温度的电阻器相同。
用于控制电池芯的荷电状态的电路和/或用于控制电池芯的温度的电路可以由可耦合到电池的电池管理***控制。
互连件可包括一个或多个温度计。例如，一个或多个温度计可以被安装在第二电绝缘基板的第一面上。该温度计可以分布在第二电绝缘基板上以提供温度读数来指示一个或多个电池芯的温度。该温度计可以分布在第二电绝缘基板上以提供电池芯之间的任何温度差的指示。如果检测到温度差，则可以激活电路以加热所选电池芯来降低出现的任何温度差。
可以使用任何合适的温度计。例如，可以使用温度计、双金属条或温度换能器。
用于连接除电池芯以外的组件的一个或多个电连接器可被安装在第一或第二基板上。例如，适于测量电压(例如电池电压)、测量温度、设置功率(例如为一个或多个热源供电)和/或控制一个或多个组件(例如安装在第一或第二基板上的开关)的组件可以连接到被安装在基板上的一个或多个连接器。例如，合适的连接器可以采用电路板连接器的形式，例如那些通常用于建立到PCB的电连接的连接器。安装在第一或第二基板上的连接器可以允许与基板上的电路(例如，以基板上的导电轨道的形式)建立电连接。例如，为了监测和/或控制基板上的电路的目的，可以建立电连接。
该电路可以包括位于第二基板的第一面上的一个或多个电阻器。
该一个或多个电阻器可以位于与第一基板的第一面上的至少一个接片接收区域相对的位置。
如上所述，一个或多个电阻器可被用于加热一个或多个电池芯。例如，电阻器中生成的热量可以通过互连件传导并到达连接到互连件的一个或多个电池芯。通过将电阻器放置在与接片接收区域相对的位置，该电阻器可被用于选择性地加热位于其对面的接片接收区域。
如上所述，该一个或多个电阻器可以被布置在互连件的第二侧上并且接片接收区域位于互连件的第一侧上。热量可以从互连件的第二侧上的电阻器传导，通过互连件并到达互连件的第一侧上的接片接收区域。例如，热量被传导通过第二基板、散热器和第一基板。
此处所指的位于与接片接收区域相对的位置的一个或多个电阻器可以涉及以下电阻器，其被布置为：与电阻器所在的互连件侧(第二侧)的互连件的相反侧(第一侧)上的接片接收区域的至少一部分直径上对置。
互连件还可以包括一个或多个温度计，该温度计被布置成测量温度，其至少一个电池芯的温度。
散热器的至少一部分可以延伸超过第一基板的范围(extent)，使得散热器的一部分被暴露。
散热器延伸超出第一基板的范围的部分提供了散热器的暴露的(即未被第一基板覆盖)部分。散热器的暴露部分可以提供方便的位置，在该位置处可以将热量从散热器传递出去。例如，热量从散热器的暴露部分传递到暴露部分附近和/或暴露部分上方循环的空气中。
互连件还可以包括传热装置，其与散热器的暴露部分热接触并且被布置成将热量从散热器传导出去。
传热装置可位于与散热器的暴露部分热接触的位置，并被布置成将热量从散热器传递出去。例如，传热装置可以被置于与散热器的暴露部分物理接触的位置。
传热装置可以包括任何合适的装置以将热量从散热器和互连件传递出去。例如，该传热装置可包括：被配置成在散热器的暴露部分上方生成流体流动以帮助热量从散热器的耗散的装置。例如，可以在暴露部分上方生成气流。此外，或者，液体冷却剂可以被放置在暴露部分附近(例如，在热连接到散热器的一个或多个导管中)以允许热量从散热器传递到冷却剂。在一些示例中，该传热装置可以包括其他传热组件诸如热管。
在一些示例中，该散热器可设置有一个或多个特征部，例如翅片，其用于增加散热器的表面积和/或帮助流体在散热器上方的流动。
延伸穿过互连件的孔可以包括延伸穿过散热器的孔。电绝缘材料可以被布置成沿着延伸穿过散热器的孔排列，以便在散热器和延伸穿过互连件的孔之间设置绝缘屏障。
根据本公开的第二方面，设置了一种电池，其包括：根据第一方面的互连件；以及多个具有连接片的电池芯，其中该多个电池芯被布置在互连件的第二侧上，并且其中电池芯的连接片延伸穿过互连件中的孔并附接到互连件的第一侧上的接片接收区域。
该电池还可以包括与散热器的暴露部分热接触并且被布置成将热量从散热器传导出去的传热装置。
该多个电池芯可以包括锂硫电池芯、钠离子电池芯、锂离子电池芯和锂空气电池芯中的一个或多个。
在本申请的范围内，明确的意图是，在前述段落、权利要求和/或以下描述和附图中阐述的各个方面、实施例、示例和替代方案，并且特别是其独立特征，可以独立地或以任何组合的方式取得。也就是说，可以以任何方式和/或组合来组合所有示例和/或任何示例的特征，除非这些特征不兼容。申请人保留更改任何原始提交的权利要求或相应地提交任何新权利要求的权利，包括修改任何原始提交的权利要求以依赖和/或结合任何其他权利要求的任何特征的权利，尽管最初没有以这种方式要求保护。
附图说明
在附图中仅借由示例示意性地示出了本发明的一个或多个实施例，其中：
-图1是根据本公开的电池芯的示意图，其可以形成的电池的一部分；
-图2A-图2C是根据本公开的示例的互连件的示意图；
-图3是根据本公开的示例的互连件的一部分的示意图；
-图4A-图4C是根据本公开的又一示例的互连件的示意图；
-图5A-图5D是根据本公开的另又一示例的互连件的示意图；和
-图6是根据本公开的示例的电池的示意图。
具体实施方式
在描述本发明的特定示例之前，应当理解，本公开不限于在此描述的特定电池、互连件或方法。还应理解，本文所使用的术语仅用于描述特定示例，并不旨在限制权利要求的范围。
在描述和要求保护本发明的互连件和电池时，将使用以下术语：单数形式“一”、“一个”和“该”包括了复数形式，除非上下文清楚地规定。因此，例如，对“电池芯(batterycell)”的引用包括对一个或多个这样元件的引用。
图1是根据本公开的电池芯100的示意图，其可以形成电池的一部分。该电池芯100是电化学电池芯并且包括电池芯外壳101和连接片102。该外壳101容纳电池芯的电化学组件。例如，典型的电化学电池芯包括电池堆，其包括阳极、阴极和配置在阳极和阴极之间的电解质。该电池堆可以包含在外壳101内。该外壳可以采用任何合适的形式，例如圆柱形外壳。在本文设想的至少一些示例中，该外壳包括套袋(pouch)，电池堆被密封在套袋中。袋式电池芯(即，外壳包括套袋的电池芯)可以提供空间高效的电池芯、并且可以例如允许多个电池芯以空间高效的方式彼此相邻地包装。
连接片102允许与电池芯100的组件建立电连接。例如，阳极连接片102可以电连接到电池芯100的阳极并且阴极连接片102可以电连接到电池芯100的阴极。因此该连接片102可以作为电池芯100的端子并且可以允许与电池芯100建立电连接。例如，可以与连接片102建立电连接以便允许电池芯通过连接片102充电和/或放电。
连接片102包括导电材料。该连接片102可以被构造成使它们具有柔性，以便允许连接片102弯曲或以其他方式变形。例如，连接片102可以由相对薄的导电材料片形成。在一些示例中，连接片102可以包括金属箔。
通常，电池芯101可以是任何合适的电化学电池芯。在本公开的一些示例中，该电化学电池芯是锂电池芯。合适的锂电池芯包括锂离子电池芯、锂空气电池芯、锂聚合物电池芯和锂硫电池芯。在一些示例中，该电化学电池芯可以是钠离子电池芯。通常可以使用任何合适的电化学电池。
在一些示例中，电池芯100是锂硫电池芯。锂硫电池芯可包括锂阳极和包含电活性硫材料的阴极。该阳极可由锂金属或锂金属合金形成。例如，该阳极可以包括金属箔电极，例如锂箔电极。锂箔可由锂金属或锂金属合金形成。
根据本公开的电池可以包括多个电化学电池芯100。例如，电池可以包括以上参照图1描述的类型的多个电池芯100。典型地，包括多个电池芯100的电池包括至少一些电池芯100之间的电连接。例如，可以在电池芯100之间建立电连接，使得至少一些电池芯彼此串联连接。额外地或可替选地，可以在电池芯100之间建立电连接，使得至少一些电池芯彼此并联连接。在至少一些示例中，电池可以包括电池芯之间的串联和并联连接的组合。通常，电池芯可以彼此串联连接以增加电池的电压，而电池芯可以彼此并联连接以增加电池容量。
本文设想了电池的示例，其包括多个电池芯和用于在电池芯之间建立电连接的互连件。该互连件可以设置多个电池芯之间的电连接并且可以设置电池芯和电池的端子之间的电连接。
图2A、图2B和图2C是根据本公开的示例的互连件1的示意图。该互连件1适于用在电池中，该电池包括具有连接片102的多个电池芯100，例如上文参照图1所述形式的电池芯100。
图2A示出了从互连件1的第一侧10观察的互连件1的平面图。图2B示出了互连件1的横截面图，该横截面是沿着图2A中所示的线A-A截取的。图2C示出了互连件1的横截面图，该横截面是沿着图2A中所示的线B-B截取的。
图2A-图2C中所示的互连件包括第一电绝缘基板2。该第一基板2具有第一面2a和第二面2b。该第一面2a在互连件1的第一侧10上。在图2A-图2C所示的示例中，第一基板2的第一面2a位于基板2的与第二面2b相对的一侧上。该互连件1还包括散热器5。该散热器5热连接到第一基板2的第二面2b。在图2A-图2C所示的示例中，该散热器5与第一基板2的第二面2b接触。然而，在其他示例中，该散热器5可以不与基板2直接接触，而是可以以其他方式热耦合到第一基板2的第二面2b。例如，另一导热元件可以位于第一基板2的第二面2b和散热器5之间。在这样的例子中，因为热量可以通过该导热元件传导并且在基板2的第二面2b和散热器5之间传导，所以可以认为散热器5和基板2的第二面2b被热连接。
散热器5被布置成充当被动热交换器，其允许热量从电池的一个或多个组件消散。例如，如下文将进一步描述的，当一个或多个连接片102耦合到互连件1时，电池芯100中生成的热量可以传导通过连接片102、通过互连件1并传导到散热器。该散热器可以包括高导热的材料。例如，该散热器可以由具有至少20W.m-1.K-1并且在一些示例中大于约50W.m-1.K-1的热导率的材料形成。在至少一些示例中，该散热器5可以由导热金属形成，例如铝，但是也可以使用其他材料。
互连件1还包括多个接片接收区域3，该接片接收区域3包括导电材料并且位于互连件1的第一侧10上。在图2A-图2C所示的示例中，该接片接收区域3位于第一基板2的第一面2a上。该接片接收区域适于接收电池芯100的多个连接片102中的一个。例如，一个或多个连接片102可以使能接触到接片接收区域3以便在一个或多个连接片102和接片接收区域3之间建立电连接。当在电池中使用时，一个或多个连接片102可以附接到接片接收区域3。例如，一个或多个连接片102可以使用任何合适的技术结合到接片接收区域3，该技术例如可以包括焊合、使用导电粘合剂和/或焊接(例如点焊)。
在一些示例中，多个连接片102可以连接到单个接片接收区域3。在这样的示例中，该接片接收区域3可以在多个连接片102之间设置电连接(凭借接片接收区域3的导电特性)。例如，为了在两个电池芯之间建立并联连接，两个电池芯100的阳极连接片102可以连接到第一接片接收区域3并且两个电池芯100的阴极连接片102可以连接到第二接片接收区域3。为了在电池芯之间建立串联连接，第一电池芯100的阴极连接片102和第二电池芯100的阳极连接片102可以连接到相同的接片接收区域3。
虽然在图2A-图2C中未示出，互连件1还可以包括不同接片接收区域3之间的一个或多个电连接。例如，一个或多个导电轨道可以位于第一基板2的第一面2a上，并且可以设置一个或多个接片接收区域3之间的电连接。通常，互连件1可以被配置为在电池芯100之间建立任何合适的连接配置。
在图2A-图2C所示的示例中，接片接收区域3由基本上平坦的导电材料垫形成。然而，在其他实施例中，该接片接收区域3可以包括导电材料的任何合适形状的区域，通过该区域可以建立到连接片102的电连接。形成该接线片接收区3的导电材料可以由金属形成，例如铜。为了形成接片接收区域3，在制造期间，导电材料的连续层可以沉积在基板2的第一面2a上(使用任何合适的技术)。例如，导电材料的连续层可以沉积在基板2的整个第一面2a上或基板2的第一面2a的离散区域上。导电材料的一个或多个部分随后可以被蚀刻掉以留下接片接收区域3和任何期望的导电轨道，该导电轨道在接片接收区域3和/或其他电气组件之间延伸。
虽然在图2A-图2C中未示出，该互连件1还可以设置在多个电池芯100与电池的端子之间的电连接。电池的端子可被用于与外部设备建立连接，例如对电池进行充电和/或放电。电池可以通过端子并经由互连件1充电和/或放电。例如，负载可以连接到端子并且电池芯100可以通过互连件1放电到负载。额外地或可替选地，电源可以连接到端子并且电池芯100可以从电源并经由互连件1充电。
互连件1还包括延伸穿过互连件1的多个孔4。图2C示出了穿过互连件的横截面，其中横截面是通过互连件1的一部分截取的，该部分包括延伸穿过互连件1的孔4。如图2C所示，该孔4从互连件1的第一侧10(基板的第一面和接片接收区域3位于其上)延伸到互连件1的第二侧11。如下文将进一步详细解释的，该互连件1被布置以将多个电池芯100(或至少电池芯的外壳101)大致地置于互连件1的第二侧11上。该孔4被布置为允许电池芯100的连接片102从互连件的第二侧11延伸到互连件1的第一侧10。该连接片102可以穿过孔4，以便在互连件1的第一侧10上在连接片102和接片接收区域3之间建立电接触。
互连件1还包括电绝缘材料6，其被布置为将孔4与散热器5电绝缘。例如，如图2C所示，电绝缘材料6可以被布置为在孔和散热器5之间形成电绝缘屏障。应当理解，形成散热器5的导热材料(例如，诸如铝的金属)也可以是至少部分导电的。因此需要避免延伸穿过孔4的连接片102与散热器5之间的电接触。这种电接触通过将电绝缘材料6布置在孔4中来避免。
在图2A-图2C所示的示例中(并且特别是图2C所示的)，该绝缘材料6进一步延伸以在第一基板2和孔5之间设置屏障。由于第一基板2是电绝缘的，通常不需要在基板2和孔7之间设置电绝缘屏障。在一些示例中，如图2C所示，该电绝缘材料6因此可以不延伸来为第一基板2设置屏障。然而，设置延伸贯穿孔4的电绝缘材料6(例如，如图2C所示，为第一基板2设置屏障)可以提供更简单的互连件1的制造方法。
电绝缘材料6可以是用于在孔4和散热器5之间设置电绝缘屏障的任何合适的材料。例如，电绝缘材料6可以包括树脂诸如固化树脂。
如上所述，互连件中的孔4被布置成允许电池芯的连接片102从互连件1的第二侧11延伸、穿过孔并到达互连件1的第一侧10。图3是根据本公开的示例的互连件1的一部分的示意图。图3中所示的互连件1的该部分通常对应于上文参考图2A-2C所述的互连件1，并且类似的组件用相同的参考数字标记。因此将不再参照图3再次提供互连件1的组件的进一步详细说明。图3中所示的互连件1的该部分包括延伸穿过互连件1的两个孔4。
图3中还示出了第一电池芯100a和第二电池芯100b。该第一电池芯100a包括外壳101a和第一连接片102a。该第二电池芯100b包括外壳101b和第二连接片102b。该第一电池芯100a和第二电池芯100b通常位于互连件1的第二侧11上。例如，电池芯100a、100b的外壳101a、101b位于互连件1的第二侧11上。如图3所示，电池芯的连接片102a、102b被布置为从互连件的第二侧11延伸、穿过孔4并到达互连件1的第一侧10。通过使连接片102a、102b穿过孔，连接片102a、102b可以在互连件1的第一侧10上建立电连接，而电池芯100a、100b的外壳101a、101b部分在互连件1的第二侧11上。
如图3所示，连接片102a、102b在互连件1的第一侧10上的至少一个接片接收区域3上被接收。例如，连接片102a、102b可以附接或以其他方式连接到至少一个接片接收区域3。如上所述，例如，连接片102a、102b可以使用任何合适的技术结合到接片接收区域3，例如，该技术可以包括焊合、使用导电粘合剂和/或焊接(例如点焊)。
在图3所示的示例中，第一电池芯101a的第一连接片102a连接到与第二电池芯101b的第二连接片102b连接的相同的接片接收区域3。因此，该接片接收区域3用于在第一电池芯100a的第一连接片102a和第二电池芯100b的第二连接片102b之间设置电连接(凭借接片接收区域3的导电性)。
如图2A-2C和图3所示，孔4可以被布置成接近至少一个接片接收区域3。这种布置有利于延伸穿过孔4的连接片102连接到互连件1的第一侧10上的最接近的接片接收区域3。例如，该孔4可以延伸穿过接片接收区域3的至少一部分，使得该孔与互连件的第一侧10上的接片接收区域紧邻。或者，孔4可与接片接收区域3间隔开，同时保持靠近接片接收区域3。
通常，该接片接收区域3和孔4可以以有助于将电池芯100及它们相应的连接片102连接到接片接收区域3的方式来布置。例如，该接片接收区域3可以被定位为使得其邻近或靠近孔4。该接片接收区域3可以相对于孔定位并且具有例如便于与连接片102连接的尺寸。例如，该接片接收区域3可以具有尺寸为使得连接片102可以连接到接片接收区域3而不与相邻连接片102重叠或接触。此外，孔4可以间隔开以便在互连件1的第二侧11上容纳电池芯100。例如，孔4可以间隔开以便促进在互连件1的第二侧上的电池芯100的高效封装，以有利地增加电池的体积能量密度。
如上所述，连接片102a、102b可由柔性材料形成，如图3所示，这允许连接片102a、102b的一部分朝着互连件1的第一侧10上的接片接收区域3弯曲并与之接触。该连接片102a、102b可以通过任何合适的方式靠近接片接收区域3并与接片接收区域3耦接。例如，该连接片102a、102b一旦延伸穿过孔4，就可以弯曲或以其他方式变形，使得它们被定位在与接片接收区域3接触或接近接片接收区域3的位置。该连接片102a、102b然后可以耦接到接片接收区域3以在电池芯100和互连件1之间形成电连接。例如，该接线片102a、102b和接片接收区域3可以通过焊合、导电粘合剂和/或焊接，例如超声波焊接或激光焊接来耦合。
如图3中进一步所示，当连接片102a、102b延伸穿过孔4时，绝缘材料6在连接片102a、102b和散热器5之间提供了绝缘屏障。这可以防止连接片102a、102b与散热器5进行电连接并通过散热器5短路。
应当理解，在图2A-图2C和图3所示的示例中，可能存在连接片102a、102b可能与互连件1的第二侧11上的散热器5的暴露表面接触的风险。例如，在电池组装期间并且当连接片102a、102b首先穿过孔4时，存在连接片102a、102b可能接触到散热器5的暴露部分(例如在互连件的第二侧11上和在孔4附近)的风险。连接片102a、102b和散热器5之间的这种接触可能导致连接片102a、102b通过散热器5短路。为了降低这种风险，在至少一些示例中，可以将附加的绝缘材料6布置在互连件1的第二侧11上的散热器5的暴露表面上。例如，可以将绝缘材料布置在至少接近孔4的位置，以便在散热器5和连接片102a、102b之间设置绝缘屏蔽。如下文将在至少一些示例中进一步详细描述的(例如，参考图4-图6)，互连件可以在互连件的第二侧11上设置有第二绝缘基板，其可以设置散热器5的进一步绝缘屏蔽。
例如，如图2A所示，穿过互连件1的孔4通常具有伸长的矩形形状，使得它们以槽的形式设置。例如，孔4的形状可以被布置以接收连接片102，并且可以成被形成形状为大致对应于连接片102的横截面形状和范围。尽管图2A-图2C中所示的示例包括通常以槽的形式的孔4，在其他示例中，可以使用的任何合适的布置和形状的孔。
在至少一些示例中，上文参照图2A-图2C和图3所述类型的互连件1通常可以采用印刷电路板(PCB)的形式，尤其是金属包覆PCB的形式。例如，该第一电绝缘基板可由与典型地用于形成PCB中的基板的那些材料对应的材料形成。在至少一些示例中，该第一基板2可以包括诸如FR-4和/或G-10的玻璃纤维增强型环氧树脂。
导电材料可以被添加到基板2的第一面2a以形成上述电连接。例如，可以使用任何合适的PCB制造技术在第一基板2的第一面2a上形成导电材料的部分。这些可以包括，例如，将诸如铜的导电材料层应用到第一基板2的第一面2a，并且蚀刻导电材料的部分以留下一个或多个导电部分。此外，或者，导电材料(例如铜)可以选择性地施加到第一基板的第一面2a以形成导电材料的期望布置。例如，可以通过将导电材料选择性地应用到基板的第一面2a和/或选择性地蚀刻导电材料层来形成接片接收区域3。在一些示例中，可以通过将焊料应用到基板2的第一面2a来形成接片接收区域3。
如上所述，基板2的第二面2b热连接到散热器5。例如，该基板2的第二面2b可结合到散热器5，其可包括导热材料诸如铝。
散热器5可以被布置以促进互连件1中的热传递。典型地，在电池使用期间，热量可以在电池芯100中生成。例如，在电池芯的放电和/或充电期间，可生成热量并且电池芯的温度可能升高。在至少一些情况下，可能需要设置一种机制，通过该机制可以将热量从电池芯100传递出去，以避免在使用期间电池芯过热。例如，电池芯100中生成的热量可以传导到散热器5。例如，电池芯外壳101内生成的热量可以传导通过电池芯的连接片102并到达与连接片102附的接片接收区域3。通过设置散热器5，其热连接到接片接收区域3所位于的基板2上，热量可以有效地传导通过接片接收区域3、基板2并到达散热器5。这样一种机制可以为从电池芯的有效散热设置，从而在电池中设置热管理。
在一些操作条件中，散热器5额外地可以用于防止在电池中和跨互连件1建立较大的温度梯度。例如，在电池的操作期间(例如电池的充电或放电)，电池的多个电池芯100中的一个或多个可能变得比其他电池芯更热。这可能是由于电池芯的操作条件的差异(例如，流入/流出不同电池芯的电流量的差异)或可能是由于电池芯周围条件的差异造成的。例如，电池可以包括在互连件1的第二侧11上彼此相邻定位的一组电池芯100。这样的一组电池芯100可以包括位于该组边缘附近的电池芯和位于该组电池芯100中间的其他电池芯。位于电池芯组边缘附近的那些电池芯可以将电池芯中生成的一些热量散发到它们的周围，并且因此那些电池芯可能比组中的其他电池芯更冷。位于电池芯组中间的那些电池芯可能被其他电池芯包围，并且因此可能无法有效地向其周围散发热量。因此，位于电池芯组中间附近的那些电池芯可能变得比位于电池芯组边缘附近的那些电池芯更热。因此，较热电池芯连接到的接片接收区域3(和互连件1的邻近区域)可能变得比较冷电池芯连接到的接片接收区域3和互连件1的区域更热，并且可能跨互连件1建立温度梯度。
在操作期间，通常希望电池中的多个电池芯100中的每一个保持在大致相同的温度并且避免不同电池芯之间的较大温差。如上所述，散热器5可以由高导热材料形成。因此，热量可以通过散热器5从互连件1的一个区域有效地传导到另一个区域，从而降低可能跨互连件1建立的任何温度梯度。例如，在互连件1的一个或多个区域变得加热到比互连件的其他区域更高的温度的情况下，热量可以通过基板2和散热器5从互连件1的相对热的区域有效地传导到相对冷的区域。散热器5因此可以用于降低跨互连件1的任何温度梯度并且可以减少电池中不同电池芯100之间的温度差异。
如下文将进一步详细描述的，该散热器可以热耦合到一个或多个传热装置，这可以进一步促进电池的热传递和热管理。
除了由散热器5设置的热特性之外，散热器5可以进一步用于为互连件1设置机械支撑。例如，散热器5可以提高互连件1的刚度和/或机械强度。
孔4可以使用任何合适的制造方法从基板2和散热器5上切出。孔4可以在制造过程中的任何阶段从基板2和散热器5上切出。例如，孔4可以在基板2和散热器5组合在一起以形成互连件1之前分别从它们上切出，或者可以在基板2和散热器5组合在一起之后一起切出。
例如，可以通过用绝缘材料6填充延伸穿过散热器5(和可选地基板2)的孔来布置绝缘材料6。例如，绝缘材料6可以包括固化树脂，例如环氧树脂。随后可在绝缘材料6中形成孔(例如，机械加工或以其他方式切出)以便设置延伸穿过互连件的孔4。以这种方式(或通过任何其他合适的制造方法)，绝缘材料6可以被布置成沿着延伸穿过散热器5的孔排列，使得绝缘材料6在散热器5和延伸穿过互连件1的孔4之间提供绝缘屏障。
如上所述，穿过互连件1的孔4允许位于互连件1的第二侧11上的电池芯100的连接片101延伸通过互连件1并连接到被布置在互连件1的第一侧10上的接片接收区域3。如下文将进一步详细解释的，这种布置在电池的体积封装效率、互连件1处建立的连接的电气安全性和/或电池组装的简易性和安全性方面具有特殊优势。
虽然上文已经参考图2A-图2C和图3描述了根据本公开的互连件1的示例，在根据本公开的一些示例中，可以在互连件中设置附加的或替代的组件和布置。图4A、图4B和图4C是根据本公开的另一示例的互连件200的示意图。图4A示出了从互连件200的第一侧10观察到的互连件200的平面图。图4B示出了互连件200的横截面图，该横截面沿图4A中所示的线C-C截取。图4C示出了图4B的横截面的一部分的更详细的视图。
图4A-图4C中所示的互连件200包括许多与互连件1相同的组件和特征，上文参考图2A-2C和图3对其进行了描述。图4A-图4C中所示的互连件200的对应组件用与图2A-图2C和图3中所用组件相同的参考数字表示。因此将不再参照图4A-4C提供对这些对应组件的进一步详细描述。例如，图4A-图4C中所示的互连件200包括孔4，其以与上文参考图2A至图2C描述的孔4对应的方式延伸穿过互连件200。因此，图4A-图4C中没有结合互连件200示出穿过互连件200和穿过孔4取得的横截面。很容易理解，这样的横截面将具有与图2C的横截面相似的形式(在互连件200的第二侧11上增加了第二基板7)。以上参考图2A-图2C和图3描述的任何特征和/或教义可以等效地应用于图4A-图4C中描述的示例互连件200。
图4A-图4C中所示的互连件200凭借增加的第二电绝缘基板7而与图2A-图2C和图3的互连件1的区别开。该第二基板7位于互连件200的第二侧11上。特别地，该第二基板7包括互连件200的第二侧11上的第一面7a和热连接到散热器5的第二面7b。在图4A-图4C所示的示例中，该第二基板7的第二面7b与散热器5接触。然而，如上面参考第一基板2的第二面2b所述，可以采用其他布置，其中第二基板的第二面7b仍热连接到散热器5而不与散热器5直接接触。例如，另一导热元件可位于第二基板7的第二面7b与散热器5之间。在这样的例子中，由于热量可以通过导热元件传导并在第二基板7的第二面7b和散热器5之间传导，所以散热器5和第二基板7的第二面7b可以被认为是热连接的。
第二基板7可以共享上文参考第一基板2所述的一个或多个特性。例如，该第二基板7可包括通常用于PCB构造的材料，例如玻璃纤维增强型环氧树脂(例如FR-4和/或G-10)。此外，导电材料可以以与上文参考第一基板2的第一面2a所述的类似的方式设置在第二基板7的第一面7a上。例如，可以在第一基板2的第一面2a上形成导电轨道(例如，使用加成法或减成法)。在至少一些示例中，互连件200可以具有与双面PCB类似的构造。
第一基板2和/或第二基板7可以相对较薄并且可以例如具有小于约3mm的厚度，并且在许多实施例中可以显著地小于3mm。设置相对薄的基板有利地促进了通过基板的热传导，并且额外地允许互连件200具有紧凑且轻量的结构。
如上所述，第二基板7是电绝缘的，并且因此其为散热器5设置了进一步的绝缘屏障。例如，该第二基板7可以电池芯100和散热器5之间提供电绝缘。在至少一些示例中，第二基板2可以进一步允许在互连件200的第二侧11上设置电路，同时保持与散热器5电绝缘。例如，可以在第二基板7的第一面7a上设置电路。第二基板的第一面7a上的电路可以经由一个或多个延伸穿过互连件200的电气直通连接部8连接到第一基板2的第一面2a上的组件(例如接片接收区域3)。该一个或多个直通连接部8在第一基板2的第一面2a和第二基板7的第一面7a之间提供一个或多个电连接。特别地，该直通连接部8可以被布置为在第一基板2的第一面2a上的一个或多个接片接收区域3与第一基板2的第一面7a之间提供电连接。例如，直通连接部8可以要么直接地要么通过第一基板2的第一面2a上的导电轨道而电连接到一个或多个接片接收区域3。
例如图4B和图4C所示，直通连接部8可以延伸穿过散热器5，同时与散热器5电绝缘。图4C中示出了直通连接部8的示例实施方式的更详细视图。该示例直通连接部8包括延伸穿过散热器5和第一基板2以及第二基板7的孔。该孔以绝缘材料16内衬，例如，其可以包括诸如环氧树脂之类的树脂。在这点上，形成直通连接部8的孔可以类似于上述孔4，用于使连接片穿过互连件。该直通连接部8还包括导电材料17，其排列(电镀)在延伸穿过互连件200的孔。例如，该导电材料17可以包括***到互连件200中的孔中的焊料材料。虽然该导电材料17在图4C中被描述为对互连件200中的孔加内衬或电镀，但在一些示例中，该导电材料17可以完全填充延伸穿过互连件200的孔。
导电材料17可以连接到位于第一基板2和第二基板7上的组件，以便在第一基板2的第一面2a和第二基板7的第一面7a之间建立电连接。导电材料17通过绝缘材料16与散热器5绝缘，从而防止通过散热器5的连接短路。
如将理解的，例如从图4C中所示的示例，直通连接部8允许在互连件200的第一侧10和第二侧11之间建立电连接。例如，位于第二基板7的第一面7a上的电路可以电连接到至少一个直通连接部8。该至少一个直通连接部8可以连接到位于互连件200的第一侧10上的一个或多个接片接收区域3，从而在电路和一个或多个接片接收区域3之间建立电连接。
位于第二基板的第一面7a上的电路可以被设置用于各种不同的目的。在至少一些示例中，该电路可以包括用于控制连接到互连件200的一个或多个电池芯100的荷电状态的电路。附加地或可替选地，该电路可以包括用于控制连接到互连件200的一个或多个电池芯100的温度的电路。
在一些实施例中，可以在电池中设置主动热管理。例如，互连件200可以包括用以控制连接到互连件200的多个电池芯100中的一个或多个电池芯的温度的电路。在图4B所示的示例中，用于控制多个电池芯100的温度的电路包括安装在互连件200的第二侧11上的第二基板8上的电阻器9。电阻器9中的每一个可以被定位在第二基板7上的、与互连件200的第一侧10上的接片接收区域3相对的位置。因此，电阻器9中生成的热量可能导致一个或多个相对的接片接收区域3发热(例如，由于热量通过基板2、7和散热器5从电阻器9传导到接片接收区域3)。将电阻器9定位在互连件9的第二侧11上并与接片接收区域3相对可以提供通过散热器5从电阻器9到接片接收区域3的特别高效的热传递。例如，通过互连件200从定位在互连件1的第二侧11上的电阻器9到互连件200的第一侧10上的接片接收区域3的热传递可能大于如果电阻器9改为与接片接收区域3相邻且在互连件200的与接片接收区域3同一侧上定位的热传递。
连接到被加热的接片接收区域3的电池芯100可以经由通过接片接收区域3和连接到接片接收区域3的连接片102的传导来接收热量。因此，电阻器9可以被用于提供对互连件1的区域进行局部加热，以便加热连接到互连件1的一个或多个电池芯。
如图所示，电阻器9被设置在第二基板8上的不同位置处，使得不同的电阻器9向互连件1的不同区域提供加热。因此，不同的电阻器9可以提供加热给不同的接片接收区域3以及因此的连接到接片接收区域3的不同的电池芯。以这种方式，电阻器向互连件1提供可控的和局部的加热。可以设想除了那些图中所示电阻器之外的其他合适的布置。
通过控制流过电阻器9的电流，可以控制电阻器9对一个或多个电池芯100或接片接收区域3的加热。例如，在需要加热电池芯100的情况下，可以跨与电池芯连接的接片接收区域相对地定位的电阻器9来连接电位差，以便通过电阻器9生成电流，从而使电阻器9被加热。
在一些示例中，电阻器9可以电连接到电池芯100。例如，经由连接到互连件200上的接片接收区域3的连接片102，电阻器9可以跨一个或多个电池芯100连接。该接片接收区域可以经由直通连接部8和可选地第二基板7上的导电轨道连接到电阻器。电阻器9到接片接收区域3的连接允许了从连接到接片接收区域3并通过电阻器9的一个或多个电池芯100汲取电流。因此，一个或多个连接的电池芯100可以用作电阻器9的电源。
虽然连接的电池芯100提供方便的电源，其可被用于驱动电流通过电阻器9并向互连件200提供局部加热，但可以使用任何电源来驱动电流通过电阻器9。例如，一个或多个电阻器9可以连接在单独的电源(未示出)两端，该电源是为了向互连件200提供局部加热的目的而设置的。
电阻器9可以与一个或多个开关(未示出)串联连接，这些开关可以打开和闭合以控制通过电阻器9的电流，并且因此控制提供给互连件200的加热。电流的流量可由任何合适的控制电路控制。例如，互连件1可以包括控制器(例如以微处理器的形式)，其被布置为控制通过一个或多个电阻器9的电流的流量。该控制器(未示出)可以被安装在第一基板2、第二基板7上，或者可以单独放置。该控制器可以经由互连件200上设置的连接件与位于一个或多个基板2、7上的电路(例如，以一个或多个电阻器9和/或一个或多个开关的形式)连接。该连接件可以包括用于连接一个或多个外部组件例如控制器的任何合适的接口(例如插座)。该连接件可以经由一个或多个导电轨道(未示出)连接到第二基板7上的电路，该导电轨道跨基板7延伸。
在一些示例中，互连件200的加热可以根据一个或多个温度测量值来控制。在图4C所示的示例中，互连件200设置有安装在互连件200的第二侧11上和第二基板7上的多个温度计13。该温度计13可以定位在互连件200的第二侧11上的、与互连件200的第一侧10上的接片接收区域3相对的位置。该温度计13因此可提供温度测量值，该测量值指示接片接收区域3的温度并因此指示电池芯的温度(因为电池芯经由导热连接片热耦合到接片接收区域3)。特别地，该温度计13可以被布置成使得由温度计13得到的测量值提供被连接到不同接片接收区域3的电池芯之间的任何温差的指示。然而，可以设想除图中所示之外的温度计13的其他布置。
温度计13可以连接到控制器(未示出)，该控制器被布置为控制通过电阻器9的电流的流量。该控制器可以从温度计13接收温度测量值并且可以根据接收到的测量值控制通过电阻器9的电流的流量。例如，如果来自温度计13的测量值表明不同电池芯100处于不同温度，则可以使电流流过(例如通过打开开关)通过被热耦合到一个或多个电池芯的一个或多个电阻器9，其温度测量值表明与其他电池芯相比其相对较冷。因此可以由一个或多个电阻器9加热相对冷的电池芯并且可以降低不同电池芯之间的温差。
温度计13可以包括能够测量温度的任何合适的组件，例如热敏电阻。虽然已经描述了以电阻器9形式的热源，但在一些示例中，其他形式的热源可以被使用以向互连件200提供加热。通常，任何合适的热源都可以被使用。
如上所述，在一些示例中，电路可以被设置(例如在第二基板7的第一面7a上)用于控制被连接到互连件200的一个或多个电池芯的荷电状态。在包含多个电池芯100的电池中，可能需要电池的不同电池芯100以大致相同的速率充电和/或放电，以使每个电池芯中的荷电状态保持平衡。然而，随着时间的推移，在充电-放电循环期间，电池中不同电池芯100的健康状态和性能可能会随着使用而开始偏离。因此，在电池的运行时段，不同的电池芯100可具有不同的荷电状态。因此可能需要管理电池中的电池芯的荷电状态，例如，以降低不同电池芯之间的荷电状态的任何差异。
在一些示例中，互连件100设置有用于控制电池的电池芯100的荷电状态的电路。该电路可以被布置以提供电池芯100的荷电状态的被动和/或主动控制。电池芯的荷电状态的被动控制可以包括跨一个或多个电池芯两端连接的一个或多个旁路电阻器，以便通过电阻器9使电池芯放电，从而降低电池芯的荷电状态。例如，用于控制荷电状态的电路可以包括用于测量每个电池芯两端的电压(或指示荷电状态的任何其他度量)的电压计(未示出)。任何具有高于最低电压电池芯的电压的电池芯都可以连接到旁路电阻器以便降低该电池芯的荷电状态，从而使其与最低电压电池芯一致。因此，该电路可以进一步包括一个或多个电阻器9和用于将电阻器9连接到一个或多个电池芯100两端的开关。通过将电阻器9电连接(例如，经由第二基板7上的导电轨道和直通连接部8)到电池芯连接片102和电池芯100所连接的一个或多个接片接收区域3，电阻器9可以连接到一个或多个电池芯100两端。
构成用于控制电池芯的荷电状态的电路的一部分的电阻器9可安装在第二基板7上，如图4B所示。当电流流过电阻器被汲取时，电阻器中将会生成热量。如上所述，在第二基板7上(例如在电阻器中)生成的热量传导通过基板7并到达散热器5。因此，该散热器5用于减少由用于控制电池芯的荷电状态的电路引起的任何不希望的局部加热。
在一些实施例中，用于控制电池芯100的荷电状态的电阻器可以与被设置用于控制电池芯的温度的电阻器9相同。因此，相同的电路可以既被用于控制电池芯100的荷电状态又被用于控制电池芯的温度，从而降低所需的组件数量。在其他实施例中，用于控制电池芯的荷电状态的电路可与用于控制电池芯温度的电路不同，从而允许荷电状态和温度的独立控制。
在一些实施例中，用于控制电池芯100的荷电状态的电路可以另外地或可替代地被配置为提供荷电状态的主动控制。荷电状态的主动控制可以包括将电荷从一个电池芯转移到另一个电池芯。例如，电荷可以从被测量为具有相对高电压的电池芯转移到被测量为具有相对低电压的电池芯，以平衡电池芯的荷电状态。用于提供主动控制的电路可以包括例如一个或多个DC转换器和/或开关式电容器。这样的组件(未示出)可以安装在第二基板7上并且经由接片接收区域3(例如经由第二基板7上的导电轨道和直通连接部8)电连接到电池芯100。
在一些示例中，用于控制电池芯的荷电状态的电路可以包括控制器(例如，以微处理器的形式)。该控制器(未示出)可以安装在第二基板7上或者可以与第二基板7分开放置。该控制器可以连接到位于第二基板7上的电路(例如以一个或多个电阻器、开关、DC转换器、开关式电容器和/或其他组件的形式)。
用于控制电池芯100的荷电状态的控制器可以与用于控制电池芯100的温度的控制器相同或不同。在一些实施例中，可以设置电池管理***来管理一个或多个电池的特性，诸如电池芯的荷电状态和/或电池芯的温度。该电池管理***可以耦合到设置在互连件200上的电路。
图5A-图5D是根据本公开的互连件300的另一示例的示意图。图6是包括图5A-图5D中所示的互连件300的电池500的示意图。
图5A-图5D和图6中所示的互连件300包括与那些上文参考图2A至图2C、图3和图4A至图4C所述的许多对应的组件和特征。图5A-图5D和图6中所示的互连件300的对应组件用与图2A-图2C、图3和图4A-图4C中使用的相同的参考数字表示。因此，将不再参照图5A-图5D和图6设置有这些对应组件的进一步详细描述。以上参照图2A-图2C、图3和图4A-图4C描述的任何特征和/或教义可以等效地适用于在图5A-图5D和图6中描述的示例互连件300。
图5A是从互连件的第一侧10观察到的互连件300的平面图。图5B是从互连件的第一侧10观察的互连件300的透视图。图5C是从互连件的第二侧11观察到的互连件300的平面图。图5D是从互连件的第二侧11观察到的互连件300的透视图。图6是包括互连件300和连接到互连件300的多个电池芯100的电池500的透视图。
图5A-图5D和图6中所示的互连件300通常是以上文参考图4A-图4C所述的互连件的形式。例如，该互连件300包括第一电绝缘基板2、散热器5和第二电绝缘基板7。该互连件300还包括多个接片接收区域3，其包含导电材料并位于互连件300的第一侧10上。特别地，该接片接收区域3位于第一基板2的第一面上。该互连件300还包括多个孔4，其延伸穿过互连件并且被布置成允许电池芯100的连接片102从互连件300的第二侧11延伸，穿过孔4并到达互连件300的第一侧10，以建立与互连件300的第一侧10上的接片接收区域3的接触。尽管在图5A-图5D和图6中不可见，该互连件还包括电绝缘材料，其被布置成使孔4与散热器5绝缘，使得延伸穿过孔4的连接片102与散热器5电绝缘。
在图5A-图5D和图6所示的示例中，互连件包括位于互连件10的第一侧上的总共五个接片接收区域3。每个接片接收区域3位于邻近或至少接近多个孔4。从图6中可以看出，孔4和接片接收区域3被布置成使得延伸穿过孔的连接片102可以方便地连接到接片接收区域3，以便建立与接片接收区域3的电连接。例如，连接片102的一部分可以在互连件300的第一侧上弯曲或以其他方式变形，以便使连接片102与接片接收区域3电接触。
该互连件还包括多个直通连接部8，用于在互连件300的第二侧11和互连件300的第一侧10上的接片接收区域3之间建立电连接。在图5A-图5D和图6所示的示例中，该直通连接部8位于互连件的第一侧10上的接片接收区域3内，以便与接片接收区域3建立直接接触。可替选地，直通连接部8可以与互连件300的第一侧10上的接片接收区域3分离，并且可以经由第一基板2上的一个或多个导电轨道建立与接片接收区域3的电接触。
互连件300还包括第二基板7上的电路。尽管图中未具体说明，但该电路连接到一个或多个直通连接部8以便建立与接片接收区域3的电连接。如上所述，该电路可以包括被布置为控制连接到互连件300的电池芯的温度和荷电状态中的一个或多个的电路。例如，该电路包括电阻器9，其可以被布置为用于控制连接到互连件300的一个或多个电池芯的温度和/或荷电状态。该电路还可以包括例如位于第二基板7上的导电轨道和/或任何其他合适的组件。例如，如图5C和图5D所示，互连件300还可以包括温度计13，用于测量一个或多个电池芯100的温度的温度指示。例如，温度计13可以被用于执行互连件300中的主动热管理。
在图5C和5D所示的示例中，互连件300还包括连接器21。该连接器21可以被布置成与位于互连件300上的一个或多个组件建立连接。例如，该连接器21可以连接到电池500的端子和/或可以连接到用于执行电池管理功能的控制电路。
如图5A、图5B和图6中清楚地示出的，互连件300包括散热器5的部分5a，其延伸超出第一基板2的范围，使得散热器的部分5a被暴露(即未被第一基板2覆盖)。散热器5的暴露部分5a可以促进互连件的热管理。例如，该暴露部分5a可以允许热量从散热器5和互连件300消散。例如，热量可以从散热器的暴露部分5a传递到在暴露部分5a附近的空气。
额外地或可替选地，根据本公开的互连件还包括与散热器5的暴露部分5a热接触并被布置成将热量从散热器5传递出去的传热装置(未示出)。例如，传热装置可被置于与散热器5的暴露部分5a物理接触。该传热装置可以包括用于将热量从散热器5和互连件300传递出去的任何合适的装置。例如，传热装置可以包括被配置为在散热器5的暴露部分5a上方生成流体的流动以便帮助热量从散热器5消散的装置。例如，空气流可以在暴露部分5a上生成。额外地或可替选地，液体冷却剂可以被置于暴露部分5a附近(例如，在一个或多个导管中)以允许热量从散热器5到冷却剂的传递。在一些示例中，该传热装置可以包括其他传热组件，例如热管。
在一些示例中，散热器5可以设置有一个或多个特征部，例如翅片，其用于增加散热器5的表面积和/或帮助散热器5上方的流体的流动。
如上面详细解释的，互连件300可以被布置成提供从电池芯(例如通过连接片102)到散热器5的有效热传递。这种布置可以允许通过互连件300进行电池500的简单和有效的热管理。例如，主动热管理(例如主动冷却)可以设置在离散数量的易接近位置处，例如散热器5的暴露部分5a处，以设置整个电池500的热管理。
如图5A-图5D和图6中进一步所述，互连件300可以进一步设置有一个或多个固定点以促进互连件300到电池500的一个或多个组件的附接。在图5A-图5D和图6中的示例中，固定点以孔的形式设置，其延伸穿过散热器5的暴露部分5a，以允许互连件被固定在电池500中的适当位置。
如图6清楚地示出，当并入电池500中时，互连件300提供了多个电池芯100之间的连接。该电池芯100被布置在互连件300的第二侧11上。电池芯100的连接片102被布置为延伸穿过互连件300中的孔4并且连接到互连件的第一侧10上的接片接收区域3。该电池500可设置有一个或多个组件以将电池芯100固定就位。例如，如图6所示，电池500包括多个支架150，电池芯100可以放置在该支架150中。
电池500可以包括图6中未示出的一些其他组件。例如，电池还可以包括外壳，图6中所示的组件位于该外壳中。此外，电池可以包括用于与电池500建立外部连接的外部端子。
如上文广泛所述并且可以在图6中清晰可见的，本文中所述类型的互连件允许电池芯位于互连件300的第二侧11上，与此同时在位于互连件的第一侧10上的接片接收区域3处建立与电池芯的电连接。例如将被理解的，从图6中可以看出，这种布置可以提高电池的体积封装效率。例如，通过在互连件300的相对电池芯100的一侧上设置接片接收区域3，互连件300可以被定位在相对靠近电池芯100的位置，从而提高封装效率。此外，这样的布置可以促进电池的组装的方便和安全，这是因为接片接收区域3和延伸穿过孔4的连接片102容易接近，这可以有助于在组装期间方便且安全地将连接片104连接到接片接收区域3。
如本文进一步所述，可以在互连件300的第二侧11上设置电路(例如，包括一个或多个导电轨道)。这种布置可以提供安全性和完整性优势，这是因为电路凭借被互连件300本身屏蔽而没有暴露(例如在电池组装期间)。
如本文中进一步所述，互连件设置有散热器5。该散热器促进了电池中的有效热管理并且可以例如促进从电池芯和互连件300的有效散热(例如经由散热器5的暴露部分5a。)此外，散热器5可以进一步提高互连件300的机械强度和/或结构刚度。
尽管互连件1、300的具体示例在附图中示出并且在上文进行了描述，但是应当理解，本发明的其他实施例也在设想之中。例如，在不脱离本发明的范围的情况下，根据本发明的实施例的互连件可以包括与图中所示的组件不同布置的组件。此外，或者，根据本发明的实施例的互连件可以包括比图中所示更多或更少的组件。例如，在一些实施例中，互连件可以包括比图中所示的接收区域3更多或更少的接片接收区域。
应当理解，附图仅作为本文中公开的装置的示意图提供，并且至少一些附图未按比例呈现。例如，至少图中所示的组件可以具有相对于其他组件放大或缩小的尺寸以便于说明，并且所示组件的相对尺寸不应被解释为限制性的。
结合本发明的特定方面、实施例或示例描述的特征、整体、特性、化合物、或材料应理解为适用于本文描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其不相容。在本说明书中公开的所有特征(包括任何所附权利要求、摘要和附图)和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以以任何组合进行组合，除了其中至少一些这样的特征和/或步骤相互排斥的组合以外。本发明不限于任何前述示例的细节。本发明扩展到本说明书中公开的特征的任何新颖的一个或任何新颖的组合(包括任何所附权利要求、摘要和附图)，或扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个或任何新颖的组合。

Claims (17)

1.一种用于电池的互连件，所述电池包括具有连接片的多个电池芯，其中所述互连件包括：
第一电绝缘基板，其具有在所述互连件的第一侧上的第一面、和第二面；
散热片，其热连接到所述第一基板的第二面；以及
多个接片接收区域，其包括在所述互连件的第一侧上的导电材料，以用于接收电池芯的连接片，
延伸穿过互连件的多个孔，其中所述孔被布置成允许电池芯的连接片从互连件的第二侧延伸穿过孔并到达互连件的第一侧以建立与互连件的第一侧上的接片接收区域的接触；和
电绝缘材料，其被布置成使所述孔与所述散热器绝缘，使得延伸穿过所述孔的连接片与所述散热器电绝缘。
2.根据权利要求1所述的互连件，还包括：在互连件的第二侧上的第二电绝缘基板，其中所述第二电绝缘基板具有在所述互连件的第二侧上的第一面和热连接到所述散热器的第二面。
3.根据权利要求2所述的互连件，还包括：一个或多个电气直通连接部，其延伸穿过所述互连件并且在所述第一基板的第一面和所述第二基板的第一面之间提供一个或多个电连接。
4.根据权利要求3所述的互连件，其中所述多个电气直通连接部中的一个延伸穿过所述散热器并且与所述散热器电绝缘。
5.根据权利要求3或4所述的互连件，其中所述一个或多个电气直通连接部被布置为在所述第一基板的第一面上的一个或多个接片接收区域与所述第二基板的第一面之间提供电连接。
6.根据权利要求5所述的互连件，还包括：位于所述第二基板的第一面上并连接到所述直通连接部中的至少一个从而与所述接片接收区域中的至少一个建立电连接的电路。
7.根据权利要求6所述的互连件，其中所述电路包括用于控制一个或多个电池芯的荷电状态的电路。
8.根据权利要求6或7所述的互连件，其中所述电路包括用于控制一个或多个电池芯的温度的电路。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的互连件，其中所述电路包括位于所述第二基板的第一面上的一个或多个电阻器。
10.根据权利要求9所述的互连件，其中所述一个或多个电阻器位于所述第一基板的第一面上的至少一个接片接收区域的对面。
11.根据前述权利要求中任一项所述的互连件，其中所述互连件还包括一个或多个温度计，其被布置成测量温度，所述温度指示至少一个所述电池芯的温度。
12.根据前述权利要求中任一项所述的互连件，其中所述散热器的至少一部分延伸超过所述第一基板的范围，使得所述散热器的一部分被暴露。
13.根据权利要求12所述的互连件，其中所述互连件还包括传热装置，其与所述散热器的暴露部分热接触并且被布置成将热量从所述散热器传导出去。
14.根据前述权利要求中任一项所述的互连件，其中延伸穿过互连件的孔包括延伸穿过散热器的孔，并且其中所述电绝缘材料被布置成沿着延伸穿过散热器的孔排列以便在散热器和延伸穿过互连件的孔之间设置绝缘屏障。
15.一种电池，包括：
根据前述权利要求中任一项所述的互连件；和
具有连接片的多个电池芯，其中所述多个电池芯被布置在所述互连件的第二侧上，并且其中电池芯的连接片延伸穿过所述互连件中的孔并且附接到所述互连件第一侧的接片接收区域。
16.根据权利要求15所述的电池，其中所述互连件包括根据权利要求12所述的互连件，并且其中所述电池还包括传热装置，其与所述散热器的暴露部分热接触并且被布置成将热量从所述散热器传导出去。
17.根据权利要求15或16所述的电池，其中所述多个电池芯包括锂硫电池芯、钠离子电池芯、锂离子电池芯和锂空气电池芯中的一个或多个。
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