CN204156017U - 电极片结构及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电极片结构及电池模组。电极片结构包括：第一电极片，呈矩形，对应电池模组中的作为总正输出极或总负输出极的电池的极柱设置，与该电池的极柱电连接；第二电极片，数量上与第一电极片对应，位于相应第一电极片上方且与该相应第一电极片焊接在一起；以及可伸缩电极片，呈矩形，用于将电池模组中的电池的除了作为总正输出极或总负输出极的极柱之外的其它同极性的极柱并联在一起。可伸缩电极片包括：多个平面段，分别用于与所述其它同极性的极柱电连接；至少一个拱形段，能够弹性变形，各拱形段至少一侧相邻一个平面段；以及接外段，位于平面段和拱形段形成的区域的最外侧，用于与对应的第一电极片电连接。

Description

电极片结构及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池组技术领域，尤其涉及一种电极片结构及电池模组。

背景技术

为解决困扰全球的能源危机和环境污染问题，电动车市场展现出蓬勃发展的势头,需要放电电流更大、功率更高的锂离子电池；储能电站、风力发电站等领域也要求电池能够高倍率放电，随着锂离子电池材料和技术的不断改进和提高，锂离子电池的高功率性能得到了很大的提高,有望在上述领域得到广泛的应用。

锂离子电池的储能容量非常惊人，但即便如此，单个电池单元的容量不论从电压还是从电流方面仍都太低，不能完全满足市场的需求；并联多个电池单元可以增大电池所提供的电流，串联多个电池单元则可以增大电池提供的电压；串并联电池技术成为解决市场需求大容量电池的解决方法。

目前电池的极柱均为铝合金材料，出于同种材料易于焊接考虑，模组的总正输出极、总负输出极与电池的极柱接触的面分别采用铝电极片。

目前总正、负输出极连接外界部分都采用强度较高及过电流能力较强的铜电极片，铜电极片长度由并联的电池个数决定，铜电极片的长度需覆盖并联到的各电池，铜电极片上需要超声波焊接多个铝电极片，以实现铝电极片与电池的极柱焊接电连接。

参照图1至图8，现有的电池模组包括：多个电池1，依次堆叠、且多个电池1的极柱11并联，以形成电池组；两个端板2，分别位于所述电池组的堆叠方向的两头；两个侧板3，分别位于带有所述两个端板2的电池组的两侧；以及电极片结构4，分别对应连接于总正输出极和总负输出极。电极片结构4包括焊接在一起的第一电极片41和第二电极片42。其中，第一电极片41的材质可为铝。第二电极片42的材质可为铜。

但是现有的电极片结构4至少有以下缺陷：

现有技术中第二电极片42和第一电极片41的连接只有超声波焊接较可靠，但在现有结构中电极片结构4需要进行多次的第二电极片42和第一电极片41的超声波焊接(在图6至图8中，W1标示出第二电极片与焊机的焊座(未示出)接触的区域(即焊接用区域)；W4表示为第一电极片41与电池1的极柱11焊接时的焊接用区域。根据超声波焊的原理可知，同一个零件上进行的第二次超声波焊接会把前一次焊接的焊缝强度振弱或振脱，且超声波焊接后焊接强度目前无可靠的焊后检查手段，故此种连接方式存在着巨大的可靠性隐患。

同一个第二电极片42上并联多个电池1，各电池1在使用充放电及冷热循环过程中，各电池1间会出现膨胀、错位情况，而第二电极片42的结构强度很大不可能形变，必然会损伤电极片结构4上的第二电极片42与第一电极片41间或第一电极片41与极柱11间的焊缝强度、导电面积，造成可靠性隐患。

实用新型内容

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电极片结构及电池模组，其能提高电池模组的可靠性。

本实用新型的目的在于提供一种电极片结构及电池模组，其能够对电池模组中的电池在厚度上的差异具有良好的适应性和调节能力。

为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种电极片结构，其用于电池模组，电池模组由多个并联连接的电池组成，所述电极片结构包括：第一电极片，呈矩形，对应电池模组中的作为总正输出极或总负输出极的电池的极柱设置，并与该电池的极柱电连接；第二电极片，数量上与第一电极片对应，位于相应第一电极片上方且与该相应第一电极片焊接在一起；以及可伸缩电极片，呈矩形，用于将电池模组中的电池的除了作为总正输出极或总负输出极的极柱之外的其它同极性的极柱并联在一起。可伸缩电极片包括：多个平面段，分别用于与所述其它同极性的极柱电连接；至少一个拱形段，能够弹性变形，各拱形段至少一侧相邻一个平面段；以及接外段，位于平面段和拱形段形成的区域的最外侧，用于与对应的第一电极片电连接。

为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种电池模组，其包括：多个电池，依次堆叠、且多个电池的极柱并联，以形成电池组；两个端板，分别位于所述电池组的堆叠方向的两头；两个侧板，分别位于带有所述两个端板的电池组的两侧；以及根据本实用新型第一方面的所述的电极片结构。

本实用新型的有益效果如下：

第一电极片与可伸缩电极片一起用于实现电池模组中的电池的并联电连接，由于可伸缩电极片具有拱形段，拱形段因能够弹性变形而避免了电池模组因电池充放电而鼓胀错位引起的电连接部位受力破损，提高了电池模组的可靠性。此外，拱形段因能够弹性变形，所以本实用新型的电极片结构能够对电池模组中的电池在厚度上的差异具有良好的适应性和调节能力。

附图说明

图1为现有的电极片结构的第一电极片的正视图；

图2为图1的俯视图；

图3为现有的电极片结构的第二电极片的正视图；

图4为图3的俯视图；

图5为图1的第一电极片和图3的第二电极片组装在一起形成电极片结构的正视图；

图6为图5的俯视图，其中以分散的颗粒示出焊接用区域，该焊接用区域为第二电极片与焊机的焊座接触的区域；

图7为采用图6的电极片结构的电池模组的视图；

图8为图6的电极片结构与电池模组的电池的作为总正输出极的极柱以及作为总负输出极的极柱焊接的视图，其中以斜线填充示出焊接用区域，该焊接用区域为第一电极片与电池的极柱焊接时的焊接用区域；

图9为根据本实用新型的电极片结构的第一电极片的正视图；

图10为图9的俯视图；

图11为根据本实用新型的电极片结构的第二电极片的正视图；

图12为图11的仰视图；

图13为图9的第一电极片和图11的第二电极片组装在一起的正视图；

图14为图13的俯视图；

图15为图13的仰视图；

图16为图14的俯视图，其中以网格线示出焊接用区域，该焊接用区域为第二电极片与焊机的焊座接触的区域；

图17为图15的仰视图，其中以分散的颗粒示出焊接用区域，该焊接用区域为第一电极片与焊机的焊头接触的区域；

图18为根据本实用新型的电极片结构的可伸缩电极片的一实施例正视图；

图19为图18的俯视图；

图20为第一电极片和第二极片与图18的可伸缩电极片在焊接前的俯视图；

图21为图20的第一电极片与可伸缩电极片在焊接后的俯视图，其中以斜线填充示出焊接用区域，该焊接用区域为第一电极片与可伸缩电极片的接外段焊接时的焊接用区域；

图22为采用图21的电极片结构的电池模组的视图；

图23为采用图21的电极片结构与电池模组的电池的作为总正输出极的极柱以及作为总负输出极的极柱焊接的视图，其中以斜线填充示出焊接用区域，该焊接用区域为第一电极片与电池的极柱焊接时的焊接用区域；

图24为根据本实用新型的电极片结构的可伸缩电极片的一实施例正视图；

图25为图24的俯视图；

图26为采用图24的可伸缩电极片的电极片结构的俯视图；

图27为图26的俯视图，其中以斜线填充示出焊接用区域，该焊接用区域为第一电极片与可伸缩电极片的接外段时的焊接用区域；

图28为采用图26的电极片结构的电池模组的视图；

图29为采用图26的电极片结构与电池模组的电池的作为总正输出极的极柱以及作为总负输出极的极柱焊接的视图，其中以斜线填充示出焊接用区域，该焊接用区域为第一电极片与电池的极柱焊接时的焊接用区域；

其中，附图标记说明如下：

1电池                     421圆形镂空部

11极柱                        W1焊接用区域

W5焊接用区域                  43可伸缩电极片

2端板                         431平面段

3侧板                         432拱形段

4电极片结构                   433接外段

41第一电极片                  W3焊接用区域

411圆形镂空部                 434圆形镂空部

W2焊接用区域

42第二电极片

具体实施方式

下面参照附图来详细说明根据本实用新型的电极片结构及电池模组。

首先说明根据本实用新型第一方面的电极片结构。

在详细说明之前，需说明的是，在图中，W1标示出第二电极片与焊机的焊座(未示出)接触的区域(即焊接用区域)；W2标示出第一电极片与焊机的焊头(未示出)接触的区域(即焊接用区域)；W3表示第一电极片41与可伸缩电极片43的接外段433焊接时的焊接用区域；W4表示为第一电极片41及可伸缩电极片43的平面段431与电池1的极柱11焊接时的焊接用区域。

参照图9至图29，根据本实用新型第一方面的电极片结构4用于电池模组，电池模组由多个并联连接的电池组成，电极片结构4包括：第一电极片41，呈矩形，对应电池模组中的作为总正输出极或总负输出极的电池1的极柱11设置，并与该电池1的极柱11电连接；第二电极片42，数量上与第一电极片41对应，位于相应第一电极片41上方且与该相应第一电极片41焊接在一起；以及可伸缩电极片43，呈矩形，用于将电池模组中的电池1的除了作为总正输出极或总负输出极的极柱11之外的其它同极性的极柱11并联在一起。可伸缩电极片43包括：多个平面段431，分别用于与所述其它同极性的极柱11电连接；至少一个拱形段432，能够弹性变形，各拱形段432至少一侧相邻一个平面段431；以及接外段433，位于平面段431和拱形段432形成的区域的最外侧，用于与对应的第一电极片41电连接。

在实际的应用过程中，可伸缩电极片43两端的平面段431需要分别与电池模组的相应电池1的极柱11精确定位后再进行电连接(例如通过激光焊接)，但是组装的电池1会有厚薄差异(即使全部电池1按照同一标准尺寸制备，也会有制造误差)，因此可伸缩电极片43的拱形段432可以起到长短补偿的作用，从而能够对电池模组中的电池1在厚度上的差异具有良好的适应性和调节能力。再者电池模组在使用过程中因充放电循环、冷热环境交替、颠簸振动等电池1会出现鼓胀错位，因此可伸缩电极片43的拱形段432可以起到长短补偿的作用，避免了因不停的循环鼓胀错位会导致平面段431与电池1的极柱11之间的电连接部位(例如激光焊点部位)受力疲劳破损。

在本实用新型的电极片结构中，第一电极片41与可伸缩电极片43一起用于实现电池模组中的电池的并联电连接，由于可伸缩电极片43具有拱形段432，拱形段432因能够弹性变形而避免了电池模组因电池1充放电而鼓胀错位引起的电连接部位(例如激光焊点部位)受力破损，提高了电池模组的可靠性。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，第一电极片41可设置有圆形镂空部411，对应电池模组中的作为总正输出极或总负输出极的电池1的极柱11。该圆形镂空部411可以辨别第一电极片41与电池1的极柱11电连接时电池1的极柱11是否偏斜过大，可以辨别与电池1的极柱11之间是否间隙过大，当电连接采用激光焊接时还可以确定激光焊接位置的CCD自动定位的基准。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，第二电极片42可设置有圆形镂空部421，第二电极片42的圆形镂空部421对应第一电极片41的圆形镂空部411。第二电极片42的圆形镂空部421可以使部分第一电极片41露出，以便第一电极片41与电池1的极柱11的电连接(例如激光焊接)。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，焊接在一起的第二电极片42和第一电极片41为扭矩超声波焊接在一起的第二电极片42和第一电极片41。在一实施例中，焊接在一起的第二电极片42和第一电极片41通过带有环形焊头的扭矩超声波焊一次完成焊接。在一实施例中，第二电极片42和第一电极片41的焊接区域为封闭的一圆环(焊接区域为焊接用区域W1和焊接用区域W2)。焊接后形成的封闭的一圆环的结合面积既保证了接头强度又保证了导电能力。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，第一电极片41的圆形镂空部411的中心轴线和第二电极片42的圆形镂空部421的中心轴线为共轴线，且第一电极片41的圆形镂空部411的直径小于第二电极片42的圆形镂空部421的直径。

在一实施例中，第一电极片41的圆形镂空部411的中心轴线与电池模组的电池1的作为总正输出极或作为总负输出极的极柱11的中心轴线为共轴线。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，可伸缩电极片43的材质与第一电极片41的材质相同。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，第一电极片41的材质可为纯铝或铝合金，第二电极片42的材质可为纯铜或铜合金，可伸缩电极片43的材质为纯铝或铝合金，极柱的材质可为纯铝或铝合金。

在第二电极片42的一实施例中，第二电极片42的整个表面或部分表面镀有银。镀银可以增加导电性、改善耐腐蚀性。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，可伸缩电极片43的接外段433通过激光焊接(焊接区域为焊接用区域W3)而与相应的第一电极片41电连接。激光焊接的能量密度高、发热量小，生产效率高、有利于实现自动化。

在一实施例中，先完成第二电极片42与第一电极片41的焊接，再完成第一电极片41与可伸缩电极片43的焊接。这样做的好处为：1.便于扭矩超声波焊过程中的工件定位2.避免了平面度差对扭矩超声波焊的干涉影响问题3.减少扭矩超声波焊中焊接坏品的影响。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，可伸缩电极片43的接外段433与相应的第一电极片41一体成型而形成而与该相应的第一电极片41电连接。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，参照图18至图29，可伸缩电极片43的各平面段431设有与电池模组的所述其它同极性的极柱11对应的圆形镂空部434。

在一实施例中，可伸缩电极片43的圆形镂空部434的中心轴线与电池模组的所述其它同极性的极柱11的中心轴线为共轴线。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，可伸缩电极片43为多层第一箔堆叠后经冲压成型再经分段热压焊接而成；可伸缩电极片43的拱形段432为各层间未结合的多层分散的状态；可伸缩电极片43的平面段431为各层间经热压焊接结合在一起的单层的状态。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，总正输出极为至少一个，总负输出极为至少一个。在图22和图23示出的例子中，总正输出极为两个，总负输出极为两个，在图28和图29示出的例子中，总正输出极为一个，总负输出极为一个，但实际中不限于此，可根据需要改变。

在根据本实用新型第一方面的电极片结构4的一实施例中，可伸缩电极片43在相邻两个平面段431之间存在有一个拱形段432(例如图18中间的一个拱形段432、以及图24中右侧的两个拱形段432)，在接外段433与相邻的一个平面段431之间存在有一个拱形段432(例如图18左右两侧的各一个拱形段432、以及图24中左侧的一个拱形段432)。

接下来说明根据本实用新型第二方面的电池模组。

参照图22、图23、图28和图29，根据本实用新型第二方面的电池模组包括：多个电池1，依次堆叠、且多个电池1的极柱11并联，以形成电池组；两个端板2，分别位于所述电池组的堆叠方向的两头；两个侧板3，分别位于带有所述两个端板2的电池组的两侧；以及根据本实用新型第一方面的所述的电极片结构4。

最后需要指出的是，在本实用新型的电池模组使用时，可以仅采用单个电池模组，也可采用两个以上电池模组组合使用，组合使用时，两个电池模组之间可以是串联也可以是并联。

Claims (10)

1.一种电极片结构(4)，用于电池模组，电池模组由多个并联连接的电池组成，其特征在于，包括：

第一电极片(41)，呈矩形，对应电池模组中的作为总正输出极或总负输出极的电池(1)的极柱(11)设置，并与该电池(1)的极柱(11)电连接；

第二电极片(42)，数量上与第一电极片(41)对应，位于相应第一电极片(41)上方且与该相应第一电极片(41)焊接在一起；以及

可伸缩电极片(43)，呈矩形，用于将电池模组中的电池(1)的除了作为总正输出极或总负输出极的极柱(11)之外的其它同极性的极柱(11)并联在一起，包括：

多个平面段(431)，分别用于与所述其它同极性的极柱(11)电连接；

至少一个拱形段(432)，能够弹性变形，各拱形段(432)至少一侧相邻一个平面段(431)；以及

接外段(433)，位于平面段(431)和拱形段(432)形成的区域的最外侧，用于与对应的第一电极片(41)电连接。

2.根据权利要求1所述的电极片结构(4)，其特征在于，第一电极片(41)设置有圆形镂空部(411)，对应电池模组中的作为总正输出极或总负输出极的电池(1)的极柱(11)。

3.根据权利要求2所述的电极片结构(4)，其特征在于，第二电极片(42)设置有圆形镂空部(421)，第二电极片(42)的圆形镂空部(421)对应第一电极片(41)的圆形镂空部(411)。

4.根据权利要求3所述的电极片结构(4)，其特征在于，第一电极片(41)的圆形镂空部(411)的中心轴线和第二电极片(42)的圆形镂空部(421)的中心轴线为共轴线，且第一电极片(41)的圆形镂空部(411)的直径小于第二电极片(42)的圆形镂空部(421)的直径。

5.根据权利要求2所述的电极片结构(4)，其特征在于，第一电极片(41)的圆形镂空部(411)的中心轴线与电池模组的电池(1)的作为总正输出极或作为总负输出极的极柱(11)的中心轴线为共轴线。

6.根据权利要求1所述的电极片结构(4)，其特征在于，可伸缩电极片(43)的接外段(433)与相应的第一电极片(41)一体成型而形成而与该相应的第一电极片(41)电连接。

7.根据权利要求1所述的电极片结构(4)，其特征在于，可伸缩电极片(43)的各平面段(431)设有与电池模组的所述其它同极性的极柱(11)对应的圆形镂空部(434)。

8.根据权利要求7所述的电极片结构(4)，其特征在于，可伸缩电极片(43)的圆形镂空部(434)的中心轴线与电池模组的所述其它同极性的极柱(11)的中心轴线为共轴线。

9.根据权利要求1所述的电极片结构(4)，其特征在于，可伸缩电极片(43)在相邻两个平面段(431)之间存在有一个拱形段(432)，在接外段(433)与相邻的一个平面段(431)之间存在有一个拱形段(432)。

10.一种电池模组，包括：

多个电池(1)，依次堆叠、且多个电池(1)的极柱(11)并联，以形成电池组；

两个端板(2)，分别位于所述电池组的堆叠方向的两头；以及

两个侧板(3)，分别位于带有所述两个端板(2)的电池组的两侧；

其特征在于，所述电池模组还包括根据权利要求1-9中任一项所述的电极片结构(4)。