一种整体点焊的多功能锂离子电池组包结构的制作方法

本实用新型涉及锂离子电池领域，具体为一种整体点焊的多功能锂离子电池组包结构。

背景技术：

近年来，随着一些电动工具、电动汽车、电动自行车等的发展需要，其动力核心—电池正受到越来越多的关注，而锂离子电池以其高比能量、长循环寿命、自放电小、无记忆效应和绿色环保等优点备受青睐，是动力电池研究的热点之一。作为动力电池的锂离子电池，除了对电池本身有非常高的性能要求外，对锂离子电池的组包工艺设计和结构也有较高要求，其目的是使组包后的锂离子电池符合大倍率输出的散热要求、高频震动的抗震性要求、串联的焊接强度要求、各电器件的放置合理性要求、电源线和信号线之间的布局要求等，如果组包结构设计有严重缺陷，则可能存在安全隐患，甚至造成人身伤害和经济损失。

目前的锂离子电池组包结构，其电芯与电池盒大多为分体结构，电池盒内的电芯之间用卡模隔离固定，镍带点焊在卡模槽内，然后使用电池盒外包进行加固，电源线和信号线均内置于电池盒。首先这种分体式结构不够紧凑，且由于锂离子电池在充、放电过程中电芯表面升温，如果电源线和信号线与电芯之间接触紧密，在震动作用下则很难避免电源线和信号线的绝缘层发生老化、破损，最终引起短路。

对于锂离子电池包来说，选用大容积的电芯安全性更高，因为大容积的电芯容量大，倍率小，放电时间长，电芯的温升低，组包时电芯之间无需预留较大的散热空间；但如果为了满足需求，需要使用小容积但大容量、高倍率的电芯进行组包时，则必须给电芯之间预留足够的散热空间，避免聚热效应造成的电芯性能衰退和安全隐患，以往的做法都是通过卡模来固定电芯和调节电芯的位置，但由于不同规格的电芯所使用的卡模大小不同，而卡模的大小是与电池盒的大小适配的，因此不同规格的电芯需要使用不同规格的电池盒进行加固，增加了生产成本。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有锂离子电池的电芯与电池盒大多为分体结构，电源线和信号线均内置于电池盒，结构不紧凑，易造成绝缘层老化、破损，引起短路，以及不同规格的电芯需要使用不同规格的电池盒进行加固，增加生产成本的问题，提供一种整体点焊的多功能锂离子电池组包结构。

本实用新型为了解决上述技术问题采取的技术方案是：其包括电池盒上盖和呈矩形且顶部敞开的电池盒，电池盒内沿长度方向固设有一排均呈圆柱状的电芯且电芯的轴向与电池盒的宽度方向平行，电芯的数量为偶数，每个电芯的前、后端分别顶靠在电池盒的前、后内侧壁上，一排电芯的上部设有沿电池盒长度方向延伸的绝缘板同时绝缘板的一侧上部自下而上依次铺设有弹性泡棉板、BMS板和散热板，所述电池盒上盖盖合于电池盒顶部将电芯和绝缘板压紧于电池盒内；

电池盒的前、后外侧壁上分别设有一排镍片并且位于每排镍片上方的电池盒外侧壁上沿其长度方向各设有一个引线槽，所述镍片包括两个设有一个焊点的单极镍片和设有两个焊点的双极镍片，两个单极镍片分设于电池盒后侧壁的两端部，两个单极镍片上的焊点分别与位于电池盒两端的电芯的极耳正对焊接，电池盒前侧壁上设有双极镍片，双极镍片上的两个焊点分别与相邻的两个电芯的极耳一一正对焊接，所述两个单极镍片分别连接电源线，双极镍片上连接一根信号线，与电池盒前、后侧壁上的镍片连接的电源线、信号线收拢于同侧的引线槽内，电池盒前、后侧壁上的镍片表面均喷涂有绝缘层。

进一步的，两个所述单极焊片之间设有双极镍片，位于电池盒前、后侧壁上的双极镍片错开设置，双极镍片上的两个焊点分别与相邻的两个电芯的极耳一一正对焊接。

进一步的，各电芯的直径之和等于电池盒的内部长度，多个电芯沿电池盒的长度方向并排平行放置在电池盒的底面上。

进一步的，各电芯的直径之和小于电池盒的内部长度，电池盒的内部底面上可拆卸地安装有电芯定位垫板，电芯定位垫板上沿电池盒的长度方向均匀间隔固定有多个电芯卡座，每一个电芯卡座上安装有一个电芯，电芯与电池盒的沿宽度方向的内侧壁之间、相邻两个电芯之间均留有散热空间。

进一步的，所述绝缘板上沿电池盒的长度方向均匀间隔设有多个散热孔，散热孔位于相邻两个电芯之间。

更进一步的，所述散热孔为长条形孔，散热孔的长度方向与电池盒的长度方向垂直。

进一步的，所述电池盒的前、后侧壁上分别设有用于容纳镍片的镍片型腔，所述镍片型腔上开设有与电池盒内部连通的点焊孔，点焊孔与镍片上的焊点一一正对，镍片上的焊点通过相应的点焊孔与正对的电芯极耳焊接。

进一步的，电池盒的前、后两侧壁上端沿电池盒的长度方向并位于相邻两电芯之间分别开设有定位孔，电池盒上盖的沿长度方向的两侧分别设有多个卡脚，电池盒上盖盖合在电池盒上时每个卡脚各卡接在一个定位孔内。

进一步的，电池盒上盖上开设有散热口，散热板位于散热口内且二者过盈配合。

进一步的，所述单极镍片上设有一个电源线焊接孔，电源线焊接在电源线焊接孔内，所述双极镍片上设有一个信号线焊接孔，信号线焊接在信号线焊接孔内。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的镍片外置于电池盒并且镍片上的焊点与电池盒内的电芯极耳焊接，实现电芯之间的串联或并联，焊接后，电芯、电池盒和镍片形成一个整体，组包结构更加稳定紧凑；由于镍片外置于电池盒，因此与镍片连接的电源线和信号线也实现了外置，他们收拢后至于引线槽内，避免了电源线和信号线内置于电池盒时与电芯接触，进而避免了电芯升温造成的电源线和信号线的绝缘层发生老化、破损，同时，由于电源线和信号线的外置，电池盒的内部空间得以进一步缩小，电池组包结构更加紧凑；

2、本实用新型的电池盒内可安装不同规格的电芯，对于大容积的电芯，即当多个电芯的直径之和等于电池盒的内部长度时，只需将多个电芯沿电池盒的长度方向并排平行放置在电池盒的底面上即可，此时相邻两个电芯之间互相接触，电池盒将多个电芯紧密包裹固定，电芯的极耳可直接与镍片上的焊点正对焊接；对于小容积的电芯，只需在电池盒内加装固定一个电芯固定垫板，它可起到两个作用，一是将多个电芯均匀间隔固定，为电芯留出散热空间，二是将电芯垫高，使电芯的极耳可与镍片上的焊点正对焊接，如此即可实现一盒多用，增大了电池盒的适用性，可简化生产流程和工艺，节约生产成本；

3、本实用新型的散热板固定于电池盒上盖的散热口内，散热板直接与外界环境接触，可更好的传递BMS板产生的热量，延长BMS板的使用寿命。

附图说明

图1是内装有大容积电芯的本实用新型的主视图；

图2是图1的后视图；

图3是图1的俯视图；

图4是沿图3中A-A线的剖视图；

图5是沿图1中B-B线的剖视图；

图6是沿图1中C-C线的剖视图；

图7是本实用新型的整体结构示意图（电池盒上盖未示出）；

图8是内装有小容积电芯的本实用新型的主视图；

图9是图8的后视图；

图10是图8的俯视图；

图11是沿图10中D-D线的剖视图；

图12是沿图8中E-E线的剖视图；

图13是沿图8中F-F线的剖视图。

附图标记：1-电池盒；2-电池盒上盖；3、电芯定位垫板；4-绝缘板；5- BMS板；6-散热板；7-电芯；8-镍片；9-弹性泡棉板；10-点焊孔；11-引线槽；12-定位孔；13-卡脚；14-电源线焊接孔；15-信号线焊接孔；88-单极镍片；89-双极镍片；3-1-电芯卡座；4-1-散热孔；8-1-焊点。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1至图13说明本实施方式，本实施方式的一种整体点焊的多功能锂离子电池组包结构包括电池盒上盖2和呈矩形且顶部敞开的电池盒1，电池盒1内沿长度方向固设有一排均呈圆柱状的电芯7且电芯7的轴向与电池盒1的宽度方向平行，电芯7的数量为偶数，每个电芯7的前、后端分别顶靠在电池盒1的前、后内侧壁上，一排电芯7的上部设有沿电池盒1长度方向延伸的绝缘板4同时绝缘板4的一侧上部自下而上依次铺设有弹性泡棉板9、BMS板5和散热板6，电池盒上盖2盖合于电池盒1顶部将电芯7和绝缘板4压紧于电池盒1内；

电池盒1的前、后外侧壁上分别设有一排镍片8并且位于每排镍片8上方的电池盒1外侧壁上沿其长度方向各设有一个引线槽11，镍片8包括两个设有一个焊点8-1的单极镍片88和设有两个焊点8-1的双极镍片89，两个单极镍片88分设于电池盒1后侧壁的两端部，两个单极镍片88上的焊点8-1分别与位于电池盒两端的电芯7的极耳正对焊接，电池盒1前侧壁上设有双极镍片89，双极镍片89上的两个焊点8-1分别与相邻的两个电芯7的极耳一一正对焊接，两个单极镍片88分别连接电源线，双极镍片89上连接一根信号线，与电池盒1前、后侧壁上的镍片8连接的电源线、信号线收拢于同侧的引线槽11内，电池盒1前、后侧壁上的镍片8表面均喷涂有绝缘层。

散热板6为铝基散热板，散热效果好。

当电芯7和绝缘板4安装好后，盖上电池盒上盖2，当电池盒上盖2的一端与绝缘板4之间存在间隙时，可用弹性泡棉条填充，从而保证电池盒上盖2能够起到压紧电芯7和绝缘板4的作用。

BMS板5用于管理锂离子电池的充放电，防止电池出现过充电或过放电，它一般由上下都带有功率电子元件的PCB线路板构成，在工作过程中，电子元件会发热，加之电芯7工作发热，会影响BMS板5的使用寿命，在BMS板5下方设置弹性泡棉板9，可起到抗震和绝缘的作用，在BMS板5上方设置散热板6，可帮助其散热，延长BMS板的使用寿命。

为了进一步保护镍片8，可在电池盒1的前、后侧壁上分别粘贴一条绝缘胶片，如PET胶片，使绝缘胶片能够将同侧的所有镍片8一同包覆住，防止外界尖锐物体划伤镍片8的绝缘层。

具体实施方式二：结合图1至图6说明本实施方式，本实施方式的各电芯7的直径之和等于电池盒1的内部长度，多个电芯7沿电池盒1的长度方向并排平行放置在电池盒1的底面上。如此设计，电池盒1可直接对多个电芯7进行包裹固定，电池组包结构紧凑。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图8至图13说明本实施方式，本实施方式的各电芯7的直径之和小于电池盒1的内部长度，电池盒1的内部底面上可拆卸地安装有电芯定位垫板3，电芯定位垫板3上沿电池盒的长度方向均匀间隔固定有多个电芯卡座3-1，每一个电芯卡座3-1上安装有一个电芯7，电芯7与电池盒1的沿宽度方向的内侧壁之间、相邻两个电芯7之间均留有散热空间。

如此设计，电芯定位垫板3可将多个电芯7均匀的间隔固定开，为电芯7留出散热空间，避免聚热效应造成的电芯7性能衰退和安全隐患，保证电芯7之间的散热均匀，电池工作时，电池盒1内的腔室温度均匀，避免锂离子电池包出现“热失控”故障；通过电芯卡座3-1的高度设计，可保证电芯7的极耳与镍片8的焊点8-1正对焊接。

电芯卡座3-1可设计为长条形卡座，其长度方向与电芯7轴线平行，电芯卡座3-1的上表面设计为与电芯7圆周侧面相配合的弧形面，从而对电芯7起到良好的固定效果。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：结合图1至图13说明本实施方式，本实施方式的两个单极焊片88之间设有双极镍片89，位于电池盒1前、后侧壁上的双极镍片89错开设置，双极镍片89上的两个焊点8-1分别与相邻的两个电芯7的极耳一一正对焊接。如此设计，适用于电芯7数量大于2的情况，通过镍片将多个电芯7进行串联或并联。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图7说明本实施方式，本实施方式的绝缘板4上沿电池盒1的长度方向均匀间隔设有多个散热孔4-1，散热孔4-1位于相邻两个电芯7之间。如此设计，绝缘板4既可起到绝缘作用，又可起到散热作用。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图7说明本实施方式，本实施方式的散热孔4-1为长条形孔，散热孔4-1的长度方向与电池盒1的长度方向垂直。如此设计，散热孔4-1的散热面积大，散热效果好。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图8至图11说明本实施方式，本实施方式的电池盒1的前、后侧壁上分别设有用于容纳镍片8的镍片型腔，镍片型腔上开设有与电池盒1内部连通的点焊孔10，点焊孔10与镍片8上的焊点8-1一一正对，镍片8上的焊点8-1通过相应的点焊孔10与正对的电芯7极耳焊接。如此设计，可在电池盒1外侧利用电阻焊将镍片8和电芯7焊接，实现电芯之间的串联或并联。其它组成及连接关系与具体实施方式五或六相同。

具体实施方式八：结合图1、图2、图5和图6说明本实施方式，本实施方式的电池盒1的前、后两侧壁上端沿电池盒1的长度方向上并位于相邻两电芯7之间分别开设有定位孔12，电池盒上盖2的沿长度方向的两侧分别设有多个卡脚13，电池盒上盖2盖合在电池盒1上时每个卡脚13各卡接在一个定位孔12内。如此设计，电池盒上盖2与电池盒1之间的连接更加牢固。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图3说明本实施方式，本实施方式的电池盒上盖2上开设有散热口，散热板6位于散热口内且二者过盈配合。如此设计，散热板6直接与外界环境接触，散热效果更好；优选的，散热板6的上表面不高于电池盒上盖2的上表面，可使组包结构更加紧凑。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二、三、五、六或八相同。

具体实施方式十：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的单极镍片88上设有一个电源线焊接孔14，电源线焊接在电源线焊接孔14内，双极镍片89上设有一个信号线焊接孔15，信号线焊接在信号线焊接孔15内。如此设计，便于电源线和信号线与镍片的连接。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。

下面具体描述下本实用新型的锂离子电池组包结构的组包的过程：

先根据大容积电芯的直径、长度和使用数量确定电池盒的大小。由于大容积电芯的温升低，组包时电芯之间相互接触也不会造成过热，因此，设计电池盒1的大小时，可将电池盒1的内部长度设计为多个大容积电芯的直径之和，将电池盒1的内部宽度设计为与电芯长度相等，将镍片安装到镍片型腔以后，其焊点到电池盒内底面之间的垂直距离与该大容积电芯的半径相等，并使电池盒上盖2盖合后，电池盒上盖2的一端刚好可以压住绝缘板4。

当需要使用该大容积电芯进行组包时（如图1至图6所示），将多个电芯沿电池盒1的长度方向并排平行放置在电池盒1的底面上，电芯的轴向与电池盒1的长度方向垂直，每个电芯的两端分别顶靠在电池盒1的内侧壁上，绝缘板4铺设在多个电芯的上方，电池盒上盖2通过其两侧的多个卡脚13卡接在电池盒1上的定位孔12内，盖合后，电池盒上盖2的一端刚好将电芯和绝缘板4压紧在电池盒1内，电池盒上盖2的另一端与绝缘板4之间由下至上依次铺设弹性泡棉板9、BMS板5和散热板6，并使散热板6过盈配合装配在散热口内；

将两个单极镍片88与端部的两个电芯极耳焊接，并连接好电源线，双极镍片89上的两个焊点分别与相邻的两个电芯的极耳一一正对焊接，将多个电芯进行串联和并联，如图1至图4所示，连接好信号线，并将电源线和信号线收拢于引线槽11内，镍片8外表面喷涂绝缘层后，再用绝缘胶片粘合包覆，至此，锂离子电池组包完成。

当需要使用的电芯直径小于上述大容积电芯时（如图8至图13所示），则需要在电池盒1内安装电芯定位垫板3，再将多个电芯一一固定在多个电芯卡座3-1上，此时电芯与电池盒1的沿宽度方向的内侧壁之间、相邻两个电芯之间均留出了散热空间，每个电芯7的两端分别顶靠在电池盒1的前、后内侧壁上，电芯的极耳与镍片上的焊点正对，再将绝缘板4铺设在多个电芯的上方，电池盒上盖2通过其两侧的多个卡脚13卡接在电池盒1上的定位孔12内，盖合后，电池盒上盖2的一端与绝缘板4之间存在高度差，无法压住绝缘板4，此时可在它们之间填充弹性泡棉条，从而使电池盒上盖2的一端能够将电芯7和绝缘板4压紧在电池盒1内，电池盒上盖2的另一端与绝缘板4之间由下至上依次铺设弹性泡棉板9、BMS板5和散热板6，并使散热板6过盈配合装配在散热口内；

将两个单极镍片88与端部的两个电芯极耳焊接，并连接好电源线，双极镍片89上的两个焊点分别与相邻的两个电芯的极耳一一正对焊接，将多个电芯7进行串联和并联，如图8至图11所示，连接好信号线，并将电源线和信号线收拢于引线槽11内，镍片8外表面喷涂绝缘层后，再用绝缘胶片粘合包覆，至此，锂离子电池组包完成。