复合极柱及具有其的电池模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种复合极柱，复合极柱包括采用不同的金属材料制成的第一端和第二端；其中，与外部导体相连的一端采用与所述外部导体相同的金属材料制成；相同金属之间的焊接，在焊接过程中不存在异种金属焊接的困难，相对于异种金属焊接易于操作，同时焊接处容易达到相同强度、不易发生电腐蚀。
【专利说明】
复合极柱及具有其的电池模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及电池领域，具体地涉及一种由不同金属材料制成的复合极柱及具有该复合极柱的电池模块。
【背景技术】
[0002]动力电池极柱是将电池内部电流引出电池外部的接线端子。在电动车等领域内，常常需要将各个单体电池模块通过串联或并联的方式组合起来形成电池组，一般而言，电池的正极极柱通常为铝，负极极柱通常为铜，因此，不管是使用铜汇流排作为将各单体电池相连的外部导体还是使用铝汇流排作为将各单体电池相连的外部导体，在各个单体电池模块的连接中都会出现异种金属的焊接。
[0003]然而，异种金属之间不仅在焊接过程中存在一定困难，而且异种金属的相互焊接处也存在一定问题，具体如下:
[0004]异种金属焊接的主要困难:(I)异种金属的熔点相差越大，越难进行焊接；(2)异种金属的线胀系数相差越大，越难进行焊接；(3)异种金属的热导率和比热容相差越大，越难进行焊接；(4)异种金属的电磁性相差越大，越难进行焊接；(5)异种金属的氧化性越强，越难进行焊接；(6)异种金属之间形成的金属间化合物越多，越难进行焊接；(7)异种金属焊接时，焊缝和两种母材金属不易达到等强度；
[0005]异种金属焊接存在的问题:(1)异种金属之间不能形成合金，例如:焊接铁与铅时，两种金属在固态时不能相互溶解，而且在液态时彼此之间也不能互相溶解，这类异种金属的接合部位不能形成任何的新相结构；(2)异种金属的线胀系数不同，容易引起热应力，而且这种热应力往往不易消除，结果会产生很大的焊接变形；(3)异种金属在焊接过程中，由于金相组织变化或生成新的组织，都可使焊接接头的组织性能变差，给焊接带来很大困难；
(4)异种金属焊接的熔合区及热影响区的力学性能较差，特别是塑性明显下降；(5)异种金属的焊接接头，由于焊接应力和脆性的增加，容易产生裂纹，尤其是热影响区更容易产生裂纹，甚至发生断裂。
[0006]综上可知，现需提供一种能够避免电池正、负极与外部导体之间出现异种金属焊接的复合极柱。
【实用新型内容】
[0007]因此，本实用新型所要解决的问题在于现有技术中的复合极柱存在异种金属焊接而异种金属焊接存在困难且焊接后焊接处容易出现问题;进而提供一种能够避免异种金属焊接的复合极柱。
[0008]为此，本实用新型提供了一种复合极柱，复合极柱包括采用不同的金属材料制成的第一端和第二端;其中，与外部导体相连的一端采用与所述外部导体相同的金属材料制成。
[0009]所述第一端采用铜材料制成，所述第二端采用铝材料制成。
[0010]所述第一端和所述第二端采用爆炸复合法制成一体。
[0011]所述第一端和所述第二端采用扩散焊或摩擦焊或钎焊或乳制复合法或热熔乳制法制成一体。
[0012]所述复合极柱呈圆柱形。
[0013]所述复合极柱上还设有辅助安装部。
[0014]—种电池模块，包括若干单体电池，相邻两个所述单体电池之间的电极端子通过外部导体相连，所述电极端子包括设为正极/负极的常规极柱，以及如上所述的复合极柱所构成的负极/正极;其中，所述复合极柱与所述外部导体相连的一端、所述常规极柱以及所述外部导体三者相同采用金属材料制成。
[0015]所述复合极柱、所述常规极柱都与所述外部导体焊接。
[0016]所述复合极柱的所述第一端的所采用的金属材料设为铝，所述第二端所采用的金属材料设为铜，所述常规极柱采用铝/铜制成;其中，与所述常规极柱采用相同金属材料制成的所述第一端/所述第二端与所述外部导体相连。
[0017]所述常规极柱与所述外部导体一体成型，且所述外部导体上具有供所述复合极柱安装的安装孔。
[0018]本实用新型相对于现有技术，具有如下优点之处:
[0019]1、本实用新型提供的所述复合极柱包括采用不同金属材料的第一端和第二端，且与所述外部导体相连的一端采用与所述外部导体相同的金属材料制成；因此，相同金属之间的焊接，在焊接过程中不存在异种金属焊接的困难，相对于异种金属焊接易于操作，同时焊接处容易达到相同强度且不易发生电腐蚀。
[0020]2、本实用新型提供的所述复合极柱的所述第一端和所述第二端采用爆炸复合法制成一体，爆炸复合法与其他金属复合方式相比，可以将异种金属很好的复合在一起，复合后的结合强度比常规的焊接方式更高，界面电阻比常规的焊接方式更好;采用爆炸复合法制成的所述第一端和所述第二端之间的复合界面电阻小且结合强度高，因此采用该方法制成的复合极柱电阻小且连接牢靠。
[0021]3、本实用新型提供的所述电池模块的电极端子包括常规极柱形成的正极/负极，以及采用复合极柱制成的负极/正极，且所述复合极柱的连接端、所述常规极柱和所述外部导体三者采用相同材料制成，一方面使得三者之间易于连接且避免了异种金属间的焊接，另一方面使得正极和负极的引出端材料保持一致，提供了电池组的稳定性和安全性。
[0022]4、本实用新型提供的所述常规极柱与所述外部导体还可以一体成型，从而减少加工环节，提供生产制作效率。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1为本实用新型所述复合极柱示意图；
[0025]图2为本实用新型所述外部导体示意图；
[0026]图3为实施例3所述的单体电池示意图；
[0027]图4为实施例4所述的单体电池示意图；
[0028]附图标记说明:1-复合极柱；11-第一端；12-第二端；13-复合界面;2_常规极柱;3_单体电池;4-外部导体;5-辅助安装部。
【具体实施方式】
[0029]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0030]在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0031]在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是锁定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0032]此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0033]实施例1
[0034]如图1所示，本实施例提供了一种复合极柱，复合极柱I包括采用不同的金属材料制成的第一端11和第二端12;其中，与外部导体4相连的一端采用与所述外部导体4相同的金属材料制成。
[0035]本实施例提供的所述复合极柱I包括采用不同金属材料的第一端11和第二端12，且与所述外部导体4相连的一端采用与所述外部导体4相同的金属材料制成；因此，相同金属之间的焊接，在焊接过程中不存在异种金属焊接的困难，相对于异种金属焊接易于操作，同时焊接处容易达到相同强度、不易发生电腐蚀等。
[0036]具体地，所述第一端11采用铜材料制成，所述第二端12采用铝材料制成；当所述外部导体4采用铜材料制成时，所述复合极柱I的所述第一端11与所述外部导体4直接连接;当所述外部导体4采用铝材料制成时，所述复合极柱I的所述第二端12与所述外部导体4直接连接。其中，可以优选将所述铜材料设为紫铜，所述铝材料设为1060铝。
[0037]进一步，在上述实施例的基础上，所述第一端11和所述第二端12采用爆炸复合法制成一体;本实施例中，采用爆炸复合法制成的所述第一端11和所述第二端12之间的复合界面13电阻小，因此采用该方法制成的复合极柱电阻小且连接牢靠。
[0038]作为变换的实施方式，所述第一端11和所述第二端12还可以采用扩散焊或摩擦焊或钎焊或乳制复合法或热熔乳制法制成一体。
[0039]在本实施例中，作为优选的实施方式，将所述复合极柱I设为圆柱形；当然作为可变换的实施方式，所述复合极柱I也可以设为方柱形等其他形状，以满足不同实际情况的需要。
[0040]为了便于所述复合极柱I与所述外部导体4、所述单体电池3的连接安装，所述复合极柱I上还设有辅助安装部5，具体地，所述辅助安装部5设为成型在所述复合界面13处的周向凸缘，所述周向凸缘的设置不仅便于所述复合极柱I的安装，而且还便于所述单体电池3的后续封装。在实际操作过程中，可以先通过所述辅助安装部5将所述复合极柱I安装在所述外部导体4上，然后采用点焊、电阻焊、激光焊、超声波焊等焊接方式将所述复合极柱I与所述外部导体4焊接在一起。
[0041 ] 实施例2
[0042]在实施例1的基础上，本实施例进一步提供一种制备如上所述的复合极柱I的方法;
[0043]a、采用爆炸复合法或扩散焊或摩擦焊或钎焊或乳制复合法或热熔乳制法将用于制备所述第一端11和所述第二端12的两种不同的金属材料制成一体，获得复合板；
[0044]b、将复合板矫平；
[0045]C、沿垂直于所述复合板的方向切割或冲压出复合极柱。
[0046]作为优选的实施方式，所述复合板采用爆炸复合法制备;具体地，制备复合板时，首先将复板放置在基板之上，然后在复板上铺设一层炸药，利用炸药爆炸时产生的瞬间超高压和超高速冲击实现金属层之间的固态冶金结合;此处基板即为采用第一端11/第二端12的材料制成的金属板，所述复板即为采用另一端的材料制成的另一金属板，爆炸后两个不同的金属板形成复合板。
[0047]制得所述复合板后，首先对所述复合板进行矫平，然后再沿垂直于所述复合板的面板方面讲所述复合板分割成若干极柱大小的小圆柱，最后获得所述复合极柱I;其中，矫平时，可采用矫平机对所述复合板进行矫平；当然，还可以采用其他能够实现矫平的方法对所述复合板进行矫平。
[0048]分割所述复合板时，可以采用切割工艺或者冲压工艺对所述复合板进行分割制得所述复合极柱I。
[0049]实施例3
[0050]如图2所示，在上述实施例的基础上，本实施例进一步提供了一种电池模块，包括若干单体电池3，相邻两个所述单体电池3之间的电极端子通过外部导体4相连，所述电极端子包括常规极柱2，以及由如上所述的复合极柱I所构成的负极/正极;其中，所述复合极柱I与所述外部导体相连的一端的所采用的金属材料与所述常规极柱2、所述外部导体4所采用的金属材料相同。其中，本实施例的所述复合极柱1、所述常规极柱2与所述外部导体4之间采用焊接方式相连;同时，还可以在所述外部导体4上覆盖一层镍。
[0051]在本实施例中，所述电池模块的电极端子包括常规极柱2形成的正极/负极，以及采用复合极柱制成的负极/正极，且所述复合极柱I的连接端、所述常规极柱2和所述外部导体4三者采用相同材料制成，一方面使得三者之间易于连接且避免了异种金属间的焊接，另一方面使得正极和负极的引出端材料保持一致，提供了电池组的稳定性和安全性。
[0052]具体地，连接时，其中一个所述单体电池3的所述复合极柱I通过所述外部导体4与另一个所述单体电池3的所述常规极柱2和/或所述复合极柱I相连，从而实现所述单体电池3之间的串联或者并联，形成所需的电池模块。
[0053]所述复合极柱I的所述第一端11的所采用的金属材料设为铝，所述第二端12所采用的金属材料设为铜，所述常规极柱2采用铝/铜制成;其中，与所述常规极柱2采用相同金属材料制成的所述第一端11/所述第二端12与所述外部导体4相连。
[0054]在本实施例中，所述常规极柱2与所述外部导体4采用相同金属材料制成。
[0055]具体地，如图3所示，在本实施例中，将所述单体电池3的正极设为所述复合极柱I，其中所述复合极柱I采用铝材料制成的第一端11位于所述单体电池3内部且与所述单体电池3内部的正极集流体相连，而将所述单体电池3的负极设为纯铜极柱，所述外部导体4为铜材料制成的汇流板，所述外部导体4将相邻两个所述单体电池3的其中一个所述单体电池3的所述复合极柱I的所述第二端12与另一个所述单体电池3的负极相连；由于铜的导电性非常好，所以采用上述设计制成的所述电池模块具有功率大的特点，适用于大功率的电池。
[0056]作为可变换的实施方式，所述常规极柱2与所述外部导体4一体成型，且所述外部导体4上具有供所述复合极柱I安装的安装孔，从而减少加工环节，提供生产制作效率。
[0057]实施例4
[0058]作为可变换的实施方式，本实施例与实施例3的不同之处在于:
[0059]如图4所示，在本实施例中，将所述单体电池3的负极设为所述复合极柱I，其中所述复合极I柱采用铜材料制成的所述第二端12位于所述单体电池3内部且与所述单体电池3内部的负极集流体相连，将所述单体电池3的正极设为纯铜极柱，所述外部导体4为铝材料制成的汇流板，所述外部导体4将相邻两个所述单体电池3的其中一个所述单体电池3的所述复合极柱I的所述第一端11与另一个所述单体电池3的正极相连；由于铝的密度低重量轻，所以采用上述设计制成的所述电池模块具有轻量化的特点，适用于轻量化的电池。
[0060]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种复合极柱，复合极柱(I)包括采用不同的金属材料制成的第一端(11)和第二端(12);其特征在于:其中，与外部导体(4)相连的一端采用与所述外部导体(4)相同的金属材料制成。2.根据权利要求1所述的复合极柱，其特征在于:所述第一端(11)采用铜材料制成，所述第二端(12)采用铝材料制成。3.根据权利要求1所述的复合极柱，其特征在于:所述第一端(11)和所述第二端(12)采用爆炸复合法制成一体。4.根据权利要求1所述的复合极柱，其特征在于:所述第一端(11)和所述第二端(12)采用扩散焊或摩擦焊或钎焊或乳制复合法或热熔乳制法制成一体。5.根据权利要求1所述的复合极柱，其特征在于:所述复合极柱设为圆柱形。6.根据权利要求1所述的复合极柱，其特征在于:所述复合极柱(I)上还设有辅助安装部。7.—种电池模块，包括若干单体电池(3)，相邻两个所述单体电池(3)之间的电极端子通过外部导体(4)相连，其特征在于:所述电极端子包括设为正极/负极的常规极柱(2)，以及由权利要求1-6中任一项所述的复合极柱所构成的负极/正极;其中，所述复合极柱(I)与所述外部导体相连的一端、所述常规极柱(2)以及所述外部导体(4)三者相同采用金属材料制成。8.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于:所述复合极柱(1)、所述常规极柱(2)都与所述外部导体(4)焊接。9.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于:所述复合极柱(I)的所述第一端(11)的所采用的金属材料设为铝，所述第二端(12)所采用的金属材料设为铜，所述常规极柱(2)采用铝/铜制成;其中，与所述常规极柱(2)采用相同金属材料制成的所述第一端(11)/所述第二端(12)与所述外部导体(4)相连。10.根据权利要求7所述的电池模块，其特征在于:所述常规极柱(2)与所述外部导体(4)一体成型，且所述外部导体(4)上具有供所述复合极柱(I)安装的安装孔。
【文档编号】H01M2/30GK205508933SQ201620255752
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】曾智恒, 汤娅, 陈子琪
【申请人】湖南方恒复合材料有限公司