专利名称:电池极耳连接结构及包含该连接结构的软包装电池模组的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于锂离子电池【技术领域】，特别涉及一种电池极耳连接结构，包括至少两个电池、设置于两个相邻电池之间的中间隔板及安装于中间隔板的铝连接条，中间隔板的顶部设置有卡槽，卡槽内卡设有铝基板，中间隔板两侧的电池极耳向铝基板的方向折弯堆叠于铝基板的上表面，铝连接条卡入卡槽后压紧电池极耳，且电池极耳与铝连接条焊接。上述结构保证了铝基板和电池极耳表面平整贴合，使得铝基板在后续激光焊接时为极耳底部提供安全防护，更重要的是该结构绝缘性能好、电气连接可靠，很适合安装在软包装电池模组内。此外，本实用新型还公开了一种包含上述电池极耳连接结构的软包装电池模组。
【专利说明】电池极耳连接结构及包含该连接结构的软包装电池模组
【技术领域】
[0001]本实用新型属于锂离子电池【技术领域】，特别涉及一种电池极耳连接结构及包含该连接结构的软包装电池模组。
技术背景
[0002]目前，环境能源问题使社会进步面临严峻形势，低碳环保成为未来经济发展的一大主题。能量的储存和高效利用引起了各方面的重视，锂离子电池作为能量储存的最小单元而存在，电池模组是将锂离子电池有效连接的一种结构形式，为电池提供有效的连接和牢靠的固定结构并将电池串联成组，通过串联电池提高工作电压或者并联电池提高总能量为用电设备供电，电池模组已经成为当今储能领域的主要部件和关键技术。
[0003]然而，电池模组在实际工作中的情况复杂，比如应用在电动汽车上时，由于行驶过程中存在的震动等问题，模组需要提供足够的结构强度；同时由于电动汽车车身紧凑，空间包络有限，所以模组需要实现体积小，储存能量大的结构；而在大型储能电柜上使用时，同样需要提供一种可以有效将电池串联成组并固定的结构形式，同时实现可靠的电气连接。
[0004]电池包/电柜一般先由一定数量的电池以某种特定的形式相互连接组成电池模组，再根据不同的应用场合取一定数量的电池模组在电池包/电柜内固定连接而为工作单元提供动力或者储存能量。目前，现在多数软包电池模组电池的连接采用螺栓与导电金属条串联，装配过程中由于操作失误等原因造成返工，而且装配扭力过大时，容易出现电池螺纹滑牙的现象，从而导致电池和模组的报废；然而在复杂动载工况下，比如电动汽车的行驶中震动时，会存在着螺栓脱落、电池短路和连接条失效的风险；另外，少数采用接触连接串联相邻电池极耳的做法，不仅占用操作的空间，在车载震动等恶劣使用环境下无法实现可靠电气连接，造成接触电阻变化大，影响使用效果。同时电池包/电柜内部电池模组排列紧张，难以实现有效的冷却，电池在复杂工况下温度上升，无法有效散热，不仅影响电池使用寿命和功能，同时也增加了电池包/电柜的安全隐患。
[0005]再次，由于电池包/电柜空间有所限制，不同电池包内部电池固定方式不一，电池存在横向平躺、竖直放置等多种布置方式，造成电池间连接各式各样，不易绝缘防护，存在短路风险，而且考虑到电磁干扰问题也不利于低压控制线的排布。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的之一在于:针对现有技术的不足，而提供一种连接牢固、绝缘性能好、电气连接可靠的电池极耳连接结构。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:一种电池极耳连接结构，包括至少两个电池、设置于两个相邻电池之间的中间隔板及安装于所述中间隔板的铝连接条，所述中间隔板的顶部设置有卡槽，所述卡槽内卡设有铝基板，所述中间隔板两侧的所述电池极耳向所述铝基板的方向折弯堆叠于所述铝基板的上表面，所述铝连接条卡入所述卡槽后压紧所述电池极耳，且所述电池极耳与所述铝连接条焊接。
[0008]相对于现有技术，本实用新型所述的电池极耳连接结构的有益效果在于:通过上述结构保证了铝基板和电池极耳表面平整贴合，使得铝基板在后续激光焊接时为极耳底部提供安全防护，防止激光焊接功率过大熔化穿透中间隔板并损害到软包电池。同时由于铝连接条卡入卡槽后压紧电池极耳，所以有效地解决相邻电池极耳接触面不平整导致极耳之间间隙太大无法焊接的问题，在进行激光焊接时，激光束沿着铝连接条长度方向居中连续焊接，熔透多层金属，实现可靠的电气连接。
[0009]作为本实用新型所述的电池极耳连接结构的一种改进，所述中间隔板两侧的所述电池的极耳向所述铝基板的方向折弯90度堆叠于所述铝基板的上表面。通过90度的弯折使得铝基板和电池极耳表面贴合更平整，为后面的焊接工作提供了保障。
[0010]作为本实用新型所述的电池极耳连接结构的一种改进，所述中间隔板包括中间隔板本体、开设于所述中间隔板本体的凹槽、前后贯通的矩形槽、设置于所述中间隔板本体顶部的凸条、及设置于所述中间隔板本体顶部两端的预定位凸台和预定位凹槽。
[0011]其中，所述凹槽用于容置电池的，并且通过固体双面胶带将其固定在凹槽内部，可以有效保护软包电池角位。由于软包电池正常使用下会有一定程度的鼓胀现象，所以将所述矩形槽设置为前后贯通结构，这样可以为电池鼓胀留出空间；同时，还兼顾了模组在正常使用情况时的散热问题，为冷却空气留出通道。所述凸条有效隔离了各铝连接条，为电池成组过程提供了有效的绝缘防护。具体地，在装配的时候由于两个相邻电池正负极靠的很近，单侧做绝缘以后就不会出现两个电池的正负极连成一个回路造成短路。由于两个相邻的中间隔板正反交替装配，使得相邻的中间隔板之间的预定位凸台和预定位凹槽相互衔接，方便定位简化装配过程，同时，在后期模组工作过程中，当软包模组受力或振动时，此处结构加强了相邻隔板之间的相互作用。
[0012]作为本实用新型所述的电池极耳连接结构的一种改进，所述凸条的一端设置有股位横梁，所述股位横梁和所述中间隔板本体形成有布线槽。所述股位横梁为采样线束提供布线的通道，采样线束可顺着布线槽布置到模组一侧的端部隔板。
[0013]本实用新型的另一个目的在于提供一种软包装电池模组，包括上述的电池极耳连接结构、端部隔板、铝端板、顶部固定条组件、底部固定条组件、模组上盖、信号线束和铜连接片组件，所述端部隔板设置于所述电池和所述铝端板之间，所述顶部固定条组件、所述底部固定条组件及模组上盖均与所述电池极耳连接结构进行装配，所述信号线束连通所有的电池，所述铜连接片组件与位于端部的电池焊接。
[0014]相对于现有技术，本实用新型的软包装电池模组的有益效果在于:上述电池模组的结构紧凑、装配便捷，并提供了有效的冷却通道和电气连接，有利于批量生产，使电池可以在不同工况下工作在最佳温度，有效延长电池使用寿命，同时降低了电池在热积聚情况下失控的风险。
[0015]作为本实用新型所述的软包装电池模组的一种改进，所述电池、所述中间隔板、所述端部隔板和所述铝端板相互贴合的面上均粘贴有固体双面胶带。所述固体双面胶带实现电池与中间隔板、电池与端部隔板及端部隔板与铝端板之间的有效固定，提高了模组的结构强度。
[0016]作为本实用新型所述的软包装电池模组的一种改进，所述顶部固定条组件包括顶部固定条和第一绝缘垫片，所述顶部固定条和所述第一绝缘垫片通过扣接方式连接，或者所述顶部固定条和所述第一绝缘垫片通过一体成型方式连接；所述底部固定条组件包括底部固定条和第二绝缘垫片，所述底部固定条和所述第二绝缘垫片通过扣接方式连接，或者所述底部固定条和所述第二绝缘垫片通过一体成型方式连接。所述顶部固定条组件和所述底部固定条组件实现所有电池、中间隔板以及端部隔板的固定，通过两端的螺栓固定在铝端板上。
[0017]作为本实用新型所述的软包装电池模组的一种改进，所述模组上盖包括上盖本体、设置于所述上盖本体两侧的连接部、及设置于所述上盖本体另外两侧的孔和槽，两个所述连接部均设置有圆腰孔。所述模组上盖采用塑料制造，成本低重量轻；通过腰圆孔与螺栓固定连接，实现了模组上盖的固定，从而防止模组外部导电金属接触电池极耳。
[0018]作为本实用新型所述的软包装电池模组的一种改进，所述信号线束与所述铝连接条连接，所述信号线束的一端连接有电气插接件。首先，所述信号线束实现模组电压温度的实时采样，同时监控电池工作电压，及时发现异常，有效地及时地调整控制策略均衡各个电池电压，延长模组使用寿命，保证模组工作性能。再次，所述信号线束集成于电池模组之上，信号检测可靠，无须额外增加零件采样及均衡，易于与控制单元连接。
[0019]作为本实用新型所述的软包装电池模组的一种改进，所述铜连接片组件包括铜板及与所述铜板固定连接压铆螺钉，所述铜板与所述端部隔板卡接。所述铜连接片组件通过超声波焊接于端部电池极耳上，保证电池与铜连接片的可靠电气连接，铜材料表面镀银，保证铜连接片组件上的螺钉与其他模块电气连接时的有效接触。
【附图说明】
[0020]图1为【具体实施方式】I的中间隔板的部分结构截面图。
[0021 ] 图2为【具体实施方式】I的结构示意图。
[0022]图3为【具体实施方式】I中中间隔板的结构示意图。
[0023]图4为【具体实施方式】2的结构示意图。
[0024]图5为【具体实施方式】2的分解示意图。
[0025]图6为【具体实施方式】2中电池、端部隔板和铝端板的结构示意图。
[0026]图7为【具体实施方式】2中铝端板的结构示意图。
[0027]图8为【具体实施方式】2中模组上盖的结构示意图。
[0028]其中，1-电池、2-中间隔板、3-铝连接条、4-铝基板、5-端部隔板、6-铝端板、7-顶部固定条组件、8-底部固定条组件、9-模组上盖、10-信号线束、11-电池极耳、12-铜连接片组件、13-电气插接件、14-固体双面胶带、21-卡槽、22-中间隔板本体、23-凹槽、24-矩形槽、25-凸条、26-预定位凸台、27-预定位凹槽、51-固定孔、61-过孔、62-圆孔、71-顶部固定条、72-第一绝缘垫片、81-底部固定条、82-第二绝缘垫片、91-上盖本体、92-连接部、93-孔、94-槽、921-圆腰孔、121-铜板、122-压铆螺钉。
【具体实施方式】
[0029]下面结合【具体实施方式】和说明书附图，对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。
[0030]【具体实施方式】1，如图1~3所示，一种电池极耳连接结构，包括至少两个电池1、设置于两个相邻电池I之间的中间隔板2及安装于中间隔板2的铝连接条3，中间隔板2的顶部设置有卡槽21，卡槽21内卡设有铝基板4，中间隔板2两侧的电池极耳11向铝基板4的方向折弯堆叠于铝基板4的上表面，铝连接条3卡入卡槽21后压紧电池极耳11，且电池极耳11与铝连接条3焊接。
[0031 ] 优选地，中间隔板2两侧的电池极耳11向铝基板4的方向折弯90度堆叠于铝基板4的上表面，保证了电池极耳11与铝基板4表面平整贴合。中间隔板2包括中间隔板本体22、开设于中间隔板本体22的凹槽23、前后贯通的矩形槽24、设置于中间隔板本体22顶部的凸条25、及设置于中间隔板本体22顶部两端的预定位凸台26和预定位凹槽27。中间隔板2的数量设置为多个，多个中间隔板2交叉设置(即正、反交替设置)，从而实现电池I之间的串联，所以，在图2中的中间那个中间隔板2呈“T”型结构。凸条25的一端设置有股位横梁251，股位横梁251和中间隔板本体22形成有布线槽252。
[0032]【具体实施方式】2，如图1~8所示，一种软包装电池模组，包括【具体实施方式】I的电池极耳连接结构、端部隔板5、铝端板6、顶部固定条组件7、底部固定条组件8、模组上盖9、信号线束10和铜连接片组件12，端部隔板5设置于电池I和铝端板6之间，顶部固定条组件7、底部固定条组件8及模组上盖9均与电池极耳11连接结构进行装配，信号线束10连通所有的电池1，铜连接片组件12与位于端部的电池I焊接。
[0033]其中，端部隔板5实现模组两端电池I与铝端板6的绝缘，保证电池I极柱与铝端板6有效隔离，提供了保证安全的爬电距离，而且可以作为端部电池I的固定框架，重要的是还可以固定模组输出铜连接条组件，同时为电池I冷却留出通道。铝端板6用于固定模组，与顶部固定条组件7和底部固定条组件8通过螺栓连接固定中间隔板2和端部隔板5，进而实现固定电池I的目的。铝端板6结构上设计有上下贯通的过孔61，主要用于模组在电池包/电柜内的固定，侧面开有圆孔62便于装配过程中夹具的使用。重要的是铝端板6的零件采用铝材料，重量轻价格便宜，加工方便。
[0034]优选地，电池1、中间隔板2、端部隔板5和铝端板6相互贴合的面上均粘贴有固体双面胶带，实现电池I与中间隔板2、电池I与端部隔板5及端部隔板5与铝端板6之间的有效固定，提高了模组的结构强度。另外，将电池1、中间隔板2、端部隔板5和铝端板6以一定的顺序放入夹具中，以铝端板6的装配圆孔62定位在夹具上，再施加一定的作用力使得以上零件相互压紧，达到设计尺寸。
[0035]优选地，顶部固定条组件7包括顶部固定条71和第一绝缘垫片，顶部固定条71和第一绝缘垫片72通过扣接方式连接，或者顶部固定条71和第一绝缘垫片72通过一体成型方式连接；底部固定条组件8包括底部固定条81和第二绝缘垫片82，底部固定条81和第二绝缘垫片82通过扣接方式连接，或者底部固定条81和第二绝缘垫片82通过一体成型方式连接。顶部固定条组件7和底部固定条组件8可在四个方向扣入且固定在铝端板6的周围，从而使得模组的所有零件抱紧，加强了整体结构强度。
[0036]优选地，模组上盖9包括上盖本体91、设置于上盖本体91两侧的连接部92、及设置于上盖本体91另外两侧的孔93和槽94，该孔93作为模组之间连接的通道，该槽94作为低压线束的出线口。两个连接部92均设置有圆腰孔921，圆腰孔921的数量为八个，每四个为一组均匀分布于两个连接部92。模组上盖9通过顶部固定条组件7上的压铆螺钉与螺母紧密配合固定在软包模组之上。
[0037]优选地，信号线束10包括采样线(图未示)和均衡线(图未示)，在铝连接条3上按顺序焊接好采样线和均衡线，然后将信号线束10的一端连接电气插接件13，最后形成线束组件。信号线束10通过扎带与端部隔板5的固定孔51固定，并引出到模组外端，通过扎带的固定可以有效防止信号线束10受外力时线束从铝连接片上脱落，从而有效地保障了在软包模组的铝连接条3上指定位置进行从上到下的激光穿透焊接，实现所有电池I间的可靠电气连接，而且相对于现有技术，激光焊接相比螺栓连接拥有更小的电阻，连接更加牢固。
[0038]优选地，铜连接片组件12包括铜板121及与铜板121固定连接压铆螺钉122，铜板121与端部隔板5卡接。端部位置的电池I事先与铜连接片组件12按设计的位置要求通过超声波焊接成一体，装配时，铜连接片组件12从一侧卡入端部隔板5的卡槽中，实现铜连接片组件12的定位，同时端部隔板5有效将铜连接片组件12和铝端板6绝缘隔离，从而实现安全防护。
[0039]可以预见的是，【具体实施方式】I的电池极耳连接结构不仅能够应用在软包装锂电池组上，同样也可以应用在镍氢、镍镉等电池的串并联中。
[0040]根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的【具体实施方式】，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
【权利要求】
1.一种电池极耳连接结构，其特征在于:包括至少两个电池、设置于两个相邻电池之间的中间隔板及安装于所述中间隔板的铝连接条，所述中间隔板的顶部设置有卡槽，所述卡槽内卡设有铝基板，所述中间隔板两侧的电池极耳向所述铝基板的方向折弯堆叠于所述铝基板的上表面，所述铝连接条卡入所述卡槽后压紧所述电池极耳，且所述电池极耳与所述铝连接条焊接。2.根据权利要求1所述的电池极耳连接结构，其特征在于:所述中间隔板两侧的所述电池的极耳向所述铝基板的方向折弯90度堆叠于所述铝基板的上表面。3.根据权利要求1所述的电池极耳连接结构，其特征在于:所述中间隔板包括中间隔板本体、开设于所述中间隔板本体的凹槽、前后贯通的矩形槽、设置于所述中间隔板本体顶部的凸条、及设置于所述中间隔板本体顶部两端的预定位凸台和预定位凹槽。4.根据权利要求3所述的电池极耳连接结构，其特征在于:所述凸条的一端设置有股位横梁，所述股位横梁和所述中间隔板本体形成有布线槽。5.一种软包装电池模组，其特征在于:包括权利要求1~4任意一项所述的电池极耳连接结构、端部隔板、铝端板、顶部固定条组件、底部固定条组件、模组上盖、信号线束和铜连接片组件，所述端部隔板设置于所述电池和所述铝端板之间，所述顶部固定条组件、所述底部固定条组件及模组上盖均与所述电池极耳连接结构进行装配，所述信号线束连通所有的电池，所述铜连接片组件与位于端部的电池焊接。6.根据权利要求5所述的软包装电池模组，其特征在于:所述电池、所述中间隔板、所述端部隔板和所述铝端板相互贴合的面上均粘贴有固体双面胶带。7.根据权利要求5所述的软包装电池模组，其特征在于:所述顶部固定条组件包括顶部固定条和第一绝缘垫片，所述顶部固定条和所述第一绝缘垫片通过扣接方式连接，或者所述顶部固定条和所述第一绝缘垫片通过一体成型方式连接；所述底部固定条组件包括底部固定条和第二绝缘垫片，所述底部固定条和所述第二绝缘垫片通过扣接方式连接，或者所述底部固定条和所述第二绝缘垫片通过一体成型方式连接。8.根据权利要求5所述的软包装电池模组，其特征在于:所述模组上盖包括上盖本体、设置于所述上盖本体两侧的连接部、及设置于所述上盖本体另外两侧的孔和槽，两个所述连接部均设置有圆腰孔。9.根据权利要求5所述的软包装电池模组，其特征在于:所述信号线束与所述铝连接条连接，所述信号线束的一端连接有电气插接件。10.根据权利要求5所述的软包装电池模组，其特征在于:所述铜连接片组件包括铜板及与所述铜板固定连接压铆螺钉，所述铜板与所述端部隔板卡接。
【文档编号】H01M10-613GK204303901SQ201420714190
【发明者】陈德坤, 项延火, 赵宾 [申请人]宁德时代新能源科技有限公司