一种导电排及新能源车用电池包的制作方法

本发明涉及新能源汽车电池包配件技术领域，尤其涉及一种导电排以及使用了所述导电排的新能源车用电池包。

背景技术：

现有的新能源汽车电池包，在两个电池模组之间一般通过导电性能较好的刚性铜导电排进行连接。但是，由于电池模组工作会有温度变化，导致电池模组之间间隔发生增加或减小，如果采用刚性铜导电排连接电池模组，会因为模组间隔的距离变化，使刚性铜导电材料不断受力导致金属疲劳以及与电池模组的连接松动，从而导致铜刚性导电排断裂或导致电池模组的连接脱落，使电池包功能失效，造成火灾等严重后果。因此，如何发明一种比刚性铜导电材料更柔性的导电排是本领域技术人员亟待解决的问题。

现有的新能源电池包内的导电排导体均为铜及铜合金，一方面铜的价格持续攀升，另一方面铜的自身质量较高限制了新能源汽车轻量化的发展。因此，如何降低导电排成本并减轻导电排质量以达到轻量化的目的是本领域专业人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的第一个发明目的在于提供一种导电排，其不但不会因工作温度变化导致自身断裂或与电池模组的连接脱落，而且价格低廉，同时还能避免铜铝之间产生电化学反应，使用更加安全；本发明的第二个发明目的在于提供一种使用了所述导电排的新能源车用电池包。

为了实现上述第一个发明目的，本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种导电排，包括用于连接第一电池模组或电芯的第一连接端，用于连接第二电池模组或电芯的第二连接端，以及设于所述第一连接端与第二连接端之间并用于电性连接所述第一连接端和第二连接端的铝本体。

本发明的导电排由于其主要是由铝本体组成，在工作温度发生变化时，可以有效地吸收其自身因温度变化而产生的形变，是电池模组或电芯之间的距离稳定恒定，从而使导电排不会因不断受力而导致金属疲劳以及使与电池模组或电芯的连接出现松动，从而避免导电排断裂或与电池模组或电芯的连接脱落的现象。

而且，由于所述导电排主要是由铝本体组成，有助于汽车轻量化的发展。

优选地，所述铝本体的横截面积取值范围为0.13-300mm²。由于考虑到铝材在汽车中的实际应用和铝材的导电能力，同时还结合电池包的结构特点，当铝本体的横截面积超过300mm²时，电池包内部空间不足，而当铝本体的横截面积低于0.13mm²时，载流量小于1.9a，导电性能无法满足使用需求。

优选地，所述铝本体的横截面积取值范围为10-240mm²。

优选地，所述铝本体为单个铝片。

或者，所述铝本体由多个铝片堆叠而成。

优选地，所述多个铝片中的单个铝片的横截面面积至少为所述铝本体横截面面积的1/150。由于单个铝片的横截面积较小，从而使多个铝片能通过更大的电流，并且可以方便快捷地进行弯折、安装，而无需专用的设备，十分方便。

或者，所述铝本体为实心铝导体。

或者，所述铝本体是由若干个铝条相互交织而成的铝编织带。

或者，所述铝本体是由若干个铝丝绞合而成的铝绞线。

或者，所述铝本体是单个铝片、多个堆叠的铝片、实心铝导体、铝编织带或铝绞线中任意两种以上的组合。

优选地，所述铝本体材质为铝含量95％以上的铝合金。

优选地，所述铝本体材质为铝含量99％以上的铝合金，导电性能更佳。

优选地，所述铝本体外部包裹绝缘层。

所述绝缘层的材质至少为pvc、硅橡胶、pa、环氧树脂、pe、tpe、xpe、pp、xlpe、fep、etfe、tpr和tpfe中的一种。

优选地，所述绝缘层通过涂覆或浸塑或挤出或绕包或注塑或电泳的方式设置在所述铝本体的表面上。

优选地，所述铝本体与所述绝缘层之间还设有防腐蚀保护层。

优选地，所述防腐蚀保护层的材质为铬或铬合金，锌或锌合金，锡或锡合金，钛或钛合金，锆或锆合金，镍或镍合金，银或银合金,金或金合金中的一种或几种金属的组合。

优选地，所述防腐蚀保护层的材质为锌或锌合金，锡或锡合金，镍或镍合金中的一种或几种金属的组合。

优选地，所述第一连接端上设有用于电性连接第一电池模组或电芯的第一安装孔。

优选地，所述第二连接端上设有用于电性连接所述第二电池模组或电芯的第二安装孔。

优选地，所述第一连接端与铝本体之间通过压力扩散或电磁焊或摩擦焊或等离子焊或激光焊或超声波焊或电弧焊或电阻焊或爆炸焊或熔融焊或电子束焊的方式连接在一起。采用所述连接方式实现第一连接端与铝本体的连接，可以在第一连接端与铝本体之间形成第一金属过渡层。

优选地，所述第一连接端通过第一金属过渡层连接所述铝本体。

而且，通过上述连接方式所得到的第一金属过渡层与铝本体具有较高的结合强度，其结合强度可达20mpa，并且第一金属过渡层的孔隙率低于1％，耐蚀性较高。

优选地，所述第一金属过渡层的材质至少为镍、镉、锆、铬、锰、铝、铜、锡、钛、锌和钴中的一种。

或者，所述第一金属过渡层的材质为金和/或银。

优选地，所述第二连接端与铝本体之间通过压力扩散或电磁焊或摩擦焊或等离子焊或激光焊或超声波焊或电弧焊或电阻焊或爆炸焊或熔融焊或电子束焊的方式连接在一起。同理，采用所述连接方式实现第二连接端与铝本体的连接，可以在第二连接端与铝本体之间形成第二金属过渡层。

优选地，所述第二连接端通过第二金属过渡层连接所述铝本体。

同理，采用上述连接方式所得到的第二金属过渡层与铝本体具有较高的结合强度，其结合强度可达20mpa，并且第二金属过渡层的孔隙率低于1％，耐蚀性较高。

优选地，所述第二金属过渡层的材质至少为镍、镉、锆、铬、锰、铝、铜、锡、钛、锌和钴中的一种。

或者，所述第二金属过渡层的材质为金和/或银。

优选地，所述第一连接端为铜端子或铝端子。

优选地，所述第二连接端为铜端子或铝端子。

而且，由于所述第一或二金属过渡层材质的电极电位介于铜和铝的电极电位之间，或者，与铜或铝的电极电位相等，这样可大大地降低了由于电位差所带来的电化学腐蚀。

为了实现上述第二个发明目的，本发明所采用的技术方案内容具体如下：

一种新能源车用电池包，包括外壳，以及设于所述外壳内的至少两个电池模组或电芯，所述电池模组或电芯至少通过一个上述所述的导电排串联和/或并联在一起。

本发明的新能源车用电池包，由于设置了外壳，一方面可以用于防尘、防水，保证外壳内电池模组或电芯的工作环境，另一方面隔断了发动机和电瓶之间的热量传递，延长了电瓶使用寿命。

优选地，所述外壳内还设有散热底座，所述电池模组或电芯设置在所述散热底座上。

由于设置了散热底座，所以能够快速地将电池模组或电芯工作所产生的热能散发出去，避免了出现因散热性能效果不佳导致电池模组或电芯无法工作的现象。

优选地，所述外壳内还设有电池保护框，所述电池模组或电芯位于所述电池保护框内。电池保护框用于固定电池模组或电芯，对电池模组或电芯进行了整合和保护，合理利用了使用空间。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1.本发明的导电排由于其主要是由铝本体组成，在工作温度发生变化时，可以有效地吸收其自身因温度变化而产生的形变，是电池模组或电芯之间的距离稳定恒定，从而使导电排不会因不断受力而导致金属疲劳以及使与电池模组或电芯的连接出现松动，从而避免导电排断裂或与电池模组或电芯的连接脱落的现象。

2.由于所述导电排主要是由铝本体组成，有助于汽车轻量化的发展，并显著降低了成本至少达50％以上。

3.所述多个铝片中的单个铝片的横截面面积至少为所述铝本体横截面面积的1/150。由于单个铝片的横截面积较小，从而使多个铝片能通过更大的电流，并且可以方便快捷地进行弯折、安装，而无需专用的设备，十分方便。

4.所述第一或第二连接端与铝本体之间通过压力扩散或电磁焊或摩擦焊或等离子焊或激光焊或超声波焊或电弧焊或电阻焊或爆炸焊或熔融焊或电子束焊的方式连接在一起。采用所述连接方式所得到的第一或第二金属过渡层与铝本体具有较高的结合强度，其结合强度可达20mpa，并且第一或第二金属过渡层的孔隙率低于1％，耐蚀性较高。

5.铝及铝合金作为铝本体在与铜及铜合金作为电池模组连接柱连接或与铜端子作为连接端子连接的情况下，铜铝材料连接存在严重的电化学腐蚀问题。即由于铜铝之间的电极电位差距大，在铜铝直接连接后，在空气和水的作用下，铜铝之间产生电化学反应，铝易腐蚀而导致连接区域的电阻增大，在电气连接中产生严重的后果，例如功能失效、火灾等。本发明通过形成上述的第一和第二金属过渡层可以从根本上解决此问题。

6.第一或第二金属过渡层的材质为镍、镉、锆、铬、锰、铝、铜、锡、钛、锌和钴中的一种或其组合，又或者，所述第一或第二金属过渡层的材质为金和/或银。由于所述第一或二金属过渡层材质的电极电位介于铜和铝的电极电位之间，或者，与铜或铝的电极电位相等，这样可大大地降低了由于电位差所带来的电化学腐蚀。

7.本发明的新能源车用电池包还设有外壳，一方面可以用于防尘、防水，保证外壳内电池模组或电芯的工作环境，另一方面隔断了发动机和电瓶之间的热量传递，延长了电瓶使用寿命。

8.所述外壳内还设有散热底座，所述电池模组或电芯设置在所述散热底座上。由于设置了散热底座，所以能够快速地将电池模组或电芯工作所产生的热能散发出去，避免了出现因散热性能效果不佳导致电池模组或电芯无法工作的现象。

9.所述外壳内还设有电池保护框用于固定电池模组或电芯，对电池模组或电芯进行了整合和保护，合理利用了使用空间。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为本发明的导电排的第一种较优选实施例的结构示意图；(单个铝片)

图2为图1的a-a方向的剖视图；

图3为本发明的导电排的第二种较优选实施例的结构示意图；(多个铝片)

图4为图3的a-a方向的剖视图；

图5为本发明的导电排的第三种较优选实施例的结构示意图：(实心铝导体)

图6为图5的a-a方向的剖视图；

图7为本发明的导电排的第四种较优选实施例的结构示意图；(铝编织带)

图8为图7的a-a方向的剖视图；

图9为本发明的导电排的第五种较优选实施例的结构示意图；(铝绞线)

图10为图9的b-b方向的剖视图；

图11为本发明的新能源车用电池包较优选实施例的结构示意图。

其中，图1至图11的附图标记说明如下：

1、第一连接端；11、第一安装孔；12、第一金属过渡层；2、第二连接端；21、第二安装孔；22、第二金属过渡层；3、铝本体；4、绝缘层；5、防腐蚀保护层；6、电池模组或电芯；7、导电排；8、电池保护框；9、散热底座；

10、外壳。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

实施例一

图1和图2所示的本发明导电排的第一种较优选实施方式，其包括用于连接第一电池模组或电芯的第一连接端1，用于连接第二电池模组或电芯的第二连接端2，以及设于所述第一连接端1与第二连接端2之间并用于电性连接所述第一连接端1和第二连接端2的铝本体3。所述第一连接端1为铜端子或铝端子。所述第二连接端2为铜端子或铝端子。

本发明的导电排由于其主要是由铝本体3组成，在工作温度发生变化时，可以有效地吸收其自身因温度变化而产生的形变，是电池模组或电芯之间的距离稳定恒定，从而使导电排不会因不断受力而导致金属疲劳以及使与电池模组或电芯的连接出现松动，从而避免导电排断裂或与电池模组或电芯的连接脱落的现象。

而且，由于所述导电排主要是由铝本体3组成，有助于汽车轻量化的发展。

所述铝本体的横截面积的取值范围为0.13-300mm²。由于考虑到铝材在汽车中的实际应用和铝材的导电能力，同时还结合电池包的结构特点，当铝本体的横截面积超过300mm²时，电池包内部空间不足，而当铝本体的横截面积低于0.13mm²时，载流量小于1.9a，导电性能无法满足使用需求。

在本实施例中，优选所述铝本体的横截面积取值范围为10-240mm²。

为了简化铝本体3的结构，节约导电排的生产成本，在本实施例中，所述铝本体3为单个铝片。

为了确保导电排的外部绝缘性能，所述铝本体3外部包裹绝缘层4。所述绝缘层4的材质至少为pvc、硅橡胶、pa、环氧树脂、pe、tpe、xpe、pp、xlpe、fep、etfe、tpr和tpfe中的一种。

由于铝本体3的形变问题，根据不同生产工艺的加工顺序，所述绝缘层4通过涂覆或浸塑或挤出或绕包或注塑或电泳的方式设置在所述铝本体3的表面上。此绝缘层4可采用自动化生产，提高生产效率。

作为本实施例的一种改进，所述铝本体3与绝缘层4之间还设有防腐蚀保护层5。所述防腐蚀保护层5可提高铝本体3的耐腐蚀性并且外观美观。防腐蚀保护层5的材质为铬或铬合金，锌或锌合金，锡或锡合金，钛或钛合金，锆或锆合金，镍或镍合金，银或银合金,金或金合金中的一种或几种金属的组合；更优选所述防腐蚀保护层5的材质为锌或锌合金，锡或锡合金，镍或镍合金中的一种或几种金属的组合。在本实施例中，优选所述防腐蚀保护层5材质为镍，加工方式为电镀，可以有效地避免由于使用环境恶劣而造成的金属表面腐蚀。

为了实现第一连接端1与第一电池模组或电芯之间的电连接，并简化第一连接端1的结构，所述第一连接端1上设有用于电性连接第一电池模组或电芯的第一安装孔11。

为了实现第二连接端2与第二电池模组或电芯之间的电连接，并简化第二连接端2的结构，所述第二连接端2上设有用于电性连接所述第二电池模组或电芯的第二安装孔21。

作为本实施例的进一步改进，所述第一连接端1与铝本体3之间以及第二连接端2与铝本体3之间分别通过压力扩散或电磁焊或摩擦焊或等离子焊或激光焊或超声波焊或电弧焊或电阻焊或爆炸焊或熔融焊或电子束焊的方式连接在一起。采用所述连接方式实现第一连接端1与铝本体3的连接和实现第二连接2端与铝本体3的连接，可以在第一连接端1与铝本体3之间形成第一金属过渡层12，以及在第二连接端2与铝本体3之间形成第二金属过渡层22，从而使所述第一连接端1通过第一金属过渡层12连接所述铝本体3，第二连接端2通过第二金属过渡层22连接所述铝本体3。而且，通过上述连接方式所得到的第一金属过渡层12与铝本体3之间以及第二金属过渡层22与铝本体3之间具有较高的结合强度，其结合强度可达20mpa，并且第一金属过渡层12和第二金属过渡层22的孔隙率低于1％，耐蚀性较高。

在本实施例中优选所述第一和第二金属过渡层12和22的材质为镍、镉、锆、铬、锰、铝、铜、锡、钛、锌和钴中的一种或其组合。或者，所述第一和第二金属过渡层12和22的材质为金和/或银。由于所述第一和第二金属过渡层12和22材质的电极电位介于铜和铝的电极电位之间，或者，与铜或铝的电极电位相等，这样就可大大地降低了由于电位差所带来的电化学腐蚀。

需要说明的是，所述铜端子的材质可以为铜或铜合金，所述铝端子的材质可以为铝或铝合金，所述铝本体的材质可以为铝或铝合金。

需要说明的是，所述铝本体3材质为铝含量95％以上的铝合金。而在本实施例中，更优选所述铝本体3材质为铝含量99％以上的铝合金，导电性能更佳。

需要说明的是，所述铝本体3的形状可根据装车状态及导电性能要求进行设定，防腐蚀保护层5的厚度可根据防腐性能进行选定，绝缘层的厚度可以根据产品性能要求进行选定，第一金属过渡层12和第二金属过渡层22的形状和设置位置也可以根据连接强度的要求来选定。

本发明的铝本体3的其中一种制备过程具体包括如下步骤：

1.根据产品要求对铝板材进行冲压、弯折，使形成的铝本体形状能和装车位置完美的贴合，使空间利用率最大化。

2.对铝本体进行喷砂处理，将铝本体表面的杂质、氧化物清除干净，使其表面洁净度达到25-100μm；再通过铝本体清洗机，对铝本体表面进行清洁处理，清洁方法包括超声波清洗、专用清洗液清洗等方法，清除表面杂质、油污、氧化物等，然后经过吹干机，将铝本体表面吹干。

3.清洁后的铝本体先经过加热装置，将铝本体加热，连接端的原材料铝丝在送丝机构的作用下引入到电弧喷涂机中，通过电弧将铝丝熔化并在压缩气体的作用下，高速喷涂在铝本体上，形成原子间相互渗透的涂覆层。

4.喷涂冷却后的铝本体用保护材料将需要遮蔽的部位进行保护，再经过镀层设备，使铝本体上除保护材料贴附的区域之外的面积，镀上相应的防腐蚀保护层5，所述防腐蚀保护层5的形成方式包括溶液镀、电镀、化学镀、涂覆镀等。

5.对铝本体进行加热，一方面是使镀层进行烘干，另一方面是对铝本体进行预热，预热后的铝本体进行粉末绝缘层的涂覆。粉末绝缘层的涂覆方式包括静电空气喷涂和流化床浸涂等，粉末绝缘层的材质为环氧树脂、丙烯酸树脂、聚乙烯树脂等。

6.涂覆粉末绝缘层的铝本体进入固化烘干炉进行粉末高温固化，使树脂进行交联反应形成性能、外观良好的绝缘层。

实施例二

图3和图4所示的是本发明导电排的第二种较优选实施方式，其与图1和图2所示的第一种较优选实施方式的唯一不同点仅在于：所述铝本体3由多个铝片堆叠而成。

并且，所述多个铝片中的单个铝片的横截面面积至少为所述铝本体3横截面面积的1/150。由于单个铝片的横截面积较小，从而使多个铝片能通过更大的电流，并且可以方便快捷地进行弯折、安装，而无需专用的设备，十分方便。

经发明人经过一系列具有创造性的系统性实验可以得出如下数据：

从上述实验数据可以得出，当单个铝片所占总面积比例越小，铝本体3的载流量和断裂伸长率越来越小，当单个铝片所占总面积比例达到1/160以下时，载流量和断裂伸长率已经不满足电池包中的电流导通及安装强度要求，因此，在本实施例中选择单个铝片的横截面面积至少为所述铝本体3横截面面积的1/150。

实施例三

图5和图6所示的是本发明导电排的第三种较优选实施方式，其与图1和图2所示的第一种较优选实施方式的唯一不同点仅在于：所述铝本体3为实心铝导体。所述实心铝导体可采用挤出的方式进行连续生产，生产效率高，电场强度分布均匀，而且载流量更大，使用灵活，可根据实际需要设计所述实心铝导体的尺寸，以实现有效的连接。

实施例四

图7和图8所示的是本发明导电排的第四种较优选实施方式，其与图1和图2所示的第一种较优选实施方式的唯一不同点仅在于：所述铝本体3是由若干个铝条相互交织而成的铝编织带。从而使所制得的铝本体具有良好的伸缩性，可大可小，具有良好的保护性、耐磨性，能防止割伤、划破并具有屏蔽作用。同时，还增加了铝本体的柔韧性，有利于在振动环境下的使用。

实施例五

图9和图10所示的是本发明导电排的第五种较优选实施方式，其与图1和图2所述的第一种较优选实施方式的唯一不同点仅在于：所述铝本体3是由若干个铝丝绞合而成的铝绞线。所述铝绞线具有良好的导电性，并具有足够的机械强度，抗拉强度，可使铝本体3的柔韧性更好，有效地避免由于震动引起铝导体的开裂或折断。

除此，本发明的铝本体还可以为上述实施例一至五所述的铝本体3中的任意两种或三种或四种或五种的组合，所述组合方式所形成的各种铝本体3的具体实施方式均应落入本发明的保护范围之内。

另外，本发明还公开了一种新能源车用电池包，如图11所示，其包括外壳10，以及设于所述外壳10内的至少两个电池模组或电芯6，所述电池模组或电芯6至少通过一个上述实施例中任何一种结构的导电排7串联和/或并联在一起。

本发明的新能源车用电池包，由于设置了外壳10，一方面可以用于防尘、防水，保证外壳内电池模组或电芯6的工作环境，另一方面隔断了发动机和电瓶之间的热量传递，延长了电瓶使用寿命。

而且，所述外壳内还设有散热底座9，所述电池模组或电芯6设置在所述散热底座上。由于设置了散热底座9，所以能够快速地将电池模组或电芯6工作所产生的热能散发出去，避免了出现因散热性能效果不佳导致电池模组或电芯6无法工作的现象。

所述外壳内还设有电池保护框8，所述电池模组或电芯6位于所述电池保护框内。电池保护框用于固定电池模组或电芯6，对电池模组或电芯6进行了整合和保护，合理利用了使用空间。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。