电池模组和电池包的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池模组和电池包。


背景技术：

2.电池包pack(锂电池电池包)作为新能源汽车动力核心，其制作工艺以及产品性能极其重要。电池包pack由多个电池模组通过铜排或铝排串并联组成，电池模组包括多个单体电芯，多个单体电芯依次排列后，通过汇流片将多个单体电芯串并联，形成所述电池模组，其中，汇流片与单体电芯的连接工艺是先将汇流片与极柱压紧，然后通过激光熔化汇流片于极柱，实现金属之间的连接。
3.目前行业内常采用平板形汇流片覆盖极柱表面，采用激光穿透焊接工艺，激光从上向下穿透汇流片及极柱顶面，实现两个零件金属融合。然而随着刀片电芯在电池包的应用，汇流片与电芯体之间的连接出现了以下问题：
4.由于刀片式电芯的长度较长，宽度和厚度的尺寸相对较小，长度方向的公差控制较为困难。电芯在长度和宽度形成的面上并排堆叠，在宽度和厚度形成的面上安装汇流片，若电芯之间的间距过小，堆叠补齐后会出现两侧极柱高，安装汇流片的端面不平齐，例如中间电芯极柱较低，两侧电芯极柱较高，中间电芯极柱无法与汇流片实现贴合，导致中间电芯与其它电芯无法连接，影响电池模组的性能。


技术实现要素：

5.本实用新型的主要目的在于提供一种电池模组和电池包，旨在使得在刀式电池模组的应用中，汇流片始终能够与各个单体电芯的极柱接触，避免存在单体电芯之间无法连接的情况出现，保障电池模组的性能。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种电池模组，所述电池模组包括：
7.多个单体电芯，所述单体电芯并排布置，每个所述单体电芯的端部均设有极柱；
8.至少一个汇流件，所述汇流件上设有多个连接部，所述连接部的排布与所述单体电芯的排布相同；所述汇流件装设于所述单体电芯的端部，所述连接部与所述极柱在所述极柱的轴向重叠，以将多个所述单体电芯连接起来。
9.一可选实施例中，所述连接部包括设置在所述汇流件上的容纳槽，所述容纳槽用于收容所述极柱。
10.一可选实施例中，所述容纳槽贯穿所述汇流件，所述极柱穿过所述容纳槽。
11.一可选实施例中，所述容纳槽朝向所述极柱的槽口设有导向面。
12.一可选实施例中，所述极柱包括基座，所述基座设置于所述单体电芯的端部，所述基座上设有凸台，所述凸台的厚度小于所述基座的厚度，所述汇流件的连接部嵌入所述凸台，所述汇流件搭接于所述基座上。
13.一可选实施例中，还包括外壳和绝缘体，所述单体电芯装设于所述外壳内，所述绝缘体设置套设在所述极柱上，位于所述汇流件和所述外壳之间。
14.一可选实施例中，所述绝缘体为陶瓷绝缘体。
15.一可选实施例中，所述汇流件与所述极柱之间的间隙采用激光填丝焊接进行填充。
16.一可选实施例中，所述汇流件至少设有四个所述连接部，一个所述汇流件连接至少4个所述单体电芯。
17.本实用新型还提供一种电池包，所述电池包包括至少两个如上所述的电池模组，所述电池模组串联或并联连接。
18.为实现上述目的，本实用新型提供一种电池模组和电池包，其中，电池模组包括：多个单体电芯，所述单体电芯并排布置，每个所述单体电芯的端部均设有极柱；至少一个汇流件，所述汇流件上设有多个连接部，所述连接部的排布与所述单体电芯的排布相同；所述汇流件装设于所述单体电芯的端部，所述连接部与所述极柱在所述极柱的轴向重叠，以将多个所述单体电芯连接起来。所述连接部与所述极柱在极柱的轴向重叠，使得汇流件能够与不同高度的单体电芯的极柱连接，如此，在刀片式电芯的应用中，汇流件可以与各个单体电芯的极柱接触，避免存在单体电芯之间无法连接的情况出现，保障电池模组的性能。
附图说明
19.图1为本实用新型提供的电池模组的立体结构示意图；
20.图2为本实用新型提供的电池模组的侧面结构示意图；
21.图3为本实用新型提供的电池模组的汇流件的结构示意图；
22.图4为本实用新型提供的电池模组的极柱的结构示意图；
23.图5为本实用新型提供的电池模组的绝缘体的结构示意图。
24.标号及说明：
25.标号名称标号名称10单体电芯20汇流件30极柱21连接部31基座40绝缘体32凸台50外壳
26.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
27.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
28.为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
29.电池包pack(锂电池电池包)作为新能源汽车动力核心，其制作工艺以及产品性能极其重要。电池包pack由单体电芯、模组、pack三级结构组成。其中单体电芯通过汇流片(busbar)进行串并联组成模组(通常采用激光焊接实现连接)，模组通过铜排或铝排进行串
并联组成pack(通常采用螺栓实现连接)。根据产品性能定义不同，可进行不同数量的串并联组合。其中，从单体电芯串并联形成模组的过程中，操作方式为：通过压紧工装将汇流片与极柱压紧，然后通过激光熔化汇流片及极柱实现金属之间的连接。
30.目前行业内常采用平板形汇流片覆盖极柱表面，采用激光穿透焊接工艺，激光从上向下穿透汇流片及极柱顶面，实现两个零件金属融合。平板形汇流片使得在于极柱焊接时，焊接轨迹可自由编辑，作业面积大，只要焊接轨迹不超出极柱平面即可。因此，这种设计在方壳电芯产品上广泛应用。当汇流片同时覆盖多个极柱时，为保证汇流片与极柱面贴合可在汇流片中间设置折弯以吸收压紧变形。
31.随着锂电技术的发展，市面上出现了刀片电芯，刀片电芯设计越来越多的应用到电池包pack中。刀片电芯相比方壳电芯，其外形具备“刀片”式扁而长的结构形式，长度较大，在500mm～1500mm之间，宽度较小，厚度教薄。电芯的长度和宽度形成第一面，电芯的宽度和厚度形成第二面，极柱位于电芯两侧的第二面。由于长度比宽度大很多，长度方向的公差控制较为困难。电芯通过第一面进行堆叠，第二面装汇流片，将多个堆叠的电芯连接在一起，通过焊接固定。由于刀片式电芯厚度薄，可以设置汇流片覆盖更多的电芯极柱，以提升电池模组电压电流，提升电池模组的性能。然而，提升电压电流的同时，还出现的新的问题，由于电芯间距过小，电芯堆叠补齐会出现两侧极柱高，安装汇流片的端面不平齐，例如中间电芯极柱较低，两侧电芯极柱较高，中间电芯极柱无法与汇流片实现贴合。且电芯间距过小，无法通过工装压紧使汇流片变形来弥补间隙，也无法设置折弯来吸收该压紧变形。
32.也就是说，在刀片式电芯的应用中，存在以下问题：
33.刀片电芯长度方向公差控制困难，在堆叠时无法保证极柱面在同一平面，从而导致极柱面出现高低不平的现象。如果出现两侧极柱高中间极柱低的情况，汇流片被架起来，无法与中间极柱贴合。且因刀片电芯厚度较薄，电芯极柱间的跨距小，无法通过外部工装实现汇流片形变去贴合中间极柱，也没有空间设置汇流片折弯去释放或吸收形变。
34.基于此，本实用新型实施例提供一种电池模组，通过设置能够与极柱交叠的结构，以使所有的极柱都能够跟极柱贴合，解决中间电芯极柱无法与汇流片实现贴合的问题。
35.可选地，本实施例电池模组用于电动汽车，尤其应用于纯电动汽车。
36.请参照图1和图3，所述电池模组包括多个单体电芯10和多个汇流件20，多个所述单体电芯10通过汇流实现串联或并联连接。其中，一个汇流件20可连接多个单体电芯10，例如，一个汇流件20连接4个或4个以上的单体电芯10，设置多个汇流件20连接多个单体电芯10。
37.所述单体电芯10并排布置，每个所述单体电芯10的端部均设有极柱30。所述单体电芯10为刀式电芯时，所述单体电芯10的端部是指单体电芯10长度方向的两侧。本实施例单体电芯10长度方向的两侧端部均设有极柱30，两侧端部极柱30的极性不同，分别为正电极和负电极。
38.所述汇流件20上设有多个连接部21，所述连接部21的排布与所述单体电芯10的排布相同，相邻两个连接部21的间距与相邻两个单体电芯10上的极柱30的间距相同。所述汇流件20装设于所述单体电芯10的端部，所述连接部21位于与所述极柱30一一对应的位置。其中，所述汇流件20装设于所述单体电芯10的端部时，所述汇流件20的所述连接部21与所述极柱30在所述极柱30的轴向始终重叠，使得汇流件20能够与不同高度的单体电芯10的极
柱30接触，保障单体电芯10之间的连接。
39.可选地，所述汇流件20的结构包括但不限于以下几种实施例：
40.如第一实施例，请参照图3，所述连接部21为一个贯穿所述汇流件20的容纳槽，所述容纳槽能够收容极柱30。所述汇流件20沿所述极柱30方向安装，容纳槽穿过所述极柱30，使得所述汇流件20嵌入所述极柱30中，所述容纳槽与所述极柱30在轴向重叠。基于此，在刀式电芯的应用中，即使位于中间的单体电芯10的极柱30的高度较低，由于汇流件20可以安装到极柱30的中部或下部，可以抵消各个极柱30的高度差，以使汇流件20始终与极柱30连接。
41.如第二实施例，所述连接部21为一个不贯穿所述汇流件20的容纳槽，所述容纳槽能够收容极柱30。所述汇流件20沿所述极柱30方向安装，容纳槽套设于所述极柱30上，所述容纳槽与所述极柱30在轴向重叠。容纳槽具有一定的槽深，汇流件20通过容纳槽提供的移动空间，可移动到高低较低的极柱30处，与高度低的极柱30实现连接，因此，汇流件20能够始终与极柱30实现连接。
42.或者，第三实施例，所述连接部21包括凸设在所述汇流件20上的连接柱，所述连接柱为弹性变形结构，所述连接柱内设有容纳槽，所述极柱30插接于所述容纳槽内，所述容纳槽与所述极柱30在轴向重叠。若位于外两侧的单体电芯10的高度较高，位于中间位置的单体电芯10的高度较低，位于外两侧的连接住压缩变形，位于中间位置的连接住向极柱30延伸，与极柱30实现连接，如此，汇流件20能够始终与极柱30实现连接。
43.或者，其它实施例中，还可以在汇流件20的中间位置设置连接柱，所述连接柱向极柱30方向延伸。汇流件20安装在单体电芯10的端部时，汇流件20的中间位置对齐位于中间位置的单体电芯10，所述连接柱抵接位于中间位置、高度较低的单体电芯10的极柱30，以实现汇流件20和极柱30的连接。
44.本实施例中，电池模组包括多个单体电芯10，所述单体电芯10并排布置，每个所述单体电芯10的端部均设有极柱30；至少一个汇流件20，所述汇流件20上设有多个连接部21，所述连接部21的排布与所述单体电芯10的排布相同；所述汇流件20装设于所述单体电芯10的端部，所述连接部21与所述极柱30在所述极柱30的轴向重叠，以将多个所述单体电芯10连接起来。所述连接部21与所述极柱30在极柱30的轴向重叠，使得汇流件20能够与不同高度的单体电芯10的极柱30连接，如此，在刀片式电芯的应用中，汇流件20可以与各个单体电芯10的极柱30接触，避免存在单体电芯10之间无法连接的情况出现，保障电池模组的性能。
45.以下以第一实施例为例说明所述汇流件20与所述极柱30的安装过程：
46.所述汇流件20上设有贯穿所述汇流件20的容纳槽，所述汇流件20安装在所述单体电芯10的端部，所述极柱30穿过所述容纳槽，实现所述汇流件20与所述极柱30嵌入式安装。可选地，所述容纳槽与所述极柱30间隙装配。
47.然后在所述汇流件20与所述极柱30之间的间隙，采用激光填丝焊接填充所述间隙，实现汇流件20和极柱30之间的连接。
48.可选地，本实施例中，所述汇流件20和所述极柱30均可为铜。
49.可选地，由于单体电芯10之间有间距，间距的精度控制不够精细，为了便于汇流件20的安装，本实施例在所述汇流件20的容纳槽的槽口设置导向面(图中未标注)，所述导向面朝向所述极柱30，所述导向面将所述极柱30导向所述容纳槽中，使得汇流件20易于安装。
可选地，所述导向面为斜面，所述导向面与所述容纳槽的轴线呈夹角设置，夹角大于零。
50.一可选实施例中，请参照图4，为了便于汇流件20和极柱30之间的填丝焊接，在所述极柱30上设置台阶面，使得所述极柱30分为基座31以及设置在基座31上的凸台32。其中，基座31位于所述单体电芯10的端部，所述凸台32沿背离所述单体电芯10的方向延伸，所述凸台32的厚度小于所述基站的厚度，以在所述凸台32和基站之间的连接面形成台阶面。所述凸台32的厚度小于所述容纳槽的宽度，所述基座31的厚度大于所述容纳槽的宽度，如此，所述汇流件20安装时，所述凸台32插入所述容纳槽中，所述汇流件20搭接在所述基座31上。所述基座31、凸台32和所述汇流件20形成焊接槽，然后在焊接槽中填丝焊接，实现将汇流件20与所述极柱30的连接，所述焊接槽使得填丝焊接更易于实现。另外，所述极柱30的台阶面设计，还可以减少重量，并且可对汇流片的嵌入式装配进行辅助定位。在刀片电芯成组时可辅助ccs的安装。
51.可选地，所述激光填丝焊接是指在汇流件20和极柱30形成的环形焊接槽或i型焊接槽中，采用激光填丝焊接工艺熔化铝丝进行填充，从而实现汇流件20和极柱30的连接。激光填丝焊接工艺作的工作原理是将两块板进行拼贴，在拼贴缝的地方用激光熔化铝丝进行填补，从而实现两种材料的融合。
52.可选地，请参照图2和图5，所述电池模组还包括外壳50和绝缘体40，所述单体电芯10装设于所述外壳50内，所述绝缘体40设置套设在所述极柱30上，位于所述汇流件20和所述外壳50之间。也就是说，所述极柱30底部周圈通过绝缘环实现与外壳50的绝缘，以及汇流件20与外壳50的绝缘，避免两侧的正极极柱30和负极极柱30短接。
53.可选地，所述绝缘体40为陶瓷绝缘体40。所述陶瓷绝缘体40还可以有效阻止焊接过程的热量传导至外壳50及内部，以导致单体电芯10损伤。因此，采用陶瓷绝缘体40作为所述外壳50和所述极柱30、汇流件20的绝缘体40，不仅起到绝缘防护作用，同时阻断热量传导至外壳50上。
54.本实用新型实施例中，基于所述汇流片的连接部21能够使得所述汇流片与不同高度的极柱30进行连接，对于刀式电芯而言，能够满足一个汇流片同时覆盖4个或4个以上的单体电芯10的应用要求，对单体电芯10端部的极柱30平面度要求低。而结合激光填丝焊接是利用极柱30周长与汇流片进行连接，对极柱30面宽度无要求，极柱30台阶设计，以缩窄极柱30，为汇流片安装提供辅助定位作用。
55.本实用新型实施例还一种电池包，所述电池包包括至少两个电池模组，所述电池模组串联或并联连接。
56.其中，所述电池模组如图1至图5所示，所述电池模组包括多个单体电芯10和多个汇流件20，多个所述单体电芯10通过汇流实现串联或并联连接。其中，一个汇流件20可连接多个单体电芯10，例如，一个汇流件20连接4个或4个以上的单体电芯10，设置多个汇流件20连接多个单体电芯10。
57.所述单体电芯10并排布置，每个所述单体电芯10的端部均设有极柱30。所述单体电芯10为刀式电芯时，所述单体电芯10的端部是指单体电芯10长度方向的两侧。本实施例单体电芯10长度方向的两侧端部均设有极柱30，两侧端部极柱30的极性不同，分别为正电极和负电极。
58.所述汇流件20上设有多个连接部21，所述连接部21的排布与所述单体电芯10的排
布相同，相邻两个连接部21的间距与相邻两个单体电芯10上的极柱30的间距相同。所述汇流件20装设于所述单体电芯10的端部，所述连接部21位于与所述极柱30一一对应的位置。其中，所述汇流件20装设于所述单体电芯10的端部时，所述汇流件20的所述连接部21与所述极柱30在所述极柱30的轴向始终重叠，使得汇流件20始终能够与不同高度的单体电芯10的极柱30接触，保障单体电芯10之间的连接。
59.需要说明的是，以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。