CN101752600B - 动力电池组 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种连接可靠并且电力输出性能良好的动力电池组，该动力电池组包括多个单体电池(5)，所述多个单体电池(5)之间通过电极端子(1，2)串联或并联连接，所述电极端子(1，2)为片状体，所述电极端子(1，2)之间通过具有缓冲功能的中间连接件(3)进行连接，并且所述电极端子(1，2)与中间连接件(3)的连接关系为贴合连接。该具有缓冲功能的中间连接件(3)在电极端子(1，2)受到载荷撞击时，能够缓冲应力，保证电极端子(1，2)的可靠连接。此外，本发明还可通过使中间连接件(3)采用记忆合金材料或双金属片结构，使得在动力电池组过热时具有自动断开功能。本发明主要用于电动/混合动力车。

Description

动力电池组

技术领域

本发明涉及一种动力电池组，该动力电池组包括多个单体电池，该多个单体电池通过电极端子串联或并联，以形成动力电池组。

背景技术

当今社会，随着人们生活水平的提高，汽车的保有量也在逐年递增。由于燃油车带来的尾气排放问题是目前环境污染的一个重要因素。因此，电动汽车或混合动力车等新能源汽车应运而生，它们代表着未来汽车的一个发展方向。

在电动汽车中，最为核心的就是作为动力来源的动力电池组。目前，锂离子电池由于其具有能量密度高、安全、体积小等优点而成为人们的首选动力能源。动力电池组的各单体电池之间通过串连或并联即可形成动力电池组，以此满足汽车的各种动力需求。各个单体电池的电极端子进行相应的连接以使单体电池之间形成串联或并联，从而形成动力电池组。显而易见，由于动力电池的电力输出极端地依赖于电极端子的连接结构，因而各个单体电池的电极端子之间的连接结构对于动力电池的性能影响较大，该连接结构的可靠性、内阻等与动力电池的稳定性和电力输出性能密切相关。

传统的动力电池一般是以螺钉紧固方式连接电极端子，通过连接片将两单体电池连接在一起。这种电极引出方式存在输出内阻大且重量较重等缺点。有鉴于此，中国发明专利CN201051525公开了一种动力电池组。如图1所示，该动力电池组的各个单体电池采用片状电极端子1，2，并且该片状电极端子1，2之间的连接关系为贴合连接。该发明专利以片状电极端子1，2取代传统电极端子，大大降低了输出内阻，改善了电池组动力输出性能，同时又降低了电池组的重量。但是，在此专利中，由于片状电极端子1，2之间是通过焊接方式直接贴合连接在一起，两者之间没有进行缓冲，所以当电池组受到外力撞击时，由于电极端子1，2承受的载荷得不到缓冲，连接的电极端子1，2会相互作用，从而电极端子1，2极易受到损害并出现连接的松动，甚至断开，进而影响电池的输出性能，同时电池的可靠性也大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连接可靠并且电力输出性能良好的动力电池组。

为解决上述技术问题，本发明提供一种动力电池组，该动力电池组包括多个单体电池，所述多个单体电池之间通过电极端子串联或并联连接，所述电极端子为片状体，该电极端子之间通过具有缓冲功能的中间连接件进行连接，并且该电极端子与中间连接件的连接关系为贴合连接。

作为本发明的优选方案，所述中间连接件的中间部位为至少一层金属箔或具有交联结构的金属丝。

所述中间连接件的材料为铜铝合金。

所述中间连接件为板材加工件。

所述中间连接件的形状为U型、倒U型、或

形。

所述电极端子与所述中间连接件通过冷压焊、超声波焊、激光焊、钎焊、闪光对焊、摩擦焊、或电阻焊方式进行连接。

所述电极端子被构造为从电池盖板中弯折引出，经一次或多次弯折后再与所述中间连接件连接。

所述电极端子的弯折角度优选为90°。

作为本发明的又一优选方案，本发明的所述电极端子和所述中间连接件之间的贴合连接被构造为当所述动力电池组过热时具有自动断开功能。

所述中间连接件由记忆合金材料形成。

所述记忆合金可为铜基或铁基金属合金

所述中间连接件为双层金属片，该双层金属片中各金属片彼此的热膨胀系数不同。

所述中间连接件与所述电极端子贴合连接的接触面之间可以填充有熔点低于所述电极端子和所述中间连接件的金属。

所述填充的低熔点金属为锡合金。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：通过在所述电极端子之间引入具有缓冲功能的中间连接件，可缓冲所述电极端子在碰撞过程中的应力。当动力电池组受到外力撞击时，一旦有载荷作用于所述电极端子，电极端子会将载荷传给所述中间连接件，由于所述中间连接件为细薄的板件或类似的结构件，因而所述中间连接件能产生一定的变形以衰减载荷，同时，因为所述中间连接件与所述电极端子之间的连接为贴合连接，连接面积相对较大，所述中间连接件缓冲载荷时的小量变形，并不能损害其与所述电极端子的连接，从而有效地保证动力电池组的可靠性。并且，由于所述电极端子为片状体，其与所述中间连接件的连接为贴合连接，内阻较小，可以优化动力电池组的电力输出性能，从而，通过本发明的上述技术方案，形成一种连接可靠并且电力输出性能优良的动力电池组。

在本发明的优选方案中，所述中间连接件的中间部位为至少一层的软金属箔或具有交联结构的金属丝。当动力电池组受到外力撞击时，一旦所述电极端子受到载荷冲击，电极端子会将载荷传递到所述中间连接件，所述中间连接件本身已具有通过一定变形以衰减载荷的功能，当其中间部位设计为至少一层的软金属箔或具有交联结构的金属丝时，由于软金属箔或具有交联结构的金属丝具有优良的挠性，因而该中间部位可以有效吸收电池组之间的撞击应力，使电极端子免受损害，从而进一步增强了本发明动力电池组的连接可靠性。

此外，在本发明的又一种改进方案中，将所述中间连接件设计成记忆合金片或双金属片等形式，或者在所述中间连接件与所述电极端子之间填充低熔点金属，可使电池组避免因温度过高而导致的一系列安全隐患。当电池发生异常、温度急剧升高时，记忆合金或双金属片发挥作用，或者低熔点金属自动熔化，使中间连接件与电极端子断开，从而使得电池组断路，避免电池组因过热而使得电池内部正负极材料发生性能变化或副反应，进而导致电池爆炸等危险后果。

附图说明

图1是现有技术的动力电池组示意图。

图2a-图2d是本发明动力电池组的电极端子通过中间连接件连接的示意图；

图3为具有自动断开功能的动力电池组的一种实施方式的连接示意图；

图4为具有自动断开功能的动力电池组的另一实施方式的连接示意图；

图5为具有自用断开功能的动力电池组的又一实施方式的连接示意图；

图6为本发明动力电池组的透视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图5所示，动力电池组包括多个单体电池5，单体电池5可以是各种适于组成动力电池组的单体电池，如碱性二次电池、锂离子电池等。每个单体电池5具有正极端子1和负极端子2，所述单体电池5之间可以通过多种公知方式或连接顺序形成为串联或并联的连接关系。在图5中，单体电池5之间为串联关系，一个单体电池5的一个电极端子与相邻的另一个单体电池5的极性相反的电极端子连接，并且该另一个单体电池5的另一个电极端子又与相邻的下一个单体电池5的极性相反的电极端子连接，依此类推。具体地，在图5中，单体电池5进行串联的方式如下：位于一端的单体电池5的正极端子1与相邻的单体电池5的负极端子2连接，该相邻的单体电池5的正极端子1又与相邻的下一个单体电池5的负极端子2连接，依此类推，两个相邻的单体电池5的极性相反的电极端子1，2相互连接，最终形成的动力电池组的两端各有一个电极端子进行连接，并且这两个电极端子1，2的极性相反，从而作为动力电池组的正负极。

图5中的各个单体电池5的电极端子1，2均为片状体，但是与中国发明专利CN201051525不同，在本发明中，相邻的单体电池5的极性相反的电极端子1，2并不直接连接，而是通过中间连接件3进行连接。

如图2a，图2b，图2c和图2d所示，其中，在图2a中，中间连接件3为U型，其插在两个极性相反的电极端子1，2之间，以连接两个电极端子1，2。在图2b，图2c中，中间连接件3分别形成为倒U型、

型，其同样插在两个极性相反的电极端子1，2之间进行连接。在图2d中，中间连接件3形成为倒U型，该中间连接件3的中间开口相对宽一些，将两个极性相反的电极端子1，2夹持在中间开口内，也就是将两个极性相反的电极端子1，2插在该中间连接件3的中间开口内进行连接。当然，中间连接件3可以形成为各种形状，并不限于上述附图中显示的中间连接件3的形状。

在图2a，图2b，图2c和图2d中，为保证电极端子1，2与中间连接件3的连接可靠性，电极端子1，2与中间连接件3之间的连接方式为贴合连接。所谓贴合连接，即电极端子1，2与中间连接件3形成面接触的连接。电极端子1，2与中间连接件3之间形成贴合连接，不但能够保证电极端子1，2的连接强度，而且可以与片状体的电极端子1，2配合，降低动力电池连接结构的内阻，改善电力输出性能。相应地，为便于与片状体的电极端子1，2之间形成贴合连接并易于加工，图中所示的中间连接件3均为板材件，通过折弯等公知工艺将板材成形为U型、倒U型、

型等形状。因为中间连接件3为板材加工件，而电极端子1，2亦为片状体，因而它们之间能够容易地形成贴合连接，从而所述电极端子1，2与中间连接件3形成面接触，并使得有效焊接面积为该电极端子相应连接部位截面积的0.5倍～4倍。当然，中间连接件3并不必然为板材加工件，只要能保证与电极端子1，2形成贴合连接，各种结构都是可以的，例如，所述中间连接件3可以是由细圆形的金属型材折弯为U型，再在该U型件两端各焊接一个连接片，以与电极端子1，2形成贴合连接。中间连接件的材质可为同种金属如铜、镍等，也可为Cu-Al、Cu-Ni等复合金属。

所述电极端子1，2从电池盖板中弯折引出，经一次或多次弯折后再通过所述中间连接件3与相应的电极端子1，2连接。所述电极端子1，2的弯折角度可以为0°～180°，优选为90°。

所述电极端子1，2与中间连接件3通过冷压焊、超声波焊、激光焊、钎焊、闪光对焊、摩擦焊、电阻焊等方式连接在一起。

由此可见，本发明动力电池组的特点在于电极端子1，2的连接结构，通过在电极端子1，2之间引入中间连接件3，从而优化动力电池组的性能。中间连接件3的作用在于，当动力电池组受到外力撞击时，一旦有载荷作用于电极端子1，2，电极端子1，2会将载荷传给中间连接件3，由于中间连接件3为细薄的板件或类似的结构件，因而中间连接件3能产生一定的变形以衰减载荷，同时，因为中间连接件3与电极端子1，2之间的连接为贴合连接，连接面积相对较大，中间连接件3衰减载荷时的微小变形，并不能损害其与电极端子1，2的连接，从而有效地保证动力电池组的可靠性。并且，由于电极端子1，2为片状体，其与中间连接件3的连接为贴合连接，内阻较小，可以优化动力电池组的电力输出性能，从而，通过本发明的上述技术方案，形成一种连接可靠并且电力输出性能优良的动力电池组。

下面说明本发明动力电池组的进一步优选实施方式。

为进一步提高中间连接件3的缓冲功能，以有效的衰减载荷。如图2a所示，U型中间连接件3的中间部位3a具有增强的缓冲功能，该中间部位3a为至少一层的软金属箔或具有交联结构的金属丝，所述金属箔或金属丝的材质优选为Cu箔或Cu丝。同样在图2b，图2c和图2d中，中间连接件3的中间部位3b，3c，3d亦可为至少一层的软金属箔或具有交联结构的金属丝。当动力电池组受到外力撞击时，一旦电极端子1，2受到载荷冲击，电极端子1，2会将载荷传递到中间连接件3，中间连接件3本身已具有通过微小变形以衰减载荷的功能，当其中间部位3a，3b，3c，3d设计为至少一层的软金属箔或具有交联结构的金属丝时，由于软金属箔或具有交联结构的金属丝具有优良的挠性，因而该中间部位3a，3b，3c，3d可以有效吸收电池组之间的撞击应力，使电极端子免受损害，从而进一步增强了本发明动力电池组的连接可靠性。

此外，本发明动力电池组的中间连接件3还可通过进一步改进来防止电池发生热失控等危险后果，从而提高电池组的安全性和可靠性。例如，可将中间连接件3设计成记忆合金片或双金属片等形式，当电池发生异常、温度急剧升高时，记忆合金或双金属片发挥作用，使中间连接件3与电极端子1，2断开，从而使得动力电池组断路，避免电池组因过热而使得电池内部正负极材料发生性能变化或副反应，进而导致电池爆炸等危险后果。以下参照图3、图4、图5具体说明具有自动断开功能的动力电池组的典型实施方式。

如图3所示，中间连接件3为U型，其插在电极端子1，2之间进行连接，该中间连接件由记忆合金构成。记忆合金可为Cu基或Fe基金属合金。如Cu-Zn、Cu-Zn-Al合金、Cu-Al-Ni或Fe-Mn-Si合金。在本实施例中，采用Cu-Al-Ni合金。首先将中间连接件3预先加工成弯折角度小于90°的形状，然后在300-1000℃高温下热处理几分钟，使其具有记忆效应。进而，再将中间连接件3的弯折角度形成为90°，将其通过公知的焊接技术连接在电极端子1，2上。当电池温度升高后，记忆合金受热自动发挥其记忆功能，向小于90°的弯折角度恢复，即U型中间连接件3的两端向内收缩，从而与电极端子1，2脱离并脱落，避免电池组进一步发热。

类似地，当中间连接件3为倒U型、

型等形状并插在电极端子1，2进行连接时，可以进行类似的记忆效果处理，以使中间连接件3具有自动断开功能。当中间连接件3为倒U型，并且将电极端子1，2夹持在中间开口内进行连接时(参照图2d)，可以首先将将中间连接件3预先加工成弯折角度大于90°的形状，然后在300-1000℃高温下热处理几分钟，使其具有记忆效应。进而再使中间连接件3的弯折角度形成为90°，将其通过公知的焊接技术连接在电极端子1，2上。当电池温度升高后，记忆合金受热自动发挥其记忆功能，向大于90°的弯折角度恢复，即U型中间连接件3的两端向外伸展，从而使中间连接件3与电极端子1，2脱离，避免电池组进一步发热，为防止在图2d中的情形下，倒U型中间连接件3与电极端子1，2脱离后继续挂在电极端子1，2上，可类似于图5中那样，在电极端子1，2的上端与中间连接件3之间，即4处增设橡胶类绝缘件。

如图4所示，中间连接件3由不同热膨胀系数的两层金属片31，31’彼此牢固结合而成，如Fe-Ni或Fe-Cu等双金属片构成。该中间连接件3为U型，插在电极端子1，2之间进行连接，当电池温度升高时，双金属片31，31’受热，热膨胀系数高的金属层31在自由伸长时受到热膨胀系数小的金属层31’的牵制，主动向内弯曲。当这种向内弯曲的应力超过电极端子1，2与中间连接件3的连接力时，就使得双金属片31，31’与电极端子1，2脱离，造成电池组断路，避免电池组进一步发热。类似地，如图5所示，中间连接件3由不同热膨胀系数的两层金属片32，32’彼此牢固结合而成，如Fe-Ni或Fe-Cu等双金属片构成。中间连接件3为倒U型，将电极端子1，2夹持在其中间开口内进行连接，当电池温度升高，双金属片32，32’受热时，热膨胀系数高的金属层32在自由伸长时受到热膨胀系数小的金属层32’的牵制，主动向外弯曲。当这种向外弯曲的应力超过电极端子1，2与中间连接件3的连接力时，就使得双金属片32，32’与电极端子1，2脱离，造成电池组断路，避免电池组进一步发热。在图5中，为了确保双金属片32，32’与电极端子1，2之间完全断开，在金属片32’与电极端子1，2的接触点4处增设橡胶类绝缘件，以保证双金属片32’与电极端子1，2在脱离后，与电极端子1，2的上端绝缘。

本发明动力电池组，并不限于采取上述方式使动力电池组具有过热情况下的自动断开功能，而是可以采取其他多种方式，例如，在中间连接件3与电极端子1，2之间填充熔点低于电极端子1，2和中间连接件3的金属。该低熔点金属的融熔温度为150-250℃。如Sn、金-20％Sn、铅-5％Sn、Ag-Sn等。当电池过热时，低熔点金属预先熔化，从而使得中间连接件与引出片断开或脱落，避免使电池组进一步发热而产生爆炸等危险后果。

以上结合了本发明的优选实施方式描述了本发明，但本发明并不局限于上述构件的具体形状，例如，中间连接件3的形状、单体电池5的串联、并联关系等均可以根据需要进行变型，本发明的保护范围由权利要求进行限定。

Claims (3)

1.一种动力电池组，该动力电池组包括多个单体电池（5），所述多个单体电池（5）之间通过电极端子（1，2）串联或并联连接，所述电极端子（1，2）为片状体，其特征在于，所述电极端子（1，2）之间通过具有缓冲功能的中间连接件（3）进行连接，并且所述电极端子（1，2）与中间连接件（3）的连接关系为贴合连接，所述贴合连接被构造成当所述动力电池组过热时具有自动断开功能；所述中间连接件（3）由记忆合金材料形成。

2.根据权利要求1所述的动力电池组，其特征在于，所述记忆合金为铜基金属合金或铁基金属合金。

3.一种动力电池组，该动力电池组包括多个单体电池（5），所述多个单体电池（5）之间通过电极端子（1，2）串联或并联连接，所述电极端子（1，2）为片状体，其特征在于，所述电极端子（1，2）之间通过具有缓冲功能的中间连接件（3）进行连接，并且所述电极端子（1，2）与中间连接件（3）的连接关系为贴合连接，所述贴合连接被构造成当所述动力电池组过热时具有自动断开功能；所述中间连接件（3）为双层金属片（31，31’；32，32’），该双层金属片（31，31’；32，32’）中各金属片彼此的热膨胀系数不同。

Images