本公開涉及一種用于焊接二次電池模塊的電極引線的方法和使用該方法的緊湊二次電池，并且更加具體地，涉及用于焊接鋰二次電池模塊的電極引線和匯流條的方法和使用該方法的鋰二次電池模塊。

本申請要求在韓國于2014年12月24日提交的韓國專利申請no.10-2014-0188072的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用被并入本文。

背景技術(shù)：

隨著對移動設(shè)備的技術(shù)發(fā)展和日益增長的需求，二次電池作為能量源已經(jīng)被越來越多地消費(fèi)。在過去，鎳鎘電池或者氫離子電池已經(jīng)被用作二次電池，但是最近，具有高能量密度的鋰離子電池和鋰聚合物電池被廣泛地使用。

在這些二次電池當(dāng)中，鋰二次電池引起很大的興趣，鋰二次電池使用鋰過渡金屬氧化物、鋰復(fù)合氧化物等作為正電極活性材料并且確保高輸出和容量。通常，鋰二次電池具有其中由正電極、分隔物以及負(fù)電極組成的電極組件與電解質(zhì)一起被埋置在密封容器中的結(jié)構(gòu)。

同時，鋰二次電池包括正電極、負(fù)電極以及被置于它們之間的分隔物和電解質(zhì)。取決于哪一種材料被用作正電極活性材料和負(fù)電極活性材料，鋰二次電池被分類成鋰離子電池(lib)、聚合體鋰電池(plib)等等。通常，通過將正電極活性材料或者負(fù)電極活性材料涂覆到諸如鋁或者銅片、網(wǎng)狀物、膜或者箔的電流集電極，并且然后進(jìn)行干燥而形成這些鋰二次電池的電極。

在二次電池模塊中，通過在單體引線之間執(zhí)行焊接、螺栓連接、鉚接等使單體容納在每個盒中。另外，當(dāng)單體被串聯(lián)或者并聯(lián)地布置在二次電池模塊中時，應(yīng)通過使用上述方法電連接三個構(gòu)件，即，由鋁制成的正電極引線、由銅制成的負(fù)電極引線以及由銅制成并且為了感測布置的匯流條。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，存在各種二次電池模塊，并且用于感測的匯流條和模塊的盒被以不同的方式結(jié)構(gòu)化和定位。為此，難以有效地執(zhí)行連接工作并且感測結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量被劣化。另外，為了焊接等應(yīng)提供二次電池模塊的不必要的空間，并且因此二次電池模塊的能量密度被降低。

另外，為了將正在開發(fā)的二次電池模塊設(shè)計(jì)為盡可能地緊湊以便增加能量效率或者密度，已經(jīng)開發(fā)在蓄能裝置或者蓄電裝置中使用的二次電池模塊。

同時，在一般的二次電池模塊的構(gòu)造中，當(dāng)對單體的電極引線(al)(cu)和匯流條(cu)執(zhí)行焊接(特別地，激光焊接)時，由于材料的不同熔點(diǎn)，通常，基礎(chǔ)材料被按照鋁引線、銅引線以及匯流條的順序布置，并且然后為了焊接從單體引線照射激光。然而，如果按照此順序執(zhí)行焊接，則激光可能首先使單體引線變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本公開被設(shè)計(jì)以解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，并且因此本公開針對提供一種用于焊接具有改進(jìn)結(jié)構(gòu)的二次電池模塊的電極引線的方法，其中由銅制成的匯流條、由與匯流條相同的材料制成的銅引線以及鋁引線被按順序布置在二次電池模塊的相鄰單體的對應(yīng)電極引線所處的部分處并且然后一體地焊接，或者其中鋁引線或者銅引線被平行地布置并且然后從匯流條在兩個焊接點(diǎn)處焊接。本公開也針對以提供使用該方法的緊湊二次電池模塊。

技術(shù)解決方案

在本公開的一個方面中，提供一種緊湊二次電池模塊，包括：盒組件，該盒組件具有多個盒，多個盒在分別容納單體的同時被堆疊，使得多個引線焊接部分以預(yù)定的圖案位于盒側(cè)壁處，在多個引線焊接部分處，相鄰單體的第一引線和第二引線彼此重疊；以及感測殼體，該感測殼體具有分別與引線焊接部分對應(yīng)地定位和焊接的多個匯流條，感測殼體能夠被布置在盒組件的側(cè)部處，其中當(dāng)感測殼體被聯(lián)接到盒組件時，第一引線、第二引線以及匯流條按照順序從盒的側(cè)壁在向外方向上定位并且從匯流條焊接。

在本公開的另一方面中，也提供一種緊湊二次電池模塊，包括：盒組件，該盒組件具有多個盒，多個盒在分別容納單體的同時被堆疊，使得多個引線焊接部分以預(yù)定的圖案被形成在盒側(cè)壁處，在多個引線焊接部分處，相鄰單體的引線位于基本相同的線上；和感測殼體，該感測殼體具有分別與引線焊接部分對應(yīng)地定位和焊接的多個匯流條，感測殼體能夠被布置在盒組件的側(cè)部處，其中當(dāng)感測殼體被聯(lián)接到盒組件時，匯流條在不同焊接點(diǎn)處被焊接到對應(yīng)單體的第一引線和第二引線，第二引線具有與第一引線相反的極性。

優(yōu)選地，二次電池模塊可以進(jìn)一步包括屏障，該屏障被設(shè)置在每個盒的側(cè)部處以在焊接工作期間保護(hù)單體。

優(yōu)選地，在單體被容納在對應(yīng)的盒中的狀態(tài)下，每個單體的引線可以在離引線絕緣部分大約1mm處被以直角彎曲。

優(yōu)選地，焊接可以是激光焊接。

優(yōu)選地，在激光焊接中，可以基本垂直于感測殼體照射激光。

優(yōu)選地，匯流條和第二引線可以由銅制成，并且第一引線可以由鋁制成。

優(yōu)選地，感測殼體可以進(jìn)一步包括電池管理系統(tǒng)(bms)電路板，該電池管理系統(tǒng)(bms)電路板被構(gòu)造成管理通過每個匯流條檢測到的每個單體的電壓和/或溫度數(shù)據(jù)。

優(yōu)選地，感測殼體可以借助于卡扣配合或者鉤接被聯(lián)接到盒組件。

優(yōu)選地，二次電池模塊可以進(jìn)一步包括感測蓋，該感測蓋被聯(lián)接到感測殼體。

優(yōu)選地，感測蓋可以借助于卡扣配合或者鉤接被聯(lián)接到感測殼體。

優(yōu)選地，盒組件的兩個鄰近的盒可以借助于鉤接彼此聯(lián)接。

優(yōu)選地，盒組件可以進(jìn)一步包括上蓋和下蓋，該上蓋和下蓋借助于鉤接被聯(lián)接到盒組件的兩端處的盒。

在本公開的另一方面中，也提供一種用于焊接緊湊二次電池模塊的電極引線的方法，包括：(a)制備具有第一引線和第二引線的多個單體，該第一引線和第二引線具有相反的極性并且在相反的方向上被彎曲；(b)通過堆疊分別容納單體的多個盒形成盒組件，使得引線焊接部分以預(yù)定的圖案被形成在盒側(cè)壁處，引線焊接部分允許相鄰單體中的任何一個單體的第一引線面對盒側(cè)壁并且允許另一單體的第二引線面對第一引線；(c)將感測殼體組裝到盒組件的側(cè)部，感測殼體具有分別面對第二引線的多個匯流條；以及(d)焊接每個匯流條以及與匯流條對應(yīng)的第二引線和與第二引線對應(yīng)的第一引線。

在本公開的另一方面中，也提供一種用于焊接緊湊二次電池模塊的電極引線的方法，包括：(a)制備具有第一引線和第二引線的多個單體，該第一引線和第二引線具有相反的極性并且在相反的方向上被彎曲；(b)通過堆疊分別容納單體的多個盒形成盒組件，使得引線焊接部分被形成在盒側(cè)壁處，引線焊接部分允許相鄰單體中的任何一個單體的第一引線和另一單體的第二引線位于盒側(cè)壁處的相同線上；(c)將具有多個匯流條的感測殼體組裝到盒組件的側(cè)部，多個匯流條能夠同時面對對應(yīng)的第一引線和第二引線；以及(d)在與第一引線和第二引線對應(yīng)的不同焊接點(diǎn)處焊接匯流條。

優(yōu)選地，在步驟(b)中，屏障可以被形成在每個盒的側(cè)部處。

優(yōu)選地，在步驟(a)中，在單體被容納在對應(yīng)的盒中的狀態(tài)下，每個引線可以在離單體的引線絕緣部分大約1mm處以直角被彎曲。

優(yōu)選地，步驟(d)可以使用激光焊接機(jī)。

優(yōu)選地，激光焊接機(jī)的激光照射方向可以基本垂直于感測殼體。

優(yōu)選地，匯流條和第二引線可以由銅制成，并且第一引線可以由鋁制成。

在本公開的另一方面中，也提供一種通過上述方法制造的緊湊二次電池模塊。

在本公開的另一方面中，也提供一種二次電池組，該二次電池組包括通過上述方法制造的緊湊二次電池模塊。

有利效果

根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于焊接緊湊二次電池模塊的電極端子的方法和使用該方法的緊湊二次電池模塊給出下述效果。

首先，單體的引線的彎曲長度被最小化，并且在組裝時，匯流條被附接到的結(jié)構(gòu)被組裝到盒組件的側(cè)部，基礎(chǔ)材料的順序可以被改變(例如，在匯流條和鋁引線之間以及在匯流條和銅引線之間的兩個焊接點(diǎn)處單獨(dú)地執(zhí)行焊接，或者同時焊接匯流條、銅引線以及鋁引線)，特別在激光焊接中。換言之，能夠改進(jìn)感測結(jié)構(gòu)的焊接質(zhì)量并且通過焊接不同種類的材料構(gòu)造緊湊模塊。

其次，最小化模塊構(gòu)造中的不必要的空間，使得模塊可以被緊湊地構(gòu)造以改進(jìn)能量效率。

第三，能夠按照在單體引線和匯流條之間焊接基礎(chǔ)材料的順序，通過在焊接照射方向上首先將激光照射到匯流條來防止引線的損壞。

附圖說明

附圖圖示本公開的優(yōu)選實(shí)施例并且連同下面的詳細(xì)描述一起，用于提供本公開的技術(shù)特征的進(jìn)一步理解，并且因此，本公開不被解釋為受到附圖的限制。

圖1是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的透視圖。

圖2是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的分解透視圖。

圖3是示出在圖1和圖2中描述的盒組件的部分透視圖。

圖4是圖3的擴(kuò)大透視圖。

圖5是示出圖2的感測殼體的部分透視圖。

圖6是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的單體的引線的彎曲部分的橫截面視圖。

圖7是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的引線焊接部分的部分橫截面視圖。

圖8是用于圖示根據(jù)本公開的實(shí)施例的用于焊接緊湊二次電池的電極引線的方法的圖。

圖9是用于圖示根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的用于焊接緊湊二次電池的電極引線的方法的圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將會參考附圖詳細(xì)地描述本公開的優(yōu)選實(shí)施例。在描述之前，應(yīng)理解的是，在說明書和隨附的權(quán)利要求中使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為被限于通用和字典意義，而是基于允許發(fā)明人定義適合于最佳解釋的術(shù)語的原理基于與本公開的技術(shù)方面對應(yīng)的意義和概念解釋。

因此，在此提出的描述只是僅用于說明的目的的優(yōu)選示例，并且不是旨在限制本公開的范圍，因此應(yīng)理解在沒有脫離本公開的精神和范圍的情況下能對其進(jìn)行其它的等效和修改。

圖1是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的透視圖，并且圖2是示出根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的分解透視圖。

參考圖1和圖2，根據(jù)本公開的實(shí)施例的緊湊二次電池模塊100包括盒組件20、感測殼體30以及感測蓋40，在盒組件20中堆疊多個盒10，多個盒10分別容納單體2，該感測殼體30借助于例如單觸連接、卡扣配合、鉤接等被聯(lián)接到盒組件20的側(cè)部，該感測蓋40用于保護(hù)被安裝在感測殼體30處的多個匯流條32和電池管理系統(tǒng)(bms)電路板34。在圖2中，附圖標(biāo)記36表示一對數(shù)據(jù)通信端口，用于當(dāng)多個模塊100被聯(lián)接時在bms電路板34之間交換數(shù)據(jù)，并且附圖標(biāo)記38表示溫度數(shù)據(jù)端口，用于接收測量二次電池模塊100的內(nèi)部溫度的溫度傳感器(未示出)的信號。附圖標(biāo)記31分別表示緊湊二次電池模塊100的正電極端子和負(fù)電極端子。

通過堆疊多個盒10制備盒組件20，多個盒10通過注射成型塑料制成并且分別具有能夠容納單體2的容納部分。盒10可以借助于卡扣配合或者鉤接被彼此聯(lián)接。在盒組件20中，多個引線焊接部分以預(yù)定的圖案被定位在每個盒10的側(cè)壁處，在該引線焊接部分處，相鄰單體2的具有相反極性的引線12、14，例如，由鋁制成并且具有第一極性的第一引線12和由銅制成并且具有與第一極性相反的第二極性的第二引線14彼此重疊。

盒組件20具有上蓋11和下蓋13，該上蓋11和下蓋13借助于例如鉤接被聯(lián)接到兩端處的盒10。上蓋11和下蓋13分別被注射成型以具有與盒組件20的單獨(dú)的盒10基本相同的形狀。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，上蓋11和下蓋13具有保護(hù)被容納在兩端處的盒10中的單體12的功能并且具有完成和包圍二次電池模塊100的外觀的功能和結(jié)構(gòu)。

圖3是示出在圖1和圖2中描述的盒組件的部分透視圖，圖4是圖3的放大透視圖，并且圖5是示出圖2的感測殼體的部分透視圖。

參考圖1至圖5，感測殼體30設(shè)有分別與引線焊接部分對應(yīng)的多個匯流條32。每個匯流條32可以由例如銅制成。另外，感測殼體30可以通過例如絕緣塑料以近似矩形的形狀被注射成型，并且能夠分別容納匯流條32的多個容納孔35被以預(yù)定的圖案穿過感測殼體30形成。在感測殼體30的近似中心處安裝bms電路板34，bms電路板34用于收集通過對應(yīng)的匯流條32感測的每個單體32的電壓和/或溫度數(shù)據(jù)，借助于所收集的數(shù)據(jù)平衡對應(yīng)的單體2，并且將數(shù)據(jù)傳送到模塊的另一控制器(未示出)。bms電路板34被電連接到每個匯流條32的一端。

第一引線12和第二引線14分別從每個單體2的側(cè)部延伸和彎曲預(yù)定的長度并且具有預(yù)定的寬度。每個單體2的第一引線12在附圖上被向下彎曲了90度，并且第二引線14在附圖上被向上彎曲了90度。

如上所述，為了構(gòu)造每個引線焊接部分，鄰近的單體2中的一個的第一引線12從彎曲部分延伸大約盒10的厚度的一半，并且另一單體2的第二引線14延伸大約盒10的厚度的另一半，使得第一引線12和第二引線14被定位在引線焊接部分中的相同平面上并且它們的端部基本彼此接觸或者被彼此隔開預(yù)定的距離。在此狀態(tài)下，如果感測殼體30被聯(lián)接到盒組件20，則匯流條32同時彼此對應(yīng)地面對第一引線12和第二引線14。而且，例如，使用激光焊接機(jī)在兩個焊接點(diǎn)處可以執(zhí)行焊接。在此焊接過程中，與第一引線12對應(yīng)的感測殼體30的匯流條32可以被首先焊接，并且然后與第二引線14對應(yīng)的匯流條32的焊接點(diǎn)可以被焊接。而且，通過使用具有兩個焊接點(diǎn)的焊接機(jī)可以同時焊接兩個焊接點(diǎn)。根據(jù)修改示例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，第一引線12、第二引線14以及與它們對應(yīng)的匯流條32也可以通過超聲焊接被聯(lián)接在一起。

圖6是根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的彎曲部分的橫截面視圖。參考圖6，為了通過緊湊地構(gòu)造根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊100來最大化能量效率，在單體2被容納在對應(yīng)的盒中的狀態(tài)下，每個單體2的引線12、14可以在離引線絕緣部分15大約0.8至1.2mm的點(diǎn)處被彎曲。

圖7是根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊的部分橫截面視圖。參考圖7，在與相應(yīng)的引線焊接部分相鄰的單體2的第一引線12和第二引線14被布置成彼此平行地面對的狀態(tài)下，感測殼體30被聯(lián)接到盒組件20的側(cè)部，從而構(gòu)造二次電池模塊100。在這樣的情況下，匯流條32、第一引線12以及第二引線14被定位成在從模塊100的外部(即，從執(zhí)行激光焊接的側(cè)部)朝著盒組件的方向上面對。在此布置中，當(dāng)在此被部署的狀態(tài)下在匯流條32和第一引線12之間并且在匯流條32和第二引線14之間執(zhí)行焊接時，特別地當(dāng)在基本垂直于感測殼體30的方向上照射激光時，每個盒10在其側(cè)部上具有屏障18以便保護(hù)被容納在每個盒10中的單體2。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會完全地理解，屏障18用作阻擋壁，以防止從激光設(shè)備(未示出)發(fā)射的激光(未示出)被直接地照射到單體2上。

再次參考圖1和圖2，在根據(jù)本公開的實(shí)施例的二次電池模塊100中，在感測殼體30被聯(lián)接到盒組件20的狀態(tài)下，感測蓋40被聯(lián)接到感測殼體30以保護(hù)bms電路板34和匯流條32。感測蓋40可以借助于卡扣配合或者鉤接被聯(lián)接到感測殼體30，并且也可以通過絕緣塑料材料被注射成型。

將會描述根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的焊接二次電池模塊的電極引線的方法。

首先，制備多個單體2，在單體2中，具有相反極性的第一引線12和第二引線14被在相反方向上彎曲。當(dāng)單體2被接收在盒10中時，第一引線12和第二引線14的長度可以大約是盒10的寬度的一半。另外，在單體2被容納在對應(yīng)的盒10中的狀態(tài)下，單體的引線12、14可以以直角在離引線絕緣部分15近似0.8至1.2mm，優(yōu)選地1mm的點(diǎn)處被彎曲，由此最大化能量效率。

隨后，多個盒10被堆疊以形成盒組件20，在盒10中分別容納單體2，使得引線焊接部分以預(yù)定的圖案被定位在盒10的側(cè)壁上以允許鄰近的單體2的具有相反極性的引線12、14彼此面對。在此，如果容納單體2的盒10被堆疊以形成盒組件20，則鄰近的兩個單體2的具有相反極性的第一引線12和第二引線14的端部可以彼此接觸或者被彼此隔開預(yù)定的距離。然而，在引線焊接部分處，第一引線12和第二引線14被放置在相同的平面上。盒組件20的每個盒10可以包括能夠容納單體2的容納部分，并且也可以具有鉤或者狹槽使得一對相鄰盒10可以借助于卡扣配合或者鉤接被彼此聯(lián)接，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易地理解的。另外，在盒組件20的兩側(cè)處，可以借助于例如卡扣配合或者鉤接將可以容納和保護(hù)單體2的上蓋11和下蓋13彼此聯(lián)接。另外，放置第一引線12和第二引線14的盒10可以采用在其側(cè)部處具有屏障18的盒，使得在下面描述的激光焊接操作期間單體12可以被保護(hù)免受激光。

接下來，感測殼體30借助于卡扣配合或者鉤接被聯(lián)接到盒組件20的側(cè)部，感測殼體30具有分別對應(yīng)于相應(yīng)的引線焊接部分的多個匯流條32，使得對應(yīng)的匯流條32可以面對第一引線12和第二引線14。在此，第一引線12由鋁制成，并且第二引線14和匯流條32由銅制成。

最后，在每個引線焊接部分的第一引線12、第二引線14以及每個匯流條32的兩個焊接點(diǎn)處執(zhí)行激光焊接。在此步驟中，具有兩個焊接點(diǎn)的焊接系統(tǒng)可以被用于每個匯流條32，或者具有與任何一個引線對應(yīng)的焊接點(diǎn)的單獨(dú)的激光焊接機(jī)可以被用于執(zhí)行點(diǎn)焊接數(shù)次。另外，激光焊接機(jī)可以在基本垂直于感測殼體30的方向上照射激光。

根據(jù)上述實(shí)施例的二次電池模塊100可以彼此串聯(lián)或者并聯(lián)地電連接并且被容納在預(yù)定的殼中，以為用于家用光電(pv)太陽能板的蓄電設(shè)備提供緊湊二次電池組。

圖9是用于圖示根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的用于焊接緊湊二次電池的電極引線的方法的圖。

參考圖9，在用于焊接根據(jù)本實(shí)施例的二次電池的電極引線的二次電池方法和使用該方法的緊湊二次電池模塊中，鄰近的單體的具有相反極性的第一引線12和第二引線14被堆疊以形成引線焊接部分。在此過程中，第二引線14面對盒10的側(cè)壁，并且第一引線12被定位在匯流條32和第二引線14之間。換言之，通過以這樣的方式構(gòu)造引線焊接部分，例如，當(dāng)使用激光焊接機(jī)焊接引線焊接部分時，匯流條32、第一引線12以及第二引線14可以按順序被定位并且在一個點(diǎn)處被焊接。在根據(jù)本實(shí)施例的焊接方法中，因?yàn)閼?yīng)同時焊接三種基礎(chǔ)材料，所以優(yōu)選的是，使用比其中僅兩種基礎(chǔ)材料被焊接的前述實(shí)施例使用的焊接機(jī)具有更強(qiáng)的輸出的焊接機(jī)。

前述的描述僅是本公開的技術(shù)特征的說明，并且在沒有脫離本公開的重要特征的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠進(jìn)行各種修改和變化。因此，在此公開的實(shí)施例旨在沒有限制而是圖示本公開的技術(shù)特征，并且這些實(shí)施例沒有限制本公開的技術(shù)特征的范圍。應(yīng)根據(jù)隨附的權(quán)利要求解釋本公開的范圍，并且落入其等效范圍內(nèi)的所有技術(shù)特征應(yīng)被解釋為被包括在本公開的范圍中。

工業(yè)實(shí)用性

本公開涉及一種用于焊接二次電池模塊的電極引線的方法和使用該方法的緊湊二次電池模塊，并且特別地可適用于與二次電池模塊的電極引線的焊接相關(guān)的工業(yè)。