技术领域
[0001] 本
发明涉及一种包括由不同金属组成的连接构件的电池模块，更具体地，本发明涉及一种包括电池的电池模块，电池的
电极端子通过连接构件彼此电连接，其中，每个电池单元被配置为具有这样一种结构，在该结构中，电极组件安装在电池壳体内，电池壳体由包括金属层和
树脂层的
层压片制成，并且板形电极端子从电池壳体突出，电极端子包括由不同金属制成的第一电极端子和第二电极端子，连接构件包括第一电极端子
焊接于其上的主连接部件以及第二电极端子焊接于其上的埋藏连接部件，主连接部件包括第一电极端子的金属，埋藏连接部件包括第二电极端子的金属，在埋藏连接部件暴露于主连接部件的一个表面上的状态下，埋藏连接部件埋藏在主连接部件中，使埋藏连接部件与主连接部件有相同的高度以形成平面，并且在使埋藏连接部件暴露的主连接部件的一个表面处，第一电极端子和第二电极端子分别与主连接部件、埋藏连接部件焊接。
背景技术
[0002] 随着移动设备的不断发展，以及对此种移动设备的需求不断增加，对作为移动设备的
能量源的二次电池的需求也急速增加。此外，二次电池作为已经开发用于解决例如现存的使用化石
燃料的
汽油车、柴油车产生的空气污染的问题的
电动车辆(EV)和混合动
力电动车辆(HEV)的动力源，引来了极大关注。
[0003] 取决于使用二次电池的外部设备的类型，二次电池可以以单个电池的形式、或者以具有多个相互电连接的单位电池的电池模块的形式使用。例如，小型设备，如
移动电话，可以通过一块电池的输出和容量来操作预定的时间。另一方面，电池模块需要用于中型或大型设备中，如膝上型计算机、便携式数字多功能光盘(DVD)播放器、小型个人计算机(PC)、电动车辆以及混合动力电动车辆，因为高输出和大容量是中型或大型设备必需的。
[0004] 电池模块包含多个彼此
串联和/或并联电连接的单位电池。
[0005] 关于这种情况，参考图1和图2，可以看出，在正电极端子和负电极端子使用具有复
合金属结构的连接构件彼此电连接的情况下，加工性能较低。
[0006] 特别是，复合金属型
母线(bus bar)100配置为具有这样一种结构，在该结构中，由
铝制成的上连接部件102堆叠在由
铜制成的下连接部件101上，然后
轧制上连接部件102和下连接部件101。因此，很容易将由与上连接构件102相同的材料(即铝)制成的正电极引线110焊接到复合金属型母线100上。以同样的方式，容易将由与下连接构件101相同的材料(铜)制成的负电极引线(未示出)焊接到复合金属型母线100上。
[0007] 然而，在如图2所示将负电极
导线210和正电极导线220两者均焊接到复合金属型母线200上的情况下，必须弯曲复合金属型母线200。
[0008] 当在复合金属型母线200不弯曲的状态下将负电极导线210和正电极导线220焊接到复合金属型母线200上，相同铜材料之间的焊接或相同铝材料之间的焊接是容易执行的。然而，在执行不同金属材料之间焊接的情况下，由于焊接过程中产生的不同的
金属化合物，焊接部分抵抗振动的能力较弱，会导致发生脆性破坏。
[0009] 另外，必须执行如上所述的额外的弯曲工艺，这使加工性能降低。进一步说，不同金属的焊接降低电池模块的安全性。
发明内容
[0010] 技术问题
[0011] 做出本发明用以解决以上问题，以及其他需要解决的技术问题。
[0012] 因此，本发明的目的是提供一种电池模块，其中由不同金属材料制成的电极端子焊接在由不同金属材料组成的在同一平面上的连接构件上，而不执行额外的弯曲工艺，因此，提高了加工性能并实现安全性，且不会有脆性破坏。
[0013] 技术方案
[0014] 依照本发明的一个方面，可以通过提供这样一种电池模块来实现上述和其他目的，该电池模块包括电池，电池的电极端子通过连接构件彼此电连接，其中，每个电池单元配置为具有这样一种结构，在该结构中，电极组件安装在电池壳体内，电池壳体由包括金属层和树脂层的层压片制成，并且板形电极端子从电池壳体突出，电极端子包括由不同金属制成的第一电极端子和第二电极端子，连接构件包括第一电极端子焊接于其上的主连接部件以及第二电极端子焊接于其上的埋藏连接部件，主连接部件包括第一电极端子的金属，埋藏连接部件包括第二电极端子的金属，在埋藏连接部件暴露于主连接部件的一个表面上的状态下，埋藏连接部件埋藏在主连接部件中，使埋藏连接部件与主连接部件有相同的高度以形成平面，并且在使埋藏连接部件暴露的主连接部件的一个表面处，第一电极端子和第二电极端子分别与主连接部件、埋藏连接部件焊接。
[0015] 电池壳体可以由铝层压片制成。
[0016] 在袋型电池相互电连接的情况下，尤其在袋型电池相互串联电连接的情况下，根据本发明的连接构件用于电连接在正电极端子和负电极端子之间，从而提高加工性能。
[0017] 尤其，连接构件可以包括第一电电极端子焊接于其上的主连接部件，以及第二电极端子焊于其上的埋藏连接部件，主连接部件包括第一电极端子的金属，埋藏连接部件包括第二电极端子的金属，在埋藏连接部件暴露于主连接部件的一个表面上的状态下，埋藏连接部件可以埋藏在主连接部件中。
[0018] 因此，在使埋藏连接部件暴露的主连接部件的一个表面处，第一电极端子和第二电极端子可以分别与主连接部件、埋藏连接部件焊接，并且第一电极端子和第二电极端子可以位于同一平面上，且连接构件可在同一方向上与电极端子焊接。
[0019] 关于这种情况,参考图2，在正电极引线和负电极引线两者均焊接到传统复合金属型母线的情况下，必须弯曲连接构件，以使负电极引线位于上端复合金属型母线的上端处，并且正电极引线位于复合金属型母线的下端处。然而，根据本发明,能够解决这个问题。
[0020] 在一个具体例子中，根据本发明的第一电极端子和第二电极端子可以由从由Al、Cu、Ni、Fe以及其中两个或两个以上的合金的组成的组中选择的不同金属材料制成。在这种情况下，主连接部件可以包括与第一电极端子对应的金属材料，并且埋藏连接部件可以包括与第二电极端子对应的金属材料。
[0021] 在本发明的一个具体
实施例中，在第一电极端子包括Cu的情况下，主连接部件可包括Cu，并且在第二电极端子包括Al的情况下，埋藏连接部件可以包括Al。
[0022] 在本发明的另一具体实施例中，在第一电极端子包括Al的情况下，主连接部件可包括Al，在第二电极端子包括Cu的情况下，埋藏连接部件可以包括Cu。
[0023] 连接构件可以是从金属板、母线、引线组成的组中任意选择的一项。可以通过如下方式来制造连接构件：在主连接部件的金属表面上执行
型材轧制以形成凹槽，用
等离子体处理主连接部件的表面，在EPC下将埋藏连接部件的金属材料插入到主连接部件处形成的凹槽内，并且轧制主连接部件和埋藏连接部件。
[0024] 此外，在一个具体实例中，连接构件可以涂敷有Zn或Ni。在不同金属彼此
接触的情况下，因为不同金属的接触导致的耐
腐蚀性可能下降，导致难于将连接构件应用于有被腐蚀可能性的设备。在如上所述连接构件涂敷有Zn或Ni的情况下，在焊接不同的金属过程中，难以生成不同金属化合物，并且由于不同金属的接触导致的腐蚀可能会极大的减少，这是更优选的。
[0025] 同时，电极端子和连接构件之间的焊接可以是从由
电阻焊、激光焊、
电弧焊、
超声波焊接、
电子束焊接、复合焊接组成的组中选择的任意一种。更具体的说，焊接可以是
超声波焊接或混合焊接。
[0026] 超声波焊接可使用20至60KHz的超声振动来执行。
激光焊接可使用连续波(CW)2 2
激光来执行，CW激光具有从250kJ/cm到1MJ/cm 的激光能量
密度和焊接速度从50到
200mm/s的光学系统。具体来说,激光焊接可使用CW激光来执行,CW激光具有从300kJ/
2 2
cm到500kJ/cm 的激光
能量密度和焊接速度从80到120mm/s的光学系统。此外,在使用CW激光执行焊接的情况下，可以调整激光振荡使激光有预定的
频率,以防止由于热量不断暴露在焊接材料上，导致焊接材料受到热损伤。在这种情况下,调制频率可从100Hz到
1kHz,并且调制过程中的激光振荡速率可能是调制频率的30％到90％。这意味着,例如,在激光振荡速率在1kHz调制时是50％的情况下，以1ms的间隔进行激光输出调制,从而激光振荡执行500μs,并且激光振荡停止500μs,这样重复。
[0027] 根据本发明的另一方面，提供一种包括使用上述结构作为动力源的电池模块的设备。设备可以是智能平板、膝上型计算机、电动
汽车，例如为电动车辆(EV)、混合动力电动车辆(HEV)，或插电式混合动力电动车辆(PHEV)或动力储存设备。然而，本发明并不局限于此。
[0028] 电池模块的结构和制造方法和设备对于本发明所属领域是众所周知的，故具体描述此处省略。
附图说明
[0029] 本发明的以上和其他目的、特征、和其他优点可以结合附图从如下详细说明中更清晰的理解，在附图中：
[0030] 图1是典型示出将正电极端子焊接到传统复合金属型母线的过程的视图；
[0031] 图2是典型示出将正电极端子和负电极端子焊接到图1中的母线上的过程的视图；
[0032] 图3是典型示出根据本发明特定实施例的将正电极端子和负电极端子焊接到母线上的过程的视图；
[0033] 图4是示出根据本发明的被涂敷的连接构件的典型视图；
[0034] 图5是扫描电子
显微镜(SEM)照片，示出在对根据本发明实验实例1的连接构件进行激光焊接后，是否产生了不同的金属化合物。
[0035] 图6是示出根据本发明实验实例2的对连接构件进行拉伸强度和盐
水喷雾腐蚀试验的结果的图表；并且
[0036] 图7是示出根据本发明实验实例3的对不同金属的接触造成的腐蚀的程度的照片。
具体实施方式
[0037] 现在，将结合附图详细描述本发明的典型实施例。然而，应该注意的是，本发明的范围不局限于此处图解的实施例。
[0038] 附图仅示出了电池和电池模块与焊接相关的部分，电池和电池模块的其他组成部分在图中省略。
[0039] 图3是典型示出根据本发明将端子焊接到连接构件的过程的视图。
[0040] 参照图3，连接构件300包括由铜材料制成的主连接部件301和由铝材料制成的埋藏连接部件302。在埋藏连接部件302暴露于主连接部件301的一个表面上的状态下，埋藏连接部件302埋藏在主连接部件301中。
[0041] 负电极引线310由与连接构件300的主连接部件301相同的材料(即铜)制成，并且正电极引线320由与连接构件300中的埋藏连接部件302相同的材料(即铝)制成。
[0042] 当多个电池通过连接构件300相互电连接时，一个电池(未示出)的负电极引线310置于连接构件300的主连接部件301的一个表面上，相邻的一个电池(未示出)的正电极引线320置于埋藏连接部件302上，其中埋藏连接部件302暴露于连接构件300的主连接部件301的一个表面处。随后，激光330施加于负电极引线310和正电极引线320，以执行主连接部件301和负电极引线310之间的焊接和埋藏连接部件302和正电极引线320之间的焊接。
[0043] 随后，负电极引线310和正电极引线320可连接到同一平面上的连接构件300，而不降低安全性。
[0044] 此外，和图2的传统电池模块相比，加工性能有了显著提升，在图2中，负电极引线210是一个表面，即母线200的上端，而正电极引线220是另一个表面，即母线200的下端，然后施加激光230以执行其间的焊接。
[0045] 图4是示出根据本发明的涂敷有Ni的连接构件400的视图。
[0046] 参照图4，连接构件400包括由铜材料制成的主连接部件401和由铝材料制成的埋藏连接部件342。在埋藏连接部件342暴露于主连接部件401的一个表面上的状态下，埋藏连接部件342埋藏于主连接部件401中。连接构件400的表面设置有由Ni制成的涂层410。此种结构下，由不同金属接触产生的腐蚀显著减少，这是更优选的。
[0047] 下面，将结合下面的例子更详细的描述本发明。这些例子只用来阐述本发明，且不应解释为限制本发明的范围。
[0048] <实验实例1>
[0049] 用激光焊将由铜材料制成的负电极引线和由铝材料制成的正电极引线焊接到由铜制成的连接构件上(比较实例)，和如图3所示的根据本发明的连接构件上(实例)。此时，在根据本发明的连接构件被焊接的情况下，由铜材料制成的负电极引线焊接到由铜材料制成的主连接部件上，并且由铝材料制成正电极引线焊接到由铝材料制成的埋藏连接部件上。使用电子显微镜拍摄正电极引线的焊接部位的截面，来判断是否产生了不同材料金属化合物。电子显微镜照片示于图5。
[0050] 参看图5，可以看出，在使用了由铜制成的连接构件的情况下，在由铜制成的连接构件和由铝材料制成的正电极引线之间进行焊接的过程中，产生了不同金属化合物。另一方面，可以看出，在使用了根据本发明的连接构件的情况下，相同类型的金属材料相互连接，因此没有产生不同金属化合物。
[0051] <实验实例2>
[0052] 对根据实验实例1的正电极引线和负电极引线焊接到的连接构件和正电极引线间的焊接部位，测量拉伸强度，并且执行0.6摩尔盐水喷雾腐蚀试验，结果显示在图6中。
[0053] 参见图6，可以看出根据本发明的连接构件初始拉伸强度高，并且拉伸强度未在盐水喷雾腐蚀后而大幅降低。另一方面，可以看出对于不同材料金属焊接其上的用铜制成的连接构件，初始拉伸强度低，并且拉伸强度在盐水喷雾腐蚀后大幅降低。
[0054] <实验实例3>
[0055] 为了测量不同金属接触产生的腐蚀程度，将0.6摩尔的盐水持续的喷洒到如图3所示的根据本发明的连接构件和图4所示的根据本发明的连接构件上，确定六天后连接构件是否腐蚀。结果显示在图7中。
[0056] 参看图7，可以看出对于未涂敷有Ni或Zn的连接构件，在Al和Cu之间的接触部分处因接触腐蚀产生了小的
腐蚀孔。另一方面，可以看出涂覆有Ni或Zn的连接构件只有很小的腐蚀。
[0057] 虽然已经为了说明的目的公开了本发明的示例性实施例，但是本领域内的技术人员应当明白，在不偏离由所附的
权利要求公开的本发明的范围和精神的情况下，可以在此进行各种变型、增加和替换。
[0058] 工业应用
[0059] 从上面的描述中可以明显的看出,依据本发明的电池模块使用连接构件，该连接构件包括主连接部件和埋藏连接部件，该主连接部件包括构成第一电极端子的金属材料，该埋藏连接部件包括构成第二电极端子的金属材料，在埋藏连接部件暴露于主连接部件的一个表面上的状态下，埋藏连接部件埋藏在主连接部件中。随后，区别于
现有技术，尤其对于电极端子的串联，不执行用于电极端子之间的电连接的额外弯曲工艺，也能够执行将电极端子焊接到连接构件上，加工性能得到提高。其结果是，制造
费用降低，因此提高了价格竞争力。
[0060] 此外，也能够防止因不同金属的焊接导致的脆性破坏的发生，并且防止焊接部分的机械性能降低和焊接部分电阻的增大，从而提高电池模块的安全性。
