專利名稱：電池電芯連接裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及電化學電池模塊，且特別地涉及具有焊接的電芯接片連結部的電池電芯堆疊結構或模塊。
背景技術：
多電芯電化學裝置(也稱為電池電芯堆疊結構或多電芯電池模塊)可用于各種不同應用，包括為各種電子裝置通提供電力、用于車輛推進等。盡管在過去的幾世紀中常規的電池設計(例如堿性電池、伏打電堆和鉛酸電池電池)已經用于許多家庭和工業應用，但是不斷發展的電池類型(例如鎳鎘(NiCd)、鎳金屬氫化物(Ni-MH)、鋰離子和鋰離子聚合物電池)在很大程度上由于其優越的能量密度而尤其可以用于涌現出的電與混合動力氣體/電動車推進應用。這樣的電池通常可選擇性地再充電,如可作為插電式電池充電或在再生制動事件期間在車輛上充電，取決于車輛的具體構造。
發明內容
一種電池部件，包括多個電化學電芯。每一個電化學電芯都具有各自的正電芯端子和各自的負電芯端子。包封結構限定了含有多個電化學電芯、正電芯端子、和負電芯端子的至少一個密封隔間。正包封端子從包封結構外部延伸到密封隔間中且與正電芯端子電連通。負包封端子從包封結構外部延伸到密封隔間中且與負電芯端子電連通。正包封端子和負包封端子都主要包括相同的金屬化學元素。該電池部件形成了一種電池構造，其沒有相異金屬的露出焊縫，這可以改善焊縫的質量且改善耐腐蝕性。進而，由于一種金屬用于所有外部導電路徑(即在密封隔間外部的所有導電路徑)，所以可以基于性能和成本效益來選擇金屬。例如，代替在外部導電路徑中使用銅和鋁，可以僅使用鋁，其具有更高的每單元密度導電性且可以具有更高的每單元成本傳導性。因而，還提供一種電池組件。電池組件包括多個電池袋。每一個電池袋包括各自的袋狀包封結構，其限定出各自的密封隔間、在包封結構內部的各自的電化學電芯、從各自的袋狀包封結構外部延伸到各自密封隔間中的各自的正端子和從各自的袋狀包封結構外部延伸到各自密封隔間中的各自的負端子。多個導電構件操作性地互連電池袋，從而每一個電池袋的至少一個端子與另一電池袋的一個端子電連通。導電構件、正端子和負端子都包含相同的金屬。在下文結合附圖進行的對實施本發明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發明的特征和優點以及其他的特征和優點。
圖I是包括多個電化學電芯的電池部件的示意性透視側視圖；圖2是具有多個電池部件的電池組件的示意性透視圖，其基本上與圖I的電池部件相同；和圖3是用于圖2的部件的替換連接結構的示意性側視圖。
具體實施例方式參見圖1，示意性地示出了電池部件10。電池部件10包括多個電化學電芯12、14、18。每一個電芯12、14、18具有各自的正電芯端子和各自的負電芯端子。更具體地，電芯12包括正電芯端子22和負電芯端子26;電芯14包括正電芯端子30和負電芯端子34;且電芯18包括正電芯端子38和負電芯端子42。電池部件10還包括限定出至少一個密封的隔間的袋狀包圍結構46。在圖I所示的實施例中，袋狀包封結構46用柔性箔片或金屬化聚合物膜形成，且限定出單個密封的隔間(在50處示出)。密封隔間50含有多個電化學電芯12、14、18，正電芯端子22、30、38和負 電芯端子26、34、42。更具體地，電化學電芯12、14、18、正電芯端子22、30、38和負電芯端子26、34、42完全地包封在密封隔間50中。電池部件10進一步包括正包封端子54和負包封端子58。正包封端子54從包封結構46外部延伸到密封隔間50中且與正電芯端子22、30、38電連通。更具體地，在所示實施例中，正電芯端子22、30、38和正包封端子54通過在密封隔間50內部的多個焊縫62彼此連接。類似地，負包封端子58從包封結構46外部延伸到密封隔間50中且與負電芯端子26、34、42電連通。更具體地，在所示實施例中，負電芯端子26、34、42和負包封端子58通過在密封隔間50內部的多個焊縫66彼此連接。因而，多個電化學電芯12、14、18并聯地互連。正包封端子54和負包封端子58兩者包含相同的金屬，其通過消除或減少相異金屬的露出焊縫的量而有助于電池構造。更具體地，正包封端子54主要包括金屬化學元素，且負包封端子58主要包括與正包封端子54相同的金屬化學元素。如在本文使用的，如果構件是金屬化學元素質量的至少百分之五十，則構件“主要包括金屬化學元素”。優選地，正包封端子54和負包封端子58為金屬化學元素的質量的百分之八十到百分之一百。如果包封端子小于金屬化學元素的百分之百，則成分的其余部分可以是合金元素或雜質。正電芯端子22、30、38主要包括第一金屬化學兀素。負電芯端子26、34、42主要包括第二金屬化學元素。在一個實施例中，其中電化學電芯是鋰離子電芯，第一金屬化學元素是鋁且第二金屬化學元素是銅。包封端子54、58的金屬化學元素可以是鋁、銅或另外的金屬化學元素。電池部件10有時可以被稱為“電池袋”或“電池子組件”。“電池袋”可以包括要求保護的本發明范圍內的一個或多個電化學電芯。在一個實施例中，電池袋包括17-20個電化學電芯。所示實施例中的電池袋包封結構46限定出單個密封隔間50，其含有電化學電芯12、14、18和焊縫62、66。然而，在要求保護的本發明的范圍內，袋狀包封結構可以限定出多個密封隔間。例如，在替換實施例中，袋狀包封結構可以限定出第一密封隔間和第二密封隔間。電化學電芯設置在第一密封隔間中，且電芯端子從第一密封隔間延伸到第二密封隔間。包封端子從袋狀包封結構的外部延伸到第二密封隔間中，在該處它們焊接到或以其他方式操作性地連接到電芯端子。還有，在要求保護的本發明的范圍內，中間傳導性構件可以將包封端子與密封隔間內部的電芯端子互相連接。參見圖2，其中相同的附圖標記指示與圖I相同的部件，電池組件70被示意性地示出。電池組件70包括多個電池袋10、110、210、310、410、510、610、710、810。所有電池袋10、110、210、310、410、510、610、710、810基本上與圖I中以10所示的電池袋相同。由此，每
一個電池袋都包括限定出各自的密封隔間的各自的袋狀包封結構、在包封結構內部的各自的電化學電芯、從各自的袋狀包封結構外部延伸到各自密封隔間中的各自的正端子和從各自的袋狀包封結構外部延伸到各自密封隔間中的各自的負端子。更具體地，電池袋110包括袋狀包封結構146、正包封端子154和負包封端子158。電池袋210包括袋狀包封結構246、正包封端子254和負包封端子258。電池袋310包括袋狀包封結構346、正包封端子354和負包封端子358。電池袋410包括袋狀包封結構446、正包封端子454和負包封端子458。電池袋510包括袋狀包封結構546、正包封端子554和負包封端子558。電池袋610包括袋狀包封結構646、正包封端子654和負包封端子658。電池袋710包括袋狀包封結構746、正包封端子754和負包封端子758。電池袋810包括袋狀 包封結構846、正包封端子854和負包封端子858。電池組件進一步包括多個導電構件74、78、82、86，其操作性地互相連接電池袋10、110、210、310、410、510、610、710、810，從而每一個電池袋的至少一個端子與另一電池袋的一個端子電連通。導電構件 74、78、82、86、正端子 54、154、254、354、454、554、654、754、854和負端子58、158、258、358、458、558、658、758、858都主要包括相同的金屬化學元素，例如招。在所示實施例中，電池袋10、110、210形成第一多個電池袋；電池袋310、410、510形成第二多個電池袋；和電池袋610、710、810形成第三多個電池袋。第一多個電池袋，即電池袋10、110、210，操作性地并聯連接到彼此，形成第一電池包90;第二多個電池袋，即電池袋310、410、510，操作性地并聯連接到彼此，形成第二電池包94;和第三多個電池袋，即，電池袋610、710、810，操作性地并聯連接到彼此，形成第三電池包98。更具體地，在所示實施例中，正端子54、154、254、354、454、554、654、754、854和負端子58、158、258、358、458、558、658、758、858是柔性或可彎曲的接片。電池袋10、110、210的正包封端子54、154、254被彎曲為接觸且焊接到彼此以及導電構件74，且電池袋10、110、210的負包封端子58、158、258被彎曲為接觸且焊接到彼此以及導電構件78，且由此電池袋10、110、210并聯互連。類似地，電池袋310,410,510的正包封端子354、454、554焊接至Ij彼此和導電構件78，且電池袋310、410、510的負包封端子358、458、558焊接到彼此和導電構件82，且由此電池袋310、410、510以并聯方式互連。電池袋610、710、810的正包封端子654、754、854焊接到彼此和導電構件82，且電池袋610、710、810的負包封端子658、758、858焊接到彼此和導電構件86，且由此電池袋610、710、810以并聯方式互連。導電構件78提供第一電池包90的負包封端子58、158、258與第二電池包94的正包封端子354、454、554之間的電連通，且由此導電構件78串聯連接第一電池包90和第二電池包94。類似地，導電構件82提供第二電池包94的負包封端子358、458、558和第三電池包98的正包封端子654、754、854之間的電連通，且由此導電構件82串聯連接第二電池包94和第三電池包98。其他電池包(未示出)可以經由導電構件74和86串聯連接到第一、第二和第三電池包90、94、98。
在所示實施例中，導電構件74、78、82、86是U形母線條。在要求保護的本發明的范圍內導電構件可以具有其他形狀。例如，在要求保護的本發明的范圍內，母線條也可以是開口箱體、開口端部或封閉的。還有，在要求保護的本發明的范圍內，端子本身可以被認為是操作性地互相連接電池袋的“導電構件”。例如，在替換實施例中，一個電池包的端子被直接地焊接到另一堆疊結構的端子，由此消除在74、78、82和86所示的U形母線條。參見圖3，其中相同的附圖標記指示與圖I和2中相同的部件，負端子58、158、258示出為直接地焊接在一起而沒有中間的母線條。鋁比銅具有更高的每單元密度傳導性，由此通過使用鋁用于端子之間的所有暴露的電連接，與使用銅和鋁的電連接的電池相比，電池的質量被減小。鋁也可以具有比銅更高的每單元成本導電性，且由此與使用銅和鋁的電連接的電池相比，電池的成本可以減小。可能希望用銅或鎳涂覆鋁構件，用于侵蝕保護。本文提供的電池組件還允許使用各種焊接技術以將端子彼此連接和/或連接到母線條。例如，除了超聲波焊接，也可以采用電阻焊和激光焊。
盡管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附的權利要求的范圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種電池部件，包括 多個電化學電芯，每一個電芯具有各自的正電芯端子和各自的負電芯端子； 包封結構，限定了含有多個電化學電芯、正電芯端子、和負電芯端子的至少一個密封隔間； 正包封端子，從包封結構的外部延伸到所述至少一個密封隔間中且與正電芯端子電連通；和 負包封端子，從包封結構的外部延伸到所述至少一個密封隔間中且與負電芯端子電連通； 其中正包封端子主要包括金屬化學元素；和 其中負包封端子主要包括與正包封端子相同的金屬化學元素。
2.如權利要求I所述的電池部件，其中負包封端子焊接到所述至少一個密封隔間內部的負電芯端子；和 其中正包封端子焊接到所述至少一個密封隔間內部的正電芯端子。
3.如權利要求2所述的電池部件，其中每一個負電芯端子主要包括與正和負包封端子相同的金屬化學兀素；和 其中每一個正電芯端子主要包括與正和負包封端子的金屬化學元素不同的另一種金屬化學元素。
4.一種電池組件,包括 多個電池子組件，每一個子組件包括限定出各自的密封隔間的各自的包封結構、在包封結構內部的各自的電化學電芯、從各自的包封結構外部延伸到各自密封隔間中的各自的正端子和從各自的包封結構外部延伸到各自密封隔間中的各自的負端子；和 多個導電構件，操作性地互連電池子組件，從而每一個電池子組件的至少一個端子與另一電池子組件的一個端子電連通； 其中每一個導電構件、正端子和負端子都包含合金，該合金主要包括金屬化學元素。
5.如權利要求4所述的電池組件，其中多個電池子組件包括第一多個電池子組件和第二多個電池子組件；其中第一多個電池子組件操作性地并聯連接到彼此，以形成第一電池包；其中第二多個電池子組件操作性地連接到彼此，以形成第二電池包。
6.如權利要求5所述的電池組件，其中第一電池包和第二電池包通過至少一個導電構件彼此串聯連接。
7.如權利要求6所述的電池組件，其中所述至少一個導電構件是母線條。
8.如權利要求7所述的電池組件，其中母線條是U形的。
9.如權利要求7所述的電池組件，其中所述金屬化學元素是鋁。
10.如權利要求6所述的電池組件，其中第一電池包的正端子操作性地直接連接到第二電池包的負端子。
全文摘要
一種電池部件，包括具有不同金屬的正和負端子的電化學電芯，所述電化學電芯位于密封包封結構中。基本上具有相同材料的正端子和負端子延伸到密封包封結構的外部。所提供的電池部件形成減少或消除不同金屬露出焊縫的電池構造。還提供一種具有相同金屬的露出互連構件的電池組件。
文檔編號H01M2/26GK102820448SQ201210191110
公開日2012年12月12日 申請日期2012年6月11日 優先權日2011年6月10日
發明者L.C.列夫, R.S.科奈爾, D.E.德拉特 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司