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中天和自动化:锂离子动力电池成组连接方法简述(三)

文章来源: 深圳市中天和自动化设备贵州福彩网 人气:1022发表时间:2017-12-11 17:02:07

中天和自动化:锂离子动力电池成组连接方法简述(三)

2.平头型极柱电池

  平头型极柱的电池通常采用电阻焊焊接。电阻焊是工件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头的接触面及邻近区域产生的热,将焊件接触点加热到塑性或熔化状态,然后使工件组合焊接到一起的焊接方法。该工艺地方优点为动力电池模组在组装时,单体电池之间用连接片实现串联或并联,连接片通过电阻焊焊接到电池极端上面,组装工序相对比较简单;焊接过程不需要添加任何辅助性焊接材料,批量生产可实现机械自动化,设备成本相对激光焊机不高;对于动力电池模组,电芯之间采用电阻焊焊接加固完成后,电池模组的体积能量密度提高,质量能量密度提高(相对于螺栓或螺母机械锁紧的连接工艺)。而缺点为电池之间的连接片材料有限制,对铝与铝焊接效果不理想等,后续电池模组中的单个电池难以拆卸更换,若要更换,需更换整个模组。

平头型极柱的电池也可采用激光焊接连接。激光焊是利用高能量的激光脉冲对工件需要加工区域进行局部加热。激光辐射的能量通过热传导向材料内部扩散,将材料熔化后形成特定熔池来完成焊接的目的。该工艺主要具有以下一些优点:

在组装动力电池模组时,激光焊接的焊接精度高、强度高、焊接效率高;

在大批量组装生产时,更易于实现自动化生产,保证产品的一致性和质量;

凭借激光焊焊接的优势,电芯之间串联或并联的连接片都可用铝材质代替铜连接片,如此可以提高焊接效率,焊接强度,减少生产材料成本,减轻电芯模组质量,进一步提高整车电芯模组的能量密度。而缺点主要为:

连接片与电池焊接处的平整度要求高,焊接夹具需高精度满足焊接精度要求;

设备比较昂贵。

长条形极耳聚合物电池成组组装方式的爆炸图

  3.条型极耳的聚合物电池(电芯)

  目前聚合物电芯的连接工艺,主要有焊接与不焊接(机械压紧接触式)2种方式。

  (1)焊接

  焊接包括激光焊接或锡焊接2种。,由于动力电池组面积大,超声波焊头位置不容易接触,超声波焊接很少被采用,激光焊接是较为理想的焊接方式。锡焊的高温工艺对聚合物电芯极耳处的密封存在一定的风险,同时由于锡的比重大而造成电池组的质量增加;无论激光焊接或锡焊接成组工艺,都不利于更换单体电池。

  (2)不焊接(机械压紧接触式)

  不焊接即可拆卸替换聚合物电芯模组的连接结构与方法,以每个电芯作为独立单元,将每个单元串并联,且能够保证每颗电池可拆卸和替换。这一工艺的优点主要是单颗电池可拆卸替换。长条形极耳聚合物电池组组装方式的爆炸见图9所示。

  图9 长条形极耳聚合物电池成组组装方式的爆炸图

  笔者团队发明的可拆卸替换的聚合物电芯模组成组方法,解决了成组后单体电池不易更换的问题,提高了电池组的安全性。此外,电池组更换单体电池时只要卸下金属板和金属网卷绕体,将极耳弄直就可以快速取下需要更换的单体电池,避免了传统极耳被锡焊接在镀锡区所存在的缺陷,电池的质量也更轻,避免了以往传统的焊锡工艺高温对聚合物电池芯极耳处密封的损坏和焊接不良导致的虚焊,提高了组装效率。在单体电池与外壳之间的缝隙中填满低粘度液体胶并将其固化成具有弹性的胶体,该胶体介质具有阻燃、导热的特性,有利于单体电池之间的温度一致,同时具有隔绝单体电池与空气接触,防止热失控的发生,提高电池组的安全性。

  

此文关键词:锂离子动力电池,平头型极柱电池,动力电池

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