電池模組連接方式及焊接方法 動力電池模組連接方式

夜雨 2023-01-16 450

 1.動力電池模組連接方式及連接片

  

  1.1動力電池模組連接方式

  

  隨著國家和行業對動力電池包技術的要求越來越嚴格,各動力電池和動力電池包生產廠都在不斷提升技術及裝備水平,以滿足或超過國家對動力電池包技術的要求。

  

  目前,動力電池包集成技術也在不斷推陳出新,動力電池包集成是將單體動力電池通過串并聯的方式組成動力電池模組,再將動力電池模組集成為動力電池包。在將單體動力電池通過串并方式組成動力電池模組時,需在單體動力電池間進行并聯或串聯連接。

  

  電池模組連接方式及焊接方法 動力電池模組連接方式 第1張

  動力電池模組

  

  目前,單體動力電池間的連接方式有:

  

  1)選用以鎳為原材料的連接片,連接動力電池電芯,軟包動力電池電芯負極的極耳亦是采用鎳片。

  

  2)選用鎳連接片加紫銅疊合焊接的連接片,鎳連接片連接動力電池電芯,紫銅疊合焊接連接片承載匯集的電流。

  

  3)從成本角度考慮,選用鍍鎳鋼帶連接片替代鎳連接片,鍍鎳鋼帶連接片連接動力電池電芯,紫銅疊合焊接連接片承載匯集的電流。

  

  上述動力電池模組連接方式存在以下有待改進的方面有:

  

  1)疊合焊接也稱多層多道焊接,是指由兩條以上焊道和兩層以上焊層完成整條焊縫所進行焊接,兩被焊接物體重疊,經超聲振動加壓接合成固態形式,接合時間短,且接合部分不產生鑄造組織(粗糙面)缺陷,但疊合焊接工藝復雜,耗費工時、效率低下。

  

  2)兩種金屬焊接在可靠性方面存有隱患,兩種不同金屬焊接在一起,如果同時具備以下三個條件,金屬的原電池反應就會發生,這三個條件是:

  

 ?、俅嬖诟g電解液,如水份、酸、堿、鹽霧、工業氣體。

  

 ?、趦煞N金屬的電位相差較大,相互間的電動勢(EMF)差在0.05V以下,可被看作相容電化偶,超過了這個數值的就是不相容電化偶,必須偶合時,需要采取防護措施。

  

 ?、鄹g電池導通。

  

  3)鎳連接片與極柱進行連接,可焊接性好,但是導電能力不足,且成本高。由于鎳連接片導電率不高(25.2%IACS),在工作狀態下發熱量大,能耗大。

  

  4)鎳連接片和銅匯流排焊接是點接觸,導電性不好。而且被焊接材料的接觸面(表面)狀態易受影響,不能從外觀上判斷接合狀態,沒有適當的非破壞檢查法。

  

  5)鎳連接片彈性性能不強,高溫之后彈性衰減明顯,與動力電池電芯的焊接可靠性受到影響,并且需要保持厚度來彌補材料的彈性不足,增加了連接片重量。

  

  目前,動力電池和動力電池包生產廠采用先進實用的動力電池模組連接技術是:

  

  動力電池電芯正負極的第一連接片的材質為銅,第二連接片的材質為鋁,第二連接片上設有凸起且該凸起作為電壓和溫度采樣點。

  

  采用銅連接片和鋁連接片重疊設計,利用超聲波焊接技術將銅連接片和鋁連接片焊接成型,提高了動力電池模組中單體動力電池之間正、負極連接的可靠性。

  

  1.2動力電池模組連接片

  

  動力電池模組連接片多采用多層材料復合的方法,其中一層材料為連接片與極柱的連接層,保證焊接性能。多層材料疊加用于保證連接片的導電性。

  

  連接片基材采用多層箔材堆疊之后加工成型,可形成柔性區域,用于補償動力電池電芯膨脹造成的位移,減小對低強度界面的影響。

  

  動力電池模組連接片一般是長方形、梯形、三角形和階段形等,連接表面貼0.1厚鍍鎳銅箔,這樣在焊接的時表面容易高溫氧化變色,在不破壞產品表面鍍層的情況下做耐拋光清洗,這樣的產品,既解決了不需要整體電鍍的問題,也解決了導電率最大化的問題。

  

  電池模組連接方式及焊接方法 動力電池模組連接方式 第2張

  電池連接片

  

  幾種常見的動力電池模組連接片的比較見表1,銅鍍鎳連接片最好,其次純鎳連接片,可是價格偏貴,最后是鍍鎳鋼連接片,鍍鎳鋼連接片價格相對便宜,并容易焊接。

  

  各動力電池生產商選用連接片的厚度是不同的,因連接片的厚度關系到耗用材料的重量及整體動力電池模組的重量,降低厚度是動力電池模組向輕量化設計的方向。

  

  電池模組連接方式及焊接方法 動力電池模組連接方式 第3張

  

 ?。ㄗⅲ荷鲜霰碇械膶щ娦阅苁且院?.1×寬5mm×100mm(長度)計算出來,當改為厚0.2×寬5mm×100mm厚0.1×寬10mm×長100mm時,其電阻數值為上表數值的1/2倍)。

  

  純鎳連接片在與動力電池的電極為鎳引出片進行點焊連接時,可實現高質量和高可靠性連接,原因是焊片與工件的焊接共熔特性一致,點焊時容易金屬同質共熔,熔池均勻,提高了焊點的可靠性。

  

  純鎳連接片與動力電池的電極為鍍鎳引出片進行點焊連接時,連接質量和可靠性將下降,需采取特殊焊接措施,原因是焊片與工件的焊接共熔特性不一致,點焊時做成非同質共熔導致熔池(熔點)合金晶體的形成這樣的熔點會變硬和脆裂,難以經受較高的抗拉和抗震作用,這種情況下需要高功率脈沖焊接設備來解決部分不足。

  

  鍍鎳接片與動力電池的電極為鍍鎳引出片進行點焊連接時,連接質量和可靠性也將下降,需采取特殊焊接措施,原因是焊片與工件的焊接時,由于雙方基材實際都是軟鐵片。

  

  當點焊時出現的瞬間高溫使連接片和動力電池極片迅速下陷變形,導致焊片與工件間壓力即時降低,未能形成共熔的效果,焊點很容易出現虛焊,這需要選用帶焊針壓力調節的焊機解決。

The End
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