[發明專利]電池翼片連接及制造方法

無效

• 申請號: 201110183312.7
• 申請日: 2011-07-01
• 公開（公告）號: CN102315407A
• 公開（公告）日: 2012-01-11
• 發明（設計）人: D.R.西格勒;J.G.施羅斯;R.B.羅科瀨恩;B.E.卡森;W.W.蔡
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: H01M2/20
• 分類號: H01M2/20
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨

技術領域

用于車輛應用的高能鋰電池包含使用薄金屬板作為電極基板的電池單元。這些電極板包括從單元袋（pouch）向外延伸并用于將電極板連接至導體或母線的延伸部，即翼片（tab），其中所述導體或母線在電池組裝期間由銅金屬或銅合金金屬或鋁金屬或鋁金屬合金制成。在電池構造中通常使用兩類翼片材料：鋁和銅。在某些情形下，銅翼片和/或銅導體可涂覆有一薄層鎳，以增強耐腐蝕性。在某些情形下，鋁翼片和/或鋁導體可具有薄陽極氧化層。

背景技術

由于許多原因，難以將薄翼片材料連接到很厚的導體上。首先，疊裝（stack-up）要求在一個操作中將幾個單獨的金屬件（例如三個單獨的翼片）連接到一個導體上。第二，疊裝可包括已知會形成脆性金屬互化物的金屬組合（例如，銅和鋁）。第三，導體與電池單元翼片之間的厚度比率高，例如，至少約4：1或更高。另外，難以連接不同的材料。

超聲波焊接已經用于該應用，獲得了一定的成功。它能夠連接不同的材料，并能夠連接具有顯著不同板厚度的材料。然而，因為超聲波能量（含有與板平面平行的振動）無法良好地傳播穿過多個板-板界面，所以連接含有超過兩個板的疊裝非常困難。頂板因為與超聲波工具或超聲焊極直接接觸，所以它良好地聯接到超聲波能源良好；但是，位于疊裝較下方的板無法接收同樣多的超聲波能量，所以其連接不夠牢固。焊接連接的另一缺點是，其連接無法為了更換或維修而容易地非破壞性地拆開。

還使用了機械緊固件。機械緊固件（例如螺釘或夾具）提供了可逆的連接。它們依賴于非常低的接觸電阻，以獲得良好的導電性能。但是，隨著時間的過去，經過表面污染（例如，氧化）的發展或緊固件的退化，接觸電阻會退化。另外，螺釘或夾具增加了顯著的質量、成本和裝配時間。

還可使用焊接連接。但是，具有助熔劑（特別是用于鋁）的焊料的使用會導致形成腐蝕性助熔劑殘渣，如果不通過清洗操作去除，就會隨著時間的過去降解周圍的材料或接點。這些操作增加了成本，并且在某些情形下，這些操作由于裝配次序而不可能進行。

對將電池單元翼片連接到導體或母線的工藝仍存在需求。

發明內容

本發明滿足這一需求。提供了一種將至少一個電池單元翼片焊接到導體的方法。所述電池單元翼片和所述導體由單獨從鋁、鋁合金、銅、銅合金、或鍍鎳銅或銅合金中選擇的材料制成。所述方法包括準備由至少一個電池單元翼片和所述導體構成的組件，且一個電池單元翼片的第一連接表面與所述導體的第一連接表面面對面，至少一個連接表面在其上具有一層焊料；擠壓所述組件，使得面對面的連接表面接合所述焊料，并在沒有助熔劑的情況下將所述焊料加熱至超過焊料熔化溫度的溫度，同時將所述連接表面的位移限制為預定值；以及保持所述連接表面彼此緊靠，并固化所述焊料，以在所述至少一個電池單元翼片與所述導體之間形成焊接連接。

本發明提供下列技術方案。

技術方案1：一種將至少一個電池單元翼片焊接到導體的方法，所述電池單元翼片和所述導體由單獨從鋁、鋁合金、銅、銅合金、鍍鎳銅或鍍鎳銅合金中選擇的材料制成，所述方法包括：

準備由所述至少一個電池單元翼片和所述導體構成的組件，使一個電池單元翼片的第一連接表面與所述導體的第一連接表面面對面，至少一個連接表面上具有一層焊料；

擠壓所述組件，使得面對面的連接表面接合所述焊料，并在沒有助熔劑的情況下將所述焊料加熱至超過焊料熔化溫度的溫度，同時將所述連接表面的位移限制為預定值；以及

保持所述連接表面彼此緊靠，并固化所述焊料，以在所述至少一個電池單元翼片與所述導體之間形成焊接連接。

技術方案2：如技術方案1的方法，還包括向所述導體應用超聲激發。

技術方案3：如技術方案1的方法，還包括向所述至少一個電池單元翼片應用超聲激發。

技術方案4：如技術方案3的方法，其中所述超聲激發被應用至具有滾花表面的熱臺，并且其中所述焊接連接包括超聲波焊接部分。

技術方案5：如技術方案1的方法，還包括用冷卻臺擠壓所述組件。

技術方案6：如技術方案1的方法，其中所有連接表面上都具有一層預涂的焊料。

技術方案7：如技術方案1的方法，其中所述至少一個電池單元翼片具有孔隙或槽。

技術方案8：如技術方案1的方法，還包括基于所述電池單元翼片和所述導體的材料選擇所述焊料。

技術方案9：如技術方案1的方法，所述焊料為鋅、鋅-鋁合金、鋅-錫合金、錫-銻合金、錫-銀合金、錫-鉛合金或錫-鎘合金、或者它們的組合。