电池模组的制造方法与流程

本申请涉及一种制造方法，具体而言，涉及一种电池模组的制造方法。

背景技术：

“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由gilbertn.lewis提出并研究。20世纪70年代时，m.s.whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。随着科学技术的发展，现在锂电池已经成为了主流。

随着科技进一步发展，锂电池在新能源汽车等领域已经成为十分重要的电能来源，单节电芯往往被封装为一个电池模组，然后再辅以外围电路构成可以单独使用的电池包。

在相关文献的记载中，电池模组的组装往往存在组装不便和以及对电芯构成电性连接较为复杂的弊端。

如果中国专利文献cn208093630u记载的一种电池模组，其通过铝条使一个串联单元中各个并联电芯构成电性连接，然后通过外部的电性连接结构使各个串联单元构成串联，但是这样连接方式，会导致一个串联单元中并联的电芯产生不均衡的情况，从而导致部分电芯首先产生恶化，从而影响该串联单元的寿命，从而降低那些还处于较优状态的电芯的利用率。

技术实现要素：

一种电池模组的制造方法，其中，所述锂电池模组包括：若干端部件，设置在所述锂电池模组两端以使所述锂电池模组被构造为一个整体；若干组装单元，设在所述端部件之间以使所述锂电池模组能实现电能储备；所述组装单元包括：若干电芯单元，用于存储电能；两个单元支架，用于固定所述电芯单元；中间垫片，用于实现电芯单元和组装单元之间的电性连接；所述制造方法包括：制造单元支架使其具有若干定位槽和、结合槽和卡扣，其中，所述定位槽设置所述单元支架的一侧，所述结合槽设置在单元支架的另一侧，所述结合槽的底部形成有限位结构；制造所述中间垫片使其具有若干垫片通孔以及形成于垫片通孔边缘的内焊线槽以及结合孔和结合凸起，其中，结合凸起向外侧凸出；将所述中间垫片固定安装至所述单元支架外侧；将若干电芯单元以平行的方式设置在两个所述单元支架之间，并将两个单元支架通过所述卡扣结合为一个整体；将一个电芯焊线的两端分别焊接至所述电芯单元的端部和所述内焊线槽，并使电芯焊线穿过所述支架通孔和垫片通孔；将一个所述组装单元的结合凸起插入至另一个所述组装单元的结合槽中以使所述结合凸起在接触到所述限位结构后形成大于其所插入的结合孔的限位部。

进一步地，所述电芯单元大致为回转体，所述电芯单元均平行设置。

进一步地，所述支架通孔为圆形孔且其圆心位于所述电芯单元的回转轴线上。

进一步地，所述垫片通孔为所述支架通孔同心的圆形孔。

进一步地，所述中间垫片位于外侧的端面与所述单元支架的端面对齐或位于所述单元支架的端面的内侧。

进一步地，所述中间垫片的边缘处设有设有若干向所述中间垫片内部凹陷的外焊线槽；所述单元支架的边缘对应所述外焊线槽的位置设有走线缺口。

进一步地，所述单元支架的端面设有一个安置槽，所述中间垫片嵌入在所述安置槽中。

进一步地，所述内焊线槽位于所述垫片通孔一侧，并且其形状相对一个对称轴线构成镜像对称。

进一步地，所述内焊线槽均设置在所述垫片通孔的相同相对位置处。

进一步地，所述中间垫片包括：主体部，大致沿垂直于所述电芯单元的方向构成板面结构；通孔部，向所述支架内部翻折以形成所述垫片通孔；所述结合凸起包括：限位部，穿过所述垫片通孔以使所述结合凸起能被所述通孔部所限位；连接部，至少部分设置所述垫片通孔中以连接所述主体部和所述连接部；所述限位部的在平行于所述主体部板面结构的方向尺寸大于等于所述垫片通孔在平行于所述主体部板面结构的方向尺寸；所述通孔部部分容纳在所述单元支架中。

本申请的有益之处在于：

提供了一种通过焊接结构和中间垫片的改进从而改善电芯单元均衡性的电池模组的制造方法。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请的一个实施例的电池模组的结构示意图；

图2为图1所示实施例中的电池模组的一个组装单元的结构示意图；

图3为图1所示实施例中的电池模组的一个组装单元的部分爆炸图；

图4为图1所示实施例中的电池模组的一个组装单元的进一步爆炸图；

图5为图1所示实施例中的中间垫片外侧结构；

图6为图5中一处局部结构放大示意图；

图7为图1所示实施例中的中间垫片内侧结构示意图；

图8为图1所示实施例中的电池模组一个剖面的剖视图；

图9为图8所示结构局部结构放大示意图；

图10为图1所示实施例中的电池模组另一个剖面的剖视图；

图11为图2所示的组装单元的局部结构放大示意图；

图12为图10所示的组装单元的另一局部结构放大示意图；

图13为本申请的另一个实施例的电池模组的结构示意图；

图14为一个能与图13所示的电池模组匹配的电池包的箱体组件；

图15为图13所示的电池模组与图14所示的箱体组件组装后的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1至图9所示，本申请的电池模组200包括：两个端部件201和若干组装单元202。

其中，两个端部件201设置在电池模组200两端以使电池模组200被构造为一个整体。两个端部件201可以在其周边形成卡扣217结构以使它们可以快速构成连接。

组装单元202设在端部件201之间以使电池模组200能实现电能储备。可以按照具体的需求，确定组装在两个端部件201之间的组装单元202的数目。

具体而言，组装单元202包括：若干个电芯单元203、两个单元支架204以及两个中间垫片205。组装单元202还包括若干电芯焊线206。

电芯单元203用于存储电能，作为具体的选择，可以选择18650标准电芯作为电芯单元203。

两个单元支架204相对设置，它们主要用于固定电芯单元203，并且两个单元支架204之间构成配和使它们以及它们之间的若干个电芯单元203构成一个可以组装的整体。

作为本申请改进的重点，中间垫片205主要用于实现不同的组装单元202之间的串联的电性连接，使各个不同的组装单元202在结合为一个整体的同时亦能构成均衡的电性连接。并且，电芯焊线206将电芯单元203的端部电性连接至中间垫片205。

具体而言，中间垫片205设置于单元支架204外侧并与相邻的组装单元202的中间垫片205构成面接触；电芯单元203设置在两个单元支架204之间，单元支架204设有若干定位槽207，电芯单元203的两端嵌入在定位槽207；单元支架204在对应若干定位槽207的位置设有若干支架通孔208以使电芯单元203的端部露出单元支架204；中间垫片205在对应支架通孔208的位置设有若干垫片通孔209以使电芯单元203的端部露出中间垫片205，中间垫片205在垫片通孔209的边缘设有一个向中间垫片205内部凹陷的内焊线槽210，一个电芯焊线206的一端焊接至电芯单元203的端部，其另一端穿过支架通孔208和垫片通孔209焊接至中间垫片205并位于内焊线槽210中。

需要说明的是，电芯焊线206可以采用铝线焊工艺将其焊接至电芯单元203的端部和中间垫片205。

这样一来在，同一组装单元202的电芯通过电芯焊线206以及中间垫片205构成并联，而不同的组装单元202之间通过中间垫片205的接触构成串联，由于中间垫片205覆盖了所有电芯单元203的区域并通过面接触构成电性连接，所有其在具体的充放电过程中各个电芯单元203是均衡的，从而改善了以往的缺陷。

作为具体方案，电芯单元203大致为回转体，比如为圆柱体，所有的电芯单元203均平行设置，这里所指的平行是指电芯单元203回转轴线是平行的。作为进一步的优选方案，支架通孔208为圆形孔且其圆心位于电芯单元203的回转轴线上，同样，垫片通孔209也为圆形孔并且圆心也位于电芯单元203的回转轴线上，即垫片通孔209为支架通孔208同心的圆形孔。

作为进一步具体方案，内焊线槽210位于垫片通孔209一侧，并且其形状相对一个对称轴线构成镜像对称。内焊线槽210均设置在垫片通孔209的相同相对位置处。

在垫片通孔209为圆形孔时，内焊线槽210相对于垫片通孔209的一个直径是对称的，并且位于一个垂直于这个直径的另一个直径所在直线的一侧。

作为进一步具体方案，中间垫片205位于外侧的端面与单元支架204的端面对齐或位于单元支架204的端面的内侧。这样能使电芯焊线206不会超出单元支架204的端面。

为了方便进行检测，中间垫片205的边缘处设有设有若干向中间垫片205内部凹陷的外焊线槽211；单元支架204的边缘对应外焊线槽211的位置设有走线缺口212。这样可以通过焊接在外焊线槽211内的引线218获取所需的电信号。

作为进一步的具体方案，单元支架204的端面设有一个安置槽213，中间垫片205嵌入在安置槽213中。另外，作为其中一种方案，单元支架204设有支架安装孔220，中间垫片205至少部分嵌入在支架安装孔220中并形成内螺纹孔，然后中间垫片205通过旋入内螺纹孔的安装螺钉219将中间垫片205安装到单元支架204的端面处。需要说明的时，组装单元102在对接时，为了容纳安装螺钉219的钉帽，与之对接中心垫片205或单元支架104也形成了容纳钉帽的孔结构232或空间。

作为扩展方案，端部件201安装至组装单元202时，可以采用端部螺栓229依次连接端部件201和中间垫片205和单元支架203。为了能容纳结合凸起222，端部件201形成容纳结合凸起222的端部空间230。

作为具体方案，中间垫片205形成有用于与另一个中间垫片205配和的结合结构。

具体而言，中间垫片205形成有结合孔221和结合凸起222；其中，结合孔221贯穿中间垫片205；结合凸起222向外侧凸出以使其穿过结合孔221后嵌入到单元支架204中；单元支架204形成有容纳结合凸起222的结合槽223，结合槽223的底部形成有限位结构224。

作为具体方案，中间垫片205包括主体部225和通孔部226。

其中，主体部225大致沿垂直于电芯单元的方向构成板面结构，主体部225主要用于形成中间垫片205彼此接触的部分。通孔部226向支架内部翻折以形成结合孔221，通孔部226主要形成供结合凸起222通过的空间。为了保证结构强度，在构成结合孔221时，并不采用落料冲孔，而是在冲孔位置形成一个通孔而其周边向冲孔方向翻折形成通孔部226。

作为进一步的具体方案，结合凸起222包括：限位部227和连接部228。其中，限位部227穿过结合孔221以使结合凸起222能被通孔部226所限位。

连接部228至少部分设置结合孔221中以连接主体部225和连接部228；限位部227的在平行于主体部225板面结构的方向尺寸大于等于结合孔221在平行于主体部225板面结构的方向尺寸；通孔部226部分容纳在单元支架204中。

这里所指的在平行于主体部225板面结构的方向尺可以近乎为结合孔221孔径的尺寸。

限位部227形成于结合凸起222的端部，并且限位部227顶在单元支架204结合槽223的底部形成的限位结构224处，限制结合凸起222不能进一步插入至单元支架204，同时，由于限位部227本身的尺寸大于垫片通孔后，限位部227使结合凸起222也无法退出单元支架204的结合槽223，从而实现通过结合凸起222插入结合槽223的方式实现不同的单元支架204之间的结合。

作为一种可选方案，结合凸起222在结合之前，用于形成限位部227和连接部228的部分尺寸相近，均可以通过垫片通孔，在两个组装单元202结合时，结合凸起222插入结合孔221时其端部先与结合槽223的限位结构224，而此时通过尺寸设计，使中间垫片205的主体部225还没有接触，需要进一步使两个组装单元202靠近，此时，结合凸起222的端部受到限位结构224挤压发生形变，使其尺寸变大，当两个组装单元202结合完成时，结合凸起222的端部尺寸大于结合孔221从而实现以上所介绍的限位结构224。

作为扩展方案，中间垫片205向内侧形成有若干定位不231,它们能嵌入到单元支架204形成对应的孔结构中。

图9示出另一个实施例的电池模组101’，其与之前介绍的方案区别在于，电池模组101’的端部件301形成有两条平行的卡接槽105’，卡接槽105’的延伸方向垂直于电芯单元106’的轴线方向。

图10和图11示出了能够构成电池包100’的箱体组件，该箱体组件包括箱体103’和固定安装在其中的卡接块104’。箱体103’用于容纳电池模组101’，卡接块104’用于插入卡接槽105’以对电池模组101’构成定位。

在组成电池包100’时（图中未示出其端盖），将卡接块104’对准卡接槽105’进行相对的插入动作，即可以将电池模组101’安装至箱体103’的内部而不使用螺栓或焊接等方式进行固定。

卡接块104’设置在箱体103’内部相对的两侧。箱体103’可以被大致构造为矩形体。

作为一种扩展方案，可以将卡接槽105’或卡接块104’构造的具有一定斜度以使它们在对接时随着插入进程而结合的越来越紧密。

需要说明的是，为了实现良好的电性连接，中间垫片的材料和工艺需要按照如下方案实施。

作为具体方案，中间垫片至少包含两种以上的金属元素并由这两种金属元素的粉末压制而成，作为其中一种方案，所述金属元素包括两种，分别为铜、铝。

作为本申请的另一方面，本申请包含一个制造方法，包括：

制造方法包括：

制造单元支架使其具有若干定位槽和、结合槽和卡扣，其中，定位槽设置单元支架的一侧，结合槽设置在单元支架的另一侧，结合槽的底部形成有限位结构；

制造中间垫片使其具有若干垫片通孔以及形成于垫片通孔边缘的内焊线槽以及结合孔和结合凸起，其中，结合凸起向外侧凸出；

将中间垫片固定安装至单元支架外侧；

将若干电芯单元以平行的方式设置在两个单元支架之间，并将两个单元支架通过卡扣结合为一个整体；

将一个电芯焊线的两端分别焊接至电芯单元的端部和内焊线槽，并使电芯焊线穿过支架通孔和垫片通孔；

将一个组装单元的结合凸起插入至另一个组装单元的结合槽中以使结合凸起在接触到限位结构后形成大于其所插入的结合孔的限位部。

更具体而言，需要说明的是，为了实现良好的电性连接以及结合凸起的结构强度，中间垫片的材料和工艺需要按照如下方案实施。

具体而言，中间垫片至少包含两种以上的金属元素并由这两种金属元素的粉末压制而成，作为其中一种方案，金属元素包括两种，分别为铜和铝。

具体而言，中间垫片由铜铝复合的片状原材料经过开孔、开槽等工序加工而成。

而构成中间垫片原材料复合片（或可以称之为金属板，此处并不能限制本申请的保护范围）。

构成中间垫片的复合片可以采用如下的制备方法，该方法包括如下步骤：

将a质量的铝粉经第一铸锭工序形成一个大致为平板状的铝粉粉锭；

将b质量的铝粉经第二铸锭工序形成一个大致为平板状的铜粉粉锭；

对所述铝粉粉锭进行刨槽处理以在所述铝粉粉锭的结合面形成若干铝锭刨槽；

对所述铜粉粉锭进行刨槽处理以在所述铜粉粉锭的结合面形成若干铜锭刨槽；

将经过刨槽的铝粉粉锭和铜粉粉锭以结合面相对方式结合后进行脉冲压合从而获得原料板材。

作为具体方案a与b比值取值范围0.4至0.66。

作为一种具体方案，构成中间垫片的复合片的具体方法包括：

步骤11：获取铝粉；

步骤12：对铝粉进行搅拌，搅拌转速的取值范围为0.5至2转/秒；搅拌时间的取值范围为4至6分钟，搅拌时的环境温度的取值范围为20只30摄氏度。

步骤13：对铝粉进行筛取，进行筛取时采用负压在过筛一侧实施负压吸引，负压压强的取值范围为负15至负25兆帕；筛网目数取值范围为80至120目。

步骤14：对铝粉进行第一铸锭工序，第一铸锭工序具体包括：将铝粉设置在发热式模具熔炉中，进行加热，加热温度的取值范围为300至800摄氏度；在进行加热的同时，使用挤压机施加铸锭压力，铸锭压力的取值范围150至250千牛顿（kn）；在加热和施压的双重作用下，将铝粉压铸为厚度取值范围为0.5至1.0毫米的板状的铝粉粉锭；

步骤15：对铝粉粉锭的结合面进行直线刨槽处理，槽深取值范围0.15至0.2毫米，开槽方向与板面夹角的取值范围50度至70度；刨槽的直线度需要小于等于0.05mm/cm。

步骤22：获取铜粉；

步骤23：对铜粉进行搅拌，搅拌转速的取值范围为0.5至2转/秒；搅拌时间的取值范围为4至6分钟，搅拌时的环境温度的取值范围为20只30摄氏度。

步骤24：对铜粉进行筛取，进行筛取时采用负压在过筛一侧实施负压吸引，负压压强的取值范围为负15至负25兆帕；筛网目数取值范围为80至120目。

步骤25：对铜粉进行第一铸锭工序，第一铸锭工序具体包括：将铜粉设置在发热式模具熔炉中，进行加热，加热温度的取值范围为300至800摄氏度；在进行加热的同时，使用挤压机施加铸锭压力，铸锭压力的取值范围150至250千牛顿（kn）；在加热和施压的双重作用下，将铜粉压铸为厚度取值范围为0.5至1.0毫米的板状的铜粉粉锭；

步骤26：对铜粉粉锭的结合面进行直线刨槽处理，槽深取值范围0.15至0.2毫米，开槽方向与板面夹角的取值范围50度至70度；刨槽的直线度需要小于等于0.05mm/cm。

步骤31：将过刨槽的铝粉粉锭和铜粉粉锭以结合面相对方式对接在一起，然后通过具有震动作用压合设备进行压合，具体而言，压合设备在进行压合时，采用锻打的方式进行压合，即周期性施加压力和撤销压力，作为具体方案压合设备可以采用液压机和震动台的组合实现。

在进行压合时，压力的取值范围为400至600千牛顿（kn），震动的振幅取值范围为4至7mm；震动频率的取值范围60至80赫兹；震动加速度取值范围6至8g。

压合时间的取值范围为12至20分钟。

为了提高材料的性能，可以进行分阶段的压合，第一次压合后使复合板的厚度取值范围为1至1.5mm，第二次压合使复合板被进一步压薄从而获得最终的复合板的厚度，该厚度的取值范围为0.8至1.2mm。

经过以上步骤后，构成本申请中间垫片的原料板材。

作为可选方案，需要对制备的原料板材进行x光检查以检查板材是否存在裂缝等缺陷。

如果原料板材没有问题的话，需要对原料板材进行清洗，可以采用防锈油或酒精等对原料板材进行清洗。

清洗之后原料板材经过机加工构成本申请的中间垫片。

作为一种具体方案，原料板材的制备方法具体为：

步骤1：获取铝粉；

步骤2：对铝粉进行搅拌，搅拌转速的取值为1转/秒；搅拌时间位5分钟，搅拌时的环境温度的取值为25摄氏度。

步骤3：对铝粉进行筛取，进行筛取时采用负压在过筛一侧实施负压吸引，负压压强的取值为负20兆帕；筛网目数取值为100目。

步骤4：对铝粉进行第一铸锭工序，第一铸锭工序具体包括：将铝粉设置在发热式模具熔炉中，进行加热，加热温度的取值为400摄氏度；在进行加热的同时，使用挤压机施加铸锭压力，铸锭压力的取值200千牛顿（kn）；在加热和施压的双重作用下，将铝粉压铸为厚度取值为0.7毫米的板状的铝粉粉锭；

步骤5：对铝粉粉锭的结合面进行直线刨槽处理，槽深取值0.18毫米，开槽方向与板面夹角的取值60度；刨槽的直线度需要小于等于0.05mm/cm。

步骤6：获取铜粉；

步骤7：对铜粉进行搅拌，搅拌转速的取值为1转/秒；搅拌时间位5分钟，搅拌时的环境温度的取值为25摄氏度。

步骤8：对铜粉进行筛取，进行筛取时采用负压在过筛一侧实施负压吸引，负压压强的取值为负20兆帕；筛网目数取值为100目。

步骤9：对铜粉进行第一铸锭工序，第一铸锭工序具体包括：将铜粉设置在发热式模具熔炉中，进行加热，加热温度的取值为400摄氏度；在进行加热的同时，使用挤压机施加铸锭压力，铸锭压力的取值200千牛顿（kn）；在加热和施压的双重作用下，将铜粉压铸为厚度取值为0.7毫米的板状的铜粉粉锭；

步骤10：对铜粉粉锭的结合面进行直线刨槽处理，槽深取值0.18毫米，开槽方向与板面夹角的取值60度；刨槽的直线度需要小于等于0.05mm/cm。

步骤11：将过刨槽的铝粉粉锭和铜粉粉锭以结合面相对方式对接在一起，然后通过具有震动作用压合设备进行压合，具体而言，压合设备在进行压合时，采用锻打的方式进行压合，即周期性施加压力和撤销压力，作为具体方案压合设备可以采用液压机和震动台的组合实现。

在进行压合时，压力的取值为500千牛顿（kn），震动的振幅取值为57mm；震动频率的取值75赫兹；震动加速度取值7g。

压合时间的取值为15分钟。

其中，铝粉与铜粉的质量比例为3：7。

为了提高材料的性能，可以进行分阶段的压合，第一次压合后使复合板的厚度取值为1.2mm，第二次压合使复合板被进一步压薄从而获得最终的复合板的厚度，该厚度的取值为1mm。

据此所制备的原料板材的剖面照片如图14所示，铝和铜的结合界面为复杂折线，因此裂纹难以扩展。即使在长期震动的使用条件下，零件也不容易断裂。

本申请的制造方法还包括：

将原料板材进行冲孔已得到本申请过结合孔和垫片通孔

将原料板材进行冲槽形成内焊线槽和外焊线槽；

将原料板材进行加工以形成结合凸起。

采用以上的制备方法使得本申请的中间垫片能够有效传导电流并且具有足够的结构强度。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。