集流体组件的制备方法、集流体组件、电池单体和电池包与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种集流体组件的制备方法、集流体组件、电池单体和电池包。


背景技术：

2.相关技术中指出，单层极耳通过超声波辊焊的方式在复合极耳两侧焊接铜箔，焊接的铜箔在焊接在软连接上。该焊接方式每一层极耳都需要焊接，因此增加了焊接成本，以及铜箔的材料成本。焊接后，焊接部位易受到损伤。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种集流体组件的制备方法、集流体组件、电池单体和电池包，所述集流体组件的制备方法能够提高集流体组件的焊接速度和焊接强度。
4.本发明还提出一种集流体组件。
5.本发明还提出一种电池单体。
6.本发明还提出一种电池包。
7.根据本发明第一方面的集流体组件的制备方法，所述集流体组件包括：集流体和导电连接组件，所述集流体包括多层极耳，多层所述极耳在所述极耳的厚度方向层叠布置，所述导电连接组件包括保护板和连接板，所述保护板和所述连接板中的至少一个上形成有凸起，所述制备方法包括：
8.将设有所述凸起的所述连接板或所述保护板与多层所述极耳抵接；
9.使设有所述凸起的所述连接板或所述保护板与多层所述极耳之间产生相对的高频振动；
10.使所述凸起在所述高频振动的作用下依次刺穿多层所述极耳；
11.其中，所述高频振动的振动频率在15khz
‑
40khz范围。
12.根据本发明的集流体组件的制备方法，通过对凸起和多层极耳施加高频振动，使得凸起刺穿多层极耳，高频振动作用于焊接物的接触面，使两个物体表面相互摩擦从而产生热量，形成分子层之间的熔合，进而提升了凸起与多层极耳之间的焊接速度，保证了极耳与连接件之间稳固连接，设置覆盖凸起的保护板，避免了凸起的顶部超出保护盖，从而避免了凸起受到损伤，延长了集流体组件的使用寿命。
13.在一些实施例中，所述高频振动的振动频率为20khz。
14.在一些实施例中，所述高频振动的振幅在5um到100um范围内。
15.在一些实施例中，所述高频振动的振动方向平行于所述凸起在所述连接板的表面或所述保护板的表面的延伸方向。
16.在一些实施例中，设于所述连接板或所述保护板上的凸起包括多个，所述高频振动的振动方向平行于多个所述凸起中排列密集程度最大的方向。
17.在一些实施例中，设有所述凸起的所述连接板或所述保护板与多层所述极耳之间的抵接压力不小于20n。
18.进一步地，所述高频振动为超声波焊接所产生的振动。
19.进一步地，所述超声波焊接的焊接时间不小于30ms。
20.进一步地，所述保护板形成为片状，所述凸起形成于所述连接板上，在所述将设有所述凸起的所述连接板与多层所述极耳抵接之前，所述制备方法还包括：
21.将保护板覆盖在多层所述极耳在厚度方向的一侧表面，将连接件置于多层极耳在厚度方向的另一侧并使凸起与多层极耳相对。
22.更进一步地，在所述使所述凸起在所述高频振动的作用下依次刺穿多层所述极耳之后，所述制备方法还包括：
23.使所述凸起在所述高频振动的作用下与所述保护板的内表面相连或嵌入所述保护板内。
24.更进一步地，，所述集流体包括多个层叠设置的极片，所述极片包括所述极耳；所述极片包括：支撑绝缘层和分别覆盖在所述支撑绝缘层厚度方向两侧表面的第一导电层和第二导电层。
25.根据本发明第二方面的集流体组件，采用本发明上述第一方面的集流体组件的制备方法制成。
26.根据本发明的集流体组件，通过上述第一方面的集流体组件的制备方法制成，从而降低了集流体组件的制备难度，减少了集流体组件的制作工时，降低了人工成本，保证了集流体组件的可靠性。
27.根据本发明第三方面的电池单体，包括本发明上述第二方面的集流体组件。
28.根据本发明的电池单体，通过将设置上述第二方面的集流体组件应用至电池单体，从而降低了电池单体的装配难度，减少了电池单体的制作工时，降低了人工成本，保证了电池单体的可靠性。
29.根据本发明第四方面的电池包，包括根据本发明上述第三方面的电池单体。
30.根据本发明的电池包，通过设置上述第三方面的电池单体，从而提升了电池包的安全性能，保证了电池包的可靠性，避免了危险的发生。
31.发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
32.图1是根据本发明第二方面实施例的集流体组件的示意图；
33.图2是图1中所示的集流体组件的侧视图的示意图；
34.图3是图1中所示的连接件的示意图；
35.图4是图3中所示的连接件的侧视图的示意图；
36.图5是图4中所示的凸起的局部放大图；
37.图6是图1中所示的另一实施例的连接件的示意图；
38.图7是图1中所示的又一实施例的连接件的示意图；
39.图8是图1中所示的连接件的示意图，其中，凸起形成为圆锥体；
40.图9是图8中所示的连接件的侧视图的示意图；
41.图10是图1中所示的再一实施例的连接件的示意图；
42.图11是图10中所示的连接件的侧视图的示意图；
43.图12是图1中所示的连接件的示意图，其中，凸起包括连接段和穿刺段；
44.图13是图12中所示的连接件的侧视图的示意图；
45.图14是图1中所示的连接件的示意图，其中，凸起形成为棱锥体；
46.图15是图14中所示的连接件的侧视图的示意图；
47.图16是图1中所示的一个具体实施例的连接件的示意图；
48.图17是图16中所示的连接件的侧视图的示意图；
49.图18是图16中所示的集流体组件的侧视图的示意图；
50.图19是根据本发明第三方面实施例的电池单体的示意图；
51.图20是图19中所示的集流体组件的示意图；
52.图21是图19中所示的连接件的示意图；
53.图22是图20中所示的连接件的俯视图的示意图；
54.图23是另一个实施例的电池单体的示意图；
55.图24是图23中所示的集流体组件的示意图；
56.图25是图23中所示的连接件的示意图；
57.图26是图25中所示的连接件的俯视图的示意图；
58.图27是又一个实施例的电池单体的示意图；
59.图28是图27中所示的集流体组件的示意图；
60.图29是图27中所示的连接件的示意图；
61.图30是图29中所示的连接件的俯视图的示意图；
62.图31是集流体的示意图；
63.图32是集流体组件的示意图，其中，第一凸起形成于保护板上；
64.图33是图32所示的集流体组件的侧视图的示意图；
65.图34是图33中所示的保护板的示意图；
66.图35是根据本发明第一方面实施例的集流体组件的制备方法的流程图。
67.附图标记：
68.导电连接组件100，连接件101，连接板1011，
69.凸起1012，连接段10121，穿刺段10122，
70.第一凸起31，第二凸起32，
71.集流体组件200，保护板201，
72.集流体202，极片2021，极耳20211，
73.第一导电层202111，第二导电层202112，支撑绝缘层202113，
74.电池单体1000。
具体实施方式
75.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
76.下面参考图1
‑
图35描述根据本发明第一方面实施例的集流体组件200的制备方法。
77.根据本发明第一方面实施例的集流体组件200的制备方法，集流体组件200包括：集流体202和导电连接组件100。
78.具体地，集流体组件200包括：集流体202和导电连接组件100，集流体202包括多层极耳20211，多层极耳20211在极耳20211的厚度方向层叠布置，导电连接组件100包括保护板201和连接板1011，保护板201和连接板1011中的至少一个上形成有凸起1012，制备方法包括：
79.将设有凸起1012的连接板1011或保护板201与多层极耳20211抵接；
80.使设有凸起1012的连接板1011或保护板201与多层极耳20211之间产生相对的高频振动；
81.使凸起1012在高频振动的作用下依次刺穿多层极耳20211；
82.其中，高频振动的振动频率在15khz
‑
40khz范围。
83.也就是说，多层极耳20211在极耳20211的厚度方向层叠布置，保护板201设在多层极耳20211在厚度方向的其中一侧，连接板1011设在多层极耳20211在厚度方向的另一侧，凸起1012的一端与连接板1011相连，凸起1012穿过多层极耳20211并与多层极耳20211电连接，凸起1012的另一端位于保护板201的外侧表面的内侧，凸起1012可以形成于连接板1011上，凸起1012也可以形成于保护板201上，凸起1012也可以同时形成于连接板1011和保护板201上。
84.集流体组件200的制备方法：首先将连接板1011或保护板201上的凸起1012与极耳20211抵接，然后对连接板1011或保护板201与极耳20211施加高频振动，最后多层极耳20211在高频振动的作用下被凸起1012刺穿。
85.例如，高频振动的振动频率可以为：15khz、20khz、25khz、30khz、35khz、40khz等等。
86.根据本发明实施例的集流体组件200的制备方法，通过对凸起1012和多层极耳20211施加高频振动，使得凸起1012刺穿多层极耳20211，高频振动作用于焊接物的接触面，使两个物体表面相互摩擦从而产生热量，形成分子层之间的熔合，进而提升了凸起1012与多层极耳20211之间的焊接速度，保证了极耳20211与连接件101之间稳固连接，设置覆盖凸起1012的保护板201，避免了凸起1012的顶部超出保护盖，从而避免了凸起1012受到损伤，延长了集流体组件200的使用寿命。
87.优选地，高频振动的振动频率为20khz，振动频率低于20khz时，焊接噪音大，焊接效果差。
88.在本发明的一些实施例中，高频振动的振幅在5um到100um范围内，可以根据焊接物的厚度和硬度进行选择。当高频振动的振幅在5um到100um范围内时，能够进一步提升焊接效果，进一步提高焊接速度，进一步降低焊接难度。例如，高频振动的振幅可以为：5um、10um、15um、20um、25um、30um、35um、40um、45um、50um、55um、60um、65um、70um、75um、80um、85um、90um、95um、100um等等。
89.在本发明的一些实施例中，高频振动的振动方向平行于凸起1012在连接板1011的
表面或保护板201的表面的延伸方向。也就是说，凸起1012可以在连接板1011表面延伸，凸起1012也可以在保护板201表面延伸，凸起1012的延伸方向与高频振动的方向平行，凸起1012延伸方向与高频振动方向一致，有助于加快凸起1012与极耳20211的焊接速度，减少生产时间，提高生产效率。
90.进一步地，凸起1012设于连接板1011上，且凸起1012穿过多层极耳20211后与保护板201相连，凸起1012可以与连接板1011一体成型，这样，减少了集流体组件200的零部件数量，提高了集流体组件200的整体的连接强度，提升了凸起1012与极耳20211的连接稳定性，降低了集流体组件200的不良品率，延长了集流体组件200的使用寿命。
91.在本发明的另一些实施例中，连接板1011与凸起1012采用分体设置，凸起1012通过焊接、粘接、插接或卡接于连接板1011上，这样，连接板1011与凸起1012为两个独立的部件，降低了集流体组件200的生产难度，减少了集流体组件200的生产成本，提高了凸起1012与极耳20211焊接过程中的容错率。
92.优选地，凸起1012通过焊接的方式与连接板1011相连，连接方式简单，且凸起1012与连接板1011连接稳固，不易损坏。
93.具体地，凸起1012可以通过电磁脉冲焊接的方式与连接板1011相连；多个凸起1012也可以通过摩擦焊接的方式与连接板1011相连；多个凸起1012还可以通过超声波焊接的方式与连接板1011相连。
94.在本发明的又一些实施例中，凸起1012设于保护板201上，且凸起1012穿过多层极耳20211后与保护板201相连，凸起1012可以与保护板201一体成型，这样，减少了集流体组件200的零部件数量，提高了集流体组件200的整体的连接强度，提升了凸起1012与极耳20211的连接稳定性，降低了集流体组件200的不良品率，延长了集流体组件200的使用寿命。
95.在本发明的另一些实施例中，保护板201与凸起1012采用分体设置，凸起1012通过焊接、粘接、插接或卡接于保护板201上，这样，保护板201与凸起1012为两个独立的部件，降低了集流体组件200的生产难度，减少了集流体组件200的生产成本，提高了凸起1012与极耳20211焊接过程中的容错率。
96.优选地，凸起1012通过焊接的方式与保护板201相连，连接方式简单，且凸起1012与保护板201连接稳固，不易损坏。
97.具体地，凸起1012可以通过电磁脉冲焊接的方式与保护板201相连；多个凸起1012也可以通过摩擦焊接的方式与保护板201相连；多个凸起1012还可以通过超声波焊接的方式与保护板201相连。
98.在本发明的一些实施例中，设于连接板1011或保护板201上的凸起1012包括多个，高频振动的振动方向平行于多个凸起1012中排列密集程度最大的方向。也就是说，多个凸起1012在高频振动的振动方向上排列的密集程度大于除高频振动的振动方向外的其他方向的密集程度，多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密集程度大于其他方向的密集程度，多个凸起1012朝向背离连接板1011的方向上凸出，多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密集程度最大，多个凸起1012在除了超声波振动方向外的其他方向上的密集程度小于多个凸起1012在超声波振动方向上的密集程度。
99.在本发明的一些实施例中，设有凸起1012的连接板1011或保护板201与多层极耳
20211之间的抵接压力不小于20n。由于焊接时较低的压力会导致焊接部位熔料较少无法形成有效焊接，焊接压力过大时，会造成熔料流动过快熔料从焊接部位流出减少焊头形成所需的熔料凝固偏少降低焊接强度，因此适当的焊接压力能够提高集流体组件200的焊接效果。
100.在本发明的一些实施例中，优选地，高频振动为超声波焊接产生的振动。由于超声波焊接，焊接速度快，焊接强度高、密封性好，取代了传统的焊接/粘接工艺，成本低廉，清洁无污染且不会损伤软连接片和极耳20211，焊接过程稳定，焊接后导电性好，电阻系数极低或近乎零，焊接时间短，不需任何助焊剂、气体、焊料，焊接过程中不产生火花，环保安全。
101.在本发明的一些实施例中，超声波焊接的焊接时间不小于30ms。由于焊接时间过短，能量不够,并不能造成可靠的焊接结。随着焊接时间的增加能使焊件吸收更多的能量，焊接面的温度会提高，焊合面积也会增大焊接熔深增加，这样焊接强度也会增加；然而过长的焊接时间,会导致焊接位置材料熔化过多并造成较多的溢料，过多的溢料流动会造成强度的下降，因此适当的焊接时间能够提高集流体组件200的焊接效果。
102.在本发明的一些实施例中，保护板201形成为片状，凸起1012形成于连接板1011上，在将设有凸起1012的连接板1011与多层极耳20211抵接之前，制备方法还包括：将保护板201覆盖在多层极耳20211在厚度方向的一侧表面，将连接件101置于多层极耳20211在厚度方向的另一侧并使凸起1012与多层极耳20211相对，设置覆盖凸起1012的保护板201，避免了凸起1012的顶部超出保护盖，能够避免凸起1012受到损伤，
103.进一步地，在使凸起1012在高频振动的作用下依次刺穿多层极耳20211之后，制备方法还包括：使凸起1012在高频振动的作用下与保护板201的内表面相连或嵌入保护板201内。例如图2所示，凸起1012的上端通过超声波焊接与保护板201固定连接，且凸起1012的上端与保护板201的下侧表面相连。这样，进一步提高了极耳20211与凸起1012的连接强度，避免极耳20211与凸起1012发生脱离，使得集流体组件200的结构更稳固，保证了集流体组件200的生产良品率，提高了电池单体1000的良品率，降低了电池包的危险性。
104.可选地，凸起1012的上端还可以嵌入保护板201内与保护板201相连。
105.在一些实施例中，集流体202包括多个层叠设置的极片2021，每个极片2021均包括极耳20211，极耳20211包括：支撑绝缘层202113和分别覆盖在支撑绝缘层202113厚度方向两侧表面的第一导电层202111和第二导电层202112。参照图31所示，支撑绝缘层202113位于第一导电层202111和第二导电层202112之间，第一导电层202111和第二导电层202112分别覆盖在支撑绝缘层202113的上层表面和下层表面上。
106.可选地，支撑绝缘层202113为复合高分子绝缘层。
107.下面将参考图1
‑
图35描述根据本发明一个具体实施例的集流体组件200的制备方法。
108.首先，在将设有凸起1012的连接板1011与多层极耳20211抵接之前，将保护板201覆盖在多层极耳20211在厚度方向的一侧表面，将连接件101置于多层极耳20211在厚度方向的另一侧并使凸起1012与多层极耳20211相对；
109.然后，将设有凸起1012的连接板1011与多层极耳20211抵接；
110.接着，使设有凸起1012的连接板1011与多层极耳20211之间产生相对的高频振动；
111.接着，使凸起1012在高频振动的作用下依次刺穿多层极耳20211；
112.最后，使凸起1012在高频振动的作用下与保护板201的内表面相连。
113.根据本发明第二方面实施例的集流体组件200，采用本发明上述第一方面实施例的集流体组件200的制备方法制成。
114.根据本发明实施例的集流体组件200，通过上述第一方面实施例的集流体组件200的制备方法制成，从而降低了集流体组件200的制备难度，减少了集流体组件200的制作工时，降低了人工成本，保证了集流体组件200的可靠性。
115.在一些实施例中，第一多层极耳20211在极耳20211的厚度方向层叠布置，保护件包括保护板201和设于保护板201的第一凸起31，保护板201设在多层极耳20211在厚度方向的其中一侧，第一凸起31穿过多层极耳20211并与多层极耳20211电连接，连接件101包括连接板1011和设于连接板1011的第二凸起32，连接板1011设在多层极耳20211在厚度方向的另一侧，第二凸起32穿过多层极耳20211并与多层极耳20211电连接。
116.换言之，凸起1012位于保护板201上，第二凸起32位于连接板1011上，第一凸起31和第二凸起32均刺穿多层极耳20211并与多层极耳20211之间电连接，第一凸起31刺穿多层极耳20211后与连接板1011相连，第二凸起32刺穿多层极耳20211与保护板201相连，保护板201和连接板1011分别设在多层极耳20211在厚度方向上的两侧。
117.在一些实施例中，凸起1012包括多个，多个凸起1012呈矩阵式布置。阵列排布的多个凸起1012提高了极耳20211与凸起1012的连接强度，避免了在运输或者使用过程中极耳20211与凸起1012相互脱离，提升了电池单体1000的良品率，增加了凸起1012与每层极耳20211之间的接触面积，增大了过流面积，散热均衡，电池包不易发生故障，降低了使用者的危险系数，提高了使用者的使用感受。
118.在本发明的一些实施例中，连接板1011与凸起1012采用相同的材料制成。由于材质不同，导体的耐温和电阻等参数也不相同，存在较大的安全隐患，而使用相同的材质，则保证了电池单体1000的可靠性，降低了故障率，也保证了电池包的使用安全性，避免了事故的发生。
119.可选地，连接板1011采用t2纯铜或铜合金等等。
120.在另一些实施例中，参照图5所示，凸起1012包括两部分：连接段10121和穿刺段10122，凸起1012的下部为连接段10121，凸起1012的上部为穿刺段10122，连接段10121与连接板1011相连，穿刺段10122连接在连接段10121的上端。
121.具体地，凸起1012的穿刺段10122用于刺穿多层极耳20211，凸起1012的连接段10121用于连接多层极耳20211，这样，焊接能量易于穿透连接件101和极耳20211，降低了极耳20211与连接件101的焊接难度，减少了制作工时，提高了极耳20211与连接件101之间的连接强度，连接稳固，保证了凸起1012的刺穿效果的同时，提升连接强度。
122.根据本发明第三方面实施例的电池单体1000，包括本发明上述第二方面实施例的集流体组件200。
123.根据本发明实施例的电池单体1000，通过将设置上述第二方面实施例的集流体组件200应用至电池单体1000，从而降低了电池单体1000的装配难度，减少了电池单体1000的制作工时，降低了人工成本，保证了电池单体1000的可靠性。
124.根据本发明第四方面实施例的电池包，包括根据本发明上述第三方面实施例的电池单体1000。
125.根据本发明实施例的电池包，通过设置上述第三方面实施例的电池单体1000，从而提升了电池包的安全性能，保证了电池包的可靠性，避免了危险的发生。
126.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
127.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
128.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
129.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
130.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。