[发明专利]熔断丝的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域。具体来讲，本发明涉及使用熔断丝的电池和电池组以及制造这些熔断丝的方法。

背景技术

电池是将化学能转换成电能的设备。电池是一个或多个电化学单元的组合，每个单元由用导电电解质串联的两个半电池组成。一个半电池包括电解质和电极，带负电荷的离子向该电极移动，该电极例如为阳极或负电极。另一个半电池包括电解质和电极，带正电荷的离子向该电极移动，该电极例如为阴极或正电极。这些电极互不接触，但是由该电解质电气连接。许多单元使用具有不同电解质的两个半电池。在这种构造中，每个半电池由隔板分开。这种隔板允许离子通过但不允许电解质通过，这样就使离子能够通过但两个半电池之间的电解质不会混合。

电池组是一组连接起来的电池单元。电池单元可以串联、并联或串并联，以输送所希望的电压、容量或功率密度。电池组的组成部分包括这些单个的电池单元以及在它们之间提供电气导通的互连线。在许多电池组中，采用集流板来收集从电池组中的每个电池单元输出的电流。第一集流板连接到每个电池单元的阳极，且第二集流板连接到每个电池单元的阴极。

熔断丝是一种电熔丝。电池单元的至少一个电极通过熔断丝连接到电气端子。这种熔断丝典型地包括相对较细的金属线或金属带的短片，这种短片在加上过流时熔化，从而将该电池单元与该电气端子之间的连接切断。过流的原因通常有短路、过载或设备故障。将熔断丝的尺寸和结构确定为使标称电流所产生的热不会导致金属线熔化和电路断开。

形成电池单元电极与电气端子之间的熔断丝的方法通过熔丝线焊（fusible wire bond）来进行。熔丝线焊在过流时断开（熔化），从而使电流不能够流过故障电池单元并且将故障电池单元隔离。当用在电池组中时，该故障电池单元与电池组中的有效电池单元隔离。然而，这些线焊非常脆弱并且刚性附接到该电池单元以及集流元件。在冲击和振动负荷下，尤其是在使用电池组的电动车辆中所看到的冲击和振动负荷下，这些线焊易于断裂。一种解决方法是采用粘合剂将这些电池单元牢固地附接到该集流元件，以将二者之间的相对移动最小化。这增加了制造成本和复杂性。而且，这种解决方法丧失了服务于单个电池单元的能力，这是因为所有的电池单元都永久性地附接到该集流元件且不能够再度使用。

可采用各种焊接方法来将熔丝线焊连接到电池单元电极以及集流元件。这些焊接方法包括但不限于超声波焊接、电阻焊接以及激光焊接。铝是一种用于制造熔丝线焊的普通材料，因为其电阻相对较低且熔化温度相对较低。然而，电阻焊接和激光焊接在用于铝时并不是特别有效。而超声波焊接在用于铝时更加有效。不过，超声波焊接设备比用于电阻焊接和激光焊接的设备昂贵。电阻焊接和激光焊接在用于镍时更加有效。但是，镍具有相对较高的电阻率和高的熔化温度，尤其是在与铝相比较时，因此，将其用作熔丝线焊并不是特别有效。

发明内容

熔断丝的实施例包括集流元件、电池单元导体盘以及将该集流元件与该电池单元导体盘连接的至少一个可熔导体。该集流元件可以是集流导体盘、集流导体盘和集流板或熔丝片。电池单元具有阳极电极和阴极电极，至少一个熔断丝耦合到这些电极中的一个。该电池单元导体盘电气和机械地附接到熔断丝所耦合到的每个电池单元电极。该可熔导体在过流时断开，并且具有足够的工作环长度，该长度允许该电池单元电极与该集流元件之间的平面内和平面外的相对移动。可将这些熔断丝用于包括在电池组内的多个电池单元中的每一个。

可采用多种制造技术来制造该熔断丝。在一些实施例中，采用包括至少第一层和第二层的包覆箔。对这种包覆箔进行处理以形成第一部分和第二部分，该第一部分可起到该电池单元导体盘的作用，该电池单元导体盘电气和机械地耦合到这些电池单元电极中的一个，且该第二部分可取决于该集流元件的具体实施例而起到该集流导体盘或该熔丝片的作用。对该包覆箔进行进一步的处理以形成第三部分，该第三部分将该第一部分与该第二部分分离。可选择性地将该第三部分蚀刻以除去该第一层，从而留下该第二层，该第二层形成该可熔导体。在铝/镍包覆箔的情形中，在该第三部分中将该镍层蚀刻，且在该第三部分中留下的铝层形成该可熔导体。在该蚀刻步骤或随后的模压步骤期间可构造该可熔导体的形状。在一些实施例中，将在该包覆箔的第一部分内的第二层（如该铝层）选择性地蚀刻以形成用该第一层（如镍层）制成的突片。优选根据用于将带突片的第一层耦合到该电池单元电极的焊接方法来选择用于该层的材料。在一些实施例中，将在该包覆箔的第二部分内的第二层（如该铝层）选择性地蚀刻以形成用该第一层（如镍层）制成的另一个突片。可将该突片焊接到该集流板。