軟包電池強電連接方式比較

簡介：模組形式如下圖所示。選取某廠家軟包裝鈦酸鋰離子電池進行成組，其特性參數如下表所示。

鋰離子電池模塊由鈦酸鋰離子電池、模塊安裝板、絕緣隔離塊、罩殼、長連接排、短連接排、極柱組成，鋰離子電池模塊結構如下圖所示。每兩個模塊安裝板中間放置一個電池，形成5并3串的結構形式，串并聯連接使用長連接排和短連接排將電池連接在一起，電池與長/短連接排之間以螺絲螺母的連接方式緊固。

極柱作為鋰離子電池模塊對外輸出的接口，與短連接排相連，連接方式也為螺絲連接。長連接排與短連接排之間以絕緣隔離塊進行電氣隔離。

連接方式一：全螺絲連接的鋰離子電池模塊，即鋰離子電池與長/短連接排、短連接排與極柱之間的連接全部采用螺絲連接的方式。

連接方式二：半激光焊接半螺絲連接的鋰離子電池模塊，即鋰離子電池與長/短連接排之間的連接采用激光焊接，而短連接排與極柱之間的連接采用螺絲連接的方式。

連接方式三：激光焊接與一體式極柱的鋰離子電池模塊，即鋰離子電池與長/短連接排之間的連接采用激光焊接，而短連接排與極柱做成一個整體的零件。

測試方法，單獨測試螺絲連接和激光焊接的連接阻抗，各取一塊短連接排與一節鋰離子電池分別做螺絲連接和激光焊接實驗，測量記錄下各自的連接阻抗。同時通過測量鋰離子電池模塊正負極兩端來得到整個模塊的內阻值，從而比較不同連接方式下鋰離子電池模塊的內阻差異。連接阻抗和內阻均采用HIOKI電池測試儀測量獲得。

在鋰離子電池模塊內布置若干熱電阻或熱電偶作為溫度測量點，通過充放電實驗測試鋰離子電池模塊不同溫度點的溫度情況。鋰離子電池模塊額定電流為100A，考慮到超負荷運行的極限電流大約為120A，故在實驗測試中以電流120A的極限情況進行充放電。記錄充放電過程中各溫度測量點的最高溫度、溫升和溫差。連接方式一的鋰離子電池模塊溫度測量點為4個(受當時條件限制，只測了4個關鍵點)，采用的是熱電阻測溫。連接方式二和三的鋰離子電池模塊溫度測量點為12個，采用的是熱電偶測溫。

經過實驗測試，連接阻抗和鋰離子電池模塊內阻如表2所示。不同連接方式的鋰離子電池模塊經過120A充放電(一個充放電循環)實驗，其測量點的溫度測試結果如下表所示。

實驗結果分析，從數據可以看出，螺絲連接的連接阻抗要遠遠大于激光焊接的連接阻抗。形成螺絲連接的連接阻抗大的重要影響因素有：連接面表面不平整(表面粗糙度較大);受到環境因素影響，長/短連接排和電池接觸面出現氧化或腐蝕;螺絲擰緊力不夠，每個螺絲的擰緊力矩不一致;外界因素干擾引起螺絲松動，包括在運輸、搬運過程中振動引起的螺絲松動。

由于激光焊接是將光能轉化為熱能，使材料熔化，從而達到焊接的目的，相當于將兩者熔為一體，因此這種連接方式的阻抗必定會比較小。從鋰離子電池模塊內阻上看，連接方式三的鋰離子電池模塊內阻優于連接方式一和連接方式二。