阅读说明：本技术 一种耐压高体积比能量电池组及其焊接方法 (Pressure-resistant high-volume-ratio energy battery pack and welding method thereof ) 是由 王磊 裴波 张明 田龙飞 李围 于 2021-01-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种耐压高体积比能量电池组,包括盖板和钛合金壳体焊接形成的腔体以及设置在腔体内的电池单体、电路板和线缆等电子元器件,所述的盖板外分别设置有电连接器、通讯连接器和泄压阀,盖板和壳体内壁面的非焊接区域均涂覆一层厚度为100～200μm的SiO-2绝热气凝胶,所述的壳体与电池单体、电路板和线缆等电子元器件之间采用厚度为1～2mm的玻璃纤维布隔绝；采用干冰辅助氩弧焊焊接技术,在盖板上分别开设气密口一和气密口二,将干冰密封装置与气密口一和气密口二连通,使用氩弧焊焊接技术对盖板与壳体进行焊接。本发明专利电池组能充分利用腔体内部空间,具有较高体积比能量。(The invention discloses a pressure-resistant high-volume-ratio energy battery pack which comprises a cavity formed by welding a cover plate and a titanium alloy shell, and electronic components such as a battery monomer, a circuit board, a cable and the like arranged in the cavity, wherein an electric connector, a communication connector and a pressure release valve are respectively arranged outside the cover plate, and non-welding areas of the inner wall surfaces of the cover plate and the shell are coated with a layer of material with the thickness of100 to 200 μm of SiO 2 The heat insulation aerogel is isolated from electronic components such as a battery monomer, a circuit board and a cable by adopting glass fiber cloth with the thickness of 1-2 mm; and a first air-tight opening and a second air-tight opening are respectively formed on the cover plate by adopting a dry ice auxiliary argon arc welding technology, the dry ice sealing device is communicated with the first air-tight opening and the second air-tight opening, and the cover plate and the shell are welded by using the argon arc welding technology. The battery pack disclosed by the invention can fully utilize the internal space of the cavity and has higher volumetric specific energy.)

一种耐压高体积比能量电池组及其焊接方法

技术领域

本发明属于电池组技术领域，涉及一种耐压高体积比能量电池组，以及其盖板和壳体的焊接方法。

背景技术

锂电池或者锂离子电池组由于具有较好的电化学性能，已经应用于水下装备。但是电池组能否承受水下压力仍然是制约其应用的瓶颈。在领域，一般采用外壳承受压力。盖板与壳体之间一般采用机械密封的方式，这类方式需要盖板与壳体之间预留相应的密封接口，对于一些小型电池组而言，体积利用率下降，降低电池组体积比能量。如何有效地提高电池组的压力能力以及体积利用率，已经成为水下电源技术的难题。

盖板与壳体之间采用焊接一体化成型技术可以提高体积利用率。但是焊接温度较高，盖板与壳体均为良热导体，容易损坏电池单体、电路板、线缆等电子元器件，影响电池组焊接过程中的安全性。

如何兼顾电池组的高体积比能量以及安全性，是目前水下锂电池组技术发展亟待解决的难题之一。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种耐压高体积比能量电池组。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种耐压高体积比能量电池组，包括盖板和钛合金壳体焊接形成的腔体以及设置在腔体内的电池单体、电路板和线缆等电子元器件，所述的盖板外分别设置有电连接器、通讯连接器和泄压阀，盖板和壳体内壁面的非焊接区域均涂覆一层厚度为100～200μm 的SiO₂绝热气凝胶，所述的壳体与电池单体、电路板和线缆等电子元器件之间采用厚度为1～2mm的玻璃纤维布隔绝。

所述的一种耐压高体积比能量电池组，其电池单体为体积比能量为620～650 Wh/L的锂电池或体积比能量为460～480 Wh/L的锂离子电池。

本发明的目的之二在于提供上述耐压高体积比能量电池组的焊接方法，采用干冰辅助氩弧焊焊接技术，包括如下步骤：

步骤1，在盖板上分别开设气密口一和气密口二，将干冰密封装置与气密口一和气密口二连通，使气体二氧化碳以300～500mL/min的流速从气密口一进入腔体并从气密口二流出，确保在开始焊接前及整个焊接过程中，电池单体、电路板和线缆等电子元器件沉浸在二氧化碳的保护环境中；

步骤2，使用功率为600～900 W的氩弧焊焊接技术对盖板与壳体进行焊接，焊接速度为10～20mm/min且均匀一种质子交换膜燃料电池电堆窜气流量检测装置。

本发明具有如下有益效果：

本发明在盖板和壳体内壁除焊接区域全部涂覆气凝胶，通过干冰辅助氩弧焊焊接技术使盖板和壳体焊接过程中的温度控制在电子元器件可承受范围内，并且利用玻璃纤维布避免电池单体、电路板、线缆等电子元器件与钛合金壳体直接接触，因此本专利电池组能充分利用腔体内部空间，具有较高体积比能量。

附图说明

图1是本发明电池组的主视图；

图2是本发明电池组的俯视图。

各附图标记为：1—盖板，2—壳体，3—电连接器，4—通讯连接器，5—泄压阀，6—气密口一，7—气密口二。

具体实施方式

结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明如下：

实施例1

参照图1所示，本发明公开的一种耐压高体积比能量电池组，包括盖板1和钛合金壳体2焊接形成的腔体以及设置在腔体内的电池单体、电路板和线缆等电子元器件，所述的盖板1外分别设置有电连接器3、通讯连接器4和泄压阀5，盖板1和壳体2内壁面的非焊接区域均涂覆一层厚度为100～200μm 的SiO₂绝热气凝胶，所述的壳体2与电池单体、电路板和线缆等电子元器件之间采用厚度为1～2mm/的玻璃纤维布隔绝。

其中电池单体包括锂电池、锂离子电池：锂电池的体积比能量为620～650 Wh/L ；锂离子电池的体积比能量为460Wh/L～480Wh/L。

锂电池或锂离子电池在水下有广阔的应用空间。一种耐压高体积比能量电池，兼顾高体积比能量以及高安全性，能够满足水下整备发展的需求。本发明制备方法工艺简单、操作简单，具有良好的可操作性。

实施例2

参照图2所示，本发明公开的一种耐压高体积比能量电池组的焊接方法，采用干冰辅助氩弧焊焊接技术，步骤如下：

步骤1，在盖板1上分别开设气密口一6和气密口二7，将干冰密封装置与气密口一6和气密口二7连通，使气体二氧化碳以300～500mL/min的流速从气密口一6进入腔体并从气密口二7流出，确保在开始焊接前及整个焊接过程中，电池单体、电路板和线缆等电子元器件沉浸在二氧化碳的保护环境中；

步骤2，使用功率为600～900 W的氩弧焊焊接技术对盖板1与壳体2进行焊接，焊接速度为10～20mm/min且均匀。

实施例3

盖板1和壳体2除焊接区域涂覆一层SiO₂绝热气凝胶，厚度为150μm，然后再在盖板1和壳体2放置一层1 mm玻璃纤维布，电池单体选用锂～氟化碳电池，电池单体、电路板、线缆等电子元器件连接好放入腔体内，电池壳体2的厚度为4mm，气密口一6处通过干冰密封装置形成的CO₂，控制流速为400mL/min，气体从气密口二7处流出进入干冰密封装置。确保在开始焊接前及整个焊接过程中，电池组内部沉浸在氩气的保护环境中，用氩弧焊焊接技术对盖板1与壳体2进行焊接，氩弧焊功率为800 W，焊接速度均匀为15mm/min。电池的体积比能量为630Wh/L。

实施例4

盖板1和壳体2除焊接区域涂覆一层SiO2绝热气凝胶，厚度为200μm，然后再在盖板1和壳体2放置一层2mm玻璃纤维布，电池单体选用锂～磷酸铁锂电池，电池单体、电路板、线缆等电子元器件连接好放入腔体内，电池壳体2厚度为5mm，气密口一6处通过干冰密封装置形成的CO₂，控制流速为500mL/min，气体从气密口二7处流出进入干冰密封装置。确保在开始焊接前及整个焊接过程中，电池组内部沉浸在氩气的保护环境中，用氩弧焊焊接技术对盖板1与壳体2进行焊接，氩弧焊功率为780 W，焊接速度均匀，为20mm/min。电池的体积比能量为470Wh/L。

以上各实施例内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。