一种高阻燃可靠性采集集成母排及其制备方法与流程

1.本发明属于新能源动力电池包及储能技术领域，具体涉及一种高阻燃可靠性采集集成母排及其制备方法。


背景技术：

2.采集集成母排（ccs或ibb）是一种高度集成化的电池信号采集（如温度采集、压力采集等）及管理系统，现有的ccs主要由塑胶支架、fpc组件和导电汇流连接铝排（铝巴）组成，fpc组件包括fpc板、连接器、镍片、ntc电阻等。
3.通过采用胶膜层替代塑胶支架可使组件更加轻薄，如专利cn 217158299 u公开了一种动力电池热压ccs温度采样系统，包括fpc组件，还包括电连接片、pet绝缘胶带，fpc组件与电连接片的连接处设置有温度传感器，温度传感器的表面、底面分别压合有上fr4补强板、下fr4补强板，上fr4补强板、下fr4补强板的表面分别设置有pet绝缘胶带。但该专利仍需采用补强板结构。
4.在我们前期的专利cn 218975725 u中，采用ffc组件替代传统fpc组件，并采用胶膜层固定ffc组件和导电汇流连接排，将所有的散件联合成一个整体。整个集成采集母排结构简单、轻薄，连接稳固，无需特制的塑胶支架及补强板结构，占用空间小。
5.但是，由于电池包的工况较为复杂，目前工业技术领域还没有成熟的技术完全避免电芯的热失控出现。当电芯出现热失控时，防爆阀会启动工作，把电芯中的高温高压气体泄出。这个高温高压的气体温度常达500℃以上，虽然目前市面上的ccs产品均为阻燃材料制成，但采集电路（如fpc、ffc、fdc）表面覆盖的有机胶膜耐温等级只有150℃（pet）或250℃（pi），遇到500℃的高温会出现软化、流体化和收缩变形，这会导致采集电路的导电线路固定变差，一旦发生导电线路的搭接，就会发生短路打火，引起整个电池包不可控制的剧烈燃烧，造成重大的财产及人身安全损失。
6.因此，如何提高采集电路的阻燃特性，使其更好的抵抗高温变形，提高电路稳定性和安全性，对于提高新能源电池包安全性具有重要的意义。


技术实现要素：

7.针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高阻燃可靠性采集集成母排。本发明的采集集成母排通过在胶膜层固定的母排结构中进一步集成耐高温阻燃层，避免了电芯热失控时高温气体的喷发导致线路板表面保护及固定用胶膜被熔穿后出现的线路搭接打火引起的电芯自燃风险。
8.本发明的另一目的在于提供上述高阻燃可靠性采集集成母排的制备方法。
9.本发明目的通过以下技术方案实现：一种高阻燃可靠性采集集成母排，包括热压胶膜层和固定于胶膜层上的线路板组件，所述热压胶膜层为单独的上胶膜层，线路板组件通过上胶膜层粘贴固定成一个整体集成盖板，上胶膜层上粘覆阻燃片层；或所述热压胶膜层包括上胶膜层和下胶膜层，线路板组
件粘贴固定于上、下胶膜层之间，线路板组件与上胶膜层之间粘覆阻燃片层或上胶膜层上粘覆阻燃片层。
10.进一步地，所述热压胶膜层为厚度为0.03~2mm的pet胶膜层。
11.进一步地，所述上胶膜层上粘覆的阻燃片层上还设置一层保护膜层。
12.进一步地，所述线路板组件与下胶膜层之间也粘覆阻燃片层。
13.进一步地，所述线路板组件包括导电线路，导电线路的采集端连接多个导电汇流连接排。
14.进一步优选地，所述导电线路为fpc（柔性电路板，flexible printed circuit ）、ffc（柔性扁平电缆，flexible flat cable）或fdc（柔性模切连接线，flexible die cutting circuit）导电线路。
15.进一步优选地，所述导电线路的采集端与导电汇流连接排通过焊接或插接固定，导电线路的输出端设置有汇集端口。
16.进一步优选地，所述导电线路的采集端通过镍片中转与导电汇流连接排焊接固定。
17.进一步优选地，所述镍片与导电线路之间还设置保险丝组件。
18.进一步地，所述线路板组件为一条或多条，多条线路板组件采用平面分布排列或叠层排列。
19.进一步地，所述导电汇流连接排为铝巴、铜巴或铜铝复合材料。
20.进一步地，所述导电汇流连接排上还设有焊接孔。导电汇流连接排与电芯极柱的焊接可通过缝隙焊、穿透焊等方式实现。
21.进一步地，所述胶膜层及阻燃片层相应位置开设有安置导电汇流连接排的开口。导电汇流连接排通过该开口与电池包电芯极柱进行配合连接或焊接。
22.进一步地，所述采集集成母排两端还设有定位孔。通过胶膜层包裹后，母排整体性比较好，只需要定位两端的定位孔，即可平铺在电芯上面，再将汇流排焊接在电芯上，实现整体固定。
23.进一步地，所述胶膜层及阻燃片层相应位置（对应电池包防爆阀位置）还开设有泄压避让槽。所述泄压避让槽用于匹配电池包电芯防爆阀以方便电池包泄压。当线路板组件与下胶膜层之间粘覆阻燃片层时，也可以不开设泄压避让槽。
24.进一步地，所述阻燃片层为云母片、柔性陶瓷薄片、麦拉片、防火纸等高温阻燃材料。阻燃片层可以只分布在防爆阀（泄压避让槽）周边，也可以是整面分布。
25.进一步优选地，所述阻燃片层的厚度为0.01~1mm。
26.上述高阻燃可靠性采集集成母排的制备方法，包括如下制备步骤：将线路板组件经加工成型，然后贴覆上胶膜层或同时贴覆上胶膜层和下胶膜层，在上胶膜层上贴覆阻燃片层，然后通过整体热压、pc膜吸塑或pc膜粘贴（双面胶或刷胶粘贴）方式完成整个产品的组装；或在线路板组件两面分别贴覆下胶膜层和阻燃片层，阻燃片层上再贴覆上胶膜层，然后通过整体热压、pc膜吸塑或pc膜粘贴方式完成整个产品的组装。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明的采集集成母排产品，通过在采集电路中添加耐高温绝缘的阻燃片层，可避免电芯热失控时高温气体的喷发导致线路板表面保护及固定用胶膜被熔穿后出现的
线路搭接打火引起的电芯自燃风险，提高电路稳定性和安全性。
28.（2）本发明的采集集成母排通过整体热压方式即可完成整个产品的组装，制备简单，成本较低。
附图说明
29.图1为本发明实施例1的一种高阻燃可靠性采集集成母排的层叠结构示意图；图2为本发明实施例1的线路板组件的整体结构示意图；图3为本发明实施例2的一种高阻燃可靠性采集集成母排的层叠结构示意图；图4为本发明实施例2的线路板组件的整体结构示意图；图5为本发明实施例2中采集集成母排的胶膜层的结构示意图；图6为本发明实施例3的一种高阻燃可靠性采集集成母排的层叠结构示意图；图7为本发明实施例3的一种高阻燃可靠性采集集成母排的另一种层叠结构示意图；图8为本发明实施例3的线路板组件的整体结构示意图；图中编号说明如下：1-胶膜层，2-线路板组件，3-阻燃片层，4-保护膜层，5-导电线路，6-导电汇流连接排，7-焊接孔，8-汇集端口，9-镍片，10-开口，11-定位孔，12-泄压避让槽，13-保险丝组件。
具体实施方式
30.下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
31.实施例1本实施例的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其层叠结构示意图如图1所示。包括热压胶膜层1和固定于胶膜层1上的线路板组件2，所述热压胶膜层1为单独的上胶膜层，线路板组件2通过上胶膜层粘贴固定成一个整体集成盖板，上胶膜层上粘覆阻燃片层3，阻燃片层3上覆保护膜层4。
32.所述线路板组件2的结构示意图如图2所示。包括ffc导电线路5，导电线路5的采集端连接多个导电汇流连接排6，所述导电汇流连接排6为铝巴，导电汇流连接排上还设有焊接孔7。导电汇流连接排与电芯极柱的焊接可通过缝隙焊、穿透焊等方式实现。所述导电线路5的采集端与导电汇流连接排通过焊接或插接固定，导电线路5的输出端设置有汇集端口8。
33.本实施例所述阻燃片层3可选择为厚度为0.01~1mm的云母片、柔性陶瓷薄片、麦拉片、防火纸等高温阻燃材料。
34.上述高阻燃可靠性采集集成母排的制备方法，包括如下制备步骤：将ffc线路板组件经加工成型，然后贴覆上胶膜层，在上胶膜层上依次贴覆阻燃片层和保护膜层，然后通过整体热压方式完成整个产品的组装。
35.实施例2本实施例的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其层叠结构示意图如图3所示。包括热压胶膜层1和固定于胶膜层1上的线路板组件2，所述热压胶膜层1包括上胶膜层和下胶膜
层，线路板组件粘贴固定于上、下胶膜层之间，线路板组件2与上胶膜层之间粘覆阻燃片层3。
36.所述线路板组件2的结构示意图如图4所示。包括fpc导电线路5，导电线路5的采集端连接多个导电汇流连接排6，所述导电汇流连接排6为铝巴，导电汇流连接排上还设有焊接孔7。导电汇流连接排与电芯极柱的焊接可通过缝隙焊、穿透焊等方式实现。导电线路5的输出端设置有汇集端口8。所述导电线路5的采集端与导电汇流连接排通过镍片9中转与导电汇流连接排焊接固定。
37.本实施例所述阻燃片层3可选择为厚度为0.01~1mm的云母片、柔性陶瓷薄片、麦拉片、防火纸等高温阻燃材料。
38.在本实施例所述采集集成母排的胶膜层及阻燃片层相应位置开设有安置导电汇流连接排的开口10。导电汇流连接排通过该开口与电池包电芯极柱进行配合连接或焊接。胶膜层两端还设有定位孔11，通过胶膜层包裹后，母排整体性比较好，只需要定位两端的定位孔，即可平铺在电芯上面，再将汇流排焊接在电芯上，实现整体固定。所述胶膜层及阻燃片层相应位置还开设有泄压避让槽12。所述泄压避让槽用于匹配电池包电芯泄压阀以方便电池包泄压。所述胶膜层的结构示意图如图5所示。
39.上述高阻燃可靠性采集集成母排的制备方法，包括如下制备步骤：将fpc线路板组件经加工成型，然后在线路板组件两面分别贴覆下胶膜层和阻燃片层，阻燃片层上再贴覆上胶膜层，然后通过整体热压、pc膜吸塑或pc膜粘贴（双面胶或刷胶粘贴）方式完成整个产品的组装。
40.实施例3本实施例的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其层叠结构示意图如图6所示。包括热压胶膜层1和固定于胶膜层1上的线路板组件2，所述热压胶膜层1包括上胶膜层和下胶膜层，线路板组件粘贴固定于上、下胶膜层之间，上胶膜层上粘覆阻燃片层3，阻燃片层3上覆保护膜层4。所述线路板组件2与下胶膜层之间也可粘覆阻燃片层3，相应层叠结构示意图如图7所示。
41.所述线路板组件2的结构示意图如图8所示。包括fdc导电线路5，导电线路5的采集端连接多个导电汇流连接排6，所述导电汇流连接排6为铝巴，导电汇流连接排上还设有焊接孔7。导电汇流连接排与电芯极柱的焊接可通过缝隙焊、穿透焊等方式实现。导电线路5的输出端设置有汇集端口8。所述导电线路5的采集端与导电汇流连接排通过镍片9中转与导电汇流连接排焊接固定。镍片9与导电线路5之间还设置保险丝组件13。所述fdc组件通过局部高精度模切刀具或激光切割加工的方法在采集电路中做保险丝设计，保险丝线径为0.01mm~0.5mm。该保险丝组件也可以由外接fpc小板实现。
42.上述高阻燃可靠性采集集成母排的制备方法，包括如下制备步骤：fdc组件基于模切加工工艺制成，圆刀模切方案使用的刀具可以是一把刀单独成型，也可以是多把刀套位实现；另外，也可以使用平刀实现导电线路和胶膜的模切以及贴装，在线路板组件两面分别贴覆上胶膜层和下胶膜层，在上胶膜层上依次贴覆阻燃片层和保护膜层，然后通过整体热压方式完成整个产品的组装。
43.上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，
均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，包括热压胶膜层和固定于热压胶膜层上的线路板组件，所述热压胶膜层为单独的上胶膜层，线路板组件通过上胶膜层粘贴固定成一个整体集成盖板，上胶膜层上粘覆阻燃片层；或所述热压胶膜层包括上胶膜层和下胶膜层，线路板组件粘贴固定于上、下胶膜层之间，线路板组件与上胶膜层之间粘覆阻燃片层或上胶膜层上粘覆阻燃片层。2.根据权利要求1所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述热压胶膜层为厚度为0.03~2mm的pet胶膜层。3.根据权利要求1所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述上胶膜层上粘覆的阻燃片层上还设置一层保护膜层；所述线路板组件与下胶膜层之间也粘覆阻燃片层。4.根据权利要求1所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述线路板组件包括导电线路，导电线路的采集端连接多个导电汇流连接排；所述导电线路为fpc、ffc或fdc导电线路。5.根据权利要求4所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述导电线路的采集端与导电汇流连接排通过焊接或插接固定，或所述导电线路的采集端通过镍片中转与导电汇流连接排焊接固定；导电线路的输出端设置有汇集端口。6.根据权利要求5所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述镍片与导电线路之间还设置保险丝组件。7.根据权利要求4所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述线路板组件为一条或多条，多条线路板组件采用平面分布排列或叠层排列；所述导电汇流连接排为铝巴、铜巴或铜铝复合材料。8.根据权利要求4所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述导电汇流连接排上还设有焊接孔；所述胶膜层及阻燃片层相应位置开设有安置导电汇流连接排的开口；所述采集集成母排两端还设有定位孔；所述胶膜层及阻燃片层相应位置还开设有泄压避让槽。9.根据权利要求1所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排，其特征在于，所述阻燃片层为厚度为0.01~1mm的云母片、柔性陶瓷薄片、麦拉片或防火纸。10.权利要求1~9任一项所述的一种高阻燃可靠性采集集成母排的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：将线路板组件经加工成型，然后贴覆上胶膜层或同时贴覆上胶膜层和下胶膜层，在上胶膜层上贴覆阻燃片层，然后通过整体热压、pc膜吸塑或pc膜粘贴方式完成整个产品的组装；或在线路板组件两面分别贴覆下胶膜层和阻燃片层，阻燃片层上再贴覆上胶膜层，然后通过整体热压、pc膜吸塑或pc膜粘贴方式完成整个产品的组装。

技术总结
本发明属于新能源动力电池包及储能技术领域，公开了一种高阻燃可靠性采集集成母排及其制备方法。所述高阻燃可靠性采集集成母排包括热压胶膜层和固定于热压胶膜层上的线路板组件，所述热压胶膜层为单独的上胶膜层，线路板组件通过上胶膜层粘贴固定成一个整体集成盖板，上胶膜层上粘覆阻燃片层；或所述热压胶膜层包括上胶膜层和下胶膜层，线路板组件粘贴固定于上、下胶膜层之间，线路板组件与上胶膜层之间粘覆阻燃片层或上胶膜层上粘覆阻燃片层。本发明的采集集成母排产品通过在采集电路中添加阻燃片层，可避免电芯热失控时引起的电芯自燃风险，提高电路稳定性和安全性。提高电路稳定性和安全性。提高电路稳定性和安全性。


技术研发人员：张华 李准 聂晨 李扬松 马承义 罗卫明 曾志超
受保护的技术使用者：深圳市驭能科技有限公司
技术研发日：2023.06.28
技术公布日：2023/8/1