CN115425337A - 一种单体动力电池及电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单体动力电池及电池包，由正极顶盖组件、负极顶盖组件、电芯和壳体组成，电芯位于壳体内，壳体的两端设有开口，正极顶盖组件和负极顶盖组件分别固定在壳体的两个开口处，电芯的正负极极耳分别与正极顶盖组件和负极顶盖组件电性连接。本发明电池壳体能够直接通过一块平面铝板或者钢板弯折然后再焊接而成，降低加工成本，同时壳体尺寸可定制范围大，顶盖设置于壳体两端，这样可以有效的提高电池的空间利用率，整个电池呈较薄的长方体，这样有利于提高电池在充放电过程中的散热效果，制造工艺简单，从而增加顶盖的制造良率，降低了电池制造成本。
Description
技术领域
本发明属于电池技术领域，涉及一种单体动力电池及电池包。
背景技术
目前随着环境问题的日益突出，人们开始积极倡导低碳经济。新能源汽车随着越来越严重的空气质量而兴起。广大生产商和消费者也开始逐步认可混合动力汽车和纯电动汽车作为代表的新能源汽车。动力电池作为新能源汽车的主要动力源，已成为电动汽车的核心部件之一。
目前市面上主要的动力电池的壳体大多是通过模具拉伸形成，即开始是一块平面的铝板，然后通过多个模具逐步拉伸成型。但是随着市场对电池容量提出了更高的要求，电池壳体也逐渐的加长。随着电池壳体的加长，通过模具拉伸成型的成本越来越高。同时之前电池顶盖大多位于电池的顶部，随着电池壳体的加长，顶盖的长度也相应的不断加长，这使得顶盖的重量占据电池更大的比例，其次顶盖的厚度比较厚，顶盖的体积的占比也同样会增加，进而影响到电池的容量。
发明内容
基于此，有必要针对现有电池壳体的问题，提供一种单体动力电池及电池包，可以降低壳体制造成本，同时也可以提高电池的容量。
一种单体动力电池及电池包，由正极顶盖组件、负极顶盖组件、电芯和壳体组成，电芯位于壳体内，壳体的两端设有开口，正极顶盖组件和负极顶盖组件分别固定在壳体的两个开口处，电芯的正负极极耳分别与正极顶盖组件和负极顶盖组件电性连接。
进一步的，所述正极顶盖组件由正极铆接铝块、正极上塑胶、正极柱、密封圈、正极顶盖片、正极下塑胶和正极转接片组成，正极铆接铝块和正极上塑胶铆接固定连接在正极顶盖片的一侧，正极下塑胶和正极转接片固定连接在正极顶盖片的另一侧，密封圈穿过了正极顶盖片和正极下塑胶并位于正极顶盖片和正极下塑胶的内侧，正极柱依次穿过了正极铆接铝块、正极上塑胶、密封圈和正极转接片，正极转接片与正极柱相配合并通过激光焊或者摩擦焊焊接在一起，注液孔贯穿正极顶盖片并靠近正极顶盖片上端设置。
进一步的，所述负极顶盖组件由负极铆接铝块、负极上塑胶、负极柱、密封圈、防爆阀保护片、负极顶盖片、防爆片、负极下塑胶和负极转接片组成，负极铆接铝块、负极上塑胶、负极柱、密封圈和负极转接片通过铆接固连在负极顶盖片上，负极铆接铝块和负极上塑胶铆接固定连接在负极顶盖片的一侧，负极下塑胶和负极转接片固定连接在负极顶盖片的另一侧，密封圈穿过了负极顶盖片和负极下塑胶并位于负极顶盖片和负极下塑胶的内侧，负极柱依次穿过了负极铆接铝块、负极上塑胶、密封圈和负极转接片，负极转接片与负极柱相配合并通过激光焊或者摩擦焊焊接在一起，防爆阀开口贯穿负极顶盖片并靠近负极顶盖片上端设置，防爆阀保护片通过胶粘接在防爆阀开口的靠近负极铆接铝块的一侧，防爆片焊接在防爆阀开口的靠近负极转接片的一侧。
进一步的，负极顶盖片和正极顶盖片为长方体，材质为铝或者钢，正视其长度为b，宽度为c，其中：b与c的比值范围为2.5-10；所述壳体为方管，材质为铝或者钢，长度为a，其中：300mm≤a≤1000mm。
进一步的，所述负极铆接铝块的表面靠近负极柱的周围设置一圈沉台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，所述负极上塑胶的表面靠近负极柱的周围设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，所述负极上塑胶的表面靠近负极柱的周围设置一圈对应的沉台，所述负极顶盖片的表面靠近负极柱的一周设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，所述负极顶盖片的表面设置一圈对应的沉台，所述负极顶盖片的表面凸台与负极上塑胶的表面沉台相配合，所述负极上塑胶的表面凸台与负极铆接铝块的表面沉台相配合，所述正极铆接铝块的表面靠近正极柱的周围设置一圈沉台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极上塑胶的表面靠近正极柱的一周设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极上塑胶的表面靠近正极柱的周围设置一圈对应的沉台，正极顶盖片的表面靠近正极柱的周围设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极顶盖片的表面设置一圈对应的沉台，其中正极顶盖片的表面凸台与正极上塑胶的表面沉台相配合，正极上塑胶的表面凸台与正极铆接铝块的表面沉台相配合。
进一步的，所述负极铆接铝块的远离以及靠近负极顶盖片的两个表面，每个表面的面积为50mm2-500mm2，所述正极铆接铝块的远离以及靠近正极顶盖片的两个表面，每个表面的面积为50mm2-500mm2，所述负极上塑胶的材质为绝缘塑胶，所述正极上塑胶的材质为塑胶且可以导电也可以不导电，所述负极柱为铜铝复合极柱且铜铝块可以通过摩擦焊固连也可以是铜铝复合板压制固连，所述负极柱与负极顶盖片下侧短边距离为20mm-60mm，所述正极柱与正极顶盖片下侧短边距离为20mm-60mm，所述防爆片中心距负极顶盖片上侧短边距离为20mm-60mm，所述负极转接片材质为铜，所述正极转接片材质为铝，所述注液孔靠近正极顶盖片上侧短边，所述注液孔中心距正极顶盖片上侧短边距离为10mm-25mm。进一步的，负极柱以及与其配合的密封圈可以是一组也可以是两组，正极柱以及与其配合的密封圈可以是一组也可以是两组，注液孔也可以设置在壳体的表面积第二的侧面上，防爆阀开口也可以设置在壳体的表面积第二的侧面上。一种单体动力电池，包括所述的电池及电池包。
有益效果：
本发明电池壳体是两端开口，其能够直接通过一块平面铝板或者钢板弯折然后再焊接而成，可以降低加工成本，同时壳体尺寸可定制范围大；本发明中顶盖的长宽比较大，且壳体长度不小于300mm，同时顶盖设置于壳体两端，这样可以有效的提高电池的空间利用率，从而电池能量密度可以有效得到提高；与此同时，本发明中电池长度也不小于300mm，顶盖的长宽比大于2.5，从而整个电池呈较薄的长方体，这样有利于提高电池在充放电过程中的散热效果，增加电池的安全性；本发明中电池顶盖铆接铝块、上塑胶、极柱和密封圈通过铆接在顶盖上，制造工艺简单，从而增加顶盖的制造良率，降低了电池制造成本。
附图说明
图1为一种单体动力电池及电池包的结构示意图；
图2为负极顶盖组件结构示意图；
图3为正极顶盖组件结构示意图；
图4为正极顶盖组件的正视图；
图5为负极顶盖组件的正视图；
图6为正极顶盖组件的剖视图；
图7为正极顶盖片的正视图；
图8为正极顶盖片的局部为齿轮形状时的结构放大图；
图9为正极顶盖片的局部为多个单独凸包绕一圈形状时的结构放大图；
图10为当有2个正极柱时的正极顶盖组件的正视图；
图11为当有2个负极柱时的负极顶盖组件的正视图。
附图标记说明：1-正极顶盖组件，2-负极顶盖组件，3-电芯，4-壳体，5-负极铆接铝块，6-正极铆接铝块，7-负极上塑胶，8-正极上塑胶，9-负极柱，10-正极柱，11-密封圈，12-防爆阀保护片，13-负极顶盖片，14-正极顶盖片，15-防爆片，16-负极下塑胶，17-正极下塑胶，18-负极转接片，19-正极转接片，20-注液孔，21-防爆阀开口。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
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。在本申请的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
如图1所示，一种单体动力电池及电池包，由正极顶盖组件1、负极顶盖组件2、电芯3和壳体4组成，电芯3位于壳体4内，壳体4的两端设有开口，正极顶盖组件1和负极顶盖组件2分别通过激光焊接固定在壳体4表面积最小的两个开口处，电芯3的正负极极耳分别与正极顶盖组件1和负极顶盖组件2电性连接，所述壳体4为方管，材质为铝或者钢，长度为a，其中：300mm≤a≤1000mm。
如图2、图3、图4、图5和图6所示，正极顶盖组件1由正极铆接铝块6、正极上塑胶8、正极柱10、密封圈11、正极顶盖片14、正极下塑胶17和正极转接片19组成，正极铆接铝块6和正极上塑胶8铆接固定连接在正极顶盖片14的一侧，正极下塑胶17和正极转接片19固定连接在正极顶盖片14的另一侧，密封圈11穿过了正极顶盖片14和正极下塑胶17并位于正极顶盖片14和正极下塑胶17的内侧，正极柱10依次穿过了正极铆接铝块6、正极上塑胶8、密封圈11和正极转接片19，正极转接片19与正极柱10相配合并通过激光焊或者摩擦焊焊接在一起，注液孔20贯穿正极顶盖片14并靠近正极顶盖片14上端设置。负极顶盖组件2由负极铆接铝块5、负极上塑胶7、负极柱9、密封圈11、防爆阀保护片12、负极顶盖片13、防爆片15、负极下塑胶16和负极转接片18组成，负极铆接铝块5、负极上塑胶7、负极柱9、密封圈11和负极转接片18通过铆接固连在负极顶盖片13上，负极铆接铝块5和负极上塑胶7铆接固定连接在负极顶盖片13的一侧，负极下塑胶16和负极转接片18固定连接在负极顶盖片13的另一侧，密封圈11穿过了负极顶盖片13和负极下塑胶16并位于负极顶盖片13和负极下塑胶16的内侧，负极柱9依次穿过了负极铆接铝块5、负极上塑胶7、密封圈11和负极转接片18，负极转接片18与负极柱9相配合并通过激光焊或者摩擦焊焊接在一起，防爆阀开口21贯穿负极顶盖片13并靠近负极顶盖片13上端设置，防爆阀保护片12通过胶粘接在防爆阀开口21的靠近负极铆接铝块5的一侧，防爆片15焊接在防爆阀开口21的靠近负极转接片18的一侧。负极顶盖片13和正极顶盖片为长方体14，材质为铝或者钢，正视其长度为b，宽度为c，其中：b与c的比值范围为2.5-10。
如图7、8和9所示，负极铆接铝块5的表面靠近负极柱9的周围设置一圈沉台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，负极上塑胶7的表面靠近负极柱9的周围设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，负极上塑胶7的表面靠近负极柱9的周围设置一圈对应的沉台，负极顶盖片13的表面靠近负极柱9的一周设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，负极顶盖片13的表面设置一圈对应的沉台，负极顶盖片13的表面凸台与负极上塑胶7的表面沉台相配合，负极上塑胶7的表面凸台与负极铆接铝块5的表面沉台相配合，正极铆接铝块6的表面靠近正极柱10的周围设置一圈沉台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极上塑胶8的表面靠近正极柱10的一周设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极上塑胶8的表面靠近正极柱10的周围设置一圈对应的沉台，正极顶盖片14的表面靠近正极柱10的周围设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极顶盖片14的表面设置一圈对应的沉台，其中正极顶盖片14的表面凸台与正极上塑胶8的表面沉台相配合，正极上塑胶8的表面凸台与正极铆接铝块6的表面沉台相配合。设置的齿轮或者凸包结构可以增加正负极上塑胶和正负极柱之间的防转能力，从而可以增大正负极柱的抗扭转能力，提高电池的安全性。负极铆接铝块5的远离以及靠近负极顶盖片13的两个表面，每个表面的面积为50mm2-500mm2，正极铆接铝块6的远离以及靠近正极顶盖片14的两个表面，每个表面的面积为50mm2-500mm2，负极上塑胶7的材质为绝缘塑胶，正极上塑胶8的材质为塑胶且可以导电也可以不导电，负极柱9为铜铝复合极柱且铜铝块可以通过摩擦焊固连也可以是铜铝复合板压制固连，负极柱9与负极顶盖片13下侧短边距离为20mm-60mm，正极柱10与正极顶盖片14下侧短边距离为20mm-60mm，防爆片15中心距负极顶盖片13上侧短边距离为20mm-60mm，负极转接片18材质为铜，正极转接片19材质为铝，注液孔20靠近正极顶盖片14上侧短边，注液孔20中心距正极顶盖片14上侧短边距离为10mm-25mm。
如图10和图11所示，负极柱9以及与其配合的密封圈11可以是一组也可以是两组，正极柱10以及与其配合的密封圈11可以是一组也可以是两组，注液孔20也可以设置在壳体4的表面积第二的侧面上，防爆阀开口21也可以设置在壳体4的表面积第二的侧面上。实际生产可以根据电池充放电倍率大小选择一组或两组。充放电倍率大时可以选择两组，这样电池正负极柱的过流能力更大。电池充放电倍率小时，可以选择一组，在满足条件的情况下可以减轻电池顶盖重量同事减少结构件数量。此处的大和小是相对的概念。
电池及电池包整体上也可以统称为电池。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种单体动力电池及电池包，其特征在于：由正极顶盖组件(1)、负极顶盖组件(2)、电芯(3)和壳体(4)组成，电芯(3)位于壳体(4)内，壳体(4)的两端设有开口，正极顶盖组件(1)和负极顶盖组件(2)分别固定在壳体(4)的两个开口处，电芯(3)的正负极极耳分别与正极顶盖组件(1)和负极顶盖组件(2)电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种单体动力电池及电池包，其特征在于：所述正极顶盖组件(1)由正极铆接铝块(6)、正极上塑胶(8)、正极柱(10)、密封圈(11)、正极顶盖片(14)、正极下塑胶(17)和正极转接片(19)组成，正极铆接铝块(6)和正极上塑胶(8)铆接固定连接在正极顶盖片(14)的一侧，正极下塑胶(17)和正极转接片(19)固定连接在正极顶盖片(14)的另一侧，密封圈(11)穿过了正极顶盖片(14)和正极下塑胶(17)并位于正极顶盖片(14)和正极下塑胶(17)的内侧，正极柱(10)依次穿过了正极铆接铝块(6)、正极上塑胶(8)、密封圈(11)和正极转接片(19)，正极转接片(19)与正极柱(10)相配合并通过激光焊或者摩擦焊焊接在一起，注液孔(20)贯穿正极顶盖片(14)并靠近正极顶盖片(14)上端设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种单体动力电池及电池包，其特征在于：所述负极顶盖组件(2)由负极铆接铝块(5)、负极上塑胶(7)、负极柱(9)、密封圈(11)、防爆阀保护片(12)、负极顶盖片(13)、防爆片(15)、负极下塑胶(16)和负极转接片(18)组成，负极铆接铝块(5)、负极上塑胶(7)、负极柱(9)、密封圈(11)和负极转接片(18)通过铆接固连在负极顶盖片(13)上，负极铆接铝块(5)和负极上塑胶(7)铆接固定连接在负极顶盖片(13)的一侧，负极下塑胶(16)和负极转接片(18)固定连接在负极顶盖片(13)的另一侧，密封圈(11)穿过了负极顶盖片(13)和负极下塑胶(16)并位于负极顶盖片(13)和负极下塑胶(16)的内侧，负极柱(9)依次穿过了负极铆接铝块(5)、负极上塑胶(7)、密封圈(11)和负极转接片(18)，负极转接片(18)与负极柱(9)相配合并通过激光焊或者摩擦焊焊接在一起，防爆阀开口(21)贯穿负极顶盖片(13)并靠近负极顶盖片(13)上端设置，防爆阀保护片(12)通过胶粘接在防爆阀开口(21)的靠近负极铆接铝块(5)的一侧，防爆片(15)焊接在防爆阀开口(21)的靠近负极转接片(18)的一侧。
4.根据权利要求3所述的一种单体动力电池及电池包，其特征在于：负极顶盖片(13)和正极顶盖片为长方体(14)，材质为铝或者钢，正视其长度为b，宽度为c，其中：b与c的比值范围为2.5-10；所述壳体(4)为方管，材质为铝或者钢，长度为a，其中：300mm≤a≤1000mm。
5.根据权利要求3所述的一种单体动力电池及电池包，其特征在于：所述负极铆接铝块(5)的表面靠近负极柱(9)的周围设置一圈沉台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，所述负极上塑胶(7)的表面靠近负极柱(9)的周围设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，所述负极上塑胶(7)的表面靠近负极柱(9)的周围设置一圈对应的沉台，所述负极顶盖片(13)的表面靠近负极柱(9)的一周设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，所述负极顶盖片(13)的表面设置一圈对应的沉台，所述负极顶盖片(13)的表面凸台与负极上塑胶(7)的表面沉台相配合，所述负极上塑胶(7)的表面凸台与负极铆接铝块(5)的表面沉台相配合，所述正极铆接铝块(6)的表面靠近正极柱(10)的周围设置一圈沉台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极上塑胶(8)的表面靠近正极柱(10)的一周设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极上塑胶(8)的表面靠近正极柱(10)的周围设置一圈对应的沉台，正极顶盖片(14)的表面靠近正极柱(10)的周围设置一圈凸台，其可以是齿轮形状也可以是由多个单独凸包绕一圈而成，正极顶盖片(14)的表面设置一圈对应的沉台，其中正极顶盖片(14)的表面凸台与正极上塑胶(8)的表面沉台相配合，正极上塑胶(8)的表面凸台与正极铆接铝块(6)的表面沉台相配合。
6.根据权利要求3所述的一种单体动力电池及电池包，其特征在于：所述负极铆接铝块(5)的远离以及靠近负极顶盖片(13)的两个表面，每个表面的面积为50mm2-500mm2，所述正极铆接铝块(6)的远离以及靠近正极顶盖片(14)的两个表面，每个表面的面积为50mm2-500mm2，所述负极上塑胶(7)的材质为绝缘塑胶，所述正极上塑胶(8)的材质为塑胶且可以导电也可以不导电，所述负极柱(9)为铜铝复合极柱且铜铝块可以通过摩擦焊固连也可以是铜铝复合板压制固连，所述负极柱(9)与负极顶盖片(13)下侧短边距离为20mm-60mm，所述正极柱(10)与正极顶盖片(14)下侧短边距离为20mm-60mm，所述防爆片(15)中心距负极顶盖片(13)上侧短边距离为20mm-60mm，所述负极转接片(18)材质为铜，所述正极转接片(19)材质为铝，所述注液孔(20)靠近正极顶盖片(14)上侧短边，所述注液孔(20)中心距正极顶盖片(14)上侧短边距离为10mm-25mm。
7.根据权利要求3所述的一种单体动力电池及电池包，其特征在于：负极柱(9)以及与其配合的密封圈(11)可以是一组也可以是两组，正极柱(10)以及与其配合的密封圈(11)可以是一组也可以是两组，注液孔(20)也可以设置在壳体(4)的表面积第二的侧面上，防爆阀开口(21)也可以设置在壳体(4)的表面积第二的侧面上。
8.一种单体动力电池，其特征在于：包括权利要求1-7任一项所述的电池及电池包。
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| CN202211289707.XA CN115425337A (zh) | 2022-10-20 | 2022-10-20 | 一种单体动力电池及电池包 |
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| CN (1) | CN115425337A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116053718A (zh) * | 2023-03-31 | 2023-05-02 | 广汽埃安新能源汽车股份有限公司 | 电池单体结构、动力电池包及用电设备 |
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2022
- 2022-10-20 CN CN202211289707.XA patent/CN115425337A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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