CN116914381A - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开一种电池单体、电池及用电装置。电池单体包括外壳、电极端子以及电极组件。外壳具有第一壁。电极端子绝缘设置于第一壁。电极组件容纳于外壳内,电极组件包括主体部、第一极耳和第二极耳,第一极耳和第二极耳的极性相反,第一极耳和第二极耳均设置于主体部靠近第一壁的一端,第一极耳与电极端子电连接,第二极耳与第一壁电连接。其中,电极端子的中心轴线偏离于电池单体的中心轴线设置,沿第一壁的厚度方向,电极端子的正投影落入第一极耳的正投影内。本申请提供的技术方案能够提高电池的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池及用电装置。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
在电池技术的发展中,如何提高电池的可靠性,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种电池单体、电池及用电装置,本申请提供的技术方案能够提高电池的可靠性。
本申请是通过下述技术方案实现的:
第一方面,本申请提供一种电池单体,包括外壳、电极端子以及电极组件。外壳具有第一壁。电极端子绝缘设置于第一壁。电极组件容纳于外壳内,电极组件包括主体部、第一极耳和第二极耳,第一极耳和第二极耳的极性相反,第一极耳和第二极耳均设置于主体部靠近第一壁的一端,第一极耳与电极端子电连接,第二极耳与第一壁电连接。其中,电极端子的中心轴线偏离于电池单体的中心轴线设置,沿第一壁的厚度方向,电极端子的正投影与第一极耳的正投影落入所述第一极耳的正投影内。
在上述技术方案中,通过将电极组件的第一极耳和第二极耳均设置于主体部同一端面,有利于节省电极组件在电极组件至第一壁的方向上占用的空间,以提升具有这种电极组件的电池单体的能量密度。其中,通过将电极端子偏心设置于电池单体的中心轴线,以及沿第一壁的厚度方向,通过将电极端子的正投影设置为落入第一极耳的正投影内,较电极端子居中设置于电池单体的方案而言,一方面能够使得电极端子(或者电极端子与第一极耳实现电连接的部位)远离第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位),从而能够降低电池单体正负极搭接,致使电池单体内部短路的风险;另一方面能够减小电极端子与第一极耳的电流的传输路径,从而能够提高电池单体的电流输出或者输入的能力,进而使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电极组件为卷绕式电极组件,主体部具有中心通孔,中心通孔沿主体部的轴向贯穿主体部。沿第一壁的厚度方向,电极端子的正投影与中心通孔不重叠。
较目前电池单体,电极端子与第一极耳实现电连接的部位处于对应于中心通孔的方案而言,在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向,通过将电极端子的正投影设置为与中心通孔不重叠,能够使得电极端子与第一极耳实现电连接的部位远离中心通孔,从而尽可能地使得电极端子(或者电极端子与第一极耳实现电连接的部位)与第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体正负极搭接致使电池单体内部短路的风险,进而使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第一壁设置有注液孔,沿第一壁的厚度方向,注液孔与中心通孔至少部分正对。
在上述技术方案中,通过将电极端子偏心设置于第一壁,能够在第一壁的中心位置设置注液孔,且使得注液孔与中心通孔的至少部分正对,一方面能够提高电解液的注入效率,从而提高电池单体的制造效率;另一方面电解液可以经中心通孔的孔壁浸润于电极组件,以使得电解液具有较高的浸润速率,从而利于电池性能的提升。
根据本申请的一些实施例,注液孔的中心轴线与电池单体的中心轴线重合。
在上述技术方案中,通过将注液孔的中心轴线与电池单体的中心轴线重合设置,一方面能够使得电解液快速地由注液孔注入于外壳内,从而提高电池单体的制造效率;另一方面电解液可以经中心通孔的孔壁浸润于电极组件,以使得电解液具有较高的浸润速率,从而利于电池性能的提升。
根据本申请的一些实施例,电极端子的中心轴线到电池单体的中心轴线的距离为h;沿与电池单体的中心轴线正交的方向,第一壁的边缘到电池单体的中心轴线的最大距离为r,满足r/5≤h<r。
在上述技术方案中,电极端子的中心轴线到电池单体的中心轴线的距离为h,第一壁的边缘在与电池单体的中心轴线正交的方向上到电池单体的中心轴线的最大距离为r,通过将h设置为大于或者等于5/r,且小于r,以使得电极端子位于第一壁上并远离电池单体的中心,尽可能地使得电极端子(或者电极端子与第一极耳实现电连接的部位)与第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体正负极搭接致使电池单体内部短路的风险,进而使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电极端子的中心轴线到电池单体的中心轴线的距离为h,满足h≥3mm。
在上述技术方案中,通过将电极端子的中心轴线到电池单体的中心轴线的距离h设置为大于或者等于3mm,能够使得电极端子远离电池单体的中心,尽可能地使得电极端子(或者电极端子与第一极耳实现电连接的部位)与第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体正负极搭接致使电池单体内部短路的风险,进而使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,沿第一壁的厚度方向,电极端子的正投影面积为S1,第一壁的正投影面积为S,满足5%*S≤S1≤50%*S。
在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向,通过将电极端子的正投影的面积设置为大于或者等于第一壁的正投影的面积的百分之五,能够使得电极端子与第一极耳之间具有一定的过流面积的条件下,有效地降低电极端子与第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位)相互搭接的风险,提高电池的可靠性。同时,通过将电极端子的正投影的面积设置为小于或者等于第一壁的正投影的面积的百分之五十,以降低因电极端子过大,导致电极端子与第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位)相互搭接的风险,进而提高电池的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电池单体还包括第一转接件和第二转接件。第一转接件连接第一极耳和电极端子。第二转接件连接第二极耳和第一壁。
在上述技术方案中,通过设置第一转接件,能够降低第一极耳与电极端子电连接的难度,利于电流的输入和输出;通过设置第二转接件,能够降低第二极耳与第一壁电连接的难度,利于电流的输入和输出。其中,在电极端子偏心设置的电池单体中,因电极端子偏心设置,能够使得第一转接件和第二转接件相互远离,从而能够降低电池单体正负极搭接,致使电池单体内部短路的风险。
根据本申请的一些实施例,电极组件为卷绕式电极组件,主体部具有中心通孔,中心通孔沿主体部的轴向贯穿主体部。沿第一壁的厚度方向,第一转接件的正投影与中心通孔不重叠。
在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向,通过将第一转接件的正投影设置为与中心通孔不重叠,能够降低第一转接件与第二极耳以及第二转接件搭接致使电池单体内部短路的风险,使电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电池单体还包括绝缘件,绝缘件设置于电极组件与第一壁之间,绝缘件绝缘隔离第一转接件和第二转接件。
在上述技术方案中,通过设置绝缘件,能够有效地降低第一转接件和第二转接件搭接致使电池单体内部短路的风险,使电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第一壁设置有注液孔,绝缘件设置有第一通孔,沿第一壁的厚度方向,注液孔与第一通孔至少部分正对,第一通孔与中心通孔至少部分正对。
在上述技术方案中,通过在第一壁上设置注液孔且注液孔能够通过第一通孔能够连通中心通孔,一方面能够提高电解液的注入效率,从而提高电池单体的制造效率;另一方面电解液可以经中心通孔的孔壁浸润于电极组件,以使得电解液具有较高的浸润速率,从而利于电池性能的提升。
根据本申请的一些实施例,电极组件为卷绕式电极组件,主体部具有中心通孔,中心通孔沿主体部的轴向贯穿主体部。第一极耳和第二极耳的最小距离为L,中心通孔的直径为D,满足L≥D。
在上述技术方案中,通过将述第一极耳和第二极耳之间的最小距离L限定为大于或者等于中心通孔的直径,以使得第一极耳和第二极耳至少间隔一个中心通孔直接的距离,能够有效地降低电池单体正负极耳搭接致使电池单体内部短路的风险,使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第一极耳为正极极耳;或,第一极耳为负极极耳。
在上述技术方案中,在一些实施例中,第一极耳可以为正极极耳,也即电极端子可以作为正极输出电流。在另一些实施例中,第一极耳可以为负极极耳,也即电极端子可以作为负极输出电流。
根据本申请的一些实施例,电池单体为钠离子电池单体或锂离子电池单体。
在上述技术方案中提供的电池单体可以应用于钠离子电池单体,也可以应用于锂离子电池单体。
根据本申请的一些实施例,电极组件包括第一极片和第二极片,电极组件为卷绕式电极组件;第一极片包括多个第一子极耳,多个第一子极耳形成第一极耳,最内n1圈的第一极片未设置第一子极耳,n1≥1。和/或,第二极片包括多个第二子极耳,多个第二子极耳形成第二极耳,最内n2圈的第二极片未设置第二子极耳,n2≥1。
在上述技术方案中,通过在最内n1圈的第一极片上不设置第一子极耳,能够有效地使得第一极耳与第二极耳间隔设置,从而降低第一极耳与第二极耳之间的短接风险,有利于提升电池的可靠性。同样地,通过在最内n2圈的第二极片上不设置第二子极耳,能够有效地使得第二极耳与第一极耳间隔设置,从而降低第二极耳与第一极耳之间的短接风险,有利于提升电池的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电极组件包括第一极片和第二极片,电极组件为卷绕式电极组件;第一极片包括多个第一子极耳,多个第一子极耳形成第一极耳,最外m1圈的第一极片未设置第一子极耳,m1≥1。和/或,第二极片包括多个第二子极耳,多个第二子极耳形成第二极耳,最外m2圈的第二极片未设置第二子极耳,m2≥1。
在上述技术方案中,通过在最外m1圈的第一极片上不设置第一子极耳,能够有效地使得第一极耳与外壳的侧壁间隔设置,从而降低第一极耳与外壳之间的短接风险,有利于提升电池的可靠性。通过在最外m2圈的第二极片上不设置第二子极耳,能够有效地使得第二极耳与第一壁耳间隔设置,从而降低电极组件置入外壳时,第二极耳与外壳相互干涉导致第二极耳受损的风险,有利于提升电池的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电极组件为卷绕式电极组件,第一极耳包括多个第一子极耳,每一个第一子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸相同。或,沿电极组件的内圈指向外圈的方向,多个第一子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸逐渐增大。
在上述技术方案中,在一些实施例中,通过将每一个第一子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸设置为同一尺寸,能够降低第一子极耳的加工难度(例如在模切极耳时,每个第一子极耳的模切尺寸相同,故模切效率高),提高电池的制作效率。在一些实施例中,沿电极组件的内圈指向外圈的方向,通过将多个第一子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸设置为逐渐增大,能够使得第一极耳充分地利用外壳的内部空间,使得第一极耳具有较大的面积以提高第一极耳和电极端子之间的过流能力,使得电池具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,电极组件为卷绕式电极组件,第二极耳包括多个第二子极耳,每一个第二子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸相同。或,沿电极组件的内圈指向外圈的方向,多个第二子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸逐渐增大。
在上述技术方案中,在上述技术方案中,在一些实施例中,通过将每一个第二子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸设置为同一尺寸,能够降低第二子极耳的加工难度(例如在模切极耳时,每个第二子极耳的模切尺寸相同,故模切效率高),提高电池的制作效率。在一些实施例中,沿电极组件的内圈指向外圈的方向,通过将多个第二子极耳在电极组件的卷绕方向上的尺寸设置为逐渐增大,能够使得第二极耳充分地利用外壳的内部空间,使得第二极耳具有较大的面积以提高第二极耳和外壳之间的过流能力,使得电池具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,第一极耳具有朝向第一壁的第一表面,第一表面呈扇形。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一表面设置为扇形结构,能够使得第一极耳充分地利用外壳的内部空间,使得第一极耳具有较大的面积以提高第一极耳和电极端子之间的过流能力,使得电池具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,沿主体部的周向,第一表面具有相互远离的第一边缘和第二边缘,第一边缘与第二边缘之间的角度为α1,0<α1≤270°。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一边缘和第二边缘之间形成的角度α1设置为小于或等于270度,使得呈扇形的第一极耳的第一表面的圆心角为小于或等于270度,以缓解第一极耳所占用的空间过大而出现第一极耳和第二极耳容易搭接的现象,从而使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第二极耳具有朝向第一壁的第二表面,第二表面呈扇形。
在上述技术方案中,通过将第二极耳的第二表面设置为扇形结构,能够使得第二极耳充分地利用外壳的内部空间,使得第二极耳具有较大的面积以提高第二极耳和外壳之间的过流能力,使得电池具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,沿主体部的周向,第二表面具有相互远离的第三边缘和第四边缘,第三边缘与第四边缘之间的角度为α2,0<α2≤180°。
在上述技术方案中,通过将第二极耳的第三边缘和第四边缘之间形成的角度α2设置为小于或等于180度,使得呈扇形的第二极耳的第二表面的圆心角为小于或等于180度,以缓解第二极耳所占用的空间过大而出现第一极耳和第二极耳容易短接的现象,从而使得电池具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,外壳包括壳体和端盖,电极组件设置于壳体的内部,端盖封闭壳体的开口。第一壁为端盖。
在上述技术方案中,外壳的第一壁设置为外壳用于封闭壳体的开口的端盖,采用这种结构的电池单体便于在端盖上装配电极端子,且能够降低第一极耳和第二极耳分别与端盖和电极端子电连接的难度,从而能够降低电池单体的制造难度,提升电池的制造效率。
根据本申请的一些实施例,外壳呈圆柱体或棱柱体。
在上述技术方案中,通过将外壳设置为呈圆柱体或棱柱体,能提高电池单体的空间利用率,在电池中,能够使得相邻两个电池单体紧密排布,进而利于电池的体积能量密度的提升。
第二方面,本申请一些实施例还提供一种电池,电池包括第一方面提供的电池单体。
第三方面,本申请一些实施例还提供一种用电装置,用电装置包括如第一方面提供的电池单体,电池单体用于提供电能。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的立体分解图;
图3为本申请一些实施例中电池单体的立体图;
图4为本申请一些实施例中电池单体的俯视图;
图5为本申请一些实施例中电池单体的局部结构的内部示意图;
图6为本申请一些实施例中第一壁和电极端子的示意图;
图7为本申请一些实施例中电池单体的立体分解图;
图8为本申请一些实施例中绝缘件的示意图;
图9为本申请一些实施例中电极组件的俯视图;
图10为本申请另一些实施例中电极组件的俯视图;
图11为本申请另一些实施例中电极组件的俯视图。
图标:100-电池;10-电池单体;11-外壳;110-第一壁;1100-注液孔;111-底板;112-壳体;12-电极端子;120-第一段;121-第二段;122-第三段;123-绝缘结构;13-电极组件;130-主体部;1300-中心通孔;131-第一极耳;1310-第一子极耳;1311-第一表面;13110-第一边缘;13111-第二边缘;132-第二极耳;1320-第二子极耳;1321-第二表面;13210-第三边缘;13211-第四边缘;14-第一转接件;15-第二转接件;16-绝缘件;160-绝缘件本体;161-分隔条;162-第一通孔;x-第一壁的厚度方向;y-主体部的周向;20-箱体;21-第一箱本体;22-第二箱本体;1000-车辆;200-控制器;300-马达。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,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作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。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请实施例中,电池单体可以为二次电池,二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等,本申请实施例对此并不限定。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离件。在电池单体充放电过程中,活性离子(例如锂离子)在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极和负极之间,可以起到防止正负极短路的作用,同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中,正极可以为正极片,正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例,正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例,正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可采用表面镀银处理的铝、表面镀银处理的不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,正极活性材料可包括以下材料中的至少一种:含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。其中,含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。
在一些实施例中,正极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为正极时,泡沫金属表面可以不设置正极活性材料,当然也可以设置正极活性材料。作为示例,在泡沫金属内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属,锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施例中,负极可以为负极片,负极片可以包括负极集流体。
作为示例,负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例,负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例,负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例,负极活性材料可包括以下材料中的至少一种:人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
在一些实施例中,正极集流体的材料可以为铝,负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中,电极组件还包括隔离件,隔离件设置在正极和负极之间。
在一些实施方式中,隔离件为隔离膜。隔离膜的种类可以是多种,可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例,隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜,也可以是多层复合薄膜。在隔离膜为多层复合薄膜时,各层的材料可以相同或不同。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间,也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中,隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间,同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中,电池单体还包括电解质,电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。其中,液态电解质包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中,电解质盐可以包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中,溶剂可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。溶剂也可选醚类溶剂。醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二***、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚中的一种或多种。
其中,凝胶态电解质包括以聚合物作为电解质的骨架网络,搭配离子液体-锂盐。
其中,固态电解质包括聚合物固态电解质、无机固态电解质、复合固态电解质。
作为示例,聚合物固态电解质可以为聚醚(聚氧化乙烯)、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、单离子聚合物、聚离子液体-锂盐、纤维素等。
作为示例,无机固态电解质可以包括氧化物固体电解质(晶态的钙钛矿、钠超导离子导体、石榴石、非晶态的LiPON薄膜)、硫化物固体电解质(晶态的锂超离子导体(锂锗磷硫、硫银锗矿)、非晶体硫化物)以及卤化物固体电解质、氮化物固体电解质及氢化物固体电解质中的一种或多种。
作为示例,复合固态电解质通过在聚合物固体电解质中增加无机固态电解质填料形成。
在一些实施方式中,电极组件为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中,电极组件设有极耳,极耳可以将电流从电极组件导出。极耳包括正极耳和负极耳。
在一些实施方式中,电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳、塑料壳(如聚丙烯)、镍钢、不锈钢、复合金属壳(如铜铝复合外壳)或铝塑膜等。
作为示例,电池单体可以为圆柱形电池单体或棱柱电池单体。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。
在一些实施例中,电池可以为电池模块,电池单体有多个时,多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中,电池可以为电池包,电池包包括箱体和电池单体,电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中,箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如,箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分,或者,箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中,电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点,是现今新能源发展的重要组成部分。
电池单体通常包括外壳和容纳于外壳内的电极组件,电极组件包括主体部和设置于主体部上的极耳,极耳用于输出或输入电极组件的电能。为了节省电极组件在外壳内占用的空间,以提升电池单体的能量密度,特别是在圆柱体结构的电池单体中,在相关技术中,通常将电极组件的正负极耳设置于主体部的同一端,以实现电极组件为同侧出极耳的结构,以节省电极组件在外壳内占用的空间。正负极耳包括第一极耳和第二极耳,第一极耳与设置于外壳的第一壁上的电极端子电连接,第二极耳与外壳电连接。
在电池技术的发展中,如何提高电池的可靠性,是电池技术中一个亟待解决的技术问题。目前,在正负极耳设置于主体部的同一端的电池单体中,电极端子设置于第一壁的中心,导致第一极耳与电极端子实现电连接的部位较为接近第二极耳,存在电极端子或者电极端子实现电连接的部位与第二极耳搭接,从而使得电池单体正负极搭接致使电池单体短路的风险,影响电池的可靠性。
鉴于此,为改善电池单体正负极搭接致使电池单体短路,影响电池的可靠性问题,本申请一些实施例提供一种电极组件为同侧出极耳的电池单体,电池单体包括外壳、电极端子以及电极组件。电极端子绝缘设置于外壳的第一壁。电极端子的中心轴线偏离于电池单体的中心轴线设置,沿第一壁的厚度方向x,电极端子的正投影与第一极耳的正投影至少部分重叠。
在这种结构的电池单体中,通过将电极端子偏心设置于电池单体的中心轴线,以及沿第一壁的厚度方向,通过将电极端子的正投影设置为与第一极耳的正投影至少部分重叠,较电极端子居中设置于电池单体的方案而言,一方面能够使得电极端子(或者电极端子与第一极耳实现电连接的部位)远离第二极耳(或者第二极耳与第一壁实现电连接的部位),从而能够降低电池单体正负极搭接,致使电池单体内部短路的风险;另一方面能够减小电极端子与第一极耳的电流的传输路径,从而能够提高电池单体的电流输出或者输入的能力,进而使得电池具有较高的可靠性。
本申请实施例公开的电极组件可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源***,这样,有利于改善因极耳与外壳搭接,致使电池单体内部短路,导致电池可靠性低的问题。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本申请一实施例的一种用电装置为车辆为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部,也可以设置在车辆1000的头部,还可以设置在车辆1000的尾部。电池100可以用于车辆1000的进行供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源或使用电源等。车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源或使用电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池100的立体分解图,电池100包括箱体20和电池单体10,电池单体10用于容纳于箱体20内。
其中,箱体20用于为电池单体10提供装配空间,箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体20可以包括第一箱本体21和第二箱本体22,第一箱本体21与第二箱本体22相互盖合,第一箱本体21和第二箱本体22共同限定出用于容纳电池单体10的装配空间。第二箱本体22可以为一端开放的空心结构,第一箱本体21可以为板状结构,第一箱本体21盖合于第二箱本体22的开放侧,以使第一箱本体21与第二箱本体22共同限定出装配空间;第一箱本体21和第二箱本体22也可以是均为一侧开放的空心结构,第一箱本体21的开放侧盖合于第二箱本体22的开放侧。
当然,第一箱本体21和第二箱本体22形成的箱体20可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体或正方体等。示例性的,在图2中,箱体20的形状为长方体。
在电池100中,设置于箱体20内的电池单体10可以是一个,也可以是多个。当设置于箱体20内的电池单体10为多个时,多个电池单体10之间可以是串联或并联或混联,混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体20内;当然,电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并整体容纳于箱体20内。
在一些实施例中,电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,汇流部件用于连接多个电池单体10,以实现多个电池单体10之间的电连接。
其中,每个电池单体10可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但并不局限于此。电池单体10可以呈圆柱体、棱柱体或其它形状等。示例性的,在图3中,电池单体10为圆柱体结构。
根据本申请的一些实施例,提供一种电池单体10,请参见图3-图7,图3为本申请一些实施例中电池单体10的立体图,图4为本申请一些实施例中电池单体10的俯视图,图5为本申请一些实施例中电池单体10的局部结构的内部示意图,图6为本申请一些实施例中第一壁110和电极端子12的示意图,图7为本申请一些实施例中电池单体10的立体分解图。
电池单体10包括外壳11、电极端子12以及电极组件13。外壳11具有第一壁110。电极端子12绝缘设置于第一壁110。电极组件13容纳于外壳11内,电极组件13包括主体部130、第一极耳131和第二极耳132,第一极耳131和第二极耳132的极性相反,第一极耳131和第二极耳132均设置于主体部130靠近第一壁110的一端,第一极耳131与电极端子12电连接,第二极耳132与第一壁110电连接。其中,电极端子12的中心轴线偏离于电池单体10的中心轴线设置,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影与第一极耳131的正投影至少部分重叠。
外壳11为用于容纳电极组件13的部件,外壳11还可以用于容纳电解质,比如电解液。请参见图7,在一些实施例中,外壳11包括壳体112和端盖。壳体112的内部形成有容纳腔,容纳腔用于容纳电极组件13,壳体112具有连通容纳腔的开口,端盖盖合于壳体112的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件13和电解质的密封空间。可选地,外壳11还可以包括底板111,壳体112的两端分别形成有开口,其中一个开口被端盖封闭,另一个开口被底板111封闭。
在一些实施例中,外壳11的材质可以金属或者金属与非金属的组合,例如,外壳11可以为金属制得,如铝、铜、铁、铝、钢或铝合金等;又例如外壳11的部分可以通过金属制得,其余部分可以通过非金属制得,如外壳11的端盖可以通过金属制得,外壳11的壳体112或者其他部位可以通过非金属材料制得。
在一些实施例中,在组装电池单体10时,可以先将电极组件13放入壳体112内,并向壳体112内填充电解液,之后再将端盖盖合于壳体112的开口,以完成电池单体10的组装。或者,在一些实施例中,在组装电池单体10时,可以先将电极组件13放入壳体112内,再将端盖盖合于壳体112的开口,再通过端盖上的注液孔1100向壳体112内填充电解液,随后封闭注液孔1100以完成电池单体10的组装。
外壳11可以是多种形状,比如,圆柱体或棱柱结构等。外壳11的形状可根据电极组件13的具体形状来确定。比如,若电极组件13为圆柱体结构,则可选用圆柱体结构的外壳11。
第一壁110为外壳11的部分结构,第一壁110可以绝缘安装有电极端子12,电极端子12用于与电极组件13的第一极耳131连接。第一壁110可以为导电材料制得,例如金属材质制得,比如第一壁110采用铝、铜、铁、铝、钢或铝合金等材料制得。在一些实施例中,第一壁110可以与电极组件13的第二极耳132电连接。在一些实施例中,第一壁110可以为外壳11的端盖。外壳11的壳体112围设于第一壁110边缘,在一些实施例中,第一壁110为外壳11的端盖。
在一些实施例中,第一壁110可以通过焊接、粘接、卡接或者其他连接方式与外壳11的壳体112连接。在一些实施例中,第一壁110和壳体112可以一体成型设置。
电极端子12为绝缘安装于第一壁110的部件,电极端子12用于与电极组件13的第一极耳131连接,用于使得电流经电极端子12流入或者流出于第二极耳132。在一些实施例中,电极端子12可以为圆柱状结构,或者多边棱柱状结构。在一些实施例中,电极端子12可以以电极端子12的中心轴线回转形成。
在一些实施例中,电极端子12为金属材料制得,例如通过铝、铜、铁、铝、钢、合金或者复合金属制得。
在一些实施例中,电极端子12可以通过绝缘结构123安装于第一壁110上,例如,第一壁110形成有通孔,电极端子12的周壁套置有绝缘结构123,绝缘结构123设置于第一壁110和电极端子12之间。请参见图6,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12具有第一段120、第二段121以及第三段122,第一段120位于外壳11的外侧,第二段121位于第一壁110的通孔中,第三段122位于外壳11的内侧,其中,第一段120和第二段121的尺寸大于通孔的尺寸,以限制第二段121在第一壁的厚度方向x上的位移,使得电极端子12安装于通孔中。绝缘结构123设置于第一段120、第二段121以及第三段122的外表面,一方面使得电极端子12通过绝缘结构123固定于第一壁110,另一方面通过绝缘结构123使得电极端子12与第一壁110绝缘隔离。
需要说明的是,电极组件13是电池单体10中发生电化学反应的部件。电极组件13的结构可以是多种,示例性的,电极组件13可以是由正极片、隔离件和负极片通过卷绕形成的卷绕式结构,且电极组件13的主体部130呈圆柱状。示例性的,隔离件为隔离膜,隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯以及聚偏二氟乙烯中的至少一种。
其中,主体部130为电极组件13在电池单体10内发生化学反应的区域,主体部130为正极片涂覆有正极活性物质层的区域、隔离件和负极片涂覆有负极活性物质层的区域卷绕而成的结构,主要依靠金属离子在极性相反的正极片和负极片之间移动来工作。
在一些实施例中,第一壁的厚度方向x可以平行于电极组件13的高度方向。第一极耳131和第二极耳132均设置于主体部130的一端。也就是说,第一极耳131和第二极耳132设置于主体部130在第一壁的厚度方向x的同一端,且位于主体部130面向第一壁110的一端。第一极耳131和第二极耳132分别用于输出或输入电极组件13的正负极。若第一极耳131用于输入或输出电极组件13的正极,则第一极耳131为正极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件,对应的,第二极耳132用于输出或输入电极组件13的负极,则第二极耳132为负极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件;若第一极耳131用于输出或输入电极组件13的负极,则第一极耳131为负极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件,对应的,第二极耳132用于输入或输出电极组件13的正极,则第二极耳132为正极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件。示例性的,在本申请实施例中,第一极耳131用于输出或输入电极组件13的正极,第二极耳132用于输出或输入电极组件13的负极。
“第一极耳131与电极端子12电连接”可以理解为,第一极耳131与电极端子12直接或者间接的连接,以实现第一极耳131和电极端子12的电连接,示例性地,在一些实施例中,第一极耳131直接与电极端子12连接;在一些实施例中,第一极耳131通过第一转接件14与电极端子12连接,其中,第一极耳131和电极端子12可以分别焊接于第一转接件14。
“第二极耳132与第一壁110电连接”可以理解为,第二极耳132直接或者间接地与外壳11连接,以实现第二极耳132与第一壁110的电连接。示例性地,在一些实施例中,第二极耳132直接与第一壁110连接;在一些实施例中,第二极耳132通过第二转接件15与第一壁110连接,例如,第二极耳132和第一壁110可以分别与第二转接件15焊接。
“电池单体10的中心轴线设置”可以理解为,平行于第一壁的厚度方向x,且处于电池单体10的中心的直线,也可以理解为,电池单体10绕电池单体10的中心轴线回转形成。在一些实施例中,电池单体10的中心轴线设置可以与第一壁110的中心轴线共线。在一些实施例中,电池单体10的中心轴线可以与电极组件13的中心轴线共线。其中,电极组件13为卷绕式电极组件时,电极组件13的中心轴线可以与电极组件13的卷绕轴线共线。
“电极端子12的中心轴线偏离于电池单体10的中心轴线设置”可以理解为,电极端子12的中心轴线与电池单体10的中心轴线间隔设置,可以理解为电极端子12偏心设置于电池单体10。或者可以理解为,电极端子12偏心设置于第一壁110。或者可以理解为,电极端子12与第一极耳131相连接以实现电连接的部位与电池单体10的中心轴线间隔设置。
“沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影与第一极耳131的正投影至少部分重叠”可以理解为,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12可以对应于第一极耳131所在的区域设置,且不对应于第二极耳132所在的区域设置,一方面能够减小电极端子12与第一极耳131之间的电流的传输路径,另一方面能够提高电极端子12与第二极耳132之间的距离。
在上述技术方案中,通过将电极组件13的第一极耳131和第二极耳132均设置于主体部130同一端面,有利于节省电极组件13在电极组件13至第一壁110的方向上占用的空间,以提升具有这种电极组件13的电池单体10的能量密度。其中,通过将电极端子12偏心设置于电池单体10的中心轴线,以及沿第一壁的厚度方向x,通过将电极端子12的正投影设置为与第一极耳131的正投影至少部分重叠,较电极端子12居中设置于电池单体10的方案而言,一方面能够使得电极端子12(或者电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位)远离第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位),从而能够降低电池单体10正负极搭接,致使电池单体10内部短路的风险;另一方面能够减小电极端子12与第一极耳131的电流的传输路径,从而能够提高电池单体10的电流输出或者输入的能力,进而使得电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,参见图5,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影落入第一极耳131的正投影内。
在一些实施例中,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12可以设置于第一极耳131的正方向上,例如图5中电极端子12处于第一极耳131的正上方,且电极端子12的正投影小于或者等于第一极耳131的正投影,以使得第一极耳131的正投影能够完全地覆盖电极端子12的正投影。
在一些实施例中,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12和第一极耳131间隔设置,电极端子12和第一极耳131之间设置有第一转接件14,第一转接件14可以设置在第一极耳131上且不超出于第一极耳131的外轮廓,第一转接件14的下表面与第一极耳131连接,第一转接件14的上表面与电极端子12连接。
在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向x,通过将电极端子12的正投影设置为落入第一极耳131的正投影内,以能够有效地使得电极端子12远离第二极耳132,从而尽可能地使得电极端子12(或者电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位)与第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体10正负极搭接致使电池单体10内部短路的风险,进而使得电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,参见图5,电极组件13为卷绕式电极组件,主体部130具有中心通孔1300,中心通孔1300沿主体部130的轴向贯穿主体部130。沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影与中心通孔1300不重叠。
电极组件13为卷绕式电极组件,电极组件13包括极性相反的第一极片和第二极片以及隔离膜,第一极片、第二极片以及隔离膜层叠设置并基于卷绕轴线卷绕而成。其中,中心通孔1300为电极组件13的主体部130的第一极片、第二极片和隔离膜相互卷绕后形成的中心通道,该中心通孔1300在第一壁的厚度方向x上可以贯通主体部130的两端。在一些实施例中,中心通孔1300的中心轴线与电池单体10的中心轴线共线。在一些实施例中,中心通孔1300的中心轴线可以与第一壁的厚度方向x相互平行。
“沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影与中心通孔1300不重叠”可以理解为,在垂直于第一壁的厚度方向x上,电极端子12不与中心通孔1300干涉,例如电极端子12与中心通孔1300间隔设置。
较目前电池单体10,电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位处于对应于中心通孔1300的方案而言,在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向x,通过将电极端子12的正投影设置为与中心通孔1300不重叠,能够使得电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位远离中心通孔1300,从而尽可能地使得电极端子12(或者电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位)与第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体10正负极搭接致使电池单体10内部短路的风险,进而使得电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第一壁110设置有注液孔1100,沿第一壁的厚度方向x,注液孔1100与中心通孔1300至少部分正对。
注液孔1100为设置于第一壁110的孔状结构,注液孔1100可以用于向外壳11的内部注入电解液。在一些实施例中,注液孔1100的形状可以为圆孔、方孔或者其他形状的孔。
在一些实施例中,在第一壁的厚度方向x,注液孔1100和中心通孔1300的至少部分重叠,以使得由注液孔1100注入的电解液能够流入中心通孔1300中。在一些实施例中,注液孔1100的中心轴线和中心通孔1300的中心轴线可以共线设置。
注液孔1100的孔尺寸和中心通孔1300的孔尺寸可以相同也可以不同,例如注液孔1100的孔径可以等于或者大于中心通孔1300的孔径,注液孔1100的孔径也可以小于中心通孔1300的孔径。
在上述技术方案中,通过将电极端子12偏心设置于第一壁110,能够在第一壁110的中心位置设置注液孔1100,且使得注液孔1100与中心通孔1300的至少部分正对,一方面能够提高电解液的注入效率,从而提高电池单体10的制造效率;另一方面电解液可以经中心通孔1300的孔壁浸润于电极组件13,以使得电解液具有较高的浸润速率,从而利于电池100性能的提升。
在其他一些实施例中,注液孔1100可以偏心设置于第一壁110。在另一些实施例中,第一壁110可以不设置注液孔1100,注液孔1100可以设置于外壳11的其他部位;或者电池单体10可以不设置注液孔1100。
根据本申请的一些实施例,注液孔1100的中心轴线与电池单体10的中心轴线重合。
在一些实施例中,注液孔1100可以与第一壁110同轴设置。在一些实施例中,注液孔1100可以居中设置于第一壁110上,且使得注液孔1100的中心轴线和中心通孔1300的中心轴线共线设置。
在上述技术方案中,通过将注液孔1100的中心轴线与电池单体10的中心轴线重合设置,一方面能够使得电解液快速地由注液孔1100注入于外壳11内,从而提高电池单体10的制造效率;另一方面电解液可以经中心通孔1300的孔壁浸润于电极组件13,以使得电解液具有较高的浸润速率,从而利于电池100性能的提升。
根据本申请的一些实施例,参见图5,电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离为h。沿与电池单体10的中心轴线正交的方向,第一壁110的边缘到电池单体10的中心轴线的最大距离为r,满足r/5≤h<r。
“电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离为h”,在一些实施例中,可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电极端子12的正中心和电池单体10的正中心的距离为h;在一些实施例中,也可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电极端子12的正中心和第一壁110的正中心的距离为h;在一些实施例中,也可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电极端子12的正中心和电极组件13的正中心的距离为h。
“沿与电池单体10的中心轴线正交的方向,第一壁110的边缘到电池单体10的中心轴线的最大距离为r”可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电池单体10的正中心与电池单体10的外边缘的最大距离。示例性地,当电池单体10为圆柱状结构时,第一壁110的表面可以为圆形,r可以为第一壁110的半径。
在一些实施例中,h可以大于或者等于五分之一r,例如h为r/5、r/4、r/3、r/2或者r。
在上述技术方案中,电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离为h,第一壁110的边缘在与电池单体10的中心轴线正交的方向上到电池单体10的中心轴线的最大距离为r,通过将h设置为大于或者等于5/r,且小于r,以使得电极端子12位于第一壁110上并远离电池单体10的中心,尽可能地使得电极端子12(或者电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位)与第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体10正负极搭接致使电池单体10内部短路的风险,进而使得电池100具有较高的可靠性。
在其他一些实施例中,h可以小于五分之一r。
根据本申请的一些实施例,电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离为h,满足h≥3mm。
“电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离为h,满足h≥3mm”可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电极端子12的正中心和电池单体10的正中心的距离h大于或者等于3mm;在一些实施例中,也可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电极端子12的正中心和第一壁110的正中心的距离h大于或者等于3mm;在一些实施例中,也可以理解为,在垂直于电极端子12的平面上,电极端子12的正中心和电极组件13的正中心的距离h大于或者等于3mm。
在一些实施例中h可以为3mm、4mm、5mm或者6mm等其他数值。
在上述技术方案中,通过将电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离h设置为大于或者等于3mm,能够使得电极端子12远离电池单体10的中心,尽可能地使得电极端子12(或者电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位)与第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位)相互远离,从而能够降低电池单体10正负极搭接致使电池单体10内部短路的风险,进而使得电池100具有较高的可靠性。
在其他一些实施例中,h可以小于3mm,例如h可以为2mm。
根据本申请的一些实施例,沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影面积为S1,第一壁110的正投影面积为S,满足5%*S≤S1≤50%*S。
“沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影的面积为S1”可以理解为,电极端子12在第一壁的厚度方向x上的投影的面积为S1。在一些实施例中,“沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影的面积”也可以理解为电极端子12用于与第一极耳131电连接的面积为S1,或者电极端子12与第一转接件14的连接面积为S1。在一些实施例中,“沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影的面积”也可以理解为电极端子12在第一壁的厚度方向x上的端面的面积为S1。
第一壁110的正投影面积为S,可以为第一壁110的外表面或者内表面的面积为S。第一壁110的正投影面积S可以大于第一极耳131和第二极耳132的表面积之和。
在一些实施例中,第一壁110为圆形时,第一壁110在第一壁的厚度方向x上的正投影的面积S可以基于第一壁110的半径通过圆的面积公式计算得到。
在一些实施例中,电极端子12的正投影面积S1可以大于或等于第一壁110的正投影面积的5%,例如S1可以为5%*S、6%*S、7%*S或者其他数值。
在一些实施例中,电极端子12的正投影面积S1可以小于或等于第一壁110的正投影面积的50%,例如S1可以为50%*S、49%*S、48%*S或者其他大于或者等于5%S以及下雨或者等于50%S数值。
在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向x,通过将电极端子12的正投影的面积设置为大于或者等于第一壁110的正投影的面积的百分之五,能够使得电极端子12与第一极耳131之间具有一定的过流面积的条件下,有效地降低电极端子12与第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位)相互搭接的风险,提高电池100的可靠性。同时,通过将电极端子12的正投影的面积设置为小于或者等于第一壁110的正投影的面积的百分之五十,以降低因电极端子12过大,导致电极端子12与第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位)相互搭接的风险,进而提高电池100的可靠性。
根据本申请的一些实施例,参见图7,电池单体10还包括第一转接件14和第二转接件15。第一转接件14连接第一极耳131和电极端子12。第二转接件15连接第二极耳132和第一壁110。
第一转接件14为设置于第一极耳131和电极端子12之间的部件,第一转接件14为导电材料制得,例如第一转接件14的材料可以为铝、铜、铁、铝、钢、不锈钢、镍钢或铝合金等。第一转接件14的材料可以与第一极耳131的材料相同。第一转接件14的材料可以和电极端子12的材料相同。
第一转接件14与第一极耳131的连接关系包括但不限于焊接、粘接、卡接或者通过其他连接构件连接等其他连接关系。第一转接件14与电极端子12的连接关系包括但不限于焊接、粘接、卡接或者通过其他连接构件连接等其他连接关系。
第二转接件15为设置于第二极耳132和第一壁110之间的部件,第二转接件15为导电材料制得,例如第二转接件15的材料可以为铝、铜、铁、铝、钢、不锈钢、镍钢或铝合金等。第二转接件15的材料可以与第二极耳132的材料相同。第二转接件15的材料可以和第一壁110的材料相同。
第二转接件15与第二极耳132的连接关系包括但不限于焊接、粘接、卡接或者通过其他连接构件连接等其他连接关系。第二转接件15与第一壁110的连接关系包括但不限于焊接、粘接、卡接或者通过其他连接构件连接等其他连接关系。
在上述技术方案中,通过设置第一转接件14,能够降低第一极耳131与电极端子12电连接的难度,利于电流的输入和输出;通过设置第二转接件15,能够降低第二极耳132与第一壁110电连接的难度,利于电流的输入和输出。其中,在电极端子12偏心设置的电池单体10中,因电极端子12偏心设置,能够使得第一转接件14和第二转接件15相互远离,从而能够降低电池单体10正负极搭接,致使电池单体10内部短路的风险。
根据本申请的一些实施例,电极组件13为卷绕式电极组件,主体部130具有中心通孔1300,中心通孔1300沿主体部130的轴向贯穿主体部130。沿第一壁的厚度方向x,第一转接件14的正投影与中心通孔1300不重叠。
电极组件13为卷绕式电极组件,电极组件13包括极性相反的第一极片和第二极片以及隔离膜,第一极片、第二极片以及隔离膜层叠设置并基于卷绕轴线卷绕而成。其中,中心通孔1300为电极组件13的主体部130的第一极片、第二极片和隔离膜相互卷绕后形成的中心通道,该中心通孔1300在第一壁的厚度方向x上可以贯通主体部130的两端。
“沿第一壁的厚度方向x,第一转接件14的正投影与中心通孔1300不重叠”可以理解为,第一转接件14不与中心通孔1300干涉,也即第一转接件14不遮挡中心通孔1300。
在上述技术方案中,沿第一壁的厚度方向x,通过将第一转接件14的正投影设置为与中心通孔1300不重叠,能够降低第一转接件14与第二极耳132以及第二转接件15搭接致使电池单体10内部短路的风险,使电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电池单体10还包括绝缘件16,绝缘件16设置于电极组件13与第一壁110之间,绝缘件16绝缘隔离第一转接件14和第二转接件15。
绝缘件16设置于电极组件13与第一壁110之间,绝缘件16具有绝缘特性,能够绝缘隔离第一转接件14和第二转接件15,以及可以绝缘隔离第一转接件14和外壳11。在一些实施例中,绝缘件16可以为片状、板状或者圈状等。在一些实施例中,绝缘件16可以为可以是橡胶件、硅胶件或塑胶件等。在一些实施例中,绝缘件16为绝缘材料制得,例如聚丙烯、聚乙烯等其他具有绝缘特性的材料制得。
在一些实施例中,绝缘件16可以为电池单体10的下塑胶。
请参见图8,图8为本申请一些实施例中绝缘件16的示意图。绝缘件16包括绝缘件本体160和分隔条161,绝缘件本体160呈环状,绝缘件16可以设置在电极组件13和第一壁110之间,第一极耳131和第二极耳132可以支撑绝缘件本体160的下表面(在另一些实施例中,绝缘件本体160可以支撑于主体部130的端面,第一极耳131和第二极耳132位于绝缘件本体160的内部),绝缘件本体160的上表面面向第一壁110,分隔条161设置于绝缘件本体160的内部将绝缘件本体160的内部空间分别为两个子空间,其中一个子空间容纳第一转接件14,另一个子空间容纳第二转接件15。
在上述技术方案中,通过设置绝缘件16,能够有效地降低第一转接件14和第二转接件15搭接致使电池单体10内部短路的风险,使电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,请参见图7和图8,第一壁110设置有注液孔1100,绝缘件16设置有第一通孔162,沿第一壁的厚度方向x,注液孔1100与第一通孔162至少部分正对,第一通孔162与中心通孔1300至少部分正对。
注液孔1100为设置于第一壁110的孔状结构,注液孔1100可以用于向外壳11的内部注入电解液。在一些实施例中,注液孔1100的形状可以为圆孔、方孔或者其他形状的孔。
第一通孔162为设置于绝缘件16的孔状结构,第一通孔162可以与注液孔1100贯通,以使得由注液孔1100注入的电解液能够通过第一通孔162进入电极组件13。在一些实施例中,第一通孔162的形状可以为圆孔、方孔或者其他形状的孔。
“注液孔1100与第一通孔162至少部分正对,第一通孔162与中心通孔1300至少部分正对”可以理解为,注液孔1100连通第一通孔162,第一通孔162连通中心通孔1300,以使得由注液孔1100注入的电解液能够通过第一通孔162和中心通孔1300进入电极组件13。
在一些实施例中,注液孔1100、第一通孔162和中心通孔1300三者同轴设置,或者注液孔1100、第一通孔162和中心通孔1300三者不同轴设置。
在一些实施例中,第三通孔的孔尺寸可以与注液孔1100的尺寸相同或者不同。例如第三通孔的孔径可以等于或者大于注液孔1100的孔径,注液孔1100的孔径也可以大于第三通孔的孔径。
在上述技术方案中,通过在第一壁110上设置注液孔1100且注液孔1100能够通过第一通孔162能够连通中心通孔1300,一方面能够提高电解液的注入效率,从而提高电池单体10的制造效率;另一方面电解液可以经中心通孔1300的孔壁浸润于电极组件13,以使得电解液具有较高的浸润速率,从而利于电池100性能的提升。
根据本申请的一些实施例,参见图9,图9为本申请一些实施例中电极组件13的俯视图。电极组件13为卷绕式电极组件,主体部130具有中心通孔1300,中心通孔1300沿主体部130的轴向贯穿主体部130。第一极耳131和第二极耳132的最小距离为L,中心通孔1300的直径为D,满足L≥D。
电极组件13为卷绕式电极组件,电极组件13包括极性相反的第一极片和第二极片以及隔离膜,第一极片、第二极片以及隔离膜层叠设置并基于卷绕轴线卷绕而成。其中,中心通孔1300为电极组件13的主体部130的第一极片、第二极片和隔离膜相互卷绕后形成的中心通道,该中心通孔1300在第一壁的厚度方向x上可以贯通主体部130的两端。
“第一极耳131和第二极耳132的最小距离为L”,可以为第一极耳131到第二极耳132的最小距离为L。
在一些实施例中,第一极耳131和第二极耳132的最小距离L可以大于或者等于中心通孔1300的直径D。
在上述技术方案中,通过将述第一极耳131和第二极耳132之间的最小距离L限定为大于或者等于中心通孔1300的直径,以使得第一极耳131和第二极耳132至少间隔一个中心通孔1300直接的距离,能够有效地降低电池单体10正负极耳搭接致使电池单体10内部短路的风险,使得电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第一极耳131为正极极耳;或,第一极耳131为负极极耳。
在一些实施例中,第一极耳131可以为正极极耳,第一极耳131为正极极耳,电极端子12输出或输入正极电流。当第一极耳131为正极极耳时,第一极耳131和/或电极端子12的材料可以为铝;第二极耳132和/或第一壁110的材质可以为不锈钢或者镍钢材质等。
在一些实施例中,第一极耳131可以为负极极耳,第一极耳131为负极极耳,电极端子12输出或输入负极电流。当第一极耳131为负极极耳时,第二极耳132和/或第一壁110的材质可以为不锈钢或者镍钢或者铝材质等。
在上述技术方案中,在一些实施例中,第一极耳131可以为正极极耳,也即电极端子12可以作为正极输出电流。在另一些实施例中,第一极耳131可以为负极极耳,也即电极端子12可以作为负极输出电流。
根据本申请的一些实施例,电池单体10为钠离子电池单体10或锂离子电池单体10。
在一些实施例中,电池单体10为钠离子电池单体10时,当第一极耳131为正极极耳时,第二极耳132和/或第一壁110的材质可以为不锈钢或者镍钢或者铝材质。
在上述技术方案中提供的电池单体10可以应用于钠离子电池单体10,也可以应用于锂离子电池单体10。
根据本申请的一些实施例,电极组件13包括第一极片和第二极片,电极组件13为卷绕式电极组件;第一极片包括多个第一子极耳1310,多个第一子极耳1310形成第一极耳131,最内n1圈的第一极片未设置第一子极耳1310,n1≥1。和/或,第二极片包括多个第二子极耳1320,多个第二子极耳1320形成第二极耳132,最内n2圈的第二极片未设置第二子极耳1320,n2≥1。
电极组件13为卷绕式电极组件,电极组件13包括极性相反的第一极片和第二极片以及隔离膜,第一极片、第二极片以及隔离膜层叠设置并基于卷绕轴线卷绕而成,且在主体部130的中心形成贯穿主体部130的中心通孔1300。
在一些实施例中,经卷绕而成的电极组件13包括多圈第一极片,第一极耳131包括多个第一子极耳1310,第一子极耳1310的个数可以小于第一极片的圈数。例如,最内n1圈的第一极片未设置第一子极耳1310,如最内第一圈和第二圈的第一极片未设置第一子极耳1310,使得第一极耳131与中心通孔1300之间具有一定的距离。其中n1的数值可以为1或者大于1的整数,例如,最内1圈、最内2圈、最内3圈、最内4圈或者最内更多圈的第一极片未设置第一子极耳1310。可参见图10,图10为本申请另一些实施例中电极组件13的俯视图。第一极耳131最靠近中心通孔1300的边缘与中心通孔1300之间存在一定的距离。
在一些实施例中,经卷绕而成的电极组件13包括多圈第二极片,第二极耳132包括多个第二子极耳1320,第二子极耳1320的个数可以小于第二极片的圈数。例如,最内n2圈的第二极片未设置第二子极耳1320,如最内第一圈和第二圈的第二极片未设置第二子极耳1320,使得第二极耳132与中心通孔1300之间具有一定的距离。其中n2的数值可以为1或者大于1的整数,例如,最内1圈、最内2圈、最内3圈、最内4圈或者最内更多圈的第二极片未设置第二子极耳1320。可参见图10中,第二极耳132最靠近中心通孔1300的边缘与中心通孔1300之间存在一定的距离。
在上述技术方案中,通过在最内n1圈的第一极片上不设置第一子极耳1310,能够有效地使得第一极耳131与第二极耳132间隔设置,从而降低第一极耳131与第二极耳132之间的短接风险,有利于提升电池100的可靠性。同样地,通过在最内n2圈的第二极片上不设置第二子极耳1320,能够有效地使得第二极耳132与第一极耳131间隔设置,从而降低第二极耳132与第一极耳131之间的短接风险,有利于提升电池100的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电极组件13包括第一极片和第二极片,电极组件13为卷绕式电极组件;第一极片包括多个第一子极耳1310,多个第一子极耳1310形成第一极耳131,最外m1圈的第一极片未设置第一子极耳1310,m1≥1。和/或,第二极片包括多个第二子极耳1320,多个第二子极耳1320形成第二极耳132,最外m2圈的第二极片未设置第二子极耳1320,m2≥1。
电极组件13为卷绕式电极组件,电极组件13包括极性相反的第一极片和第二极片以及隔离膜,第一极片、第二极片以及隔离膜层叠设置并基于卷绕轴线卷绕而成。
在一些实施例中,经卷绕而成的电极组件13包括多圈第一极片,第一极耳131包括多个第一子极耳1310,第一子极耳1310的个数可以小于第一极片的圈数。例如,最外m1圈的第一极片未设置第一子极耳1310,如最外第一圈和第二圈的第一极片未设置第一子极耳1310,使得第一极耳131与主体部130的外周面之间具有一定的距离。其中m1的数值可以为1或者大于1的整数,例如,最外1圈、最外2圈、最外3圈、最外4圈或者最外更多圈的第一极片未设置第一子极耳1310。可参见图10中,第一极耳131最靠近主体部130的外周面的边缘与主体部130的外周面之间存在一定的距离。
在一些实施例中,经卷绕而成的电极组件13包括多圈第二极片,第二极耳132包括多个第二子极耳1320,第二子极耳1320的个数可以小于第二极片的圈数。例如,最外m2圈的第二极片未设置第二子极耳1320,如最外第一圈和第二圈的第二极片未设置第二子极耳1320,使得第二极耳132与主体部130的外周面之间具有一定的距离。其中m2的数值可以为1或者大于1的整数,例如,最外1圈、最外2圈、最外3圈、最外4圈或者最外更多圈的第二极片未设置第二子极耳1320。可参见图10中,第二极耳132最靠近主体部130的外周面的边缘与主体部130的外周面之间存在一定的距离。
在上述技术方案中,通过在最外m1圈的第一极片上不设置第一子极耳1310,能够有效地使得第一极耳131与壳体112间隔设置,从而降低第一极耳131与壳体112之间的短接风险,有利于提升电池100的可靠性。通过在最外m2圈的第二极片上不设置第二子极耳1320,能够有效地使得第二极耳132与第一壁110耳间隔设置,从而降低电极组件13置入外壳11时,第二极耳132与壳体112相互干涉导致第二极耳132受损的风险,有利于提升电池100的可靠性。
根据本申请的一些实施例,电极组件13为卷绕式电极组件,第一极耳131包括多个第一子极耳1310,每一个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸相同。或,沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,多个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸逐渐增大。
电极组件13为卷绕式电极组件,电极组件13包括极性相反的第一极片和第二极片以及隔离膜,第一极片、第二极片以及隔离膜层叠设置并基于卷绕轴线卷绕而成。
经卷绕而成的电极组件13包括多圈第一极片,第一极耳131包括多个第一子极耳1310,第一子极耳1310的个数可以等于第一极片的圈数,也可以小于第一极片的圈数。
“每一个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸相同”可以理解为,相邻的第一子极耳1310在卷绕方向上的尺寸相同,以使得第一极耳131为规整的形状,例如第一极耳131为方形,或者第一极耳131近似为方形。示例性地,参见图10,每一个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸相同,第一极耳131的表面为方形,或者近似为方形。
“沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,多个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸逐渐增大”可以理解为,沿相邻的两个第一子极耳1310中,处于内圈的第一子极耳1310在卷绕方向上的尺寸小于处于外圈的第一子极耳1310的尺寸。示例性地,沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,多个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸逐渐增大,第一极耳131的表面为扇形,或者近似为扇形(参见图11,图11为本申请另一些实施例中电极组件13的俯视图)。
在上述技术方案中,在一些实施例中,通过将每一个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸设置为同一尺寸,能够降低第一子极耳1310的加工难度(例如在模切极耳时,每个第一子极耳1310的模切尺寸相同,故模切效率高),提高电池100的制作效率。在一些实施例中,沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,通过将多个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸设置为逐渐增大,能够使得第一极耳131充分地利用外壳11的内部空间,使得第一极耳131具有较大的面积以提高第一极耳131和电极端子12之间的过流能力,使得电池100具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,电极组件13为卷绕式电极组件,第二极耳132包括多个第二子极耳1320,每一个第二子极耳1320在电极组件13的卷绕方向上的尺寸相同。或,沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,多个第二子极耳1320在电极组件13的卷绕方向上的尺寸逐渐增大。
经卷绕而成的电极组件13包括多圈第二极片,第二极耳132包括多个第二子极耳1320,第二子极耳1320的个数可以等于第二极片的圈数,也可以小于第二极片的圈数。
“每一个第二子极耳1320在电极组件13的卷绕方向上的尺寸相同”可以理解为,相邻的第二子极耳1320在卷绕方向上的尺寸相同,以使得第二极耳132为规整的形状,例如第二极耳132为方形,或者第二极耳132近似为方形。
“沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,多个第二子极耳1320在电极组件13的卷绕方向上的尺寸逐渐增大”可以理解为,沿相邻的两个第二子极耳1320中,处于内圈的第二子极耳1320在卷绕方向上的尺寸小于处于外圈的第二子极耳1320的尺寸。示例性地,在图10中,沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,多个第一子极耳1310在电极组件13的卷绕方向上的尺寸逐渐增大,第一极耳131的表面为扇形,或者近似为扇形。
在上述技术方案中,在上述技术方案中,在一些实施例中,通过将每一个第二子极耳1320在电极组件13的卷绕方向上的尺寸设置为同一尺寸,能够降低第二子极耳1320的加工难度(例如在模切极耳时,每个第二子极耳1320的模切尺寸相同,故模切效率高),提高电池100的制作效率。在一些实施例中,沿电极组件13的内圈指向外圈的方向,通过将多个第二子极耳1320在电极组件13的卷绕方向上的尺寸设置为逐渐增大,能够使得第二极耳132充分地利用外壳11的内部空间,使得第二极耳132具有较大的面积以提高第二极耳132和外壳11之间的过流能力,使得电池100具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,请参见图11,第一极耳131具有朝向第一壁110的第一表面1311,第一表面1311呈扇形。
第一表面1311为第一极耳131面向第一壁110的表面,在一些实施例中,第一表面1311为第一极耳131与电极端子12电连接的表面,例如第一表面1311通过与第一转接件14连接而与电极端子12电连接。
“第一表面1311呈扇形”可以理解为,第一表面1311以弧状轨迹延伸,例如,电极组件13的端面为圆形,第一表面1311沿电极组件13的端面的周向延伸,形成以电极组件13的端面的中心为圆心的扇形。
其中,呈扇形的第一表面1311的圆心可以是位于主体部130的中心轴线上,也可以是未在主体部130的中心轴线上。
在上述技术方案中,通过将第一极耳131的第一表面1311设置为扇形结构,能够使得第一极耳131充分地利用外壳11的内部空间,使得第一极耳131具有较大的面积以提高第一极耳131和电极端子12之间的过流能力,使得电池100具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,沿主体部的周向y,第一表面1311具有相互远离的第一边缘13110和第二边缘13111,第一边缘13110与第二边缘13111之间的角度为α1,0<α1≤270°。
在一些实施例中,第一表面1311的弧状轨迹平行于主体部的周向y,第一表面1311对应的圆心可以位于主体部130的中心轴线上。
第一边缘13110和第二边缘13111为第一表面1311在其弧状轨迹上相互远离的两个边缘,第一边缘13110和第二边缘13111之间的角度可以对应于呈扇形的第一表面1311的圆心角。
在一些实施例中,第一边缘13110与第二边缘13111之间的角度α1小于或者等于270°,例如,第一边缘13110与第二边缘13111之间的角度α1可以为1°、2°…45°、46°、47°…90°、91°、92°…180°、181°、182°…268°、269°、270°或者相邻两个数值之间的任意值。
在上述技术方案中,通过将第一极耳131的第一边缘13110和第二边缘13111之间形成的角度α1设置为小于或等于270度,使得呈扇形的第一极耳131的第一表面1311的圆心角为小于或等于270度,以缓解第一极耳131所占用的空间过大而出现第一极耳131和第二极耳132容易搭接的现象,从而使得电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第二极耳132具有朝向第一壁110的第二表面1321,第二表面1321呈扇形。
第二表面1321为第二极耳132面向第一壁110的表面,在一些实施例中,第二表面1321为第二极耳132与第一壁110电连接的表面,例如第二表面1321通过与第二转接件15连接而与第一壁110电连接。
“第二表面1321呈扇形”可以理解为,第二表面1321以弧状轨迹延伸,例如,电极组件13的端面为圆形,第二表面1321沿电极组件13的端面的周向延伸,形成以电极组件13的端面的中心为圆心的扇形。
其中,呈扇形的第二表面1321的圆心可以是位于主体部130的中心轴线上,也可以是未在主体部130的中心轴线上。
在上述技术方案中,通过将第二极耳132的第二表面1321设置为扇形结构,能够使得第二极耳132充分地利用外壳11的内部空间,使得第二极耳132具有较大的面积以提高第二极耳132和外壳11之间的过流能力,使得电池100具有较好的充放电性能。
根据本申请的一些实施例,沿主体部的周向y,第二表面1321具有相互远离的第三边缘13210和第四边缘13211,第三边缘13210与第四边缘13211之间的角度为α2,0<α2≤180°。
在一些实施例中,第二表面1321的弧状轨迹平行于主体部的周向y,第二表面1321对应的圆心可以位于主体部130的中心轴线上。
第三边缘13210和第四边缘13211为第三表面在其弧状轨迹上相互远离的两个边缘,第三边缘13210和第四边缘13211之间的角度可以对应于呈扇形的第二表面1321的圆心角。
在一些实施例中,第三边缘13210与第四边缘13211之间的角度α2小于或者等于180°,例如,第三边缘13210与第四边缘13211之间的角度α2可以为1°、2°…45°、46°、47°…90°、91°、92°…179°、180°或者相邻两个数值之间的任意值。
在上述技术方案中,通过将第二极耳132的第三边缘13210和第四边缘13211之间形成的角度α2设置为小于或等于180度,使得呈扇形的第二极耳132的第二表面1321的圆心角为小于或等于180度,以缓解第二极耳132所占用的空间过大而出现第一极耳131和第二极耳132容易短接的现象,从而使得电池100具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,参见图7,外壳11包括壳体112和端盖,电极组件13设置于壳体112的内部,端盖封闭壳体112的开口。第一壁110为端盖。
第一壁110为端盖,端盖与壳体112可以为分体结构,端盖可以通过焊接、粘接、卡接或者通过其他连接构件与壳体112连接。
在上述技术方案中,外壳11的第一壁110设置为外壳11用于封闭壳体112的开口的端盖,采用这种结构的电池单体10便于在端盖上装配电极端子12,且能够降低第一极耳131和第二极耳132分别与端盖和电极端子12电连接的难度,从而能够降低电池单体10的制造难度,提升电池100的制造效率。
根据本申请的一些实施例,外壳11呈圆柱体或棱柱体。
在上述技术方案中,通过将外壳11设置为呈圆柱体或棱柱体,能提高电池单体10的空间利用率,在电池100中,能够使得相邻两个电池单体10紧密排布,进而利于电池100的体积能量密度的提升。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种电池100,电池100包括以上任一方案的电池单体10。
其中,参见图2所示,电池100还可以包括箱体20,电池单体10容纳于箱体20内。
在一些实施例中,箱体20可以包括第一箱本体21和第二箱本体22,第一箱本体21与第二箱本体22相互盖合,第一箱本体21和第二箱本体22共同限定出用于容纳电池单体10的装配空间。
可选地,第二箱本体22可以为一端开放的空心结构,第一箱本体21可以为板状结构,第一箱本体21盖合于第二箱本体22的开放侧,以使第一箱本体21与第二箱本体22共同限定出装配空间;第一箱本体21和第二箱本体22也可以是均为一侧开放的空心结构,第一箱本体21的开放侧盖合于第二箱本体22的开放侧。
当然,第一箱本体21和第二箱本体22形成的箱体20可以是多种形状,比如,圆柱体或长方体等。示例性的,在图2中,箱体20为长方体结构。
可选地,设置于箱体20内的电池单体10可以是一个,也可以是多个。示例性的,在图2中,电池100的箱体20内设置有多个电池单体10,多个电池单体10之间可以是串联或并联或混联,混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体20内;当然,电池100也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体20内。
其中,电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,汇流部件连接多个电池单体10,以实现多个电池单体10之间的电连接。
需要说明的是,在一些实施例中,电池100也可以不设置箱体20,电池100包括多个电池单体10,而由多个电池单体10组成的电池100可以直接装配至用电装置上,以通过多个电池单体10为用电装置提供电能。也就是说,箱体20可以作为用电装置的一部分。用电装置以车辆1000为例,箱体20可以作为车辆1000的底盘结构的一部分,例如,箱体20的部分可以成为车辆1000的地板的至少一部分,或者,箱体20的部分可以成为车辆1000的横梁和纵梁的至少一部分。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种用电装置,用电装置包括以上任一方案的电池单体10,并且电池单体10用于为用电装置提供电能。
根据本申请的一些实施例,提供一种电池单体10,请参见图3-图9。
电池单体10包括外壳11、电极端子12、电极组件13、第一转接件14、第二转接件15以及绝缘件16。外壳11呈圆柱状,外壳11具有呈圆盘状的第一壁110。
电极端子12绝缘设置于第一壁110。电极组件13为卷绕式电极组件。
电极组件13容纳于外壳11内,电极组件13包括主体部130、第一极耳131和第二极耳132,第一极耳131和第二极耳132的极性相反,主体部130具有中心通孔1300,中心通孔1300沿主体部130的轴向贯穿主体部130。第一极耳131和第二极耳132均设置于主体部130靠近第一壁110的一端,第一极耳131通过第一转接件14与电极端子12电连接,第二极耳132通过第二转接件15与第一壁110电连接。
电极端子12的中心轴线偏离于电池单体10的中心轴线设置,也即电极端子12偏心设置于第一壁110,使得电极端子12(或者电极端子12与第一极耳131实现电连接的部位)远离第二极耳132(或者第二极耳132与第一壁110实现电连接的部位),从而能够降低电池单体10正负极搭接,致使电池单体10内部短路的风险;另一方面能够减小电极端子12与第一极耳131的电流的传输路径,从而能够提高电池单体10的电流输出或者输入的能力,进而使得电池100具有较高的可靠性。
沿第一壁的厚度方向x,电极端子12的正投影完全落入第一极耳131的正投影内。其中,电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离为h,第一壁110的半径为r,r/5≤h。在一些实施例中,电极端子12的中心轴线到电池单体10的中心轴线的距离h≥3mm。
在一些实施例中,第一壁110设置有注液孔1100,绝缘件16设置有第一通孔,沿第一壁的厚度方向x,注液孔1100与第一通孔至少部分正对,第一通孔与中心通孔1300至少部分正对。电解液可以通过注液孔1100注入于外壳11内,经过第一通孔流入中心通孔1300中,利于电解液浸润电极组件13。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (26)
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
外壳,具有第一壁;
电极端子,绝缘设置于所述第一壁;
电极组件,所述电极组件容纳于所述外壳内,所述电极组件包括主体部、第一极耳和第二极耳,所述第一极耳和所述第二极耳的极性相反,所述第一极耳和所述第二极耳均设置于所述主体部靠近所述第一壁的一端,所述第一极耳与所述电极端子电连接,所述第二极耳与所述第一壁电连接;
其中,所述电极端子的中心轴线偏离于所述电池单体的中心轴线设置,沿所述第一壁的厚度方向,所述电极端子的正投影落入所述第一极耳的正投影内。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件为卷绕式电极组件,所述主体部具有中心通孔,所述中心通孔沿所述主体部的轴向贯穿所述主体部;
沿所述第一壁的厚度方向,所述电极端子的正投影与所述中心通孔不重叠。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,
所述第一壁设置有注液孔,沿所述第一壁的厚度方向,所述注液孔与所述中心通孔至少部分正对。
4.根据权利要求3所述的电池单体,其特征在于,
所述注液孔的中心轴线与所述电池单体的中心轴线重合。
5.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极端子的中心轴线到所述电池单体的中心轴线的距离为h;沿与所述电池单体的中心轴线正交的方向,所述第一壁的边缘到所述电池单体的中心轴线的最大距离为r,满足r/5≤h<r。
6.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极端子的中心轴线到所述电池单体的中心轴线的距离为h,满足h≥3mm。
7.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
沿所述第一壁的厚度方向,所述电极端子的正投影面积为S1,所述第一壁的正投影面积为S,满足5%*S≤S1≤50%*S。
8.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:
第一转接件,所述第一转接件连接所述第一极耳和所述电极端子;
第二转接件,所述第二转接件连接所述第二极耳和所述第一壁。
9.根据权利要求8所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件为卷绕式电极组件,所述主体部具有中心通孔,所述中心通孔沿所述主体部的轴向贯穿所述主体部;
沿所述第一壁的厚度方向,所述第一转接件的正投影与所述中心通孔不重叠。
10.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:
绝缘件,设置于所述电极组件与所述第一壁之间,所述绝缘件绝缘隔离所述第一转接件和所述第二转接件。
11.根据权利要求10所述的电池单体,其特征在于,
所述第一壁设置有注液孔,所述绝缘件设置有第一通孔,沿所述第一壁的厚度方向,所述注液孔与所述第一通孔至少部分正对,所述第一通孔与所述中心通孔至少部分正对。
12.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件为卷绕式电极组件,所述主体部具有中心通孔,所述中心通孔沿所述主体部的轴向贯穿所述主体部;
所述第一极耳和所述第二极耳的最小距离为L,所述中心通孔的直径为D,满足L≥D。
13.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述第一极耳为正极极耳;或,所述第一极耳为负极极耳。
14.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电池单体为钠离子电池单体或锂离子电池单体。
15.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件包括第一极片和第二极片,所述电极组件为卷绕式电极组件;
所述第一极片包括多个第一子极耳,多个所述第一子极耳形成所述第一极耳,最内n1圈的所述第一极片未设置所述第一子极耳,n1≥1;和/或
所述第二极片包括多个第二子极耳,多个所述第二子极耳形成所述第二极耳,最内n2圈的所述第二极片未设置所述第二子极耳,n2≥1。
16.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件包括第一极片和第二极片,所述电极组件为卷绕式电极组件;
所述第一极片包括多个第一子极耳,多个所述第一子极耳形成所述第一极耳,最外m1圈的所述第一极片未设置所述第一子极耳,m1≥1;和/或
所述第二极片包括多个第二子极耳,多个所述第二子极耳形成所述第二极耳,最外m2圈的所述第二极片未设置所述第二子极耳,m2≥1。
17.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件为卷绕式电极组件,所述第一极耳包括多个第一子极耳,每一个所述第一子极耳在所述电极组件的卷绕方向上的尺寸相同;或
沿所述电极组件的内圈指向外圈的方向,所述多个第一子极耳在所述电极组件的卷绕方向上的尺寸逐渐增大。
18.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述电极组件为卷绕式电极组件,所述第二极耳包括多个第二子极耳,每一个所述第二子极耳在所述电极组件的卷绕方向上的尺寸相同;或
沿所述电极组件的内圈指向外圈的方向,所述多个第二子极耳在所述电极组件的卷绕方向上的尺寸逐渐增大。
19.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述第一极耳具有朝向所述第一壁的第一表面,所述第一表面呈扇形。
20.根据权利要求19所述的电池单体,其特征在于,
沿所述主体部的周向,所述第一表面具有相互远离的第一边缘和第二边缘,所述第一边缘与所述第二边缘之间的角度为α1,0<α1≤270°。
21.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述第二极耳具有朝向所述第一壁的第二表面,所述第二表面呈扇形。
22.根据权利要求21所述的电池单体,其特征在于,
沿所述主体部的周向,所述第二表面具有相互远离的第三边缘和第四边缘,所述第三边缘与所述第四边缘之间的角度为α2,0<α2≤180°。
23.根据权利要求1-22任一项所述的电池单体,其特征在于,
所述外壳包括壳体和端盖,所述电极组件设置于所述壳体的内部,所述端盖封闭所述壳体的开口;
所述第一壁为所述端盖。
24.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,
所述外壳呈圆柱体或棱柱体。
25.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-24任一项所述的电池单体。
26.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求1-24任一项所述的电池单体,所述电池单体用于提供电能。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
CN202311186307.0A CN116914381A (zh) | 2023-09-14 | 2023-09-14 | 电池单体、电池及用电装置 |
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