CN212257539U - 电连接件、电芯、软包电池及其模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电连接件、电芯、软包电池及其模组，该电连接件具有相对的第一端和第二端，该电连接件沿第一端向第二端依次布置有熔断区和缓冲区。本实用新型通过电连接件上设置缓冲区和熔断区，在诸如电芯的外部电路短路时，电芯内部产生瞬间大电流，使熔断区熔断，终止短路过程，而缓冲区对由振动、冲击引起的拉扯起到了缓冲作用。

Description

电连接件、电芯、软包电池及其模组

技术领域

本实用新型涉及软包电池领域，具体涉及一种电连接件、电芯、软包电池及其模组。

背景技术

电池发生短路时的安全保护，是动力电池包装(Pack)设计时必须考虑的一个环节。除了包装(Pack)层级的短路保护之外，电芯和模组层级也需要考虑短路保护设计。对于硬壳电池，每个单元(Cell)内部设计了一个熔断区 (Fuse)。在短路瞬间可以断开电流回路，起到短路保护的作用。而对于软包电芯，目前电芯内部无短路保护装置，当发生外部短路时，所有电芯都处于短路回路当中。在短时间内，会产生大量的热。如果设计上不做保护，电芯很容易受到损伤，甚至引发起火等安全风险。

目前在软包电芯层级主要有以下几种技术方案：

第一、在极耳上开槽制作熔断区；

第二、在极耳厚度方向上做出阶梯形从而形成熔断区；

第三、对极耳进行预折弯。

图7示出现有的在极耳上设置熔断区的方案，其采用在电芯外部短路时，电芯内部产生瞬间大电流，使熔断区熔断，终止短路过程。该方案的缺点在于：

第一、极耳由两种材料构成：铝带400和镍带420，两者通过焊接进行连接，增加了成本；

第二、熔断区对极耳结构强度进行了削弱，不能对熔断区进行结构补强；

第三、熔断区熔断时产生的电火花会损伤甚至引燃电芯；

第四、无法保证熔断后的绝缘。熔断后由于振动，熔断区两端会短暂接触并打火，有引发火灾的风险。

图8示出对极耳进行预折弯的方案，其采用在极耳731的上部下段呈弧形折弯，在电芯随车振动过程中可避免被拉扯折断。该方案的缺点在于：

第一、装配时进行极耳折弯，影响装配效率；

第二、实际生产中较难实现该理想设计；

第三、多电芯并联时大大增加极耳长度种类，降低产线生产效率。

图9示出在极耳厚度方向上做出阶梯形从而形成熔断区的方案，电芯极耳由极耳1和极耳胶2构成，其中极耳分为第一极耳部1a和第二极耳部1b，第一极耳部1a的厚度大于第二极耳部1b。在电芯发生短路时，能够从第二极耳部处熔断，阻止短路过程进行，从而避免电芯起火***，提高了电芯的安全性能。该方案的缺点在于：

第一、当前软包电芯正极极耳厚度多为0.4mm，其作为第一极耳部，则第二极耳部厚度将<0.4mm，结构强度较弱，易从两极耳部连接处断裂；

第二、极耳阶梯造型会增加成本。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电连接件、电芯、软包电池及其模组，以解决上述现有技术中存在的问题。

为了解决上述问题，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电连接件，所述电连接件具有相对的第一端和第二端，所述电连接件沿所述第一端向所述第二端依次布置有熔断区和缓冲区。

在一个实施例中，所述电连接件为电芯极耳，所述电芯极耳包括极耳本体，所述极耳本体具有相对的第一端和第二端，所述极耳本体上沿所述第一端向所述第二端依次布置所述熔断区和所述缓冲区。

在一个实施例中，所述极耳本体具有均匀的厚度。

在一个实施例中，所述极耳本体由单种材料制成。

在一个实施例中，所述熔断区还覆盖有保护层。

在一个实施例中，所述保护层为极耳胶，所述极耳胶将所述熔断区完全覆盖。

在一个实施例中，所述缓冲区为在所述极耳本体上形成的预折弯部，所述预折弯部沿所述极耳的宽度方向延伸。

在一个实施例中，所述预折弯部的截面为圆弧形、半圆弧形或波浪形。

在一个实施例中，所述熔断区通过在所述极耳本体上开槽或打孔形成。

在一个实施例中，所述熔断区包括沿所述极耳本体的宽度方向延伸的凹槽。

在一个实施例中，所述凹槽设置于所述极耳本体的沿宽度方向的两侧并向中部延伸，或所述凹槽设置于所述极耳本体的沿宽度方向的中部。

在一个实施例中，所述熔断区包括沿所述极耳本体的宽度方向设置的多个贯穿所述极耳本体的厚度的开孔。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种电芯，所述电芯的两端分别设置有上述的电芯极耳，所述电芯极耳与所述电芯的两端电连接并分别用作正极和负极。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种软包电池，所述软包电池包括电芯、包裹电芯的封装件以及上述的电芯极耳，所述电芯极耳与所述电芯的两端电连接并用作所述软包电池的正极和负极。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种软包电池模组，所述软包电池模组包括电芯组件、汇流排组件、端板组件以及外壳组件，所述电芯组件包括多个电芯单元，所述多个电芯单元依次并排设置并在两端设有上述的电芯极耳，其中所述电芯组件设置于所述外壳组件内并与所述汇流排组件电连接，所述汇流排组件与所述外壳组件连接，所述端板组件与所述汇流排组件和外壳组件连接。

综上，本实用新型通过极耳上设置预折弯区，对由振动、冲击引起的拉扯起到了缓冲作用，还可以使用极耳胶对熔断区进行紧密包裹，对极耳结构进行补强，同时可保证熔断区熔断后的绝缘；此外，极耳可以由同种材料构成，成本较低。最后，折弯区和开槽区均可通过常规冲压、冲裁工艺一次成型，成本低。

附图说明

图1示出本实用新型一实施例的电池模组的***图。

图2是图1的电芯组件的电芯单元的一种实施例的立体图。

图3A-3B是本实用新型一实施例的电芯极耳的主视图和左视图。

图4A-4B是本实用新型另一实施例的电芯极耳的主视图和左视图。

图5A-5B是本实用新型另一实施例的电芯极耳的主视图和左视图。

图6是本实用新型实施例的电芯极耳的一种加工方法流程图。

图7示出现有技术中在极耳上设置熔断区的方案。

图8示出现有技术中对极耳进行预折弯的方案。

图9示出现有技术中在极耳厚度方向上做出阶梯形从而形成熔断区的方案。

具体实施方式

以下将结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况下来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本申请涉及一种电连接件，其主要用作电池，尤其是软包锂离子电池的电芯极耳。该电池通常包括电芯、包裹电芯的封装件以及电连接于电芯的电芯极耳。电芯极耳用作电池的正极和负极。电芯和封装件可以采用本领域已知或待开发的任何合适的结构和材料，在此不再详述。本申请的电池可用于为新能源汽车等设备供电。

下文中，以电池的电芯极耳为例对本申请的电连接件进行详细描述。应理解，本申请的电连接件也可以用于可能发生断路的其他设备，诸如断路器。下文的各实施例中，以电池的电芯极耳为例进行说明。

参照图1，其示出本实用新型实施例所述的电池模组100的***图。本实用新型的一个实施例提供一种电池模组100，该电池模组100例如可以为软包电池，其可以应用于新能源汽车领域，例如新能源电动汽车或者类似的工业领域。

可选地，如图1所示，上述的电池模组100可以包括电芯组件100A、汇流排组件100B、端板组件100C以及外壳组件100D，该电芯组件100A 包括多个电芯单元，多个电芯单元依次并排设置。该电芯组件100A设置于外壳组件100D内，并与汇流排组件100B电连接，汇流排组件100B与外壳组件100D连接，端板组件100C与汇流排组件100B和外壳组件100D连接。

如图1所示，汇流排组件100B和端板组件100C的数量均为两个，并分别位于外壳组件100D和电芯组件100A的两端。两个端板组件100C分别用于封装两个汇流排组件100B，从而实现电池模组100的封装。

图2是电芯组件100A的电芯单元的一种实施例的立体结构示意图。如图2所示，电芯单元100E包括电芯101E、电芯顶封102E以及电芯极耳 200，电芯极耳200是具体结构请参见下述的电芯极耳的实施例。电芯101E 的两端设置电芯顶封101E，电芯顶封101E连接电芯极耳200，电芯极耳 200的第一端通过电芯顶封101E与电芯电连接，电芯极耳200的另一端连接到汇流排组件100B，从而电芯101E通过电芯极耳200与汇流排组件100B 电连接。

需要说明的是，虽然此处以电芯极耳200为例对电芯单元100E进行说明，然而，电芯单元100E可以设置下述各实施例中的电芯极耳，例如电芯极耳10A或电芯极耳300。

还需要说明的是，上述电芯单元也可以是一个软包电池，该软包电池例如可以包括电芯、包裹电芯的封装件以及电连接于电芯两端的电芯极耳。电芯两端的电芯极耳分别用作电池的正极和负极。

下面结合图3-5介绍本实用新型的电芯极耳的各实施例。为了方便描述，将电芯极耳连接电芯的一端定义为第一端，将电芯极耳的与该第一端相对的一端定义为第二端，在上述的电池模组100的实施例中，也就是电芯极耳的用于与汇流排组件连接的一端定义为第二端。

本实用新型的电芯极耳从第一端向第二端依次设有熔断区和缓冲区，熔断区用于当电芯外部短路时在电芯内部产生瞬间大电流使熔断区熔断，终止短路过程，从而避免电芯起火***，提高电芯的安全性能；缓冲区则对由振动、冲击引起的拉扯起到缓冲作用，并对熔断区进行保护，从而提高电芯并进而提高电池模组的使用寿命和增加电池模组的安全性能，具有广阔的应用前景。

图3A-3B是本实用新型一实施例的电芯极耳10A的主视图和左视图。如图3A-3B所示，电芯极耳10A包括极耳本体10，极耳本体10例如可以由薄铝带或其他合适材料制成的带状件，其具有相对的第一端11和第二端 12，第一端11用于连接电芯(图未示)，第二端12用于连接汇流排组件，或用于连接另一个电芯的电芯极耳。极耳本体10从第一端11向第二端12 依次设有熔断区14和缓冲区13。缓冲区13例如可以通过在极耳本体10 预折弯形成，例如通过一次冲压而成。当电芯应用于新能源动力汽车时，电芯会随车辆的行驶而振动，这时缓冲区可以提供缓冲，避免极耳受到拉扯而断裂，同时还可以对熔断区进行保护。

从图3A中可以清楚看出，缓冲区13沿极耳本体10的宽度方向(即图 3A中的从左向右的方向)从左端一直延伸到右端。从图3B中可以看出，本实施例中的缓冲区的截面为半圆弧形，然而本领域的技术人员应该理解，缓冲区的截面也可以为圆弧形或波浪形等。

熔断区14通过在极耳本体10上形成多个开孔141形成。从图3A中可以清楚看出，多个开孔141沿极耳本体10的宽度方向(即图3A中的从左向右的方向)延伸并与缓冲区13平行。开孔141的形状可以是圆形、矩形、菱形等。开孔141的数目可以是任意数目，例如五个、十个等，这取决于极耳的宽度。开孔141例如可通过冲裁制成，其可以起到减小局部过流面积，增加局部电阻，形成熔断区域，当电芯发生外部短路时，电流急剧增大，熔断区区域温度迅速升高并熔断，以保护电芯不发生进一步损坏，避免发生起火、***等危险。

进一步地，如图3A所示，在熔断区14的表面还可以设有保护层15，保护层15例如可以是极耳胶，通过极耳胶对熔断区14进行紧密包裹，对极耳结构进行补强，避免熔断区在正常工作时因为振动、冲击等发生断裂，同时还可保证熔断区熔断后的绝缘。极耳胶例如可以是不同的耐高温密封材料，例如氟橡胶、硅橡胶、聚丙烯橡胶等。需要说明的是，保护层15可以仅仅覆盖熔断区14，也可以覆盖熔断区14以及熔断区14以外的部分区域。

下面参照图4A-4B对实用新型的另一实施例的电芯极耳200进行说明。图4A-4B是本实用新型另一实施例的电芯极耳200的主视图和左视图。电芯极耳200与电芯极耳10A的区别在于熔断区24的结构，电芯极耳200 的熔断区24通过在极耳本体20上形成沿极耳本体20的宽度方向延伸的长槽241形成。

具体地，如图4A-4B所示，电芯极耳200包括极耳本体20，极耳本体 20具有相对的第一端21和第二端22，第一端21用于连接电芯(图未示)，第二端22用于连接汇流排组件，或用于连接另一个电芯的电芯极耳。极耳本体20从第一端21向第二端22依次设有熔断区24和缓冲区23。缓冲区 23通过在极耳本体20预折弯形成，例如通过一次冲压而成，当电芯应用于新能源动力汽车时，电芯会随车辆的行驶而振动，这时缓冲区可以提供缓冲，避免极耳受到拉扯而断裂，同时还可以对熔断区进行保护。

从图4A中可以清楚看出，缓冲区23沿极耳本体20的宽度方向(即图 4A中的从左向右的方向)从左端一直延伸到右端。从图4B中可以看出，本实施例中的缓冲区的截面为半圆弧形，然而本领域的技术人员可以理解，缓冲区的截面也可以为圆弧形或波浪形等。

熔断区24通过在极耳本体20上形成长槽241形成。从图4A中可以清楚看出，长槽241沿极耳本体20的宽度方向(即图4A中的从左向右的方向)延伸并与缓冲区23平行。长槽241的形状可以是圆形、矩形、菱形等。长槽241的长度可以是极耳本体20的宽度的十分之三、二分之一等。长槽 241例如可通过冲裁制成，或利用线切割、激光切割在片材上加工形成，通过在极耳本体20上形成长槽241，可以起到减小局部过流面积，增加局部电阻，形成熔断区域，当电芯发生外部短路时，电流急剧增大，熔断区区域温度迅速升高并熔断，以保护电芯不发生进一步损坏，避免发生起火、***等危险。

进一步地，如图4A所示，在熔断区24的表面还可以设有保护层25，保护层25例如可以是极耳胶，通过极耳胶对熔断区24进行紧密包裹，对极耳结构进行补强，避免熔断区在正常工作时因为振动、冲击等发生断裂，同时还可保证熔断区熔断后的绝缘，极耳胶例如可以是不同的耐高温密封材料，例如氟橡胶、硅橡胶、聚丙烯橡胶等。与上电芯极耳10A的保护层15类似，保护层25可以仅仅覆盖极耳本体的熔断区24，也可以覆盖极耳本体的熔断区24以及熔断区24以外的部分区域。

下面参照图5A-5B对本实用新型另一实施例的电芯极耳进行详细说明。图5A-5B是本实用新型另一实施例的电芯极耳300的主视图和左视图。电芯极耳300与电芯极耳10A和电芯极耳200的区别在于熔断区34的结构，电芯极耳300的熔断区34通过在极耳本体20的左右两端部各形成一个沿极耳本体20的宽度方向延伸的凹槽341形成。

具体地，如图5A-5B所示，电芯极耳300包括极耳本体30，极耳本体 30具有相对的第一端31和第二端32，第一端31用于连接电芯(图未示)，第二端32用于连接汇流排组件，或用于连接另一个电芯的电芯极耳。极耳本体30从第一端31向第二端32依次设有熔断区34和缓冲区33。缓冲区 33通过在极耳本体30预折弯形成，例如通过一次冲压而成。当电芯应用于新能源动力汽车时，电芯会随车辆的行驶而振动，这时缓冲区可以提供缓冲，避免极耳受到拉扯而断裂，同时还可以对熔断区进行保护。

从图5A中可以清楚看出，缓冲区33沿极耳本体30的宽度方向(即图 3A中的从左向右的方向)从左端一直延伸到右端。从图3B中可以看出，本实施例中的缓冲区的截面为半圆弧形，然而本领域的技术人员应该理解，缓冲区的截面也可以为圆弧形或波浪形等。

熔断区34通过在极耳本体30上形成两个凹槽341形成。从图3A中可以清楚看出，两个凹槽341分别从极耳本体10的左右两端向中部延伸，并在中部形成连接部分，左右两端的凹槽341的长度可以相同，也可以不同，例如可以都是极耳本体30的宽度的四分之一或三分之一等。凹槽341的形状也可以是圆形、矩形、菱形等。与电芯极耳200的长槽241类似，凹槽341例如也可通过冲裁制成，或利用线切割、激光切割在片材上加工形成。通过在极耳本体30上形成凹槽341，可以起到减小电芯极耳局部过流面积，增加局部电阻，形成熔断区域，当电芯发生外部短路时，电流急剧增大，熔断区区域温度迅速升高并熔断，以保护电芯不发生进一步损坏，避免发生起火、***等危险。

进一步地，如图5A所示，在熔断区34的表面还设有保护层35，保护层35例如可以是极耳胶，通过极耳胶对熔断区34进行紧密包裹，对极耳结构进行补强，避免熔断区在正常工作时因为振动、冲击等发生断裂，同时可保证熔断区熔断后的绝缘，极耳胶例如可以是不同的耐高温密封材料，例如氟橡胶、硅橡胶、聚丙烯橡胶等。如图5A所示，保护层35可以仅仅覆盖熔断区34，也可以覆盖熔断区34以及部分熔断区34以外的区域。

下面参照图6介绍本实用新型的上述实施例中的电芯极耳的一种加工方法，应理解的是，下面介绍的方法可以适用于上述任一实施例的电芯极耳的加工，例如用于电芯极耳10A、电芯极耳200或电芯极耳300的加工。如图6所示，本实用新型的上述实施例中的电芯极耳的一种加工方法可以包括以下步骤：

步骤S100：将卷材裁剪成所需尺寸的片材。

在步骤S100中，根据需要加工的电芯极耳的尺寸大小，将卷材裁剪成大小合适的片材。

步骤S200：利用模具在片材上冲压出缓冲区。

步骤S300：利用模具在片材上冲裁出熔断区，或利用线切割、激光切割在片材上加工出熔断区。

步骤S400：对片材进行表面处理；

步骤S500：在熔断区外部包裹极耳胶。

需要说明的是，步骤S200与步骤S300可以交换顺序，即在步骤S100 之后，可以先进行步骤S300，然后再进行步骤S200，即利用模具在片材上冲裁出熔断区，或利用线切割、激光切割在片材上加工出熔断区以后，再利用模具在片材上冲压出缓冲区。

综上，本实用新型针对熔断区对极耳结构强度的削弱问题，通过极耳上设置了折弯区，对由振动、冲击引起的拉扯起到了缓冲作用，还可以使用极耳胶对熔断区进行紧密包裹，对极耳结构进行补强，同时可保证熔断区熔断后的绝缘；此外，极耳可以由同种材料构成，成本较低。最后，折弯区和开槽区均可通过常规冲压、冲裁工艺一次成型，成本低。

以上已详细描述了本实用新型的较佳实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书限定的范围。

Claims (14)

1.一种电连接件，其特征在于，所述电连接件为电芯极耳，所述电芯极耳包括极耳本体，所述极耳本体具有用于连接电芯的第一端和与所述第一端相对的第二端，所述极耳本体沿所述第一端向所述第二端依次布置有熔断区和缓冲区。

2.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述极耳本体具有均匀的厚度。

3.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述极耳本体由单种材料制成。

4.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述熔断区还覆盖有保护层。

5.根据权利要求4所述的电连接件，其特征在于，所述保护层为极耳胶，所述极耳胶将所述熔断区完全覆盖。

6.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述缓冲区为在所述极耳本体上形成的预折弯部，所述预折弯部沿所述极耳的宽度方向延伸。

7.根据权利要求6所述的电连接件，其特征在于，所述预折弯部的截面为圆弧形、半圆弧形或波浪形。

8.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述熔断区通过在所述极耳本体上开槽或打孔形成。

9.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述熔断区包括沿所述极耳本体的宽度方向延伸的凹槽。

10.根据权利要求9所述的电连接件，其特征在于，所述凹槽设置于所述极耳本体的沿宽度方向的两侧并向中部延伸，或所述凹槽设置于所述极耳本体的沿宽度方向的中部。

11.根据权利要求1所述的电连接件，其特征在于，所述熔断区包括沿所述极耳本体的宽度方向设置的多个贯穿所述极耳本体的厚度的开孔。

12.一种电芯，其特征在于，所述电芯的两端分别设置有上述权利要求2-11任一项所述的电芯极耳，所述电芯极耳与所述电芯的两端电连接并分别用作正极和负极。

13.一种软包电池，其特征在于，所述软包电池包括电芯、包裹电芯的封装件以及上述权利要求2-11任一项所述的电芯极耳，所述电芯极耳与所述电芯的两端电连接并用作所述软包电池的正极和负极。

14.一种软包电池模组，其特征在于，所述软包电池模组包括电芯组件、汇流排组件、端板组件以及外壳组件，所述电芯组件包括多个电芯单元，所述多个电芯单元依次并排设置并在两端设有权利要求2-11任意一项所述的电芯极耳，其中所述电芯组件设置于所述外壳组件内并与所述汇流排组件电连接，所述汇流排组件与所述外壳组件连接，所述端板组件与所述汇流排组件和外壳组件连接。

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