CN214505621U - 一种电池单体、电池及使用电池单体作为电源的装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电池单体、电池及使用电池单体作为电源的装置，该电池单体包括壳体以及端盖，所述壳体设置有开口，所述端盖用于覆盖所述开口，且与所述壳体密封连接，所述壳体或者所述端盖中的一个设置有缺口，另一个设置有凸起，所述凸起设置在所述缺口内，并与所述缺口的形状相互匹配，所述端盖通过所述凸起与所述缺口的配合装配在所述壳体上。区别现有技术，本实用新型的电池单体的端盖通过凸起与缺口的配合装配在壳体上，可以有效减少端盖与壳体刮蹭产生的金属屑落入壳体内，使电池单体更加安全。

Description

一种电池单体、电池及使用电池单体作为电源的装置
技术领域
本实用新型涉及储能技术领域，特别涉及一种电池单体、电池及使用电池单体作为电源的装置。
背景技术
相关技术中，一般是壳体的开口大于等于端盖的大小，使得端盖装配入壳体的开口内。但是由于端盖或者壳体在生产过程中，生产误差不稳定，导致壳体与端盖装配时，容易出现过盈配合的问题，过盈配合可能会导致端盖与壳体刮蹭产生金属屑，而金属屑落入壳体内，可能导致电池单体内部短路，带来安全问题。
实用新型内容
为此，需要提供一种电池单体及其用电设备，用于解决端盖与壳体刮蹭产生金属屑，金属屑落入壳体内，可能导致电池单体内部短路的技术问题。
为实现上述目的，发明人提供了一种电池单体，包括：
壳体，所述壳体设置有开口；以及
端盖，所述端盖用于覆盖所述开口，且与所述壳体密封连接，所述壳体或者所述端盖中的一个设置有缺口，另一个设置有凸起，所述凸起设置在所述缺口内，并与所述缺口的形状相互匹配，所述端盖通过所述凸起与所述缺口的配合装配在所述壳体上。
上述技术方案的端盖通过凸起与缺口的配合装配在壳体上，可以有效减少端盖与壳体刮蹭产生的金属屑落入壳体内，使电池单体更加安全。
在一些实施例中，所述壳体包括多个侧壁，所述多个侧壁围合形成所述开口，所述缺口设置于至少一个所述侧壁上，所述缺口沿所述侧壁的厚度方向贯穿所述壳体的侧壁。
如此，通过缺口设置于至少一个侧壁上，缺口沿侧壁的厚度方向贯穿壳体的侧壁，端盖通过凸起与缺口的配合固定在壳体上，减少了端盖与壳体的侧壁之间发生的刮蹭。
在一些实施例中，所述缺口在竖直方向上的最大深度小于所述端盖的厚度。
如此，通过缺口在竖直方向上的最大深度小于端盖的厚度，在使用过程中，缺口与凸起之间通过激光焊接时，激光可以被端盖的底部阻挡，防止激光从端盖的底部穿透到壳体的内部，导致电池单体的损毁。
在一些实施例中，所述电池单体还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置于所述端盖的底部，所述缺口在竖直方向上的最大深度小于或等于所述绝缘部件在所述竖直方向上的最大厚度。
如此，通过缺口在竖直方向上的最大深度小于或等于绝缘部件在竖直方向上的最大厚度，在使用过程中，缺口与凸起之间通过激光焊接时，激光可以被绝缘部件的底部阻挡，防止激光从绝缘部件的底部穿透到壳体的内部，导致电池单体的损毁。
在一些实施例中，所述缺口的底部设置有台阶，所述台阶包括上台阶以及下台阶，所述凸起与所述下台阶相互配合。
此时，缺口与凸起之间通过激光焊接时，激光被上台阶阻挡，防止激光从端盖的侧面穿透到壳体内部，导致电池单体的损毁。
在一些实施例中，所述缺口的侧面与所述缺口的底面之间的角度为直角或者钝角。
为了方便缺口与凸起结构的加工，将缺口的侧面与缺口的底面之间的角度为直角或者钝角，且便于缺口与凸起之间的装配，提高了装配效率。
在一些实施例中，所述凸起的外周面与所述壳体的外周面平齐；或者
在竖直方向上，所述凸起的外周面的投影位于所述壳体的外周面的投影范围内。
此时，为了避免两个以上的电池单体排列设置时，电池单体的凸起将相邻的电池单体刮伤的风险，将凸起的外周面与壳体的外周面平齐，或者在竖直方向上，凸起的外周面的投影位于壳体的外周面的投影范围内，可以有效减少凸起刮伤相邻的电池单体的风险。
在一些实施例中，所述壳体为多边形壳体，所述端盖为多边形盖板，所述缺口位于所述壳体的一角，所述凸起对应设置在所述盖板的一角。
区别于圆形的壳体，多边形壳体与端盖之间的过盈配合位置一般位于多边形壳体的拐角处，为了避免此种情况的出现，将缺口设置在多边形壳体的拐角处，用于减少多边形壳体与端盖之间的拐角处出现过盈配合的技术问题。
为实现上述目的，发明人还提供了一种电池，包括如上述发明人提供的任意一项所述的电池单体。
为实现上述目的，发明人再提供了一种使用电池单体作为电源的装置，包括如上述发明人提供的任意一项所述的电池单体。
区别于现有技术，该电池与该用电装置的技术效果均为：其电池单体的端盖通过凸起与缺口的配合装配在壳体上，可以减少壳体与端盖的刮蹭，减少刮蹭产生的金属屑落入壳体内，使电池单体更加安全。
附图说明
图1为本申请一个实施例的一种车辆的结构示意图；
图2为本申请一个实施例的一种电池的结构示意图；
图3为本申请一个实施例的一种电池单体的***图；
图4为本申请一个实施例的一种壳体的结构示意图；
图5为本申请一个实施例的一种端盖与壳体配合前的局部结构示意图；
图6为本申请另一种实施方式中端盖与壳体配合前的局部结构示意图；
图7为本申请又一种实施方式中端盖与壳体配合前的局部结构示意图；
图8为本申请再一种实施方式中端盖与壳体配合前的局部结构示意图；
图9为本申请一个实施例的一种电池单体的俯视图；
图10为在图5中A-A处的局部剖视图。
附图标记说明：
1、电池单体，
11、壳体，
111、缺口，
1111、上台阶，
1112、下台阶，
1113、侧面，
1114、底面，
112、侧壁，
113、开口，
12、端盖，
121、凸起，
122、绝缘部件，
13、电极组件，
14、电极端子，
2、电池，
21、电池模组，
22、上箱体，
23、下箱体，
3、车辆，
31、马达，
32、控制器。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个以上包括两个；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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发明中的具体含义。
本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
本申请实施例描述的技术方案均适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等；其中，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
例如，如图1所示，为本申请一个实施例的一种车辆3的结构示意图，车辆3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3的内部可以设置马达31、控制器32以及电池2，控制器32用来控制电池2为马达31的供电。例如，在车辆3的底部或车头或车尾可以设置电池2。电池2可以用于车辆的供电，例如，电池2可以作为车辆3的操作电源，用于车辆3的电路***，例如，用于车辆3的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中，电池2不仅仅可以作为车辆3的操作电源，还可以作为车辆3的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆3提供驱动动力。
本申请的实施例所提到的电池2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。例如，本申请中所提到的电池2可以包括电池模块或电池包等。电池2一般包括用于封装一个或多个电池单体1的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
例如，如图2所示，为本申请一个实施例的电池2包括电池模组21以及箱体，电池模组21可收容于箱体内，电池模组21的数量为一个或多个，本实施例中为多个电池模组21排列布置于箱体内。箱体的类型不受限制，箱体可为框状箱体、盘状箱体或盒状箱体等，具体地，箱体可包括上箱体22与下箱体23，下箱体23用于容纳电池模组21，上箱体22与下箱体23盖合。
电池模组21包括两个以上的电池单体，两个以上的电池单体排列设置，并相互之间电连接，以形成电池模组21。
本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。
如图3所示，电池单体1包括电极组件13和电解液，电极组件13由正极片(图中未示出)、负极片(图中未示出)和隔离膜(图中未示出)组成。电池单体1主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，电极组件13可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
如图3以及图4所示，该电池单体1还可以包括两个电极端子14，两个电极端子14可以设置在端盖12上。端盖12通常是平板形状，两个电极端子14分别为正电极端子14和负电极端子14。每个电极端子14各对应设置一个连接构件，或者也可以称为集流构件，连接构件用于将电极组件13和电极端子14实现电连接。
该电池单体1还包括壳体11，壳体11可由铝、铝合金或镀镍钢等金属材料制成，壳体11可具有六面体形状或其他形状，且具有开口113。壳体11设有容纳腔，电极组件13容纳于壳体11的容纳腔内。壳体11的开口113覆盖有端盖12，端盖12可以由铝、铝合金等金属材料制成，端盖12的尺寸与电池壳体11的开口113的尺寸相适配。
现有的端盖12或者壳体11在生产过程中，生产误差不稳定，导致壳体11与端盖12装配时，容易出现过盈配合的问题，过盈配合可能会导致端盖12与壳体11刮蹭产生金属屑，而金属屑落入壳体11内，可能导致电池单体1内部短路，带来安全问题。
因此，本申请实施例提供一种技术方案，壳体11或者端盖12中的一个设置有缺口，另一个设置有凸起，凸起设置在缺口内，并与缺口的形状相互匹配，端盖12通过凸起与缺口的配合装配在壳体11上，通过缺口与凸起进行相互固定，可以减少端盖12与壳体11装配时发生刮蹭产生金属屑的问题，使电池单体1更加安全。
在一些实施例中，可以在壳体11上设置有凸起121，而端盖12上设置有缺口111，凸起121设置在缺口111内，凸起121的形状与缺口111的形状相互匹配。
在一些实施例中，在端盖12上设置有凸起121，壳体11上设置有缺口111，凸起121设置在缺口111内，凸起121的形状与缺口111的形状相互匹配，端盖12通过凸起121与缺口111的配合装配在壳体11上。
本申请实施例主要以端盖12上设置有凸起121，壳体11上设置有缺口111为例进行说明。
本申请一些实施例中，端盖12与壳体11之间通过焊接固定，例如激光焊接。
如图4所示，壳体11包括多个侧壁112，多个侧壁112围合形成开口113，壳体11还包括底壁，底壁与多个侧壁112围合形成壳体11，缺口111设置于侧壁112上，且沿侧壁112的厚度方向(如图中箭头x所指方向或者箭头y所指方向)，贯穿壳体11的侧壁112。如此，通过缺口111设置于侧壁112上，缺口111沿侧壁112的厚度方向(如图中箭头x所指方向或者箭头y所指方向)，贯穿壳体11的侧壁112，端盖12通过凸起121与缺口111的配合固定在壳体11上，减少了端盖12与壳体11之间发生的刮蹭问题。
在一些实施例中，壳体11为多边形壳体11，端盖12为多边形盖板，缺口111位于壳体11的一角，凸起121对应设置在盖板的一角。区别于圆形的壳体11，多边形壳体11与端盖12之间的过盈配合位置一般位于多边形壳体11的拐角处，为了避免此种情况的出现，将缺口111设置在多边形壳体11的拐角处，用于减少多边形壳体11与端盖12之间的拐角处过盈配合的问题。
在本实施例中，壳体11为矩形壳体11，端盖12为矩形盖板，缺口111位于矩形壳体11的一角，凸起121对应设置在矩形盖板的一角。在本实施例中，矩形壳体11的四角均设置有一个缺口111，矩形盖板的四角均设置有一个凸起121。由于壳体11与端盖12配合的位置在壳体11的四角，为减少壳体11与端盖12之间的过盈配合，缺口111也设置在壳体11的四角上。如此，仅剩端盖12的长边、宽边，与壳体11的内长边、内宽边的配合，可以有效减少壳体11与端盖12之间的拐角处出现过盈配合的技术问题。
可以理解的，矩形壳体11的四角，至少一个角设置有缺口111，对应的矩形盖板的四角，至少有一个角设置有凸起121。矩形壳体11与端盖12之间的过盈配合位置一般位于矩形壳体11的拐角处，为了避免此种情况的出现，将缺口111设置在矩形壳体11的拐角处，用于减少矩形壳体11与端盖12之间的拐角处出现过盈配合的技术问题。
本实施例中，壳体11的四角为倒圆角，端盖12的四角与壳体11的四角相匹配。此时，壳体11的四角为倒圆角，端盖12的四角也为倒圆角，凸起121设置在端盖12的四角，凸起121的倒圆角要小于等于壳体11的倒圆角。为了减少两个以上的电池单体1排列设置时，电池单体1的端盖12刮伤相邻的电池单体1的风险，本实施例中，凸起121的倒圆角与壳体11的倒圆角保持一致，倒圆角的取值范围为2mm-5mm。
在其他实施例中，壳体11为圆柱形，壳体11上设置有缺口111，端盖12为圆形端盖12，端盖12上设置有凸起121，也在本实施例的保护范围内。
如图5至图7所示，在一些实施例中，在端盖12上设置有凸起121，壳体11上设置有缺口111，凸起121设置在缺口111内，凸起121的形状与缺口111的形状相互匹配，端盖12通过凸起121与缺口111的配合装配在壳体11上。
在一些实施例中，如图6与图7所示，缺口111包括两个侧面1113以及一个底面1114，缺口111的侧面1113与缺口111的底面1114之间的角度为直角或者钝角，对应的凸起121的形状结构，根据缺口111的形状结构进行改变。为了方便缺口111与凸起121结构的加工，将缺口111的侧面1113与缺口111的底面1114之间的角度为直角或者钝角，且便于缺口111与凸起121之间的装配，如此提高了装配效率。当缺口111的侧面1113与缺口111的底面1114之间为钝角时，角度为110°-150°，相对于其他角度，将缺口111的侧面1113与缺口111的底面1114之间的角度设置为直角或者钝角，方便加工，便于装配。
在一些实施例中，如图6与图7所示，缺口111设置在壳体11上，缺口111在竖直方向(如图中箭头z所指方向)上的最大深度小于端盖12的厚度。如此，在使用过程中，缺口111与凸起121之间通过激光焊接时，激光可以被端盖12的底部阻挡，防止激光从端盖12的底部穿透到壳体11的内部，导致电池单体1的损毁。
在一些实施例中，如图8所示，缺口111设置在壳体11上，壳体11在缺口111的底部设置有台阶，台阶包括上台阶1111以及下台阶1112，凸起121与下台阶1112相互配合。此时，将端盖12的凸起121安装在壳体11的缺口111内，在凸起121的底部与下台阶1112通过激光焊接时，即使激光不小心通过凸起121与缺口111之间的缝隙透过去，激光也会被台阶阻挡，防止激光从端盖12的侧面穿透到壳体11内部，导致电池单体1的损毁。
如图9与图10所示，本实施例中，凸起121的外周面与壳体11的外周面平齐，壳体11的外周面指的是侧壁112远离容纳腔的表面，凸起121的外周面指的是端盖12与壳体11的外周面对应的表面。此时，为了避免两个以上的电池单体1排列设置时，电池单体1的凸起121将相邻的电池单体1刮伤的风险，将凸起121的外周面与壳体11的外周面平齐；或者，在其他实施例中，在竖直方向(如图中箭头z所指方向)上，凸起121的外周面的投影位于在壳体11的外周面上的投影范围内，亦可以有效减少电池单体1的凸起121将相邻的电池单体1刮伤的风险，也在本实施例的保护范围内。
请继续参照图10，在一些本实施例中，电池单体1还包括绝缘部件122，绝缘部件122设置于端盖12的底部，缺口111设置在壳体11上，缺口111在竖直方向(如图中箭头z所指方向)上的最大深度小于或等于绝缘部件122在竖直方向(如图中箭头z所指方向)上的最大厚度，这里所指的是缺口111的底部，在绝缘部件122的底部上方。如此，当缺口111设置在壳体11上时，通过缺口111在竖直方向(如图中箭头z所指方向)上的最大深度小于或等于绝缘部件122在竖直方向(如图中箭头z所指方向)上的最大厚度，在壳体11的缺口111与端盖12之间通过激光焊接时，激光可以被绝缘部件122所阻挡，防止激光从端盖12的侧面穿透到壳体11内部，导致电池单体1的损毁。
值得一提的是，无论缺口111与凸起121的形状、大小、角度，如何调整与修改，只要缺口111与凸起121之间可以相互固定，均在本实施例的保护范围内。
使用过程中，将电极组件13放置在壳体11内，端盖12的凸起121对应壳体11的缺口111，将端盖12盖在壳体11的开口113上，并通过激光焊接，将端盖12的凸起121与壳体11的缺口111之间焊接固定，完成装配。
本申请端盖12通过凸起121与缺口111的配合装配在壳体11上，减少端盖12与壳体11的内壁发生刮蹭，减少刮蹭产生的金属屑落入壳体11内。
需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体设置有开口；以及
端盖，所述端盖用于覆盖所述开口，且与所述壳体密封连接，所述壳体或者所述端盖中的一个设置有缺口，另一个设置有凸起，所述凸起设置在所述缺口内，并与所述缺口的形状相互匹配，所述端盖通过所述凸起与所述缺口的配合装配在所述壳体上。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述壳体包括多个侧壁，所述多个侧壁围合形成所述开口，所述缺口设置于至少一个所述侧壁上，所述缺口沿所述侧壁的厚度方向贯穿所述壳体的侧壁。
3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述缺口在竖直方向上的最大深度小于所述端盖的厚度。
4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括绝缘部件，所述绝缘部件设置于所述端盖的底部，所述缺口在竖直方向上的最大深度小于或等于所述绝缘部件在所述竖直方向上的最大厚度。
5.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述缺口的底部设置有台阶，所述台阶包括上台阶以及下台阶，所述凸起与所述下台阶相互配合。
6.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述缺口的侧面与所述缺口的底面之间的角度为直角或者钝角。
7.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述凸起的外周面与所述壳体的外周面平齐；或者
在竖直方向上，所述凸起的外周面的投影位于所述壳体的外周面的投影范围内。
8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述壳体为多边形壳体，所述端盖为多边形盖板，所述缺口位于所述壳体的一角，所述凸起对应设置在所述盖板的一角。
9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的电池单体。
10.一种使用电池单体作为电源的装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的电池单体。
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