CN218996885U - 一种电池单体、电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电池单体、电池及用电设备，属于电池领域。它包括壳体，所述壳体的两端设置开口，且内部由若干隔板分成多层腔室，每层所述腔室内均设置有电极组件；盖组件，用于封闭每层腔室；所述电极组件的正极极耳和负极极耳分别位于两端，并与盖组件上的端子电性连接；所述隔板的数量大于等于1，在壳体内部形成至少两层腔室。本实用新型通过隔板将壳体内部分为多层腔室，相邻腔室之间只有一层隔板，可以提高电池内部空间的利用率，进而提高电池容量和能量密度。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池技术领域，更具体地说，涉及一种电池单体、电池及用电设备。
背景技术
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，安全性、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的能量密度。电池能量密度的提升可以从其活性材料及电解液成分角度入手改进，也可以从电池内部空间利用率的角度改进
中国实用新型，公开号：CN217768541U，公开日：2022年11月8日，公开了一种电池单体、电池及用电装置，其中电池单体包括由第一壁、第二壁和第三壁组成的壳体，电池包括多个电池单体。其不足之处是：在组装成为电池时，各电池单体的第二壁壁厚会占据一定电池空间，影响电池容量的提升。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有电池单体的侧壁会占据一定电池空间，导致电池空间利用率低，影响电池容量提升的问题，本实用新型提供一种电池单体、电池及用电设备。
2、技术方案
为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。
一种电池单体，包括壳体，所述壳体的两端设置开口，且内部由若干隔板分成多层腔室，每层所述腔室内均设置有电极组件；盖组件，用于封闭每层腔室；所述电极组件的正极极耳和负极极耳分别位于两端，并与盖组件上的端子电性连接；所述隔板的数量大于等于1，在壳体内部形成至少两层腔室。
若干层隔板将壳体内部分成多层腔室，每层腔室内均设置电极组件，并用盖组件进行封闭，相当于每层腔室均为独立的电芯单元，均可进行充放电作业，相邻的电芯单元件仅通过一层隔板隔开，相比于现有技术中每个电池单体为一个电芯单元，包括由第一壁、第二壁和第三壁组成的壳体的技术方案，本实用新型在两个电芯单元并排设置时可以省去一层第二壁，进一步提高了电池单体的空间利用率，进而提高电池容量和能量密度。
进一步的，所述电极组件的窄侧边通过麦拉绝缘膜包裹有底托。
相比于现有技术中：壳体仅一端开口，电极组件从上至下放入壳体中，并利用设置有正、负极端子的顶盖组件封闭开口的技术方案，本实用新型中壳体两端开口，并通过正、负极盖组件分别封闭两端开口的方案，电极组件入壳难度更高，电极组件的侧部容易被壳体刮伤，通过在电极组件侧部设置薄板状的底托，可以很好的解决这一问题。为保证电池单体的安全性，在生产制作过程中需要在电极组件的侧面包裹一层麦拉绝缘膜，避免电极组件与金属壳体直接接触造成短路，将底托置于麦拉绝缘膜与电极组件的侧部之间，通过麦拉绝缘膜将底托包裹在电极组件外侧可以很好的利用现有工艺，节省制程。
进一步的，每层所述腔室的侧部均设置有防爆阀，所述防爆阀安装在壳体上，防爆阀位于腔室的窄侧部，用于在电池内部压力过大时进行泄压，防止热失控中电池发生***，保持电池的安全性。由于防爆阀设置在腔室的窄侧部，不与盖组件位于同一侧，有利于避免从壳体内部排出的可燃气体影响电池单体间的电性连接；组装时，可将电池单体侧放，使得防爆阀朝向电池和用电设备的底部，进一步提高安全性。
进一步的，每层所述腔室的开口均通过独立的盖组件封闭。
盖组件包括正极盖板和负极盖板，分别在两端对腔室进行封闭，其上分别设置正极端子和负极端子，并与电极组件的正极极耳和负极极耳分别电性连接。
进一步的，所述隔板的厚度大于等于0.5mm。
隔板可以焊接在壳体中，也可以采用铝挤一体成型工艺直接与壳体一体制备而成，基于焊接和铝挤的工艺要求，隔板的厚度一般不小于0.5mm。
进一步的，每层所述腔室内均包括两组电极组件，两组所述电极组件的负极极耳分别与负极的盖组件直接电性连接；两组所述电极组件的正极极耳共同通过连接片与正极的盖组件电性连接。
电极组件的多个负极片未涂覆活性物质的集流体在合拢并利用超声波预焊接后裁切形成负极极耳，再通过激光焊直接将负极极耳焊接在负极盖组件的端子上，省去负极连接片的使用，提高了电池的空间利用率。
进一步的，所述麦拉绝缘膜覆盖至连接片的外侧，避免连接片与金属壳体接触。
进一步的，所述电极组件为卷芯结构或叠芯结构，卷芯结构和叠芯结构为常见的两种电极组件结构。
一种电池，包括上述的任一项电池单体。
一种用电设备，包括上述的电池，所述电池用于提供电能。
3、有益效果
相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：
(1)本实用新型通过隔板将壳体内部分为多层腔室，相邻腔室之间只有一层隔板，相邻两腔室间可以省去一层电池单体的侧壁，能够提高电池内部空间的利用率，进而提高电池容量和能量密度；
(2)本实用新型通过对每层腔室设置独立的盖组件，该腔室内的正、负极极耳均与本腔室两端的盖组件相对应，便于将盖板焊接至壳体上，并对每层腔室进行密封；
(3)本实用新型针对每层腔室均单独设置有防爆阀，保持电池单体的安全性；由于防爆阀设置在腔室的窄侧部，不与盖组件位于同一侧，有利于避免从壳体内部排出的可燃气体影响电池单体间的电性连接。
(4)本实用新型通过麦拉绝缘膜将底托包裹在电极组件外侧，可以避免电极组件在入壳时侧部被壳体刮伤，还可以很好的利用现有工艺实现底托与电极组件的组装，节省制程。
附图说明
图1为本实用新型一种电池单体的示意图；
图2为本实用新型一种电池单体的壳体的结构示意图；
图3为本实用新型一种电池单体中电极组件、底托与麦拉绝缘膜的结构示意图；
图4为本实用新型一实施例的车辆的结构示意图。
图中：1、壳体；2、腔室；3、电极组件；4、盖组件；5、隔板；6、防爆阀；7、连接片；8、麦拉绝缘膜；9、底托；10、电池；20、控制器；30、马达；1000、车辆。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进行详细描述。
在本申请实施例中，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。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。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。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。
电池单体可以包括电极组件3和电解液，电极组件3由正极片、负极片和隔离膜组成。
电池单体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集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的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集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的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石墨、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3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。
目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源***，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，安全性、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的能量密度。例如，对于电池单体，其一般包括电极组件3、电解液、容纳电极组件3和电解液的壳体1及装配在壳体1上的盖组件4，盖组件4上通常装配有用于输入或输出电能的电极端子。电池壳体1至少包括四个侧面，在现有技术CN217768541U专利中公开了具有第一壁、第二壁和第三壁组成壳体的电池单体，其中第二壁有两个，当电池单体并排多个组成电池时，相邻两个电池单体间隔有两层第二壁，使得电池空间利用率低，影响电池能量密度。
鉴于此，本申请实施例提出了一种电池单体，如图1-图3所示，包括壳体1，所述壳体1的两端设置开口，且内部由若干隔板5分成多层腔室2，隔板5的数量大于等于1，并在每层所述腔室2内均设置有电极组件3，同时利用盖组件4封闭每层腔室2，在注入电解液之后，相当于每层腔室2构成了独立的电芯单元，均可进行充放电作业；相比于现有技术CN217768541U中每个电池单体为一个电芯单元，包括由第一壁、第二壁和第三壁组成的壳体的技术方案，本申请实施例在两个电芯单元并排设置时可以省去一层第二壁，当并排的电芯单元为n个时，可以省去n-1层第二壁，提高了电池的空间利用率，进而提高电池容量和能量密度，同时还可以使得壳体的重量减轻。
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，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
如图1所示，壳体1的两端设置开口，其内部多层腔室2也为两端开口，电极组件3的正极极耳和负极极耳分别位于两端，并与两端的盖组件4上的端子进行电性连接，每层所述腔室2的开口均通过独立的盖组件4封闭，便于将盖组件4焊接在壳体1上。
可选的，每层腔室2内均包括两组电极组件3，两组所述电极组件3的负极极耳分别与负极的盖组件4直接电性连接；两组所述电极组件3的正极极耳共同通过连接片7与正极的盖组件4电性连接。电极组件3的多个负极片未涂覆活性物质的集流体在合拢并利用超声波预焊接后裁切形成负极极耳，再通过激光焊直接将负极极耳焊接在负极盖组件4的端子上，省去负极连接片的使用，可以使涂覆有活性材料的电极片进一步延长，提高了电池的空间利用率，也有利于提高电池能量密度。此外每层腔室2内两组电极组件3的设计，也能够提高电池的空间利用率，有利于提高电池能量密度。
可选的，每层腔室2的侧部均设置有防爆阀6，防爆阀6安装在壳体1上，防爆阀6位于腔室2的窄侧部，用于在电池内部压力过大时进行泄压，防止热失控中电池发生***，保持电池的安全性，腔室2的窄侧部与电极组件3的窄侧部相对，腔室2的宽侧部与电极组件3的宽侧部相对。由于防爆阀6设置在腔室2的窄侧部，不与盖组件4位于同一侧，有利于避免从壳体内部排出的可燃气体影响电池单体间的电性连接；组装时，可将电池单体侧放，使得防爆阀朝向电池和用电设备的底部，进一步提高安全性。
可选的，隔板5的厚度大于等于0.5mm。隔板5可以焊接在壳体1中，也可以采用铝挤一体成型工艺直接与壳体1一体制备而成，基于焊接和铝挤的工艺要求，隔板5的厚度一般不小于0.5mm。
可选的，电极组件3的窄侧边通过麦拉绝缘膜8包裹有底托9，壳体1为铝合金金属材质。相比于现有技术中：壳体仅一端开口，电极组件从上至下放入壳体中，并利用设置有正、负极端子的顶盖组件封闭开口的技术方案，本申请实施例中壳体1两端开口，并通过正、负极的盖组件4分别封闭两端开口的方案，需要分别对正、负极的两个盖板进行焊接，工艺也较为复杂，且电极组件3的需从侧面推入壳内，难度更高，电极组件3的窄侧部容易与壳体1之间发生摩擦而被刮伤。通过在电极组件3窄侧部设置薄板状的底托9，可以很好的解决电极组件3的侧部被刮伤这一问题。为保证电池单体的安全性，在生产制作过程中需要在电极组件3的侧面包裹一层麦拉绝缘膜8，避免电极组件3与金属壳体1直接接触造成短路，将底托9置于麦拉绝缘膜8与电极组件3的侧部之间，通过麦拉绝缘膜8将底托9包裹在电极组件3外侧可以很好的利用现有包裹麦拉绝缘膜8的工艺，节省制程。
麦拉绝缘膜8覆盖至连接片7的外侧，避免连接片7与金属的壳体1接触。
应理解，本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的设备，还可以适用于所有使用电池的设备，但为描述简洁，下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如，如图4所示，为本申请一个实施例的一种车辆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100的内部可以设置马达30，控制器20以及电池10，控制器20用来控制电池10为马达30的供电。例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1000的供电，例如，电池10可以作为车辆1000的操作电源，用于车辆1000的电路***，例如，用于车辆1000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10不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池10可以包括多个电池单体。根据不同的电力需求，电池单体的数量可以设置为任意数值。多个电池单体可通过串联、并联或混联的方式连接以实现较大的容量或功率。由于每个电池10中包括的电池单体的数量可能较多，为了便于安装，可以将电池单体分组设置，每组电池单体组成电池模块。电池模块中包括的电池单体的数量不限，可以根据需求设置。电池可以包括多个电池模块,这些电池模块可通过串联、并联或混联的方式进行连接。
以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种电池单体，其特征在于：包括壳体，所述壳体的两端设置开口，且内部由若干隔板分成多层腔室，每层所述腔室内均设置有电极组件；
盖组件，用于封闭每层腔室；
所述电极组件的正极极耳和负极极耳分别位于两端；
所述隔板的数量大于等于1。
2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：每层所述腔室内均包括两组电极组件，两组所述电极组件的负极极耳分别与负极的盖组件电性连接；两组所述电极组件的正极极耳共同通过连接片与正极的盖组件电性连接。
3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：每层所述腔室的窄侧部均设置有防爆阀，所述防爆阀安装在壳体上。
4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：每层所述腔室的开口均通过独立的盖组件封闭。
5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述隔板的厚度大于等于0.5mm。
6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述电极组件的窄侧边通过麦拉绝缘膜包裹有底托。
7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于：所述麦拉绝缘膜覆盖至连接片的外侧。
8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述电极组件为卷芯结构或叠芯结构。
9.一种电池，其特征在于：包括权利要求1-8中任一项所述的电池单体。
10.一种用电设备，其特征在于：包括权利要求9中所述的电池，所述电池用于提供电能。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |