CN219419078U - 电池装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电池技术领域，具体是关于一种电池装置，所述电池装置包括电池和箱体，所述电池包括壳体、电芯和极柱，所述壳体内设置有容置腔；所述电芯设于所述容置腔，所述电芯包括极片，所述极片上设置有用于容置电解液的凹陷部；所述极柱设于所述电池壳体，并且所述极柱和所述电芯连接，所述箱体具有底板，所述电池设于所述箱体，并且极柱设于所述壳体朝向所述底板的一端。通过在电芯的极片上设置用于容置电解液的凹陷部，能够将电解液约束在电芯内，减少了电池中游离的电解液，避免大量的电解液游离至极柱，实现了对极柱的保护，进而至少一定程度上降低电池的故障率。

Description

电池装置

技术领域

本公开涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池装置。

背景技术

在电动车辆中往往设置有电池装置，电池装置用于向电动车辆提供动力。电池装置中具有多个电池，多个电池电连接(串联或者并联)，电池上设置有用于电连接的极柱，并且在电池中具有电解液。电池中游离的电解液和极柱接触后，可能会腐蚀极柱，从而导致电池故障。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电池及电池装置，进而至少一定程度上降低电池装置的故障率。

本公开提供一种电池装置，所述电池装置包括：

电池，所述电池包括壳体、电芯和极柱，所述壳体内设置有容置腔，所述电芯设于所述容置腔，所述电芯包括极片，所述极片上设置有用于容置电解液的凹陷部，所述极柱设于所述壳体，并且所述极柱和所述电芯连接；

箱体，所述箱体具有底板，所述电池设于所述箱体，并且所述极柱设于所述壳体朝向所述底板的一端。

本公开实施例提供的电池装置，包括电池和箱体，电池包括壳体、电芯和极柱，电芯设于壳体内的容置腔，极柱设于壳体，在电芯的极片上设置用于容置电解液的凹陷部，能够将电解液约束在电芯内，减少了电池中游离的电解液，避免了电池的极柱靠近底板设置时大量的电解液游离至极柱，实现了对极柱的保护，进而至少一定程度上降低电池装置的故障率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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的附图。

图1为本公开示例性实施例提供的一种电池装置的结构示意图；

图2为本公开示例性实施例提供的一种电池的结构示意图；

图3为本公开示例性实施例提供的第一种电芯的结构示意图；

图4为本公开示例性实施例提供的第二种电芯的结构示意图；

图5为本公开示例性实施例提供的第三种电芯的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。

在本公开的描述中，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；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。

除非另有规定或说明，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，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。

本公开示例性实施例提供一种电池装置，如图1和图2所示，电池装置包括电池100和箱体200，电池100包括壳体10、电芯20和极柱30，壳体10内设置有容置腔；电芯20设于容置腔。如图3所示，电芯20包括极片21和隔膜23，极片21的相对两面上均设置有用于容置电解液的凹陷部22；极柱30设于壳体10，并且极柱30和电芯20连接。箱体200具有底板210，电池100设于箱体200，并且极柱30设于壳体10朝向底板210的一端。

本公开实施例提供的电池装置，包括电池100和箱体200，电池100包括壳体10、电芯20和极柱30，电芯20设于壳体10内的容置腔，极柱30设于壳体10，在电芯20的极片21上设置有用于容置电解液的凹陷部22，能够将电解液约束在电芯20内，减少了电池100中游离的电解液，避免了极柱30朝向底板210设置时大量的电解液游离至极柱30，实现了对极柱30的保护，进而至少一定程度上降低电池100的故障率。

下面将对本公开实施例提供的电池装置的各部分进行详细说明：

本公开实施例提供的电池100可以是长方体电池，壳体10可以呈长方体或者近似长方体的结构，在壳体10上设置有通孔，极柱30穿设于该通孔。示例的，极柱30包括主体部、第一连接部和第二连接部，主体部穿设于壳体10上的通孔内，第一连接部和主体部连接，并且主体部位于壳体10内，第一连接部和电芯20连接(第一连接部和电芯20的极耳焊接，或者第一连接部通过转接件和极耳连接)。第二连接部和主体部连接，并且第二连接部位于壳体10之外，第二连接部用于连接电池100外部的导电器件(比如，汇流排等)。

壳体10可以包括壳主体和盖板，壳主体上具有开口，盖板封堵于壳主体的开口处。示例的，壳体10可以包括两个相对设置的第一表面和位于两个第一表面之间的四个第二表面，第一表面的面积大于第二表面的面积。壳主体的开口可以位于一第一表面，盖板封堵于该开口，也即是盖板形成壳体10的一个第一表面。或者盖板可以壳主体的开口可以位于一第二表面，盖板封堵于该开口，也即是盖板形成壳体10的一个第二表面。

可选的，壳体10上设置有第一极柱和第二极柱，第一极柱和电芯20的一个极耳连接，第一极柱和电芯20的另一个极耳连接。第一极柱和第二极柱可以设于壳体10的盖板上。

在电池100壳体10内还设置有电解液，当电池100倒置(极柱30朝向底板210)时，电解液浸润至少部分电芯20。在电池100壳体10上可以设置有注液孔，在电芯20安装于壳体10内之后，通过注液孔向壳体10内注入电解液。完成电解液的注液后，通过封堵件将注液孔封闭。

可以理解的是，本公开实施例提供的电池100并不局限于长方体电池100，比如，电池100也可以是圆柱电池，圆柱电池中壳体10呈空心柱状结构。极柱30设于电池100壳体10的一个端面上，极柱30作为电池100的一个电极，壳体10作为电池100的另一个电极。

电芯20包括多个极片21，多个极片21中至少部分极片21上设置有用于容置电解液的凹陷部22。极片21上可以设置有多个凹陷部22，多个凹陷部22离散的分布于极片21上。

凹陷部22靠近极片21的第一边缘的位置和极片21的第一边缘之间具有预设距离，预设距离大于等于5mm，极片21的第一边缘为极片21靠近极柱30的边缘。通过将凹陷部22和极片21第一边缘的预设距离设为大于等于5mm，能够保证凹陷部22和极柱30的距离，避免游离的电解液聚集于极柱30，进一步的保护极柱30。

在一可行的实施方式中，电芯20为卷绕式电芯。即将第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜23进行卷绕，得到卷绕式电芯。比如，如图5所示，第一极片为正极极片211，第二极片为负极极片212。

如图4所示，极片21包括扁平区201和弯折区202，扁平区201设置有第一凹陷部221，弯折区202设置有第二凹陷部222，第二凹陷部222的深度大于第一凹陷部221的深度。

相关技术中，在经过热压后的卷芯上，弯折区202的极片与极片之间的间隙大于扁平区201处极片与极片之间的间隙，在电池100初始阶段弯折区202的储液能力是优于扁平区的。但是随着电池100多次充放电循环过程中会发生大面鼓胀，也即扁平区201的极片会向外膨胀弯曲，导致扁平区201的极片间隙变大；而扁平区201的极片向外膨胀弯曲时会拉扯弯折区202的极片，使弯折区202的极片弯曲度变小，极片与极片之间的间隙逐渐变小，最终可能导致弯折区202的极片间隙甚至小于扁平区201的极片间隙，使得弯折区202的储液量越来越小；弯折区202的极片经过弯折后，极片拐角正负极n/p比会比设计值要小,这些原因就导致了弯折区202极片析锂的风险比扁平区201的更高，其对电解液储液的需求更大。将第二凹陷部222的深度设置为大于第一凹陷部221的深度，能够解决上述的问题。

当电池100为长方体或者近似长方体的结构时，电芯20可以近似长方体结构，在电池100两个相对的侧面上具有圆角结构，该圆角结构为电芯20卷绕时形成。极片21上和电芯20的圆角对应的区域为弯折区202，和电芯20的平面处对应的区域为扁平区201。

示例的，第一凹陷部221的深度为7μm-18μm，比如，第一凹陷部221的深度为7μm、8μm、10μm、15μm或者18μm等。第二凹陷部222的深度为25μm-75μm，比如，第二凹陷部222的深度为25μm、26μm、30μm、40μm、47μm、60μm或者75μm等。

需要说明的是，在本公开实施例中第一凹陷部221的深度是指第一凹陷部221远离扁平区201的一端到扁平区201的距离。第二凹陷部222的深度是指第二凹陷部222远离弯折区202的一端到弯折区202的距离。

扁平区201设置有至少一个第一凹陷部221，第一凹陷部221在扁平区201的投影的总面积占扁平区201的3％-30％。比如，第一凹陷部221在扁平区201的投影的总面积占扁平区201的3％、4％、7％、10％、20％或者30％。弯折区202设置有至少一个第二凹陷部222，第二凹陷部222在弯折区202的投影的总面积占弯折区202的5％-50％。比如，第二凹陷部222在弯折区202的投影的总面积占弯折区202的5％、8％、10％、30％、40％或者50％。

其中，第一凹陷部221在扁平区201的投影的总面积是指扁平区201内所有第一凹陷部221的投影的面积之和。第二凹陷部222在弯折区202的投影的总面积是指弯折区202内所有第二凹陷部222的投影的面积之和。值得注意的是，在本公开实施例中弯折区202的面积为弯折区202展开为平面后的面积，第二凹陷部222在弯折区202投影区的面积也为弯折区展开为平面状态时，第二凹陷部222在弯折区202投影区的面积。

通过将第一凹陷部221在扁平区201的投影的总面积设为占扁平区201的3％-30％，将第二凹陷部222在弯折区202的投影的总面积设为占弯折区202的5％-50％，保证有足够的引流路径即可以把电解液导流到电池100各部位，又保证了电芯20内具有足够的储液空间，避免过多的电解液处于游离状态。

极片211包括导电层及涂覆于导电层两侧的活性物质层。凹陷部22形成于活性物质层；或者，导电层上形成有凹坑，活性物质层和导电层随形设置，以形成所述凹陷部22。

其中，凹陷部22形成于活性物质层，是指仅在活性物质层上设置凹陷部22，比如，可以通过激光打孔的方式在活性物质层上形成凹陷部22，导电层上不设置凹陷部。导电层上形成有凹坑，活性物质层和导电层随形设置，是指通过冲压或者辊压等方式使活性物质层和导电层均发生形变形成凹陷部。比如，极片21上的凹陷部22的形状可以是棱柱状(比如，三棱柱、四棱柱或者六棱柱等)、圆锥状、棱锥状、半球状、碗状、盘状、倒圆台状或者水滴状等。

在卷绕式电芯中，第一极片为正极极片211，第二极片为负极极片212。极片21包括集流体，正极极片211的集流体为铝集流体，负极极片212的集流体为铜集流体，并且铝集流体的厚度大于铜集流体的厚度。

在本公开实施例中，正极极片211上设置有凹陷部22，负极极片212上不设置凹陷部22，也即是负极极片212为光面结构。在实际应用中，负极极片212上容易掉料，因此在负极极片212上设置凹陷部22的工艺要求高，且加工时负极掉料会影响电池的质量，在正极极片211上设置凹陷部22，负极极片212上不设置凹陷部22能够降低电池生产的工艺要求，且提升电池的质量。

正极集流体为铝集流体，负极集流体为铜集流体，铝集流体的厚度大于铜集流体的厚度。在厚度较大的铝集流体上设置凹陷部22，工艺较为简单，易于实现，避免了铜集流体厚度小而导致的形成凹陷部22被破坏的问题，既实现了通过凹陷部22容置电解液，能够有效的提成产品质量并控制生产成本和成品率。

可以理解的是，本公开实施例中也可以是，正极极片211上设置有凹陷部22，负极极片212上也设置有凹陷部22。在正极极片211和负极极片212均设置凹陷部22，能够提升相邻的极片21之间的电解液的容量，进一步的减少电池100中游离的电解液。

在另一可行的实施方式中，电芯20为叠片式电芯，电芯20包括多个堆叠设置的极片21，多个极片21中至少部分极片21上设置有凹陷部22。

叠片式电芯包括多个堆叠设置的极片21，多个堆叠设置的极片21中相邻的两个极片21之间设置有隔膜23。极片21包括极耳区和涂料区，极耳区用于形成电芯20的极耳，涂料区为极片21的主体区域，涂料区用于涂覆电极材料。

示例的，极耳区设于涂料区的侧部，并且极耳区为涂料区边缘的凸出部。涂料区可以呈矩形或者近似矩形的结构，极耳区也呈矩形或者近似矩形的结构。极耳区和涂料区连接的边缘的长度小于涂料区的边缘的长度。

多个极片21中可以包括正极极片211和负极极片212，在堆叠过程中正极极片211和负极极片212可以是交替设置，相邻的正极极片211和负极极片212之间设置有分隔片。

极片21可以包括集流体(导电层)和电极涂层(活性物质层)，电极涂层涂覆于集流体的表面。在实际应用中，可以将电极粉料混合成为涂覆液，将涂覆液涂布于集流体，再经过对辊和切模等工艺形成极片21。

正极极片211的集流体为铝集流体，在铝集流体的表面涂覆有正电极材料，形成正极极片211。负极极片212的集流体为铜集流体，在铜集流体上涂覆负电极材料形成负极极片212。铝集流体的厚度大于铜集流体的厚度。当然在另一些实施方式中，集流体也可以采用其他材料，本公开实施例并不以此为限。

正极极片211上设置有凹陷部22，负极极片212上不设置凹陷部22，也即是负极极片212为平面结构。在实际应用中，负极极片212上容易掉料，因此在负极极片212上设置凹陷部22的工艺要求高，且加工时负极掉料会影响电池的质量，在正极极片211上设置凹陷部22，负极极片212上不设置凹陷部22能够降低电池生产的工艺要求，且提升电池的质量。

在叠片式电芯中，正极集流体为铝集流体，负极集流体为铜集流体，铝集流体的厚度大于铜集流体的厚度。在厚度较大的铝集流体上设置凹陷部22，工艺较为简单，易于实现。或者正极极片211上设置有凹陷部22，负极极片212上也设置有凹陷部22。在正极极片211和负极极片212均设置凹陷部22，本公开实施例并不以此为限。

本公开实施例提供的电池100中，隔膜23两侧的极片21上的凹陷部22可以是相对设置，或者极片21上的凹陷部22可以是同向设置。示例的，相邻的两个极片21上的凹陷部22相对设置。第一极片朝向第二极片的一面设置有第三凹陷部，第二极片朝向第一极片的一面设置有第四凹陷部，第三凹陷部在第二极片上的正投影至少部分和第三凹陷部不重合，第一极片和第二极片为隔膜23的两侧的极片21。

第一极片上的第三凹陷部和第二极片上的第四凹陷部不重合，则第三凹陷部和第四凹陷部至少部分嵌合，避免了一个极耳上的凹陷部22过于密集而影响极耳的性能，也兼顾了电解液的容置空间。

可选的，第一极片上设置有多个第三凹陷部，多个第三凹陷部离散的分布于第一极片。第二极片上设置有多个第四凹陷部，多个第四凹陷部离散的分布于第二极片。第三凹陷部和第四凹陷部交错设置，也即是，第四凹陷部在第一极片上投影位于多个第三凹陷部的间隙内。

其中，电池装置可以是电池组、电池模组或者电池包等。电池组包括多个顺序排列的电池100，多个电池100在排列时，相邻的电池100的大表面相对。电池模组可以包括电池组和端板(端绝缘板)，端板设置于电池组沿电池100排列方向的端部，在电池组的两端分别设置有端板。

电池包可以包括箱体200和多个电池100，箱体200包括底板210和边框220，边框220连接于底板210，形成一个或者多个电池舱，电池100设置于电池舱。底板210用于支撑电池100，边框220用于对电池100进行限位。

电池100设于箱体200，并且极柱30设于壳体10朝向底板210的一端。电池100的极柱30可以设于电池100的顶部，电池100在箱体200内呈倒置状态。当电池100呈倒置状态时，电池100中游离的电解液容易聚集于极柱30处，对极柱30造成腐蚀。本公开实施例中，通过将电解液置于极片21上凹陷部22，减少了游离的电解液，实现了对极柱30的保护。

本公开实施例提供的电池装置包括电池100和箱体200，在电池100中，电芯20设于壳体10内的容置腔，极柱30设于壳体10，在电芯20的极片21上设置用于容置电解液的凹陷部22，能够将电解液约束在电芯20内，减少了电池100中游离的电解液，避免大量的电解液游离至极柱30，实现了对极柱30的保护，进而至少一定程度上降低电池装置的故障率，提升电池装置的使用寿命。

本公开实施例提供的电池装置可以应用于电动车辆，当电池装置用于电动车辆时，电池装置可以是电池包，电池包安装于电动车辆上，向电动车辆提供能源。

在实际应用中，电池包可以安装于电动车辆的车架。电池包可以和车架固定连接。或者电池包可以是模块化电池包，模块化电池包能够可拆卸的连接于车辆主体，便于更换。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (10)

1.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括：

电池，所述电池包括壳体、电芯和极柱，所述壳体内设置有容置腔，所述电芯设于所述容置腔，所述电芯包括极片，所述极片上设置有用于容置电解液的凹陷部，所述极柱设于所述壳体，并且所述极柱和所述电芯连接；

箱体，所述箱体具有底板，所述电池设于所述箱体，并且所述极柱设于所述壳体朝向所述底板的一端。

2.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述极片上设置有多个所述凹陷部。

3.如权利要求2所述的电池装置，其特征在于，所述电芯为卷绕式电芯，所述极片包括扁平区和弯折区，所述扁平区设置有第一凹陷部，所述弯折区设置有第二凹陷部，所述第二凹陷部的深度大于所述第一凹陷部的深度。

4.如权利要求3所述的电池装置，其特征在于，所述第一凹陷部的深度为7μm-18μm，所述第二凹陷部的深度为25μm-75μm。

5.如权利要求3所述的电池装置，其特征在于，所述扁平区设置有至少一个所述第一凹陷部，所述第一凹陷部在所述扁平区的投影的总面积占所述扁平区的3％-30％；

所述弯折区设置有至少一个所述第二凹陷部，所述第二凹陷部在所述弯折区的投影的总面积占所述弯折区的5％-50％。

6.如权利要求2所述的电池装置，其特征在于，所述电芯为叠片式电芯，所述电芯包括多个堆叠设置的极片，多个所述极片中至少部分极片上设置有所述凹陷部。

7.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述电芯包括正极极片，所述正极极片上设置有所述凹陷部。

8.如权利要求7所述的电池装置，其特征在于，所述电芯还包括负极极片，所述负极极片上设置有所述凹陷部。

9.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述极片包括导电层及涂覆于所述导电层两侧的活性物质层；

所述凹陷部形成于所述活性物质层；

或者，所述导电层上形成有凹坑，所述活性物质层和所述导电层随形设置，以形成所述凹陷部。

10.如权利要求1所述的电池装置，其特征在于，所述凹陷部靠近所述极片的第一边缘的位置和所述极片的第一边缘之间具有预设距离，所述预设距离大于等于5mm，所述极片的第一边缘为极片靠近所述极柱的边缘。