CN219575884U - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池单体，电池单体包括壳体、电芯组件、顶盖组件及转接片。转接片包括第一连接部及第二连接部，且第二连接部的高度低于第一连接部的高度。转接片的第一连接部与极柱的底座焊接，转接片的第二连接部伸入极耳基部2111与折弯部2112之间并与折弯部2112的下表面焊接，故第二连接部与极耳在电池单体的高度方向重叠。电芯组件与极柱底座之间的距离等于极耳的高度加上第一连接部与第二连接部之间的高度差，并减去极耳的厚度。可见，电芯组件与极柱底座之间的距离可显著缩短，而壳体内节省出的空间则可用于设置体积更大的电芯组件，故壳体内部的空间利用率更高。因此，上述电池单体能量密度得以提升。此外，本实用新型还提供一种电池及用电装置。

Description

电池单体、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种电池单体、电池及用电装置。

背景技术

二次电池一般包括壳体、电芯组件及顶盖组件，电芯组件收容于壳体内并由顶盖组件进行密封。顶盖组件上设有极柱，电芯组件的极耳通过转接片与顶盖组件上的极柱连接，从而形成完整的过流回路。

目前，申请人在组装二次电池时一般采用如图1所示的结构。极耳经折弯后在电池的高度方向占用一定空间，转接片的上表面与极柱的底座焊接，下表面则与折弯后的极耳的上表面焊接。由此可见，极柱底座与电芯组件的顶部之间的距离等于折弯后极耳的高度与转接片的厚度之和，故导致极柱底部与电芯组件之间的距离较大、壳体内部的空间利用率较低，限制了电池的能量密度。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提升能量密度的电池单体。

一种电池单体，包括：

壳体，至少一侧开口；

电芯组件，收容于所述壳体内，所述电芯组件具有极耳，所述极耳包括基部及与所述基部连接的折弯部；

顶盖组件，密封设置于所述壳体的开口，所述顶盖组件包括盖板及贯穿于所述盖板的极柱；及

转接片，包括第一连接部及第二连接部，所述第二连接部的高度低于所述第一连接部的高度，所述第一连接部与所述极柱的底座焊接；

其中，所述折弯部沿朝向或背向所述极柱的方向弯折，所述第二连接部伸入所述基部与所述折弯部之间并与所述折弯部的下表面焊接。

在其中一个实施例中，所述折弯部的厚度小于所述第一连接部与所述第二连接部之间的高度差。

在其中一个实施例中，所述第一连接部与所述第二连接部之间的高度差为0.1mm至3mm。

在其中一个实施例中，所述第一连接部与所述第二连接部相互平行，且与所述极柱的轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述折弯部与所述极柱的轴线垂直。

在其中一个实施例中，所述折弯部沿背向所述极柱的方向弯折，所述转接片还包括连接所述第一连接部与所述第二连接部的过渡部，所述过渡部开设有避位孔，所述折弯部穿过所述避位孔，以使所述第二连接部伸入所述基部与所述折弯部之间。

在其中一个实施例中，所述电芯组件包括两个裸电芯，所述转接片包括一个所述第一连接部及两个分别位于所述第一连接部相对两侧边缘的所述第二连接部，两个所述第二连接部分别与两个所述裸电芯的所述极耳焊接。

在其中一个实施例中，所述极耳包括位于所述电芯组件同一端的正极耳及负极耳，所述盖板上设置有两个所述极柱，两个所述极柱通过两个所述转接片分别与所述负极耳及所述正极耳焊接。

上述电池单体，转接片的第一连接部与极柱的底座焊接，转接片的第二连接部伸入呈极耳基部与折弯部之间并与折弯部的下表面焊接，故第二连接部与极耳在电池单体的高度方向重叠。电芯组件与极柱底座之间的距离等于极耳的高度加上第一连接部与第二连接部之间的高度差，并减去极耳的厚度。可见，电芯组件与极柱底座之间的距离可显著缩短，而壳体内节省出的空间则可用于设置体积更大的电芯组件，故壳体内部的空间利用率更高。因此，上述电池单体能量密度得以提升。

此外，本实用新型还提供了一种电池及用电装置。

一种电池，包括多个如上述优选实施例中任一项所述的电池单体。

一种用电装置，包括如上述优选实施例中任一项所述的电池单体或如上述优选实施例所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为现有技术中电池单体的剖视图；

图2为本实用新型较佳实施例中电池单体的***图；

图3为图2所示电池单体的主视图；

图4为图3所示电池单体沿A-A的剖视图；

图5为图4所示电池单体中局部B的放大示意图；

图6为图2所示电池单体中转接片的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型公开了一种用电装置、电池及电池单体，上述用电装置包括上述电池或上述电池单体，并能够由上述电池或上述电池单体提供电能。其中，上述用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。车辆可以是燃油汽车、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；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具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、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电装置不做特殊限制。

对于纯电动汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

上述电池可以是电池包或电池模组。当上述电池为电池包时，电池包具体包括电池管理***(BMS)及多个上述电池单体。多个电池单体之间可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理***进行通讯连接，以组成电池包，上述电池管理***对各个电池单体的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体也可先进行串联和/或并联，并与模组管理***组成电池模组，再由多个电池模组通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理***共同构成电池包。

其中，上述电池包或电池模组中的多个电池单体可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体之间、电池单体与电池管理***之间可通过汇流部件进行电连接。上述电池单体可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体为锂离子方形电池。

请参阅图2至图4，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体100、电芯组件200、顶盖组件300及转接片400。

壳体100为中空结构，其内部具有用于容纳电芯组件200、电解液以及其他部件的收容空间。壳体100的至少一侧形成有开口(图未标)，通过壳体100的开口能够将电芯组件200装入壳体100内。由于本实施例中的壳体100需应用于方形电池，故壳体100的外部轮廓呈长方体形。

电芯组件200是电池单体10的核心部件，收容于壳体100内。为了适配壳体100的形状，本实施例中的电芯组件200大致呈长方体形。其中，电芯组件200一般包括裸电芯210及绝缘片220，绝缘片220能够保护裸电芯210并在裸电芯210与壳体100的内壁之间起到较好的绝缘作用。具体的，绝缘片220的材质可以是聚酰亚胺、聚乙烯及聚偏二氟乙烯等。每个电芯组件200可以包括一个或多个裸电芯210，每个裸电芯210可以由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕或叠片的方式成型，通过卷绕成型的裸电芯210可压制成扁平状。

电芯组件200具有极耳211，极耳211设置于裸电芯210。具体的，极耳211分为正极耳(图未标)及负极耳(图未标)，正极耳及负极耳分别从裸电芯210的正极片及负极片引出，绝缘片220包覆于裸电芯210的外周侧并暴露出极耳211。其中，正极耳及负极耳可以位于电芯组件200的同一端，也可以位于电芯组件200相对的两端。具体在本实施例中，正极耳及负极耳位于电芯组件200的同一端，即图4所示的顶端。

顶盖组件300密封设置于壳体100的开口，以在壳体100的内部形成相对封闭的环境，从而将电芯组件200与外部环境隔绝。顶盖组件300的形状与壳体100的开口的形状相适配，具体在本实施例中，顶盖组件300大致呈矩形。

其中，顶盖组件300包括盖板310及极柱320，极柱320安装于盖板310并沿厚度方向贯穿于盖板310。盖板310可以由具有较高机械强度的材料，如铝、铝合金或不锈钢成型。

盖板310上一般还开设有沿厚度方向贯通的注液孔(图未示)，注液孔一般为圆形孔，在顶盖组件300密封壳体100的开口后，可通过注液孔将电解液注入壳体100内部。注液完成后，一般还将通过激光焊接的方式将注液孔封堵。此外，盖板310上一般还设置有防爆阀(图未示)。当壳体100内的气体压力超过阈值时，防爆阀便开启以对壳体100内进行泄压，从而防止电池单体10发生***。

盖板310上开设有供极柱320穿过的安装孔(图未标)。具体的，极柱320穿设于安装孔内，并由压圈将极柱320压紧于安装孔的边缘。而且，盖板310上下两侧还可通过注塑的方式形成上塑胶及下塑胶，以在极柱320与盖板310之间进行绝缘及密封。

极柱320的底座伸入壳体100内，并通过转接片400与电芯组件200的极耳211电连接。如此，极柱320便可作为电池单体10的端子。具体的，转接片400的两侧分别与电芯组件200的极耳211及极柱320的底座进行焊接。与电芯组件200的正极耳连接的极柱320可作为电池单体10的正极端子，而与负极耳连接的极柱320则可作为电池单体10的负极端子。其中，作为正极端子的极柱320可以是铝柱，作为负极端子的极柱320可以是铜柱。

转接片400为金属板状结构，具体的，用于连接正极耳与正极的极柱320的转接片400可以是铝片，而用于连接负极耳与负极的极柱320的转接片400可以是铜片。

具体在本实施例中，由于电芯组件200的正极耳及负极耳位于同一端，故壳体100只需一侧开口。相应的，顶盖组件300只需设置一个。此时，盖板310上设置有两个极柱320，两个极柱320通过两个转接片400分别与负极耳及正极耳焊接，以分别作为电池单体10的正极端子及负极端子。

请一并参阅图5及图6，极耳211包括基部2111及与基部2111连接的折弯部2112，折弯部2112朝极柱310弯折。转接片400包括第一连接部410及第二连接部420。其中，第二连接部420的高度低于第一连接部410的高度。也就是说，第二连接部420相对于第一连接部410下沉，从而使得第二连接部420与顶盖组件300之间的距离大于第一连接部410与顶盖组件300之间的距离，第二连接部420与第一连接部410之间形成台阶。

第一连接部410及第二连接部420一般大致呈矩形。而且，第一连接部410及第二连接部420为一体成型的结构，故成本较低，且能够降低转接片400的内阻。具体的，可通过对平板状的金属片进行冲压，以形成转接片400。由于第一连接部410与第二连接部420之间存在高度差，故转接片400相较于传统的转接片400’(见图1)具有折弯结构，并非呈平板状。

第一连接部410与极柱320的底座焊接，第二连接部420伸入基部2111与折弯部2112之间并与折弯部2112的下表面焊接。如此，第二连接部420与极耳211在电池单体10的高度方向(图4所示上下方向)上重叠，故能够减小电芯组件200与极柱320底座之间的距离，从而节省壳体100内的空间。壳体100内节省出的空间可用于设置体积更大的电芯组件200，故壳体100内部的空间利用率更高，电池单体10能量密度得以提升。

在本实施例中，折弯部2112的厚度小于第一连接部410与第二连接部420之间的高度差。如此，在第二连接部420与折弯部2112的下表面焊接后，折弯部2112能够完全收容在第一连接部410与第二连接部420之间的台阶内，从而避免折弯部2112的上表面突出于第一连接部410的上表面。

在本实施例中，第一连接部410与第二连接部420之间的高度差为0.1mm至3mm。当第一连接部410与第二连接部420之间的高度差小于0.1mm时，两者之间的台阶不足以收容折弯部2112；而当上述高度差大于3mm时，转接片400自身则会占用壳体100内较大的空间，从而不利于提升电池单体10的能量密度。

如图5所示，以某具体型号的电池单体10为例进行说明，其转接片400的板体厚度H1为0.6mm，极耳211的厚度H2为0.3mm，极耳211折弯后的高度H3为3.5mm，第一连接部410与第二连接部420之间的高度H0为0.5mm。其中，电芯组件200与极柱320底座之间的距离H4＝H3-H2+H0，约为3.7mm。

而在传统的电池单体10’中，如图1所示，转接片400’的厚度h1为0.6mm，极耳211’的厚度h2为0.3mm，极耳211’折弯后的高度h3为3.5mm。其中，电芯组件200’与极柱320’底座之间的距离h4＝h3+h1，约为4.1mm。

由此可见，在各项参数均保持不变的前提下，本申请电池单体10中电芯组件200与极柱320底座之间的距离相较于传统的电池单体10’显著缩小。

在本实施例中，第一连接部410与第二连接部420相互平行，且垂直于极柱310的轴线。如此，可使得电池单体10的结构更紧凑，从而有助于进一步提升电池单体10的能量密度。

进一步的，在本实施例中，折弯部2112与极柱310的轴线垂直。如此，折弯部2112将与第二连接部420大致平行，从而更方便将第二连接部420与折弯部2112焊接。

此外，在另一个实施例中，折弯部2112沿背向极柱320的方向弯折，转接片400还包括连接第一连接部410与第二连接部420的过渡部(图未标)。过渡部开设有避位孔(图未示)，折弯部2112穿过避位孔，以使第二连接部420伸入基部2111与折弯部2112之间。

与图4所示的电池单体10相比，该实施例中右侧的极耳211的折弯部2112朝右弯折，左侧的极耳211的折弯部2112则朝左弯折。而且，极耳211靠近电芯组件200的中部设置。折弯部2112穿过避位孔后，折弯部2112及基部2111便分别位于第二连接部420的上下两侧，从而方便第二连接部420与折弯部2112的下表面焊接。

上述电池单体10，转接片400的第一连接部410与极柱320的底座焊接，转接片400的第二连接部420伸入极耳211基部2111与折弯部2112之间并与折弯部2112的下表面焊接，故第二连接部420与极耳211在电池单体10的高度方向重叠。电芯组件200与极柱320底座之间的距离等于极耳211的高度加上第一连接部410与第二连接部420之间的高度差，并减去极耳211的厚度。可见，电芯组件200与极柱320底座之间的距离可显著缩短，而壳体100内节省出的空间则可用于设置体积更大的电芯组件200，故壳体100内部的空间利用率更高。因此，上述电池单体10能量密度得以提升。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，至少一侧开口；

电芯组件，收容于所述壳体内，所述电芯组件具有极耳，所述极耳包括基部及与所述基部连接的折弯部；

顶盖组件，密封设置于所述壳体的开口，所述顶盖组件包括盖板及贯穿于所述盖板的极柱；及

转接片，包括第一连接部及第二连接部，所述第二连接部的高度低于所述第一连接部的高度，所述第一连接部与所述极柱的底座焊接；

其中，所述折弯部沿朝向或背向所述极柱的方向弯折，所述第二连接部伸入所述基部与所述折弯部之间并与所述折弯部的下表面焊接。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述折弯部的厚度小于所述第一连接部与所述第二连接部之间的高度差。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一连接部与所述第二连接部之间的高度差为0.1mm至3mm。

4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一连接部与所述第二连接部相互平行，且与所述极柱的轴线垂直。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述折弯部与所述极柱的轴线垂直。

6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述折弯部沿背向所述极柱的方向弯折，所述转接片还包括连接所述第一连接部与所述第二连接部的过渡部，所述过渡部开设有避位孔，所述折弯部穿过所述避位孔，以使所述第二连接部伸入所述基部与所述折弯部之间。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电芯组件包括两个裸电芯，所述转接片包括一个所述第一连接部及两个分别位于所述第一连接部相对两侧边缘的所述第二连接部，两个所述第二连接部分别与两个所述裸电芯的所述极耳焊接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的电池单体，其特征在于，所述极耳包括位于所述电芯组件同一端的正极耳及负极耳，所述盖板上设置有两个所述极柱，两个所述极柱通过两个所述转接片分别与所述负极耳及所述正极耳焊接。

9.一种电池，其特征在于，包括多个如上述权利要求1至8任一项所述的电池单体。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求1至8任一项所述的电池单体或如上述权利要求9所述的电池。