CN220066028U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池单体、电池及用电设备。该电池单体包括：壳体，具有开口及围绕开口布设的焊接区域；电芯组件，收容于壳体内；盖板，设置在开口处；及集流盘，设置在电芯组件与盖板之间，并与电芯组件电连接；其中，盖板和集流盘的部分位于壳体的焊接区域处，以由焊接区域的外侧对壳体、盖板和集流盘进行激光穿透焊。如此，仅需要一道焊接工序即能实现盖板和集流盘与壳体的固定连接和电连接。与需要多道焊接工序的现有技术相比，大大简化了电池单体的组装工艺，避免在壳体内部进行焊接，从而规避了因在壳体内部残留金属粉末而导致短路的风险，提升了电池单体的安全性。

Description

电池单体、电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电设备。

背景技术

电池广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等。电池单体是电池的重要组成部分，一般包括壳体、端盖、电芯组件和集流构件。集流构件用于电连接电芯组件与壳体，从而使得壳体作为电池单体的一个电极(例如负极)。

在组装电池单体过程中，首先，将集流构件焊接至电芯组件的极耳上。然后，将集流构件与电芯组件形成的整体由开口装入壳体内，并将集流构件焊接固定至壳体的内壁上。再然后，将端盖置于壳体开口处，并对端盖与壳体进行点焊定位。再然后，对端盖与壳体进行连续焊，一方面实现端盖与壳体的固定连接，另一方面实现端盖与壳体之间的密封，避免壳体内的电解液从端盖与壳体之间的间隙外漏。上述组装过程需要进行多次焊接，导致工艺过程复杂，并且在对集流构件与壳体进行焊接时产生的金属粉尘容易残留在壳体内部，大大增加了发生短路的风险。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中电池单体的组装过程需要进行多次焊接，导致工艺复杂，且焊接时产生的金属粉末容易残留在壳体内部，大大增加了发生短路的风险的问题，提供一种改善上述缺陷的电池单体、电池及用电设备。

一种电池单体，包括：

壳体，具有开口及围绕所述开口布设的焊接区域；

电芯组件，收容于所述壳体内；

盖板，设置在所述开口处；及

集流盘，设置在所述电芯组件与所述盖板之间，并与所述电芯组件电连接；

其中，所述盖板和所述集流盘的部分位于所述壳体的所述焊接区域处，以由所述焊接区域的外侧对所述壳体、所述盖板和所述集流盘进行激光穿透焊。

在其中一个实施例中，所述壳体还具有环形端面，所述环形端面围绕所述开口布设，且与所述壳体的内壁和外壁连接，所述环形端面上开设有围绕所述开口布设的环形凹槽，所述环形凹槽位于所述焊接区域内；

所述盖板与所述环形端面贴合，且朝向所述环形端面的一侧具有环形凸起，所述环形凸起插设于所述环形凹槽内。

在其中一个实施例中，所述集流盘的周侧边缘与所述壳体的所述焊接区域的内壁接触。

在其中一个实施例中，所述集流盘的周侧边缘向所述集流盘的同一侧翻折形成环形翻边；

所述环形翻边与所述壳体的所述焊接区域的内壁接触。

在其中一个实施例中，所述环形翻边与所述壳体的所述焊接区域的内壁过盈配合。

在其中一个实施例中，所述环形端面包括位于所述环形凹槽靠近所述壳体内壁的一侧的第一子端面和位于所述环形凹槽靠近所述壳体外壁的一侧的第二子端面；

所述第一子端面与所述第二子端面平齐，所述盖板与所述第一子端面和所述第二子端面贴合，且所述盖板的周侧边缘与所述壳体的外壁平齐。

在其中一个实施例中，所述环形端面包括位于所述环形凹槽靠近所述壳体内壁的一侧的第一子端面和位于所述环形凹槽靠近所述壳体外壁的一侧的第二子端面；

所述盖板与所述第一子端面贴合，所述第二子端面高于所述第一子端面，且所述第二子端面与所述第一子端面之间的高度差与所述盖板的厚度相等。

在其中一个实施例中，所述盖板的周侧边缘具有朝向所述盖板的一侧凸设的环形凸起，所述环形凸起与所述壳体的所述焊接区域的内壁接触，所述集流盘与所述环形凸起背离所述壳体内壁的一侧接触；

所述壳体还包括与所述焊接区域不重合的非焊接区域，所述焊接区域的厚度小于所述非焊接区域的厚度。

一种电池，包括如上任一实施例中所述的电池单体。

一种用电设备，包括如上任一实施例中所述的电池。

上述电池单体、电池及用电设备，由于盖板和集流盘的部分位于壳体的焊接区域处，从而在壳体的焊接区域的外侧进行激光穿透焊时，能够实现壳体、盖板和集流盘三者的焊接连接。也就是说，仅需要一道焊接工序即能实现盖板和集流盘与壳体的固定连接和电连接。与需要多道焊接工序的现有技术相比，大大简化了电池单体的组装工艺，避免在壳体内部进行焊接，从而规避了因在壳体内部残留金属粉末而导致短路的风险，提升了电池单体的安全性。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中电池单体的截面图；

图2为图1所示的电池单体在A处的局部放大图；

图3为图1所示的电池单体的壳体的截面图；

图4为图3所示的壳体在B处的局部放大图；

图5为图1所示的电池单体的集流盘的结构示意图；

图6为图5所示的集流盘在C处的局部放大图；

图7为本实用新型另一实施例中电池单体的局部放大图；

图8为本实用新型又一实施例中电池单体的局部放大图。

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。

本申请的一实施例中提供一种电池，该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组或电池包等。

具体地，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。具体地，在电池中，电池单体可以是一个、也可以是多个。若电池单体为多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模组，多个电池模组再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。也可以是所有电池单体之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体构成的整体容纳于箱体内。

可选地，该电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等，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、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

请参阅图1至图4所示，本实用新型一实施例提供了一种电池单体，包括壳体10、电芯组件20、盖板30及集流盘40。壳体10具有开口12及围绕所述开口12布设的焊接区域14。电芯组件20收容于壳体10内。盖板30设置在壳体10的开口12处，以封闭该开口12。集流盘40设置在电芯组件20与盖板30之间，并与电芯组件20电连接。其中，盖板30和集流盘40的部分位于壳体10的焊接区域14处，以由壳体10的焊接区域14的外侧对壳体10、盖板30和集流盘40进行激光穿透焊，一方面实现集流盘40和盖板30与壳体10的固定连接，另一方便实现集流盘40与壳体10的电连接，从而使得壳体10作为电池单体的一个电极(例如负极)，实现电池单体电能的输出或输入。

如此，由于盖板30和集流盘40的部分位于壳体10的焊接区域14处，从而在壳体10的焊接区域14的外侧进行激光穿透焊时，能够实现壳体10、盖板30和集流盘40三者的焊接连接。也就是说，仅需要一道焊接工序即能实现盖板30和集流盘40与壳体10的固定连接和电连接。与需要多道焊接工序的现有技术相比，大大简化了电池单体的组装工艺，避免在壳体10内部进行焊接，从而规避了因在壳体10内部残留金属粉末而导致短路的风险，提升了电池单体的安全性。

具体地，电芯组件20由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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。隔离膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，裸电芯可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

可选地，壳体10和盖板30的材质可以是钢。集流盘40的材质可以是铜，且集流盘40的外表面具有镀镍层。当然，在其它实施例中，壳体10、盖板30和集流盘40也可采用其它的导电材料，在此不作限定。

具体地，电池单体还包括电极端子50(见图1)，该电极端子50绝缘设置在壳体10上，并与电芯组件20电连接，从而该电极端子50作为电池单体的另一个电极，且与壳体10的极性相反，共同实现电池单体的电能输入或输出。也就是说，电池单体的两个电极分别为电极端子50和壳体10。可选地，集流盘40与电芯组件20的负极极耳电连接，使得壳体10为电池单体的负极。电极端子50与电芯组件20的正极极耳电连接，使得电极端子50作为电池单体的正极。当然，在其它实施例中，壳体10也可作为电池单体的正极，电极端子50作为电池单体的负极，在此不作限定。至于电极端子50与壳体10的装配结构可采用较为成熟的现有技术，在此不作限定。

本申请的实施例中，壳体10还具有环形端面18，该环形端面18围绕开口12布设，且与壳体10的内壁和外壁连接。该环形端面18上开设有围绕该开口12布设的环形凹槽16。该环形凹槽16位于壳体10的焊接区域14内。盖板30与环形端面18相贴合，以封闭壳体10的开口12。盖板30朝向环形端面18的一侧具有环形凸起31，该环形凸起31插设于环形凹槽16内，从而在由壳体10外侧进行激光穿透焊时，位于环形凹槽16内的环形凸起31与壳体10焊接成一体。如此，利用环形端面18开设环形凹槽16，并利用该环形凹槽16收容环形凸起31，从而减薄了壳体10、盖板30和集流盘40三者进行穿透焊接处的材料厚度，有利于提高三者的焊接质量。

进一步地，集流盘40的周侧边缘与壳体10的焊接区域14的内壁接触，从而在由壳体10的焊接区域14的外侧进行激光穿透焊时，位于环形凹槽16内的环形凸起31与壳体10焊接成一体，与此同时集流盘40的周侧边缘与壳体10的焊接区域14的内壁焊接成一体。

请一并参见图5及图6所示，进一步地，集流盘40的周侧边缘向集流盘40的同一侧翻折形成环形翻边41。该环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁接触，从而在由壳体10的焊接区域14的外侧进行激光穿透焊时，位于环形凹槽16内的环形凸起31与壳体10焊接成一体，与此同时集流盘40的环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁焊接成一体。

进一步地，上述环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁过盈配合。如此，一方面在焊接前，集流盘40通过其环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁过盈配合，实现集流盘40与壳体10的定位，方便进行焊接；另一方面，集流盘40通过其环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁过盈配合，使得环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁接触紧密，方便进行焊接。

请继续参见图1至图4所示，在一些实施例中，上述环形端面18包括第一子端面181和第二子端面183。该第一子端面181位于环形凹槽16靠近壳体10内壁的一侧，并与壳体10的内壁连接。该第二子端面183位于环形凹槽16靠近壳体10外壁的一侧，并与壳体10的外壁连接。其中，第一子端面181与第二子端面183平齐。盖板30与第一子端面181和第二子端面183贴合，且盖板30的环形翻边41与壳体10的外壁平齐。如此，电池单体的高度尺寸即为壳体10的高度尺寸与盖板30的厚度尺寸之和，电池单体的径向尺寸即为壳体10的径向尺寸(此时壳体10的径向尺寸与盖板30的径向尺寸相等)。

需要说明的是，第一子端面181和第二子端面183并不仅限于相平齐。在另一些实施例中，请参见图7所示，盖板30与第一子端面181贴合，第二子端面183高于第一子端面181，且第二子端面183与第一子端面181之间的高度差与盖板30的厚度相等。如此，电池单体的高度尺寸即为壳体10的高度尺寸，电池单体的径向尺寸即为壳体10的径向尺寸(此时盖板30的径向尺寸小于壳体10的径向尺寸)。需要说明的是，本文中的相等应该理解为大致相等，允许有一定的误差范围。

还需要说明的是，并不仅限于利用壳体10上的环形凹槽16收容盖板30上的环形凸起31。在另一些实施例中，请参见图8所示，盖板30的周侧边缘具有朝向盖板30的一侧凸设的环形凸起31。该环形凸起31与壳体10的焊接区域14的内壁接触。集流盘40的环形翻边41与环形凸起31背离壳体10内壁的一侧接触。也就是说，环形凸起31位于集流盘40的环形翻边41与壳体10的焊接区域14的内壁之间，从而在由壳体10的焊接区域14的外侧进行激光穿透焊时，环形凸起31与壳体10的内壁焊接成一体，与此同时集流盘40的环形翻边41与环形凸起31焊接成一体。

为了避免集流盘40的环形翻边41、盖板30的环形凸起31与壳体10的焊接区域14三者叠加导致焊接处材料过厚，无法进行焊接。进一步地，壳体10包括焊接区域14和与该焊接区域14不重合的非焊接区域19，且壳体10的焊接区域14的厚度尺寸小于非焊接区域19的厚度尺寸。也就是说，壳体10在焊接区域14处进行了减薄，从而实现了集流盘40的环形翻边41、盖板30的环形凸起31与壳体10的焊接区域14三者叠加导致焊接处材料厚度的减薄，有利于确保激光穿透焊的焊接质量。

基于上述电池，本申请还提供一种用电设备。该用电设备包括如上任一实施例中所述的电池单体，用电设备利用该电池作为电源。具体地，用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。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、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；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。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

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(10)，具有开口(12)及围绕所述开口(12)布设的焊接区域(14)；

电芯组件(20)，收容于所述壳体(10)内；

盖板(30)，设置在所述开口(12)处；及

集流盘(40)，设置在所述电芯组件(20)与所述盖板(30)之间，并与所述电芯组件(20)电连接；

其中，所述盖板(30)和所述集流盘(40)的部分位于所述壳体(10)的所述焊接区域(14)处，以由所述焊接区域(14)的外侧对所述壳体(10)、所述盖板(30)和所述集流盘(40)进行激光穿透焊。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述壳体(10)还具有环形端面(18)，所述环形端面(18)围绕所述开口(12)布设，且与所述壳体(10)的内壁和外壁连接，所述环形端面(18)上开设有围绕所述开口(12)布设的环形凹槽(16)，所述环形凹槽(16)位于所述焊接区域(14)内；

所述盖板(30)与所述环形端面(18)贴合，且朝向所述环形端面(18)的一侧具有环形凸起(31)，所述环形凸起(31)插设于所述环形凹槽(16)内。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述集流盘(40)的周侧边缘与所述壳体(10)的所述焊接区域(14)的内壁接触。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述集流盘(40)的周侧边缘向所述集流盘(40)的同一侧翻折形成环形翻边(41)；

所述环形翻边(41)与所述壳体(10)的所述焊接区域(14)的内壁接触。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述环形翻边(41)与所述壳体(10)的所述焊接区域(14)的内壁过盈配合。

6.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述环形端面(18)包括位于所述环形凹槽(16)靠近所述壳体(10)内壁的一侧的第一子端面(181)和位于所述环形凹槽(16)靠近所述壳体(10)外壁的一侧的第二子端面(183)；

所述第一子端面(181)与所述第二子端面(183)平齐，所述盖板(30)与所述第一子端面(181)和所述第二子端面(183)贴合，且所述盖板(30)的周侧边缘与所述壳体(10)的外壁平齐。

7.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述环形端面(18)包括位于所述环形凹槽(16)靠近所述壳体(10)内壁的一侧的第一子端面(181)和位于所述环形凹槽(16)靠近所述壳体(10)外壁的一侧的第二子端面(183)；

所述盖板(30)与所述第一子端面(181)贴合，所述第二子端面(183)高于所述第一子端面(181)，且所述第二子端面(183)与所述第一子端面(181)之间的高度差与所述盖板(30)的厚度相等。

8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述盖板(30)的周侧边缘具有朝向所述盖板(30)的一侧凸设的环形凸起(31)，所述环形凸起(31)与所述壳体(10)的所述焊接区域(14)的内壁接触，所述集流盘(40)与所述环形凸起(31)背离所述壳体(10)内壁的一侧接触；

所述壳体(10)还包括与所述焊接区域(14)不重合的非焊接区域(19)，所述焊接区域(14)的厚度小于所述非焊接区域(19)的厚度。

9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的电池单体。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。