CN221126200U - 单体电池和电池包 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种单体电池和电池包，涉及电池技术领域。单体电池包括壳体、盖板、第一极柱、第二极柱以及电芯，所述壳体和所述盖板连接并围成腔体，所述电芯位于所述腔体内，所述盖板设有沿着其厚度方向延伸的通孔，所述盖板具有沿着其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述腔体外，所述第二表面位于所述腔体内，所述第二表面设置有朝向所述腔体凸起的连接凸起，所述第一极柱设置于所述通孔且与第一极耳电连接，所述第一极柱和所述盖板绝缘设置；所述连接凸起与第二极耳焊接，所述第二极柱连接在所述第一表面且与所述盖板电连接。提高了单体电池的能量密度。

Description

单体电池和电池包

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种单体电池和电池包。

背景技术

单体电池包括一端开口的壳体以及扣合在壳体开口端的顶盖组件，顶盖组件包括极柱以及盖板。相关技术中，通过旋铆或焊接的方式将极柱连接在盖板。然而，此种连接方式密封性较差且工艺复杂。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种单体电池和电池包，降低了制备单体电池顶盖的工艺难度，提高了单体电池的密封性。

为达到上述目的，本申请的实施例采用如下技术方案：

一方面，提供了一种单体电池，包括壳体、盖板、第一极柱、第二极柱以及电芯，所述壳体和所述盖板连接并围成腔体，所述电芯位于所述腔体内，所述盖板设有沿着其厚度方向延伸的通孔，所述盖板具有沿着其厚度方向相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面位于所述腔体外，所述第二表面位于所述腔体内，所述第二表面设置有朝向所述腔体凸起的连接凸起，所述第一极柱设置于所述通孔且与第一极耳电连接，所述第一极柱和所述盖板绝缘设置；所述连接凸起与第二极耳焊接，所述第二极柱连接在所述第一表面且与所述盖板电连接。

在一些实施方式中，所述第一表面设置有定位结构，所述第二极柱和所述定位结构连接。

在一些实施方式中，所述定位结构为定位凹槽，所述第二极柱设置在所述定位凹槽内。

在一些实施方式中，所述定位结构和所述连接凸起在垂直所述厚度方向的投影平面的投影具有重叠区域。

在一些实施方式中，所述连接凸起凸出于所述第二表面的高度尺寸为H1mm，其中，0.3mm＜H1＜2mm。

在一些实施方式中，所述定位凹槽的深度尺寸为H2mm，其中，0.3mm＜H2＜3mm。

在一些实施方式中，所述单体电池还包括绝缘件，所述绝缘件位于所述第一极柱和所述盖板之间并连接所述第一极柱和所述盖板。

在一些实施方式中，所述第一极柱包括柱体以及凸出所述柱体周侧设置的凸缘，所述凸缘位于所述第一表面上。

在一些实施方式中，所述通孔远离所述电芯的边缘设有倒角结构，所述凸缘与所述柱体的外表面形成第一夹角；所述单体电池还包括密封圈，所述密封圈的部分结构位于所述倒角结构和所述第一夹角之间。

另一方面，提供了一种电池包，包括多个所述的单体电池。

本申请实施例提供的单体电池和电池包，第一极柱设置于通孔且与第一极耳电连接，第一极柱和盖板绝缘设置；第二表面设置有朝向腔体凸起的连接凸起，连接凸起与第二极耳焊接，第二极柱连接在第一表面且与盖板电连接。即，第二极柱与盖板电连接，盖板与第二极耳电连接，从而实现了第二极柱与第二极耳的电连接。第二极柱连接在盖板的第一表面，无需开设通孔，减少了盖板上通孔的数量，提高了单体电池的密封性。另外，由于第二极柱连接在盖板的第一表面，第二极柱与盖板之间不需要通过旋铆连接，降低了工艺难度，提高了良品率。并且，由于连接凸起是朝向腔体内凸起的，因此连接凸起可以直接与第二极耳焊接连接，而不需要通过转接件实现第二极耳和第二极柱的电连接，节省了腔体内的空间，使得相同单体电池体积条件下，腔体内电芯的体积更大，从而提高单体电池的能量密度。

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示意性地示出了一种单体电池的剖面图；

图2示意性地示出了一种顶盖组件的剖面图；

图3示意性地示出了一种顶盖组件的俯视图；

图4为图2中关于I处的局部放大图；

图5为图2中关于II处的局部放大图；

图6示例性地示出了一种顶盖组件的部分结构剖面图；

图7示例性地示出了一种第二极柱的结构图；

图8示例性地示出了一种第一极柱的结构图；

图9示例性地示出了一种盖板的部分结构剖面图；

图10示例性地示出了一种顶盖组件制备过程中的部分剖面图。

附图标记：

100-顶盖；200-壳体；101-腔体；

300-电芯；310-第一极耳；320-第二极耳；

110-盖板；110a-第一表面；110b-第二表面；

111-本体；112-固定筋；113-连接凸起；114-通孔；115-倒角结构；116-定位结构；117-定位凹槽；

120-第一极柱；121-凸缘；122-柱体；123-第一夹角；

130-第二极柱；131-导接柱；132-连接柱；

140-泄压阀；150-绝缘件；160-绝缘盖；170-密封圈。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的实施例中，采用“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等字样对功能和作用基本相同的相同项或相似项进行区分，仅为了清楚描述本申请实施例的技术方案，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。

在本申请的实施例中，“多个”的含义是两个或两个以上，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的实施例中，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。

本申请实施例提供了一种电池包，该电池包可以为动力电池包，应用于电动汽车中，为电动汽车的驱动电机等提供电能。当然，电池包还可以为其他类型电池包，例如应用在电动自行车、电动摩托车中的电池包等。本申请实施例对电池包的类型以及应用场景不作限定。

电池包包括箱体以及设置在箱体内的单体电池。箱体用于保护内部的单体电池，防止单体电池受到碰撞。箱体内可以设有安装腔，单体电池安装在安装腔内。其中，箱体内可以设有多个单体电池，也可以仅设置一个单体电池。当箱体内设置多个单体电池时，多个单体电池可以串联也可以并联。

电池包还可以包括热管理部件，热管理部件与单体电池连接，以调节单体电池的温度。示例性地，多个单体电池呈阵列排布，阵列排布的多个单体电池形成多个单体电池组，每个单体电池组包括多个单体电池，同一电池组内的多个单体电池沿直线方向依次排布，多个单体电池组沿着垂直于上述直线的方向间隔排布。热管理部件位于相邻的两个单体电池组之间，且热管理部件的其中一侧与一个单体电池组中的单体电池连接，热管理部件的相对的另一侧与另一个单体电池组中的单体电池连接。

其中，热管理部件与单体电池连接是指单体电池产生的热量可以通过热传递的方式传递给热管理部件的任意配合方式，可以是热管理部件与单体电池直接接触或物理连接，也可以是热管理部件通过其他导热介质与单体电池连接，以实现热传递。

在实际应用过程中，箱体上可以设有用于充电的充电接口和用于放电的放电接口，箱体内的安装腔还可以设有电池管理***等模块。

图1示例性地示出了一种单体电池的剖面图。如图1所示，单体电池包括壳体200、盖板110、第一极柱120、第二极柱130以及电芯300。

电芯300作为单体电池的储能单元，电芯300包括第一极耳310和第二极耳320，第一极耳310与第一极柱120电连接，第二极耳320与第二极柱130电连接，从而使电芯300通过第一极柱120和第二极柱130与外部电路电连接。示例性地，第一极耳310为正极极耳，第二极耳320为负极极耳。

壳体200和盖板110连接并围成腔体101，电芯300位于腔体101内，以使壳体200和盖板110保护电芯300，防止电芯300受外部碰撞而发生热失控。

示例性地，壳体200内部设有凹槽，盖板110封盖在凹槽的开口处，以围成腔体101。例如，壳体200整体呈长方体状，壳体200的一端开口，盖板110焊接在壳体200的开口处。

其中，壳体200可以是单层结构，也可以是多层结构。示例性地，壳体200包括内壳和外壳，内壳和盖板110围成腔体，外壳套设在内壳外侧并与内壳间隔设置。相对于设置单层壳体200，壳体200包括内壳和外壳，壳体200的刚度更好。当单体电池内部的电芯300膨胀时，壳体200不容易在电芯300的挤压下变形，防止壳体200变形后挤压相邻的单体电池。

实际应用时，第一极柱120、第二极柱130可以与盖板110连接形成顶盖组件100，顶盖组件100作为一个整体与壳体200连接，以降低装配难度。

图2示例性地示出了一种顶盖组件的剖面图，图3示例性地示出了一种顶盖组件的俯视图。示例性地，如图2所示，顶盖组件100还包括绝缘盖160，绝缘盖160位于盖板110和电芯300之间，以实现电芯300和盖板110之间的绝缘。继续参考图2和图3，顶盖100还包括泄压阀140，当腔体101内的压力升高时，泄压阀140打开，从而通过泄压阀140释放腔体101内的高温高压气体。

图4为图2中关于I处的局部放大图。如图1和图4所示，盖板110设有沿着其厚度方向Y延伸的通孔114，第一极柱120设置于通孔114且与第一极耳电连接，第一极柱120和盖板110绝缘设置。

其中，通孔114沿盖板110的厚度方向Y贯穿盖板110，即通孔114连通腔体101和单体电池的外部空间。第一极柱120设置于通孔114后，第一极柱120的第一端可以位于盖板110远离腔体的一侧，以方便第一极柱120与外部结构例如电池包内的巴片的电连接，第一极柱120的第二端可以位于盖板110朝向腔体的一侧，以方便第一极柱120与第一极耳的电连接。

图5为图2中关于II处的局部放大图。如图5和图9所示，盖板110具有沿着其厚度方向Y相对设置的第一表面110a和第二表面110b，第一表面110a位于腔体101外，第二表面110b位于腔体101内，第二表面110b设置有朝向腔体101凸起的连接凸起113，连接凸起113与第二极耳320焊接，第二极柱130连接在第一表面110a且与盖板110电连接。

即，第二极柱130与盖板110电连接，盖板110与第二极耳电连接，从而实现了第二极柱130与第二极耳的电连接。与相关技术中在盖板110上开设通孔114安装第二极柱130相比，本申请中第二极柱130连接在盖板110的第一表面110a，减少了盖板110上通孔114的数量，提高了单体电池的密封性。另外，由于第二极柱130连接在盖板110的第一表面110a，第二极柱130与盖板110之间不需要通过旋铆连接，降低了工艺难度，提高了良品率。

并且，由于连接凸起113是朝向腔体101内凸起的，因此连接凸起113可以直接与第二极耳320焊接连接，而不需要通过转接件实现第二极耳320和第二极柱130的电连接，节省了腔体101内的空间，使得相同单体电池体积条件下，腔体101内电芯300的体积更大，从而提高单体电池的能量密度。

图6示例性地示出了一种顶盖组件的部分结构剖面图。如图6所示，在一些实施方式中，第一表面110a可以设置有定位结构116，第二极柱130和定位结构116连接。定位结构116可以限定第二极柱130在第一表面110a的位置，防止第二极柱130沿平行于第一表面110a的方向位移。设置定位结构116后，一方面可以使第二极柱130和盖板110的连接更牢固；另一方面，将第二极柱130安装到盖板110时，可以实现第二极柱130的快速定位，降低装配难度。

定位结构116与盖板110可以为一体结构，定位结构116也可以通过焊接、粘接等方式连接在盖板110，本申请实施例对此不作限定。

继续参考图6，在一些实施方式中，定位结构116为定位凹槽117，第二极柱130设置在定位凹槽117内。

示例性地，盖板110整体呈板状，盖板110的部分区域朝向腔体101凹陷形成定位凹槽117，定位凹槽117的底壁凸出第二表面110b形成连接凸起113。例如，通过冲压工艺在盖板110的部分区域冲压形成定位凹槽117。

第二极柱130的尺寸可以略小于定位凹槽117的尺寸，使得第二极柱130的下端嵌入定位凹槽117内，实现定位凹槽117对第二极柱130的定位。

图7示例性地示出了一种第二极柱130的结构图。示例性地，如图7所示，第二极柱130包括导接柱131和连接柱132，连接柱132设置在导接柱131的下端，且连接柱132凸出导接柱131的外表面，连接柱132嵌入定位凹槽117内，且连接柱132的上表面与第一表面110a平齐，连接柱132的上表面与第一表面110a焊接。

当然，定位结构116也可以凸出于第一表面110a。例如，第一表面110a设有沿远离腔体101方向延伸的止挡壁，通过止挡壁限定第二极柱130在盖板110的位置。

继续参考图6，在一些实施方式中，定位结构116和连接凸起113在垂直厚度方向的投影平面的投影可以具有重叠区域。垂直于厚度方向的投影平面即垂直于Y方向的投影平面。当定位结构116和连接凸起113在垂直厚度方向的投影平面具有重叠区域时，定位结构116和连接凸起113临近设置，使得定位结构116和连接凸起113之间电阻较小。由于第二极柱130在定位结构116处与盖板110电连接，第二极耳与连接凸起113电连接，当定位机构和连接凸起113之间的电阻较小时，第二极柱130和第二极耳之间的电阻较小，降低了单体电池充放电时的能量损耗，并且降低了单体电池的发热量。

示例性地，连接凸起113在投影平面的投影位于定位结构116在投影平面的投影范围内，进一步降低了第二极柱130和第二极耳320之间的电阻。

继续参考图6，在一些实施方式中，连接凸起113凸出于第二表面110b的高度尺寸为H1mm，0.3mm＜H1＜2mm。可选地，H1的数值还可以是：0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2mm中任一者的数值或者两者之间形成的范围。连接凸起113的高度小于2mm，减少了连接凸起113在腔体101内的空间占用，使得腔体101内电芯300的体积可以设置的更大，从而可以提高单体电池的能量密度。并且，连接凸起113通常通过对盖板110进行冲压形成，连接凸起113的高度小于2mm时，工艺难度较低，防止在冲压过程中盖板110被撕裂。连接凸起113的高度大于0.3mm时，在连接凸起113与第二极耳焊接时，方便第二极耳320的定位。

继续参考图6，在一些实施方式中，定位凹槽117的深度尺寸为H2mm，0.3mm＜H2＜3mm。可选地，H2的数值还可以是：0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm中任一者的数值或者两者之间形成的范围。定位凹槽117通常通过对盖板110进行冲压形成，定位凹槽117的深度小于3mm时，工艺难度较低，防止在冲压过程中盖板110被撕裂。定位凹槽117的深度大于0.3mm时，将第二极柱130放置在定位凹槽117时，方便第二极耳的定位，使得第二极柱130不容易从定位凹槽117内脱出。

继续参考图4，在一些实施方式中，单体电池还包括绝缘件150，绝缘件150位于第一极柱120和盖板110之间并连接第一极柱120和盖板110。一方面，绝缘件150位于第一极柱120和盖板110之间，从而实现第一极柱120和盖板110的绝缘；另一方面，绝缘件150和第一极柱120配合实现通孔114的密封，保证单体电池的密封性。

实际应用时，绝缘件150为塑料材质，可以通过注塑工艺在第一极柱120和盖板110之间形成绝缘件150。示例性地，绝缘件150通过纳米注塑工艺形成，注塑前通过腐蚀工艺在第一极柱120和盖板110的表面形成密集排布的孔隙，注塑时部分塑料材质可以嵌入孔隙内，从而提高绝缘件150与第一极柱120、盖板110的密封性。

当绝缘件150通过纳米注塑工艺制成时，第一极柱120和盖板110之间可以不设置密封圈170，从而降低了单体电池的零件数量，降低装配难度。

图8示例性地示出了一种第一极柱的结构图。如图8所示，在一些实施方式中，第一极柱120包括柱体122以及凸出柱体122周侧设置的凸缘121，凸缘121位于第一表面110a上，且凸缘121在盖板110的正投影覆盖通孔114。由于凸缘121在盖板110的正投影覆盖通孔114，使得凸缘121可以限制第一极柱120沿Y方向的位置，防止第一极柱120通过通孔114进入腔体101内部。并且，第一极柱120设置凸缘121后，使得第一极柱120的表面积增大，增加了绝缘件150与第一极柱120的连接面积，使第一极柱120与盖板110的连接更固，并且提高了单体电池的密封性。

示例性地，凸缘121和盖板110之间设有密封圈170，通过凸缘121和盖板110共同挤压密封圈170，实现第一极柱120和盖板110之间的密封连接。

图9示例性地示出了一种盖板110的部分结构剖面图。如图4、图8以及图9所示，在一些实施方式中，通孔114远离电芯300的边缘设有倒角结构115，凸缘121与柱体122的外表面形成第一夹角123，单体电池包括密封圈170时，密封圈170的部分结构位于倒角结构115和第一夹角123之间。

倒角结构115和第一夹角123共同挤压密封圈170，使得密封圈170发生变形，使得密封圈170的部分结构位于凸缘121下表面和第一表面110a之间，密封圈170的部分结构位于通孔114内壁和柱体122外表面之间，从而使第一极柱120和盖板110在X方向上实现密封的同时，在Y方向上也实现了密封，即通过一个密封圈170即可实现第一极柱120和盖板110在两个方向上的密封。在不增加密封圈170数量的同时，提高了单体电池的密封性。

示例性地，倒角为45°，倒角的边长为盖板110厚度的0.1倍至0.9倍。

实际应用时，如图4、图9和图10所示，盖板110包括本体111以及设置在本体111上的固定筋112，固定筋112环绕通孔114设置，第一极柱120放置在通孔114后，通过旋铆工艺使得固定筋112朝向第一极柱120弯折，从而使固定筋112的部分结构位于凸缘121远离腔体101的一侧，然后通过纳米注塑工艺在固定筋112、第一极柱120、本体111之间形成绝缘件150，从而实现第一极柱120与盖板110的密封连接。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种单体电池，其特征在于，包括壳体(200)、盖板(110)、第一极柱(120)、第二极柱(130)以及电芯(300)，

所述壳体(200)和所述盖板(110)连接并围成腔体(101)，所述电芯(300)位于所述腔体(101)内，

所述盖板(110)设有沿着其厚度方向(Y)延伸的通孔(114)，所述盖板(110)具有沿着其厚度方向(Y)相对设置的第一表面(110a)和第二表面(110b)，所述第一表面(110a)位于所述腔体(101)外，所述第二表面(110b)位于所述腔体(101)内，所述第二表面(110b)设置有朝向所述腔体(101)凸起的连接凸起(113)，

所述第一极柱(120)设置于所述通孔(114)且与第一极耳(310)电连接，所述第一极柱(120)和所述盖板(110)绝缘设置；

所述连接凸起(113)与第二极耳(320)焊接，所述第二极柱(130)连接在所述第一表面(110a)且与所述盖板(110)电连接。

2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述第一表面(110a)设置有定位结构(116)，所述第二极柱(130)和所述定位结构(116)连接。

3.根据权利要求2所述的单体电池，其特征在于，所述定位结构(116)为定位凹槽(117)，所述第二极柱(130)设置在所述定位凹槽(117)内。

4.根据权利要求2所述的单体电池，其特征在于，所述定位结构(116)和所述连接凸起(113)在垂直所述厚度方向(Y)的投影平面的投影具有重叠区域。

5.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述连接凸起(113)凸出于所述第二表面(110b)的高度尺寸为H1mm，其中，0.3mm＜H1＜2mm。

6.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述定位凹槽(117)的深度尺寸为H2mm，其中，0.3mm＜H2＜3mm。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池还包括绝缘件(150)，所述绝缘件(150)位于所述第一极柱(120)和所述盖板(110)之间并连接所述第一极柱(120)和所述盖板(110)。

8.根据权利要求7所述的单体电池，其特征在于，所述第一极柱(120)包括柱体(122)以及凸出所述柱体(122)周侧设置的凸缘(121)，所述凸缘(121)位于所述第一表面(110a)上。

9.根据权利要求8所述的单体电池，其特征在于，所述通孔(114)远离所述电芯(300)的边缘设有倒角结构(115)，所述凸缘(121)与所述柱体(122)的外表面形成第一夹角(123)；所述单体电池还包括密封圈(170)，所述密封圈(170)的部分结构位于所述倒角结构(115)和所述第一夹角(123)之间。

10.一种电池包，其特征在于，包括多个如权利要求1至9中任一项所述的单体电池。