CN104332581B - 一种插拔式锂电池电芯 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种插拔式锂电池电芯，所述电芯包括电芯主体和两个极耳，其中电芯主体为中空圆筒形，电芯主体的一端设有正极极耳，另一端设有负极极耳；所述极耳为插拔式，其中一个极耳为凸端，另一个极耳为凹端，两个电芯的凹端和凸端可相互插拔匹配。本发明的电芯在串并联过程中无需焊接或螺栓连接，直接实现了插拔连接；降低模组设计的复杂度，提高连接稳定性以及一致性；无需附加的外部支撑件，模组结构简单，组装效率高，组合可变性高。

Description

一种插拔式锂电池电芯
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，特别涉及一种插拔式锂电池电芯。
背景技术
现有的锂离子动力系统主要由锂离子动力电芯通过串并联组合，并增加相应的管理系统组成。而目前的锂离子动力电芯主要类型有圆柱型、方形铝壳或钢壳、软包装等。这样的锂离子电芯在串并联组合时，组装方式全部需要对在电芯集流体进行焊接或者通过螺栓连接等方式进行串并的组装，在模组设计上对于散热、保温、控制电路等有着很复杂的设计需求，且存在以下多种缺陷：
1、串并联组合时，极耳焊接存在很大的不稳定性，容易出现漏焊、虚焊，且结构设计复杂。
2、通过螺栓连接的方式存在，使用过程中易松动，并且此种连接方式易造成接触内阻的差异较大，影响整体系统各模组间的一致。
3、由于电源管理系统的取样信号线，基本是通过锡焊连接，容易正在使用的震动摩擦等过程中，发生掉线、丢信号等问题，甚至造成短路等安全型事故。
发明内容
本发明针对以上缺点，提供了一种新的圆筒形锂离子动力电芯实现串并联过程中无需焊接或螺栓连接，直接实现插拔式连接，以达到降低模组设计的复杂度，提高连接稳定性以及一致性的目的。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案来实现：
一种插拔式锂电池电芯，所述电芯包括电芯主体和两个极耳，其中电芯主体为中空圆筒形，电芯主体的一端设有正极极耳，另一端设有负极极耳；所述极耳为插拔式，其中一个极耳为凸端，另一个极耳为凹端，两个电芯的凹端和凸端可相互插拔匹配。
进一步，负极极耳为凹端，正极极耳为凸端，此种电芯命名为A型电芯。
进一步，正极极耳为凹端，负极极耳为凸端，此种电芯命名为B型电芯。
在组合时，AA、BB插拔式叠加即为串联组合，AB插拔式组合即为并联组合。
进一步，所述电芯主体圆筒形的内壁上设有线槽或线卡扣。
进一步，正负极耳连接处设有信号线的插拔口，所述插拔口与信号子端匹配。
进一步，所述电芯主体圆筒形的中空部分设有风道或热管。
进一步，所述凹端极耳包括设置在圆筒一端的两道高度相同的同心圆环形极耳壁，两道壁之间为一凹槽；所述凸端极耳为设置圆筒另一端的一道环形凸起。
优选的，信号线的插拔口设置在极耳壁上。
进一步，所述凹槽和凸起的高度相同，为10-30mm。
进一步，所述凹槽和凸起的宽度相同，为0.5-3mm。
总之，本发明的有益效果为：
本发明的电芯采用两个极耳凹凸匹配的设计，从而串并联过程中无需焊接或螺栓连接，直接实现插拔式连接，降低模组设计的复杂度，提高电芯之间连接稳定性以及一致性；而且串并联时无需附加的外部支撑件，模组结构简单，组装效率高，组合可变性高。
进一步的，通过设计电芯的圆筒式中空方式，可在中空部分设置热管理的风道或者作为热管安装的空间，在单体阶段即考虑好模组的散热、保温等问题，从根本上解决此问题。
进一步的，在电芯单体圆筒的内壁上设置信号线走线的卡槽或卡扣，并且信号线全部采用插拔子弹头方式，防止了锡焊凸点等问题，提高稳定性。
进一步的，极耳设置了合理的高度和厚度，既满足连接稳定的需要，又可节约成本，减少损耗。
附图说明
图1是实施例1中插拔式电芯的结构示意图。
图2是实施例2中插拔式电芯的结构示意图。
图3是实施例3中电芯串联后的示意图。
图4是实施例4中电芯并联后的示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细描述。
实施例1
图1是实施例1中插拔式电芯的结构示意图。如图1所示，本实施例中的插拔式锂电池电芯包括电芯主体1，正极极耳2和负极极耳3。
所述电芯主体1为中空圆筒形。电芯主体的的一端为正极极耳2，另一端为负极极耳3。电芯主体1圆筒形的内壁上设有线槽4，用于安装信号线束。圆筒形的中空部分可设有风道或热管，用于散热或保温。
极耳为插拔式，正极极耳2为凸端，负极极耳3为凹端，两个极耳的凹端和凸端可相互插拔匹配。
正极极耳2为凸端极耳，为一道环形凸起，设置在电芯主体1上的一端。
负极极耳3包括两道极耳壁和极耳壁之间的凹槽。所述两道极耳壁为同心圆环，且两者的高度相同。
正极极耳2的凸起与负极极耳3的凹槽相匹配，即所述凹槽和凸起的高度相同和宽度均相同。
本发明中所述凸起和凹槽的高度优选为10-30mm，本实施例中其高度为15mm。
所述凹槽和凸起的宽度优选为0.5-3mm，本实施例中其宽度为1mm。
本实施例的电芯命名为A型电芯，设计容量为10Ah。
实施例2
图2是实施例2中插拔式电芯的结构示意图。如图2所示，本实施例中的插拔式锂电池电芯包括电芯主体1’，正极极耳2’和负极极耳3’。
所述电芯主体1’为中空圆筒形。电芯主体的的一端为正极极耳2’，另一端为负极极耳3’。电芯主体1’圆筒形的内壁上设有线槽4’，用于安装信号线束。圆筒形的中空部分可设有风道或热管，用于散热或保温。
极耳为插拔式，负极极耳3’为凸端，正极极耳2’为凹端，两个极耳的凹端和凸端可相互插拔匹配。
正极极耳2’包括两道极耳壁21’和极耳壁21’之间的凹槽22’。所述两道极耳壁21’为同心圆环，且两者的高度相同。所述极耳壁21’上还是设有信号信号线的插拔口23’，所述插拔口23’与信号子端匹配。
负极极耳3’即凸端极耳，为一道环形凸起，设置在电芯主体3’的另一端。
负极极耳3’的凸起与正极极耳2’的凹槽22’相匹配，即所述凹槽和凸起的高度相同和宽度均相同。
本发明中所述凸起和凹槽的高度优选为10-30mm，本实施例中其高度为20mm。
所述凹槽和凸起的宽度优选为0.5-3mm，本实施例中其宽度为1.5mm。
本实施例的电芯命名为B型电芯，设计容量为10Ah。
实施例3
12V10Ah模组
图3是实施例3中电芯串联后的示意图。如图3所示，将四个实施例1中的A型电芯彼此之间互相插接叠加，即可实现串联，制成所需的12V10Ah模组。
或者也可以将四个实施例2中的B型电芯彼此之间互相插接叠加，也可实现串联，制成所需的12V10Ah模组。
实施例4
3.2V30Ah模组
图4是实施例4中电芯并联后的示意图。如图4所示，将实施例1中的A型电芯和实施例2中B型电芯按ABA形式进行上下插接叠加并联，并在电芯连接处按需要连接导线，即可得到所需的3.2V30Ah模组。
或者将实施例1中的A型电芯和实施例2中B型电芯按BAB形式进行上下插接叠加并联，即可得到所需的3.2V30Ah模组。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做出的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种插拔式锂电池电芯，其特征在于，所述电芯包括电芯主体和两个极耳，其中电芯主体为中空圆筒形，电芯主体的一端设有正极极耳，另一端设有负极极耳；所述极耳为插拔式，其中一个极耳为凸端，另一个极耳为凹端，两个电芯的凹端和凸端可相互插拔匹配；所述电芯主体圆筒形的内壁上设有线槽或线卡扣；正负极耳连接处设有信号线的插拔口，所述插拔口与信号子端匹配；
所述凹端极耳包括设置在圆筒一端的两道高度相同的同心圆环形极耳壁，两道壁之间为一凹槽；所述凸端极耳为设置圆筒另一端的一道环形凸起。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，正极极耳为凹端，负极极耳为凸端。
3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，负极极耳为凹端，正极极耳为凸端。
4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯主体圆筒形的中空部分设有风道或热管。
5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述信号线的插拔口设置在极耳壁上。
6.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述凹槽和凸起的高度相同，为10-30mm。
7.根据权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述凹槽和凸起的宽度相同，为0.5-3mm。
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