CN109830641A - 一种单体电池、电池模组及电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种单体电池、电池模组及电动汽车，所述单体电池包括外壳、容纳于外壳内的电芯、正极极柱和负极极柱，所述外壳包括顶盖，所述正极极柱和负极极柱分别设置在外壳的顶盖上，并与单体电池的电芯电连接；所述正极极柱能够直接连接相邻的单体电池的负极极柱或正极极柱，所述负极极柱能够直接连接相邻单体电池的正极极柱或负极极柱；所述正极极柱的电连接端和/或所述负极极柱的电连接端突出于单体电池主体的侧面之外，或者，所述正极极柱的电连接端和/或所述负极极柱的电连接端的外端面与单体电池主体的侧面重合。该单体电池组成电池模组时，极柱之间直接连接，降低了电池模组的总体重量，提高了电池模组的能量密度。

Description

一种单体电池、电池模组及电动汽车

技术领域

本发明属于电动汽车动力电池技术领域，具体涉及一种单体电池、电池模组及电动汽车。

背景技术

目前，电动汽车行业迅速发展，未来将逐渐替代燃油汽车。为了提高电动汽车的动力电池的能量密度，动力电池单体结构设计优化、轻量化、节省空间成为技术开发的重点。现有技术中，动力电池模组中的单体电池的串、并连接大多是通过外部汇流排分别与电池极柱通过激光焊接连在一起形成电连接，其中，外部汇流排占用较大的电池模组的空间，装配操作不易，并且增加了电池模组的总体重量，对电池模组能量密度的提升带来不利影响。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例提出了一种单体电池、电池模组及电动汽车。

<1>一种单体电池，所述单体电池包括外壳、容纳于外壳内的电芯、正极极柱和负极极柱，所述外壳包括顶盖，所述正极极柱和负极极柱分别设置在外壳的顶盖上，并与单体电池的电芯电连接；所述正极极柱能够直接连接相邻的单体电池的负极极柱或正极极柱，所述负极极柱能够直接连接相邻单体电池的正极极柱或负极极柱；所述正极极柱的电连接端和/或所述负极极柱的电连接端突出于单体电池主体的侧面之外，或者，所述正极极柱的电连接端和/或所述负极极柱的电连接端的外端面与单体电池主体的侧面重合。

<2>如<1>所述的单体电池，所述单体电池主体呈长方体结构，所述顶盖呈矩形，所述正极极柱和负极极柱分别设置在所述顶盖的对角附近。

<3>如<1>或<2>所述的单体电池，所述正极极柱的横截面呈Z形，包括依次连接的固定端、连接部和电连接端，正极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，正极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的负极极柱或正极极柱直接连接；所述负极极柱的横截面大致呈Z形，包括依次连接的固定端、连接部和电连接端，负极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，负极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的正极极柱或负极极柱电连接；所述正极极柱的电连接端和负极极柱的电连接端朝向相反。

<4>如<3>所述的单体电池，所述正极极柱的固定端、连接部、电连接端均呈平板状结构，和/或，所述负极极柱的固定端、连接部、电连接端均呈平板状结构。

<5>如<4>所述的单体电池，所述正极极柱的固定端和正极极柱的电连接端相互平行，和/或，所述负极极柱的固定端和负极极柱的电连接端相互平行；所述正极极柱的和所述负极极柱的连接部和电连接端的厚度范围均为1.0mm～3.0mm。

<6>如<5>所述的单体电池，所述正极极柱的连接部分别垂直于正极极柱的固定端和电连接端，和/或，所述负极极柱的连接部分别垂直于负极极柱的固定端和电连接端。

<7>如<3>所述的单体电池，所述正极极柱的连接部在正极极柱的电连接端的朝向方向上距单体电池的外壳边缘的距离大于0，和/或，所述负极极柱的连接部在负极极柱的电连接端的朝向方向上距单体电池的外壳边缘的距离大于0。

<8>如<3>所述的单体电池，所述正极极柱的电连接端和负极极柱的电连接端的长度均大于8mm。

<9>如<1>或<2>所述的单体电池，所述正极极柱的横截面大致呈L形，包括依次连接的固定端和电连接端，正极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，正极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的负极极柱或正极极柱直接连接；所述负极极柱的横截面大致呈L形，包括依次连接的固定端和电连接端，负极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，负极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的正极极柱或负极极柱电连接；所述正极极柱的电连接端和负极极柱的电连接端朝向相反。

<10>如<9>所述的单体电池，所述正极极柱的固定端的主体和电连接端均呈平板状结构；和/或，所述负极极柱的固定端的主体和电连接端均呈平板状结构。

<11>如<10>所述的单体电池，所述正极极柱的电连接端和所述负极极柱的电连接端的厚度范围均为1.0mm～3.0mm；和/或，所述正极极柱和负极极柱的电连接端的高度均大于8mm；和/或，所述正极极柱的电连接端与固定端之间的角度范围为90±10°；所述负极极柱的电连接端与固定端之间的角度范围为90±10°。

<12>如权利要求<11>所述的单体电池，所述正极极柱的固定端的下表面呈台阶状，固定端的靠近电连接端的部分的下表面与顶盖之间存在间隙；所述负极极柱的固定端的下表面呈台阶状，固定端的靠近电连接端的部分的下表面与顶盖之间存在间隙。

<13>本发明实施例还提出一种电池模组，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如<1>或<2>之一所述的单体电池，相邻单体电池的相互电连接的电连接端直接连接；或者，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如<3>至<8>之一所述的单体电池，相邻单体电池的相互电连接的电连接端直接连接；或者，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如<9>至<12>之一所述的单体电池，相邻单体电池的相互电连接的电连接端直接连接。

<14>如<13>所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如<3>至<8>之一所述的单体电池时，相邻单体电池的电连接端相互搭接并固定连接，搭接的重叠区域在电芯宽度方向上的长度为8～25mm；相邻单体电池的正极极柱的电连接端的上表面与负极极柱的电连接端的下表面之间的高度差为0～0.3mm，或者，相邻单体电池的正极极柱的电连接端的下表面与负极极柱的电连接端的上表面之间的高度差为0～0.3mm；或者，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如<9>至<12>之一所述的单体电池时，相邻单体电池的电连接端相互贴合并固定连接，贴合的重叠区域在电芯宽度方向上的高度为8～25mm，所述正极极柱和负极极柱的电连接端的高度相等。

<15>本发明实施例还提出一种电动汽车，该电动汽车设置有根据<13>至<14>所述的电池模组。

本发明实施例的有益效果：本发明实施例提出的单体电池，由于其极柱的结构，使其能够在组成电池模组时，极柱之间直接进行电连接，而无需外部汇流排，从而降低了电池模组的总体重量，提高了电池模组的重量能量密度，节省空间，提高了电池模组的体积能量密度，装配操作更加容易；电池模组充放电膨胀后，连接相邻电池的极柱的侧壁先发生变形，能够有效地减少对极柱连接接头的影响。

附图说明

图1是本发明第一实施例提出的单体电池结构侧视图。

图2是本发明第一实施例提出的单体电池结构斜视图。

图3是本发明第一实施例提出的电池模组结构侧视图。

图4是本发明第一实施例提出的电池模组结构斜视图。

图5是本发明第二实施例提出的单体电池结构侧视图。

图6是本发明第二实施例提出的单体电池结构斜视图。

图7是本发明第二实施例提出的电池模组结构侧视图。

图8是本发明第二实施例提出的电池模组结构斜视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。但本领域技术人员知晓，本发明并不局限于附图和以下实施例。

实施例1

<单体电池>

参照图1、图2，本实施例提出了一种单体电池10，其能够用于电动汽车，单体电池主体呈长方体结构，包括外壳、容纳于外壳内的电芯、分别与电芯电连接的正极极柱11和负极极柱12，所述外壳包括顶盖，所述顶盖呈矩形，所述正极极柱11和负极极柱12分别设置在顶盖上，并穿过顶盖与电芯电连接。

所述正极极柱11的横截面呈Z形，包括依次连接的固定端111、连接部112和电连接端113，所述固定端111、连接部112、电连接端113均呈平板状结构；固定端111设置于顶盖上，固定端111的下部与单体电池内部的极耳连接；连接部112用于连接固定端111和电连接端112，优选的，固定端111和电连接端112相互平行，更优选的，连接部112分别垂直于固定端111和电连接端113；电连接端113朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时，与相邻单体电池的负极极柱或正极极柱直接连接。连接部112和电连接端113的厚度均为1.0mm～3.0mm，该厚度既符合电流过流要求，又利于激光焊接工艺的进行。

所述负极极柱12的横截面大致呈Z形，包括依次连接的固定端121、连接部122和电连接端123，所述固定端121、连接部122、电连接端123均呈平板状结构；固定端121设置于顶盖上，固定端121的下部与单体电池内部的极耳连接；连接部122用于连接固定端121和电连接端122，优选的，固定端121和电连接端122相互平行，更优选的，连接部122分别垂直于固定端121和电连接端123；电连接端123朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时，与相邻单体电池的正极极柱或负极极柱电连接。连接部122和电连接端123的厚度均为1.0mm～3.0mm，该厚度既符合电流过流要求，又利于激光焊接工艺的实现。

所述正极极柱11的电连接端113和/或所述负极极柱12的电连接端123突出于单体电池主体的侧面之外，或者，所述正极极柱11的电连接端113和/或所述负极极柱12的电连接端123的外端面(该外端面指电芯高度方向上的电连接端的侧表面)与单体电池主体的侧面重合。优选的，参照图3，所述正极极柱11的连接部112在正极极柱11的电连接端113的朝向方向上距单体电池的外壳边缘的距离大于0，和/或，所述负极极柱12的连接部122在负极极柱12的电连接端123的朝向方向上距单体电池的外壳边缘的距离大于0。

所述正极极柱11的电连接端113和负极极柱12的电连接端123朝向相反，优选的，所述正极极柱11和负极极柱12分别设置在所述顶盖的对角附近(如图2所示)，该设置方式能够减少组成电池模组时所需极柱的长度。

所述正极极柱11的电连接端113与负极极柱12的电连接端123相互平行。

所述正极极柱11和负极极柱12的电连接端113，123在电芯宽度方向上的长度大于8mm。

本发明中，正极极柱11和负极极柱12的固定端111，121、连接部112，122和电连接端113，123之间可通过焊接成型，也可一体成型(如轧制、冲压、挤压)，本发明对此不做限制；连接部112，122也不限于垂直于固定端111，121和电连接端113，123。

<电池模组>

参照图3、图4，本实施例还提出一种电池模组，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的上述单体电池，单体电池串联时，一个单体电池的正极极柱11与相邻单体电池的负极极柱12通过两个极柱的电连接端113，123上下搭接并固定连接，从而实现相邻单体电池的电连接。所述搭接的重叠区域在电芯宽度方向上的长度为8～25mm。

优选的，所述正极极柱11的电连接端113与负极极柱12的电连接端123相互平行，电池模组中，相邻单体电池的正极极柱11的电连接端113的上表面与负极极柱12的电连接端123的下表面之间的高度差为0～0.3mm，或者，相邻单体电池的正极极柱11的电连接端113的下表面与负极极柱12的电连接端123的上表面之间的高度差为0～0.3mm。

所述固定连接，例如采用焊接连接或者铆接连接，所述焊接连接优选为激光焊接，所述激光焊接轨迹为直线，激光焊接轨迹位于搭接的重叠区域的中部，焊接方向为电芯长度方向。

<电动汽车>

本实施例还提出一种电动汽车，所述电动汽车设置有上述电池模组。

实施例2

<单体电池>

参照图5、图6，本实施例提出了一种单体电池20，其能够用于电动汽车，单体电池主体呈长方体结构，包括外壳、容纳于外壳内的电芯、分别与电芯电连接的正极极柱21和负极极柱22，所述外壳包括顶盖，所述顶盖呈矩形，所述正极极柱21和负极极柱22分别设置在顶盖上，并穿过顶盖与电芯电连接。

所述正极极柱21的横截面大致呈L形，包括依次连接的固定端211和电连接端212，所述固定端211主体和电连接端212均呈平板状结构；固定端211设置于顶盖上，固定端211的下部与单体电池内部的极耳连接；电连接端212朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时，与相邻单体电池的负极极柱或正极极柱直接连接。电连接端212的厚度为1.0mm～3.0mm。电连接端212与固定端211之间的角度范围为90±10°，优选为90°。优选的，所述正极极柱21的固定端211的具有不同的厚度，其下表面呈台阶状，靠近电连接端212的部分厚度小于远离电连接端212的部分的厚度，从而使固定端211的靠近电连接端212的部分的下表面与顶盖之间存在间隙。在固定端的下表面设置台阶能够在单体电池构成的电池模组发生形变时，起到缓冲作用，避免极柱损坏。

所述负极极柱22的横截面大致呈L形，包括依次连接的固定端221和电连接端222，所述固定端221的主体和电连接端222的均呈平板状结构；固定端221设置于顶盖上，固定端221的下部与单体电池内部的极耳连接；电连接端222朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时，与相邻单体电池的正极极柱或负极极柱直接连接。电连接端222的厚度为1.0mm～3.0mm，该厚度既符合电流过流要求，又利于激光焊接工艺的进行。电连接端222与固定端221之间的角度范围为90±10°，优选为90°。优选的，所述负极极柱22的固定端221的具有不同的厚度，其下表面呈台阶状，靠近电连接端222的部分厚度小于远离电连接端222的部分的厚度，从而使固定端221的靠近电连接端222的部分的下表面与顶盖之间存在间隙。

所述正极极柱21的电连接端212和/或所述负极极柱22的电连接端222突出于单体电池主体的侧面之外，或者，所述正极极柱21的电连接端212和/或所述负极极柱22的电连接端222的外端面(该外端面指电芯高度方向上的电连接端的侧表面)与单体电池主体的侧面重合。所述正极极柱21和负极极柱22分别设置在所述顶盖的对角附近(如图6所示)，该设置方式能够减少组成电池模组时所需极柱的长度。

所述正极极柱21和负极极柱22的电连接端212，222在电芯高度方向上的高度大于8mm，优选的，所述正极极柱21和负极极柱22的电连接端212，222在电芯高度方向上的高度相等。

<电池模组>

参照图7、图8，本实施例还提出一种电池模组，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的上述单体电池，单体电池串联时，一个单体电池的正极极柱21与相邻单体电池的负极极柱22通过两个极柱的电连接端212，222贴合并固定连接，从而实现相邻单体电池的电连接。所述贴合的重叠区域在电芯高度方向上的高度为8～25mm。所述固定连接，例如采用焊接连接或者铆接连接。

<电动汽车>

本实施例还提出一种电动汽车，所述电动汽车设置有上述电磁模组。

本发明的电池模组由多个单体电池的极柱的电连接端之间直接连接，从而省略了外部汇流排，从而降低了电池模组的总体重量，提高了电池模组的重量能量密度，节省空间，提高了电池模组的体积能量密度，装配操作更加容易；电池模组充放电膨胀后，连接相邻电池的极柱的侧壁先发生变形，能够有效地减少对极柱连接接头的影响。上述本发明优选实施方式正极极柱和负极极柱，具有结构简单，容易加工，强度可靠，便于装配的优点。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种单体电池，其特征在于，所述单体电池包括外壳、容纳于外壳内的电芯、正极极柱和负极极柱，所述外壳包括顶盖，所述正极极柱和负极极柱分别设置在外壳的顶盖上，并与单体电池的电芯电连接；所述正极极柱能够直接连接相邻的单体电池的负极极柱或正极极柱，所述负极极柱能够直接连接相邻单体电池的正极极柱或负极极柱；所述正极极柱的电连接端和/或所述负极极柱的电连接端突出于单体电池主体的侧面之外，或者，所述正极极柱的电连接端和/或所述负极极柱的电连接端的外端面与单体电池主体的侧面重合。

2.如权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池主体呈长方体结构，所述顶盖呈矩形，所述正极极柱和负极极柱分别设置在所述顶盖的对角附近。

3.如权利要求1-2之一所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的横截面呈Z形，包括依次连接的固定端、连接部和电连接端，正极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，正极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的负极极柱或正极极柱直接连接；所述负极极柱的横截面大致呈Z形，包括依次连接的固定端、连接部和电连接端，负极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，负极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的正极极柱或负极极柱电连接；所述正极极柱的电连接端和负极极柱的电连接端朝向相反。

4.如权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的固定端、连接部、电连接端均呈平板状结构，和/或，所述负极极柱的固定端、连接部、电连接端均呈平板状结构。

5.如权利要求4所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的固定端和正极极柱的电连接端相互平行，和/或，所述负极极柱的固定端和负极极柱的电连接端相互平行；所述正极极柱的和所述负极极柱的连接部和电连接端的厚度范围均为1.0mm～3.0mm。

6.如权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的连接部分别垂直于正极极柱的固定端和电连接端，和/或，所述负极极柱的连接部分别垂直于负极极柱的固定端和电连接端。

7.如权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的连接部在正极极柱的电连接端的朝向方向上距单体电池的外壳边缘的距离大于0，和/或，所述负极极柱的连接部在负极极柱的电连接端的朝向方向上距单体电池的外壳边缘的距离大于0。

8.如权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的电连接端和负极极柱的电连接端的长度均大于8mm。

9.如权利要求1-2之一所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的横截面大致呈L形，包括依次连接的固定端和电连接端，正极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，正极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的负极极柱或正极极柱直接连接；所述负极极柱的横截面大致呈L形，包括依次连接的固定端和电连接端，负极极柱的固定端设置于顶盖上，与电芯电连接，负极极柱的电连接端朝向单体电池主体的外侧设置，用于组成电池模组时与相邻单体电池的正极极柱或负极极柱电连接；所述正极极柱的电连接端和负极极柱的电连接端朝向相反。

10.如权利要求9所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的固定端的主体和电连接端均呈平板状结构；和/或，所述负极极柱的固定端的主体和电连接端均呈平板状结构。

11.如权利要求10所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的电连接端和所述负极极柱的电连接端的厚度范围均为1.0mm～3.0mm；和/或，所述正极极柱和负极极柱的电连接端的高度均大于8mm；和/或，所述正极极柱的电连接端与固定端之间的角度范围为90±10°；所述负极极柱的电连接端与固定端之间的角度范围为90±10°。

12.如权利要求11所述的单体电池，其特征在于，所述正极极柱的固定端的下表面呈台阶状，固定端的靠近电连接端的部分的下表面与顶盖之间存在间隙；所述负极极柱的固定端的下表面呈台阶状，固定端的靠近电连接端的部分的下表面与顶盖之间存在间隙。

13.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如权利要求1-2之一所述的单体电池，相邻单体电池的相互电连接的电连接端直接连接；或者，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如权利要求3-8之一所述的单体电池，相邻单体电池的相互电连接的电连接端直接连接；或者，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如权利要求9-12之一所述的单体电池，相邻单体电池的相互电连接的电连接端直接连接。

14.如权利要求13所述的电池模组，其特征在于，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如权利要求3-8之一所述的单体电池时，相邻单体电池的电连接端相互搭接并固定连接，搭接的重叠区域在电芯宽度方向上的长度为8～25mm；相邻单体电池的正极极柱的电连接端的上表面与负极极柱的电连接端的下表面之间的高度差为0～0.3mm，或者，相邻单体电池的正极极柱的电连接端的下表面与负极极柱的电连接端的上表面之间的高度差为0～0.3mm；或者，所述电池模组包括两个或两个以上电连接的如权利要求9-12之一所述的单体电池时，相邻单体电池的电连接端相互贴合并固定连接，贴合的重叠区域在电芯宽度方向上的高度为8～25mm，所述正极极柱和负极极柱的电连接端的高度相等。

15.一种电动汽车，其特征在于，该电动汽车设置有根据权利要求13或14所述的电池模组。