CN110021716A - 电池单元、电池模组及汽车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池领域，公开了一种电池单元、电池模组及汽车，其中，所述电池单元包括外壳(3)、盖板(4)、极柱(5)和极芯，所述盖板(4)包括盖板本体(42)和盖板扩容腔(41)，极芯主体(1)的扩容端(11)设置有极柱适配区(112)和扩容区(111)，所述极柱适配区(112)相对于所述扩容区(111)凹陷而形成极柱安装空间，所述扩容区(111)至少部分地容纳于所述盖板扩容腔(41)中。通过上述技术方案，在极芯主体的一些表面中，分别设置对应于极柱的极柱适配区和相对于极柱适配区凸出的扩容区，相应地在盖板上形成容纳扩容区的盖板扩容腔，从而在极柱附近的有限空间内增加极芯主体的体积，提高了电池容量。

Description

电池单元、电池模组及汽车
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年1月8日递交的申请号为201810015504.9的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810016060.0的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810015506.8的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810016052.6的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810015502.X的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810016520.X的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810015503.4的中国专利申请、2018年1月8日递交的申请号为201810016056.4的中国专利申请的优先权。
技术领域
本发明涉及电池领域，具体地涉及一种电池单元、电池模组及汽车。
背景技术
随着科技的发展，各种电子设备、电动工具等得到广泛应用，例如手机、电动车辆等，作为核心部件，电池的性能对整体的性能及使用体验具有重要影响，特别地，电池的容量决定了整体的续航，也是使用者的重要关注点。
电池包括外壳和设置在外壳中的极芯，电池单元的体积从一定程度上决定了极芯的体积，是电池容量的重要决定因素，在电子设备、电动工具中，电池所在的安装环境基本决定了电池所占用的空间大小，电池的整体体积难以不受限制地增加，电池的容量因此也受到限制。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池单元，以在存在空间限制的情况下增加电池容量。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电池单元，其中，所述电池单元包括外壳、盖板、极柱和极芯，所述外壳具有开口，所述极芯设置在所述外壳中，所述盖板封盖所述开口，所述盖板包括盖板本体和相对于所述盖板本体向外凸出的盖板扩容腔，所述极柱设置在所述盖板本体上并与所述极芯电连接，所述极芯包括极芯主体，所述极芯主体包括扩容端，所述扩容端设置有极柱适配区和相对于所述极柱适配区沿所述极柱的伸出方向凸出的扩容区，所述极柱适配区相对于所述扩容区凹陷而形成极柱安装空间，所述极柱至少部分位于所述极柱安装空间中，所述扩容区至少部分地容纳于所述盖板扩容腔中。
优选地，所述盖板本体相对于所述盖板扩容腔凹陷形成盖板极柱空间，所述极柱安装空间与所述盖板极柱空间位置对应设置。
优选地，所述扩容端设置有位于中间的一个所述扩容区和两个分别位于所述扩容区两侧的所述极柱适配区。
优选地，所述扩容端设置有三个所述扩容区和两个所述极柱适配区，相邻两个所述扩容区之间设置有一个所述极柱适配区。
优选地，所述扩容端设置有位于中间的一个所述极柱适配区和两个分别位于所述极柱适配区两侧的所述扩容区。
优选地，所述极芯主体设置有两个所述扩容端，每个扩容端均设置有一个极柱适配区。
优选地，两个所述扩容端分别位于所述极芯主体的相对两端。
优选地，每个所述扩容端均设置有一个所述极柱适配区和一个所述扩容区。
优选地，两个所述极柱适配区彼此对齐或错开。
优选地，所述扩容端设置有一个所述极柱适配区和两个分别位于所述极柱适配区两侧的所述扩容区。
优选地，所述极柱适配区彼此对齐或错开。
优选地，所述极芯包括至少部分位于所述极柱适配区的极耳。
优选地，所述极耳与所述极芯主体一体成型。
优选地，所述盖板的内侧设置有与所述极柱连接的内引出片，所述极柱通过所述内引出片连接于所述极耳。
另外，本发明还提供了一种电池模组，其中，所述电池模组包括以上方案所述的电池单元。
另外，本发明还提供了一种汽车，其中，所述汽车包括至少一个以上方案所述的电池模组。
通过上述技术方案，在极芯主体的一些表面中，分别设置对应于极柱的极柱适配区和相对于极柱适配区凸出的扩容区，相应地在盖板上形成容纳扩容区的盖板扩容腔，从而在极柱附近的有限空间内增加极芯主体的体积，提高了电池容量。
附图说明
图1是本发明实施方式所述的极芯的立体图；
图2是本发明实施方式所述的外壳的立体图；
图3是本发明实施方式所述的盖板外侧的立体图；
图4是本发明实施方式所述的盖板内侧的立体图；
图5是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图6是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图7是本发明一种实施方式所述的电池单元的剖视图；
图8是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图9是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图10是本发明一种实施方式所述的电池单元的剖视图；
图11是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图12是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图13是本发明一种实施方式所述的电池单元的剖视图；
图14是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图15是本发明一种实施方式所述的极芯的立体图；
图16是本发明一种实施方式所述的电池单元的剖视图。
附图标记说明
1 极芯主体 2 极耳
3 外壳 4 盖板
5 极柱 6 内引出片
7 过渡板
11 扩容端
111 扩容区 112 极柱适配区
113 冷却结构适配区
31 外壳扩容腔 32 开口
41 盖板扩容腔 42 盖板本体
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种电池单元，其中，所述电池单元包括外壳3、盖板4、极柱5和极芯，所述外壳3具有开口32，所述极芯设置在所述外壳3中，所述盖板4封盖所述开口32，所述盖板4包括盖板本体42和相对于所述盖板本体42向外凸出的盖板扩容腔41，所述极柱5设置在所述盖板本体42上并与所述极芯电连接，所述极芯包括极芯主体1，所述极芯主体1包括扩容端11，所述扩容端11设置有极柱适配区112和相对于所述极柱适配区112沿所述极柱5的伸出方向凸出的扩容区111，所述极柱适配区112相对于所述扩容区111凹陷而形成极柱安装空间，所述极柱5至少部分位于所述极柱安装空间中，所述扩容区111至少部分地容纳于所述盖板扩容腔41中。
在本方案中，盖板4和外壳3共同组成容纳极芯的壳体，其中，盖板4用于安装极柱5。所述极芯包括极芯主体1，极芯主体1的其中一端为扩容端11，扩容端11设置有极柱适配区112和扩容区111，扩容区111相对于极柱适配区112凸出而实现扩容，极柱适配区112相比于扩容区111凹陷而形成的空间为极柱安装空间，极柱5的至少一部分位于该极柱安装空间中。
本方案的发明构思中，针对所述极芯安装极柱5的一端进行扩容即扩容端，在扩容端中，与极柱5配合的区域(即极柱适配区112)受极柱5的限制不能向外凸出，而其他区域由于没有被极柱5占用而存在可用空间，因此将这一部分区域的极芯主体1设置为向外凸出即扩容区111。扩容区111与极柱适配区112形成的落差空间即为用于安装极柱5的极柱安装空间，当然，极柱5可以全部设置在该极柱安装空间中，也可以仅一部分设置在该安装空间中。
为了配合极芯主体1的扩容端11，用于安装极柱5的盖板4也大致形成为与扩容端11对应的形状，即形成从盖板4的内侧朝向外侧凸出的盖板扩容腔41以容纳扩容区111的至少一部分，而盖板本体42可以用于安装极柱5，盖板本体42对应于极柱适配区112，极柱5可以穿过盖板本体42设置。
进一步地，所述盖板本体42相对于所述盖板扩容腔41凹陷形成盖板极柱空间，所述极柱安装空间与所述盖板极柱空间位置对应设置。如图3和图4所示，盖板4的一部分向外凸出，从而形成凹腔结构，即盖板扩容腔41，未凸出的区域即为盖板本体42，盖板本体42可以覆盖于极芯主体1的极柱适配区112，因此盖板本体42相对于盖板扩容腔41凹陷而形成的盖板极柱空间与所述极柱安装空间彼此对应设置，极柱5至少部分位于盖板极柱空间中。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有位于中间的一个所述扩容区111和两个分别位于所述扩容区111两侧的所述极柱适配区112。如图1所示，在极芯主体1的扩容端11中，扩容区111设置在中间，两个极柱适配区112分别位于两侧，也就是说，对应于正负极的两个极柱5均设置在同一个扩容端11上，对应的，盖板4上设置有位于中间的盖板扩容腔41和大致位于两侧的盖板本体42，盖板本体42用于安装两个极柱5。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有三个所述扩容区111和两个所述极柱适配区112，相邻两个所述扩容区111之间设置有一个所述极柱适配区112。如图8、图9、图10所示，在截面大致为长方形的扩容端11上，扩容区111和极柱适配区112沿截面的长度方向交替地设置，在每个极柱适配区112的两侧分别设置有扩容区111，对极柱5两侧的区域均进行扩容，而形成三个扩容区111，充分利用了未被极柱5占用的空间，扩大极芯主体1的体积，实现电池扩容。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有位于中间的一个所述极柱适配区112和两个分别位于所述极柱适配区112两侧的所述扩容区111。如图5、图6、图7所示，在扩容端11中，极柱适配区112可以设置在中间位置，扩容区111位于极柱适配区112的两侧，也就是说，极柱5设置在扩容端11的中间位置时，可以在极柱5两侧的区域作扩容设置，设置两个扩容区111。另外，在极柱适配区112中，可以仅设置一个极柱5，也可以设置两个极柱5。
根据本发明的一种实施方式，所述极芯主体1设置有两个所述扩容端11，每个扩容端11均设置有一个极柱适配区112。两个扩容端11可以设置在极芯主体1的不同端，例如，极芯主体1可以为六面体形状，扩容端11可以设置在顶端、侧部、底端等位置。另外，每个扩容端11均设置有极柱适配区112，也就是说，电池单元的两个极柱5设置在极芯主体1的不同端面上，在每个这样的端面中，均对未被极柱5占用的区域进行扩容而形成扩容区111。另外，极芯主体1也可以为其他形状，例如圆柱形、六棱柱或多面体形状。
进一步地，两个所述扩容端11分别位于所述极芯主体1的相对两端。如图5-图7、图11-图14所示，对于大致为六面体形状的极芯主体1来说，扩容端11分别设置在极芯主体1的顶端和底端，当然，也可以设置在彼此相对的两个侧部上。
根据本发明的一种实施方式，每个所述扩容端11均设置有一个所述极柱适配区112和一个所述扩容区111。如图11、图12、图13、图14、图15、图16所示，截面大致为长方形的扩容端11分割为两个区域，极柱适配区112和扩容区111分别占用一个区域，也就是说，极柱5设置在扩容端11的边缘处，该位置设置为极柱适配区112，其他区域设置为扩容区111。
进一步地，两个所述极柱适配区112彼此对齐或错开。图11-图13所示的极芯主体1中，位于不同扩容端11的极柱适配区112彼此错开，而图14、图15、图16所示的极芯主体1中，不同扩容端11的极柱适配区112彼此对齐，这些不同的设置方式体现了极柱5的不同安装方式，适用于不同的电池结构。
另外，所述扩容端11设置有一个所述极柱适配区112和两个分别位于所述极柱适配区112两侧的所述扩容区111。如图5-图7所示，极柱适配区112大致设置在扩容端11的中间位置，并且极柱适配区112的两侧分别设置有扩容区111，即极柱5大致设置在扩容端11的中间位置，极柱5两侧的区域可以进行扩容而形成向外凸出的扩容区111。
进一步地，所述极柱适配区112彼此对齐或错开。极芯主体1的两个扩容端11彼此相对，两个扩容端11上的极柱5可以彼此错开或对齐，相应的，极柱适配区112也可以彼此错开或对齐，并且每个极柱适配区112的两侧均设置有扩容区111。
另外，所述极芯包括至少部分位于所述极柱适配区112的极耳2。极耳2连接于极芯主体1，并且极耳2可以直接或间接地与极柱5电连接，因此，极耳2需要至少部分地位于极柱适配区112中，或者说位于所述极柱安装空间中，以便于极耳2与极柱5直接或间接连接。其中，极耳2可以连接于没有进行扩容的端面或扩容端11。
进一步地，所述极耳2与所述极芯主体1一体成型。极耳2和极芯主体1由制成极芯的材料一体成型制成，极耳2包括作为正极和负极的两个极耳。当然，在其他实施方式中，极耳2也可以另外加工制成并连接到极芯主体1上。另外，当极耳2未连接于极柱适配区112时，可以通过过渡板7进行过渡，过渡板7的一端与极耳2电连接，另一端延伸到极柱适配区112。
进一步地，所述盖板4的内侧设置有与所述极柱5连接的内引出片6，所述极柱5通过所述内引出片6连接于所述极耳2。如图2所示，盖板4的盖板本体42的内侧设置有内引出片6，极柱5可以穿过盖板本体42设置并连接于内引出片6，极耳2也连接于内引出片6从而实现与极柱5的电连接。其中，极耳2、内引出片6以及极柱5均为导电材料制成。
此外，如图1所示，极芯主体1的其中一端设置有冷却结构适配区113以及相对于冷却结构适配区113凸出的扩容区111，冷却结构适配区113相对于该扩容区111凹陷形成冷却结构安装空间，通过外壳3和盖板4封装后，冷却结构安装空间可以容纳冷却结构的一部分，冷却结构可以对电池单元进行冷却处理。
另外，本发明还提供了一种电池模组，其中，所述电池模组包括以上方案所述的电池单元。所述电池模组可以包括多个所述电池单元，多个电池单元以串联或并联方式连接而供电。
另外，本发明还提供了一种汽车，其中，所述汽车包括至少一个以上方案所述的电池模组。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种电池单元，其特征在于，所述电池单元包括外壳(3)、盖板(4)、极柱(5)和极芯，所述外壳(3)具有开口(32)，所述极芯设置在所述外壳(3)中，所述盖板(4)封盖所述开口(32)，所述盖板(4)包括盖板本体(42)和相对于所述盖板本体(42)向外凸出的盖板扩容腔(41)，所述极柱(5)设置在所述盖板本体(42)上并与所述极芯电连接，所述极芯包括极芯主体(1)，所述极芯主体(1)包括扩容端(11)，所述扩容端(11)设置有极柱适配区(112)和相对于所述极柱适配区(112)沿所述极柱(5)的伸出方向凸出的扩容区(111)，所述极柱适配区(112)相对于所述扩容区(111)凹陷而形成极柱安装空间，所述极柱(5)至少部分位于所述极柱安装空间中，所述扩容区(111)至少部分地容纳于所述盖板扩容腔(41)中。
2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述盖板本体(42)相对于所述盖板扩容腔(41)凹陷形成盖板极柱空间，所述极柱安装空间与所述盖板极柱空间位置对应设置。
3.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述扩容端(11)设置有位于中间的一个所述扩容区(111)和两个分别位于所述扩容区(111)两侧的所述极柱适配区(112)。
4.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述扩容端(11)设置有三个所述扩容区(111)和两个所述极柱适配区(112)，相邻两个所述扩容区(111)之间设置有一个所述极柱适配区(112)。
5.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述扩容端(11)设置有位于中间的一个所述极柱适配区(112)和两个分别位于所述极柱适配区(112)两侧的所述扩容区(111)。
6.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述极芯主体(1)设置有两个所述扩容端(11)，每个扩容端(11)均设置有一个极柱适配区(112)。
7.根据权利要求6所述的电池单元，其特征在于，两个所述扩容端(11)分别位于所述极芯主体(1)的相对两端。
8.根据权利要求7所述的电池单元，其特征在于，每个所述扩容端(11)均设置有一个所述极柱适配区(112)和一个所述扩容区(111)。
9.根据权利要求8所述的电池单元，其特征在于，两个所述极柱适配区(112)彼此对齐或错开。
10.根据权利要求7所述的电池单元，其特征在于，所述扩容端(11)设置有一个所述极柱适配区(112)和两个分别位于所述极柱适配区(112)两侧的所述扩容区(111)。
11.根据权利要求10所述的电池单元，其特征在于，所述极柱适配区(112)彼此对齐或错开。
12.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述极芯包括至少部分位于所述极柱适配区(112)的极耳(2)。
13.根据权利要求12所述的电池单元，其特征在于，所述极耳(2)与所述极芯主体(1)一体成型。
14.根据权利要求12所述的电池单元，其特征在于，所述盖板(4)的内侧设置有与所述极柱(5)连接的内引出片(6)，所述极柱(5)通过所述内引出片(6)连接于所述极耳(2)。
15.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求1-14中任意一项所述的电池单元。
16.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括至少一个权利要求15所述的电池模组。
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