CN110021774A - 极芯、电池单元、电池模组及汽车 - Google Patents

极芯、电池单元、电池模组及汽车 Download PDF

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Abstract

本发明涉及电池领域，公开了一种极芯、电池单元、电池模组及汽车，其中，所述极芯包括极芯主体(1)和极耳(2)，所述极芯主体(1)包括扩容端(11)，所述扩容端(11)设置有外部结构适配区和相对于所述外部结构适配区凸出的扩容区(111)，所述外部结构适配区相对于所述扩容区(111)凹陷而形成外部结构安装空间，扩容区(111)包括呈阶梯结构的多个扩容部(1111)。通过上述技术方案，在极芯主体的一些表面中，分别设置对应于外部结构的外部结构适配区和相对于外部结构适配区凸出的扩容区，并且将扩容区设置为阶梯结构以适应外部结构限定的空间，从而在外部结构限定的有限空间内增加极芯主体的体积，提高了电池容量。

Description

极芯、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，具体地涉及极芯、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，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极芯，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，本发明提供了一种极芯，其中，所述极芯包括极芯主体和极耳，所述极芯主体包括扩容端，所述扩容端设置有外部结构适配区和相对于所述外部结构适配区凸出的扩容区，所述外部结构适配区相对于所述扩容区凹陷而形成外部结构安装空间，所述扩容区包括呈阶梯结构的多个扩容部。
优选地，多个所述扩容部的垂直于凸出方向的截面沿凸出方向依次减小。
优选地，所述扩容端设置有多个所述扩容区，至少其中一个所述扩容区包括呈阶梯结构的多个扩容部。
优选地，所述扩容端设置有一个位于中间的所述扩容区和两个分别位于所述扩容区两侧的所述外部结构适配区。
优选地，所述扩容端设置有一个位于中间的所述外部结构适配区和两个分别位于所述外部结构适配区两侧的扩容区。
优选地，所述极芯主体包括多个所述扩容端，每个所述扩容端均设置有所述外部结构适配区和所述扩容区，至少一个所述扩容区包括呈阶梯结构的多个扩容部。
优选地，所述极芯主体包括分别设置在所述极芯主体相对两侧的两个所述扩容端。
优选地，所述外部结构适配区包括极柱适配区。
优选地，所述极耳连接于所述极柱适配区。
优选地，所述极耳连接于所述扩容区并延伸到所述极柱适配区。
优选地，连接有所述极耳的扩容区与所述极柱适配区相邻设置。
优选地，所述外部结构适配区包括冷却结构适配区。
另外，本发明还提供了一种电池单元，其中，所述电池单元包括外壳、盖板以及以上方案所述的极芯，所述外壳具有开口，所述开口通过所述盖板封闭，所述极芯设置在所述外壳中。
优选地，所述盖板设置有盖板本体和相对于盖板本体向外凸出的盖板扩容腔；并且/或者，所述外壳设置有向外凸出的外壳扩容腔，其中，所述扩容区至少部分地容纳在所述盖板扩容腔和/或所述外壳扩容腔中。
优选地，所述盖板的内侧设置有内引出片，所述电池单元包括穿过所述盖板并连接于所述内引出片的极柱，所述极耳通过所述内引出片电连接于所述极柱，所述极柱至少部分地设置在所述极柱安装空间中。
优选地，所述盖板本体相对于所述盖板扩容腔凹陷形成有盖板极柱空间，所述外部结构安装空间与所述盖板极柱空间位置对应设置。
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，分别设置对应于外部结构的外部结构适配区和相对于外部结构适配区凸出的扩容区，并且将扩容区设置为阶梯结构以适应外部结构限定的空间，从而在外部结构限定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是本发明的一种实施方式所述的极芯的立体图；
图2是本发明的一种实施方式所述的极芯的立体图；
图3是本发明的一种实施方式所述的极芯的立体图；
图4是本发明实施方式所述的外壳的立体图；
图5是本发明实施方式所述的盖板外侧的立体图；
图6是本发明实施方式所述的盖板内侧的立体图。
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
11 扩容端
111 扩容区 112 极柱适配区
113 冷却结构适配区
1111 扩容部
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。
本发明提供了一种极芯，其中，所述极芯包括极芯主体1和极耳2，所述极芯主体1包括扩容端11，所述扩容端11设置有外部结构适配区和相对于所述外部结构适配区凸出的扩容区111，所述外部结构适配区相对于所述扩容区111凹陷而形成外部结构安装空间，所述扩容区111包括呈阶梯结构的多个扩容部1111。
所述极芯包括极芯主体1和连接于极芯主体1的极耳2，极芯主体1的其中一端为扩容端11，扩容端11设置有外部结构适配区(例如，极柱适配区112和冷却结构适配区113)和扩容区111，所述外部结构适配区需要与其他外部结构配合而不能向外凸出，在所述外部结构适配区之外的区域极芯主体1凸出而形成扩容区111，其中，所述外部结构适配区相比于扩容区111凹陷而形成的空间为外部结构安装空间，可以用于安装电池单元的极柱或冷却结构等。
本方案的发明构思中，针对所述极芯安装极柱的一端进行扩容即扩容端11，在扩容端11中，与极柱或其他外部结构(冷却管等)配合的区域受外部结构的限制不能向外凸出，而其他区域由于没有被外部结构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，本方案凹凸结构的扩容端11相比于现有技术的极芯平坦的端面增加了极芯的体积，实现了扩容。扩容区111与所述外部结构适配区形成的落差空间即为用于安装或容纳外部结构的外部结构安装空间，当然，所述外部结构可以全部设置在该外部结构安装空间中，也可以仅一部分设置在该外部结构安装空间中。
其中，如图1所示，扩容区111形成为阶梯形状，即多个扩容部1111排列为具有台阶的阶梯形状，以适应外部结构，或者说，扩容端11的一部分对应于外部结构，其他部分未被外部结构占用，因此可以向外凸出，并且由于外部结构的限制需要形成为阶梯结构，相反，如果需要保持为规则的六面体形状，凸出的扩容部1111的数量将不得不减少，可见，阶梯形状的扩容区111可以最大限度的增加极芯主体1的体积，实现扩容。
进一步地，多个所述扩容部1111的垂直于凸出方向的截面沿凸出方向依次减小。其中，所述凸出方向为大致垂直于扩容端11且由内向外的方向，例如，在图1的极芯主体1的顶面上为垂直向上的方向，在图2的极芯主体1的顶面上为垂直向上的方向，在图2的极芯主体1的底面上为垂直向下的方向。如图1和图2所示，每个扩容部1111大致形成为六面体形状，并在所述凸出方向上排列，在所述凸出方向上，扩容部1111的截面依次减小。当然，在其他实施方式中，多个扩容部1111的截面也可以依次增加或保持不变，并且为了避让一些外部结构，相邻的扩容部1111之间形成台阶。
另外，所述扩容端11设置有多个所述扩容区111，至少其中一个所述扩容区111包括呈阶梯结构的多个扩容部1111。如图3所示，扩容端11设置有一个外部结构适配区，即极柱适配区112，其两侧分别设置有一个凸出的扩容区111，其中一个扩容区111包括两个扩容部1111，且形成为阶梯结构。当然，扩容区111也可以设置更多个，也就是说，为了避让外部结构，扩容端11不能形成较为连续的扩容区111，而是需要设置彼此独立的多个。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有一个位于中间的所述扩容区111和两个分别位于所述扩容区111两侧的所述外部结构适配区。如图1和图2所示，在极芯主体1的扩容端11中，扩容区111设置在中间，所述外部结构适配区分别位于扩容区111两侧，也就是说，对应于外部结构的两个所述外部结构适配区之间的区域未被其他结构占用，因此极芯主体1的扩容端11可以向外凸出而形成扩容区111。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有一个位于中间的所述外部结构适配区和两个分别位于所述外部结构适配区两侧的扩容区111。如图3所示，在扩容端11中，所述外部结构适配区可以设置在中间位置，扩容区111位于所述外部结构适配区的两侧，也就是说，外部结构对应地设置在扩容端11的中间位置时，可以在所述外部结构适配区两侧的区域作扩容设置，设置两个凸出扩容区111，增加极芯主体1的体积。
根据本发明的一种实施方式，所述极芯主体1包括多个所述扩容端11，每个所述扩容端11均设置有所述外部结构适配区和所述扩容区111，至少一个所述扩容区111包括呈阶梯结构的多个扩容部1111。所述极芯具有与外部结构对应的多个端面，可以对每个端面进行扩容处理形成扩容端11，每个扩容端11均设置有所述外部结构适配区和扩容区111，并且至少一个扩容区111包括阶梯形状的多个扩容部1111。
根据本发明的一种实施方式，所述极芯主体1包括分别设置在所述极芯主体1相对两端的两个所述扩容端11。如图2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。
其中，所述外部结构适配区包括极柱适配区112。极柱适配区112相对于扩容区111凹陷形成的外部结构安装空间即为极柱安装空间，该极柱安装空间可以用于容纳安装与极芯主体1电连接的极柱的至少一部分。
进一步地，所述极耳2连接于所述极柱适配区112。极耳2与极芯主体1电连接，以便于将极芯主体1连接于极柱。极耳2可以连接于极芯主体1的不同位置，例如极柱适配区112，以便于与设置在以上所述的极柱安装空间中的极柱电连接。
可替代地，所述极耳2连接于所述扩容区111并延伸到所述极柱适配区112。极耳2也可以连接于扩容区111并延伸到极柱适配区112，或者说延伸到所述极柱安装空间中，以便于与设置在所述极柱安装空间中的极柱电连接。极耳2的形状可以对应于扩容端11在扩容区111和极柱适配区112处的形状。
进一步地，连接有所述极耳2的扩容区111与所述极柱适配区112相邻设置。当扩容端11设置有多个扩容区111时，可以选择与极柱适配区112相邻的扩容区111来设置极耳2，使得极耳2与极柱适配区112的距离更小，便于极耳2延伸到极柱适配区112与极柱电连接。
另外，所述外部结构适配区包括冷却结构适配区113。本方案的极芯通过壳体封装后，可以通过冷却结构进行冷却，避免电池在使用时的温度过高，极芯主体1的其中一个或多个端面间接地(以壳体间隔)与这样的冷却结构接触，因此需要设置冷却结构适配区113，在冷却结构适配区113之外的区域可以将扩容端11设置为向外凸出以增加极芯主体1的体积，即形成扩容区111，该扩容区111可以包括多个形成为阶梯结构的扩容部1111。冷却结构适配区113和极柱适配区112可以设置在同一扩容端11中，也可以设置在不同的扩容端11中。
另外，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以及以上方案所述的极芯，所述外壳3具有开口32，所述开口32通过所述盖板4封闭，所述极芯设置在所述外壳3中。外壳3和盖板4彼此扣合形成容纳所述极芯的结构，其中，外壳3可以具有一个或多个开口32，并分别通过盖板4封闭。
具体地，所述盖板4设置有盖板本体42和相对于盖板本体42向外凸出的盖板扩容腔41；并且/或者，所述外壳设置有向外凸出的外壳扩容腔31，其中，所述扩容区111至少部分地容纳在所述盖板扩容腔41和/或所述外壳扩容腔31中。如图4、图5图6所示，盖板4和外壳3需要与极芯主体1的形状适配，即分别形成盖板扩容腔41和/或外壳扩容腔31以容纳扩容区111的至少一部分，其中，盖板4可以对应于设置有极柱适配区112的扩容端11，而外壳3设置有外壳扩容腔31的部分对应于设置有冷却结构适配区113的扩容端11。其中，图4-图6未显示与阶梯结构的扩容区111对应的盖板扩容腔41和外壳扩容腔31，但对本领域技术人来说，设计与阶梯结构的扩容区111对应的盖板扩容腔41和外壳扩容腔31的结构是容易实现的。
另外，所述盖板本体42的内侧设置有内引出片6，所述电池单元包括穿过所述盖板本体42并连接于所述内引出片6的极柱5，所述极耳2通过所述内引出片6电连接于所述极柱5，所述极柱5至少部分地设置在所述外部结构安装空间中。如图5和图6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。
另外，所述盖板本体42相对于所述盖板扩容腔41凹陷形成有盖板极柱空间，所述外部结构安装空间与所述盖板极柱空间位置对应设置。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的外部结构适配区即极柱适配区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。
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 (18)

1.一种极芯，其特征在于，所述极芯包括极芯主体(1)和极耳(2)，所述极芯主体(1)包括扩容端(11)，所述扩容端(11)设置有外部结构适配区和相对于所述外部结构适配区凸出的扩容区(111)，所述外部结构适配区相对于所述扩容区(111)凹陷而形成外部结构安装空间，所述扩容区(111)包括呈阶梯结构的多个扩容部(1111)。
2.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，多个所述扩容部(1111)的垂直于凸出方向的截面沿凸出方向依次减小。
3.根据权利要求2所述的极芯，其特征在于，所述扩容端(11)设置有多个所述扩容区(111)，至少其中一个所述扩容区(111)包括呈阶梯结构的多个扩容部(1111)。
4.根据权利要求2所述的极芯，其特征在于，所述扩容端(11)设置有一个位于中间的所述扩容区(111)和两个分别位于所述扩容区(111)两侧的所述外部结构适配区。
5.根据权利要求2所述的极芯，其特征在于，所述扩容端(11)设置有一个位于中间的所述外部结构适配区和两个分别位于所述外部结构适配区两侧的扩容区(111)。
6.根据权利要求2所述的极芯，其特征在于，所述极芯主体(1)包括多个所述扩容端(11)，每个所述扩容端(11)均设置有所述外部结构适配区和所述扩容区(111)，至少一个所述扩容区(111)包括呈阶梯结构的多个扩容部(1111)。
7.根据权利要求2所述的极芯，其特征在于，所述极芯主体(1)包括分别设置在所述极芯主体(1)相对两侧的两个所述扩容端(11)。
8.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，所述外部结构适配区包括极柱适配区(112)。
9.根据权利要求8所述的极芯，其特征在于，所述极耳(2)连接于所述极柱适配区(112)。
10.根据权利要求8所述的极芯，其特征在于，所述极耳(2)连接于所述扩容区(111)并延伸到所述极柱适配区(112)。
11.根据权利要求10所述的极芯，其特征在于，连接有所述极耳(2)的扩容区(111)与所述极柱适配区(112)相邻设置。
12.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，所述外部结构适配区包括冷却结构适配区(113)。
13.一种电池单元，其特征在于，所述电池单元包括外壳(3)、盖板(4)以及权利要求1-12中任意一项所述的极芯，所述外壳(3)具有开口(32)，所述开口(32)通过所述盖板(4)封闭，所述极芯设置在所述外壳(3)中。
14.根据权利要求13所述的电池单元，其特征在于，所述盖板(4)设置有盖板本体(42)和相对于盖板本体(42)向外凸出的盖板扩容腔(41)；并且/或者，所述外壳设置有向外凸出的外壳扩容腔(31)，
其中，所述扩容区(111)至少部分地容纳在所述盖板扩容腔(41)和/或所述外壳扩容腔(31)中。
15.根据权利要求13所述的电池单元，其特征在于，所述盖板(4)的内侧设置有内引出片(6)，所述电池单元包括穿过所述盖板(4)并连接于所述内引出片(6)的极柱(5)，所述极耳(2)通过所述内引出片(6)电连接于所述极柱(5)，所述极柱(5)至少部分地设置在所述极柱安装空间中。
16.根据权利要求15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)凹陷形成有盖板极柱空间，所述外部结构安装空间与所述盖板极柱空间位置对应设置。
17.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求13-16中任意一项所述的电池单元。
18.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括至少一个权利要求17所述的电池模组。
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