CN110021778A - 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)、极耳(2)和过渡板(7)，极芯主体(1)的扩容端(11)设置有外部结构适配区和扩容区(111)，外部结构适配区包括极柱适配区(112)，所述极耳(2)设置在所述扩容区(111)上，所述过渡板(7)的一端与所述极耳(2)连接，所述过渡板(7)的另一端延伸至所述极柱安装空间。通过上述技术方案，在极芯主体的一些端面中，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，并且极耳通过过渡板从扩容区延伸到适配区来适应极芯主体的形状，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

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，具体地涉及一种极芯、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、极耳和过渡板，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包括极柱适配区，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，所述极耳设置在所述扩容区上，所述过渡板的一端与所述极耳连接，所述过渡板的另一端延伸至所述极柱安装空间。
优选地，所述扩容区包括扩容顶面和扩容侧面，所述极耳位于所述扩容顶面，所述过渡板包括贴合于所述极耳的第一板段、位于所述扩容侧面的第二板段以及延伸至所述极柱安装空间的第三板段。
优选地，所述极耳与所述极芯主体一体成型。
优选地，所述扩容端设置有位于中间的所述扩容区以及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，相邻的两个所述扩容区之间设置有一个所述极柱适配区。
优选地，所述极芯主体包括两个所述扩容端，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，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扩容区，所述极柱适配区位于所述扩容端的一端。
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，所述外部结构适配区包括冷却结构适配区，所述冷却结构适配区相对于所述扩容区凹陷而形成冷却结构安装空间。
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所述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，所述盖板本体的内侧设置有内引出片，所述电池单元包括穿过所述盖板本体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连接于所述极柱。
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，所述极柱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，在极芯主体的一些端面中，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，并且极耳从扩容区延伸到适配区来适应极芯主体的形状，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电池单元的爆炸图；
图3是本发明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极芯的立体图；
图5是本发明实施方式所述的极芯的立体图；
图6是本发明实施方式所述的极芯的立体图；
图7是本发明实施方式所述的外壳的立体图；
图8是本发明实施方式所述的盖板外侧的立体图；
图9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
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
1111 扩容顶面 1112 扩容侧面
31 外壳扩容腔 32 开口
41 盖板扩容腔 42 盖板本体
71 第一板段 72 第二板段
73 第三板段
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、极耳2和过渡板7，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包括极柱适配区112，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，所述极耳2设置在所述扩容区111上，所述过渡板7的一端与所述极耳2连接，所述过渡板7的另一端延伸至所述极柱安装空间。
所述极芯包括极芯主体1和极耳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例如极柱适配区112相比于扩容区111凹陷而形成的空间为极柱安装空间，可以用于安装电池单元的极柱。
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，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与极柱适配区112形成的落差空间即为用于安装极柱的极柱安装空间，当然，极柱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。
由于扩容端11形成为凹凸结构，极耳2的设置也需要适应这样的结构，当极耳2连接于扩容区111时，为了能够与极柱适配区112的极柱电连接，本方案增加了过渡板7，过渡板7连接于极耳2并从扩容区111延伸到所述极柱安装空间中，实现极柱与极芯主体1的电连接。
具体地，所述扩容区111包括扩容顶面1111和扩容侧面1112，所述极耳2位于所述扩容顶面1111，所述过渡板7包括贴合于所述极耳2的第一板段71、位于所述扩容侧面1112的第二板段72以及延伸至所述极柱安装空间的第三板段73。如图1所示，过渡板大致形成为三段式结构，包括第一板段71、第二板段72以及第三板段73，第一板段71与设置在扩容顶面1111上的极耳2贴合连接，第二板段72设置扩容侧面1112上，第三板段73延伸到所述极柱安装空间中，也就是说，过渡板7的形状大致对应于极柱适配区112和扩容区111在连接处的结构，使得过渡板7可以从扩容区111延伸到所述极柱安装空间中，以将极耳2与位于所述极柱安装空间的极柱5连接。
优选地，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。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有位于中间的所述扩容区111以及两个分别位于所述扩容区111两侧的所述极柱适配区112。如在极芯主体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均设置在同一个扩容端11的极柱安装空间中，两个极柱之间的区域未被其他结构占用，因此可以向外凸出而形成扩容区111，扩容区111上连接有一个或二个极耳，并延伸到对应的所述极柱安装空间中。
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4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，极柱设置在扩容端11的中间位置时，可以在极柱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，也可以设置两个极柱。
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，相邻的两个所述扩容区111之间设置有一个所述极柱适配区112。如图3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沿该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，即对相间隔的两个所述极柱安装空间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，所述极芯主体1包括两个所述扩容端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，电池的两个极柱(正极和负极)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。
根据本发明的一种实施方式，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4、图5、图6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。
进一步地，所述极柱适配区112彼此对齐或错开。图6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4和图5所示的极芯主体1中，不同的扩容端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的不同安装方式，适用于不同的电池结构。
根据本发明的一种实施方式，所述扩容端11设置有一个所述扩容区111，所述极柱适配区112位于所述扩容端11的一端。如图5和图6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，极柱设置在扩容端11一侧的边缘处，该位置设置为极柱适配区112，其他区域设置为扩容区111。
根据本发明的一种实施方式，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1、图2、图4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，即极柱大致设置在扩容端11的中间位置，极柱两侧的区域可以进行扩容而形成向外凸出的扩容区111。两个极柱适配区112可以彼此对齐或错开，这可以根据电池的结构进行调整。
另外，所述外部结构适配区包括冷却结构适配区113，所述冷却结构适配区113相对于所述扩容区111凹陷而形成冷却结构安装空间。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(图1所示)，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。
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可以具有一个或两个开口32，并分别通过盖板4封闭。
进一步地，所述盖板4设置有盖板本体42和相对于所述盖板本体42向外凸出的盖板扩容腔41；并且/或者，所述外壳3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7和图8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。
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连接于所述极柱5。如图2和图9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，所述极柱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)、极耳(2)和过渡板(7)，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包括极柱适配区(112)，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，所述极耳(2)设置在所述扩容区(111)上，所述过渡板(7)的一端与所述极耳(2)连接，所述过渡板(7)的另一端延伸至所述极柱安装空间。
2.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，所述扩容区(111)包括扩容顶面(1111)和扩容侧面(1112)，所述极耳(2)位于所述扩容顶面(1111)，所述过渡板(7)包括贴合于所述极耳(2)的第一板段(71)、位于所述扩容侧面(1112)的第二板段(72)以及延伸至所述极柱安装空间的第三板段(73)。
3.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，所述极耳(2)与所述极芯主体(1)一体成型。
4.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，所述扩容端(11)设置有位于中间的所述扩容区(111)以及两个分别位于所述扩容区(111)两侧的所述极柱适配区(112)。
5.根据权利要求1所述的极芯，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所述的极芯，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)，相邻的两个所述扩容区(111)之间设置有一个所述极柱适配区(112)。
7.根据权利要求1所述的极芯，其特征在于，所述极芯主体(1)包括两个所述扩容端(11)，每个扩容端(11)均设置有一个极柱适配区(112)。
8.根据权利要求7所述的极芯，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。
9.根据权利要求8所述的极芯，其特征在于，所述极柱适配区(112)彼此对齐或错开。
10.根据权利要求9所述的极芯，其特征在于，所述扩容端(11)设置有一个所述扩容区(111)，所述极柱适配区(112)位于所述扩容端(11)的一端。
11.根据权利要求9所述的极芯，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)。
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)，所述冷却结构适配区(113)相对于所述扩容区(111)凹陷而形成冷却结构安装空间。
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)和相对于所述盖板本体(42)向外凸出的盖板扩容腔(41)；并且/或者，所述外壳(3)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14所述的电池单元，其特征在于，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)连接于所述极柱(5)。
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，所述极柱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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