CN110224099A - 二次电池及汽车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池及汽车。二次电池包括顶盖板、极柱、电极组件和连接构件，连接构件包括与极耳连接的第一连接板、第二连接板和支撑板，支撑板至少部分相对于第一连接板朝向靠近本体部所在的一侧凸出，且支撑板上凸出的部分与本体部贴合；沿二次电池的高度方向，支撑板与电极组件的底面的最小距离为本体部在自身的侧面的裸露高度H；本体部沿二次电池的长度方向的尺寸为本体部长度L，裸露高度H与本体部长度L满足如下关系：0.1≤H/L≤0.8。本申请能够尽可能避免第一极片或者第二极片产生黑斑，提高二次电池的能量密度和循环使用寿命，以及提高二次电池的安全性。

Description

二次电池及汽车

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池及汽车。

背景技术

在能源和环境压力的双重影响下，电动汽车具有越来越广泛的应用，二次电池作为其重要的动力源，对整车的使用性能、安全性具有重要的影响。受整车对于续航能力要求的提高和政策的影响，对二次电池的能量密度、循环使用寿命、安全性等要求越来越高。二次电池包括电极组件和极柱，电极组件包括本体部和自本体部延伸出的极耳，本体部由第一极片、隔离膜和第二极片卷绕而成，为了将极柱和极耳连接以将电极组件产生的电流传递出去，二次电池还包括连接构件，连接构件的一端与极柱连接，另一端与极耳连接。

在实际应用中，二次电池在受到振动和冲击时易导致极耳断裂，相关技术中通常会增加极耳和连接构件沿二次电池的高度方向的尺寸，以解决因极耳断裂而出现的电池安全问题。由于极耳和连接构件沿二次电池的高度方向的尺寸增加，会使极耳和连接构件阻碍电极组件的内部排气，特别是当连接构件与本体部贴合时，电极组件在本体部被挡住的部分处排气尤为困难。若电极组件内部产气速率大于排气速率，将使电解液内残留气泡，从而影响电解液中的锂离子的传输，可能导致极片产生黑斑，进而降低二次电池的能量密度、循环使用寿命，并可能造成安全性隐患。

发明内容

本申请提供了一种二次电池及汽车，能够解决上述问题。

本申请的第一方面提供了一种二次电池，包括：

顶盖板；

极柱，设置于所述顶盖板；

电极组件，包括本体部和自所述本体部延伸出的极耳；和

连接构件，包括与所述极耳连接的第一连接板、与所述极柱连接的第二连接板和连接所述第一连接板与所述第二连接板的支撑板，所述支撑板的宽度方向与所述二次电池的厚度方向一致，所述支撑板至少部分相对于所述第一连接板朝向靠近所述本体部所在的一侧凸出，且所述支撑板上凸出的部分与所述本体部贴合；

沿所述二次电池的高度方向，所述支撑板与所述电极组件的底面的最小距离为所述本体部在自身的侧面的裸露高度H；所述本体部沿所述二次电池的长度方向的尺寸为本体部长度L，所述裸露高度H与所述本体部长度L满足如下关系：

0.1≤H/L≤0.8。

可选地，沿所述高度方向，所述第一连接板靠近所述顶盖板的端部伸出所述极耳靠近所述顶盖板的端部。

可选地，所述裸露高度H与所述本体部长度L满足如下关系：

为0.2≤H/L≤0.6。

可选地，所述裸露高度H为18mm～72mm，所述本体部长度L为90mm～300mm。

可选地，所述极耳设置于所述本体部靠近所述顶盖板的一侧，且所述极耳沿所述二次电池的高度方向的尺寸A与所述本体部的高度B之比为0.2～0.5。

可选地，沿所述高度方向，所述极耳与所述顶盖板之间留有间隔。

可选地，沿所述高度方向，所述极耳远离所述顶盖板的端部伸出所述第一连接板远离所述顶盖板的端部。

可选地，所述极耳设置于所述本体部沿所述二次电池的厚度方向的一侧。

可选地，所述电极组件在所述厚度方向上并排设置有两个，两个所述电极组件的所述极耳分别位于两个所述电极组件相背离的两侧。

可选地，所述支撑板沿所述二次电池的厚度方向的两侧分别连接有所述第一连接板，两个所述第一连接板分别与同侧的所述极耳固定连接。

可选地，所述支撑板包括互相连接的第一部分和第二部分，所述第一部分的横截面的面积小于所述第二部分的横截面的面积；所述第一连接板连接于所述第一部分。

可选地，所述第一连接板沿所述二次电池的厚度方向延伸，所述极耳设置于所述第一连接板与所述本体部之间。

本申请的第二方面提供了一种汽车，包括如上任一项所述的二次电池。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

电极组件内部产生的气体需要通过第一极片、第二极片和隔离膜之间的间隙流动至本体部的侧面，进而排出，因此，电极组件的本体部的长度影响电极组件内气体的排气路径的长短，本体部的侧面的裸露面积影响气体的排出速度，本申请中，使极耳的沿二次电池的高度方向的尺寸小于本体部在高度方向的尺寸，且通过设置电极组件的裸露高度与电极组件的本体部的长度的比值在0.1～0.8内，使电极组件的气体路径与气体的排出速度协调，进而使电极组件内部的产气速度小于排气速度，以保证电解液中的离子的正常传输，尽可能避免第一极片或者第二极片产生黑斑，提高二次电池的能量密度和循环使用寿命，以及提高二次电池的安全性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请所提供的二次电池的一种具体实施例的结构示意图；

图2为本申请所提供的二次电池的一种具体实施例的爆炸视图；

图3为本申请所提供的二次电池的一种具体实施例的侧视图；

图4为本申请所提供的二次电池的一种具体实施例的局部剖视图；

图5为本申请所提供的二次电池中，电极组件的一种具体实施例的结构示意图；

图6为本申请所提供的二次电池中，连接构件的一种具体实施例在装配过程中的结构示意图；

图7为图6所示连接构件的实施例在装配完成后的结构示意图。

附图标记：

10-顶盖板；

20-极柱；

30-电极组件；

31-本体部；

32-极耳；

40-连接构件；

41-第一连接板；

42-第二连接板；

43-支撑板；

431-第一部分；

432-第二部分；

50-壳体。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。

本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下。

其中，以图1所示的二次电池为对象，并且以二次电池的高度方向为高度方向Z，以二次电池的长度方向为长度方向Y，以二次电池的厚度方向为厚度方向X。

如图1-7所示，本申请实施例提供了一种二次电池，包括顶盖板10、极柱20、电极组件30和连接构件40。极柱20设置于顶盖板10；电极组件30包括本体部31和自本体部31延伸出的极耳32；连接构件40包括与极耳32连接的第一连接板41、与极柱20连接的第二连接板42和连接第一连接板41与第二连接板42的支撑板43，支撑板43的宽度方向与本体部31的厚度方向(即二次电池的厚度方向X)一致，支撑板43至少部分相对于第一连接板41朝向靠近本体部31所在的一侧凸出，且支撑板43上凸出的部分与本体部31贴合。为了保证本体部31上被凸出的部分挡住的部分气体能够快速排出，在二次电池的高度方向Z上，支撑板43的尺寸小于本体部31的尺寸，本体部31延伸出极耳32的侧面有部分区域裸露，从而将内部的气体排出电极组件30的外部。

具体地，沿二次电池的高度方向Z，支撑板43与电极组件30的底面的最小距离为本体部31在自身的侧面(即本体部31延伸出极耳32的一面)的裸露高度H；本体部31沿二次电池的长度方向Y的尺寸为本体部长度L，裸露高度H与本体部长度L满足如下关系：0.1≤H/L≤0.8，如H/L为0.1、0.15、0.2、0.5、0.55、0.6、0.7、0.79、0.8等。

可以理解地，电极组件30包括第一极片、第二极片和设置于第一极片和第二极片之间的隔离膜，第一极片和第二极片上的活性物质主要设置在本体部31，为了提高二次电池的能量密度，需要尽可能增加本体部长度L，这样，电极组件30内部的气体的排出路径就会增长，不利于气体的有效释放，尤其对于一些产气量较大的活性物质，一旦电极组件30内部的气体不能得到有效的释放，大量气体积攒在第一极片、第二极片和隔离膜之间，隔绝了活性物质中离子的传输通道，会造成化成后的电极组件30出现黑斑，极大影响二次电池的能量密度、循环使用寿命。

本申请中，本体部31的侧面部分裸露，电极组件30内部产生的气体通过第一极片、第二极片和隔离膜之间的间隙流动至本体部31的侧面，能够通过裸露的部分排出，考虑到，电极组件30的本体部31的长度影响电极组件30内气体的排气路径的长短，本体部31的侧面的裸露面积影响气体的排出速度，本申请中，使极耳32沿二次电池的高度方向Z的尺寸小于本体部31在该高度方向Z上的尺寸，且通过设置电极组件30的裸露高度H与电极组件30的本体部31的本体部长度L的比值在0.1～0.8内，使电极组件30的气体路径与气体的排出速度协调，进而使电极组件30内部的产气速度小于排气速度，以保证电解液中的离子的正常传输，尽可能避免第一极片或者第二极片产生黑斑，提高二次电池的能量密度和循环使用寿命，以及提高二次电池的安全性。

进一步地，裸露高度H与本体部长度L满足如下关系：0.2≤H/L≤0.6，如H/L为0.2、0.3、0.4、0.5、0.55、0.58、0.6等，以使电极组件30的气体路径与气体的排出速度更加协调，进一步提高二次电池的能量密度和循环使用寿命，以及提高二次电池的安全性。

当H/L<0.1时，本体部31的裸露高度H较小，电极组件30的排气效率较低，同时本体部长度L较大，从而使内部排气路径增长，从而造成化成后的电极组件30出现黑斑，极大影响了二次电池的能量密度、循环使用寿命。

当H/L>0.8时，本体部31的裸露高度H较大，虽然可以保证电极组件30内部的排气速度大于产气速度，但是会减小支撑板43沿上述高度方向Z的尺寸，同时，会减小极耳32与第一连接板41的接触面积，造成极耳32与第一连接板41的接触部分发热过大，电极组件30的温度升高，影响二次电池的循环寿命。

裸露高度H优选设为18mm～72mm，如18mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、65mm、70mm、72mm等，以既保证电极组件30的排气效率，又能够保证极耳32与第一连接板41的接触面积，防止在二者的接触部分发热过大；且如此设置后，也能够保证第一连接板41与极耳32的连接强度，提高二次电池的可靠性。

正如前文所述，如果本体部长度L太大，排气路径会增长，二次电池内部的气体不能及时的排出；如果本体部长度L太小，又会降低二次电池的能量密度，因此，本申请中，优选本体部长度L为90mm～300mm，如90mm、95mm、120mm、150mm、180mm、200mm、220mm、250mm、280mm、290mm、295mm、300mm，以既保证电极组件30的排气路径不会太长，又能够保证二次电池的能量密度。

可以理解地，如果极耳32沿上述高度方向Z的尺寸A太小，则在二次电池使用中，会造成极耳32处，尤其是极耳32与第一连接板41的接触处发热严重；若尺寸A太大，则本体部31的侧面的裸露面积就会减小，又会产生排气问题。一种实施例中，极耳32沿二次电池的高度方向Z的尺寸A与本体部31的高度B(高度B为本体部31沿上述高度方向Z上的尺寸)之比为0.2～0.5，如A/B为0.2、0.28、0.3、0.4、0.5等，既能保证极耳32与第一连接板41的接触处的过流面积，避免该处的发热带来的安全问题，又能使电极组件30的排气顺畅。

优选地，极耳32设置于本体部31靠近顶盖板10的一侧，这样，可以减小第一连接板41沿上述高度方向Z的尺寸，便于极耳32与第一连接板41连接，同时可减小连接构件40在高度方向Z的尺寸，缩减成本。

上述结构中，连接构件40在高度方向Z的尺寸的缩短使极耳32与第一连接板31的接触面积减小，可能造成在二者的接触处局部产热过大，为了解决该问题，沿上述高度方向Z，第一连接板41靠近顶盖板10的端部伸出极耳32靠近顶盖板10的端部，即第一连接板41具有与极耳32连接的连接部分和散热部分，连接部分与散热部分相连接，散热部分设置于第一连接板41靠近顶盖板10的一侧，以增大第一连接板41的面积，有利于散热，从而缓解第一连接板41与极耳32连接处的局部过热。

为了尽可能减小二次电池沿上述厚度方向X的尺寸，提高二次电池的能量密度，在上述厚度方向X上，连接构件40和极耳32均不超出本体部31，因此，优选第一连接板41连接于支撑板43的凸出的部分沿上述厚度方向X的一侧，如图1所示。二次电池工作时，其内部电流首先由电极组件30通过极耳32与第一连接板41的焊接部位传导至第一连接板41，然后传导至支撑板43，当支撑板43与第一连接板41的厚度相等的情况下，支撑板43的发热量较大，尤其是支撑板43在厚度方向X上的两侧都连接第一连接板41，这时支撑板43通过的电流大于第一连接板41通过的电流，其发热量尤为严重。为了尽可能将支撑板43的热量尽快散出去，提高二次电池的安全性，本申请中，支撑板43包括第一部分431和第二部分432，如图6、图7所示，第一部分431的横截面的面积小于第二部分432的横截面的面积，第一连接板41、第一部分431、第二部分432和第二连接板42顺次连接，以增大支撑板43的散热面积。其中，第一部分431即为上述支撑板31的凸出的部分，上述横截面垂直于二次电池的高度方向Z。

如图2所示，二次电池还包括壳体50，顶盖板10盖合于壳体50的上方，电极组件30容纳于壳体50内。极柱20设置于顶盖板10，第二连接板42相对于支撑板43弯折，位于本体部31靠近顶盖板10的一侧，以便于与极柱20连接。

上述电极组件30的极耳32具有两个，分别为第一极耳和第二极耳，相应地，极柱20和连接构件40也设有两个，两个极柱20分别为第一极柱与第二极柱，第一极耳通过一个连接构件40与第一极柱连接，第二极耳通过另一个连接构件40与第二极柱连接，第一极耳与第二极耳可以分别位于本体部31沿上述长度方向Y的两侧，两个极耳32的具体连接方式可以相同，下面以其中一个极耳32通过一个连接构件40与一个极柱20连接的方式为例，进行说明。

具体地，电极组件30可以通过卷绕方式形成，即本体部31通过第一极片、第二极片和隔离膜卷绕形成。在各卷绕层中，第一极片延伸出的第一电导部相互层叠，以用于形成第一极耳；第二极片延伸出的第二电导部相互层叠，以用于形成第二极耳。具体地，通过裁剪可以将第一电导部和第二电导部形成第一极耳和第二极耳，以使在二次电池的高度方向Z上，极耳32(包括第一极耳和第二极耳)的尺寸小于本体部31的尺寸，便于电极组件30的排气。

在极耳32与第一连接板41连接后，为了减小二次电池沿其长度方向Y的尺寸，极耳32会相对于上述长度方向Y弯折，由于极耳32是由电导部(包括第一电导部和第二电导部)剪裁和层叠而成的，因此，其端部(包括沿上述高度方向Z的两个端部和沿极耳32延伸方向的末端的端部)会造成各电导部错位，且极耳32的厚度(极耳32沿电导部层叠方向的尺寸)越大错位越严重，错位严重，可能会造成最内侧的电导部冗余严重，而最外侧的电导部可能无法与第一连接板41的连接。

一种实施例中，极耳32设置于本体部31沿二次电池的厚度方向X的一侧，具体地，本体部31具有卷绕起始层，卷绕起始层为本体部31位于最内圈的极片的卷绕起始端部分，极耳32从卷绕起始层沿上述厚度方向X的一侧延伸出，即各卷绕层中，仅位于卷绕起始层一侧的部分延伸出电导部，如图4所示，这样，在本体部32的层叠厚度相同的情况下，极耳32的厚度明显减小，在弯折时，最内侧(靠近第一连接板41的一侧)的电导部和最外侧的电导部的端部错位能够得到缓减，使最外侧的电导部易于与第一连接板41连接，最内侧的电导部的冗余度也会明显减小，降低了由于电导部冗余太长而在受到挤压时，冗余的电导部可能插入本体部31内部造成二次电池短路的风险。因此，这种本体部31沿上述厚度方向X的一侧延伸出极耳32的方式，在二次电池装配时，电极组件30与第一连接板41易于连接，且能够提高二次电池的安全性。其中，卷绕起始层可以为第一极片的卷绕起始端部分，在该部分不延伸出第一电导部，第一极耳和第二极耳均位于卷绕起始层沿厚度方向Y的一侧。

二次电池可以设置有一个电极组件30，也可以设置有多个电极组件，如两个或者更多个，如图1-图4所示，电极组件30沿上述厚度方向X并排设置有两个，两个电极组件30的极耳32分别位于两个电极组件30相背离的两侧，也就是说，本体部31具有沿上述厚度方向的两侧，分别为延伸出极耳32的第一侧和与第一侧相对的第二侧，两个本体部31的第二侧相邻设置，如此设置后，两个电极组件30的极耳32间隔较大，互不干扰，可以分别进行弯折，从而避免两个电极组件30的极耳32在弯折时相互干扰。

在电极组件30设置有两个时，可以仅设置有一个第一连接板41，此时，两个电极组件30的同侧的两个极耳32分别连接于第一连接板41的两侧，然后弯折第一连接板41，这样，造成二次电池在上述长度方向Y上需要设置匹配两个极耳32的厚度的空间，影响二次电池的能量密度。一种实施例中，支撑板43沿本体部31的厚度方向X的两侧分别连接有第一连接板41，在支撑板43包括第一部分431时，两个第一连接板431连接于第一部分431的两侧，如图6、图7所示，两个第一连接板41分别与同侧的极耳32固定连接，如图1、图3、图4所示，采用这种结构，两个第一连接板41与两个极耳32连接后，将两个极耳32弯折后，沿上述长度方向Y，二次电池在单侧仅需要设置匹配一个极耳32的厚度的空间，显然能够减小二次电池在上述长度方向Y的尺寸，提高二次电池的能量密度。需要说明的是，上述两个极耳32可以相向弯折或者背向弯折，在相向弯折时，弯折后，两个极耳32沿二次电池的厚度方向X相间隔或者端部贴合。

优选地，在极耳32弯折后，第一连接板41沿上述厚度方向X延伸，极耳32设置于第一连接板41与本体部31之间，也就是说，各极耳32向远离其所在的本体部31的第二侧弯折，第一连接板41位于极耳32远离本体部31的一面，如图4所示。尤其在支撑板43具有凸出的部分时，采用上述结构后，极耳32能够充分利用支撑板43沿上述长度方向Y的尺寸。

在装配过程中，可以使支撑板43与本体部31贴合，此时第一连接板41与支撑板43近似垂直，如图6所示，先将第一连接板41与极耳32焊接好，然后再相对于支撑板43弯折第一连接板41，使连接构件40形成如图7所示的结构。

由于极耳32是由电导部(包括第一电导部和第二电导部)层叠、裁剪而成的，因此，极耳32靠近顶盖板10的端部会造成裁剪后的各电导部发生错位，在电极组件30与顶盖板10安装时，顶盖板10可能会对极耳32靠近顶盖板10的端部造成挤压，使该端部发生打折，以至于极耳32不能有效地与第一连接板41焊接，从而导致焊接部位发热严重。为了避免上述问题，沿上述高度方向Z，极耳32与顶盖板10之间留有间隔，以避免极耳32受到顶盖板10的阻碍而打折。

同理，在极耳32远离顶盖板10的端部，各裁剪后的也会发生错位，若在该端部，第一连接板41与该端部对齐，第一连接板41与极耳32在该处的焊接部可能无法穿透各层电导部，导致极耳32虚焊情况的发生，从而影响二次电池的电性能。为了解决该问题，沿上述高度方向Z，极耳32远离顶盖板10的端部伸出第一连接板41远离顶盖板10的端部，这样，在极耳32远离顶盖板10的一端，极耳32与第一连接板41的焊接部能够尽可能穿透多层电导部，以改进二次电池的电性能。优选地，在极耳32远离顶盖板10的端部，第一连接板41不超出该端部中最靠近顶盖板10的电导部，以更好地改进二次电池的电性能。

由于极耳32在其延伸方向上也存在错位，因此，沿上述厚度方向X，极耳32的端部伸出第一连接板41，以保证在该端处的各电导部均能够与第一连接板41连接。

需要说明的是，上述极耳32与第一连接板41可以通过焊接方式连接。

此外，本申请还提供了一种汽车，包括如上任一实施例所述的二次电池。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：

顶盖板；

极柱，设置于所述顶盖板；

电极组件，包括本体部和自所述本体部延伸出的极耳；和

连接构件，包括与所述极耳连接的第一连接板、与所述极柱连接的第二连接板和连接所述第一连接板与所述第二连接板的支撑板，所述支撑板的宽度方向与所述二次电池的厚度方向一致，所述支撑板至少部分相对于所述第一连接板朝向靠近所述本体部所在的一侧凸出，且所述支撑板上凸出的部分与所述本体部贴合；

沿所述二次电池的高度方向，所述支撑板与所述电极组件的底面的最小距离为所述本体部在自身的侧面的裸露高度H；所述本体部沿所述二次电池的长度方向的尺寸为本体部长度L，所述裸露高度H与所述本体部长度L满足如下关系：

0.1≤H/L≤0.8。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿所述高度方向，所述第一连接板靠近所述顶盖板的端部伸出所述极耳靠近所述顶盖板的端部。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述裸露高度H与所述本体部长度L满足如下关系：

0.2≤H/L≤0.6。

4.根据权利要求1或3所述的二次电池，其特征在于，所述裸露高度H为18mm～72mm，所述本体部长度L为90mm～300mm。

5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述极耳设置于所述本体部靠近所述顶盖板的一侧，且所述极耳沿所述二次电池的高度方向的尺寸A与所述本体部的高度B之比为0.2～0.5。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿所述高度方向，所述极耳与所述顶盖板之间留有间隔。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿所述高度方向，所述极耳远离所述顶盖板的端部伸出所述第一连接板远离所述顶盖板的端部。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述极耳设置于所述本体部沿所述二次电池的厚度方向的一侧。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述电极组件在所述厚度方向上并排设置有两个，两个所述电极组件的所述极耳分别位于两个所述电极组件相背离的两侧。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述支撑板沿所述二次电池的厚度方向的两侧分别连接有所述第一连接板，两个所述第一连接板分别与同侧的所述极耳固定连接。

11.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述支撑板包括互相连接的第一部分和第二部分，所述第一部分的横截面的面积小于所述第二部分的横截面的面积；所述第一连接板连接于所述第一部分。

12.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一连接板沿所述二次电池的厚度方向延伸，所述极耳设置于所述第一连接板与所述本体部之间。

13.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-12任一项所述的二次电池。