CN112234296A - 电芯以及电池模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种电芯以及电池模组，所述电芯(10)包括电芯外壳(100)、安装在所述电芯外壳(100)内的电芯本体(102)以及分别装设于所述电芯外壳(100)的第一极柱(104a)和第二极柱(104b)，所述第一极柱(104a)和所述第二极柱(104b)均与所述电芯外壳(100)绝缘连接，所述电芯(10)还包括将所述电芯外壳(100)和所述第一极柱(104a)进行电连接的保险结构，所述保险结构设置为当经过所述第一极柱(104a)的电流超过预设电流时能够切断所述电芯外壳(100)和所述第一极柱(104a)之间的连接。该电芯具有保险结构以在通过极柱的电流较大时切断电芯外壳与电芯的极柱的连接，大大降低了短路的风险。

Description

电芯以及电池模组

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种电芯以及电池模组。

背景技术

以锂离子动力电池中的电芯为例，电芯一般采用电芯壳体带有正电的设计，即电芯的正极与电芯壳体的电位相同，由此，提高了电芯壳体的电位，对电芯壳体进行了有效保护，防止电芯壳体被电解液腐蚀。

将电芯壳体带有正电的电芯串并联构成电池模组后，需要对电芯壳体包覆绝缘膜，避免电芯壳体导电，造成短路。

然而，尽管对电芯壳体包覆了绝缘膜，但是在运输、装配以及使用过程中，也极其容易刮破绝缘膜，由此极易引发短路。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的包覆电芯壳体的绝缘膜破损所引发的短路的问题，提供一种电芯，该电芯具有保险结构以在通过极柱的电流较大时切断电芯外壳与电芯的极柱的连接，大大降低了短路的风险。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种电芯，所述电芯包括电芯外壳、安装在所述电芯外壳内的电芯本体以及分别装设于所述电芯外壳的第一极柱和第二极柱，所述第一极柱和所述第二极柱均与所述电芯外壳绝缘连接，所述电芯还包括将所述电芯外壳和所述第一极柱进行电连接的保险结构，所述保险结构设置为当经过所述第一极柱的电流超过预设电流时能够切断所述电芯外壳和所述第一极柱之间的连接。

在上述技术方案，通过使得所述第一极柱和所述第二极柱均与所述电芯外壳绝缘连接，并同时设置所述保险结构，从而不仅能够有效减少电解液对所述电芯外壳的腐蚀，而且在通过所述电芯外壳导致短路的情况下能够切断所述电芯外壳和所述第一极柱之间的连接，由此，提高了所述电芯的使用安全性，并且提高了所述电芯的使用寿命，不会因短路而使得所述电芯发生起火、爆炸或是热失控。此外，在将上述电芯组装成模组后，能够通过电芯外壳采集电压，这样，可无需通过在极柱处接入较为复杂的采集线束采集电压，使得采集电压的作业更为便利，同时若在采集电压时采集线束发生短路，可通过所述保险结构切断所述第一极柱和电芯外壳之间的连接，有效保证了所述电芯本体的安全。

优选地，所述第一极柱包括装设在所述电芯外壳内的第一内极柱以及装设在所述电芯外壳外且与所述第一内极柱相连接的第一外极柱；

所述保险结构包括外保险结构，所述外保险结构包括外保险段，所述外保险段的第一端连接于所述第一外极柱，所述外保险段的第二端连接于所述电芯外壳的外壁，所述外保险段能够将所述电芯外壳和所述第一极柱进行电连接。

优选地，所述外保险段悬空设置于所述电芯外壳的所述第一外极柱所在的表面；和/或

所述第一极柱的顶面设置有能够完全容纳所述外保险段的所述第一端的容置凹部。

优选地，所述外保险结构包括罩设在所述外保险段的端部的第一保护层。

优选地，所述外保险段包括保险丝或焊丝。

优选地，所述第一极柱包括装设在所述电芯外壳内的第一内极柱以及装设在所述电芯外壳外且与所述第一内极柱相连接的第一外极柱；

所述保险结构包括内保险结构，所述内保险结构包括两端分别连接于所述第一内极柱和所述电芯外壳的内壁的内保险段，所述内保险段能够将所述电芯外壳和所述第一极柱进行电连接。

优选地，所述内保险结构包括罩设在所述内保险段的端部的第二保护层。

优选地，所述内保险段包括保险丝或焊丝。

本发明第二方面提供一种电池模组，所述电池模组包括多个彼此相互电连接的电芯，所述电芯为本发明所提供的电芯。通过在电池模组中设置本发明所提供的电芯，可提高电池模组的使用安全性和使用寿命，同时也便于对电池模组进行采集电压，并且也便于检测出发生异常的电芯如保险结构已经切断的电芯，即电芯外壳不再具有与相应的第一极柱相同的电位。

本发明第三方面提供一种电池模组，所述电池模组包括多个模组电芯以及能够将多个所述模组电芯彼此相互电连接的多个电连接件，所述电池模组包括分别设置在相应的所述模组电芯上的多个保险段，所述保险段的两端分别连接于相应的所述模组电芯的外壳和连接在该模组电芯的正极柱的所述电连接件。通过设置多个保险段，可提高电池模组的使用安全性和使用寿命，同时也便于对电池模组进行采集电压，并且也便于检测出发生异常的电芯如保险结构已经切断的电芯，即电芯外壳不再具有与相应的正极柱如第一极柱相同的电位。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的电芯的立体结构示意图；

图2是图1所示的电芯的俯视结构示意图；

图3是图1所示的电芯的肢解结构示意图；

图4是图1所示的电芯肢解后的侧视结构示意图；

图5是图3所示的肢解结构示意图中的局部结构放大图，其中，示出了第一极柱所在区域的肢解结构示意图；

图6是本发明优选实施方式的电池模组的立体结构示意图；

图7是本发明另一优选实施方式的电池模组的立体结构示意图。

附图标记说明

10-电芯；100-电芯外壳；101a-第一内极柱；101b-第二内极柱；102-电芯本体；103a-第一外极柱；103b-第二外极柱；104a-第一极柱；104b-第二极柱；105a-第一集流体；105b-第二集流体；107-外壳主体；109-顶盖；120-外保险段；122-第一保护层；13-容置凹部；140-内保险段；142-第二保护层；20-电池模组；200-模组电芯；202-电连接件；204-保险段；20a-第一绝缘垫；20b-第二绝缘垫；22-绝缘板；24a-第一密封垫；24b-第二密封垫。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种电芯，电芯10包括电芯外壳100、安装在电芯外壳100内的电芯本体102以及分别装设于电芯外壳100的第一极柱104a和第二极柱104b，需要说明的是，第一极柱104a可为正极柱，第二极柱104b可为负极柱，第一极柱104a和第二极柱104b均与电芯外壳100绝缘连接，电芯外壳100可为铝件，电芯10还包括将电芯外壳100和第一极柱104a进行电连接的保险结构，所述保险结构设置为当经过第一极柱104a的电流超过预设电流时能够切断电芯外壳100和第一极柱104a之间的连接，可以理解的是，在经过第一极柱104a的电流较大的情况下，所述保险结构能够使得电芯外壳10和第一极柱104a之间不再连接。通过使得第一极柱104a和第二极柱104b均与电芯外壳100绝缘连接，并同时设置所述保险结构，从而不仅能够有效减少电解液对电芯外壳100的腐蚀，而且在通过电芯外壳100导致短路的情况下能够切断电芯外壳10和第一极柱104a之间的连接，由此，提高了电芯10的使用安全性，并且提高了电芯10的使用寿命，不会因短路而使得电芯10发生起火、爆炸或是热失控。此外，在将上述电芯10组装成模组后，能够通过电芯外壳100采集电压，这样，可无需通过在极柱处接入较为复杂的采集线束采集电压，使得采集电压的作业更为便利，同时若在采集电压时采集线束发生短路，可通过所述保险结构切断第一极柱104a和电芯外壳100之间的连接，有效保证了电芯本体10的安全。此外，通过电芯外壳100采集电压，还可检测到电芯外壳100的位于极柱区域外的部分的短路状况。

结合图1、图3、图4和图5中所示，第一极柱104a可包括装设在电芯外壳100内的第一内极柱101a以及装设在电芯外壳100外且与第一内极柱101a相连接的第一外极柱103a，其中，第一外极柱103a可装设在电芯外壳100的顶面。可以理解的是，电芯本体100可设置有第一集流体105a，电芯本体100可通过第一集流体105a与第一内极柱101a相连接。另外，电芯外壳100可包括外壳主体107和盖设于外壳主体107的顶盖109，也就是说，外壳主体107和顶盖109共同围合形成了电芯外壳100。由此，第一极柱104a可装设于顶盖109。

优选地，所述保险结构可包括外保险结构，所述外保险结构可包括外保险段120，外保险段120的两端可分别连接于第一外极柱103a和电芯外壳100的外壁，也就是说，外保险段120的第一端连接于第一外极柱103a，可以认为，所述第一端可连接于第一极柱104a，具体来讲，所述第一端可连接于第一极柱104a的顶面，外保险段120的第二端连接于电芯外壳100的外壁，外保险段120可设置为能够将电芯外壳100和第一极柱104a进行电连接以及在电流超过预设电流的情况下能够熔断。需要说明的是，若电流过大即超过预设电流时，外保险段120可发生熔断从而切断电芯外壳100和第一极柱104a之间的连接，而在电流正常的情况下，可使得电芯外壳10和第一极柱104a彼此相互电连接。其中，可选用保险丝或焊丝作为外保险段120，其中，优选铝材质或是铜材质制备外保险段120。需要说明的是，在外保险段120熔断后，可较为方便的再次连接第一极柱104a和电芯外壳100。

为了便于外保险段120在极柱处的设置，结合图1和图2中所示，可在第一极柱104a的顶面，具体来讲，可在第一外极柱103a的顶面设置容置凹部13以完全容纳外保险段120连接于第一极柱104a的端部即外保险段120的所述第一端，这样，不仅使得外保险段120稳固连接于第一极柱104a，而且便于电芯10在组装成电池模组后汇流排的设置。其中，容置凹部13的结构形式并不受到特别的限制，只要能够完全将外保险段120的所述第一端容纳在其中即可。优选地，容置凹部13的凹陷深度为1-4mm。

此外，外保险段120可悬空设置于电芯外壳100的第一外极柱103a所在的表面，可以理解的是，外保险段120可悬空设置于电芯外壳100的顶面，也就是说，外保险段120的位于两端的中间部分可悬空于电芯外壳100的顶面，这样，不仅使得第一极柱104a与电芯外壳100进行更安全的电连接，并且能够在熔断时不会对电芯外壳100产生影响，提高了电芯10的安全性。

如图2中所示，所述外保险结构可包括罩设在外保险段120的端部的第一保护层122，其中，第一保护层122可包括保护胶层，可以明白的是，可在相应的端部涂覆保护胶以在相应的端部外形成第一保护层122。

需要说明的是，第二极柱104b可包括装设在电芯外壳100内的第二内极柱101b以及装设在电芯外壳100外且与第二内极柱101b相连接的第二外极柱103b。可以理解的是，电芯本体100可设置有第二集流体105b，电芯本体100可通过第二集流体105b与第二内极柱101b相连接。第二极柱104b可装设于顶盖109。

此外，还需说明的是，可设置绝缘组件以使得极柱与电芯外壳100绝缘连接。其中，绝缘组件可包括设置在电芯外壳100内且能够覆盖电芯本体100的绝缘板22，绝缘板22可位于顶盖109的下方，绝缘板22上可开设有分别供第一内极柱101a和第二内极柱101b穿出的第一绝缘穿孔和第二绝缘穿孔，可以理解的是，顶盖109上可设置有分别供第一内极柱101a和第二内极柱101b穿出的第一穿孔和第二穿孔，由此第一内极柱101a和第二内极柱101b可分别穿出顶盖109以分别与第一外极柱103a和第二外极柱103b相连接，其中，可在第一外极柱103a和顶盖109之间设置第一绝缘垫20a，同样的，可在第二外极柱103b和顶盖109之间设置第二绝缘垫20b。此外，还可在顶盖109和绝缘板22之间设置密封第一绝缘穿孔和第一穿孔的第一密封垫20a，同样的，可在顶盖109和绝缘板22之间设置密封第二绝缘穿孔和第二穿孔的第二密封垫20b。由此，可实现各个极柱与电芯外壳100的绝缘连接。

另外，所述保险结构可包括内保险结构，所述内保险结构包括两端分别连接于第一内极柱101a和电芯外壳100的内壁如顶盖109的内壁的内保险段140，内保险段140可设置为能够将电芯外壳100和第一极柱104a进行电连接以及在电流超过预设电流的情况下能够熔断。需要说明的是，若电流过大即超过预设电流时，内保险段140可发生熔断从而切断电芯外壳100和第一极柱104a之间的连接，而在电流正常的情况下，可使得电芯外壳10和第一极柱104a彼此相互电连接。其中，可选用保险丝或焊丝作为内保险段140，其中，优选铝材质或是铜材质制备内保险段140。在电芯外壳100的内部设置所述内保险结构，可保护保险结构，使得保险结构不易因外部的机械接触而被损坏。可以理解的是，内保险段140可穿过绝缘板22与电芯外壳100的内壁如顶盖109的内壁相连接。

如图5中所示，所述内保险结构可包括罩设在内保险段140的端部的第二保护层142，其中，第二保护层142可包括保护胶层，可以明白的是，可在相应的端部涂覆保护胶以在相应的端部外形成第二保护层142。

本发明还提供了一种电池模组，如图6中所示，电池模组20可包括多个彼此相互电连接的电芯10，电芯10可为本发明所提供的电芯10。可以理解的是，电芯10的正极柱如第一极柱104a可通过电连接件202如汇流排与相邻的电芯10的负极柱如第二极柱104b电连接。通过在电池模组20中设置本发明所提供的电芯10，可提高电池模组20的使用安全性和使用寿命，同时也便于对电池模组20进行采集电压，并且也便于检测出发生异常的电芯10如保险结构已经切断的电芯10，即电芯外壳100不再具有与相应的第一极柱104a相同的电位。

其中，通过电芯壳体100采集电压的过程如下：以第一个电芯10如位于电池模组20的一端的电芯10的第一极柱104a作为对外输出的正极，最后一个电芯10如位于电芯模组20的另一端的电芯10的第二极柱104b作为对外输出的负极，通过采集第一个电芯100和与第一个电芯10相邻且串联的电芯10的电芯壳体100之间的电位差即可得到第一个电芯10或若干个与第一个电芯10相并联的电芯10的电压。以此类推，可以采集到其余的与第一个电芯10相串联的电芯10的电压，最后一个电芯10的电压可以通过采集最后一个电芯10的电芯壳体100和该电芯10的第二极柱104b的电位差得到。

本发明又提供了一种电池模组，如图7中所示，电池模组20可包括多个模组电芯200以及能够将多个模组电芯200彼此相互电连接的多个电连接件202如汇流排，电池模组20可包括分别设置在相应的模组电芯200上的多个保险段204，保险段204的两端可分别连接于相应的模组电芯200的外壳和连接在该模组电芯200的正极柱如第一极柱104a的电连接件202。也就是说，多个模组电芯200在组装后，相应的保险段204一端连接于相应的模组电芯200的电芯外壳100，另一端连接于连接在该模组电芯200的正极柱上的电连接件202。通过设置多个保险段204，可提高电池模组20的使用安全性和使用寿命，同时也便于对电池模组20进行采集电压，并且也便于检测出发生异常的电芯10如保险结构已经切断的电芯10，即电芯外壳100不再具有与相应的正极柱如第一极柱104a相同的电位。其中，保险段204的结构形式以及选材形式在前述关于内保险段140和外保险段120的内容中已被提及，此处不再赘述。

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 (10)

1.一种电芯，其特征在于，所述电芯(10)包括电芯外壳(100)、安装在所述电芯外壳(100)内的电芯本体(102)以及分别装设于所述电芯外壳(100)的第一极柱(104a)和第二极柱(104b)，所述第一极柱(104a)和所述第二极柱(104b)均与所述电芯外壳(100)绝缘连接，所述电芯(10)还包括将所述电芯外壳(100)和所述第一极柱(104a)进行电连接的保险结构，所述保险结构设置为当经过所述第一极柱(104a)的电流超过预设电流时能够切断所述电芯外壳(100)和所述第一极柱(104a)之间的连接。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极柱(104a)包括装设在所述电芯外壳(100)内的第一内极柱(101a)以及装设在所述电芯外壳(100)外且与所述第一内极柱(101a)相连接的第一外极柱(103a)；

所述保险结构包括外保险结构，所述外保险结构包括外保险段(120)，所述外保险段(120)的第一端连接于所述第一外极柱(103a)，所述外保险段(120)的第二端连接于所述电芯外壳(100)的外壁，所述外保险段(120)能够将所述电芯外壳(100)和所述第一极柱(104a)进行电连接。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述外保险段(120)悬空设置于所述电芯外壳(100)的所述第一外极柱(103a)所在的表面；和/或

所述第一极柱(104a)的顶面设置有能够完全容纳所述外保险段(120)的所述第一端的容置凹部(13)。

4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述外保险结构包括罩设在所述外保险段(120)的端部的第一保护层(122)。

5.根据权利要求2-4中任意一项所述的电芯，其特征在于，所述外保险段(120)包括保险丝或焊丝。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极柱(104a)包括装设在所述电芯外壳(100)内的第一内极柱(101a)以及装设在所述电芯外壳(100)外且与所述第一内极柱(101a)相连接的第一外极柱(103a)；

所述保险结构包括内保险结构，所述内保险结构包括两端分别连接于所述第一内极柱(101a)和所述电芯外壳(100)的内壁的内保险段(140)，所述内保险段(140)能够将所述电芯外壳(100)和所述第一极柱(104a)进行电连接。

7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述内保险结构包括罩设在所述内保险段(140)的端部的第二保护层(142)。

8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述内保险段(140)包括保险丝或焊丝。

9.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组(20)包括多个彼此相互电连接的电芯(10)，所述电芯(10)为权利要求1-8中任意一项所述的电芯(10)。

10.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组(20)包括多个模组电芯(200)以及能够将多个所述模组电芯(200)彼此相互电连接的多个电连接件(202)，所述电池模组(20)包括分别设置在相应的所述模组电芯(200)上的多个保险段(204)，所述保险段(204)的两端分别连接于相应的所述模组电芯(200)的外壳和连接在该模组电芯(200)的正极柱的所述电连接件(202)。

Images