CN112332038A - 电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法，电池单体相互连接的电极单元及转接片，电极单元包括电池主体和伸出电池主体的极耳，极耳包括正极耳和负极耳，正极耳和负极耳均由两个以上的极耳片层叠形成，两个以上的极耳片中包括切口极耳片，切口极耳片具有贯穿设置的切口；极耳具有焊接区，焊接区位于切口背离电池主体的一侧，极耳通过焊接区与转接片焊接。本发明实施例中在将多个层叠设置的极耳片压紧形成极耳时，能够减小极耳远离电池主体一端的错位程度，增大极耳上焊接区的面积。

Description

电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，尤其涉及一种电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法。

背景技术

锂电池作为一种重要的电池单体，因其能量密度高、容量大、功率高、寿命长等优点，在汽车、储能、消费电子等行业得到了广泛的应用。随着应用端对锂电池性能要求的不断提高，制造端采取了多种方法来提高电池的空间利用率和能量密度，其中，增加极耳片的卷绕圈数或叠片层数是一种简单有效的措施。

极耳焊接时，需要将多层极耳片压紧形成极耳，极耳片压紧后其端部会出现错位现象，导致极耳上可用于焊接的区域减小，电池单体的空间利用率下降，同时极耳片易因应力较大而发生开裂。随着卷绕圈数或叠片层数的增加，极耳片层数随之增加，极耳片层数越多，电池主体的厚度越大，错位现象越显著。

针对上述问题，目前通常是通过裁切工序将极耳前端裁切平齐，但这种方法不仅增加了电池的制造成本，还增加了金属碎屑污染电池的风险。

因此，亟需一种新的电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法。

发明内容

本发明实施例提供一种电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法，旨在解决极耳压紧后端部易出现错位的问题。

本发明实施例一方面提供了一种电池单体，所述电池单体包括相互连接的电极单元及转接片，所述电极单元包括电池主体和伸出电池主体的极耳，极耳包括正极耳和负极耳，正极耳和负极耳均由两个以上的极耳片层叠形成，两个以上的极耳片中包括切口极耳片，切口极耳片具有贯穿设置的切口；极耳具有焊接区，焊接区位于切口背离电池主体的一侧，极耳通过焊接区与转接片焊接。

根据本发明的一个方面，正极耳和负极耳均由两个以上的切口极耳片层叠形成。

根据本发明的一个方面，两个以上的极耳片还包括完整极耳片，正极耳和负极耳均由完整极耳片和切口极耳片层叠设置形成。

根据本发明的一个方面，切口极耳片为两个以上，两个以上的切口极耳片位于完整极耳片在电极单元厚度方向上的一侧，或者两个以上的切口极耳片分设于完整极耳片在电极单元厚度方向上的两侧。

根据本发明的一个方面，切口极耳片为两个以上，且两个以上的切口极耳片的切口在电极单元厚度方向上的正投影至少部分相互重叠。

根据本发明的一个方面，极耳由一体成型的多个极耳片卷绕形成，在极耳片的卷绕路径上相邻的两个切口极耳片的切口间隔分布；

或者，极耳由相互分体设置的多个极耳片层叠形成。

根据本发明的一个方面，电池主体具有涂覆区，切口位于涂覆区和焊接区之间。

根据本发明的一个方面，切口距涂覆区边缘的最小距离为5mm～12mm。

根据本发明的一个方面，切口沿电极单元的宽度方向延伸成型，且在宽度方向上，切口的延伸宽度为极耳延伸宽度的30％～70％；

和/或，切口在切口极耳片展开状态下沿电极单元长度方向上的延伸尺寸为0.1mm～4.0mm。

本发明另一方面还提供了一种电池模块，包括上述的电池单体。

本发明又一方面提供了一种电池组，包括上述的电池模块。

本发明再一实施例提供了一种使用电池单体作为电源的装置，电池单体为上述的电池单体。

本发明还一实施例提供了一种电池单体的制造方法，，制造方法包括：

提供涂覆有活性材料的极片，极片包括极片主体和位于极片主体至少一侧的极耳片，活性材料涂覆于极片主体；

在至少部分极耳片上设置切口，切口贯穿极耳片以形成切口极耳片；

将两个以上的极片主体层叠设置形成电池主体，并将两个以上的极耳片层叠设置形成极耳。

在本发明实施例的电池单体中，电池单体包括相互连接的电极单元和转接片，电极单元包括电池主体和极耳，极耳包括正极耳和负极耳。其中正极耳和负极耳均由极耳片层叠形成，极耳片中包括切口极耳片，切口极耳片上设置有贯穿设置的切口。因此在将多个层叠设置的极耳片压紧形成极耳时，由于至少部分极耳片上开设有切口，能够减小极耳远离电池主体一端的错位程度，增大极耳上焊接区的面积。

附图说明

通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1是本发明实施例的一种电池组的爆炸结构示意图；

图2是本发明实施例的一种电池模块的结构示意图；

图3是图2的爆炸结构示意图；

图4是本发明实施例的一种电池单体的结构示意图；

图5是本发明实施例的一种电极单元的结构示意图；

图6是图5中A-A处的剖视图；

图7是图5中B-B处其中一实施例的剖视图；

图8是图7中极耳片压紧形成极耳的结构示意图；

图9是本发明实施例的一种极片的结构示意图；

图10是图5中B-B处另一实施例的剖视图；

图11是图5中B-B处又一实施例的剖视图；

图12是图11中极耳片压紧形成极耳的结构示意图；

图13是本发明另一实施例的一种极片的结构示意图；

图14是本发明实施例的一种电池单体的制造方法流程示意图。

附图标记说明：

1、电池模块；11、外壳；12、电池单体；

10、电极单元；

100、电池主体；110、涂覆区；

200、极耳；200a、正极耳；200b、负极耳；210、焊接区；

300、极片；310、极片主体；320、极耳片；321、切口极耳片；322、切口；323、完整极耳片；

20、壳体；21、开口；

30、顶盖组件；

40、转接片。

X、长度方向；

Y、宽度方向；

Z、厚度方向；

2、箱体；

3、盖体。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图14对本发明实施例的电池单体、电池模块、电池组、装置及制造方法进行详细描述。

本发明首先提供一种以电池单体为电源的装置。该装置可以为车辆、玩具、船舶或飞行器等。

图1为本发明实施例提供的一种电池组的爆炸结构示意图电池组包括箱体2、位于箱体2内的多个电池模块1和盖体3。

图2为本发明实施例提供的一种电池模块1的结构示意图；图3为图3的爆炸结构示意图；电池模块1包括外壳11和位于外壳11内的多个电池单体12。

图4为本发明实施例提供的一种电池单体12的结构示意图，电池单体12包括具有开口21的壳体20、位于壳体20内的多个电极单元10、盖设于开口21处的顶盖组件30及连接电极单元10和顶盖组件30的转接片40，电极单元10和转接片40相互连接。

电极单元10的设置方式有多种，请一并参阅图5和图6，图5为本发明实施例提供的一种电极单元10的结构示意图，图6为图5中A-A处的剖视图。电极单元10包括电池主体100和伸出电池主体100的极耳200，极耳200包括正极耳200a和负极耳200b，正极耳200a和负极耳200b均由两个以上的极耳片320层叠形成，两个以上的极耳片320中包括切口极耳片321，切口极耳片321具有贯穿设置的切口322，极耳200上还设置有焊接区210，焊接区210位于切口322背离电池主体100的一侧，通过焊接区210与转接片40进行焊接连接。

其中，在图5中以虚线展示焊接区210的结构，可以理解的是，虚线并不构成对本发明实施例结构上的限定。

在本发明实施例的电极单元10中，电极单元10包括电池主体100和极耳200，极耳200包括正极耳200a和负极耳200b。其中正极耳200a和负极耳200b均由极耳片320层叠形成。极耳片320中包括切口极耳片321，切口极耳片321上设置有贯穿设置的切口322。因此在将多个层叠设置的极耳片320压紧形成极耳200时，由于至少部分极耳片320上开设有切口322，从而能够减小极耳200远离电池主体100一端的错位程度，增加焊接区210的面积，增大电池单体12的空间利用率；且无需进一步对极耳200进行裁切平齐，减少金属碎屑污染电池的风险；同时切口322还能够缓冲焊接区210和连接片40之间以及极耳200与电池主体100之间的连接应力，保证电极单元10和转接片40之间连接的可靠性。

极耳片320的设置方式不仅限于此，极耳片320还包括完整极耳片323，正极耳200a和负极耳200b均由完整极耳片323和切口极耳片321层叠设置形成。通过增加完整极耳片323，能够提高极耳200的整体结构强度，防止极耳200损坏。

切口极耳片321和完整极耳片323的相对位置不做限定，当切口极耳片321为一个时，切口极耳片321设置于完整极耳片323在电极单元10厚度方向(图4中的Z方向)上的一侧。

当切口极耳片321为两个以上时，两个以上的切口极耳片321的切口322之间的相对位置不做限定，用户可以根据实际使用需求进行计算各切口极耳片321之间切口322的设置位置。

在一些可选的实施例中，请一并参阅图7至图13，两个以上的切口极耳片321的切口322在电极单元10厚度方向上的正投影至少部分相互重叠。

在这些可选的实施例中，两个以上的切口322在厚度方向上的正投影重叠，使得各切口极耳片321在压紧过程中的受力更加平衡，进一步提高极耳200远离电池主体100的一端的平整性。进一步优选的，两个以上的极耳片320的切口322在电极单元10厚度方向上的正投影完全相互重叠，进一步提高极耳200远离电池主体100的一端的平整性。

极耳片320层叠形成极耳200的方式有多种，例如在一些可选的实施例中，极耳200由一体成型的多个极耳片320卷绕形成，在极耳片320的卷绕路径上相邻的两个切口极耳片321的切口322间隔分布。

在这些可选的实施例中，极耳200由一体成型的极耳片320卷绕形成，当极耳片320未卷绕之前，相邻的两个切口322沿极耳片320的延伸方向间隔分布。为了令多个切口极耳片321层叠设置时，多个切口极耳片321的切口322在厚度方向上至少部分重叠设置，则相邻两个切口322之间的间距沿极耳片320的卷绕路径增大。即在卷绕路径上，后一组相邻两个切口322之间的间距大于前一组相邻两个切口322之间的间距。

当极耳200由一体成型的极耳片320卷绕成型时，电极单元10可由极片300卷绕成型，极片300包括卷绕形成电池主体100的极片主体310和卷绕形成极耳200的极耳片320，极耳片320由极片主体310的至少一侧伸出。极片主体310包括用于涂覆活性材料的涂覆区110，即电池主体100内具有涂覆区110；极耳片320具有焊接区210，即极耳片320卷绕并压紧形成的极耳200的焊接区210。

在图6中以虚线示出焊接区210，可以理解的是，虚线并不构成对本发明实施例结构上的限定。

切口322在切口极耳片321上的设置位置在此不做限定，在一些可选的实施例中，切口322位于涂覆区110和焊接区210之间。令切口322的设置既不影响在极片300上涂覆活性物质，也不影响极耳200和其他部位焊接连接。

进一步的，切口322距涂覆区110边缘的最小距离为5mm～12mm。防止切口322距涂覆区110过近影响活性材料的涂覆，同时防止切口322距涂覆区110过远，而令切口322距焊接区210过近影响极耳200和其他零部件焊接连接。

当极耳片320包括切口极耳片321和完整极耳片323，且切口极耳片321为两个以上时，在一些可选的实施例中，如图7所示，两个以上的切口极耳片321位于完整极耳片323在电极单元10厚度方向上的一侧。在将多个极耳片320压紧形成极耳200的过程中，保证极耳200远离电池主体100的一端的平整性，增大焊接区210的面积。

此时，如图8所示，在对多个极耳片320进行压紧形成极耳200的过程中，可以由切口极耳片321所在侧，沿厚度方向将切口极耳片321压向完整极耳片323所在侧。并将少部分完整极耳片323沿厚度方向压向切口极耳片321所在侧。这样既能够减少极耳200在壳体20内的占据空间，还能够进一步保证极耳200远离电池主体100一端的平整性。

在这些可选的实施例中，如图9所示，当极耳200由一体成型的极耳片320卷绕成型时，沿相邻两个切口极耳片321之间为完整极耳片323。由于卷绕成型以后完整极耳片323在厚度方向上的一侧设置有切口极耳片321，因此在极片300处于展开状态下时，相邻两个切口322之间的间距较大。

在另一些可选的实施例中，请一并参阅图10，当切口极耳片321为两个以上时，两个以上的切口极耳片321分设于完整极耳片323在厚度方向上的两侧。

在这些可选的实施例中，切口极耳片321设置于完整极耳片323在厚度方向上的两侧，在将多个极耳片320压紧形成极耳200的过程中，进一步保证极耳200远离电池主体100的一端的平整性，增大极耳焊接区210的面积。

在又一些可选的实施例中，如图11所示，所有的极耳片320均为切口极耳片321，正极耳200a和负极耳200b均由两个以上的切口极耳片321层叠形成。在这些可选的实施例中，所有的极耳片320都为切口极耳片321，能够进一步保证极耳200远离电池主体100一端的平整性。

如图12所示，当所有的极耳片320均为切口极耳片321时，可以在厚度方向上的两侧向中间挤压极耳片320形成极耳200，能够进一步保证极耳200远离电池主体100一端的平整性。

进一步的，如图13所示，由于所有的极耳片320均为切口极耳片321，因此极耳片320由多个切口极耳片321相继连接形成。

可以理解的是，图9和图13中均以虚线表示切口极耳片321和/或完整极耳片323的边界，虚线并不构成对本发明实施例中电极单元10结构上的限定，仅用来划分切口极耳片321和/或完整极耳片323的边界。

在另一些可选的实施例中，电极单元10由多个极片30层叠设置形成，极片30包括涂覆有活性物质的极片主体310和由极片主体310至少一侧伸出的极耳片320，极耳200由相互分体设置的多个极耳片320层叠形成。即在厚度方向上，相邻的两个极耳片320相互分体设置，各极耳片320的尺寸一致。这里所述的极耳片320的尺寸一致，并不是严格意义上的一致，而是在误差允许范围内几乎一致。

切口322的尺寸在此不做限定，在一些可选的实施例中，切口322沿电极单元10的宽度方向(图4中的Y方向)延伸成型，且在宽度方向上，切口322的延伸宽度为极耳200延伸宽度的30％～70％。防止切口322的延伸宽度过窄而导致极耳200错位现象依旧明显，同时也防止切口322的延伸宽度过宽影响切口极耳片321的结构强度。

切口322在切口极耳片321上的设置位置也不做限定，优选的，切口322靠近切口极耳片321在宽度方向上的中间部分设置。

在另一些可选的实施例中，在切口极耳片321被压紧形成极耳200之前，即切口极耳片321处于展开状态下时，切口322沿电极单元10长度方向(图4中的X方向)上的延伸尺寸为0.1mm～4.0mm。防止切口322在长度方向上的延伸尺寸过小而导致极耳200错位现象依旧明显，同时防止切口322在长度方向上的延伸尺寸过大影响极耳200的焊接，并影响极耳200的结构强度。

请一并参阅图14，本发明另一方面还提供一种电池单体的制造方法，电池单体10为上述任一实施例所述的电池单体10，制造方法包括：

步骤S101：提供涂覆有活性材料的极片。

其中，极片300包括涂覆有活性材料的极片主体310和由极片主体310伸出的极耳片320。

步骤S102：在至少部分极耳片上设置切口，切口贯穿极耳片以形成切口极耳。

在步骤S102中，当极耳片320为多个时，可以仅在部分极耳片320上设置有切口322形成切口极耳片321，另一部分没有设置切口322的极耳片320为完整极耳片323；或者在所有的极耳片320上均设置有切口322。

步骤S103：将两个以上极片主体层叠设置形成电池主体，将两个以上的极耳片层叠设置形成极耳。

其中，步骤S103的设置方式有多种，例如当极片300包括多个极片主体310，且多个极片主体310在极片300的延伸方向上相继分布时，对极片300进行卷绕处理，令多个极片主体310相互层叠形成电池主体100，且令多个极耳片320相互层叠形成极耳200。

在另一些可选的实施例中，当极片300包括一个极片主体310和由一个极片主体310伸出的极耳片320时，将两个以上的极片300层叠设置，令多个极片主体310相互层叠形成电池主体100，且令多个极耳片320相互层叠形成极耳200。

在又一些可选的实施例中，当极耳200为切极耳时，即在宽度方向上极耳200的尺寸小于电池主体100的尺寸时，在步骤S103之前还包括：切极耳片320，令极耳片320层叠设置后形成切极耳。

在本发明实施例的制造方法中，首先通过步骤S101提供一种极片300；然后通过步骤S102中对极片300进行切割形成切口322，切口322贯穿至少部分极耳片320以形成切口极耳片321；最后通过步骤S103形成电池主体100和极耳200。在形成极耳200的过程中，通常是将层叠设置的极耳片320压紧形成极耳200，由于切口极耳片321的存在，极耳200远离电池主体100一端的错位程度可减小，增加焊接区210的面积，增大电池单体12的空间利用率；且无需进一步对极耳200进行裁切平齐，减少金属碎屑污染电池的风险；同时当极耳200通过焊接区210和连接片40相互连接时，切口322还能够缓冲焊接区210和连接片40之间以及极耳200与电池主体100之间的连接应力，保证电极单元10和转接片40之间连接的可靠性。

本发明可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本发明的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本发明的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本发明的范围之中。

Claims (13)

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括相互连接的电极单元及转接片，所述电极单元包括电池主体和伸出所述电池主体的极耳，所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳和所述负极耳均由两个以上的极耳片层叠形成，两个以上的所述极耳片中包括切口极耳片，所述切口极耳片具有贯穿设置的切口；

所述极耳具有焊接区，所述焊接区位于所述切口背离所述电池主体的一侧，所述极耳通过焊接区与转接片连接。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述正极耳和所述负极耳均由两个以上的所述切口极耳片层叠形成。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，两个以上的所述极耳片还包括完整极耳片，所述正极耳和所述负极耳均由所述完整极耳片和所述切口极耳片层叠设置形成。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述切口极耳片为两个以上，两个以上的切口极耳片位于所述完整极耳片在所述电极单元厚度方向上的一侧，或者两个以上的所述切口极耳片分设于所述完整极耳片在所述电池单体厚度方向上的两侧。

5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述切口极耳片为两个以上，且两个以上的所述切口极耳片的所述切口在所述电极单元厚度方向上的正投影至少部分相互重叠。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，

所述极耳由一体成型的多个所述极耳片卷绕形成，在所述极耳片的卷绕路径上相邻的两个所述切口极耳片的所述切口间隔分布；

或者，所述极耳由相互分体设置的多个所述极耳片层叠形成。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池主体具有涂覆区，所述切口位于所述涂覆区和所述焊接区之间。

8.根据权利要求7所述的电池单体，其特征在于，所述切口距所述涂覆区边缘的最小距离为5mm～12mm。

9.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，

所述切口沿所述电极单元的宽度方向延伸成型，且在所述宽度方向上，所述切口的延伸宽度为所述极耳延伸宽度的30％～70％；

和/或，所述切口在所述切口极耳片展开状态下沿所述电极单元长度方向上的延伸尺寸为0.1mm～4.0mm。

10.一种电池模块，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的电池单体。

11.一种电池组，其特征在于，包括权利要求10所述的电池模块。

12.一种使用电池单体作为电源的装置，其特征在于，所述电池单体为权利要求1-9任一项所述的电池单体。

13.一种电池单体的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

提供涂覆有活性材料的极片，所述极片包括极片主体和位于所述极片主体至少一侧的极耳片，所述活性材料涂覆于所述极片主体；

在至少部分所述极耳片上设置切口，所述切口贯穿所述极耳片以形成切口极耳片；

将两个以上的极片主体层叠设置形成电池主体，并将两个以上的极耳片层叠设置形成极耳。

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