CN113422173A - 连接件、电池单体和电池包 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连接件、电池单体和电池包，所述连接件用于通过超声波焊接与集流体的多层极耳相连，所述连接件包括：连接板和设于所述连接板上的凸起，所述凸起凸出于所述连接板在厚度方向的其中一侧表面，所述凸起包括多个，多个所述凸起穿过多层所述极耳，多个所述凸起在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度。根据本发明的连接件，通过在连接件上设置在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度的多个凸起，提升了极耳与连接件之间的焊接速度，减少了制作工时，降低了电池单体的生产成本，提高了电池包的生产效率。

Description

连接件、电池单体和电池包

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种连接件、电池单体和电池包。

背景技术

相关技术中指出，单层极耳通过超声波辊焊的方式在复合极耳两侧焊接铜箔，焊接的铜箔在焊接在软连接上。该焊接方式每一层极耳都需要焊接，因此增加了焊接成本，以及铜箔的材料成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种连接件、电池单体和电池包，所述连接件设计巧妙，可以降低极耳的焊接难度。

本发明还提出一种电池单体。

本发明还提出一种电池包。

根据本发明第一方面的连接件，所述连接件用于通过超声波焊接与集流体的多层极耳相连，所述连接件包括：连接板和设于所述连接板上的凸起，所述凸起凸出于所述连接板在厚度方向的其中一侧表面，所述凸起包括多个，多个所述凸起穿过多层所述极耳，多个所述凸起在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度。

根据本发明的连接件，通过在连接件上设置在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度的多个凸起，提升了极耳与连接件之间的焊接速度，减少了制作工时，降低了电池单体的生产成本，提高了电池包的生产效率。

在一些实施例中，多个所述凸起在垂直于超声波振动方向的方向上排列的密集程度小于除垂直于超声波振动方向外的其他方向排列的密集程度。

在一些实施例中，多个所述凸起在所述连接板的表面阵列布置，在沿超声波振动方向上多个所述凸起排列的密集程度最大，在垂直于超声波振动方向上多个所述凸起排列的密集程度最小。

在一些实施例中，在超声波振动方向上相邻的两个凸起之间的间距为L1，在垂直于超声波振动方向上相邻两个所述凸起之间的间距为L2，其中，L1和L2满足：0.5mm≤L1≤10mm，0.5mm≤L2≤10mm，且L1≤L2。

进一步地，多个所述凸起在所述连接板的表面沿超声波振动方向延伸且在垂直于超声波振动的方向上间隔布置。

进一步地，在垂直于超声波振动的方向上，相邻两个所述凸起之间的间距L2不小于所述凸起的宽度d。

更进一步地，所述凸起在所述超声波振动方向的长度为L，所述凸起在垂直于超声波振动方向上的宽度为d，其中，L和d满足：L*2+d*2≥X/4，X为极耳的宽度。

根据本发明第二方面的电池单体，包括：集流体，所述集流体包括多个层叠设置的极片，所述极片包括极耳；导电连接组件，所述导电连接组件包括上述第一方面的连接件，所述连接件的多个所述凸起穿过多层所述极耳并与所述极耳电连接。

根据本发明的电池单体，通过将设置上述第一方面的连接件的导电连接组件应用至电池单体，从而降低了电池单体的装配难度，减少了电池单体的制作工时，降低了人工成本，保证了电池单体的可靠性。

在一些实施例中，所述极片包括：支撑绝缘层和分别覆盖在所述支撑绝缘层厚度方向两侧表面的第一导电层和第二导电层。

根据本发明第三方面的电池包，其特征在于，包括上述第二方面的电池单体。

根据本发明的电池包，通过设置上述第二方面的电池单体，从而提升了电池包的安全性能，保证了电池包的可靠性，避免了危险的发生。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明第一方面实施例的导电连接组件的示意图；

图2是图1中所示的导电连接组件的侧视图的示意图；

图3是图1中所示的连接件的示意图；

图4是图3中所示的连接件的侧视图的示意图；

图5是图4中所示的凸起的局部放大图；

图6是图1中所示的另一实施例的连接件的示意图；

图7是图1中所示的又一实施例的连接件的示意图；

图8是图1中所示的连接件的示意图，其中，凸起形成为圆锥体；

图9是图8中所示的连接件的侧视图的示意图；

图10是图1中所示的再一实施例的连接件的示意图；

图11是图10中所示的连接件的侧视图的示意图；

图12是图1中所示的连接件的示意图，其中，凸起包括连接段和穿刺段；

图13是图12中所示的连接件的侧视图的示意图；

图14是图1中所示的连接件的示意图，其中，凸起形成为棱锥体；

图15是图14中所示的连接件的侧视图的示意图；

图16是图1中所示的一个具体实施例的连接件的示意图；

图17是图16中所示的连接件的侧视图的示意图；

图18是图16中所示的导电连接组件的侧视图的示意图；

图19是根据本发明第二方面实施例的电池单体的示意图；

图20是图19中所示的连接件的示意图；

图21是图20中所示的连接件的俯视图的示意图；

图22是另一个实施例的电池单体的示意图；

图23是图22中所示的连接件的示意图；

图24是图23中所示的连接件的俯视图的示意图；

图25是又一个实施例的电池单体的示意图；

图26是图25中所示的连接件的示意图；

图27是图26中所示的连接件的俯视图的示意图；

图28是集流体的示意图。

附图标记：

导电连接组件100，连接件101，连接板1011，

凸起1012，连接段10121，穿刺段10122，

保护板201，集流体202，极片2021，极耳20211，

第一导电层202111，第二导电层202112，支撑绝缘层202113，

电池单体1000。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

首先，参考图1-图28对根据本发明第二方面实施例的电池单体1000进行简单描述，所述电池单体1000包括根据本发明第一方面实施例的连接件101。

根据本发明实施例的电池单体1000，包括：集流体202和导电连接组件100。

具体地，如图1-图28所示，电池单体1000包括：集流体202和导电连接组件100，集流体202包括多个层叠设置的极片2021，极片2021包括极耳20211，导电连接组件100包括本发明第一方面实施例的连接件101，连接件101的多个凸起1012穿过多层极耳20211并与极耳20211电连接。也就是说，电池单体1000具有集流体202和导电连接组件100，集流体202具有多个极片2021，且多个极片2021层叠设置，极片2021具有极耳20211，导电连接组件100具有连接件101，连接件101为本发明第一方面实施例所述的连接件101，连接件101包括连接板1011和凸起1012，凸起1012具有多个，多个凸起1012位于连接板1011上。由此，电池单体1000的结构简单，极耳20211与连接件101的连接方式简单，连接稳定性好。

在本发明的一些实施例中，极片2021包括：支撑绝缘层202113和分别覆盖在支撑绝缘层202113厚度方向两侧表面的第一导电层202111和第二导电层202112。参照图28所示，支撑绝缘层202113位于第一导电层202111和第二导电层202112之间，第一导电层202111和第二导电层202112分别覆盖在支撑绝缘层202113的上层表面和下层表面上。

下面参考图1-图28描述根据本发明第一方面实施例的连接件101。

如图3所示，根据本发明第一方面实施例的连接件101，包括：连接板1011和凸起1012。

具体地，连接件101用于通过超声波焊接与集流体202的多层极耳20211相连，连接件101包括：连接板1011和设于连接板1011上的凸起1012，凸起1012凸出于连接板1011在厚度方向的其中一侧表面，凸起1012包括多个，多个凸起1012穿过多层极耳20211，多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度。

也就是说，集流体202的多层极耳20211通过超声波焊接与连接件101相连，连接件101具有连接板1011和多个凸起1012，多层极耳20211被多个凸起1012穿过，多个凸起1012间隔设置于连接板1011在厚度方向上的一侧表面上，且多个凸起1012朝向背离连接板1011的方向上凸出，多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密集程度最大，多个凸起1012在除了超声波振动方向外的其他方向上的密集程度小于多个凸起1012在超声波振动方向上的密集程度。

使用超声波焊接时，超声波作用于焊接物的接触面会产生每秒几万次的高频振动，沿超声波的振动方向密集排列多个凸起1012，凸起1012易于刺穿多层极耳20211，焊接能量穿透连接件101和极耳20211时更容易，降低了极耳20211与连接件101的焊接难度。

参照图3所示，连接板1011形成为水平延伸的板体形状，凸起1012具有多个，多个凸起1012设置于连接板1011的上表面，且多个凸起1012均朝向上凸出，每个凸起1012在水平方向上均匀间隔设置，每个凸起1012均穿过多层极耳20211，多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密集程度最大。由此，焊接能量易于穿透连接件101和极耳20211，降低了极耳20211的焊接难度，简化了工人的焊接过程。

根据本发明实施例的连接件101，通过在连接件101上设置在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度的多个凸起1012，提升了极耳20211与连接件101之间的焊接速度，减少了制作工时，降低了电池单体1000的生产成本，提高了电池包的生产效率。

在本发明的一些实施例中，多个凸起1012在垂直于超声波振动方向的方向上排列的密集程度小于除垂直于超声波振动方向外的其他方向排列的密集程度。也就是说，多个凸起1012在垂直于超声波振动方向的方向上排列的密集程度最小，多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密集程度最大。由此，提升了极耳20211与连接件101之间的焊接速度，减少了制作工时，降低了生产成本，多层极耳20211更易于被凸起1012刺穿，焊接能量更容易穿透连接件101和极耳20211。

进一步地，多个凸起1012在连接板1011的表面阵列布置，在沿超声波振动方向上多个凸起1012排列的密集程度最大，在垂直于超声波振动方向上多个凸起1012排列的密集程度最小。这里需要说明的是，当多个凸起1012在超声波振动方向上排列的密度足够大时，凸起1012形成为在超声波振动方向上延伸的长条形。

在本发明的一些实施例中，在超声波振动方向上相邻的两个凸起1012之间的间距为L1，在垂直于超声波振动方向上相邻两个凸起1012之间的间距为L2，其中，L1和L2满足：0.5mm≤L1≤10mm，0.5mm≤L2≤10mm，且L1≤L2。也就是说，在超声波振动方向上相邻的两个凸起1012之间的间距不大于在垂直于超声波振动方向上相邻两个凸起1012之间的间距，即多个凸起1012在垂直于超声波振动方向的方向上排列的密集程度小于超声波振动方向上排列的密集程度。这样，进一步提升了焊接速度，提高了生产效率，降低了生产成本，优化了凸起1012的排列方式，避免了极耳20211与连接件101之间存在不牢固的焊接点，提高了产品质量。

例如，在超声波振动方向上相邻的两个凸起1012之间的间距L1可以为：0.5mm、0.7mm、0.9mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm等等。在垂直于超声波振动方向上相邻两个凸起1012之间的间距L2可以为：0.5mm、0.7mm、0.9mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm等等。

在本发明的一个实施例中，多个凸起1012在连接板1011的表面沿超声波振动方向延伸且在垂直于超声波振动的方向上间隔布置。参照图3所示，多个凸起1012在连接板1011的上表面沿超声波的振动方向延伸，并且在垂直于超声波振动方向的方向上间隔布置，凸起1012形成为长条形，增大了极耳20211与凸起1012之间的接触面积，避免了极耳20211与连接件101焊接不牢固，提高了极耳20211与连接件101之间的连接强度。

在本发明的一些实施例中，在垂直于超声波振动的方向上，相邻两个凸起1012之间的间距L2不小于凸起1012的宽度d。也就是说，在垂直于超声波振动方向的方向上相邻两个凸起1012之间的间距L2大于等于凸起1012的宽度d，L2可以大于d，L2也可以等于d。由此，能够明确区分连接件101焊接时的放置方向，将凸起1012间距较宽的方向朝向垂直于超声波振动方向的方向放置，既能提高生产效率，又能使得凸起1012与极耳20211焊接的更牢固。

在本发明的一些实施例中，凸起1012在超声波振动方向的长度为L，凸起1012在垂直于超声波振动方向上的宽度为d，其中，L和d满足：L*2+d*2≥X/4，X为极耳20211的宽度。可以理解的是，凸起1012四倍的周长应不小于极耳20211的宽度，若凸起1012四倍的周长小于极耳20211的宽度，接触的过流面积较小，过流能力低，温升速度快，安全性低。由此，能够提高凸起1012与极耳20211的连接强度，增大了过流面积，提升了过流能力，降低了温升的速度，提高了连接件101的安全性能。

可选地，L和d可以满足：L*2+d*2≥X/4，L和d也可以满足：L*2+d*2≥X/3，L和d还可以满足：L*2+d*2≥X/2，L和d还可以满足：L*2+d*2≥X等等。

优选地，L和d满足：L*2+d*2≥X，X为极耳20211的宽度。可以理解的是，凸起1012的周长应不小于极耳20211的宽度。这样，进一步提高了凸起1012与极耳20211的连接强度，进一步增大了过流面积，进一步提升了连接件101的过流能力，进一步降低了温升的速度，进一步提高了连接件101的安全性能。

这里需要说明的是，极耳20211的宽度X为极耳20211垂直于超声波振动方向上的边长，参照图16所示，极耳20211左右方向上的长度为极耳20211的宽度。

在本发明的一些实施例中，凸起1012在连接板1011的表面上沿直线和/或曲线延伸。也就是说，凸起1012在连接板1011的表面上可以是沿直线延伸，凸起1012在连接板1011的表面上也可以是沿曲线延伸，凸起1012在连接板1011的表面上还可以是先沿直线延伸再沿曲线延伸，或者先沿曲线延伸再沿直线延伸。由此，满足了不同的复合集流体202的焊接需求，提高了极耳20211与连接件101之间的连接强度，扩展了连接件101的使用范围，降低了连接件101的生产成本。

参照图26所示，凸起1012在连接板1011的上表面沿曲线延伸，凸起1012形成为环形，在凸起1012的上部形成有四个凹槽，四个凹槽在凸起1012的上部均匀间隔布置，且四个凹槽在竖直方向上由凸起1012的上端面向下凹陷，增加了凸起1012与每层极耳20211之间的接触面积，增大了过流面积，提高了连接强度。

在本发明的一些实施例中，凸起1012的宽度在0.1mm-3mm范围内，由此，既避免了材料浪费，又能够保证了极耳20211与连接件101的连接稳定性。例如，凸起1012的宽度可以为：0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.55mm、0.6mm、0.85mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.35mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.45mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm等等。

可选地，凸起1012垂直于凸出高度的横截面可以呈圆形、椭圆形或多边形。

具体地，当凸起1012垂直于凸出高度的横截面为圆形时，凸起1012可以为圆柱形、圆锥形或圆台形等等；当凸起1012垂直于凸出高度的横截面为椭圆形时，凸起1012可以为椭圆柱形、椭圆锥形或椭圆台形等等；当凸起1012垂直于凸出高度的横截面为多边形时，横截面可以为三角形或四边形等等，凸起1012可以为三棱锥形、三棱柱形、四棱锥形、四棱柱形、五棱锥形、六棱锥形等等。

在本发明的一些实施例中，凸起1012凸出于连接板1011的高度在0.1mm到3mm范围，这样，既避免了材料的浪费，又能够保证了极耳20211与连接件101的连接强度，以及电池单体1000的整体结构便于装配成为电池包，节省了安装空间，使得结构紧凑，缩小了电池包的体积，降低了运输成本。

例如，凸起1012凸出于连接板1011的高度可以为：0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.4mm、0.55mm、0.6mm、0.85mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.35mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.45mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0mm等等。

在本发明的一些实施例中，连接板1011与凸起1012采用相同的材料制成。由于材质不同，导体的耐温和电阻等参数也不相同，存在较大的安全隐患，而使用相同的材质，则保证了电池单体1000的可靠性，降低了故障率，也保证了电池包的使用安全性，避免了事故的发生。

可选地，连接板1011采用T2纯铜或铜合金等等。

在另一些实施例中，参照图5所示，凸起1012包括两部分：连接段10121和穿刺段10122，凸起1012的下部为连接段10121，凸起1012的上部为穿刺段10122，连接段10121与连接板1011相连，穿刺段10122连接在连接段10121的上端。

具体地，凸起1012的穿刺段10122用于刺穿多层极耳20211，凸起1012的连接段10121用于连接多层极耳20211，这样，焊接能量易于穿透连接件101和极耳20211，降低了极耳20211与连接件101的焊接难度，减少了制作工时，提高了极耳20211与连接件101之间的连接强度，连接稳固，保证了凸起1012的刺穿效果的同时，提升连接强度。

下面将参考图1-图28描述根据本发明一个具体实施例的连接件101。

参照图16，凸起1012形成为长条形，连接件101具有连接板1011和凸起1012，凸起1012包括多个，每个凸起1012向上凸出于连接板1011的上表面，每个凸起1012均形成为长条形在连接板1011的上表面沿直线延伸，并且多个凸起1012在连接板1011的上表面沿超声波振动方向延伸，连接板1011的厚度为0.8mm，连接板1011前后方向上的长度a为80mm，连接板1011左右方向上的长度b为30mm，凸起1012的长度L为13mm，凸起1012的宽度d为0.6mm，凸起1012的高度为0.6mm，相邻两个凸起1012的间距L2为2.4mm，连接板1011与多个凸起1012一体成型。

根据本发明第二方面实施例的电池单体1000，包括集流体202和导电连接组件100，其中，导电连接组件100包括根据本发明上述第一方面实施例的连接件101。

根据本发明实施例的电池单体1000，通过将设置上述第一方面实施例的连接件101的导电连接组件100应用至电池单体1000，从而降低了电池单体1000的装配难度，减少了电池单体1000的制作工时，降低了人工成本，保证了电池单体1000的可靠性。

根据本发明第三方面实施例的电池包，包括根据本发明上述第二方面实施例的电池单体1000。

根据本发明实施例的电池包，通过设置上述第二方面实施例的电池单体1000，从而提升了电池包的安全性能，保证了电池包的可靠性，避免了危险的发生。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种连接件，其特征在于，所述连接件用于通过超声波焊接与集流体的多层极耳相连，所述连接件包括：连接板和设于所述连接板上的凸起，所述凸起凸出于所述连接板在厚度方向的其中一侧表面，所述凸起包括多个，多个所述凸起穿过多层所述极耳，多个所述凸起在超声波振动方向上排列的密集程度大于除超声波振动方向外的其他方向的密集程度。

2.根据权利要求1所述的连接件，其特征在于，多个所述凸起在垂直于超声波振动方向的方向上排列的密集程度小于除垂直于超声波振动方向外的其他方向排列的密集程度。

3.根据权利要求1所述的连接件，其特征在于，多个所述凸起在所述连接板的表面阵列布置，在沿超声波振动方向上多个所述凸起排列的密集程度最大，在垂直于超声波振动方向上多个所述凸起排列的密集程度最小。

4.根据权利要求3所述的连接件，其特征在于，在超声波振动方向上相邻的两个凸起之间的间距为L1，在垂直于超声波振动方向上相邻两个所述凸起之间的间距为L2，其中，L1和L2满足：0.5mm≤L1≤10mm，0.5mm≤L2≤10mm，且L1≤L2。

5.根据权利要求1所述的连接件，其特征在于，多个所述凸起在所述连接板的表面沿超声波振动方向延伸且在垂直于超声波振动的方向上间隔布置。

6.根据权利要求5所述的连接件，其特征在于，在垂直于超声波振动的方向上，相邻两个所述凸起之间的间距L2不小于所述凸起的宽度d。

7.根据权利要求5所述的连接件，其特征在于，所述凸起在所述超声波振动方向的长度为L，所述凸起在垂直于超声波振动方向上的宽度为d，其中，L和d满足：L*2+d*2≥X/4，X为极耳的宽度。

8.一种电池单体，其特征在于，包括：

集流体，所述集流体包括多个层叠设置的极片，所述极片包括极耳；

导电连接组件，所述导电连接组件包括根据权利要求1-7中任一项所述的连接件，所述连接件的多个所述凸起穿过多层所述极耳并与所述极耳电连接。

9.根据权利要求8所述的电池单体，其特征在于，所述极片包括：支撑绝缘层和分别覆盖在所述支撑绝缘层厚度方向两侧表面的第一导电层和第二导电层。

10.一种电池包，其特征在于，包括根据权利要8或9所述的电池单体。

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