CN113571847A - 集流体组件、电池单体和电池包 - Google Patents

集流体组件、电池单体和电池包 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种集流体组件、电池单体和电池包，所述集流体组件包括：集流体，所述集流体包括多层极耳，多层所述极耳在所述极耳的厚度方向层叠布置；导电连接组件，所述导电连接组件包括保护板和连接板，所述保护板设在所述多层极耳在厚度方向的其中一侧，所述连接板设在所述多层极耳在厚度方向的另一侧；其中，所述连接板和所述保护板中的一个的部分区域发生形变以形成凸起，所述凸起在形成的过程中穿刺多层所述极耳以与多层所述极耳电连接。根据本申请的集流体组件可以降低了极耳的焊接难度，简化了工人的焊接过程，减少了制作工时，降低了人工成本。

Description

集流体组件、电池单体和电池包
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种集流体组件、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。焊接后，焊接部位易受到损伤。
发明内容
本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请的一个目的在于提出一种集流体组件，该集流体组件可以降低了极耳的焊接难度，简化了工人的焊接过程，减少了制作工时，降低了人工成本。
本申请还提出了一种具有上述集流体组件的电池单体。
本申请还提出了一种具有上述电池单体的电池包。
根据本申请的集流体组件，包括：集流体，所述集流体包括多层极耳，多层所述极耳在所述极耳的厚度方向层叠布置；导电连接组件，所述导电连接组件包括保护板和连接板，所述保护板设在所述多层极耳在厚度方向的其中一侧，所述连接板设在所述多层极耳在厚度方向的另一侧；其中，所述连接板和所述保护板中的一个的部分区域发生形变以形成凸起，所述凸起在形成的过程中穿刺多层所述极耳以与多层所述极耳电连接。
根据本申请的集流体组件，通过将保护板或连接板的一部分区域形变形成凸起，且在形成凸起的过程中凸起穿刺多层极耳，从而不必提前将凸起加工好，从而降低了极耳的焊接难度，简化了工人的焊接过程，减少了制作工时，降低了人工成本。
根据本申请的一个实施例，所述连接板和所述保护板中的所述一个的部分区域适于在超声波的作用下发生形变以形成所述凸起。
根据本申请的一个实施例，所述凸起形成在所述连接板和所述保护板中的一个上，所述凸起穿刺多层所述极耳后与所述连接板和所述保护板中的另一个焊接固定。
根据本申请的一个实施例，所述凸起与所述连接板和所述保护板中的所述另一个之间的焊接区域设置有多个加强凹槽。
根据本申请的一个实施例，所述凸起与所述连接板和所述保护板中的所述另一个之间的剥离力S满足：0.3N/mm≤S≤2.5N/mm。
根据本申请的一个实施例，所述凸起形成在所述连接板和所述保护板中的一个上，所述凸起的至少部分的横截面积在远离所述连接板和所述保护板中的所述一个的方向上逐渐减小以形成穿刺部，所述穿刺部穿刺多层所述极耳以与多层所述极耳电连接。
根据本申请的一个实施例，所述穿刺部构造为棱锥形状或棱台形状。
根据本申请的一个实施例，所述连接板和所述保护板中的所述一个上还设置有在所述凸起形成后的焊印，所述焊印构造为多边形。
根据本申请的一个实施例，所述凸起形成在所述保护板上构造为多个，多个所述凸起呈矩阵式布置。
根据本申请的一个实施例，所述极耳包括：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。
根据本申请的电池单体，通过将设置上述的集流体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。
根据本申请的电池包，通过设置上述的电池单体，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。
本申请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，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请的极耳的示意图；
图2是根据本申请一个实施例的集流体组件的剖视图；
图3是图2圈示A的局部放大示意图；
图4是根据本申请的一个实施例的集流体组件的俯视图；
图5是图4圈示B的局部放大示意图；
图6是根据本申请的另一个实施例的集流体组件的示意图；
图7是图6圈示C的局部放大示意图；
图8是根据本申请的另一个实施例的集流体的剖视图；
图9是图8圈示D的局部放大示意图；
图10是根据本申请的再一个实施例的集流体的俯视图；
图11是图10圈示E的局部放大示意图。
附图标记：集流体组件100，集流体110，极耳111，支撑绝缘层111a，第一导电层111b，第二导电层111c，保护板121，连接板122，凸起123，穿刺部123a，加强凹槽101。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面参考图1-图11描述根据本申请实施例的集流体组件100。
根据本申请实施例的集流体组件100可以包括集流体110、导电连接组件。
具体地，集流体组件100包括：集流体110和导电连接组件，集流体110包括多层极耳111，多层极耳111在极耳111的厚度方向层叠布置，导电连接组件包括保护板121(也即焊接板)和连接板122，保护板121设在多层极耳111在厚度方向的其中一侧，连接板122设在多层极耳111在厚度方向的另一侧。
也就是说，多层极耳111在极耳111的厚度方向层叠布置，保护板121设在多层极耳111在厚度方向的其中一侧，连接板122设在多层极耳111在厚度方向的另一侧，多层极耳111在厚度方向上被保护板121和连接板122夹持。
其中，连接板122和保护板121中的一个的部分区域发生形变以形成凸起123，且凸起123在形成的过程中穿刺多层极耳111以与多层极耳111电连接。若凸起123形成在连接板122上，则凸起123形成在连接板122朝向多层极耳111的侧面且朝向保护板121延伸；若凸起123形成在保护板121上，则凸起123形成在保护板121朝向多层极耳111的侧面且朝向连接板122延伸。
本申请的凸起123并非一开始就设置在连接板122或保护板121上，而是通过外力或者外界措施使得保护板121或连接板122的一部分形变，同时在凸起123逐渐形成的过程中使凸起123将多层极耳111穿刺。本申请的保护板121或连接板122可以采用超声波焊接的作用下发生形变以形成凸起123，同时凸起123在形成的过程中穿刺多层极耳111从而与极耳111电连接。
在上下方向上，多层极耳111上下层叠设置，保护板121位于多层极耳111的上侧，连接板122位于多层极耳111的下侧，凸起123与极耳111之间为电连接。当凸起123形成于保护板121上时，可以将焊接装置作用在保护板121上，从而使得保护板121的部分区域向下发生形变以构造为凸起123，凸起123形成的过程中，从上到下逐渐穿过多层极耳111，从而可以与多层极耳111电连接。
根据本申请的实施例的集流体组件100，通过将保护板121或连接板122的一部分区域形变形成凸起123，且在形成凸起123的过程中凸起123穿刺多层极耳111，从而不必提前将凸起123加工好，从而降低了极耳111的焊接难度，简化了工人的焊接过程，减少了制作工时，降低了人工成本。
也就是说，本申请中的凸起123不必提前加工成型在保护板121或连接板122上，而是在焊接的过程中成型并穿过多层极耳111，从而大大降低了生产步骤，简化了焊接过程。
在本申请的一些实施例中，连接板122和保护板121中的所述一个的部分区域适于在超声波的作用下发生形变以形成凸起123。也就是说，本申请的集流体组件100采用超声波焊接的方式，将保护板121与连接板122焊接在一起。
具体地，超声波焊接时，连接板122或保护板121上的部分区域发生振动形变以形成凸起123，同时在形成凸起123的过程中凸起123会刺穿多个极耳111从而与多个极耳111电连接。
需要说明的是，连接板122和保护板121中的所述一个指的是设置有凸起123的板，若凸起123设置在保护板121上，则连接板122和保护板121中的所述一个指的是保护板121，若凸起123设置在连接板122上，则连接板122和保护板121中的所述一个指的是连接板122。
凸起123形成在连接板122和保护板121中的一个上，凸起123穿刺多层极耳111后与连接板122和保护板121中的另一个焊接固定。也就是说，若凸起123形成在保护板121上，则凸起123在形成的过程中穿刺多层极耳111后与连接板122焊接固定；若凸起123形成在连接板122上，则凸起123在形成的过程中刺穿多层极耳111后与保护板121焊接固定。凸起123也可以穿过连接板122和保护板121中的所述另一个后并与其焊接固定，从而进一步增加了焊接稳定性。
进一步地，如图10-11所示，凸起123与连接板122和保护板121中的所述另一个之间的焊接区域设置有多个加强凹槽101。也就是说，若凸起123形成在保护板121上，则凸起123与连接板122之间的焊接区域设置有多个加强凹槽101；若凸起123形成在连接板122上，则凸起123与保护板121之间的焊接区域设置有多个加强凹槽101。由此，大大增加了凸起123与连接板122或保护板121之间的连接强度，使得凸起123不容易从连接板122或保护板121上脱离，进而也就使得凸起123不容易从多层极耳111脱离，确保多层极耳111与凸起123的连接稳定性。
更进一步地，凸起123与连接板122和保护板121中的另一个之间的剥离力S满足：0.3N/mm≤S≤2.5N/mm。由此，既保证了凸起123与连接板122或保护板121之间的连接强度，同时又可以确保压紧力不至于需求过大而导致加工过程变得困难。
需要说明的是，上述的剥离力S指的是在凸起123与连接板122和保护板121中的所述另一个焊接完毕后，凸起123与连接板122和保护板121中的所述另一个之间的力。
在本申请的一些实施例中，凸起123形成在连接板122和保护板121中的一个上，凸起123的至少部分的横截面积在远离连接板122和保护板121中的所述一个上逐渐减小以形成穿刺部123a，穿刺部123a穿刺多层极耳111以与多层极耳111电连接。穿刺部123a可以轻易地将多层极耳111刺穿，并在刺穿后与极耳111实现电连接。
更进一步地，穿刺部123a构造为棱锥形状或棱台形状。由此棱锥形状或棱台形状的穿刺部123a可以轻松地穿过多层极耳111，提升凸起123的穿刺能力。
当穿刺部123a构造为棱锥或棱台时，那连接板122和保护板121中的所述一个上还设置有在凸起123形成后的焊印，焊印可以构造为多边形。可以理解的是，多边形的焊印形状棱锥或棱台的横截面的形状相同，例如当焊印为四边形时，则凸起123为四棱柱或四棱锥。
当然，可以理解的是，本申请不对焊印的形状以及凸起123的横截面的形状进行限定，只要保证凸起123的穿刺部123a可以顺利地将多层极耳111穿刺即可。
在本申请的一些实施例中，凸起123在连接板122或保护板121的表面沿直线和/或曲线延伸，穿刺部123a垂直于凸起123延伸方向的截面形成为三角形或梯形。也就是说，凸起123可以在连接板122的表面沿直线延伸，凸起123也可以在连接板122的表面沿曲线延伸，凸起123也可以在保护板121的表面沿曲线延伸，凸起123还可以在保护板121的表面沿直线延伸，凸起123在连接板122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，又或者凸起123在保护板121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110的焊接需求，扩展了连接件的使用范围。
当穿刺部123a垂直于延伸方向的截面形成为三角形，在截面内，穿刺端的角度不大于120°。也就是说，凸起123可以为棱柱体。截面为三角形的凸起123更易于刺穿集流体110的多层极耳111，凸起123的刺穿效果能够得到保证，且穿刺端的角度不大于120°，能够进一步保证凸起123的刺穿效果，进一步降低极耳111与连接件的焊接难度。
例如，穿刺部123a垂直于延伸方向的截面内，穿刺端的角度可以为：5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°、110°、115°、120°等等。
当穿刺部123a垂直于延伸方向的截面形成为梯形，截面的上底与下底的比值不大于0.6。也就是说，穿刺部123a也可以为棱台，穿刺部123a也可以为棱柱，穿刺部123a还可以为圆台，凸起123的下底与连接件相连，凸起123的上底小于凸起123的下底，凸起123的刺穿效果能够得到保证，且截面的上底与下底的比值不大于0.6，能够进一步保证凸起123的刺穿效果，进一步降低极耳111与连接件的焊接难度。
例如，凸起123的截面的上底与下底的比值可以为：0.6、0.55、0.5、0.45、0.4、0.35、0.3、0.25、0.2、0.15、0.1等等。
在一个实施例中，凸起123的截面的上底不大于3mm，凸起123的截面的下底不大于5mm。例如，凸起123的截面的上底可以为：0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3.0mm等等；凸起123的截面的下底可以为：0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm、3.0mm、3.2mm、3.4mm、3.6mm、3.8mm、4.0mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5.0mm等等。
在本申请的一些其他实施例中，穿刺部123a形成为圆锥体形状或圆台形形状。也就是说，穿刺部123a可以为圆锥体形状，穿刺部123a也可以为圆台形状。
当穿刺部123a形成为圆锥体凸起123，圆锥体的锥顶角度大于5°且小于150°，这样更有利于均衡凸起123与极耳111之间连接强度和焊接难度，避免为了保证凸起123与极耳111之间的连接强度忽视焊接难度，或者为了降低焊接难度忽视凸起123与极耳111之间的连接强度，从而在保证了凸起123的刺穿效果的同时，提升连接强度。
例如，圆锥体的锥顶角度可以为：5°、10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°、50°、55°、60°、65°、70°、75°、80°、85°、90°、95°、100°、105°、110°、115°、120°、125°、130°、135°、140°、145°、150°等等。
当穿刺部123a形成为圆台形凸起123，穿刺部123a的顶面半径与底面半径之间的比值不大于0.6。也就是说，穿刺部123a的顶面与穿刺部123a的周面具有一定角度，且穿刺部123a的顶面面积小于穿刺部123a的底面的面积。由此，凸起123的顶面易于刺穿多层极耳111，保证了凸起123的刺穿效果，减少了凸起123在焊接过程中的融化，提升了电池单体的可靠性。
例如，穿刺部123a的顶面半径与底面半径之间的比值可以为：0.6、0.55、0.5、0.45、0.4、0.35、0.3、0.25、0.2、0.15、0.1等等。
在一些实施例中，穿刺部123a的顶面半径不大于1.5mm，穿刺部123a的底面半径不大于2.5mm。
如图4-5所示，焊印为正方形，因此凸起123构造为四棱柱；如图6-7、图10-11所示，焊印构造为长条形，因此凸起123也为长条形的四棱柱。
在本申请的一些实施例中，凸起123包括多个，多个凸起123呈矩阵式布置。阵列排布的多个凸起123提高了极耳111与凸起123的连接强度，避免了在运输或者使用过程中极耳111与凸起123相互脱离，提升了电池单体的良品率，增加了凸起123与每层极耳111之间的接触面积，增大了过流面积，散热均衡，电池包不易发生故障，降低了使用者的危险系数，提高了使用者的使用感受。
在一些实施例中，极耳111包括：支撑绝缘层111a和分别覆盖在支撑绝缘层111a厚度方向两侧表面的第一导电层111b和第二导电层111c。支撑绝缘层111a位于第一导电层111b和第二导电层111c之间，第一导电层111b和第二导电层111c分别覆盖在支撑绝缘层111a的上层表面和下层表面上。
可选地，支撑绝缘层111a为复合高分子绝缘层。
下面将参考图1-图11描述根据本申请一个具体实施例的集流体组件100。
根据本申请实施例的集流体组件100，包括保护板121、连接板122以及设置在保护板121和连接板122之间的集流体110，集流体110包括多层极耳111，保护板121在多层极耳111在厚度方向的一侧，连接板122在多层极耳111在厚度方向上的另一侧。
通过超声波焊接的作用，使得保护板121的一部分区域发生形变以形成凸起123，且凸起123形成的过程中穿刺多层极耳111以与多层极耳111电连接，同时在凸起123穿过多层极耳111后，凸起123的自由端还同时会穿过连接板122，且与连接板122焊接固定，同时为了增加凸起123与连接板122的连接强度，还可以在凸起123与连接板122连接的区域上设置多个焊接凹槽，保证凸起123不容易脱离连接板122或者多层极耳111。
进一步地，凸起123的至少部分构造为在靠近连接板122的方向上横截面积逐渐减小，从而使得凸起123上形成有穿刺部123a，穿刺部123a可以构造为棱锥形状或者棱台形状，例如穿刺部123a的横截面积可以为三角形或者多边形。
根据本申请第二方面实施例的电池单体，包括本申请上述第一方面实施例的集流体组件100。
根据本申请实施例的电池单体，通过将设置上述第一方面实施例的集流体组件100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。
根据本申请第三方面实施例的电池包，包括根据本申请上述第二方面实施例的电池单体。
根据本申请实施例的电池包，通过设置上述第二方面实施例的电池单体，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。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请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，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种集流体组件，其特征在于，包括：
集流体，所述集流体包括多层极耳，多层所述极耳在所述极耳的厚度方向层叠布置；
导电连接组件，所述导电连接组件包括保护板和连接板，所述保护板设在所述多层极耳在厚度方向的其中一侧，所述连接板设在所述多层极耳在厚度方向的另一侧；
其中，所述连接板和所述保护板中的一个的部分区域发生形变以形成凸起，所述凸起在形成的过程中穿刺多层所述极耳以与多层所述极耳电连接。
2.根据权利要求1所述的集流体组件，其特征在于，所述连接板和所述保护板中的所述一个的部分区域适于在超声波的作用下发生形变以形成所述凸起。
3.根据权利要求1所述的集流体组件，其特征在于，所述凸起形成在所述连接板和所述保护板中的一个上，所述凸起穿刺多层所述极耳后与所述连接板和所述保护板中的另一个焊接固定。
4.根据权利要求3所述的集流体组件，其特征在于，所述凸起与所述连接板和所述保护板中的所述另一个之间的焊接区域设置有多个加强凹槽。
5.根据权利要求4所述的集流体组件，其特征在于，所述凸起与所述连接板和所述保护板中的所述另一个之间的剥离力S满足：0.3N/mm≤S≤2.5N/mm。
6.根据权利要求1所述的集流体组件，其特征在于，所述凸起形成在所述连接板和所述保护板中的一个上，所述凸起的至少部分的横截面积在远离所述连接板和所述保护板中的所述一个的方向上逐渐减小以形成穿刺部，所述穿刺部穿刺多层所述极耳以与多层所述极耳电连接。
7.根据权利要求6所述的集流体组件，其特征在于，所述穿刺部构造为棱锥形状或棱台形状。
8.根据权利要求7所述的集流体组件，其特征在于，所述连接板和所述保护板中的所述一个上还设置有在所述凸起形成后的焊印，所述焊印构造为多边形。
9.根据权利要求1所述的集流体组件，其特征在于，所述凸起形成在所述保护板上构造为多个，多个所述凸起呈矩阵式布置。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的集流体组件，其特征在于，所述极耳包括：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。
11.一种电池单体，其特征在于，包括根据权利要求1-10中任一项所述的集流体组件。
12.一种电池包，其特征在于，包括根据权利要求11所述的电池单体。
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