CN113871810A - 极耳和具有其的电芯、电池模组和电池包 - Google Patents

极耳和具有其的电芯、电池模组和电池包 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种极耳和具有其的电芯、电池模组和电池包，所述极耳包括：第一极耳片；第二极耳片，所述第二极耳片设在所述第一极耳片的厚度方向上的一侧，所述第二极耳片与所述第一极耳片之间内限定出至少一个冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却介质。根据本发明实施例的极耳，通过设置第一极耳片和第二极耳片，并使第二极耳片与第一极耳片之间内限定出至少一个冷却腔且冷却腔内填充有冷却介质，具有较好的散热效果，可以有效降低极耳和电芯的温度，从而使电芯的性能更加优异，延长电芯的使用寿命。

Description

极耳和具有其的电芯、电池模组和电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种极耳和具有其的电芯、电池模组和电池包。
背景技术
相关技术中，动力电池包的工作电流大，产热量大，同时由于动力电池包处于一个相对封闭的环境，就会导致极耳的温升比较大。然而，当极耳的温度长期较高时，会影响电芯的性能，缩短电芯的使用寿命。
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，本发明的一个目的在于提出一种极耳，可以有效降低极耳和电芯的温度，从而使电芯的性能更加优异，延长电芯的使用寿命。
本发明的另一个目的在于提出一种具有上述极耳的电芯。
本发明的再一个目的在于提出一种具有上述电芯的电池模组。
本发明的又一个目的在于提出一种具有上述电芯的电池包。
根据本发明第一方面实施例的极耳，包括：第一极耳片；第二极耳片，所述第二极耳片设在所述第一极耳片的厚度方向上的一侧，所述第二极耳片与所述第一极耳片之间内限定出至少一个冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却介质。
根据本发明实施例的极耳，通过设置第一极耳片和第二极耳片，并使第二极耳片与第一极耳片之间内限定出至少一个冷却腔且冷却腔内填充有冷却介质，具有较好的散热效果，可以有效降低极耳和电芯的温度，从而使电芯的性能更加优异，延长电芯的使用寿命。
根据本发明的一些实施例，所述极耳还包括：第三极耳片，所述第三极耳片设在所述第一极耳片和所述第二极耳片之间，所述第三极耳片上形成有至少一个冷却通道，所述冷却通道与所述第一极耳片和/或所述第二极耳片之间共同限定出所述冷却腔。
根据本发明的一些实施例，所述冷却通道沿所述第三极耳片的厚度方向贯穿所述第三极耳片，所述冷却通道与所述第一极耳片和所述第二极耳片共同限定出所述冷却腔。
根据本发明的一些实施例，所述第三极耳片的厚度方向上的一侧表面与所述第一极耳片的面向所述第三极耳片的一侧表面接触；和/或所述第三极耳片的厚度方向上的另一侧表面与所述第二极耳片的面向所述第三极耳片的一侧表面接触。
根据本发明的一些实施例，所述冷却通道包括：第一冷却通道，所述第一冷却通道的一端贯穿所述第三极耳片的侧面；多个第二冷却通道，多个所述第二冷却通道沿所述第一冷却通道的长度方向间隔设置，每个所述第二冷却通道的一端与所述第一冷却通道连通，每个所述第二冷却通道的另一端沿所述第一冷却通道的宽度方向朝向远离所述第一冷却通道的方向延伸。
根据本发明的一些实施例，所述第一冷却通道包括彼此相连的第一通道段和第二通道段，所述第一通道段的宽度大于所述第二通道段的宽度，所述第二通道段的远离所述第一通道段的一端贯穿所述第三极耳片的侧面，多个所述第一冷却通道的所述一端与所述第一通道段连通。
根据本发明的一些实施例，多个所述第二冷却通道相互平行且均与所述第一冷却通道垂直，且多个所述第二冷却通道位于所述第一冷却通道的同一侧。
根据本发明第二方面实施例的电芯，包括电芯本体；极耳，所述极耳为根据本发明上述第一方面实施例的极耳，所述极耳设在所述电芯本体上，所述极耳的所述冷却腔的一部分位于所述电芯本体内且另一部分位于所述电芯本体外。
根据本发明第三方面实施例的电池模组，包括根据本发明上述第二方面实施例的电芯。
根据本发明第四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芯。
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
本发明的上述和/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是根据本发明实施例的极耳的立体图；
图2是图1中所示的极耳的爆炸图；
图3是图1中所示的极耳的俯视图；
图4是沿图3中A-A线的剖面图；
图5是图4中圈示的B部的放大图。
附图标记：
100：极耳；
1：第一极耳片；11：冷却腔；2：第二极耳片；
3：第三极耳片；4：冷却通道；41：第一冷却通道；
411：第一通道段；412：第二通道段；
42：第二冷却通道；5：极耳胶。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。
下面参考图1-图5描述根据本发明第一方面实施例的极耳100。极耳100可以应用于电芯(图未示出)。在本申请下面的描述中，以极耳100应用于电芯为例进行说明。
如图1和图2所示，根据本发明第一方面实施例的极耳100，包括第一极耳片1和第二极耳片2。第二极耳片2设在第一极耳片1的厚度方向上的一侧，第二极耳片2与第一极耳片1之间内限定出至少一个冷却腔11，冷却腔11内填充有冷却介质。
由此，当电芯工作时，电芯产生的热量可以通过第一极耳片1、第二极耳片2的位于电芯内的部分传递至冷却腔11，冷却腔11内的冷却介质能够吸收热量并将热量传递至第一极耳片1、第二极耳片2的位于电芯外的部分，从而可以将电芯产生的热量散发至电芯外，有效降低极耳100的温度，实现较好的散热效果，使电芯在更高的充放电电流下能够具有优异的性能，延长电芯的使用寿命。
根据本发明实施例的极耳100，通过设置第一极耳片1和第二极耳片2，并使第二极耳片2与第一极耳片1之间内限定出至少一个冷却腔11且冷却腔11内填充有冷却介质，具有较好的散热效果，可以有效降低极耳100和电芯的温度，从而使电芯的性能更加优异，延长电芯的使用寿命。
可选地，参照图1，极耳100可以包括极耳胶5，极耳胶5设在第一极耳片1和第二极耳片2的彼此背离的表面上，以实现与极耳100与铝塑膜的密封。由此，冷却腔11内的冷却介质在降低极耳100的温度的同时，可以延长极耳胶5的密封寿命，使电芯在更高的充放电电流下能够保证密封结构的稳定性。
在本发明的一些实施例中，参照图2，极耳100还包括：第三极耳片3，第三极耳片3设在第一极耳片1和第二极耳片2之间，第三极耳片3上形成有至少一个冷却通道4，冷却通道4与第一极耳片1和/或第二极耳片2之间共同限定出冷却腔11。
例如，当冷却腔11为一个时，冷却腔11可以由冷却通道4与第一极耳片1共同限定出；或者，冷却腔11也可以由冷却通道4与第二极耳片2共同限定出；当然，冷却腔11可以由冷却通道4与第一极耳片1和第二极耳片2共同限定出。当冷却腔11为多个时，多个冷却腔11可以均由冷却通道4与第一极耳片1共同限定出；或者，多个冷却腔11可以均由冷却通道4与第二极耳片2共同限定出；又或者，多个冷却腔11可以均由冷却通道4与第一极耳片1和第二极耳片2共同限定出；再或者，多个冷却腔11中的一部分由冷却通道4与第一极耳片1共同限定出，多个冷却腔11中的另一部分由冷却通道4与第二极耳片2共同限定出；当然，还可以是多个冷却腔11中的一部分由冷却通道4与第一极耳片1或第二极耳片2共同限定出，多个冷却腔11中的另一部分由冷却通道4与第一极耳片1和第二极耳片2共同限定出。
由此，通过设置上述的第三极耳片3，在保证可以形成冷却腔11、从而有效降低极耳100的温度并提升电芯的性能的同时，可以在第三极耳片3上加工冷却通道4，使第一极耳片1和第二极耳片2的结构可以较简单，方便第一极耳片1和第二极耳片2的加工。
在本发明的一些可选实施例中，结合图2和图5，冷却通道4沿第三极耳片3的厚度方向贯穿第三极耳片3，冷却通道4与第一极耳片1和第二极耳片2共同限定出冷却腔11。由此，由于第三极耳片3的厚度通常较薄，如此设置，在实现整个极耳100的有效散热的同时，可以方便冷却通道4的加工，提高加工效率，缩短工时。
当然，本发明不限于此，冷却通道4也可以由第三极耳片3的面向第一极耳片1的一侧表面朝向第二极耳片2凹入形成和/或由第三极耳片3的面向第二极耳片2的一侧表面朝向第一极耳片1凹入形成。如此设置，同样可以实现整个极耳100的有效散热，且有利于实现冷却腔11的密封，避免冷却介质产生泄漏。
进一步地，如图5所示，第三极耳片3的厚度方向上的一侧表面与第一极耳片1的面向第三极耳片3的一侧表面接触；和/或第三极耳片3的厚度方向上的另一侧表面与第二极耳片2的面向第三极耳片3的一侧表面接触。也就是说，可以仅第三极耳片3的厚度方向上的一侧表面与第一极耳片1接触，也可以仅第三极耳片3的厚度方向上的另一侧表面与第二极耳片2接触，还可以是第三极耳片3的厚度方向的两侧表面分别与第一极耳片1和第二极耳片2接触。由此，通过上述设置，冷却通道4可以更好地与第一极耳片1和第二极耳片2共同限定出冷却腔11，从而在实现极耳100的散热的同时，避免冷却介质产生泄漏。而且，通过使第三极耳片3与第一极耳片1和/或第二极耳片2接触，有利于热量的传导，使第一极耳片1和第二极耳片2上的热量可以更好地传递至冷却介质，从而将热量排到电芯外。
在本发明的一些具体实施例中，参照图2，冷却通道4包括第一冷却通道41和多个第二冷却通道42。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。
具体地，第一冷却通道41的一端贯穿第三极耳片3的侧面。多个第二冷却通道42沿第一冷却通道41的长度方向间隔设置，每个第二冷却通道42的一端(例如，图2中的左端)与第一冷却通道41连通，每个第二冷却通道42的另一端(例如，图2中的右端)沿第一冷却通道41的宽度方向朝向远离第一冷却通道41的方向延伸。
例如，在图2的示例中示出了七个第二冷却通道42。当冷却介质从第三极耳片3的侧面流入后，首先流入第一冷却通道41，然后沿第一冷却通道41流动并流向七个第二冷却通道42，使冷却介质充满冷却腔11。当电芯工作时，电芯的热量可以传递至冷却介质，并通过冷却介质进行换热，最终将热量散发至电芯外。
图2中显示了七个第二冷却通道42用于示例说明的目的，但是普通技术人员在阅读了本申请的技术方案之后、显然可以理解将该方案应用到其它数量的第二冷却通道42的技术方案中，这也落入本发明的保护范围之内。
由此，通过设置上述的第一冷却通道41和间隔设置的多个第二冷却通道42，与整体式的冷却通道4相比，冷却介质吸收的热量可以更好地散发到电芯外，从而可以更好地实现极耳100和电芯的散热，保证电芯在较高的充放电电流下能够具有稳定的密封结构，使电芯的性能更加优异。
进一步地，如图2所示，第一冷却通道41包括彼此相连的第一通道段411和第二通道段412，第一通道段411的宽度大于第二通道段412的宽度，第二通道段412的远离第一通道段411的一端贯穿第三极耳片3的侧面，多个第一冷却通道41的上述一端与第一通道段411连通。
例如，结合图2，当第一极耳片1、第二极耳片2和第三极耳片3连接完成后，可以从第二通道段412填充冷却介质，冷却介质可以沿第二通道段412流动至第一通道段411，然后从第一通道段411流向多个第二冷却通道42。当冷却介质填充完毕后，可以通过机械压力将第二通道段412挤压封合，最后再通过激光焊接或电阻焊等方式实现最终密封，以防止冷却介质从第二通道段412流出。由此，通过设置上述的第一通道段411和第二通道段412，方便冷却介质的填充，而且，由于第二通道段412的宽度小于第一通道段411的宽度，方便第二通道段412的密封，可以避免由于第二通道段412的宽度过大而导致冷却介质泄漏，可靠性较高。
在本发明的一些可选实施例中，参照图2，多个第二冷却通道42相互平行且均与第一冷却通道41垂直，且多个第二冷却通道42位于第一冷却通道41的同一侧。如此设置，从第一冷却通道41流入的冷却介质可以均匀流向多个第二冷却通道42，结构简单，方便加工，且可以提高整个冷却腔11的散热效率，从而有效将电芯内的热量排出。
可选地，第一极耳片1、第二极耳片2和第三极耳片3可以焊接连接。例如，第三极耳片3与第一极耳片1之间以及第三极耳片3与第二极耳片2可以通过扩散焊或钎焊等工艺实现复合焊接。如此，可以实现第三极耳片3和第一极耳片1以及第三极耳片3和第二极耳片2之间的牢靠连接，从而可以限定出冷却腔11，实现极耳100的散热，且可以避免冷却介质泄漏。另外，如此设置，结构简单，成本较低。
可选地，冷却介质可以为丙酮、水或乙醇等。由此，由于丙酮、水或乙醇具有较高的传热系数，从而可以有效吸收电芯的热量并排出，实现较好的散热效果。
可选地，第一极耳片1和第二极耳片2可以均为金属片。如此设置，可以使整个极耳100具有较好的导电性能，以将电芯内的电引出并产生回路；而且，金属片具有良好的导热性能，通过使第一极耳片1、第二极耳片2为金属片，有利于将电芯内的热量传导至电芯外，从而实现极耳100以及整个电芯的散热。
进一步可选地，第一极耳片1和第二极耳片2可以均为铝件或铜件。具体地，例如，当极耳100为正极极耳时，第一极耳片1、第二极耳片2和第三极耳片3可以均为铝件；当极耳100为负极极耳时，第一极耳片1、第二极耳片2和第三极耳片3可以均为铜件。由此，当极耳100为正极极耳时，铝件的导电性较好，且质地比较软，成本较低，同时第一极耳片1和第二极耳片2的表面可以形成一层氧化物保护膜。而且，正极的电位高，致密的氧化物保护膜可防止集流体氧化。当极耳100为负极极耳时，铜件的导电率较好，且散热较好。
根据本发明第二方面实施例的电芯，包括电芯本体和极耳100。具体地，极耳100为根据本发明上述第一方面实施例的极耳100，极耳100设在电芯本体上，极耳100的冷却腔11的一部分位于电芯本体内且另一部分位于电芯本体外。其中，电芯本体指的是电芯的除极耳100以外的结构，例如可以由正极板、负极板和隔膜板组装而成。
根据本发明实施例的电芯，通过采用上述的极耳100，冷却腔11内的冷却介质能够将电芯本体工作时产生的热量吸收并排到电芯本体外，可以实现较好的散热效果，使电芯具有优异的性能，在更高的充放电电流下能够保证密封结构的稳定性。
根据本发明第三方面实施例的电池模组(图未示出)，包括根据本发明上述第二方面实施例的电芯。
例如，电池模组可以包括连接片和多个电芯。连接片可以实现多个电芯之间的连接。每个电芯内可以设有极芯，其中，极耳100的一端与极芯连接例如焊接，极耳100的另一端与连接片连接例如焊接。电池模组上可以设有冷却结构。极耳100的位于电芯本体外的部分中与冷却腔11对应的部分可以与冷却结构接触。这样，当极耳100通过大电流时，可以通过冷却介质将电芯内部的热量吸收并传导至电芯外部，然后再通过冷却结构排出，从而有效避免极耳100的温度升高，提高整个电池模组的性能。
根据本发明实施例的电池模组，通过采用上述的电芯，当极耳100通过大电流可以避免温升过高，具有较高的散热效果，从而使整个电池模组具有优异的性能。
根据本发明第四方面实施例的电池包(图未示出)，包括根据本发明上述第二方面实施例的电芯。
根据本发明实施例的电池包，通过采用上述的电芯，可以有效降低电池包的温度，避免电池包的温度过高，从而使电池包在较大充放电电流下能够保证密封结构的稳定性，保证电池包具有优异的性能。
根据本发明实施例的电池包的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
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”、“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。
在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。
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一定指的是相同的实施例或示例。
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)

1.一种极耳，其特征在于，包括：
第一极耳片；
第二极耳片，所述第二极耳片设在所述第一极耳片的厚度方向上的一侧，所述第二极耳片与所述第一极耳片之间内限定出至少一个冷却腔，所述冷却腔内填充有冷却介质。
2.根据权利要求1所述的极耳，其特征在于，所述极耳还包括：
第三极耳片，所述第三极耳片设在所述第一极耳片和所述第二极耳片之间，所述第三极耳片上形成有至少一个冷却通道，所述冷却通道与所述第一极耳片和/或所述第二极耳片之间共同限定出所述冷却腔。
3.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，所述冷却通道沿所述第三极耳片的厚度方向贯穿所述第三极耳片，所述冷却通道与所述第一极耳片和所述第二极耳片共同限定出所述冷却腔。
4.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，所述第三极耳片的厚度方向上的一侧表面与所述第一极耳片的面向所述第三极耳片的一侧表面接触；和/或
所述第三极耳片的厚度方向上的另一侧表面与所述第二极耳片的面向所述第三极耳片的一侧表面接触。
5.根据权利要求2所述的极耳，其特征在于，所述冷却通道包括：
第一冷却通道，所述第一冷却通道的一端贯穿所述第三极耳片的侧面；
多个第二冷却通道，多个所述第二冷却通道沿所述第一冷却通道的长度方向间隔设置，每个所述第二冷却通道的一端与所述第一冷却通道连通，每个所述第二冷却通道的另一端沿所述第一冷却通道的宽度方向朝向远离所述第一冷却通道的方向延伸。
6.根据权利要求5所述的极耳，其特征在于，所述第一冷却通道包括彼此相连的第一通道段和第二通道段，所述第一通道段的宽度大于所述第二通道段的宽度，所述第二通道段的远离所述第一通道段的一端贯穿所述第三极耳片的侧面，多个所述第一冷却通道的所述一端与所述第一通道段连通。
7.根据权利要求5所述的极耳，其特征在于，多个所述第二冷却通道相互平行且均与所述第一冷却通道垂直，且多个所述第二冷却通道位于所述第一冷却通道的同一侧。
8.一种电芯，其特征在于，包括：
电芯本体；
极耳，所述极耳为根据权利要求1-7中任一项所述的极耳，所述极耳设在所述电芯本体上，所述极耳的所述冷却腔的一部分位于所述电芯本体内且另一部分位于所述电芯本体外。
9.一种电池模组，其特征在于，包括根据权利要求8所述的电芯。
10.一种电池包，其特征在于，包括根据权利要求8所述的电芯。
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