CN114696024A - 具有长电芯的电池及包含该电池的车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，具体提供一种具有长电芯的电池及包含该电池的车辆。本发明的电池包括外壳、电芯组件、正极柱和负极柱，外壳包括两个相对设置的面板、第一侧板以及第二侧板，面板、第一侧板和第二侧板均为矩形结构，第一侧板的两个长边分别与两个面板的长边连接，第二侧板的两个长边分别与两个面板的短边连接，两个面板、两个第一侧板以及两个第二侧板共同围成一个长方体结构，电芯组件安装在外壳内，正极柱和负极柱分别安装在两个第一侧板上且安装位置相对应。通过将正极柱和负极柱安装在电池的侧部，能够缩短电流的路径，降低电池的内阻，从而提升电池的性能，在宽度方向上，正极柱和负极柱占用同一空间，提高了空间利用率。

Description

具有长电芯的电池及包含该电池的车辆
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体提供一种具有长电芯的电池及包含该电池的车辆。
背景技术
目前长电芯方案主要以刀片电池为主，电池的两头出电芯的正极柱和负极柱，该方案由于电芯长度较长，电流路径太长，导致电池内阻较大，电池性能不佳。
因此，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题，即，解决现有的具有长电芯的电池的性能不佳的问题。
在第一方面，本发明提供了一种具有长电芯的电池，包括外壳、电芯组件、正极柱和负极柱，所述外壳包括两个相对设置的面板、两个相对设置的第一侧板以及两个相对设置的第二侧板，所述面板、所述第一侧板和所述第二侧板均为矩形结构，所述第一侧板的两个长边分别与两个所述面板的长边连接，所述第二侧板的两个长边分别与两个所述面板的短边连接，两个所述面板、两个所述第一侧板以及两个所述第二侧板共同围成一个长方体结构，所述电芯组件安装在所述外壳内，所述正极柱和所述负极柱分别安装在两个所述第一侧板上且安装位置相对应。通过这样的设置，与现有技术中将正极柱和负极柱设置在电池的两头相比，本发明的电池将正极柱和负极柱均安装在电池的侧部，能够缩短电流的路径，降低电池的内阻，从而提升电池的性能；此外，正极柱和负极柱的安装位置相对应，即沿外壳的长度方向看，正极柱和负极柱基本对齐，也就是说，在宽度方向上，正极柱和负极柱占用同一空间，提高了空间利用率。
在上述电池的优选技术方案中，所述正极柱和所述负极柱均安装对应的所述第一侧板在长度方向上的中间位置。通过这样的设置，能够进一步优化电流的路径，从而能够进一步提升电池的性能。
在上述电池的优选技术方案中，所述第一侧板上设置有朝向内侧凹陷的容纳槽，所述正极柱和所述负极柱分别位于对应的所述容纳槽内。通过这样的设置，能够进一步降低正极柱和负极柱在宽度方向上的占用空间。
在上述电池的优选技术方案中，所述正极柱的端面和所述负极柱的端面均低于对应的所述容纳槽的开口端。通过这样的设置，能够节省母排焊接带来的高度空间的浪费，增加了电池包整体的空间利用率。
在上述电池的优选技术方案中，所述电芯组件包括第一电芯、第二电芯和极耳连接件，所述第一电芯在与所述第二电芯相对的一端设置有第一正极耳和第一负极耳，所述第二电芯在与所述第一电芯相对的一端设置有第二正极耳和第二负极耳，所述第一正极耳和所述第二正极耳均与所述极耳连接件的一端连接，所述第一负极耳和所述第二负极耳均与所述极耳连接件的另一端连接。
在上述电池的优选技术方案中，所述极耳连接件包括绝缘塑胶以及分别设置在所述绝缘塑胶的两端的正极连接片和负极连接片，所述第一正极耳和所述第二正极耳均与所述正极连接片连接，所述第一负极耳和所述第二负极耳均与所述负极连接片连接。
在上述电池的优选技术方案中，所述正极连接片包括垂直连接的第一水平部和第一竖直部，所述第一水平部与所述第一正极耳和所述第二正极耳连接，所述第一竖直部与所述正极柱连接；所述负极连接片包括垂直连接的第二水平部和第二竖直部，所述第二水平部与所述第一负极耳和所述第二负极耳连接，所述第二竖直部与所述负极柱连接。
在上述电池的优选技术方案中，所述电池的注液口设置在所述面板在长度方向的中间位置。通过这样的设置，能够有效提升电芯注液浸润效率，注液效率较传统长电芯方案至少提升2倍。
在上述电池的优选技术方案中，两个所述第一侧板、两个所述第二侧板与一个所述面板共同围成下壳体，所述下壳体在与另一个所述面板的连接处设置有法兰边。
在第二方面，本发明还提供了一种车辆，包括上述的电池。
附图说明
下面结合附图来描述本发明的优选实施方式，附图中：
图1是本发明的电池的结构示意图；
图2是本发明的电池的爆炸图；
图3是本发明的电池的极耳连接件的结构示意图；
图4是本发明的电池的极耳连接件的爆炸图；
图5是本发明的电池的电芯组件的结构示意图；
图6是本发明的电池的电芯组件的爆炸图一；
图7是本发明的电池的电芯组件的爆炸图二；
图8是本发明的电池的组装流程图一；
图9是本发明的电池的电芯组件与下壳体的装配示意图；
图10是本发明的电池的组装流程图二。
附图标记列表：
1、面板；11、注液口；2、第一侧板；21、容纳槽；3、第二侧板；41、第一电芯；411、第一正极耳；412、第一负极耳；42、第二电芯；421、第二正极耳；422、第二负极耳；5、极耳连接件；51、绝缘塑胶；52、正极连接片；521、第一水平部；522、第一竖直部；53、负极连接片；531、第二水平部；532、第二竖直部；61、第一保护膜；62、第二保护膜；7、法兰边。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“顶”、“底”、“左”、“右”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，或一体连接，可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先参照图1和图2，其中，图1是本发明的电池的结构示意图；图2是本发明的电池的爆炸图。
如图1和图2所示，本发明的具有长电芯的电池主要包括外壳、电芯组件、正极柱(图中未示出)和负极柱(图中未示出)。
其中，外壳包括两个相对设置的面板1、两个相对设置的第一侧板2以及两个相对设置的第二侧板3，面板1、第一侧板2和第二侧板3均为矩形结构，第一侧板2的两个长边分别与两个面板1的长边连接，第二侧板3的两个长边分别与两个面板1的短边连接，两个面板1、两个第一侧板2以及两个第二侧板3共同围成一个长方体结构，电芯组件安装在外壳内，正极柱和负极柱分别安装在两个第一侧板2上且安装位置相对应。
与现有技术中将正极柱和负极柱设置在电池的两头相比，本发明的电池将正极柱和负极柱均安装在电池的侧部，能够缩短电流的路径，降低电池的内阻，从而提升电池的性能。
此外，正极柱和负极柱的安装位置相对应，即沿外壳的长度方向看，正极柱和负极柱基本对齐，也就是说，在宽度方向上，正极柱和负极柱占用同一空间，提高了空间利用率。
优选地，如图1和图2所示，正极柱和负极柱均安装对应的第一侧板2在长度方向上的中间位置。
通过将正极柱和负极柱均设置在电池的中间位置，能够进一步提升电池的性能。
优选地，如图1和图2所示，本发明的电池在第一侧板2上设置有朝向内侧凹陷的容纳槽21，正极柱和负极柱分别位于对应的容纳槽21内。
通过在第一侧板2上设置向内凹陷的容纳槽21用于容纳正极柱和负极柱，能够进一步降低正极柱和负极柱在宽度方向上的占用空间。
其中，在加工外壳时，可以直接在第一侧板2的中间位置冲压形成容纳槽21。
优选地，如图1和图2所示，正极柱的端面和负极柱的端面均低于对应的容纳槽21的开口端。
通过在正极柱的端面与容纳槽21的开口端以及负极柱的端面与容纳槽21的开口端设置高度差，可以通过这个高度差形成的空间来焊接电池包的母排，节省了母排焊接带来的高度空间的浪费，增加了电池包整体的空间利用率。
也就是说，容纳槽21的高度略大于正极柱和负极柱的高度，能够完全容纳正极柱和负极柱。
需要说明的是，在实际应用中，本领域技术人员可以灵活地设置正极柱的端面与容纳槽21的开口端的具体距离，例如，可以将该距离设置为2毫米、3毫米或者6毫米等等，同样地，也可以将负极柱的端面与容纳槽21的开口端的具体距离设置为2毫米、3毫米或者6毫米等等，这种灵活地调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。
优选地，将正极柱的端面与对应的容纳槽21的开口端的距离以及负极柱与对应的容纳槽21的开口端的距离设置为2至5毫米。
优选地，如图1和图2所示，电池的注液口11设置在面板1在长度方向的中间位置。
通过将注液口11位置设计在长电芯的中间位置，能够有效提升电芯注液浸润效率，注液效率较传统长电芯方案至少提升2倍。
在注液口11的位置安装有密封钉(图中未示出)，其中，注液口11的冲孔深度大于密封钉的高度，以避免外壳的表面具有突起。
接着参阅图3至图6，其中，图3是本发明的电池的极耳连接件的结构示意图；图4是本发明的电池的极耳连接件的爆炸图；图5是本发明的电池的电芯组件的结构示意图；图6是本发明的电池的电芯组件的爆炸图一。
如图3至图6所示，本发明的电池的电芯组件包括第一电芯41、第二电芯42和极耳连接件5，第一电芯41在与第二电芯42相对的一端设置有第一正极耳411和第一负极耳412，第二电芯42在与第一电芯41相对的一端设置有第二正极耳421和第二负极耳422，第一正极耳411和第二正极耳421均与极耳连接件5的一端连接，第一负极耳412和第二负极耳422均与极耳连接件5的另一端连接。
在将正极柱和负极柱设置在电池的中间位置的情形下，第一电芯41和第二电芯42的尺寸基本相同，第一正极耳411和第一负极耳412均位于第一电芯41的右端且沿外壳的宽度方向分布，第二正极耳421和第二负极耳422均位于第二电芯42的左端且沿外壳的宽度方向分布，其中，第一正极耳411与第二正极耳421对应，第一负极耳412与第二负极耳422对应。
第一电芯41和第二电芯42可以通过叠片工艺或者卷绕工艺进行生产，然后可以通过超声焊接将第一电芯41和第二电芯42的正负极极耳与极耳连接件5进行固定。
需要说明的是，当第一电芯41和第二电芯42的极耳层数过多时，超声焊接可能存在虚焊问题，导致焊接不良，此时需要进行激光焊接，首先将正负极的极耳进行超声预焊，焊接头采用平齿焊头，通过超声预焊将多层的极耳整合在一起，焊接后的极耳具有一定的结构强度与平面度，将预焊后的极耳放置在极耳连接件5的上方，通过工装对正负极极耳进行压实，压实后的极耳与极耳连接件5紧密贴合，对预焊位置进行激光焊接，将压实的正负极极耳焊接在极耳连接件5上，并对焊接位置进行贴胶保护。
优选地，如图3至图6所示，本发明的极耳连接件5包括绝缘塑胶51以及分别设置在绝缘塑胶51的两端的正极连接片52和负极连接片53，第一正极耳411和第二正极耳421均与正极连接片52连接，第一负极耳412和第二负极耳422均与负极连接片53连接。
通过正极连接片52和负极连接片53分别将第一正极耳411、第二正极耳421、第一负极耳412以及第二负极耳422连接后，再将正极连接片52和负极连接片53分别与正极柱和负极柱连接。
需要说明的上，在实际应用中，可以将正极连接片52、负极连接片53与绝缘塑胶51采用卡接方式固定连接，或者，也可以采用插接方式固定连接，再或者，还可以将正极连接片52、负极连接片53与绝缘塑胶51进行一体注塑，等等，这种对正极连接片52、负极连接片53与绝缘塑胶51的具体连接形式的调整和改变并不偏离本发明的原理和范围，均应限定在本发明的保护范围之内。
优选地，正极连接片52和负极连接片53与绝缘塑胶51进行一体注塑。
优选地，如图3至图6所示，正极连接片52包括垂直连接的第一水平部521和第一竖直部522，第一水平部521与第一正极耳411和第二正极耳421连接，第一竖直部522与正极柱连接；负极连接片53包括垂直连接的第二水平部531和第二竖直部532，第二水平部531与第一负极耳412和第二负极耳422连接，第二竖直部532与负极柱连接。
先通过正极连接片52的第一水平部521将第一正极耳411和第二正极耳421连接，再通过正极连接片52的第一竖直部522与正极柱连接，类似地，先通过负极连接片53的第二水平部531将第一负极耳412和第二负极耳422连接，再通过负极连接片53的第二竖直部532与负极柱连接。
优选地，如图7所示，本发明的电芯组件还包括第一保护膜61和第二保护膜62，其中，第一保护膜61包裹在第一电芯41的外侧，第二保护膜62包裹在第二电芯42的外侧。
通过第一保护膜61和第二保护膜62将第一电芯41和第二电芯42包裹，能够避免出现因为外界异物掉落第一电芯41和第二电芯42上而导致局部微短路的情况。
其中，第一保护膜61的长度长于第一电芯41，第二保护膜62的长度长于第二电芯42，多出来的部分与绝缘塑胶51进行热熔，第一保护膜61与绝缘塑胶51单面有三个热熔点，上下共六个热熔点，第二保护膜62与绝缘塑胶51单面也有三个热熔点，上下共六个热熔点。
接着参阅图8至图10，其中，图8是本发明的电池的组装流程图一；图9是本发明的电池的电芯组件与下壳体的装配示意图；图10是本发明的电池的组装流程图二。
由上面的描述可知，本发明的电池的外壳包括两个面板1、两个第一侧板2以及两个第二侧板3，其中，可以将外壳分成两个大部分，即下壳体和上壳体，其中，下壳体由两个第一侧板2、两个第二侧板3与一个面板1共同围成，上壳体由另一个面板1构成，下壳体在与另一个面板1(即上壳体)的连接处设置有法兰边7。从图9上看为下壳体的顶部设置有法兰边7。
在电池的装配过程中，可以先将正极柱和负极柱分别安装在对应的第一侧板2的容纳槽21内，容纳槽21的中心开孔，用来铆接正极柱和负极柱。
在通过极耳连接件5将第一电芯41和第二电芯42连接连接完成后，将第一保护膜61和第二保护膜62分别套设在第一电芯41和第二电芯42上，然后将第一保护膜61和第二保护膜62的端部分别与极耳连接件5的绝缘塑胶51热熔焊接。
接下来，如图8和图9所示，将组装好的电芯组件放入到下壳体内，然后将正极柱和负极柱分别与极耳连接件5的正极连接片52和负极连接片53连接。其中，可以采用激光焊接。
接下来，如图10所示，将面板1(即上壳体)与下壳体连接。其中，在上壳体与下壳体的封口焊接中，可以采用激光焊接，激光轨迹随着下壳体法兰边7进行焊接。
最后，本发明还提供了一种车辆，该车辆包括上述介绍的电池。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有长电芯的电池，其特征在于，所述电池包括外壳、电芯组件、正极柱和负极柱，所述外壳包括两个相对设置的面板、两个相对设置的第一侧板以及两个相对设置的第二侧板，所述面板、所述第一侧板和所述第二侧板均为矩形结构，所述第一侧板的两个长边分别与两个所述面板的长边连接，所述第二侧板的两个长边分别与两个所述面板的短边连接，两个所述面板、两个所述第一侧板以及两个所述第二侧板共同围成一个长方体结构，所述电芯组件安装在所述外壳内，所述正极柱和所述负极柱分别安装在两个所述第一侧板上且安装位置相对应。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述正极柱和所述负极柱均安装对应的所述第一侧板在长度方向上的中间位置。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一侧板上设置有朝向内侧凹陷的容纳槽，所述正极柱和所述负极柱分别位于对应的所述容纳槽内。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述正极柱的端面和所述负极柱的端面均低于对应的所述容纳槽的开口端。
5.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电芯组件包括第一电芯、第二电芯和极耳连接件，所述第一电芯在与所述第二电芯相对的一端设置有第一正极耳和第一负极耳，所述第二电芯在与所述第一电芯相对的一端设置有第二正极耳和第二负极耳，所述第一正极耳和所述第二正极耳均与所述极耳连接件的一端连接，所述第一负极耳和所述第二负极耳均与所述极耳连接件的另一端连接。
6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述极耳连接件包括绝缘塑胶以及分别设置在所述绝缘塑胶的两端的正极连接片和负极连接片，所述第一正极耳和所述第二正极耳均与所述正极连接片连接，所述第一负极耳和所述第二负极耳均与所述负极连接片连接。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述正极连接片包括垂直连接的第一水平部和第一竖直部，所述第一水平部与所述第一正极耳和所述第二正极耳连接，所述第一竖直部与所述正极柱连接；所述负极连接片包括垂直连接的第二水平部和第二竖直部，所述第二水平部与所述第一负极耳和所述第二负极耳连接，所述第二竖直部与所述负极柱连接。
8.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池的注液口设置在所述面板在长度方向的中间位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池，其特征在于，两个所述第一侧板、两个所述第二侧板与一个所述面板共同围成下壳体，所述下壳体在与另一个所述面板的连接处设置有法兰边。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的电池。
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CN115302069A (zh) * 2022-08-30 2022-11-08 广东利元亨智能装备股份有限公司 密封钉焊接方法、设备、计算机可读存储介质及处理器

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