CN114937854A - 电池组件、电池及电动交通工具 - Google Patents

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CN114937854A CN202210568102.8A CN202210568102A CN114937854A CN 114937854 A CN114937854 A CN 114937854A CN 202210568102 A CN202210568102 A CN 202210568102A CN 114937854 A CN114937854 A CN 114937854A
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

本发明提供一种电池组件，包括极柱和集流盘，所述集流盘包括盘体和电连接部，所述电连接部由所述盘体朝向所述极柱延伸凸出形成；所述极柱上设有中心孔，所述电连接部插入在所述中心孔内，所述电连接部的侧壁与所述中心孔的内壁之间通过焊接固定，所述电连接部与所述极柱电连接。本发明提供的电池组件，通过电连接部直接连接盘体和极柱，大大降低集流盘的内阻，从而提高电池的电导率；此外，集流盘上的电连接件无需呈“Z”型折弯，不易出现裂纹，组装效率高，适用于工业化生产需求。本发明还提供一种电池及电动交通工具。

Description

电池组件、电池及电动交通工具
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池组件、电池及电动交通工具。
背景技术
随着电子技术的发展，锂离子电池具有的比功率高、循环寿命长、安全性能好以及无污染等优点使其得到广泛地应用。为了提高电池的单体容量和降低电池的制造成本，圆柱电池的直径也开始逐渐增大。为了满足大直径高容量圆柱电池的充放电和散热需求，圆柱电池的卷芯采用全极耳设计，并用正负极集流盘将卷芯正负极极耳连接至电池的正负极。通常正极集流盘电连接件采用折弯成“Z”型的方式连接卷芯正极极耳和电池的正极，这样正极集流盘电连接件折弯处易出现裂纹，并且电流从电池正极至内部卷芯正极极耳路径较长，正极集流盘内阻较大，从而使充放电过程中正极集流盘产热较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种电池组件、电池及电动交通工具，旨在解决或至少部分解决上述背景技术存在的不足，通过电连接部直接连接盘体和极柱，大大降低集流盘的内阻，从而提高电池的电导率；此外，集流盘上的电连接件无需呈“Z”型折弯，不易出现裂纹，组装效率高，适用于工业化生产需求。
本发明的一种实施例提供一种电池组件，包括极柱和集流盘，所述集流盘包括盘体和电连接部，所述电连接部由所述盘体朝向所述极柱延伸凸出形成；所述极柱上设有中心孔，所述电连接部插入在所述中心孔内，所述电连接部的侧壁与所述中心孔的内壁之间通过焊接固定，所述电连接部与所述极柱电连接。
在一种可实现的方式中，所述电连接部的侧壁与所述中心孔的内壁相接触以实现所述电连接部与所述极柱之间的电连接。所述电连接部的侧壁与所述中心孔的内壁相接触，可以通过该接触本身实现未焊接前所述电连接部与所述极柱之间的电连接，后续焊接主要起固定作用。也可以是焊接前电连接部的侧壁与所述中心孔的内壁并未接触，如两者之间有小缝隙，后续通过焊接实现所述电连接部与所述极柱之间的电连接和固定作用。
在一种可实现的方式中，所述电连接部为沿着远离所述盘体的方向呈直径渐缩的中空圆台形结构，所述极柱的内壁设有与所述电连接部的形状相匹配的斜面，所述电连接部的侧壁与所述斜面相接触。
在一种可实现的方式中，所述极柱的内壁靠近焊接的位置设有横向缩进结构，所述横向缩进结构与所述电连接部的侧壁之间形成用于增加焊接空间的横向延伸空间。
在一种可实现的方式中，所述横向延伸结构包括台阶，所述台阶由所述极柱的内壁沿径向向外凹陷形成。
在一种可实现的方式中，所述横向延伸结构包括斜坡，所述中心孔于对应所述斜坡位置处的孔径由靠近所述集流盘的一侧朝向远离所述集流盘的一侧逐渐增大。所述斜坡和所述台阶可以同时设置，也可以分别设置。
在一种可实现的方式中，所述电连接部的侧壁与所述中心孔的内壁之间通过激光焊接固定，所述横向延伸空间用于增大激光入射角度。
在一种可实现的方式中，所述激光入射角度为a，0°＜a＜180°。
在一种可实现的方式中，所述极柱为正极柱或负极柱。
本发明的另一种实施例还提供一种电池，包括以上所述的电池组件。
本发明的另一种实施例还提供一种电动交通工具，包括以上所述的电池。
本发明提供的电池组件，通过将集流盘设置为盘体和电连接部相连的结构，大大降低了集流盘的内阻；同时通过在极柱上设置中心孔，并将电连接部插入在中心孔内，且电连接部的侧壁与中心孔的内壁之间通过焊接固定，增加了集流盘与极柱的接触面积，从而提高电池的电导率，减少了集流盘的产热量，而且电芯内部产生的热量能够快速地从极柱导出，从而改善大倍率充放电时因电芯发热量大导致的热失控；此外，集流盘上的电连接件无需呈“Z”型折弯，不易出现裂纹，而且便于与极柱的焊接固定，组装效率高，适用于工业化生产需求。进一步的，为了解决集流盘与极柱的焊接固定问题，在极柱的内壁靠近焊接的位置增设横向缩进结构，使焊接更加方便，焊接固定效果更好。
附图说明
图1为本发明第一实施例中电池组件的截面示意图。
图2为图1中盖板的截面示意图。
图3为图1中极柱的截面示意图。
图4为图1中集流盘的立体结构示意图。
图5为图1的部分结构放大示意图。
图6为本发明第二实施例中电池组件的部分结构放大示意图。
图7为本发明第三实施例中电池组件的部分结构放大示意图。
图8为本发明第四实施例中电池组件的部分结构放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
本发明的说明书和权利要求书中所涉及的上、下、左、右、前、后、顶、底等(如果存在)方位词是以附图中的结构位于图中的位置以及结构相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，方位词的使用不应限制本发明请求保护的范围。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的电池组件，包括极柱3和集流盘6，集流盘6包括盘体61和电连接部62，电连接部62由盘体61朝向极柱3延伸凸出形成。极柱3上设有中心孔33，电连接部62插入在中心孔33内，电连接部62的侧壁与中心孔33的内壁之间通过焊接固定，电连接部62与极柱3电连接，盘体61与电芯8的端面相接触。
如图1所示，作为一种实施方式，电连接部62的侧壁与中心孔33的内壁相接触，以实现电连接部62与极柱3之间的电连接。
具体地，本实施例通过将集流盘6设置为盘体61和电连接部62相连的结构，大大降低了集流盘6的内阻；同时通过在极柱3上设置中心孔33，并将电连接部62插入在中心孔33内，且电连接部62的侧壁与中心孔33的内壁之间通过焊接固定，增加了集流盘6与极柱3的接触面积，从而提高电池的电导率，减少了集流盘6的产热量，而且电芯8内部产生的热量能够快速地通过极柱3导出，从而改善大倍率充放电时因电芯8发热量大导致的热失控；此外，集流盘6上的电连接件无需呈“Z”型折弯，不易出现裂纹，而且便于与极柱3的焊接固定，组装效率高，适用于工业化生产需求。
如图3至图5所示，作为一种实施方式，电连接部62的横截面为圆形结构，电连接部62为沿着远离盘体61的方向呈直径渐缩的中空圆台形结构，极柱3的内壁设有与电连接部62的形状相匹配的斜面36，电连接部62的侧壁与斜面36相接触，从而增大集流盘6与极柱3的接触面积。
如图6所示，作为另一种实施方式，极柱3的内壁靠近焊接的位置设有横向缩进结构，横向缩进结构与电连接部62的侧壁之间形成用于增加焊接空间的横向延伸空间300。横向延伸结构包括台阶34，台阶34由极柱3的内壁沿径向向外凹陷形成。电连接部62的侧壁与中心孔33的内壁之间通过激光焊接固定，横向延伸空间300用于增大激光入射角度。激光入射角度为a，0°＜a＜180°。
如图7所示，作为另一种实施方式，横向延伸结构包括斜坡35，中心孔33于对应斜坡35位置处的孔径由靠近集流盘6的一侧朝向远离集流盘6的一侧逐渐增大。
如图8所示，作为另一种实施方式，极柱3的内壁靠近焊接的位置同时设有台阶34和斜坡35。当然，在其它实施例中，上述横向缩进结构还可以为其它结构，只要是能够在横向缩进结构与电连接部62的侧壁之间形成横向延伸空间300即可。
具体地，通过在极柱3的内壁靠近焊接的位置设置横向缩进结构，横向缩进结构与电连接部62的侧壁之间形成横向延伸空间300，在焊接过程中能够大幅增加激光入射角度a的选择，保证焊接角度最佳(如图5所示，若没有设计横向缩进结构，则激光入射角度a大大减少，不利于焊接操作)。此外，当电连接部62的部分壁厚较薄时，在其与中心孔33的内壁进行激光焊接时很容易焊穿，为了解决激光焊接过程中电连接部62焊穿的问题，通过设置横向缩进结构(台阶34或斜坡35)可以调整激光焊接位置，根据实际焊接效果调整焊接位置靠近或远离集流盘6与极柱3的电连接部位(即电连接部62的侧壁与中心孔33的内壁相接触的部位)，以保证焊接效果最佳。
如图1及图5所示，作为一种实施方式，电池组件还包括盖板2，集流盘6位于盖板2靠近电芯8的一侧，极柱3贯穿盖板2并与盖板2通过铆接固定。
具体地，本实施例中极柱3与盖板2通过铆接固定，相较于极柱3与盖板2通过焊接固定的方法，不仅简化了操作，提高了生产效率，而且降低了生产成本。
如图1至图3所示，作为一种实施方式，盖板2上设有通孔21，极柱3包括主体部30A及分别位于主体部30A相对两端的第一端30B和第二端30C，主体部30A插入于通孔21内，第一端30B和第二端30C由主体部30A分别以相反的方向向通孔21外延伸凸出(在本实施例中，第一端30B由主体部30A向上延伸凸出，第二端30C由主体部30A向下延伸凸出)，盖板2、第一端30B和第二端30C三者铆接，盖板2参与铆接的部分位于第一端30B和第二端30C之间。
如图1所示，作为一种实施方式，电池组件还包括压块4，压块4参与铆接，即压块4、极柱3与盖板2三者铆接，压块4设置于极柱3的第一端30B和/或第二端30C。在铆接时，极柱3和压块4相嵌合。
具体地，在本实施例中，压块4可以为铝块。当然，在其它实施例中，压块4还可以为其它材料制成。
如图1所示，作为一种实施方式，压块4设置于极柱3的第二端30C(即压块4填补在极柱3的下端)。当然，在其它实施例中，压块4也可以设置于极柱3的第一端30B，或者同时设置于极柱3的第一端30B和第二端30C。
如图1所示，作为一种实施方式，压块4为环形结构，压块4套设于极柱3的第二端30C。当然，在其它实施例中，压块4也可以套设于极柱3的第一端30B，或者同时套设于极柱3的第一端30B和第二端30C。
如图1所示，作为一种实施方式，极柱3为T形结构，极柱3的第一端30B设有止挡部31，止挡部31由极柱3的侧壁沿径向向外凸出形成，止挡部31位于盖板2的一侧；极柱3的第二端30C形成有凸缘32，凸缘32由极柱3的侧壁沿径向向外凸出形成，凸缘32位于盖板2的另一侧。在极柱3的径向方向上，止挡部31的直径大于凸缘32的直径。止挡部31、凸缘32与盖板2形成铆接，盖板2参与铆接的部分位于止挡部31和凸缘32之间。当然，在其它实施例中，也可以是极柱3的第二端30C设有止挡部31，极柱3的第一端30B形成有凸缘32。
具体地，在本实施例中，止挡部31设置于极柱3的顶部，止挡部31位于盖板2上方，且止挡部31位于壳体1外；凸缘32设置于极柱3的底部，凸缘32位于盖板2下方，且凸缘32位于壳体1内。
如图1所示，作为一种实施方式，压块4套设于极柱3上靠近凸缘32的位置，压块4位于凸缘32与盖板2之间。在铆接时，压块4与凸缘32相嵌合。当然，在其它实施例中，压块4也可以套设于极柱3上靠近止挡部31的位置，此时压块4位于止挡部31与盖板2之间。
具体地，如图1及图3所示，止挡部31为极柱3本身自带的结构(即止挡部31在极柱3和盖板2铆接前就存在)，凸缘32为在极柱3和盖板2铆接时形成(即在极柱3和盖板2铆接前不存在凸缘32)。具体地，如图1所示，在本实施例中，当极柱3和盖板2在铆接时，先将T形结构的极柱3从上至下插入至盖板2上的通孔21内，然后对极柱3的下端进行机械加压(如旋铆等)压平形成凸缘32；在对极柱3的下端进行加压压平形成凸缘32的过程中，会对极柱3形成镦粗效果(即极柱3的长度缩短，直径增大)，使得极柱3和盖板2相固定，从而实现极柱3和盖板2的铆接。其中，止挡部31和凸缘32均起到限位作用，止挡部31和凸缘32相配合将盖板2压紧，以防止极柱3从盖板2上的通孔21内脱落。同时，在极柱3和盖板2铆接时，极柱3在形成凸缘32的过程中，绝缘密封圈51被压缩，使止挡部31与盖板2之间的间隙完全被绝缘密封圈51填充，从而提高电池的密封性能。
如图1所示，作为一种实施方式，电池组件还包括绝缘密封圈51，绝缘密封圈51套设于极柱3上并靠近止挡部31，绝缘密封圈51用于极柱3与盖板2之间的绝缘和密封。
如图1所示，作为一种实施方式，绝缘密封圈51至少部分设置于通孔21内，绝缘密封圈51位于极柱3的外侧壁与通孔21的内壁之间。
具体地，在本实施例中，绝缘密封圈51为T形结构(当然，在其它实施例中，绝缘密封圈51也可以为O形等结构)，绝缘密封圈51的一部分位于通孔21内(即位于极柱3的外侧壁与通孔21的内壁之间)，另一部分位于盖板2的外侧并夹设于止挡部31与盖板2之间，从而使得绝缘密封圈51能够对极柱3与盖板2之间的密封起到良好的密封效果，同时能够隔绝极柱3和盖板2，以防止极柱3和盖板2导电。同时，在极柱3和盖板2铆接时，在对极柱3进行加压使极柱3镦粗的过程中，止挡部31会对绝缘密封圈51形成挤压作用，使得止挡部31与盖板2之间的绝缘密封圈51被压紧，从而进一步提高密封效果。
如图1所示，作为一种实施方式，电池组件还包括绝缘环52，绝缘环52设置于止挡部31与盖板2之间，绝缘环52用于隔绝极柱3和盖板2，以防止极柱3和盖板2导电。
具体地，在本实施例中，绝缘密封圈51为中心开口的小圆环结构，绝缘环52为中心开口的大圆环结构，绝缘环52环绕绝缘密封圈51的外围一圈设置。
如图1所示，作为一种实施方式，电池组件还包括绝缘垫片53，绝缘垫片53设置于压块4与盖板2之间。
具体地，在本实施例中，绝缘垫片53的一部分位于压块4与盖板2之间，另一部分位于集流盘6与盖板2之间，从而防止压块4和盖板2导电，以及防止集流盘6与盖板2导电。
如图1所示，作为一种实施方式，电池组件还包括密封片9(密封片9可以为防爆片)，密封片9与极柱3的顶面密封连接，密封片9密封极柱3上的中心孔33。
如图1所示，本发明实施例还提供一种电池，尤其适用于圆柱电池。该电池包括以上所述的电池组件和壳体1，壳体1为圆柱形槽体结构，壳体1的顶端设有开口11，盖板2用于密封壳体1的开口11，盖板2固定在壳体1的开口11处，且盖板2与壳体1电性连接。极柱3的相对两端分别位于壳体1的开口11外和壳体1的开口11内。
作为另一种实施方式，所述圆柱电池本体顶端设有凹槽(图中未示出)，且凹槽内插接有极柱3。此外，所述凹槽内还可以套接有规格相适配的绝缘密封圈。
如图1所示，作为一种实施方式，电池还包括集流部件7和电芯8，集流盘6、集流部件7和电芯8均设置于壳体1内，集流盘6位于电芯8的顶端与极柱3之间，集流盘6的两侧分别与电芯8的顶端和极柱3电连接。集流部件7位于电芯8的底端与壳体1之间，集流部件7的两侧分别与电芯8的底端和壳体1电连接。
如图1所示，作为一种实施方式，集流盘6的两侧分别与电芯8的顶端和极柱3相接触以实现电连接，集流部件7的两侧分别与电芯8的底端和壳体1相接触以实现电连接。
如图1所示，作为一种实施方式，集流部件7为扁平状的圆盘形结构。
如图1所示，作为一种实施方式，电芯8的两端分别设有正极耳81和负极耳82，极柱3为正极柱，集流盘6为正极集流盘，集流部件7为负极集流盘，集流盘6的两侧分别与电芯8的正极耳81和极柱3相接触，集流部件7的两侧分别与电芯8的负极耳82和壳体1的底壁相接触。当然，在其它实施例中，也可以是：极柱3为负极柱，集流盘6为负极集流盘，集流部件7为正极集流盘，集流盘6的两侧分别与电芯8的负极耳82和极柱3相接触，集流部件7的两侧分别与电芯8的正极耳81和壳体1的底壁相接触。
具体地，当极柱3为正极柱时，壳体1可以为钢壳(当然也可以为其它材料)，此时极柱3作为电池的正极电连接端子，壳体1及盖板2作为电池的负极电连接端子；当极柱3为负极柱时，壳体1可以为铝壳，此时极柱3作为电池的负极电连接端子，壳体1及盖板2作为电池的正极电连接端子。本实施例通过将极柱3和盖板2分别作为正极电连接端子和负极电连接端子(或将极柱3作为负极电连接端子，盖板2作为正极电连接端子)，从而将电池的正负极引出至电池的同一侧，相较于将正极电连接端子和负极电连接端子分别设置于电池的相对两端的设计，有利于电池的成组，能够方便电池的排布，减少电池成组时结构零部件的数量，简化BMS的布线设计，降低成本，同时使电池的排列更加紧凑，提高电池的能量密度。
如图1所示，作为一种实施方式，电芯8的正极耳81和负极耳82均采用全极耳的设计，集流盘6与正极耳81以及集流部件7与负极耳82可以通过焊接固定。
作为一种实施方式，壳体1内还设有电解质溶液，以使电池能够通过电芯8的正极片和负极片以及电解质溶液的电化学反应进行充放电。电解质溶液可以由诸如EC、PC、DEC、EMC和EMC的有机溶剂以及诸如LiPF6或LiBF4的锂盐形成，电解质可以呈液态、固态或凝胶态等。
本发明实施例提供的电池组件，通过将集流盘6设置为盘体61和电连接部62相连的结构，大大降低了集流盘6的内阻；同时通过在极柱3上设置中心孔33，并将电连接部62插入在中心孔33内，增加了集流盘6与极柱3的接触面积，从而提高电池的电导率，减少了集流盘6的产热量，而且电芯8内部产生的热量能够快速地通过极柱3导出，从而改善大倍率充放电时因电芯8发热量大导致的热失控；此外，集流盘6上的电连接件无需呈“Z”型折弯，不易出现裂纹，而且便于与极柱3的焊接固定，组装效率高，适用于工业化生产需求。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种电池组件，包括极柱(3)和集流盘(6)，其特征在于，所述集流盘(6)包括盘体(61)和电连接部(62)，所述电连接部(62)由所述盘体(61)朝向所述极柱(3)延伸凸出形成；所述极柱(3)上设有中心孔(33)，所述电连接部(62)插入在所述中心孔(33)内，所述电连接部(62)的侧壁与所述中心孔(33)的内壁之间通过焊接固定，所述电连接部(62)与所述极柱(3)电连接。
2.如权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述电连接部(62)的侧壁与所述中心孔(33)的内壁相接触以实现所述电连接部(62)与所述极柱(3)之间的电连接。
3.如权利要求2所述的电池组件，其特征在于，所述电连接部(62)为沿着远离所述盘体(61)的方向呈直径渐缩的圆台形结构，所述极柱(3)的内壁设有与所述电连接部(62)的形状相匹配的斜面(36)，所述电连接部(62)的侧壁与所述斜面(36)相接触。
4.如权利要求1所述的电池组件，其特征在于，所述极柱(3)的内壁靠近焊接的位置设有横向缩进结构，所述横向缩进结构与所述电连接部(62)的侧壁之间形成用于增加焊接空间的横向延伸空间(300)。
5.如权利要求4所述的电池组件，其特征在于，所述横向延伸结构包括台阶(34)，所述台阶(34)由所述极柱(3)的内壁沿径向向外凹陷形成。
6.如权利要求4所述的电池组件，其特征在于，所述横向延伸结构包括斜坡(35)，所述中心孔(33)于对应所述斜坡(35)位置处的孔径由靠近所述集流盘(6)的一侧朝向远离所述集流盘(6)的一侧逐渐增大。
7.如权利要求4所述的电池组件，其特征在于，所述电连接部(62)的侧壁与所述中心孔(33)的内壁之间通过激光焊接固定，所述横向延伸空间(300)用于增大激光入射角度。
8.如权利要求7所述的电池组件，其特征在于，所述激光入射角度为a，0°＜a＜180°。
9.如权利要求1-8中任一项所述的电池组件，其特征在于，所述极柱(3)为正极柱或负极柱。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电池组件。
11.一种电动交通工具，其特征在于，包括如权利要求10所述的电池。
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