CN115349195B - 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备 - Google Patents
电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115349195B CN115349195B CN202180013912.0A CN202180013912A CN115349195B CN 115349195 B CN115349195 B CN 115349195B CN 202180013912 A CN202180013912 A CN 202180013912A CN 115349195 B CN115349195 B CN 115349195B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode assembly
- region
- base portion
- end cap
- battery cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 95
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 33
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 7
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 11
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 abstract description 10
- 239000000178 monomer Substances 0.000 abstract description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 11
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 10
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 8
- 239000007773 negative electrode material Substances 0.000 description 8
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 2
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- -1 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000015842 Hesperis Nutrition 0.000 description 1
- 235000012633 Iberis amara Nutrition 0.000 description 1
- JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N Magnesium ion Chemical compound [Mg+2] JLVVSXFLKOJNIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004813 Perfluoroalkoxy alkane Substances 0.000 description 1
- FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N Sodium cation Chemical compound [Na+] FKNQFGJONOIPTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N [Li].[S] Chemical compound [Li].[S] JDZCKJOXGCMJGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 239000011889 copper foil Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000004049 embossing Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000002737 fuel gas Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- VVNXEADCOVSAER-UHFFFAOYSA-N lithium sodium Chemical compound [Li].[Na] VVNXEADCOVSAER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910001425 magnesium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
- H01M50/107—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
- H01M50/147—Lids or covers
- H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
- H01M50/152—Lids or covers characterised by their shape for cells having curved cross-section, e.g. round or elliptic
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
- H01M50/536—Electrode connections inside a battery casing characterised by the method of fixing the leads to the electrodes, e.g. by welding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/552—Terminals characterised by their shape
- H01M50/559—Terminals adapted for cells having curved cross-section, e.g. round, elliptic or button cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
- H01M50/543—Terminals
- H01M50/564—Terminals characterised by their manufacturing process
- H01M50/566—Terminals characterised by their manufacturing process by welding, soldering or brazing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2220/00—Batteries for particular applications
- H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
本申请提供了一种电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备。本申请实施例的电池单体包括:电极组件;壳体,用于容纳电极组件且具有开口;端盖,用于封闭壳体的开口;集流构件,用于电连接电极组件和端盖,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,基体部用于连接端盖,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。弹性部抵接于电极组件,无需通过焊接与电极组件连接,从而减少金属颗粒,降低短路风险。弹性部能够在受到电极组件的挤压时变形,并通过变形释放两者之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件的风险。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,并且更具体地,涉及一种电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备。
背景技术
电池单体包括电极组件,电极组件通常经由集流构件与电极端子或端盖电连接,而集流构件一般通过焊接连接于电极组件;在焊接过程中会产生金属颗粒,金属颗粒残留在电池单体内部会引发短路风险。
发明内容
本申请提供了一种电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备,其能降低短路风险。
第一方面,本申请实施例提供了一种电池单体,包括:电极组件;壳体,用于容纳电极组件且具有开口;端盖,用于封闭壳体的开口;集流构件,用于电连接电极组件和端盖,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,基体部用于连接端盖,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。
上述方案中,集流构件的弹性部抵接于电极组件,无需通过焊接的方式与电极组件连接,从而减少残留在电池单体内的金属颗粒,降低短路风险。弹性部抵接于电极组件且能够在受到电极组件的挤压时变形,并通过变形释放两者之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件的风险。弹性部在受压变形后产生弹性力,弹性部能够在弹性力的作用下与电极组件保持接触,减小电极组件和弹性部之间的接触电阻,提高过流能力。
在一些实施例中,弹性部包括折弯区和连接区,折弯区的一端连接于基体部并朝向电极组件折弯,连接区连接于折弯区的另一端并抵接于电极组件。
上述方案中,在弹性部抵接于电极组件且受到电极组件的挤压时,连接区和折弯区均可以通过变形释放电极组件和弹性部之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件的风险。连接区和折弯区在受压变形后产生弹性力,在弹性力的作用下,使连接区与电极组件保持接触,减小电极组件和弹性部之间的接触电阻,提高过流能力。
在一些实施例中,基体部包括第一通孔,折弯区的一端连接于第一通孔的孔壁。
在一些实施例中,在基体部的厚度方向上,连接区的投影位于第一通孔的投影内。在受到电极组件的挤压时,连接区可以向第一通孔内移动,即第一通孔可以为连接区预留一定的变形空间,基体部不会阻挡连接区变形。
在一些实施例中,折弯区与基体部之间的夹角大于90度。
在一些实施例中,第一通孔的孔壁包括两个第一侧壁和两个第二侧壁,两个第一侧壁沿基体部的周向相对设置,两个第二侧壁沿基体部的径向相对设置。第一侧壁沿径向的尺寸大于第二侧壁沿周向的尺寸,折弯区从第一侧壁延伸;或者,第一侧壁沿径向的尺寸小于第二侧壁沿周向的尺寸,折弯区从第二侧壁延伸。折弯区与尺寸较大的侧壁相连,可以保证折弯区和基体部之间的连接强度和过流面积。
在一些实施例中,第一通孔设置为多个,各第一通孔的孔壁上均连接有弹性部。在满足电极组件和集流构件之间的接触面积的前提下,通过增加弹性部的数量,可以减小每个弹性部的强度,提高每个弹性部的弹性,使每个弹性部在受压时更易变形。
在一些实施例中,多个第一通孔中的至少部分沿基体部的周向间隔设置。对应地,多个弹性部中的至少部分沿周向间隔设置,这样可以使多个弹性部和极耳部的接触面均匀分布,使电流更均匀地向外传输。
在一些实施例中,基体部包括中心区、第一环形区和第一过渡区,第一环形区环绕在中心区的外侧并与中心区间隔设置,第一过渡区沿基体部的径向延伸并连接于中心区和第一环形区之间。第一过渡区为多个并沿着基体部的周向等间距设置,相邻的两个第一过渡区之间形成第一通孔。中心区的面向第一环形区的壁与折弯区相连接。
在一些实施例中,基体部还包括第二环形区和第二过渡区,第二环形区环绕在第一环形区的外侧并与第一环形区间隔设置,第二过渡区连接于第一环形区和第二环形区之间,且第二过渡区和第一过渡区沿基体部的径向对齐。第二过渡区为多个并沿着基体部的周向等间距设置,相邻的两个第二过渡区之间形成第一通孔。第一环形区的面向第二环形区的壁与折弯区相连接。
在一些实施例中,在基体部的径向上,第一环形区的宽度大于或等于连接区的宽度。这样可以保证第一环形区的强度,降低第一环形区容易变形、撕裂的风险。
在一些实施例中,集流构件包括多个第二通孔,弹性部包括多个折弯区,多个第二通孔和多个折弯区沿基体部的周向交替设置。连接区连接于多个折弯区。
上述方案中,通过开设多个第二通孔,可以降低各折弯区的强度,使各折弯区更易变形。在连接区抵接于电极组件且受到电极组件的挤压时,压力传递到多个折弯区上,折弯区在压力的作用下变形以释放连接区和电极组件之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件的风险。折弯区在受压变形后产生弹性力,在弹性力的作用下使连接区与电极组件保持接触,减小电极组件和连接区之间的接触电阻,提高过流能力。
在一些实施例中,折弯区的厚度小于基体部的厚度;和/或,连接区的厚度小于基体部的厚度。在满足刚度要求的前提下,适度的减薄折弯区和/或连接区,可以使弹性部在受到电极组件的挤压时更容易变形、与电极组件更好的嵌合。
在一些实施例中,连接区的面向电极组件的表面的粗糙度大于基体部的表面粗糙度。通过增加连接区的表面粗糙度,可以减小连接区与电极组件之间的接触电阻,提高过流能力。
在一些实施例中,电极组件具有面向端盖的第一表面和相对于第一表面凹陷的第一凹部,弹性部至少部分容纳于第一凹部内。
在一些实施例中,第一表面与基体部接触,以增大集流构件与电极组件的接触面积,提高过流能力。
在一些实施例中,端盖具有面向电极组件的第二表面和相对于第二表面凹陷的第二凹部,基体部至少部分容纳于第二凹部。通过设置第二凹部,可以减小端盖和集流构件整体占用的空间,提高电池单体的能量密度。在装配电池单体的过程中,可预先将端盖和集流构件装配在一起,然后再与电极组件装配。通过设置第二凹部,还可便于集流构件的定位,有助于简化端盖和集流构件的装配工艺。
在一些实施例中,基体部焊接于端盖;和/或,基体部与第二凹部过盈配合。
在一些实施例中,弹性部经由导电介质抵接于电极组件。通过设置导电性较好的导电介质,可以更好地输出稳定的电流。
在一些实施例中,电极组件包括主体部和从主体部延伸的极耳部,极耳部位于主体部和端盖之间。集流构件还包括第一延伸部,第一延伸部从基体部的边缘朝靠近主体部的方向延伸,且第一延伸部环绕在极耳部的外侧。第一延伸部和基体部形成第三凹部,极耳部的一部分伸入第三凹部,弹性部至少部分容纳于第三凹部内并抵接于极耳部。第一延伸部能够起到收拢极耳部的作用。
第二方面,本申请实施例还提供了一种电池,包括至少一个第一方面任一实施例的电池单体。
第三方面,本申请实施例还提供了一种用电设备,包括第二方面任一实施例的电池,电池用于提供电能。
第四方面,本申请实施例还提供了一种电池单体的制造方法,包括:提供端盖;提供集流构件,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部;将基体部连接到端盖;提供电极组件;提供壳体,壳体具有开口;经由开口将电极组件放入壳体内;将与集流构件连接的端盖连接到壳体,以封闭壳体的开口、使集流构件电连接电极组件和端盖。其中,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。
第五方面,本申请实施例还提供了一种电池单体的制造系统,包括:第一提供装置,用于提供端盖;第二提供装置,用于提供集流构件,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部;第一组装装置,用于将基体部连接到端盖;第三提供装置,用于提供电极组件;第四提供装置,用于提供壳体,壳体具有开口;第二组装装置,用于经由开口将电极组件放入壳体内;第三组装装置,用于将与集流构件连接的端盖连接到壳体,以封闭壳体的开口、使集流构件电连接电极组件和端盖。其中,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据附图获得其他的附图。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸示意图;
图3为图2所示的电池模块的结构示意图;
图4为图3所示的电池单体的结构示意图;
图5为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图;
图6为本申请一些实施例提供的电池单体的剖视示意图;
图7为图6所示的电池单体在方框A处的放大示意图;
图8为本申请一些实施例提供的电池单体的集流构件的结构示意图;
图9为图8所示的集流构件的俯视示意图;
图10为图9所示的集流构件沿线B-B作出的剖视示意图
图11为本申请另一些实施例提供的电池单体的集流构件的结构示意图;
图12为本申请又一些实施例提供的电池单体的集流构件的结构示意图;
图13为图12所示的集流构件的俯视示意图;
图14为图13所示的集流构件沿线C-C作出的剖视示意图;
图15为本申请再一些实施例提供的电池单体的集流构件的结构示意图;
图16为本申请一些实施例提供的电池单体的制造方法的流程示意图;
图17为本申请一些实施例提供的电池单体的制造系统的示意性框图。
在附图中,附图并未按照实际的比例绘制。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。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申请中的具体含义。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池单体、锂离子一次电池单体、锂硫电池单体、钠锂离子电池单体、钠离子电池单体或镁离子电池单体等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
电池单体还包括外壳,外壳用于容纳电极组件和电解液。外壳包括壳体和连接于壳体的端盖,壳体和端盖形成容纳腔,以容纳电极组件和电解液。在一般的电池单体中,电极组件一般通过集流构件电连接到端盖或设置于端盖上的电极端子,而集流构件一般通过焊接连接于电极组件。发明人发现,在焊接过程中会产生金属颗粒,金属颗粒残留在电池单体内部会引发短路风险。
鉴于此,本申请实施例提供一种技术方案,电池单体包括:电极组件;壳体,用于容纳电极组件且具有开口;端盖,用于封闭壳体的开口;集流构件,用于电连接电极组件和端盖,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,基体部用于连接端盖,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。这种结构的电池单体无需焊接电极组件和集流构件,从而减少残留在电池单体内的金属颗粒,降低安全风险。
本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电设备为车辆为例进行说明。
图1为本申请一些实施例提供的车辆1的结构示意图。如图1所示,车辆1的内部设置有电池2,电池2可以设置在车辆1的底部或头部或尾部。电池2可以用于车辆1的供电,例如,电池2可以作为车辆1的操作电源。
车辆1还可以包括控制器3和马达4,控制器3用来控制电池2为马达4供电,例如,用于车辆1的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池2不仅仅可以作为车辆1的操作电源,还可以作为车辆1的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
图2为本申请一些实施例提供的电池2的爆炸示意图。如图2所示,电池2包括箱体5和电池单体(图2未示出),电池单体容纳于箱体5内。
箱体5用于容纳电池单体,箱体5可以是多种结构。在一些实施例中,箱体5可以包括第一箱体部51和第二箱体部52,第一箱体部51与第二箱体部52相互盖合,第一箱体部51和第二箱体部52共同限定出用于容纳电池单体的容纳空间。第二箱体部52可以是一端开口的空心结构,第一箱体部51为板状结构,第一箱体部51盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间的箱体5;第一箱体部51和第二箱体部52也均可以是一侧开口的空心结构,第一箱体部51的开口侧盖合于第二箱体部52的开口侧,以形成具有容纳空间的箱体5。当然,第一箱体部51和第二箱体部52可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。
为提高第一箱体部51与第二箱体部52连接后的密封性,第一箱体部51与第二箱体部52之间也可以设置密封件,比如,密封胶、密封圈等。
假设第一箱体部51盖合于第二箱体部52的顶部,第一箱体部51亦可称之为上箱盖,第二箱体部52亦可称之为下箱体。
在电池2中,电池单体可以是一个,也可以是多个。若电池单体为多个,多个电池单体之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体5内;当然,也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块6,多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体5内。
图3为图2所示的电池模块6的结构示意图。在一些实施例中,如图3所示,电池单体7为多个,多个电池单体7先串联或并联或混联组成电池模块6。多个电池模块6再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体5内。
电池模块6中的多个电池单体7之间可通过汇流部件实现电连接,以实现电池模块6中的多个电池单体7的并联或串联或混联。
图4为图3所示的电池单体7的结构示意图,图5为本申请一些实施例提供的电池单体7的爆炸示意图。如图4和图5所示,本申请实施例提供的电池单体7包括外壳10和电极组件20,电极组件20容纳于外壳10内。
从电极组件20的外形来看,电极组件20包括主体部21和从主体部21延伸的极耳部22。在一些实施例中,极耳部22为两个且分别从主体部21的两端延伸出。其中,主体部21包括正极活性物质层、正极集流体的已涂覆正极活性物质层的部分、负极活性物质层、负极集流体的已涂覆负极活性物质层的部分以及隔离膜。两个极耳部22分别为正极极耳和负极极耳。在一些实施例中,电极组件20为卷绕式结构,对应地,各极耳部22卷绕为多层结构。
在一些实施例中,外壳10还可用于容纳电解质,例如电解液。外壳10可以是多种结构形式。
在一些实施例中,外壳10可以包括壳体11和端盖12,壳体11为具有开口的空心结构,端盖12盖合于壳体11的开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件20和电解质的密封空间。
壳体11可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。壳体11的形状可根据电极组件20的具体形状来确定。比如,若电极组件20为圆柱体结构,则可选用为圆柱体壳体;若电极组件20为长方体结构,则可选用长方体壳体。当然,端盖12也可以是多种结构,比如,端盖12为板状结构、一端开口的空心结构等。示例性的,在图4和图5中,壳体11为圆柱体结构,端盖12为板状结构,端盖12盖合于壳体11的开口处。
在一些实施例中,电池单体7还包括密封构件30,密封构件30将端盖12和壳体11隔开。密封构件30用于密封壳体11的开口,提高电池单体7的密封性能。密封构件30的材质可为PP、PE、PFA或者氟橡胶。在一些实施例中,密封构件30由绝缘材料制成,能够将端盖12和壳体11绝缘隔开。
在一些实施例中,外壳10包括壳体11和两个端盖12,壳体11为相对的两侧开口的空心结构,每个端盖12对应盖合于壳体11的对应一个开口处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件20和电解质的密封空间。在一些实施例中,一个端盖12可直接连接于壳体11,例如焊接于壳体11,密封构件30将另一个端盖12与壳体11绝缘隔开。在一些实施例中,一个极耳部22位于主体部21和一个端盖12之间,另一个极耳部22位于主体部21和另一个端盖12之间。两个端盖12分别电连接于两个极耳部22,两个端盖12可以分别作为电池单体7的正负电极端子以输出电极组件20所产生的电能。
在另一些实施例中,外壳10包括壳体11和一个端盖12,壳体11为在一侧开口的空心结构,端盖12盖合于壳体11的开口处并形成密封连接。在一些实施例中,一个极耳部22位于主体部21和一个端盖12之间,另一个极耳部22位于主体部21和壳体11的底板之间。端盖12和壳体11分别电连接于两个极耳部22,端盖12和壳体11可以分别作为电池单体7的正负电极端子,以输出电极组件20所产生的电能。
在一些实施例中,至少一个端盖12设有电解质注入孔121,电解质注入孔121沿端盖12的厚度方向贯通端盖12。在电池单体7的注液工序中,电解质经由电解质注入孔121进入电池单体7内部。电池单体7还包括密封板40,连接于端盖12并覆盖电解质注入孔121,用于在注液工序完成后,密封电解质注入孔121。
在一些实施例中,电池单体7还包括集流构件50,用于电连接电极组件20和端盖12。集流构件50能够在电极组件20和端盖12之间传输电流。在一些实施例中,集流构件50为金属片,例如镍片。
在一些实施例中,电池单体7为圆柱形,集流构件50大体为圆盘状。
在一些实施例中,集流构件50抵接于电极组件20。装配电池单体7时,端盖12通过挤压集流构件50,使集流构件50抵压在电极组件20上,从而使集流构件50与端盖12和电极组件20保持接触,实现电极组件20和端盖12之间的电流传输。在本实施例中,集流构件50抵接于电极组件20,无需通过焊接的方式与电极组件20连接,从而减少残留在电池单体7内的金属颗粒,降低短路风险。
然而,发明人发现,集流构件与电极组件之间的压力不易控制。如果压力过大,那么集流构件容易压伤电极组件,特别是在电池单体震动时。如果压力过小,两者之间的接触电阻多大,导致过流能力不足。
基于申请人发现的上述问题,申请人对电池单体的结构进行改进,下面结合不同的实施例详细描述。
图6为本申请一些实施例提供的电池单体7的剖视示意图。图7为图6所示的电池单体7在方框A处的放大示意图。
如图6和图7所示,在本申请实施例的电池单体7中,集流构件50包括基体部51和连接于基体部51的弹性部52,基体部51和弹性部52位于端盖12和电极组件20之间,基体部51用于连接端盖12,弹性部52至少部分突出于基体部51的面向电极组件20的表面并抵接于电极组件20,弹性部52被配置为能够在受到电极组件20的挤压时变形。
基体部51连接于端盖12。在一些示例中,基体部51可通过卡接、过盈配合、焊接或其它方式连接于端盖12。
在一些实施例中,基体部51大体为平板状,基体部51在自身厚度方向上相对设置的两个表面为平面,且分别面向端盖12和电极组件20。
弹性部52至少部分突出于基体部51的面向电极组件20的表面。在装配过程时,将端盖12插入壳体11并朝向电极组件20推动端盖12,集流构件50随着端盖12朝向电极组件20移动。弹性部52先与电极组件20接触,然后逐渐挤压电极组件20。弹性部52在电极组件20所施加的反作用力下变形,以释放两者之间的压力。
在本申请的电池单体7中,弹性部52抵接于电极组件20且能够在受到电极组件20的挤压时变形,并通过变形释放两者之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件20的风险。弹性部52在受压变形后产生弹性力,弹性部52能够在弹性力的作用下与电极组件20保持接触,减小电极组件20和弹性部52之间的接触电阻,提高过流能力。
在一些实施例中,电极组件20具有面向端盖12的第一表面23和相对于第一表面23凹陷的第一凹部24,弹性部52至少部分容纳于第一凹部24内。弹性部52抵接于极耳部22,极耳部22远离主体部21的表面即为第一表面23。在卷绕式的电极组件20中,极耳部22包括卷绕成多圈的金属箔材(例如铝箔或铜箔),而金属箔材较软,受力易变形,所以极耳部22在弹性部52的挤压下形成第一凹部24。
在一些实施例中,第一表面23与基体部51接触,以增大集流构件50与电极组件20的接触面积,提高过流能力。在另一些实施例中,在弹性部52与电极组件20的接触面积满足要求的情况下,第一表面23也可与基体部51间隔设置。
在一些实施例中,端盖12具有面向电极组件20的第二表面122和相对于第二表面122凹陷的第二凹部123,基体部51至少部分容纳于第二凹部123。其中,第二凹部123相对于第二表面122朝远离电极组件20的方向凹陷。在一些示例中,第二表面122为平面。
通过设置第二凹部123,可以减小端盖12和集流构件50整体占用的空间,提高电池单体7的能量密度。另外,在装配电池单体7的过程中,可预先将端盖12和集流构件50装配在一起,然后再与电极组件20装配。通过设置第二凹部123,还可便于集流构件50的定位,有助于简化端盖12和集流构件50的装配工艺。
在一些实施例中,集流构件50的基体部51连接于端盖12。基体部51和端盖12的连接方式可根据需求选择。
在一些示例中,基体部51与第二凹部123过盈配合,以使基体部51与端盖12卡接。这种装配方式不易产生金属颗粒。
在另一些示例中,基体部51焊接于端盖12;焊接时,激光可以作用在端盖12的背离基体部51的一侧,这样可以降低焊接产生的金属颗粒进入电池单体7内部的风险。
在又一些示例中,基体部51与第二凹部123过盈配合,且基体部51焊接于端盖12,这样可以提高基体部51与端盖12之间的过电流能力。另外,本申请既可以在装配端盖12和集流构件50时焊接端盖12和基体部51,也可以在端盖12与壳体11装配完成后从外侧焊接端盖12和基体部51。
在再一些示例中,基体部51也可通过导电胶粘接于端盖12。
在一些实施例中,弹性部52经由导电介质抵接于电极组件20。通过设置导电性较好的导电介质,可以更好地输出稳定的电流。在一些示例中,导电介质可为导电胶、银或其它材料。
在一些实施例中,集流构件50还包括第一延伸部53,第一延伸部53从基体部51的边缘朝靠近主体部21的方向延伸。在一些实施例中,基体部51大体为圆形的平板,基体部51的边缘为圆形。第一延伸部53连接于基体部51的边缘并环绕基体部51设置,且第一延伸部53相对于基体部51折弯。
在一些实施例中,第一延伸部53环绕在极耳部22的外侧。第一延伸部53和基体部51形成第三凹部54,极耳部22的一部分伸入第三凹部54,弹性部52至少部分容纳于第三凹部54内并抵接于极耳部22。极耳部22包括卷绕成多圈的金属箔材,第一延伸部53能够起到收拢极耳部22的作用。
在一些实施例中,集流构件50还包括第二延伸部56,第二延伸部56连接于第一延伸部53的背离基体部51的一端。在一些实施例中,第二延伸部56为圆环状且大体平行于基体部51。在一些实施例中,第二延伸部56可以作为集流构件50和端盖12的连接区域。
在一些实施例中,壳体11具有向内凸出的凸部111,凸部111位于端盖12的面向主体部21的一侧,以支撑端盖12。在一些实施例中,可通过辊压壳体11形成凸部111,凸部111的外侧形成凹槽112。
图8为本申请一些实施例提供的电池单体7的集流构件50的结构示意图;图9为图8所示的集流构件50的俯视示意图;图10为图9所示的集流构件50沿线B-B作出的剖视示意图。
请一并参照图7至图10,在一些实施例中,弹性部52包括折弯区521和连接区522,折弯区521的一端连接于基体部51并朝向电极组件20折弯,连接区522连接于折弯区521的另一端并抵接于电极组件20。折弯区521相对于基体部51以预设的角度弯折,以靠近电极组件20。在一些实施例中,折弯区521和连接区522均与电极组件20的极耳部22接触。
在一些实施例中,弹性部52在受压变形前,连接区522大体平行于基体部51,连接区522与折弯区521的夹角等于基体部51与折弯区521的夹角。在装配的过程中,连接区522可以以连接区522和折弯区521的连接处为轴相对于折弯区521转动,连接区522与折弯区521的夹角改变;同样地,折弯区521也可以以折弯区521和基体部51的连接处为轴相对于基体部51转动,基体部51与折弯区521的夹角改变。在电池单体7中,连接区522的远离折弯区521的一端比连接区522的靠近折弯区521的一端更靠近端盖12。
在本申请实施例的电池单体7中,在弹性部52抵接于电极组件20且受到电极组件20的挤压时,连接区522和折弯区521均可以通过变形释放电极组件20和弹性部52之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件20的风险。连接区522和折弯区521在受压变形后产生弹性力,在弹性力的作用下,使连接区522与电极组件20保持接触,减小电极组件20和弹性部52之间的接触电阻,提高过流能力。
本申请可以通过减小弹性部52的刚度来提高弹性部52的弹性,使弹性部52更容易变形。例如,本申请可以通过改变弹性部52材料、减小弹性部52厚度或其它方式来减小弹性部52的刚度。
在一些示例中,折弯区521的厚度小于基体部51的厚度。在满足刚度要求的前提下,适度的减薄折弯区521,可以使折弯区521更容易相对于基体部51转动,在受到电极组件20的挤压时,弹性部52更容易变形、与极耳部22更好的嵌合。示例性地,折弯区521的厚度为0.2mm-0.4mm。
在另一些示例中,连接区522的厚度小于基体部51的厚度。在满足刚度要求的前提下,适度的减薄连接区522,可以使连接区522更容易相对于折弯区521转动,在受到电极组件20的挤压时,弹性部52更容易变形、与极耳部22更好的嵌合。示例性地,连接区522的厚度为0.2mm-0.4mm。
在又一些示例中,折弯区521的厚度小于基体部51的厚度,连接区522的厚度小于基体部51的厚度。示例性地,折弯区521的厚度等于连接区522的厚度。折弯区521的厚度为0.2mm-0.4mm,连接区522的厚度为0.2mm-0.4mm。
在一些实施例中,连接区522的面向电极组件20的表面的粗糙度大于基体部51的表面粗糙度。通过增加连接区522的表面粗糙度,可以进一步减小连接区522与极耳部22之间的接触电阻,提高过流能力。在一些实施例中,连接区522的面向电极组件20的表面的粗糙度与折弯区521的面向电极组件20的表面的粗糙度大体相同。在一些示例中,通过压花处理增加连接区522的表面粗糙度和折弯区521的表面粗糙度。
在一些实施例中,集流构件50为一体式结构。示例性地,集流构件50通过加工金属板一体形成。
在一些实施例中,基体部51包括第一通孔511,折弯区521的一端连接于第一通孔511的孔壁。第一通孔511的孔壁的一部分与折弯区521连成一体。在集流构件50的成型过程中,可以在冲切第一通孔511时形成折弯区521和连接区522。例如,集流构件50通过冲切金属板形成,金属板的原本位于第一通孔511内的一部分用于形成弹性部52。
在一些实施例中,在基体部51的厚度方向Z上,连接区522的投影位于第一通孔511的投影内。在受到电极组件20的挤压时,连接区522可以向第一通孔511内移动,即第一通孔511可以为连接区522预留一定的变形空间,基体部51不会阻挡连接区522变形。
在一些实施例中,在基体部51的厚度方向Z上,折弯区521的投影也位于第一通孔511的投影内。
在一些实施例中,在弹性部52受压变形前,折弯区521与基体部51之间的夹角α大于90度。这样,在折弯区521远离基体部51的一端受力时,夹角α趋向于增大,折弯区521远离基体部51的一端朝向第一通孔511内移动,第一通孔511可以为折弯区521预留一定的变形空间,折弯区521的可变形程度较大。如果折弯区521与基体部51之间的夹角α小于90度,在折弯区521远离基体部51的一端受力时,夹角α趋向于减小,折弯区521远离基体部51的一端朝向基体部51的面向电极组件20的表面移动,基体部51会限制折弯区521的远离基体部51的一端的移动,折弯区521的变形程度较小。因此,在本实施例的电池单体7中,折弯区521与基体部51之间的夹角α大于90度。
在一些实施例中,第一通孔511的孔壁包括两个第一侧壁512和两个第二侧壁513,两个第一侧壁512沿基体部51的周向X相对设置,两个第二侧壁513沿基体部51的径向相对设置。在一些实施例中,基体部51为圆形的平板。
在一些实施例中,第一侧壁512的形状和第二侧壁513的形状可以采用不同的方式。在一些示例中,第一侧壁512可以为平壁,第二侧壁513为平壁,第一通孔511大体为梯形孔或矩形孔。在另一些示例中,第一侧壁512可以为平壁,第二侧壁513为弧形壁(例如圆弧形壁),第一通孔511大体为扇形孔。在又一些示例中,第一侧壁512可以为弧形壁,第二侧壁513可以为平壁。在再一示例中,第一侧壁512和第二侧壁513均可为弧形壁。
在一些实施例中,第一侧壁512沿径向的尺寸小于第二侧壁513沿周向X的尺寸,折弯区521从第二侧壁513延伸。这样,折弯区521与尺寸较大的第二侧壁513相连,可以保证折弯区521和基体部51之间的连接强度和过流面积。
在一些实施例中,第一通孔511设置为多个,各第一通孔511的孔壁上均连接有弹性部52。弹性部52也设置为多个。在满足电极组件20和集流构件50之间的接触面积的前提下,通过增加弹性部52的数量,可以减小每个弹性部52的强度,提高每个弹性部52的弹性,使每个弹性部52在受压时更易变形。在一些实施例中,第一通孔511的数量与弹性部52的数量相同。
在一些实施例中,多个第一通孔511中的至少部分沿基体部51的周向X间隔设置。对应地,多个弹性部52中的至少部分沿周向X间隔设置,这样可以使多个弹性部52和极耳部22的接触面均匀分布,使电流更均匀地向外传输。
在一些实施例中,多个第一通孔511沿周向X间隔设置并形成第一通孔行,多个第一通孔行沿基体部51的径向间隔设置。在一些示例中,各第一通孔行中的多个第一通孔511的大小、形状相同。在一些示例中,在相邻的两个第一通孔行中,外侧的第一通孔行中的第一通孔511沿周向X的尺寸大于内侧的第一通孔行中的第一通孔511沿周向X的尺寸。极耳部22的金属箔材卷绕为多圈,多个第一通孔行可以使弹性部52接触更多圈数的金属箔材,使电流更均匀地向外传输。
在一些实施例中,基体部51包括中心区514、第一环形区515和第一过渡区516,第一环形区515环绕在中心区514的外侧并与中心区514间隔设置,第一过渡区516沿基体部51的径向延伸并连接于中心区514和第一环形区515之间。第一过渡区516为多个并沿着基体部51的周向X等间距设置,相邻的两个第一过渡区516之间形成第一通孔511。在一些示例中,第一通孔511为扇形孔,连接区522的形状为扇形平板,第一环形区515为圆环形平板。中心区514和第一环形区515之间的多个第一通孔511形成一个第一通孔行。
在一些实施例中,中心区514的面向第一环形区515的壁与折弯区521相连接。
在一些实施例中,基体部51还包括第二环形区517和第二过渡区518,第二环形区517环绕在第一环形区515的外侧并与第一环形区515间隔设置,第二过渡区518连接于第一环形区515和第二环形区517之间,且第二过渡区518和第一过渡区516沿基体部51的径向对齐。第二过渡区518为多个并沿着基体部51的周向X等间距设置,相邻的两个第二过渡区518之间形成第一通孔511。在一些示例中,第一通孔511为扇形孔,第二环形区517为圆环形平板。第一环形区515和第二环形区517之间的多个第一通孔511形成一个第一通孔行。
多个第二过渡区518和多个第一过渡区516一一对应设置。对应设置的一个第一过渡区516和一个第二过渡区518沿基体部51的径向对齐。
在一些实施例中,第一环形区515的面向第二环形区517的壁与折弯区521相连接。在一些实施例中,第一延伸部53环绕第二环形区517并连接于第二环形区517。
在一些实施例中,所有的第一通孔511在基体部51的径向上的尺寸相同;对应地,所有的连接区522在基体部51的径向上的尺寸相同。
在基体部51的半径一定的前提下,在基体部51的径向上,增大第一通孔511的宽度,就需要相应地减小中心区514的宽度、第一环形区515的宽度和第二环形区517的宽度。
在基体部51的径向上,与第一环形区515相连的连接区522的宽度越大,第一通孔511的宽度也就越大,第一环形区515的宽度相应地减小、第一环形区515的强度降低。在弹性部52受压变形时,压力经由弹性部52传递到第一环形区515,如果第一环形区515的宽度过小,那么第一环形区515容易变形、甚至撕裂。因此,在一些实施例中,在基体部51的径向上,第一环形区515的宽度大于或等于连接区522的宽度,以保证第一环形区515的强度。
在一些实施例中,基体部51设置有贯通的中心孔519,中心区514为环形且环绕中心孔519设置。电解质注入孔121与中心孔519上下对应设置。这样,在注液工序中,电解液可以穿过中心孔519并浸润电极组件20。在一些示例中,中心区514为圆环形平板。
在一些实施例中,在基体部51的径向上,中心区514的宽度大于或等于连接区522的宽度,以保证中心区514的强度。
在一些实施例中,也可以将集流构件50整体翻转,使基体部51抵接于电极组件20,第一延伸部53和弹性部52抵接于端盖12。由于基体部51是开设有多个第一通孔511的镂空结构,受到电极组件20的挤压时也可以变形,并通过变形释放两者之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件20的风险。
图11为本申请另一些实施例提供的电池单体的集流构件的结构示意图。如图11所示,在本实施例中,延伸部也可以省略。
图12为本申请又一些实施例提供的电池单体的集流构件50的结构示意图;图13为图12所示的集流构件50的俯视示意图;图14为图13所示的集流构件50沿线C-C作出的剖视示意图。
如图12至图14所示,在一些实施例中,第一通孔511的孔壁包括两个第一侧壁512和两个第二侧壁513,两个第一侧壁512沿基体部51的周向X相对设置,两个第二侧壁513沿基体部51的径向相对设置。第一侧壁512沿径向的尺寸大于第二侧壁513沿周向X的尺寸,折弯区521从第一侧壁512延伸。这样,折弯区521与尺寸较大的第一侧壁512相连,可以保证折弯区521和基体部51之间的连接强度和过流面积。
在一些实施例中,第一侧壁512和第二侧壁513均为平壁,第一通孔511大体为矩形孔。在一些实施例中,第一侧壁512和第二侧壁513可通过圆角过渡。
连接区522沿基体部51的径向的尺寸大于连接区522沿周向X的尺寸。极耳部22的金属箔材卷绕为多圈,而连接区522沿径向的尺寸较大,可以接触更多圈数的金属箔材,使电流更均匀地向外传输。
图15为本申请再一些实施例提供的电池单体的集流构件50的结构示意图。如图15所示,在一些实施例中,集流构件50包括多个第二通孔55,弹性部52包括多个折弯区521,多个第二通孔55和多个折弯区521沿基体部51的周向X交替设置。连接区522连接于多个折弯区521。在一些示例中,连接区522为一个。连接区522可为圆形平板。
本申请实施例通过开设多个第二通孔55,可以降低各折弯区521的强度,使各折弯区521更易变形。在连接区522抵接于电极组件且受到电极组件的挤压时,压力传递到多个折弯区521上,折弯区521在压力的作用下变形以释放连接区522和电极组件之间的压力,降低因压力过大而压伤电极组件的风险。折弯区521在受压变形后产生弹性力,在弹性力的作用下使连接区522与电极组件保持接触,减小电极组件和连接区522之间的接触电阻,提高过流能力。
在一些实施例中,弹性部52为通过冲压形成的凸包,弹性部52背离电极组件的一侧形成凹腔。
在一些实施例中,连接区522中部开设有第三通孔522a,电解质注入孔与第三通孔522a上下对应设置。这样,在注液工序中,电解液可以穿过第三通孔522a并浸润电极组件。
图16为本申请一些实施例提供的电池单体的制造方法的流程示意图。
如图16所示,本申请实施例的电池单体的制造方法包括:
S100、提供端盖;
S200、提供集流构件,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部;
S300、将基体部连接到端盖;
S400、提供电极组件;
S500、提供壳体,壳体具有开口;
S600、经由开口将电极组件放入壳体内;
S700、将与集流构件连接的端盖连接到壳体,以封闭壳体的开口、使集流构件电连接电极组件和端盖。
其中,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。
需要说明的是,通过上述电池单体的制造方法制造出的电池单体的相关结构,可参见上述各实施例提供的电池单体。
在基于上述的电池单体的制造方法组装电池单体时,不必按照上述步骤依次进行,也就是说,可以按照实施例中提及的顺序执行步骤,也可以不同于实施例中提及的顺序执行步骤,或者若干步骤同时执行。例如,步骤S100和步骤S200的执行不分先后,也可以同时进行;可以先执行步骤S400、S500、S600,再执行步骤S100、S200、S300。
图17为本申请一些实施例提供的电池单体7的制造系统的示意性框图。
如图17所示,本申请实施例的电池单体的制造系统8包括:第一提供装置81,用于提供端盖;第二提供装置82,用于提供集流构件,集流构件包括基体部和连接于基体部的弹性部;第一组装装置83,用于将基体部连接到端盖;第三提供装置84,用于提供电极组件;第四提供装置85,用于提供壳体,壳体具有开口;第二组装装置86,用于经由开口将电极组件放入壳体内;第三组装装置87,用于将与集流构件连接的端盖连接到壳体,以封闭壳体的开口、使集流构件电连接电极组件和端盖。其中,基体部和弹性部位于端盖和电极组件之间,弹性部至少部分突出于基体部的面向电极组件的表面并抵接于电极组件,弹性部被配置为能够在受到电极组件的挤压时变形。
通过上述制造系统制造出的电池单体的相关结构,可参见上述各实施例提供的电池单体。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,但这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (19)
1.一种电池单体,包括:
电极组件;
壳体,用于容纳所述电极组件且具有开口;
端盖,用于封闭所述壳体的开口;
集流构件,用于电连接所述电极组件和所述端盖,所述集流构件包括基体部和连接于所述基体部的弹性部,所述基体部和所述弹性部位于所述端盖和所述电极组件之间,所述基体部用于连接所述端盖,所述弹性部至少部分突出于所述基体部的面向所述电极组件的表面并抵接于所述电极组件,所述弹性部被配置为能够在受到所述电极组件的挤压时变形,
其中,所述基体部包括第一通孔,所述第一通孔包括形变空间,所述弹性部包括折弯区和连接区,所述折弯区的一端连接于所述第一通孔的孔壁并朝向所述电极组件折弯,所述连接区连接于所述折弯区的另一端,所述连接区抵接于所述电极组件,且所述连接区向所述第一通孔内的所述形变空间可移动设置;所述电极组件具有面向所述端盖的第一表面和相对于所述第一表面凹陷的第一凹部,所述弹性部至少部分容纳于所述第一凹部内,所述第一表面与所述基体部接触,所述端盖具有面向所述电极组件的第二表面和相对于所述第二表面凹陷的第二凹部,所述基体部至少部分容纳于所述第二凹部。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其中,在所述基体部的厚度方向上,所述连接区的投影位于所述第一通孔的投影内。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其中,所述折弯区与所述基体部之间的夹角大于90度。
4.根据权利要求2或3所述的电池单体,其中,
所述第一通孔的孔壁包括两个第一侧壁和两个第二侧壁,两个所述第一侧壁沿所述基体部的周向相对设置,两个所述第二侧壁沿所述基体部的径向相对设置;
所述第一侧壁沿所述径向的尺寸大于所述第二侧壁沿所述周向的尺寸,所述折弯区从所述第一侧壁延伸;或者,所述第一侧壁沿所述径向的尺寸小于所述第二侧壁沿所述周向的尺寸,所述折弯区从所述第二侧壁延伸。
5.根据权利要求2所述的电池单体,其中,所述第一通孔设置为多个,各所述第一通孔的孔壁上均连接有所述弹性部。
6.根据权利要求5所述的电池单体,其中,多个所述第一通孔中的至少部分沿所述基体部的周向间隔设置。
7.根据权利要求6所述的电池单体,其中,
所述基体部包括中心区、第一环形区和第一过渡区,所述第一环形区环绕在所述中心区的外侧并与所述中心区间隔设置,所述第一过渡区沿所述基体部的径向延伸并连接于所述中心区和所述第一环形区之间;
所述第一过渡区为多个并沿着所述基体部的周向等间距设置,相邻的两个所述第一过渡区之间形成所述第一通孔;
所述中心区的面向所述第一环形区的壁与所述折弯区相连接。
8.根据权利要求7所述的电池单体,其中,
所述基体部还包括第二环形区和第二过渡区,所述第二环形区环绕在所述第一环形区的外侧并与所述第一环形区间隔设置,所述第二过渡区连接于所述第一环形区和所述第二环形区之间,且所述第二过渡区和所述第一过渡区沿所述基体部的径向对齐;
所述第二过渡区为多个并沿着所述基体部的周向等间距设置,相邻的两个所述第二过渡区之间形成所述第一通孔;
所述第一环形区的面向所述第二环形区的壁与所述折弯区相连接。
9.根据权利要求7或8所述的电池单体,其中,在所述基体部的径向上,所述第一环形区的宽度大于或等于所述连接区的宽度。
10.根据权利要求1所述的电池单体,其中,
所述集流构件包括多个第二通孔,所述弹性部包括多个所述折弯区,多个所述第二通孔和多个所述折弯区沿所述基体部的周向交替设置;
所述连接区连接于多个所述折弯区。
11.根据权利要求1所述的电池单体,其中,
所述折弯区的厚度小于所述基体部的厚度;和/或
所述连接区的厚度小于所述基体部的厚度。
12.根据权利要求1所述的电池单体,其中,所述连接区的面向所述电极组件的表面的粗糙度大于所述基体部的表面粗糙度。
13.根据权利要求1所述的电池单体,其中,
所述基体部焊接于所述端盖;和/或
所述基体部与所述第二凹部过盈配合。
14.根据权利要求1所述的电池单体,其中,所述弹性部经由导电介质抵接于所述电极组件。
15.根据权利要求1所述的电池单体,其中,
所述电极组件包括主体部和从所述主体部延伸的极耳部,所述极耳部位于所述主体部和所述端盖之间;
所述集流构件还包括第一延伸部,所述第一延伸部从所述基体部的边缘朝靠近所述主体部的方向延伸,且所述第一延伸部环绕在所述极耳部的外侧;
所述第一延伸部和所述基体部形成第三凹部,所述极耳部的一部分伸入所述第三凹部,所述弹性部至少部分容纳于所述第三凹部内并抵接于所述极耳部。
16.一种电池,包括至少一个如权利要求1至15中任一项所述的电池单体。
17.一种用电设备,包括如权利要求16所述的电池,所述电池用于提供电能。
18.一种电池单体的制造方法,包括:
提供端盖;
提供集流构件,所述集流构件包括基体部和连接于所述基体部的弹性部;
将所述基体部连接到所述端盖;
提供电极组件;
提供壳体,所述壳体具有开口;
经由所述开口将所述电极组件放入所述壳体内;
将与所述集流构件连接的所述端盖连接到所述壳体,以封闭所述壳体的开口、使所述集流构件电连接所述电极组件和所述端盖;
其中,所述基体部和所述弹性部位于所述端盖和所述电极组件之间,所述弹性部至少部分突出于所述基体部的面向所述电极组件的表面并抵接于所述电极组件,所述弹性部被配置为能够在受到所述电极组件的挤压时变形,所述基体部包括第一通孔,所述第一通孔包括形变空间,所述弹性部包括折弯区和连接区,所述折弯区的一端连接于所述第一通孔的孔壁并朝向所述电极组件折弯,所述连接区连接于所述折弯区的另一端,所述连接区抵接于所述电极组件,且所述连接区向所述第一通孔内的所述形变空间可移动设置;所述电极组件具有面向所述端盖的第一表面和相对于所述第一表面凹陷的第一凹部,所述弹性部至少部分容纳于所述第一凹部内,所述第一表面与所述基体部接触,所述端盖具有面向所述电极组件的第二表面和相对于所述第二表面凹陷的第二凹部,所述基体部至少部分容纳于所述第二凹部。
19.一种电池单体的制造系统,包括:
第一提供装置,用于提供端盖;
第二提供装置,用于提供集流构件,所述集流构件包括基体部和连接于所述基体部的弹性部;
第一组装装置,用于将所述基体部连接到所述端盖;
第三提供装置,用于提供电极组件;
第四提供装置,用于提供壳体,所述壳体具有开口;
第二组装装置,用于经由所述开口将所述电极组件放入所述壳体内;
第三组装装置,用于将与所述集流构件连接的所述端盖连接到所述壳体,以封闭所述壳体的开口、使所述集流构件电连接所述电极组件和所述端盖;
其中,所述基体部和所述弹性部位于所述端盖和所述电极组件之间,所述弹性部至少部分突出于所述基体部的面向所述电极组件的表面并抵接于所述电极组件,所述弹性部被配置为能够在受到所述电极组件的挤压时变形,所述基体部包括第一通孔,所述第一通孔包括形变空间,所述弹性部包括折弯区和连接区,所述折弯区的一端连接于所述第一通孔的孔壁并朝向所述电极组件折弯,所述连接区连接于所述折弯区的另一端,所述连接区抵接于所述电极组件,且所述连接区向所述第一通孔内的所述形变空间可移动设置;所述电极组件具有面向所述端盖的第一表面和相对于所述第一表面凹陷的第一凹部,所述弹性部至少部分容纳于所述第一凹部内,所述第一表面与所述基体部接触,所述端盖具有面向所述电极组件的第二表面和相对于所述第二表面凹陷的第二凹部,所述基体部至少部分容纳于所述第二凹部。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/CN2021/080386 WO2022188132A1 (zh) | 2021-03-12 | 2021-03-12 | 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115349195A CN115349195A (zh) | 2022-11-15 |
CN115349195B true CN115349195B (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=83227346
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180013912.0A Active CN115349195B (zh) | 2021-03-12 | 2021-03-12 | 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220407192A1 (zh) |
EP (1) | EP4109666A4 (zh) |
CN (1) | CN115349195B (zh) |
WO (1) | WO2022188132A1 (zh) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202103110U (zh) * | 2011-06-22 | 2012-01-04 | 苏芳 | 一种蓄电池及由该蓄电池组成的蓄电池模块 |
CN203553278U (zh) * | 2013-11-21 | 2014-04-16 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 卷绕式电池及卷绕式电池集流器 |
CN103887467A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-06-25 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种以弹性元件为导电片的电池组合及其制造方法 |
CN107946665A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-04-20 | 深圳市朗泰通电子有限公司 | 一种新型高容量镍氢电池 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7601460B2 (en) * | 2003-11-28 | 2009-10-13 | Panasonic Corporation | Prismatic battery and manufacturing method thereof |
JP5051410B2 (ja) * | 2005-05-30 | 2012-10-17 | 株式会社Gsユアサ | 密閉形電池用リード、そのリードを用いた密閉形電池及びその電池の製造方法 |
EP2347461B1 (en) * | 2008-11-21 | 2016-04-06 | Johnson Controls Saft Advanced Power Solutions LLC | Current collector for an electrochemical cell |
CN201623207U (zh) * | 2009-12-04 | 2010-11-03 | 李然 | 大容量电池的子母电池模块结构 |
JP5606947B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2014-10-15 | 三洋電機株式会社 | 円筒型二次電池およびその製造方法 |
US10930907B2 (en) * | 2017-02-23 | 2021-02-23 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Battery module |
-
2021
- 2021-03-12 WO PCT/CN2021/080386 patent/WO2022188132A1/zh unknown
- 2021-03-12 EP EP21920113.4A patent/EP4109666A4/en active Pending
- 2021-03-12 CN CN202180013912.0A patent/CN115349195B/zh active Active
-
2022
- 2022-08-24 US US17/821,807 patent/US20220407192A1/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN202103110U (zh) * | 2011-06-22 | 2012-01-04 | 苏芳 | 一种蓄电池及由该蓄电池组成的蓄电池模块 |
CN203553278U (zh) * | 2013-11-21 | 2014-04-16 | 惠州亿纬锂能股份有限公司 | 卷绕式电池及卷绕式电池集流器 |
CN103887467A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-06-25 | 成都宇能通能源开发有限公司 | 一种以弹性元件为导电片的电池组合及其制造方法 |
CN107946665A (zh) * | 2017-10-31 | 2018-04-20 | 深圳市朗泰通电子有限公司 | 一种新型高容量镍氢电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP4109666A4 (en) | 2024-01-17 |
EP4109666A1 (en) | 2022-12-28 |
WO2022188132A1 (zh) | 2022-09-15 |
US20220407192A1 (en) | 2022-12-22 |
CN115349195A (zh) | 2022-11-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN216354300U (zh) | 电极组件、电池单体、电池及用电装置 | |
CN216054941U (zh) | 电池单体、电池以及用电设备 | |
CN217158556U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
CN216250920U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
CN217485587U (zh) | 电池单体、电池以及用电设备 | |
CN216251022U (zh) | 电池单体、电池以及用电装置 | |
CN115552702B (zh) | 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电装置 | |
CN216389437U (zh) | 集流构件、电池单体、电池及用电设备 | |
CN216903136U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
CN216085074U (zh) | 端盖组件、电池单体、电池及用电设备 | |
CN115603013B (zh) | 隔离部件、电池组及能源装置 | |
US20240055705A1 (en) | Battery cell, battery, power consuming apparatus, and method and apparatus for manufacturing battery cell | |
CN218602681U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
CN217158375U (zh) | 一种盖组件、电池单体、电池和用电装置 | |
US20230118437A1 (en) | Battery cell, method and system for manufacturing a battery cell, battery and electrical device | |
CN115051120B (zh) | 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备 | |
CN217768702U (zh) | 电池单体、电池以及用电装置 | |
CN115349195B (zh) | 电池单体及其制造方法和制造系统、电池以及用电设备 | |
CN116457974A (zh) | 电池单体、电池、用电设备及电池单体的制造方法和设备 | |
CN219017730U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
CN218602564U (zh) | 电池单体、电池及用电设备 | |
CN216529083U (zh) | 端盖组件、电池单体、电池及用电设备 | |
EP4199238A1 (en) | Battery cell, battery, electrical device, and method and device for manufacturing battery cell | |
CN218498208U (zh) | 电池单体、电池以及用电装置 | |
CN220291027U (zh) | 电池单体、电池及用电装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |