CN115939688A - 电芯结构、电池模块及电池包 - Google Patents

电芯结构、电池模块及电池包 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电芯结构、电池模块及电池包，电芯结构包括壳体、电极组件、顶盖组件和引脚部件，电极组件设置于壳体内，电极组件包括电芯本体和由电芯本体延伸出的极耳，顶盖组件包括顶盖本体和设置在顶盖本体上的电极端子，顶盖本体连接壳体，引脚部件包括相互连接的端子连接部和极耳引导部，端子连接部与电极端子连接，极耳引导部与极耳连接，端子连接部与极耳引导部连接，极耳引导部远离电极组件的一面为外表面，所述外表面的部分表面内凹形成凹槽，所述极耳部分容纳于所述凹槽中，部分极耳容纳于凹槽，极耳隐藏于极耳引导部的厚度空间内，以减少极耳占用的空间，极耳末端无需裁切，不会产生金属碎屑。

Description

电芯结构、电池模块及电池包
技术领域
本发明涉及电芯结构领域，特别涉及一种电芯结构、电池模块及电池包。
背景技术
电池内部具有极耳和引脚，引脚与极耳电连接。现有的极耳与引脚焊接的工艺流程是，首先将极耳进行超声平焊，再对极耳进行裁切，最后将极耳与引脚进行激光焊接。
引脚与极耳的焊接方式存在诸多问题，第一，极耳的裁切过程会产生大量的金属屑，难以清理，且会留存在电芯内部，很容易导致绝缘失效；第二，两个电芯的极耳分别从两侧包裹于引脚上，受限于现有引脚的结构，极耳在引脚上有部分交叠，若不对极耳裁切，此交叠区域的厚度增加，占用电池内部空间，降低了电池的能量密度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中由于引脚与极耳连接方式不合理，极耳在引脚上堆叠而导致的空间占用大，电池能量密度低的缺陷。
本发明为解决上述技术问题，提供一种电芯结构、电池模块及电池包。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种电芯结构，其包括壳体、电极组件、顶盖组件和引脚部件，所述电极组件设置于所述壳体内，所述电极组件包括电芯本体和由所述电芯本体延伸出的极耳，所述顶盖组件包括顶盖本体和设置在所述顶盖本体上的电极端子，所述顶盖本体连接所述壳体，所述引脚部件包括相互连接的端子连接部和极耳引导部，所述端子连接部与所述电极端子连接，所述极耳引导部与所述极耳连接，所述端子连接部与所述极耳引导部连接，所述极耳引导部远离所述电极组件的一面为外表面，所述外表面的部分表面内凹形成凹槽，所述极耳部分容纳于所述凹槽中。
在本方案中，极耳由电芯本体伸出，并贴附于极耳引导部的外表面，极耳的部分容纳于凹槽，使得部分极耳隐藏于极耳引导部的厚度空间内，以减少极耳末端占用的空间，从而有利于提高电芯的能量密度，另外，极耳末端无需裁切，因此不会产生金属碎屑，电芯内部的绝缘性得到保证。
较佳的，至少部分所述极耳重叠，且重叠部分容纳于所述凹槽中。
在本方案中，多余长度的极耳重叠并容纳于凹槽中，减少了极耳重叠部分在极耳引导部厚度方向的空间占用，从而有利于提高电芯能量密度。
较佳的，至少两个所述极耳分别从所述极耳引导部的两个侧边弯折至所述外表面，且至少两个所述极耳的末端重叠，且重叠部分容纳于所述凹槽中。
在本方案中，至少两个极耳由靠近电极组件的一侧弯折至外表面，至少两个极耳的末端重叠部分容纳于凹槽，减少了极耳末端重叠部分占用的空间，有利于提高电芯能量密度。
较佳的，所述凹槽沿所述极耳引导部的长度方向延伸，且所述凹槽的长度大于或等于所述极耳的长度。
在本方案中，由于极耳的长度小于或等于凹槽的长度，极耳能够完全放置于凹槽内，不会留有多余的部分露在凹槽外面，从而减少极耳的空间占用。
较佳的，所述凹槽设置在所述外表面的中间位置。
在本方案中，凹槽设置在外表面中间，使得极耳引导部的两侧边到凹槽之间的距离一致，以方便两个长度一致的极耳分别从极耳引导部的两侧环抱极耳引导部，两个极耳的重叠区恰好正对凹槽的位置，以限定两个电极组件的位置；另外，由于两个电极组件的极耳长度一致，无需考虑两个电极组件的顺序，避免了误操作导致极耳的重叠区无法对齐凹槽的情况，防呆效果好。
较佳的，所述凹槽的侧壁面与所述外表面圆滑过渡形成第一圆弧部。
在本方案中，极耳由外表面延伸至凹槽，于第一圆弧部弯折，避免了极耳受到尖角挤压而断裂。
较佳的，所述凹槽的底部具有底壁面，所述底壁面与所述外表面的高度差至少为单个所述极耳的厚度。
在本方案中，两个极耳分别从极耳引导部的两侧抱住极耳引导部，其中第一个极耳的末端内陷于凹槽，该极耳的末端由高到低形成有高水平面和低水平面，第二个极耳搭在低水平面上，受限于底壁面与外表面的高度差，高水平面和低水平面之间的高度差至少为单个极耳的厚度，因此，第二个极耳的上表面不会凸出于第一个极耳的上表面。
较佳的，所述凹槽的底部具有底壁面，所述底壁面沿靠近所述电极组件的方向凹陷形成贯穿槽；所述极耳由所述电极组件穿过所述贯穿槽并进入所述凹槽中，所述极耳的末端弯折并搭接于所述底壁面。
在本方案中，极耳从极耳引导部的中间穿过贯穿槽，极耳的末端伸入到凹槽内，并搭在底壁面上，采用这种方式，极耳的末端未凸出于外表面，有利于提高电芯能量密度。
一种电池模块，其包括上述的电芯结构。
在本方案中，电池模块应用上述的电芯结构，可节省电池模块的内部空间，从而提高电池模块整体的能量密度。
一种电池包，其包括上述的电芯结构或上述的电池模块。
在本方案中，电池包内部应用上述电芯结构或电池模块，可减少电池包内部无效空间的占用量，从而提高单位体积的电池包含有的电量。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：极耳由电芯本体伸出，并贴附于极耳引导部的外表面，极耳的部分容纳于凹槽，使得部分极耳隐藏于极耳引导部的厚度空间内，以减少极耳末端占用的空间，从而有利于提高电芯的能量密度，另外，极耳末端无需裁切，因此不会产生金属碎屑，电芯内部的绝缘性得到保证。
附图说明
图1为本发明电芯结构实施例一的分解结构示意图。
图2为图1中顶盖组件和引脚部件的结构示意图。
图3为图2中引脚部件的放大结构示意图。
图4为本发明电芯结构实施例一中极耳环绕极耳引导部的示意图。
图5为本发明电芯结构实施例二中引脚部件的结构示意图。
图6为图5中外表面上的结构示意图。
图7为本发明电芯结构实施例二中极耳环绕极耳引导部的示意图。
附图标记说明：
电芯本体10
极耳11
顶盖组件12
引脚部件13
顶盖本体14
电极端子15
端子连接部16
极耳引导部17
外表面18
凹槽19
第一圆弧部20
底壁面21
贯穿槽22
第二圆弧部23
第一个极耳24
第二个极耳25
壳体26
具体实施方式
下面通过实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在的实施例范围之中。
实施例一
图1-图4所展示为本发明一种电芯结构的实施例，如图1和图2所示，其包括壳体26、电极组件、顶盖组件12和引脚部件13，电极组件设置于壳体26内，电极组件包括电芯本体10和由电芯本体10延伸出的极耳11。
其中电芯本体10可以为堆叠体或者卷芯。
顶盖组件12包括顶盖本体14和设置在顶盖本体14上的电极端子15，顶盖本体14连接壳体26。
引脚部件13包括相互连接的端子连接部16和极耳引导部17，端子连接部16与电极端子15连接，极耳引导部17与极耳11连接，端子连接部16与极耳引导部17连接。
极耳引导部17远离电极组件的一面为外表面18，外表面18的部分表面内凹形成凹槽19，极耳11部分容纳于凹槽19中。
本实施例中，极耳11部分容纳于凹槽19，使得部分极耳11隐藏于极耳引导部17的厚度空间内，以减少极耳11占用的空间，从而有利于提高电芯的能量密度。另外，由于极耳11多余部分可容纳于凹槽19内，因此无需对极耳11末端多余的部分进行裁切，不会产生金属碎屑，电芯内部不会因金属碎屑的存在而导致其绝缘性遭到破坏，有利于提高电芯的安全性。
优选的，至少部分所述极耳11重叠，且重叠部分容纳于所述凹槽19中。
需要说明的是，在一些实施例中，极耳11的末端进行折叠，并容纳于凹槽19中；在另一些实施例中，极耳11的中间部分折叠，并容纳于凹槽19中。以上两种实施方式，都能够将极耳11隐藏于极耳引导部17的厚度空间内，以减少极耳11的空间占用。
优选的，至少两个所述极耳11分别从所述极耳引导部17的两个侧边弯折至所述外表面18，且至少两个所述极耳11的末端重叠，且重叠部分容纳于所述凹槽19。
在本实例中，两个极耳11分别从所述极耳引导部17的两个侧边弯折至所述外表面18，两个极耳11的末端重叠部分容纳于凹槽19，减少了极耳末端重叠部分占用的空间，有利于提高电芯能量密度。
在本申请的其他实施例中，多个极耳11从极耳引导部17的一侧弯折至外表面18，并且多个极耳11从极耳引导部17的另一侧弯折到外表面18，两侧的多个极耳11于外表面18处重叠，并且重叠部分容纳于凹槽19内。
优选的，凹槽19沿极耳引导部17的长度方向延伸，凹槽19的长度大于或者等于极耳11的长度。
在一些实施例中，凹槽19的长度大于极耳11的长度。由于极耳11的长度小于凹槽19的长度，极耳11能够完全放置于凹槽19内，不会留有多余的部分露在凹槽外面，从而减少极耳11的空间占用。
在另一些实施例中，凹槽19的长度等于极耳11的长度，极耳11能够恰好完全设置在凹槽19中。
如图4所示，在一些实施例中，电极组件的数量是两个，两个电极组件叠于一起，两个极耳11分别从极耳引导部17的两侧抱住极耳引导部17，两个极耳11在外表面18处重叠，并且重叠部分设置于凹槽19内，减少了极耳11重叠部分占用的空间，提高了空间利用率。
需要说明的是，电极组件的数量不限于上述的两个，在本申请的其他实施例中，电极组件的数量为一个，其上的一个极耳11从极耳引导部17的一个侧边抱住极耳引导部17，极耳11的末端多余部分折叠并放置于凹槽19内，以避免对多余的极耳11进行裁剪，同时减少了极耳11末端占用的空间。
如图3所示，在一些实施例中，凹槽19设置在外表面18的中间位置。
在本实例中，两个极耳11的长度一致，两个极耳11从两侧弯折到极耳引导部17的外表面18上，两个极耳11于外表面18的中间位置发生重叠，该重叠部分正对凹槽19的位置。
凹槽19设置在外表面18中间，使得极耳引导部17的两侧边到凹槽19之间的距离一致，以方便两个长度一致的极耳11分别从极耳引导部17的两侧环抱极耳引导部17，两个极耳11的重叠区恰好正对凹槽19的位置，以限定两个电极组件的位置。
另外，由于两个电极组件的极耳11长度一致，无需考虑两个电极组件的安装顺序，避免了误操作导致极耳11的重叠区无法对齐凹槽19的情况，防呆效果好。
需要说明的是，凹槽19的位置不限于上述的中间位置，在本申请的其他实施例中，凹槽19可根据实际需要偏离极耳引导部17的中心位置，以适应两极耳11长度不同的情况。
如图3所示，优选的，凹槽19的侧壁面与外表面18圆滑过渡形成第一圆弧部20。
在本实例中，极耳11由外表面18延伸至凹槽19，于第一圆弧部20弯折，由于第一圆弧部20具有圆滑的表面，从而避免了极耳11受到尖角挤压而断裂。
优选的，凹槽19的底部具有底壁面21，底壁面21与外表面18的高度差至少为单个极耳11的厚度。
如图4所示，在一些实例中，第一个极耳24从极耳引导部17的一侧弯折并抱住极耳引导部17，第一个极耳24的末端弯折并内陷于凹槽19，由高到低形成有高水平面和低水平面。
第二个极耳25从极耳引导部17的另一侧弯折并抱住极耳引导部17，并在外表面18上延伸以搭在低水平面上。
第一个极耳24贴合于外表面18和凹槽19的底壁面21，底壁面21与外表面18的高度差为一个极耳11的厚度，高水平面和低水平面之间的高度差也为一个极耳11的厚度，因此，第二个极耳25的上表面与第一个极耳24的上表面保持平齐，从而减小极耳11凸出的厚度。
在本申请的其他实施例中，底壁面21与外表面18的高度差大于一个极耳11的厚度，在此情形下，第二个极耳25于凹槽19处下陷，以使其上表面未凸出于第一个极耳24的上表面，也能实现相应的效果。
优选的，端子连接部16和极耳引导部17组成L形的弯折板。L形的弯折板贴合于电极组件的侧边，因其自身为板件，占用空间少。
实施例二
图5-图7所展示为本申请电芯结构的实施例二，其包括壳体26、电极组件、顶盖组件12以及引脚部件13。其中壳体26、电极组件以及顶盖组件12与实施例一保持一致，引脚部件13具有不同于实施例一的特征，具体如下：
如图5和图6所示，在本实施例中，极耳引导部17上的凹槽19底部具有底壁面21，底壁面21沿靠近电极组件的方向凹陷形成贯穿槽22，贯穿槽22切除了底壁面21的中心区域，以使剩余的底壁面21围绕于贯穿槽22的边缘。
如图7所示，极耳11由电极组件穿过贯穿槽22并进入凹槽19中，极耳11的末端弯折并搭接于底壁面21上。
极耳11采用上述连接方式，极耳11的末端未凸出于外表面18，极耳末端隐藏于凹槽19，占用了极耳引导部17的厚度空间，未占用极耳引导部17外部的空间，从而减少了极耳对电芯内部空间占用，有利于提高电芯能量密度。
如图5所示，优选的，贯穿槽22的侧壁面与凹槽19的底壁面21圆滑过渡形成第二圆弧部23。
在本实例中，极耳11由贯穿槽22伸出，弯折并搭接在底壁面21上，极耳11于第二圆弧部23处发生弯曲，由于第二圆弧部23具有圆滑过渡的表面，避免了极耳11受到尖角挤压而断裂。
如图6所示，贯穿槽22为U形槽，U形槽的开口远离端子连接部16。
在本实例中，引脚部件13利用U形槽安装于治具上，治具将引脚部件13固定，以便于将极耳11焊接到极耳引导部17上。
实施例三
一种电池模块，其包括上述的实施例中的电芯结构。
在本实例中，电池模块应用上述的电芯结构，可节省电池模块的内部空间，从而提高电池模块整体的能量密度。
实施例四
一种电池包，其包括上述的电芯结构和/或上述的电池模块。
在本实例中，电池包内部应用上述电芯结构或电池模块，可减少电池包内部无效空间的占用量，从而提高单位体积的电池包含有的电量。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电芯结构，其特征在于，其包括：
壳体；
电极组件，设置于所述壳体内，所述电极组件包括电芯本体和由所述电芯本体延伸出的极耳；
顶盖组件，所述顶盖组件包括顶盖本体和设置在所述顶盖本体上的电极端子，所述顶盖本体连接所述壳体；
引脚部件，所述引脚部件包括相互连接的端子连接部和极耳引导部，所述端子连接部与所述电极端子连接，所述极耳引导部与所述极耳连接，所述极耳引导部远离所述电极组件的一面为外表面，所述外表面的部分表面内凹形成凹槽，所述极耳部分容纳于所述凹槽中。
2.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，至少部分所述极耳重叠，且重叠部分容纳于所述凹槽中。
3.如权利要求2所述的电芯结构，其特征在于，至少两个所述极耳分别从所述极耳引导部的两个侧边弯折至所述外表面，且至少两个所述极耳的末端重叠，且重叠部分容纳于所述凹槽中。
4.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述凹槽沿所述极耳引导部的长度方向延伸，且所述凹槽的长度大于或等于所述极耳的长度。
5.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述凹槽设置在所述外表面的中间位置。
6.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述凹槽的侧壁面与所述外表面圆滑过渡形成第一圆弧部。
7.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述凹槽的底部具有底壁面，所述底壁面与所述外表面的高度差至少为单个所述极耳的厚度。
8.如权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述凹槽的底部具有底壁面，所述底壁面沿靠近所述电极组件的方向凹陷形成贯穿槽；
所述极耳穿过所述贯穿槽并并搭接于所述底壁面。
9.一种电池模块，其特征在于，其包括如权利要求1-8中任意一项所述的电芯结构。
10.一种电池包，其特征在于，其包括如权利要求1-8中任意一项所述的电芯结构或如权利要求9所述的电池模块。
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