CN115986280A - 一种电池、电池模组、电池包和电动车 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电池、电池模组、电池包和电动车，电池包括壳体、电解液、密封件和设在所述壳体内的电芯，所述壳体上至少存在一对正负极引出端子，所述正负极引出端子伸出壳体；所述电芯由至少一根正电极绕线和一根负电极绕线，二者在中间衬体的外缘上重复往返叠合或/和叠绕绕制编织N层后构成电芯；所述构成的电芯上至少存在一对正极引出线和负极引出线，正极引出线和负极引出线与电芯相连；将构成的具有正负极引出线的电芯装入所述壳体内，正极引出线与正极引出端子连接，负极引出线与负极引出端子连接，将前述电芯装载于壳体，待密封之前注入电解液并完成制作，本申请高密度绕制编织，减少了大量内部连接件的使用和隔板等组件。
Description
技术领域
本发明属于电池领域，尤其涉及一种电池、电池模组、电池包和电动车。
背景技术
锂离子电池广泛应用于便捷式移动设备、大型储能系统、通信基站、国防空间技术和新能源汽车等领域，成为能量储存和转换的重要装备。
随着新能源车的不断普及，对新能源车中动力电池的使用要求变得越来越高。特别是用户对新能源车续时里程要求的不断提高，对新能源车使用的电池包而言，在车身底部空间有限的情况下，其总体容量需要不断的提高；同时，在动力电池包在使用过程中，因内阻导致的内耗和发热则要求尽量减少。
一般而言，电池的外壳内仅设有一个电芯或多个处于并联状态的裸电芯，而含有单个裸电芯或多个并联电芯都无法提高整个电池的电压。
为了解决上述技术问题，现有技术中存在对电池壳体内部提升的技术路线和外部提升的技术路线，如下：
（1）对电池壳体内部提升的技术路线。
申请人湖南科力远新能源股份有限公司，专利CN201110021300.4提供了一种内部串联式的电池。
在上述专利中提供的串联式电池，通过在一个电池壳体内设置多个极组，相对于多个电池并排设置，减少了外壳以及外部安装结构，提高了空间利用率，保证了动力电池包的整体容量；同时，减少了外部动力连接件的使用，改由壳体内部直接相邻的极组串联的方式，无需考虑动力连接件的连接稳定性及可靠性，能够降低连接内容，进而减少动力电池包在使用中的内耗。
申请人比亚迪股份有限公司，专利CN201911012284.5也提供了一种内部串联式的电池。
该专利两个相邻的极芯组件串联连接，极芯组之间设置有隔板，隔板将容纳空间分隔成若干个容纳腔的连接件和隔板件，提高电池的容量。
以上均是通过在电池壳体内进行内部串联的方式，相邻两个极组通过隔板隔开并使用连接件串联连接，来减少了外部动力连接件的使用，提高空间利用率的。
但其壳体内部由于隔板和连接件的加入，虽然减少了外部动力连接件的使用，但增加了内部连接件的使用和隔板等组件的内部结构空间的占用，使得内部的空间利用率减低。
（2）对电池壳体外部提升的技术路线。
申请人比亚迪股份有限公司，专利CN201910544929.3提供了电池包、车辆和储能装置，减低了重量，提升了空间利用率。但其提升的空间利用率属于外部，因为该申请是将电池模组通过端板和侧板的配合设计，避免了电池模组通过螺钉等连接件固定，从而减低了重量，提升了空间利用率。
此类解决方案类似于将电池包这个“老小区”的外立面修整，公共区域的占用拆除清理，再在“老小区”内穿插建几栋相同的楼。
显然该技术路线采用的是内部串联式的电池，所组成的电池模组，问题依然是将外部的问题缩小到内部，从而增加了内部连接件的使用和隔板等组件的内部结构空间的占用，使得内部的空间利用率减低。
发明内容
本申请内容旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，在本申请第一方面提供一种电池，包括：壳体、电解液、密封件和设在所述壳体内的电芯；所述壳体上至少存在一对正负极引出端子，所述正负极引出端子伸出壳体；所述电芯由至少一根正电极绕线和一根负电极绕线，二者在中间衬体的外缘上重复往返叠合或/和叠绕绕制编织N层后构成电芯；所述构成的电芯上至少存在一对正极引出线和负极引出线，正极引出线和负极引出线与电芯相连；将构成的具有正负极引出线的电芯装入所述壳体内，正极引出线与正极引出端子连接，负极引出线与负极引出端子连接，将前述电芯装载于壳体，待密封之前注入电解液并完成制作。
在本申请的一个实施例方式中，所述绕制编织的方式为相互交叉或交替、平行的任意一种或两种及其两种以上的组合。
在本申请的一个实施例方式中，所述中间衬体为圆形柱状中间衬体，外缘形状为圆形；所述构成的电芯横截面外缘形状为圆形状。
在本申请的一个实施例方式中，所述中间衬体为矩形柱状中间衬体，外缘形状为带圆角的矩形；所述构成的电芯横截面外缘形状为带圆角的矩形状。
在本申请的一个实施例方式中，所述中间衬体为电芯支撑件。
在本申请的一个实施例方式中，所述中间衬体为导热或/和冷却通道。
在本申请的一个实施例方式中，所述的N大于等于1。
在本申请的第二方面，提供一种电池模组，包括如上述所述任意一种实施方式中的电池。
在本申请的第三方面，提供一种电池包，包括上述任意一种实施方式中的电池或上述电池模组。
在本申请的第四方面，提供一种电动车，包括上述的电池包。
有益效果
与上述现有技术相比，本申请具有的有益效果为：首先，相同单位体积下通过高密度绕制编织，可见的减少了大量内部连接件的使用和隔板等组件，对有限的壳内空间充分有效使用，提高壳内的空间利用率，同时能更好的减低安全性问题；其次，得益于绕制编织型的电芯结构，其中间衬体在作为电芯支撑件的同时可进一步的作为电池的散热途径，与现有技术中在电池外部冷却散热或保温的途径相比，本申请有效利用电芯内部的空间进行散热冷却或保温的方式高效且进一步提高了电池整体的空间利用率高。
附图说明
图1是本申请实施例提供的电池的包装图。
图2是图1中A处的电芯结构的局部放大图。
图3是本申请实施例提供的电池的结构示意图、及其局部剖视示意图。
图4是本申请实施例提供的电池的电芯示意图、及其与正极引出线和负极引出线相连的示意图。
图5是本申请另一实施例提供的电池的包装图。
图6是图5中B处的电芯结构的局部放大图。
图7是本申请另一实施例提供的电池的结构示意图及其局部剖视示意图。
图8是本申请另一实施例提供的电池的电芯示意图、及其与正极引出线和负极引出线相连的示意图。
图9是本申请另一实施例提供的电池的电芯示意图、及其与正极引出线和负极引出线相连的示意图、及其C处的电芯结构的局部放大图。
附图标记
100-电池。
101-电芯。
102-壳体。
201-正极引出线。
202-负极引出线。
301-中间衬体。
401-正极引出端子。
402-负极引出端子。
2101-电芯。
2201-正极引出线。
2202-负极引出线。
2301-中间衬体。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。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。
如图1至图8所示。
本申请提供一种电池100，包括：壳体102、电解液、密封件和设在所述壳体内的电芯101；所述壳体102上至少存在一对正负极引出端子401、402，所述正负极引出端子401、402伸出壳体102；所述电芯101由至少一根正电极绕线和一根负电极绕线，二者在中间衬体301的外缘上重复往返叠合或/和叠绕绕制编织N层后构成电芯101；所述构成的电芯101上至少存在一对正极引出线201和负极引出线202，正极引出线201和负极引出线202与电芯101相连；将构成的具有正负极引出线的电芯101装入所述壳体102内，正极引出线201与正极引出端子401连接，负极引出线202与负极引出端子402连接，将电芯101装载于壳体102，待密封之前注入电解液并完成制作。
在本申请中，所提到正电极绕线和负电极绕线为柔性独立连续线状结构。
正电极绕线的制作步骤：
步骤一：将正极活性组分负载于集流体；所述负载的方式为物理涂覆或化学涂覆、模具压制、静电吸附、化学键合、离子络合、化学气相沉积、电化学沉积、原子层沉积、水热法、液相沉积、热处理中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
作为优选，所述正极活性组分的组成包括正极活性物质材料、导电剂、粘结剂。
作为优选，所述正极活性组分的组成包括正极活性物质材料、粘结剂。
作为优选，所述正极活性组分的组成包括正极活性物质材料、导电剂。
作为优选，所述正极活性组分的组成包括正极活性物质材料。
作为优选，所述集流体为连续形导电引线，所述连续形导电引线为柔性引线，所述连续形为连续螺旋形或连续直线形的一种或两种组合，所述引线的材料为金属铜、金属铝、金属镍、不锈钢、金、银、铂和碳纤维中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
步骤二：使用绝缘阻隔材料对步骤一的引线进行密闭包裹并呈套管状位于步骤一的外侧，外侧的套管状绝缘阻隔材料存在若干个通孔窗口以支持离子通过；所述的包裹方式为包带盘绕、热塑收缩、静电吸附、涂覆固化包裹、模具压制、化学气相沉积、液相沉积、热处理中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
作为优选，所述绝缘阻隔材料为PP膜、PE膜、PP/PE混合膜、玻纤膜、树脂、PTFE膜、PVDF膜、有机-无机复合膜或多孔陶瓷中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
步骤三：待步骤二将步骤一的四周连续密闭覆盖后，即得到独立连续线状正电极绕线。
进一步的，将步骤三外侧进一步覆盖多孔防护层；所述多孔防护层存在若干个通孔窗口以支持离子通过；所述多孔防护层的材料为金属织物、高分子织物和纤维织物中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
负电极绕线的制作步骤：
步骤一：将负极活性组分负载于集流体；所述负载的方式为物理涂覆或化学涂覆、模具压制、静电吸附、化学键合、离子络合、化学气相沉积、电化学沉积、原子层沉积、水热法、液相沉积、热处理中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
作为优选，所述负极活性组分的组成包括负极活性物质材料、导电剂、粘结剂。
作为优选，所述负极活性组分的组成包括负极活性物质材料、粘结剂。
作为优选，所述负极活性组分的组成包括负极活性物质材料、导电剂。
作为优选，所述负极活性组分的组成包括负极活性物质材料。
作为优选，所述集流体为连续形导电引线，所述连续形导电引线为柔性引线，所述连续形为连续螺旋形或连续直线形的一种或两种组合，所述引线的材料为金属铜、金属铝、金属镍、不锈钢、金、银、铂和碳纤维中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
步骤二：使用绝缘阻隔材料对步骤一的引线进行密闭包裹并呈套管状位于步骤一的外侧，外侧的套管状绝缘阻隔材料存在若干个通孔窗口以支持离子通过；所述的包裹方式为包带盘绕、热塑收缩、静电吸附、涂覆固化包裹、模具压制、化学气相沉积、液相沉积、热处理中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
作为优选，所述绝缘阻隔材料为PP膜、PE膜、PP/PE混合膜、玻纤膜、树脂、PTFE膜、PVDF膜、有机-无机复合膜或多孔陶瓷中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
步骤三：待步骤二将步骤一的四周连续密闭覆盖后，即得到独立连续线状负电极绕线。
进一步的，将步骤三外侧进一步覆盖多孔防护层；所述多孔防护层存在若干个通孔窗口以支持离子通过，所述多孔防护层的材料为金属织物、高分子织物和纤维织物中的任意一种或两种及其两种以上的组合。
在本申请中，正负电极绕线的结构特点和应用构成的电芯101区别于动力电池领域现有技术常用的极芯。正负电极绕线绕制编织构成的电芯101为电池100外壳内部的组成部分，而不能被理解为电池100本身；电芯101为编织型电芯结构；一般情况下，电芯101至少包括绝缘阻隔层、集流体及负载于集流体的活性组分，电芯101一般是指未装载于壳体的组件。
在本申请中，电芯101可以是由一根正电极绕线和一根负电极绕线在矩形柱状中间衬体301的外缘上，以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体301的第一轴向连续绕制编织，矩形柱状中间衬体301的外缘被第一次绕制编织覆盖后，所构成的电芯101其绕制编织层数为1。
如图1和2，电芯101由一根正电极绕线和一根负电极绕线在矩形柱状中间衬体301的外缘上，以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体301的第一轴向连续绕制编织，矩形柱状中间衬体301的外缘被第一次绕制编织覆盖后，将覆盖后的第一层作为第一外缘；重复以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体301的第二轴向（即反向）连续绕制编织，将矩形柱状中间衬体301叠合覆盖第二次，将覆盖后的第二层作为第二外缘；重复以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体301的第一轴向连续绕制编织，将矩形柱状中间衬体301叠合覆盖第三次，以此叠绕类推。由此配置一根正电极绕线和一根负电极绕线以此方式重复往返的在矩形柱状中间衬体301上连续叠合或/和叠绕绕制编织N层后构成电芯101。
一般情况下，如图2矩形柱状中间衬体301作为电芯支撑件时，其轴向外缘应被尽可能覆盖；如图6矩形柱状中间衬体301作为导热或/和冷却通道时，其轴向外缘应留出能够伸出壳体102的部分不被覆盖。
一般情况下，电芯101可以由两根正电极绕线和一根负电极绕线连续地构成；还可以由三根正电极绕线和三根负电极绕线连续地构成；还可以由一根正电极绕线和二根负电极绕线连续地构成；还可以由五根正电极绕线和七根负电极绕线连续地构成。
一般情况下，上述绕制编织的层数取决于实际需要的电池尺寸大小，以及需要的电池能量密度的多少。绕制编织的层数可以是1层，或2层，或10层，或10-100层，或100至1000层，或1000层以上均可；一般情况下，绕制编织的层数不少于1层即可构成本申请的电芯101。
一般情况下，上述规定的间隔不同，实现的电芯101的绕制密度也将不同，装载入壳体102注入电解液密封后得到的电池100的能量密度也不同。
如图1至图8，本申请在有限的空间内高密度地绕制编织，得到电芯101；所述电芯101横截面虽然在本申请中图未示出，但显然，所述电芯101横截面外缘形状为圆角的矩形状。
又如图9所示。
本申请提供的又一种电芯2101。
电芯2101可以是由一根正电极绕线和一根负电极绕线在圆形柱状中间衬体2301的外缘上，以隔有规定间隔的方式相互交叉或交替的沿中间衬体2301的第一轴向连续绕制编织，圆形柱状中间衬体301的外缘被第一次绕制编织覆盖后，所构成的电芯2101其绕制编织层数为1。
如图9，电芯2101由一根正电极绕线和一根负电极绕线在圆形柱状中间衬体2301的外缘上，以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体2301的第一轴向连续绕制编织，圆形柱状中间衬体2301的外缘被第一次绕制编织覆盖后，将覆盖后的第一层作为第一外缘；重复以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体2301的第二轴向（即反向）连续绕制编织，将圆形柱状中间衬体2301叠合覆盖第二次，将覆盖后的第二层作为第二外缘；重复以隔有规定间隔的方式平行的沿中间衬体2301的第一轴向连续绕制编织，将圆形柱状中间衬体2301叠合覆盖第三次，以此叠绕类推。由此配置一根正电极绕线和一根负电极绕线以此方式重复往返的在圆形柱状中间衬体2301上连续叠合或/和叠绕绕制编织N层后构成电芯2101。
一般情况下，如图9圆形柱状中间衬体2301作为电芯支撑件时，其轴向外缘应被尽可能覆盖；
虽然在本申请中图未示出，但显然，当圆形柱状中间衬体2301作为导热或/和冷却通道时，其轴向外缘应留出能够伸出圆形柱状壳体的部分不被覆盖。
一般情况下，电芯2101可以由两根正电极绕线和一根负电极绕线连续地构成；还可以由三根正电极绕线和三根负电极绕线连续地构成；还可以由一根正电极绕线和二根负电极绕线连续地构成；还可以由五根正电极绕线和七根负电极绕线连续地构成。
一般情况下，上述绕制编织的层数取决于实际需要的电池尺寸大小，以及需要的电池能量密度的多少。绕制编织的层数可以是1层，或2层，或10层，或10-100层，或100至1000层，或1000层以上均可；一般情况下，绕制编织的层数不少于1层即可构成本申请的电芯2101。
一般情况下，上述规定的间隔不同，实现的电芯2101的绕制密度也将不同，虽然在本申请中图未示出，但显然，不同绕制密度的电芯2101装载入圆形柱状壳体注入电解液密封后得到的电池的能量密度也不同。
如图9，本申请在有限的空间内高密度地绕制编织，得到电芯2101；所述电芯2101横截面虽然在本申请中图未示出，但显然，所述电芯2101横截面外缘形状为圆形状。
如图9中C处，提供的是一种相互交叉或交替的绕制编织方式；虽然在本申请中图未示出，但显然，当以相互平行的方式在圆形柱状中间衬体2301外缘上，以隔有规定间隔的方式沿中间衬体2301的轴向连续绕制编织，也是可以的。
同理，图2和图6，提供的是一种相互平行的绕制编织方式；虽然在本申请中图未示出，但显然，当以相互交叉或交替的绕制编织方式在矩形柱状中间衬体301外缘上，以隔有规定间隔的方式沿中间衬体301的轴向连续绕制编织，也是可以的。
在本申请中，电池100不指定为锂离子电池一种。
本申请中，电池100的其他结构与现有技术的常规设置相同，如电流中断装置、密封件等，在此不作赘述。
在本申请的另一个方面，提供了一种电池模组包括上述任一实施例的电池100。采用本申请提供的电池模组，组装工艺少，电池内外部连接件少，电池内外部空间利用率高。
在本申请的另一个方面，提供了一种电池包包括上述任一实施例的电池100或上述提供的电池模组。
在本申请的另一个方面，提供了一种电动车包括上述的电池包。
以上实施例描述的是本发明的一部分实施例，显然并非全部的实施例。本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种电池，包括壳体、电解液、密封件和设在所述壳体内的电芯，其特征在于，所述壳体上至少存在一对正负极引出端子，所述正负极引出端子伸出壳体；所述电芯由至少一根正电极绕线和一根负电极绕线，二者在中间衬体的外缘上重复往返叠合或/和叠绕绕制编织N层后构成电芯；所述构成的电芯上至少存在一对正极引出线和负极引出线，正极引出线和负极引出线与电芯相连；将构成的具有正负极引出线的电芯装入所述壳体内，正极引出线与正极引出端子连接，负极引出线与负极引出端子连接，将前述电芯装载于壳体，密封注入电解液，完成制作。
2.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述绕制编织的方式为相互交叉或交替、平行的任意一种或两种及其两种以上的组合。
3.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述中间衬体为圆形柱状中间衬体，外缘形状为圆形；所述构成的电芯横截面外缘形状为圆形状。
4.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述中间衬体为矩形柱状中间衬体，外缘形状为带圆角的矩形；所述构成的电芯横截面外缘形状为带圆角的矩形状。
5.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述中间衬体为电芯支撑件。
6.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述中间衬体为导热或/和冷却通道。
7.根据权利要求1所述的一种电池，其特征在于，所述的N大于等于1。
8.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的电池。
9.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-7任意一项所述的电池或权利要求8所述的电池模组。
10.一种电动车，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池包。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111205541.4A CN115986280A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种电池、电池模组、电池包和电动车 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111205541.4A CN115986280A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种电池、电池模组、电池包和电动车 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115986280A true CN115986280A (zh) | 2023-04-18 |
Family
ID=85960686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111205541.4A Pending CN115986280A (zh) | 2021-10-15 | 2021-10-15 | 一种电池、电池模组、电池包和电动车 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115986280A (zh) |
-
2021
- 2021-10-15 CN CN202111205541.4A patent/CN115986280A/zh active Pending
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20230418 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |