CN116742288A - 端盖组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施方式提供了一种端盖组件、电池单体、电池及用电装置，端盖组件，包括：端盖；以及第一电极端子，设置于所述端盖，所述第一电极端子的至少部分沿第一方向凸出于所述端盖的边缘，所述第一方向垂直于所述端盖的厚度方向；第二电极端子，设置于所述端盖并与所述第一电极端子间隔设置。通过第一电极端子的异形设置，能够便于电池内相邻电池单体间电连接，加快电池组装效率，提高电池机械强度。

Description

端盖组件、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请属于电池技术领域，尤其涉及一种端盖组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

随着自然资源的消耗及环境的破坏日益加重，各领域中对可以储存能量并有效地利用储存能量的装置兴趣日益增长。电池单体是可以彼此结合的利用新的可再生能量的系统。

在电池技术领域中，如何提高电池的能量密度，是电池技术中一个研究方向。

发明内容

本申请实施方式提供了一种端盖组件、电池单体、电池及用电装置，能够改善现有电池内部空间利用率较低的效率问题。

本申请实施方式的第一方面，提供了一种端盖组件，包括端盖、第一电极端子与第二电极端子。

第一电极端子，设置于所述端盖，所述第一电极端子的至少部分沿第一方向凸出于所述端盖的边缘，所述第一方向垂直于所述端盖的厚度方向；第二电极端子，设置于所述端盖并与所述第一电极端子间隔设置。

在上述方案中，第一电极端子的至少部分凸出于所述端盖的边缘，以便于第一电极端子与其它的电池单体的电极端子直接相连，从而省去转接结构，便于实现电池单体之间的电连接，提高电池内部的空间利用率和能量密度，增强电池整体的强度。

在本申请的一些可选实施方式中，所述端盖组件被配置为：当多个电池单体沿所述第一方向布置时，所述第一电极端子用于与相邻的所述电池单体的所述第二电极端子相抵接。

采用上述结构，第一电极端子的异形设置，能够在相邻电池单体成组排列时，相互交叠，便于相邻电池单体间焊接固定，从而在减少电池内的支撑结构的同时，能够维持电池单体间的机械强度，有效提升电池内部的空间利用率，提高电池储能能力。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一电极端子和所述第二电极端子沿所述第一方向布置。

采用上述结构，第一电极端子及第二电极端子沿第一方向上间隔设置，能够便于相邻电池单体间的排布，使电池内的电池单体排布更整齐。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一电极端子包括第一配合部，所述第一配合部的至少部分沿所述第一方向凸出于所述端盖的边缘，所述第二电极端子设有第二配合部；当多个电池单体沿所述第一方向布置时，所述第一配合部用于与相邻的所述电池单体的所述第二配合部匹配并连接。

采用上述结构，第一配合部、第二配合部的设置，便于电池单体排布，能够使电池内的各电池单体间依次正负相连接，不需要加设额外的连接结构、汇流结构，优化了电池内的机械结构，提高电池内部的空间利用率。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第二配合部包括凹槽，所述凹槽与所述第一配合部凸出于所述端盖的部分相配合。

采用上述结构，通过凹槽的设置，便于电池单体间，先沿预设位置拼接排布，在统一完成后续固定工作，如焊接等，便于生产线加工，显著提高生产效率。

本申请实施方式的第二方面，提供了一种电池单体，包括：上述的端盖组件。

本申请实施方式的第三方面，提供了一种电池，包括多个上述的电池单体。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一电极端子与相邻的所述电池单体的第二电极端子相抵并连接。

采用上述结构，第一电极端子与相邻电池单体的第二电极端子相连接，使电池内电池单体间实现电连接，便于电池单体在电池内综合排布，便于电池内结构的优化提升。

在本申请的一些可选实施方式中，所述第一电极端子与相邻的所述电池单体的第二电极端子间焊接连接。

采用上述结构，通过焊接连接，能够提升相邻电池单体间连接的机械强度，减少电池内的连接结构，优化电池内的储存空间。

本申请实施方式的第四方面，提供了一种用电装置，包括：上述的电池。

与现有技术相比，本申请实施方式的端盖组件、电池单体、电池及用电装置中，通过第一电极端子和/或第二电极端子的异形设置，能够在相邻电池单体成组排列时，相互交叠，便于相邻电池单体间焊接固定，从而在减少电池内的支撑结构的同时，能够维持电池单体间的机械强度，有效提升电池内部的空间利用率，提高电池储能能力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式的技术方案，下面将对本申请实施方式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方式，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，还可以根据这些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所示实施例的电池模块的结构示意图。

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸示意图。

图5为本申请一些实施例提供的端盖组件的结构示意图。

图6为本申请一些实施例提供的相邻电池单体连接处的结构示意图。

图7为本申请另一些实施例提供的相邻电池单体连接处的结构示意图。

图8为图6中相邻电池单体连接处的局部放大图。

图9为图7中相邻电池单体连接处的局部放大图。

附图中：

1、第一电极端子；2、第二电极端子；3、防爆阀；4、密封钉；5、第一配合部；6、第二配合部；

10、电池单体；20、外壳；21、端盖；22、壳体；30、电极组件；

110、箱体；111、第一箱体部；112、第二箱体部；120、电池模块；

100、电池；200、控制器；300、马达；1000、车辆。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施方式进行详细的描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文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；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，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。

在本申请实施方式的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施方式的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施方式”意味着，结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施方式中。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方式，也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施方式可以与其它实施方式相结合。

在本申请实施方式的描述中，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，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施方式的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施方式的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施方式和简化描述，而不是指示或暗示所指的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申请实施方式的限制。

在本申请实施方式的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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实施方式中的具体含义。

目前，从市场发展前景及应用趋势来看，由于电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多和存储时间长等优点，已经在多种领域中得到广泛的利用。如被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被应用于为高功率的装置提供动力，如电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着电池应用领域的不断扩大，市场对其的要求也在不断提高，而对于电池的使用安全性及储能能力，是电池领域中长期追求的改进热点。目前电池的结构中，储能部件为电池单体，为了提高电池储能能力，其常用手段是压缩电池内其他组件的体积占比，提高电池单体的体积占比。

本申请发明人注意到，现有电池结构中，过度压缩其他组件，而增大电池单体的体积，会造成电池机械强度下降。实际应用中，尤其以载具电池为例，其工作环境中震动明显，在电池内结构强度低的情况下，易出现碰撞漏液，甚至引发更严重的安全问题，不利于长久发展。

为了缓解现有电池中储能能力与安全性间的矛盾，申请人研究发现，可以对电池单体结构做出调整，使相邻电池单体间相互依存，形成强度较高的整体，充分的利用了电池中，占比最大的电池单体，以弥补减少支撑架构导致的强度下降的问题，并能进一步减少对现有电池中的支撑结构，普适于现有电池的使用。

基于以上考虑，为了解决现有电池的储能能力与安全性间的矛盾，本申请发明人经过深入研究，设计了一种端盖组件、电池单体、电池及用电装置。

本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置，用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。

以下实施例为了方便说明，以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000为例进行说明。

请参照图1，图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、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。车辆1000的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000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100不仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

在本申请一些实施例中，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，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。

本申请中，请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸示意图。电池100包括箱体110和电池单体10(图2未示出)，电池单体10容纳于箱体110内。箱体110用于容纳电池单体10，箱体110可以是多种结构。在一些实施例中，箱体110可以包括第一箱体部111和第二箱体部112，第一箱体部111与第二箱体部112相互盖合，第一箱体部111和第二箱体部112共同限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第二箱体部112可以是一端开口的空心结构，第一箱体部111为板状结构，第一箱体部111盖合于第二箱体部112的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体110；第一箱体部111和第二箱体部112也均可以是一侧开口的空心结构，第一箱体部111的开口侧盖合于第二箱体部112的开口侧，以形成具有容纳空间的箱体110。

不限地，为提高第一箱体部111与第二箱体部112连接后的密封性，第一箱体部111与第二箱体部112之间也可以设置密封件，比如，密封胶、密封圈等。且假设第一箱体部111盖合于第二箱体部112的顶部，第一箱体部111亦可称之为上箱盖，第二箱体部112亦可称之为下箱体。

在电池100中，电池单体10可以是一个，也可以是多个。若电池单体10为多个，多个电池单体10之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。多个电池单体10之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体10构成的整体容纳于箱体110内；当然，也可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块120，多个电池模块120再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体110内。

本申请中，请参照图3，图3为图2所示的电池模块120的结构示意图。电池单体10为多个，多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块120。多个电池模块120再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体110内。

图4为本申请一些实施例提供的电池单体10的爆炸示意图。如图4所示，本申请实施例提供的电池单体10包括电极组件30和外壳20，电极组件30容纳于外壳20内。

在一些实施例中，外壳20还可用于容纳电解质，例如电解液。外壳20可以是多种结构形式，如长方体等。示例性地，外壳20的形状可根据电极组件30的具体形状来确定。如电极组件30为长方体结构，则可选用长方体外壳。

在一些实施例中，外壳20可以包括壳体22和端盖21，壳体22为一侧开口的空心结构，端盖21盖合于壳体22的开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件30和电解质的密封空间。

不限地，壳体22可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体22的形状可根据电极组件30的具体形状来确定。比如，若电极组件30为圆柱体结构，则可选用为圆柱体壳体22；若电极组件30为长方体结构，则可选用长方体壳体22。当然，端盖21也可以是多种结构，比如，端盖21为板状结构、一端开口的空心结构等。示例性的，在图4中，壳体22为长方体结构，端盖21为板状结构，端盖21盖合于壳体22顶部的开口处。

在一些实施例中，电池单体10还可以包括正极电极端子和负极电极端子，正极电极端子和负极电极端子均安装于端盖21上。正极电极端子和负极电极端子均用于与电极组件30电连接，以输出电极组件30所产生的电能。

在另一些实施例中，外壳20也可以是其他结构，比如，外壳20包括壳体22和两个端盖21，壳体22为相对的两侧开口的空心结构，一个端盖21对应盖合于壳体22的一个开口处并形成密封连接，以形成用于容纳电极组件30和电解质的密封空间。在这种结构中，正极电极端子和负极电极端子可安装在同一个端盖21上，也可以安装在不同的端盖21上。

不限地，在电池单体10中，容纳于外壳20内的电极组件30可以是一个，也可以是多个。示例性地，外壳20内的电极组件30设置有两个以上。

图5为本申请一些实施例提供的端盖组件21的结构示意图。且本申请实施例中第一方向为图5中x轴方向。如图5所示，本申请一些实施方式，提供了一种端盖组件21，包括端盖21、第一电极端子1及第二电极端子2。第一电极端子1设置于端盖21，第一电极端子1的至少部分沿第一方向凸出于端盖21的边缘，第一方向垂直于端盖21的厚度方向。第二电极端子2设置于端盖21并与第一电极端子1间隔设置。

示例性地，参照图5，第一电极端子1及第二电极端子2间还可设置有防爆阀3及密封钉4。不限地，当排布设置的电池单体为多行多列设置时，行首末或列首末处电池单体上的第一电极端子1及第二电极端子2中至少有一者沿第二方向凸出于端盖21。具体地，第二方向与第一方向不平行，且第二方向可根据电池单体的排布确定。示例性地，第二方向与第一方向相垂直。

不限地，第一电极端子1及第二电极端子2可呈矩形状，并与端盖21相贴合。不限地，第一电极端子1及第二电极端子2上沿第一方向上远离端盖21中心部的一侧，凸出于端盖21，并至少凸出端盖21延伸预设长度。具体地，预设长度可根据电池单体沿第一方向排布时，相邻电池单体间的间隔确定。

不限地，第一方向可根据端盖21的形状进行设置，使第一电极端子1及第二电极端子2在垂直于端盖21厚度的平面内延伸。示例性地，当端盖21为矩形状时，第一方向为端盖21长轴方向；当端盖21为圆形状时，第一方向为端盖21的任一直径方向。

不限地，第一电极端子1与第二电极端子2分别为电池单体的正负极，为了保证相邻电池单体间连接的安全性，第一电极端子1及第二电极端2分别设置于端盖21上第一方向上的两端。

不限地，第一电极端子1可包括第一极柱及第一延伸片，第二电极端子2可包括第二极柱及第二延伸片。具体地，第一延伸片及第二延伸片中的一者，至少部分沿第一方向凸出于端盖21的边缘。不限地，第一电极端子1与第二电极端子2可分别为正极极柱或负极极柱。具体地，当第一电极端子1为正极极柱时，第二电极端子2为负极极柱；当第一电极端子1为负极极柱时，第二电极端子2为正极极柱。

不限地，端盖21两端上开有引入第一电极端子1和第二电极端子2的安装孔，第一极柱和第二极柱均安装在端盖21第一方向上两端的安装孔内，且第二极柱与端盖21之间设置有绝缘垫片，防止第二极柱与端盖21电连接。第一延伸片和第二延伸片设置于安装孔的一端。不限地，第一极柱上还设置有第一延伸片与端盖21之间的电阻，用于将第一延伸片与端盖21间电连接。具体地，电阻可以为圆环状或者圆柱状。

通过第一电极端子1的凸出端盖21边缘的设置，能够便于电池内相邻电池单体间可通过电极端子电连接，实现多个电池单体的并联或串联或混联，加快电池组装效率，提高电池机械强度，并减少电池中多个电池单体间汇流部件的设置，提高电池内的空间利用率。

如图5所示，在一些实施例中，端盖21组件被配置为：当多个电池单体沿第一方向布置时，第一电极端子1用于与相邻的电池单体的第二电极端子2相抵接。

示例性地，当多个电池单体沿第一方向布置时，第一电极端子1可伸入相邻电池单体的第二电极端子2内，并与其相连接。具体地，排布时，相邻电池单体间的间隔小于两倍的预设长度，使第一电极端子1与相邻第二电极端子2紧密贴合。

不限地，电池单体可在电池100内呈多行多列的阵列设置，且行或列第一方向上两端的电池单体上，第一电极端子1凸出端盖21的方向与行或列中电池单体上第一电极端子1凸出相垂直。

第一电极端子1与第二电极端子2间相抵接，能够在相邻电池单体成组排列时，相互交叠，便于相邻电池单体间电连接，也便于相邻电池单体间能够焊接固定，从而在减少电池内的支撑结构的同时，能够维持电池单体间的机械强度，有效提升电池内部的空间利用率，提高电池储能能力。

如图5所示，在一些实施例中，第一电极端子1和第二电极端子2沿第一方向布置。

第一电极端子1及第二电极端子2沿第一方向上间隔设置，能够便于相邻电池单体间的排布，使电池内的电池单体排布更整齐。

图6为本申请一些实施例提供的相邻电池单体连接处的结构示意图，图7为本申请另一些实施例提供的相邻电池单体连接处的结构示意图，图8为图6中相邻电池单体连接处的局部放大图，图9为图7中相邻电池单体连接处的局部放大图。如图6及7所示，在一些实施例中，第一电极端子1包括第一配合部5，第一配合部5的至少部分沿第一方向凸出于端盖21的边缘，第二电极端子2设有第二配合部6；当多个电池单体沿第一方向布置时，第一配合部5用于与相邻的电池单体的第二配合部6匹配并连接。

示例性地，参照图8，第一配合部5为沿第一方向凸起的凸台，多个电池单体沿第一方向布置时，凸台抵接在相邻电池单体上的第二配合部6，并与之相配合。示例性地，参照图9，第一配合部5为沿第一方向延伸设置的连接钩，连接钩凸出端盖21边缘，多个电池单体沿第一方向布置时，连接钩钩接在相邻电池单体上的第二配合部6上。

第一配合部5、第二配合部6的设置，便于多个电池单体间预设排布，后续同一焊接，能够使电池100内的各电池单体间依次正负相连接，不需要加设额外的连接结构、汇流结构，优化了电池内的机械结构，提高电池内部的空间利用率。

如图8及9所示，在一些实施例中，第二配合部6包括凹槽，凹槽与第一配合部5凸出于端盖21的部分相配合。

示例性地，参照图8，第二配合部6为沿第一方向凹陷的凹槽，相邻电池单体的第一配合部5上凸台能够抵接在凹槽内。示例性地，参照图9，第二配合部6为沿端盖21厚度方向延伸的凹槽，相邻电池单体的第一配合部5上连接钩能够钩接在凹槽内。

通过凹槽的设置，便于电池单体间，先沿预设位置拼接排布，在统一完成后续固定工作，如焊接等，便于生产线加工，显著提高生产效率。

在一些实施例中，第一电极端子1与相邻的电池单体的第二电极端子2间焊接连接。

不限地，第一电极端子1与相邻电池单体的第二电极端子2间，通过第一配合部5及第二配合部6相焊接。不限地，第一电极端子1与相邻的电池单体的第二电极端子2间还可通过卡接、扣接、螺栓连接等方式固定。

通过将相邻电池单体间的第一配合部5及第二配合部6相焊接，能够加强相邻电池单体间的连接强度，减少相邻电池单体间额外的支撑结构，同时，前述结构也能够实现相连电池单体间的电连接，减少电池内的汇流部件，进一步提升电池内的有效空间。

与现有技术相比，本申请实施方式的端盖组件21、电池单体10、电池100及用电装置中，通过第一电极端子1和/或第二电极端子2的异形设置，能够在相邻电池单体成组排列时，相互交叠，便于相邻电池单体间焊接固定，从而在减少电池内的支撑结构的同时，能够维持电池单体间的机械强度，有效提升电池内部的空间利用率，提高电池储能能力。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式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方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施方式中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种电池单体的端盖组件，其特征在于，包括：

端盖；以及

第一电极端子，设置于所述端盖，所述第一电极端子的至少部分沿第一方向凸出于所述端盖的边缘，所述第一方向垂直于所述端盖的厚度方向；

第二电极端子，设置于所述端盖并与所述第一电极端子间隔设置。

2.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述端盖组件被配置为：当多个电池单体沿所述第一方向布置时，所述第一电极端子用于与相邻的所述电池单体的所述第二电极端子相抵接。

3.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述第一电极端子和所述第二电极端子沿所述第一方向布置。

4.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述第一电极端子包括第一配合部，所述第一配合部的至少部分沿所述第一方向凸出于所述端盖的边缘，所述第二电极端子设有第二配合部；

当多个电池单体沿所述第一方向布置时，所述第一配合部用于与相邻的所述电池单体的所述第二配合部匹配并连接。

5.根据权利要求4所述的端盖组件，其特征在于，所述第二配合部包括凹槽，所述凹槽与所述第一配合部凸出于所述端盖的部分相配合。

6.一种电池单体，其特征在于，包括：如权利要求1-5任一项所述的端盖组件。

7.一种电池，其特征在于，包括多个根据权利要求6所述的电池单体。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第一电极端子与相邻的所述电池单体的第二电极端子相抵并连接。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第一电极端子与相邻的所述电池单体的第二电极端子间焊接连接。

10.一种用电装置，其特征在于，包括：如权利要求7-9任一项所述的电池。