CN116802868A - 电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置 - Google Patents

电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN116802868A
CN116802868A CN202180092758.0A CN202180092758A CN116802868A CN 116802868 A CN116802868 A CN 116802868A CN 202180092758 A CN202180092758 A CN 202180092758A CN 116802868 A CN116802868 A CN 116802868A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tab
assembly
end cap
electrode
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.)
Pending
Application number
CN202180092758.0A
Other languages
English (en)
Inventor
温裕乾
张威
李萌
朱文琪
白清林
唐鸣浩
张小畏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Original Assignee
Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Contemporary Amperex Technology Co Ltd filed Critical Contemporary Amperex Technology Co Ltd
Publication of CN116802868A publication Critical patent/CN116802868A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/148—Lids or covers characterised by their shape
    • H01M50/154—Lid or cover comprising an axial bore for receiving a central current collector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0587—Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H01M50/188—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members the sealing members being arranged between the lid and terminal
    • 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
    • H01M50/538—Connection of several leads or tabs of wound or folded electrode stacks
    • 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)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本申请实施例提供一种电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置，其中，电池(100)包括：壳体(11)，具有开口(111)；端盖组件(12)，用于封闭开口(111)，端盖组件(12)包括端盖本体(121)和电极端子(122)，电极端子(122)绝缘连接于端盖本体(121)；和电极组件(13)，设在壳体(11)，电极组件(13)呈卷绕结构且包括：卷绕主体(131)、第一极耳(132)和第二极耳(133)，第一极耳(132)和第二极耳(133)极性相反，且连接于卷绕主体(131)沿卷绕结构的卷绕轴线(K)的同一侧；其中，第一极耳(132)与电极端子(122)电连接，第二极耳(133)与端盖本体(121)电连接。

Description

电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置 技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置。
背景技术
随着由于锂离子等电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在电动汽车上面已普遍应用。
但是，提高电动汽车的电池的工作性能，一直是业内的一个难题。
发明内容
本申请的目的在于提高电池的性能。
根据本申请的第一方面，提供了一种电池单体，包括：
壳体，具有开口；
端盖组件，用于封闭开口，端盖组件包括端盖本体和电极端子，电极端子绝缘连接于端盖本体；和
电极组件，设在壳体，电极组件呈卷绕结构且包括：卷绕主体、第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳极性相反，且连接于卷绕主体沿卷绕结构的卷绕轴线的同一侧；
其中，第一极耳与电极端子电连接，第二极耳与端盖本体电连接。
该实施例将第一极耳和第二极耳从卷绕主体的同一端引出，只需要在电极组件的一端预留电连接空间，也省去了在电池单体的两端分别设置电极端子，可有效提高电池单体的整体能量密度，在电池单体的容量一定的情况下，能够减小电池单体的体积，使电池在用电装置中更容易布局。
而且，此种电池单体只设置一个电极端子，第一极耳与电极端子电连接，第二极耳直接与端盖本体电连接，可简化电池单体的结构和装配工艺。通过省去一个电极端子，可在端盖本体上留出较大空间，易于在端盖本体上布局注液部件和泄压部件，也为布置温度采集部件、电池单体间的汇流件和各类导线留出充裕的空间，也有利于增大电极端子的横截面积，以增加电池单体的过流能力。对于端盖本体的面积较小时，此种设计具 有更大的优势。
在一些实施例中，第一极耳和第二极耳均沿卷绕结构的整个周向延伸，且沿卷绕结构的径向间隔设置。
该实施例使极耳连续延伸并卷绕至少一圈，在周向上与卷绕主体具备较好的连接强度，使极耳根部具有较好的自支撑作用，在对极耳施加周向作用力揉平的过程中，防止出现极耳打皱现象，使揉平区域形状稳定，优化第一极耳与电极端子以及第二极耳与端盖本体的焊接效果，保证电极组件可靠地向外传输电能，并提高过流能力。此外，极耳焊接时产生的粒子也不容易沿周向掉落到第一极片和第二极片的间隙内，可提高电极组件工作的可靠性，防止出现短路或极片划伤的问题。而且，通过设置连续极耳可简化模切极片工序，同时在卷绕形成卷绕主体时，也无需进行极耳对位，可简化工艺，提升电极组件的生产效率。
另外，第一极耳和第二极耳沿径向间隔设置，间隔区域形成导液区，既能够将第一极耳和第二极耳在空间上隔开起到绝缘作用，又能使电解液从导液区浸润到卷绕主体的内部，保证电极组件的浸润性能，提高吸液效果，以在电池充放电的过程中，使电解液与第一极片和第二极片上的活性物质充分发生反应，从而优化电池单体的性能。可引导电解液流入卷绕主体的内部。
在一些实施例中，电极端子位于端盖本体的中心位置。
该实施例可在端盖本体上位于电极端子的整个外周区域均留出较大空间，易于在端盖本体上布局注液部件和泄压部件，也为布置温度采集部件、电池单体间的汇流件和各类导线留出充裕的空间，也有利于增大电极端子的横截面积，以增加电池单体的过流能力。
在一些实施例中，端盖组件还包括：绝缘组件，设在电极端子与端盖本体之间，用于绝缘并连接电极端子与端盖本体。
该实施例不仅能够将电极端子安装于端盖本体，还能使电极端子与端盖本体之间可靠绝缘，在端盖本体起到电极端子的作用时，可防止不同极性的电极端子之间发生短路，提高电池单体工作的可靠性。
在一些实施例中，端盖本体上设有第一通孔，第一通孔远离电极组件的一端设有第一凹槽，电极端子设在第一通孔内，电极端子包括端子主体部，端子主体部的外侧壁上设有第一环槽，绝缘组件包括：
第一绝缘环，包括相互连接的配合段和限位段，配合段设在第一通孔内侧壁与端子主体部的外侧壁之间，配合段靠近电极端子的侧壁上设有第二环槽，限位段抵靠在第 一凹槽的底壁；和
连接环，连接环沿径向的外端嵌入第二环槽，连接环沿径向的内端嵌入第一环槽。
该实施例通过连接环将电极端子与第一绝缘环连接，且通过设置第一凹槽可限制第一绝缘环沿卷绕轴线朝向靠近电极组件移动的自由度，通过第一绝缘环与第一通孔及第一凹槽的紧配合，还可防止电极端子沿卷绕轴线朝向远离电极组件移动的自由度。由此，可实现电极端子在端盖本体上的固定，并实现电极端子与端盖本体之间的绝缘，防止发生短路，提高电池单体工作的可靠性。
在一些实施例中，连接环采用绝缘环。
该实施例能够进一步提高电极端子与端盖本体之间的绝缘性，防止发生短路，提高电池单体工作的可靠性。可选地，由于第一绝缘环已经能够实现电极端子与端盖本体之间的绝缘，连接环也可采用金属材料制成，以提高电极端子与第一绝缘环的连接可靠性。
在一些实施例中，电极端子还包括延伸部，延伸部连接于端子主体部且位于第一环槽靠近电极组件的一侧，延伸部沿卷绕结构的径向朝外延伸，用于支撑第一绝缘环和连接环中的至少一个；绝缘组件还包括：第三绝缘环，设在延伸部与端盖本体之间。
该实施例的端盖组件通过设置组合式的绝缘组件，方便单个零件的加工，也能够在组合后实现电极端子与端盖本体之间的连接和绝缘，绝缘组件可限制电极端子与端盖本体沿卷绕轴线方向相对移动的自由度，也可限制电极端子在第一通孔内沿径向运动的自由度，以使电极端子安装更牢固；而且，通过设置第一绝缘环、连接环和第三绝缘环，可充分覆盖电极端子与端盖本体可能发生接触的各个位置，以提高绝缘性能，提高电池单体工作的可靠性。而且，通过形成整体的端盖组件便于实现电池单体的装配。
在一些实施例中，还包括转接组件，设在端盖组件与电极组件之间，转接组件包括：
转接环，被配置为将第二极耳与端盖本体电连接；
转接盘，设在转接环的内壁围成的中空区域内，被配置为将第一极耳与电极端子电连接；和
第四绝缘环，被配置为将转接环和转接盘绝缘连接。
该实施例通过设置组合式的转接组件，在装配时可先将转接环、转接盘和第四绝缘环组装为转接组件，在将转接组件放置于极耳顶部进行焊接，可方便地保持转接环和转接盘之间的相对位置，保证焊接时的定位效果；而且，电池在使用过程中受到振动和冲击时，转接环和转接盘相互形成限位，防止焊接部位发生松脱；此外，转接环和转接 盘通过第四绝缘环隔开，可防止转接环和转接盘之间发生短路，提高电池单体工作的可靠性。
在一些实施例中，第四绝缘环的内侧壁设有第三环槽，第四绝缘环的外侧壁设有第四环槽，转接盘嵌入第三环槽，转接环嵌入第四环槽。
该实施例能够将转接环、转接盘和第四绝缘环方便地组装为转接组件，连接可靠，便于装配，可提高装配效率，而且各部件之间为可拆卸连接，在转接组件通过焊接等方式进行电连接时，若部分零件发生破坏，可方便地拆开进行更换，无需更换整个转接组件。
在一些实施例中，转接盘朝向端盖组件的面上设有第二凹槽，第一极耳与转接盘上设置第二凹槽的位置连接；和/或转接环朝向端盖组件的面上设有第三凹槽，第二极耳与转接环上设置第三凹槽的位置连接。
该实施例通过设置第二凹槽，减薄了转接盘在焊接区域的厚度，能够在转接组件放置于电极组件上后，直接从转接盘外侧进行焊接，简化了装配工艺，而且能够提高焊接的牢固性，以可靠地实现转接盘与第一极耳的电连接；通过设置第三凹槽，减薄了转接环在焊接区域的厚度，能够在转接组件放置于电极组件上后，直接从转接环外侧进行焊接，简化了装配工艺，而且能够提高焊接的牢固性，以可靠地实现转接环与第二极耳的电连接。
在一些实施例中，第四绝缘环包括：
主体段，设在转接环和转接盘之间，被配置为将转接环和转接盘绝缘连接；和
延伸段，连接在主体段靠近电极组件的一端，延伸段位于第一极耳和第二极耳之间，被配置为将第一极耳和第二极耳绝缘。
该实施例通过使第四绝缘环的延伸段B伸入第一极耳和第二极耳之间，能够使第一极耳和第二极耳可靠绝缘，防止发生短路，提高电池单体工作的可靠性。而且，在安装第四绝缘环后就实现了第一极耳和第二极耳的绝缘，无需设置额外的绝缘件，可简化结构，提高装配效率。
在一些实施例中，端盖本体远离电极组件的面上设有第四凹槽，第二极耳与端盖本体上与第四凹槽对应的位置连接。
该实施例通过在端盖本体上设置第四凹槽，减薄了端盖本体在焊接区域的厚度，能够在端盖组件安装于壳体之后，直接从端盖本体外侧进行焊接，简化了装配工艺，而且能够提高焊接的牢固性，以可靠地实现端盖本体与第二极耳的电连接。
在一些实施例中，端盖组件还包括第一密封件，电极端子远离电极组件的表面上 设有第五凹槽，第五凹槽的底部设有用于注入电解液的第二通孔，第一密封件与第五凹槽配合以密封第二通孔。
该实施例将用于实现注入电解液的第二通孔’设在电极端子上，无需额外占用端盖本体其它位置的空间，为在端盖本体上布置其它结构留出充裕的空间，且利于增加第一密封件的周向尺寸，易于连接。在将第一密封件与端盖本体采用焊接提高密封性时，便于焊接，即使存在焊接缺陷，由于增大了第一密封件的外侧壁与第二通孔’之间的距离，当电解液流出时，也不容易从焊接部位渗出，对焊接缺陷的容忍度较高。
而且，对于第一极耳和第二极耳沿整周卷绕的结构，通过设在电极端子上的第二通孔’注液，可使电解液直接到达电极组件的中空区域内，使注液过程更加顺畅；此外，通过设置第五凹槽，减薄了电极端子在焊接区域的厚度，能够在端盖组件安装于壳体后，直接从端盖本体外侧进行焊接，简化了装配工艺，并提高焊接的牢固性，以可靠地实现电极端子与第一极耳的电连接。
根据本申请的第二方面，提供了一种电池，包括：上述实施例的电池单体和箱体，箱体用于容纳电池单体。
根据本申请的第三方面，提供了一种用电装置，包括上述实施例的电池，电池用于为用电装置提供电能。
根据本申请的第四方面，提供了一种电池单体的制造方法，包括：
部件提供步骤：提供壳体和端盖组件，壳体具有开口，端盖组件包括端盖本体和电极端子，电极端子绝缘连接于端盖本体；
电极装配步骤：制备电极组件，并将电极组件放入壳体内，电极组件呈卷绕结构且包括：卷绕主体、第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳极性相反，且连接于卷绕主体沿卷绕结构的卷绕轴线的同一侧；
端盖安装步骤：将端盖组件封闭开口，并将第一极耳与电极端子电连接，且第二极耳与端盖本体电连接。
根据本申请的第五方面，提供了一种电池单体的制造装置，包括：
部件提供设备，被配置为提供壳体和端盖组件，壳体具有开口，端盖组件包括端盖本体和电极端子，电极端子绝缘连接于端盖本体；
电极装配设备，被配置为制备电极组件，电极组件呈卷绕结构且包括：卷绕主体、第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳极性相反，且连接于卷绕主体沿卷绕结构的卷绕轴线的同一侧；和
端盖安装设备，被配置为将端盖组件封闭开口，并将第一极耳与电极端子电连接， 且第二极耳与端盖本体电连接。
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为本申请将电池安装于车辆的一些实施例的结构示意图。
图2为本申请电池的一些实施例的分解图。
图3为本申请电池单体的第一实施例的结构示意图。
图4为本申请电池单体的第一实施例的分解图。
图5为电极组件的一些实施例的展开图。
图6为图3所示电池单体的纵向剖视图。
图7为图6的A处放大图。
图8为图3中电极端子与端盖本体连接的结构示意图。
图9为图8的剖视图。
图10为图8的分解图。
图11为图3中转接组件的一些实施例的结构示意图。
图12为图11的分解图。
图13A、图13B、图13C和图13D分别为图11设置四种不同第四绝缘环的剖视图。
图14为本申请电池单体的第二实施例的结构示意图。
图15为本申请电池单体的第二实施例的分解图。
图16为图14所示电池单体的纵向剖视图。
图17为图16的B处放大图。
图18为图14中电极端子与端盖本体连接的结构示意图。
图19为图18的剖视图。
图20为图18的分解图。
图21为本申请电池单体制造方法的一些实施例的流程图。
图22为本申请电池单体制造装置的一些实施例的模块组成示意图。
标记说明：
100、电池单体；
11、壳体；111、开口；112、凹入部；113、弯折部；Q、容纳腔；
12、端盖组件；121、端盖本体；1211、第一通孔；1212、第一凹槽；1213、第四凹槽；1214、限位台；1215、减薄部；122、电极端子；122A、端子主体部；122B、延伸部；1221、第一环槽；1222、第五凹槽；1222’、第二通孔；123、绝缘组件；1231、第一绝缘环；1231’、第二环槽；1231A、配合段；1231B、限位段；1232、连接环；1233、第三绝缘环；124、第一密封件；
13、电极组件；131、卷绕主体；132、第一极耳；133、第二极耳；1、第一极片；1A、第一主体部；2、第二极片；2A、第二主体部；3、隔膜；K、卷绕轴线；
14、转接组件；141、转接盘；1411、第二凹槽；1412、第三通孔；141A、主体部；141B、连接部；142、转接环；1421、第三凹槽；1422、第六凹槽；143、第四绝缘环；1431、第三环槽；1432、第四环槽；143A、主体段；143B、延伸段；
15、绝缘膜；16、第二密封件；
200、电池；201、箱体；201A、容纳部；201B、第一盖体；201C、第二盖体；
300、车辆；301、车桥；302、车轮；303、马达；304、控制器；
400、制造装置；410、部件提供设备；420、电极装配设备；430、端盖安装设备。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本文中提及“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些实施例中。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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，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)。
本申请采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系的描述，这仅是为了便于描述本申请，而不是指示或暗示所指的装置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保护范围的限制。
电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，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。
目前的电池单体通常包括壳体和容纳于壳体内的电极组件，并在壳体内填充电解质。电极组件主要由极性相反的第一极片和第二极片层叠或卷绕形成，并且通常在第一极片与第二极片之间设有隔膜。第一极片和第二极片涂覆有活性物质的部分构成电极组件的主体部，第一极片和第二极片未涂覆活性物质的部分各自构成第一极耳和第二极耳。在锂离子电池中，第一极片可以为正极极片，包括正极集流体和设于正极集流体两侧的正极活性物质层，正极集流体的材料例如可以为铝，正极活性物质例如可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等；第二极片可以为负极极片，包括负极集流体和设于负极集流体两侧的负极活性物质层，负极集流体的材料例如可以为铜，负极活性物质例如可以为石墨或硅等。第一极耳和第二极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池单体的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接端子以形成电流回路。
目前的电池单体通常设有极性相反的第一电极端子和第二电极端子，用于接入用电回路进行供电，第一极耳与第一电极端子电连接，第二极耳与第二电极端子电连接。例如，对于圆柱形电池单体，由于电池单体端部面积较小，第二极耳与第二电极端子分别设在电池单体的两端，相应地，第一极耳和第二极耳分别从电极组件的两端引出。发 明人在实践中发现，每一端的极耳和电极端子都会占用一定空间用于电连接，需要在电池单体的高度方向消耗更多的空间，造成电池单体整体体积增大，且会影响电池单体的整体能量密度。
为了提升电池单体的能量密度，发明人想到将第一电极端子和第二电极端子设在电池单体的同一端上，相应地，将第一极耳和第二极耳从电极组件的同一端引出。但是，此种设置方式面临如下两方面的难题。
1、空间布局问题：在端盖同时设置两个电极端子会较为拥挤，还需考虑两个电极端子的绝缘问题，除此之外，端盖上还要设置注液孔、泄压部件，布置温度采集部件、电池单体间的汇流件和各类导线等，在端盖面积较小时难以进行空间布局。
2、绝缘问题：第一电极端子和第二电极端子设在电池单体的同一端需要可靠地进行绝缘，而且从电极组件的同一端引出的第一极耳和第二极耳之间，以及第一极耳和第二极耳对应的转接件之间也需考虑绝缘问题，以提高电池单体工作的可靠性。
基于上述问题的发现，本申请的发明人从提高电池单体能量密度，且改善端盖上空间布局的思路出发，对电池单体输出电能的方式进行了改进。
电池单体包括壳体、端盖组件和电极组件，端盖组件包括端盖本体和电极端子，电极端子绝缘连接于端盖本体；电极组件，设在壳体，电极组件呈卷绕结构且包括：主体部、第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳极性相反，且连接于主体部沿卷绕结构的卷绕轴线的同一侧；其中，第一极耳与电极端子电连接，第二极耳与端盖本体电连接。此种电池单体可提升整体能量密度，并通过省去一个电极端子，简化了电池单体的结构和装配工艺，并在端盖本体上留出较大空间，为在端盖上布置各部件的布置留出充裕的空间。
本申请实施例的电池单体适用于电池以及使用电池的用电装置。
用电装置可以是手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，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。
如图1所示，用电装置可以是车辆300，例如新能源汽车，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；或者用电装置也可以是无人机或轮船等。具体地，车辆300可包括车桥301、连接于车桥301的车轮302、马达303、控制器304和电 池200，马达303用于驱动车桥301转动，控制器304用于控制马达303工作，电池200可以设置在车辆300的底部、头部或尾部，用于为马达303以及车辆中其它部件的工作提供电能。
如图2所示，电池200包括箱体201和电池单体100。在电池200中，电池单体100可以是一个，也可以是多个。若电池单体100为多个，多个电池单体100之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体100中既有串联又有并联，可以是多个电池单体100先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体201内。也可以是所有电池单体100之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体100构成的整体容纳于箱体201内。
箱体201内部中空，用于容纳一个或多个电池单体100，根据所容纳电池单体100的形状、数量、组合方式以及其他要求，箱体201也可以具有不同形状的尺寸。例如，箱体201可包括：容纳部201A、第一盖体201B和第二盖体201C，容纳部201A相对的两端均具有开口，第一盖体201B和第二盖体201C分别用于封闭容纳部201A的两端开口，图2中根据多个电池单体100的排列方式，容纳部201A呈矩形筒状结构。
电池单体100例如可以为锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池或镁离子电池等。
在一些实施例中，如图3和图4所示，电池单体100包括：壳体11、端盖组件12和电极组件13。
壳体11具有开口111，端盖组件12用于封闭开口111，端盖组件12包括端盖本体121和电极端子122，电极端子122绝缘连接于端盖本体121。
电极组件13设在壳体11，电极组件13呈卷绕结构且包括：卷绕主体131、第一极耳132和第二极耳133，第一极耳132和第二极耳133极性相反，且连接于卷绕主体131沿卷绕结构的卷绕轴线K的同一侧。其中，第一极耳132与电极端子122电连接，第二极耳133与端盖本体121电连接。
其中，壳体11为中空结构，用于容纳电极组件13，且壳体11具有开口111，端盖本体121用于盖合开口111。对于长方体的电池单体100，端盖本体121呈矩形板状结构；对于圆柱形的电池单体100，端盖本体121呈圆盘状结构。为了实现电极组件13与壳体11之间的绝缘，电极组件13与壳体11之间设有绝缘膜15。
电极端子122绝缘连接于端盖本体121可采用两种实现形式，例如，电极端子122与端盖本体121连接的部位涂覆绝缘层，或者电极端子122与端盖本体121之间设置绝缘组件。由于第一极耳132与电极端子122电连接，第二极耳133与端盖本体121电连接， 端盖本体121充当电极端子的作用，将电极端子122与端盖本体121绝缘连接，能够实现正负电极端子的绝缘，提高电池单体100工作的可靠性。此处的“电连接”包括直接连接和间接连接的情况。
如图5所示，电极组件13由极性相反的第一极片1和第二极片2卷绕形成，第一极片1和第二极片2的形状基本相同，可以是长条形带状结构，形成的卷绕结构可以为圆柱体、扁平体、长方体或其它形状。第一极片1包括第一主体部1A和凸出于第一主体部1A的第一极耳132，第一主体部1A上可涂覆第一活性物质，第一极耳132可设置一个，或者沿卷绕方向间隔设置多个；第二极片2包括第二主体部2A和凸出于第二主体部2A的第二极耳133，第二主体部2A上可涂覆第二活性物质，第二极耳133可设置一个，或者沿卷绕方向间隔设置多个，第一活性物质和第二活性物质不同。例如，第一极片1为正极片，第二极片2为负极片；或者第一极片1为负极片，第二极片2为正极片。
该实施例将第一极耳132和第二极耳133从卷绕主体131的同一端引出，只需要在电极组件13的一端预留电连接空间，也省去了在电池单体100的两端分别设置电极端子122，可有效提高电池单体100的整体能量密度，在电池单体100的容量一定的情况下，能够减小电池单体100的体积，使电池200在用电装置中更容易布局。
而且，此种电池单体100只设置一个电极端子122，第一极耳132与电极端子122电连接，第二极耳133直接与端盖本体121电连接，可简化电池单体100的结构和装配工艺。通过省去一个电极端子，可在端盖本体121上留出较大空间，易于在端盖本体121上布局注液部件和泄压部件，也为布置温度采集部件、电池单体100间的汇流件和各类导线留出充裕的空间，也有利于增大电极端子122的横截面积，以增加电池单体100的过流能力。对于端盖本体121的面积较小时，此种设计具有更大的优势。
在一些实施例中，第一极耳132和第二极耳133均沿卷绕结构的整个周向延伸，且沿卷绕结构的径向间隔设置。其中，第一极耳132和第二极耳133均可卷绕至少一个整圈。
该实施例使极耳连续延伸并卷绕至少一圈，在周向上与卷绕主体131具备较好的连接强度，使极耳根部具有较好的自支撑作用，在对极耳施加周向作用力揉平的过程中，防止出现极耳打皱现象，使揉平区域形状稳定，优化第一极耳132与电极端子122以及第二极耳133与端盖本体121的焊接效果，保证电极组件13可靠地向外传输电能，并提高过流能力。此外，极耳焊接时产生的粒子也不容易沿周向掉落到第一极片1和第二极片2的间隙内，可提高电极组件13工作的可靠性，防止出现短路或极片划伤的问题。
而且，通过在第一主体部1A的部分卷绕长度上设置连续的第一极耳132，并在第 二主体部2A的部分卷绕长度上设置连续的第二极耳133，能够满足第一极耳132和第二极耳133的过流能力，无需在主体部的整个卷绕长度上设置离散极耳，可简化模切极片工序，同时在第一极片1和第二极片2卷绕形成卷绕主体131时，也无需进行极耳对位，可简化工艺，提升电极组件13的生产效率。
另外，第一极耳132和第二极耳133沿径向间隔设置，间隔区域形成导液区，导液区未设置极耳，既能够将第一极耳132和第二极耳133在空间上隔开起到绝缘作用，又能使电解液从导液区浸润到卷绕主体131的内部，保证电极组件13的浸润性能，提高吸液效果，以在电池充放电的过程中，使电解液与第一极片1和第二极片2上的活性物质充分发生反应，从而优化电池单体100的性能。可引导电解液流入卷绕主体131的内部。
在此基础上，电极组件13还包括隔膜3，隔膜3用于隔离第一极片1和第二极片2，隔膜3、第一主体部1A和第二主体部2A卷绕后形成卷绕主体131；在卷绕轴线K的延伸方向上，隔膜3位于径向间隔区域的部分超出第一主体部1A和第二主体部2A的侧边。其中，隔膜3在展开的状态下可以为长条带状结构，隔膜3可采用PP(聚丙烯)材料或PE(聚乙烯)材料制成，其内部具有微米级或纳米级的微孔，用于在电池的充放电过程中供金属离子通过。
此种结构能够使隔膜3的侧边在径向间隔区域在第一极片1和第二极片2之间向外伸出，并浸泡在电解液中，从而使隔膜3更容易在毛细作用下吸取电解液，提高电极组件13的浸润性能，进而提升电池单体100的性能。
可选地，第一极耳132和第二极耳133也可沿卷绕结构的周向间隔设置。
在一些实施例中，如图6所示，电极端子122位于端盖本体121的中心位置。
例如，对于第一极耳132和第二极耳133均沿卷绕结构的整个周向延伸，且第一极耳132位于第二极耳133径向内侧的结构，将电极端子122设在端盖本体121的中心位置，能够使第一极耳132在整个周向上都与电极端子122连接，提高电连接可靠性，并增加了过流能力。
该实施例将电极端子122设在端盖本体121的中心位置，可在端盖本体121上位于电极端子122的整个外周区域均留出较大空间，易于在端盖本体121上布局注液部件和泄压部件，也为布置温度采集部件、电池单体100间的汇流件和各类导线留出充裕的空间，也有利于增大电极端子122的横截面积，以增加电池单体100的过流能力。
在一些实施例中，端盖组件12还包括：绝缘组件123，设在电极端子122与端盖本体121之间，用于绝缘并连接电极端子122与端盖本体121。
该实施例通过设置绝缘组件123，不仅能够将电极端子122安装于端盖本体121， 还能使电极端子122与端盖本体121之间可靠绝缘，在端盖本体121起到电极端子的作用时，可防止不同极性的电极端子之间发生短路，提高电池单体100工作的可靠性。
在一些实施例中，图7为图6的A处放大图，图8和图9分别为为电极端子122连接在端盖本体121上的结构示意图和剖视图。端盖本体121上设有第一通孔1211，第一通孔1211远离电极组件13的一端设有第一凹槽1212，使第一通孔1211形成阶梯孔。电极端子122设在第一通孔1211内，电极端子122包括端子主体部122A，端子主体部122A的外侧壁上设有第一环槽1221，绝缘组件123包括：第一绝缘环1231和连接环1232。
第一绝缘环1231包括相互连接的配合段1231A和限位段1231B，配合段1231A设在第一通孔1211内侧壁与端子主体部122A的外侧壁之间，配合段1231A靠近电极端子122的侧壁上设有第二环槽1231’，限位段1231B抵靠在第一凹槽1212的底壁。连接环1232沿径向的外端嵌入第二环槽1231’，连接环1232沿径向的内端嵌入第一环槽1221。
其中，第一绝缘环1231可采用绝缘橡胶、树脂等材料制成。
该实施例通过连接环1232将电极端子122与第一绝缘环1231连接，且通过设置第一凹槽1212可限制第一绝缘环1231沿卷绕轴线K朝向靠近电极组件13移动的自由度，通过第一绝缘环1231与第一通孔1211及第一凹槽1212的紧配合，还可防止电极端子122沿卷绕轴线K朝向远离电极组件13移动的自由度。由此，可实现电极端子122在端盖本体121上的固定，并实现电极端子122与端盖本体121之间的绝缘，防止发生短路，提高电池单体100工作的可靠性。
在一些实施例中，连接环1232采用绝缘环。例如，连接环1232采用绝缘橡胶、树脂等材料制成。可选地，第一绝缘环1231和连接环1232具有弹性，以通过弹性变形提高配合后的结合力。
该实施例能够进一步提高电极端子122与端盖本体121之间的绝缘性，防止发生短路，提高电池单体100工作的可靠性。可选地，由于第一绝缘环1231已经能够实现电极端子122与端盖本体121之间的绝缘，连接环1232也可采用金属材料制成，以提高电极端子122与第一绝缘环1231的连接可靠性。
在一些实施例中，如图9所示，电极端子122还包括延伸部122B，延伸部122B连接于端子主体部122A且位于第一环槽1221靠近电极组件13的一侧，延伸部122B沿卷绕结构的径向朝外延伸，用于支撑第一绝缘环1231和连接环1232中的至少一个；绝缘组件123还包括：第三绝缘环1233，设在延伸部122B与端盖本体121之间。
其中，第三绝缘环1233采用绝缘橡胶、树脂等材料制成。第一绝缘环1231和连接环1232朝向延伸部122B的表面可平齐，以同时与延伸部122B接触，通过延伸部122B 同时对第一绝缘环1231和连接环1232支撑，可提高绝缘组件123安装的稳定性。
延伸部122B可延伸至超出第一通孔1211的内侧壁，端盖本体121与延伸部122B之间在卷绕轴线K所在方向上具有间隙，并在间隙内设置第三绝缘环1233，通过端盖本体121对第三绝缘环1233和延伸部122B的限位作用，此种结构可限制电极端子122沿卷绕轴线K朝向远离电极组件13方向运动的自由度。
可选地，延伸部122B的径向外端设有朝向远离电极组件13方向延伸的凸起部，相应地，第三绝缘环1233上设有凹入部，凸起部嵌入凹入部内，以实现延伸部122B与第三绝缘环1233的连接，此种结构可防止第三绝缘环1233沿径向发生位置错动。
如图10所示，该实施例的端盖组件12通过设置组合式的绝缘组件123，方便单个零件的加工，也能够在组合后实现电极端子122与端盖本体121之间的连接和绝缘，绝缘组件123可限制电极端子122与端盖本体121沿卷绕轴线K方向相对移动的自由度，也可限制电极端子122在第一通孔1211内沿径向运动的自由度，以使电极端子122安装更牢固；而且，通过设置第一绝缘环1231、连接环1232和第三绝缘环1233，可充分覆盖电极端子122与端盖本体121可能发生接触的各个位置，以提高绝缘性能，提高电池单体100工作的可靠性。而且，通过形成整体的端盖组件12便于实现电池单体100的装配。
在一些实施例中，端盖本体121远离电极组件13的面上设有第四凹槽1213，第二极耳133与端盖本体121上与第四凹槽1213对应的位置连接。
其中，第四凹槽1213可沿周向延伸，例如，第四凹槽1213可设置一个，一个第四凹槽1213可沿部分或整个周向延伸；或者第四凹槽1213设有多个，多个第四凹槽1213沿周向间隔设置。
该实施例通过在端盖本体121上设置第四凹槽1213，减薄了端盖本体121在焊接区域的厚度，能够在端盖组件12安装于壳体11之后，直接从端盖本体121外侧进行焊接，简化了装配工艺，而且能够提高焊接的牢固性，以可靠地实现端盖本体121与第二极耳133的电连接。
在一些实施例中，端盖组件12还包括第一密封件124，电极端子122远离电极组件13的表面上设有第五凹槽1222，第五凹槽1222的底部设有用于注入电解液的第二通孔1222’，第一密封件124与第五凹槽1222配合以密封第二通孔1222’。
其中，第一密封件124可采用密封钉，例如采用橡胶材料制成，第一密封件124与第二通孔1222’可采用紧配合，或者进一步通过粘结剂进行密封。或者，第一密封件124采用金属材料制成，第一密封件124与电极端子122采用金属焊接。
该实施例将用于实现注入电解液的第二通孔1222’设在电极端子122上，无需额外 占用端盖本体121其它位置的空间，为在端盖本体121上布置其它结构留出充裕的空间，且利于增加第一密封件124的周向尺寸，易于连接。在将第一密封件124与端盖本体121采用焊接提高密封性时，便于焊接，即使存在焊接缺陷，由于增大了第一密封件124的外侧壁与第二通孔1222’之间的距离，当电解液流出时，也不容易从焊接部位渗出，对焊接缺陷的容忍度较高。
而且，对于第一极耳132和第二极耳133沿整周卷绕的结构，通过设在电极端子122上的第二通孔1222’注液，可使电解液直接到达电极组件13的中空区域内，使注液过程更加顺畅；此外，通过设置第五凹槽1222，减薄了电极端子122在焊接区域的厚度，能够在端盖组件12安装于壳体11后，直接从端盖本体121外侧进行焊接，简化了装配工艺，并提高焊接的牢固性，以可靠地实现电极端子122与第一极耳132的电连接。
在一些实施例中，如图11和图12所示，电池单体100还包括转接组件14，设在端盖组件12与电极组件13之间，转接组件14包括：转接环142、转接盘141和第四绝缘环143。转接环142被配置为将第二极耳133与端盖本体121电连接；转接盘141设在转接环142的内壁围成的中空区域内，被配置为将第一极耳132与电极端子122电连接；第四绝缘环143被配置为将转接环142和转接盘141绝缘连接。
其中，转接环142和转接盘141采用导电材料制成，例如采用铝、铜等金属材料。例如，可采用焊接或铆接的方式实现电连接。在采用焊接方式时，可先将第一极耳132与转接盘141焊接，第二极耳133与转接环142焊接，在安装端盖组件12后，从端盖组件12外部将电极端子122与转接盘141焊接，端盖本体121与转接环142焊接。
为了防止转接组件14与壳体11之间发生短路，转接环142的外侧壁可设置为斜面，该斜面沿卷绕轴线K从电极组件13至端盖组件12的径向尺寸逐渐减小。
为了实现注液，转接盘141的中心位置设有第三通孔1412，第三通孔1412与第二通孔1222’对正且连通，用于在移除第一密封件124后注入电解液。由于转接组件14整体形成盘状结构，将注液孔设在中心区域能够防止对其它需要焊接或相互连接的部分产生影响，直接使电解液注入电极组件13的中空区域内，使注液过程更加顺畅。
该实施例通过设置转接组件14，可降低对第一极耳132与电极端子122、以及第二极耳133与端盖本体121之间的位置关系的要求，从而降低了电连接的工艺难度，也有利于将第一极耳132和第二极耳133设置相同的引出长度，降低电极组件13的加工难度。而且，由于多个极耳较为蓬松，通过转接组件14更容易提高连接可靠性，以增加内外圈极耳的过流能力，例如，在采用焊接的方式进行电连接时，转接组件14与极耳的焊接轨迹可控制，可提高焊接的牢固性；另外，还可防止在电连接时对极耳或卷绕主体131造成 损伤，例如在采用焊接时，可防止焊接能量灼伤极耳、使卷绕主体131发生变形或第一主体部1A、第二主体部2A上的涂覆层发生脱落等。
此外，通过设置组合式的转接组件14，在装配时可先将转接环142、转接盘141和第四绝缘环143组装为转接组件14，在将转接组件14放置于极耳顶部进行焊接，可方便地保持转接环142和转接盘141之间的相对位置，保证焊接时的定位效果；而且，电池在使用过程中受到振动和冲击时，转接环142和转接盘141相互形成限位，防止焊接部位发生松脱；此外，转接环142和转接盘141通过第四绝缘环143隔开，可防止转接环142和转接盘141之间发生短路，提高电池单体100工作的可靠性。
在一些实施例中，如图13A所示，第四绝缘环143的内侧壁设有第三环槽1431，第四绝缘环143的外侧壁设有第四环槽1432，转接盘141嵌入第三环槽1431，转接环142嵌入第四环槽1432。
其中，第四绝缘环143可采用绝缘橡胶制成，通过第四绝缘环143的弹性作用，可将转接盘141、转接环142嵌入第四绝缘环143。可选地，转接盘141包括主体部141A和连接部141B，连接部141B连接在主体部141A的外环，且连接部141B远离电极组件13的表面低于主体部141A远离电极组件13的表面。转接环142远离电极组件13的表面上在径向的内缘处设有第六凹槽1422。在通过第四绝缘环143连接时，连接部141B与第六凹槽1422的底面平齐，可开设尺寸一致的第三环槽1431和第四环槽1432，易于加工。而且，第四绝缘环143位于第三环槽1431和第四环槽1432以外的部分可位于第六凹槽1422和连接部141B外侧共同形成的区域内，以免第四绝缘环143与端盖组件12干涉，减小电池单体100的高度。
该实施例能够将转接环142、转接盘141和第四绝缘环143方便地组装为转接组件14，连接可靠，便于装配，可提高装配效率，而且各部件之间为可拆卸连接，在转接组件14通过焊接等方式进行电连接时，若部分零件发生破坏，可方便地拆开进行更换，无需更换整个转接组件14。
在一些实施例中，转接盘141朝向端盖组件12的面上设有第二凹槽1411，第一极耳132与转接盘141上设置第二凹槽1411的位置连接；和/或转接环142朝向端盖组件12的面上设有第三凹槽1421，第二极耳133与转接环142上设置第三凹槽1421的位置连接。例如，电连接的方式可采用焊接或铆接等。
其中，第二凹槽1411或第三凹槽1421可沿周向延伸，例如，第二凹槽1411可设置一个，且沿部分周向或整个周向延伸，第二凹槽1411可设在主体部141A上；或者第二凹槽1411可设置多个，多个第二凹槽1411沿周向间隔设置。
该实施例通过设置第二凹槽1411，减薄了转接盘141在焊接区域的厚度，能够在转接组件14放置于电极组件13上后，直接从转接盘141外侧进行焊接，简化了装配工艺，而且能够提高焊接的牢固性，以可靠地实现转接盘141与第一极耳132的电连接；通过设置第三凹槽1421，减薄了转接环142在焊接区域的厚度，能够在转接组件14放置于电极组件13上后，直接从转接环142外侧进行焊接，简化了装配工艺，而且能够提高焊接的牢固性，以可靠地实现转接环142与第二极耳133的电连接。
在一些实施例中，如图13B至13D所示，第四绝缘环143包括：主体段143A和延伸段143B。其中，主体段143A设在转接环142和转接盘141之间，被配置为将转接环142和转接盘141绝缘连接；延伸段143B连接在主体段143A靠近电极组件13的一端，延伸段143B位于第一极耳132和第二极耳133之间，被配置为将第一极耳132和第二极耳133绝缘。
其中，第三环槽1431和第四环槽1432可设在主体段143A上，延伸段143B的自由端与卷绕主体131的端面之间可具有间隙。延伸段143B可采用不同的结构，如图13B，延伸段143B的内侧面和外侧面均沿卷绕轴线K延伸，且自由端处呈弧形，即延伸段143B的横截面为倒梯形；如图13C，延伸段143B的内侧面和外侧面从主体段143A至电极组件13的方向逐渐靠近，且自由端呈平面；如图13D，延伸段143B的内侧面和外侧面从主体段143A至电极组件13的方向逐渐靠近且相交，即延伸段143B的横截面为倒三角形。
该实施例通过使第四绝缘环143的延伸段143B伸入第一极耳132和第二极耳133之间，能够使第一极耳132和第二极耳133可靠绝缘，防止发生短路，提高电池单体100工作的可靠性。而且，在安装第四绝缘环143后就实现了第一极耳132和第二极耳133的绝缘，无需设置额外的绝缘件，可简化结构，提高装配效率。
下面给出本申请电池单体100的两种具体实施例。
图3至图13D为电池单体100的第一实施例的结构示意图。
如图3和图4，电池单体100包括壳体11、端盖组件12和电极组件13。壳体11具有开口111，端盖组件12用于封闭开口111，端盖组件12包括端盖本体121和绝缘连接于端盖本体121的电极端子122，端盖本体121用于盖合开口111。例如，电池单体100可呈圆柱形。
电极组件13设在壳体11内，如图4所示，电极组件13呈卷绕结构且包括卷绕主体131、极性相反的第一极耳132和第二极耳133，第一极耳132和第二极耳133可整周卷绕至少一圈。第一极耳132和第二极耳133沿卷绕轴线K位于同一端，且沿径向间隔设置，第一极耳132位于第二极耳133的径向内侧。
如图5所示，第一极片1包括第一主体部1A和凸出于第一主体部1A的第一极耳132，第二极片2包括第二主体部2A和凸出于第二主体部2A的第二极耳133，第一极片1、第二极片2和隔膜3被配置为绕卷绕轴线K卷绕，以使第一主体部1A、第二主体部2A和隔膜3叠加形成卷绕主体131。隔膜3位于导液区111部分的至少一个侧边可超出第一主体部1A和第二主体部2A。
如图6和图7所示，第一极耳132与电极端子122电连接，且电极端子122的中心线与卷绕轴线K重合，第二极耳133与端盖本体121电连接。电极端子122与端盖本体121之间设置绝缘组件123，以实现电极端子122与端盖本体121的绝缘连接，如图8至图10，该部分结构已在前面详细描述。例如，电极端子122可以为负极端子，通过采用铜铝复合端子既能方便与电池单体100的外部电路连接，又方便与第一极耳132连接，由此端盖本体121一般采用铝制材料，其作为正极端子可直接与第二极耳133连接。
如图11至13D，端盖组件12与电极组件13之间设有转接组件14，转接组件14包括：转接环142、转接盘141和第四绝缘环143。转接环142被配置为将第二极耳133与端盖本体121电连接；转接盘141设在转接环142的内壁围成的中空区域内，被配置为将第一极耳132与电极端子122电连接；第四绝缘环143被配置为将转接环142和转接盘141绝缘连接。第四绝缘环143的内侧壁设有第三环槽1431，第四绝缘环143的外侧壁设有第四环槽1432，转接盘141嵌入第三环槽1431，转接环142嵌入第四环槽1432。
为了实现端盖组件12的固定，如图7和图9，端盖本体121的外缘朝向电极组件13的一侧设有凹入部，以在端盖本体121的外缘形成限位台1214，端盖组件12安装于壳体11的开口111时，壳体11的端部直接抵靠于限位台1214，并在壳体11与端盖本体121配合的位置采用激光焊接进行密封。
图15至图20为本申请第二实施例的结构示意图。
该实施例与第一实施例的不同之处在于，端盖组件12与壳体11的固定方式不同。如图14和图15所示，壳体11的自由端包覆端盖组件12的外缘，壳体11与端盖组件12采用墩封的方式固定。
如图16和图17所示，壳体11具有凹入部112，凹入部112在周向上相对于壳体11的外壁整体向内凹入，壳体11在凹入部112靠近开口111的一端形成弯折部113，弯折部113具有容纳腔Q，端盖本体121沿径向的外端嵌入容纳腔Q，电池单体100还包括第二密封件16，第二密封件16设在弯折部113与端盖本体121之间。
其中，凹入部112可沿壳体11的整个周向延伸，或者在壳体11的周向上间隔设置多个凹入部112。第二密封件16可采用密封圈，且密封圈的横截面可呈C形结构，密 封圈套设在端盖本体121的外端，以使得端盖本体121与壳体11绝缘。可选地，C形结构靠近电极组件13的一端可设置延伸部，延伸部沿着朝向电极组件13的方向延伸，以将凹入部112与电池单体100的内部结构绝缘。例如，第二密封件16可采用橡胶等材料。
如图18至图20，端盖本体121外缘的内外表面上均设有减薄部1215，第二密封件16可位于减薄部1215所在区域内。
其中，在固定端盖组件12时，先将第二密封件16套设在端盖组件12沿径向的外端，并将端盖组件12从开口111放入壳体11内，端盖组件12抵靠在凹入部112上，再将壳体11在凹入部112靠近开口111的一端进行弯折，以形成弯折部113，弯折部113包裹在第二密封件16之外。
该实施例采用镦封的方式实现端盖组件12与壳体11之间的固定，通过设置第二密封件16，能实现端盖本体121与壳体11之间的绝缘，这样在将端盖本体121作为电极端子的情况下，可使壳体11不带电，提高了电池单体100工作的安全性。
其次，本申请还提供了一种电池单体100的制造方法，如图20所示，在一些实施例中，制造方法包括：
S110、部件提供步骤：提供壳体11和端盖组件12，壳体11具有开口111，端盖组件12包括端盖本体121和电极端子122，电极端子122绝缘连接于端盖本体121；
S120、电极装配步骤：制备电极组件13，并将电极组件13放入壳体11内，电极组件13呈卷绕结构且包括：卷绕主体131、第一极耳132和第二极耳133，第一极耳132和第二极耳133极性相反，且连接于卷绕主体131沿卷绕结构的卷绕轴线K的同一侧；
S130、端盖安装步骤：将端盖组件12封闭开口111，并将第一极耳132与电极端子122电连接，且第二极耳133与端盖本体121电连接。
其中，S110～S130顺序执行。
该实施例将第一极耳132和第二极耳133从卷绕主体131的同一端引出，只需要在电极组件13的一端预留电连接空间，也省去了在电池单体100的两端分别设置电极端子122，可有效提高电池单体100的整体能量密度，在电池单体100的容量一定的情况下，能够减小电池单体100的体积，使电池200在用电装置中更容易布局。
而且，此种电池单体100只设置一个电极端子122，第一极耳132与电极端子122电连接，第二极耳133直接与端盖本体121电连接，可简化电池单体100的结构和装配工艺。通过省去一个电极端子，可在端盖本体121上留出较大空间，易于在端盖本体121上布局注液部件和泄压部件，也为布置温度采集部件、电池单体100间的汇流件和各类导线留出充裕的空间，也有利于增大电极端子122的横截面积，以增加电池单体100的过流能 力。对于端盖本体121的面积较小时，此种设计具有更大的优势。
最后，本公开还提供了一种电池单体100的制造装置400，如图21所示，在一些实施例中，制造装置400包括：部件提供设备410、电极装配设备420和端盖安装设备430。
部件提供设备410，被配置为提供壳体11和端盖组件12，壳体11具有开口111，端盖组件12包括端盖本体121和电极端子122，电极端子122绝缘连接于端盖本体121；
电极装配设备420，被配置为制备电极组件13，电极组件13呈卷绕结构且包括：卷绕主体131、第一极耳132和第二极耳133，第一极耳132和第二极耳133极性相反，且连接于卷绕主体131沿卷绕结构的卷绕轴线K的同一侧；和
端盖安装设备430，被配置为将端盖组件12封闭开口111，并将第一极耳132与电极端子122电连接，且第二极耳133与端盖本体121电连接。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例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例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (17)

  1. 一种电池单体(100)，包括：
    壳体(11)，具有开口(111)；
    端盖组件(12)，用于封闭所述开口(111)，所述端盖组件(12)包括端盖本体(121)和电极端子(122)，所述电极端子(122)绝缘连接于所述端盖本体(121)；和
    电极组件(13)，设在所述壳体(11)，所述电极组件(13)呈卷绕结构且包括：卷绕主体(131)、第一极耳(132)和第二极耳(133)，所述第一极耳(132)和所述第二极耳(133)极性相反，且连接于所述卷绕主体(131)沿所述卷绕结构的卷绕轴线(K)的同一侧；
    其中，所述第一极耳(132)与所述电极端子(122)电连接，所述第二极耳(133)与所述端盖本体(121)电连接。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体(100)，其中，所述第一极耳(132)和所述第二极耳(133)均沿所述卷绕结构的整个周向延伸，且沿所述卷绕结构的径向间隔设置。
  3. 根据权利要求1或2所述的电池单体(100)，其中，所述电极端子(122)位于所述端盖本体(121)的中心位置。
  4. 根据权利要求1～3任一项所述的电池单体(100)，其中，所述端盖组件(12)还包括：绝缘组件(123)，设在所述电极端子(122)与所述端盖本体(121)之间，用于绝缘并连接所述电极端子(122)与所述端盖本体(121)。
  5. 根据权利要求4所述的电池单体(100)，其中，端盖本体(121)上设有第一通孔(1211)，所述第一通孔(1211)远离所述电极组件(13)的一端设有第一凹槽(1212)，所述电极端子(122)设在所述第一通孔(1211)内，所述电极端子(122)包括端子主体部(122A)，所述端子主体部(122A)的外侧壁上设有第一环槽(1221)，所述绝缘组件(123)包括：
    第一绝缘环(1231)，包括相互连接的配合段(1231A)和限位段(1231B)，所述配合段(1231A)设在所述第一通孔(1211)内侧壁与所述端子主体部(122A)的外侧壁之间，所述配合段(1231A)靠近所述电极端子(122)的侧壁上设有第二环槽(1231’)，所述限位段(1231B)抵靠在第一凹槽(1212)的底壁；和
    连接环(1232)，所述连接环(1232)沿径向的外端嵌入所述第二环槽(1231’)，所述连接环(1232)沿径向的内端嵌入所述第一环槽(1221)。
  6. 根据权利要求5所述的电池单体(100)，其中，所述连接环(1232)采用绝缘环。
  7. 根据权利要求5或6所述的电池单体(100)，其中，所述电极端子(122)还包括延伸部(122B)，所述延伸部(122B)连接于所述端子主体部(122A)且位于所述第一环槽(1221)靠近所述电极组件(13)的一侧，所述延伸部(122B)沿所述卷绕结构的径向朝外延伸，用于支撑所述第一绝缘环(1231)和所述连接环(1232)中的至少一个；所述绝缘组件(123)还包括：
    第三绝缘环(1233)，设在所述延伸部(122B)与所述端盖本体(121)之间。
  8. 根据权利要求5～7任一项所述的电池单体(100)，还包括转接组件(14)，设在所述端盖组件(12)与所述电极组件(13)之间，所述转接组件(14)包括：
    转接环(142)，被配置为将所述第二极耳(133)与所述端盖本体(121)电连接；
    转接盘(141)，设在所述转接环(142)的内壁围成的中空区域内，被配置为将所述第一极耳(132)与所述电极端子(122)电连接；和
    第四绝缘环(143)，被配置为将所述转接环(142)和所述转接盘(141)绝缘连接。
  9. 根据权利要求8所述的电池单体(100)，其中，所述第四绝缘环(143)的内侧壁设有第三环槽(1431)，所述第四绝缘环(143)的外侧壁设有第四环槽(1432)，所述转接盘(141)嵌入所述第三环槽(1431)，所述转接环(142)嵌入所述第四环槽(1432)。
  10. 根据权利要求8或9所述的电池单体(100)，其中，
    所述转接盘(141)朝向所述端盖组件(12)的面上设有第二凹槽(1411)，所述第一极耳(132)与所述转接盘(141)上设置所述第二凹槽(1411)的位置连接；和/或
    所述转接环(142)朝向所述端盖组件(12)的面上设有第三凹槽(1421)，所述第二极耳(133)与所述转接环(142)上设置所述第三凹槽(1421)的位置连接。
  11. 根据权利要求8～10任一项所述的电池单体(100)，其中，所述第四绝缘环(143)包括：
    主体段(143A)，设在所述转接环(142)和所述转接盘(141)之间，被配置为将所述转接环(142)和所述转接盘(141)绝缘连接；和
    延伸段(143B)，连接在所述主体段(143A)靠近所述电极组件(13)的一端，所述延伸段(143B)位于所述第一极耳(132)和所述第二极耳(133)之间，被配置为将所述第一极耳(132)和所述第二极耳(133)绝缘。
  12. 根据权利要求1～11任一项所述的电池单体(100)，其中，所述端盖本体(121)远离所述电极组件(13)的面上设有第四凹槽(1213)，所述第二极耳(133)与所述端 盖本体(121)上与所述第四凹槽(1213)对应的位置连接。
  13. 根据权利要求1～12任一项所述的电池单体(100)，其中，所述端盖组件(12)还包括第一密封件(124)，电极端子(122)远离所述电极组件(13)的表面上设有第五凹槽(1222)，所述第五凹槽(1222)的底部设有用于注入电解液的第二通孔(1222’)，所述第一密封件(124)与所述第五凹槽(1222)配合以密封所述第二通孔(1222’)。
  14. 一种电池(200)，包括：
    根据权利要求1～13任一项所述的电池单体(100)；以及
    箱体(201)，用于容纳所述电池单体(100)。
  15. 一种用电装置，包括权利要求14所述的电池(200)，所述电池(200)用于为所述用电装置提供电能。
  16. 一种电池单体(100)的制造方法，包括：
    部件提供步骤：提供壳体(11)和端盖组件(12)，所述壳体(11)具有开口(111)，所述端盖组件(12)包括端盖本体(121)和电极端子(122)，所述电极端子(122)绝缘连接于所述端盖本体(121)；
    电极装配步骤：制备电极组件(13)，并将所述电极组件(13)放入所述壳体(11)内，所述电极组件(13)呈卷绕结构且包括：卷绕主体(131)、第一极耳(132)和第二极耳(133)，所述第一极耳(132)和所述第二极耳(133)极性相反，且连接于所述卷绕主体(131)沿卷绕结构的卷绕轴线(K)的同一侧；
    端盖安装步骤：将所述端盖组件(12)封闭所述开口(111)，并将所述第一极耳(132)与所述电极端子(122)电连接，且所述第二极耳(133)与所述端盖本体(121)电连接。
  17. 一种电池单体(100)的制造装置(400)，包括：
    部件提供设备(410)，被配置为提供壳体(11)和端盖组件(12)，所述壳体(11)具有开口(111)，所述端盖组件(12)包括端盖本体(121)和电极端子(122)，所述电极端子(122)绝缘连接于所述端盖本体(121)；
    电极装配设备(420)，被配置为制备电极组件(13)，所述电极组件(13)呈卷绕结构且包括：卷绕主体(131)、第一极耳(132)和第二极耳(133)，所述第一极耳(132)和所述第二极耳(133)极性相反，且连接于所述卷绕主体(131)沿卷绕结构的卷绕轴线(K)的同一侧；和
    端盖安装设备(430)，被配置为将所述端盖组件(12)封闭所述开口(111)，并 将所述第一极耳(132)与所述电极端子(122)电连接，且所述第二极耳(133)与所述端盖本体(121)电连接。
CN202180092758.0A 2021-11-26 2021-11-26 电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置 Pending CN116802868A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2021/133425 WO2023092441A1 (zh) 2021-11-26 2021-11-26 电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116802868A true CN116802868A (zh) 2023-09-22

Family

ID=86538586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180092758.0A Pending CN116802868A (zh) 2021-11-26 2021-11-26 电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240313310A1 (zh)
EP (1) EP4435916A1 (zh)
CN (1) CN116802868A (zh)
WO (1) WO2023092441A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116895921B (zh) * 2023-09-11 2024-02-20 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池、用电设备及焊接方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11339769A (ja) * 1998-05-27 1999-12-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電池の注液孔封止装置
CN200953351Y (zh) * 2006-09-30 2007-09-26 深圳市比克电池有限公司 锂离子电池盖板组件、电池壳及电池
CN101209507B (zh) * 2006-12-28 2012-10-17 深圳市比克电池有限公司 使用铜极耳的锂电池
CN201673939U (zh) * 2010-04-29 2010-12-15 北京天路能源有限公司 一种锂离子电池输出装置及应用该装置的锂离子电池
CN203085702U (zh) * 2013-02-06 2013-07-24 山东威斯特车业有限公司 锂离子电池
CN110212233A (zh) * 2019-05-17 2019-09-06 金能电池(东莞)有限公司 一种新型的柱状电池
CN111370601A (zh) * 2020-04-14 2020-07-03 广东国光电子有限公司 锂离子电池

Also Published As

Publication number Publication date
US20240313310A1 (en) 2024-09-19
WO2023092441A1 (zh) 2023-06-01
EP4435916A1 (en) 2024-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN216054941U (zh) 电池单体、电池以及用电设备
CN116686159A (zh) 电池单体及其制造方法和装置、电池、用电装置
CN216120653U (zh) 电池单体、电池及用电设备
US11962042B2 (en) Battery cell, manufacturing method and manufacturing system therefor, battery and electric device
US20240313310A1 (en) Battery cell, method and device for manufacture same, battery, and power consuming device
CN218586157U (zh) 电池单体、电池以及用电装置
US20240283059A1 (en) Battery cell, method and system for manufacturing battery cell, battery, and electrical device
CN116868420A (zh) 电池单体及其制造方法和装置、用电装置
CN116830376A (zh) 电极组件及制造方法和装置、电池单体、电池、用电装置
CN218182424U (zh) 电池单体、电池及用电装置
US20230123195A1 (en) Battery cell, battery, power consumption device, and producing method and apparatus of battery cell
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
JP7488909B2 (ja) 電池セル、電池、電気設備および電池セルの製造方法、製造設備
CN219937323U (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN220553562U (zh) 圆柱电芯、电池组及电子设备
CN218215488U (zh) 端盖组件、电池单体、电池及用电设备
CN218274819U (zh) 电池单体、电池以及用电装置
CN220569785U (zh) 二次电池、电池组及电子设备
CN220628150U (zh) 一种圆柱电芯、电池组及电子设备
CN219226546U (zh) 电池单体、电池及用电装置
CN220569784U (zh) 二次电池、电池组及电子设备
US20240162579A1 (en) Battery cell, method and system for manufacturing battery cell, battery and electrical apparatus
US20240006695A1 (en) End cap assembly, battery cell, battery, and power consuming device
US20230378574A1 (en) End cover assembly, battery cell, battery, and electric device
EP4354556A1 (en) Current-collecting component, battery cell, battery and electric device

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