CN116868438A - 电池单体、电池、用电设备、电池单体的制备方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种电池单体、电池、用电设备、电池单体的制备方法及装置。电池单体包括:外壳,包括壁部,壁部设有电极引出孔;电极组件,设置在外壳内部,电极组件面向壁部的一端形成有第一极耳;电极端子,包括端子本体和第一凸缘,端子本体穿设于电极引出孔,第一凸缘沿端子本体的径向凸出于端子本体的外周面,第一凸缘位于壁部的内侧,以限制电极端子沿背离电极组件的方向移动;第一集流构件,位于壁部和电极组件之间,用于连接电极端子和第一极耳;其中,端子本体具有面向第一集流构件的第一端面,第一端面设有凹槽和用于与第一集流构件连接的连接区,凹槽位于连接区和第一凸缘之间。
Description
本申请本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池、用电设备、电池单体的制备方法及装置。
在追求节能减排的大环境下,电池广泛应用于用电设备,例如手机、电脑、电动汽车等,电池为用电设备提供电能。电池的过流能力和使用寿命与用电设备的性能正相关,如何提高电池的过流能力和使用寿命是本领域重要的研发方向。
发明内容
本申请旨在提供一种电池单体、电池、用电设备、电池单体的制备方法及装置,以解决提高电池的过流能力和使用寿命。
本申请的实施例是这样实现的:
第一方面,本申请实施例提供一种电池单体,其包括:外壳,包括壁部,所述壁部设有电极引出孔;电极组件,设置在所述外壳内部,所述电极组件面向所述壁部的一端形成有第一极耳;电极端子,包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体穿设于所述电极引出孔,所述第一凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第一凸缘位于所述壁部的内侧,以限制所述电极端子沿背离所述电极组件的方向移动;第一集流构件,位于所述壁部和所述电极组件之间,用于连接所述电极端子和所述第一极耳;其中,所述端子本体具有面向所述第一集流构件的第一端面,所述第一端面设有凹槽和用于与所述第一集流构件连接的连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间。
本申请提供的技术方案中,在连接区和第一凸缘之间设置有凹槽,凹槽能够释放第一凸缘受到的应力,避免第一凸缘受到的应力传递至连接区导致连接区变形,保证了连接区的平整度,进而提高连接区与第一集流构件的连接可靠性,避免电极端子与第一集流构件之间的连接失效,防止电池单体的内部电路断开,保证电极端子与第一集流构件之间稳定过流,提高了电池单体的过流能力和使用寿命。
在本申请的一种实施例中,所述凹槽为围绕所述连接区设置的环形槽。
在上述技术方案中,凹槽环绕连接区,或者说凹槽在第一端面上围合,凹槽围合的区域形成连接区,以限制任一方向的应力传递至连接区,保证连接区平整。
在本申请的一种实施例中,所述电极组件为卷绕式结构,所述第一集流构件覆盖所述电极组件的卷绕中心孔。
在上述技术方案中,第一集流构件用于与连接区连接的位置暴露于卷绕中心孔,可以使用焊接工具穿过卷绕中心孔将第一集流构件焊接于连接区,使得焊印位于电池单体内部,以免焊印暴露在外,防止焊印被外界空气氧化生锈,提高电池的使用寿命。
在本申请的一种实施例中,所述第一集流构件包括集流本体和凸部,所述凸部朝向所述电极端子的方向凸出于所述集流本体,所述凸部与所述电极组件的卷绕中心孔位置对应,并用于连接所述连接区,所述集流本体用于连接所述第一极耳。
在上述技术方案中,通过设置高出集流本体的凸部,防止集流本体与电极端子的连接区以外的结构干涉,保证凸部紧密接触连接区,还能够通过卷绕中心孔向凸部施力或焊接,以使凸部与连接区紧密连接,进一步提高第一集流构件与连接区的连接强度和连接面积,实现稳定过流,提高电池的过流能力和使用寿命。
在本申请的一种实施例中,所述凹槽的外径大于所述凸部的直径。
凹槽的外径是指凹槽的外槽壁的直径,在上述技术方案中,沿端子本体的中心轴线方向,凸部在第一端面上的投影落在外槽壁所围成的区域以内,以免凸部与连接区以外的结构干涉,保证凸部与连接区无间隙、紧密连接。
在本申请的一种实施例中,所述凹槽的内径小于所述凸部的直径。
在上述技术方案中,凹槽的内径是指凹槽的内槽壁的直径,通过使凹槽的内槽壁直径小于凸部的直径,保证连接区被凸部全部覆盖,最大化地利用连接区,最大化地保证过流面积。
在本申请的一种实施例中,所述凸部包括端壁和周壁,所述周壁围设在所述端壁的周围,所述周壁与所述集流本体连接,所述端壁与所述连接区连接,所述周壁和所述端壁共同围成凹腔。
在上述技术方案中,通过将凸部背离壁部的一面设置为凹腔,凹腔在第一集流构件背离壁部的表面标识出凸部的位置,以便于从第一集流构件背离壁部的一侧焊接端壁和连接区。凹腔还用于定位焊头,以免焊头偏离,保证凸部与连接区稳定连接。相对于凸部的背面不设置凹腔的情况,通过设置凹腔,还使得端壁处的厚度减薄,便于穿透焊接。
在本申请的一种实施例中,所述凹腔的直径大于所述卷绕中心孔的直径。
上述技术方案中,凹腔完全覆盖卷绕中心孔的一端,焊头穿过卷绕中心孔后不会与集流本体干涉,焊头能够顺利进入凹腔以焊接端壁和连接区。并且在凹腔直径一定的情况下,通过将电极组件的卷绕中心孔的直径减小至小于凹腔的直径,能够使得电极组件的空间占比增加,提高电池单体的能量密度。
在本申请的一种实施例中,所述电极端子朝向所述第一集流构件的一侧形成有斜面,所述斜面相对于垂直于所述电极端子中心轴线方向的平面倾斜,并从所述凹槽的外槽壁向靠近所述电极组件的方向延伸。
在上述技术方案中,通过在凹槽的外槽壁的外围设置斜面,以避让第一集流构件,并引导第一集流构件向连接区移动,以准确定位第一集流构件,保证第一集流构件连接于连接区。
在本申请的一种实施例中,所述电极端子还包括第二凸缘,所述第二凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第二凸缘位于所述壁部的外侧,以限制所述电极端子沿朝向所述电极组件的方向移动。
在上述技术方案中,第一凸缘和第二凸缘的共同作用下,限制电极端子沿端子本体的中心轴线移动,使电极端子沿轴向定位,以免电极端子沿轴向晃动,进一步保证电极端子和第一集流构件稳定连接。
在本申请的一种实施例中,所述电池单体还包括绝缘件,所述绝缘件设置于所述电极端子和所述壁部之间,以绝缘隔离所述电极端子和所述壁部。
在上述技术方案中,通过设置绝缘件,以免壁部带电,减少短路风险,进而提高电池单体的安全性和使用寿命。
在本申请的一种实施例中,所述第二凸缘朝向所述壁部的一侧形成有环形凸起,所述环形凸起环绕所述电极端子的中心轴线设置,所述环形凸起被配置为挤压所述绝缘件位于所述第二凸缘与所述壁部之间的部分。
在上述技术方案中,通过环形凸起挤压绝缘件,以在第二凸缘和壁部之间形成环形的密封区域,防止从电极端子与壁部之间的间隙漏液,提高电池单体的使用寿命。
在本申请的一种实施例中,沿所述壁部的厚度方向,所述第一凸缘在所述第二凸缘上的投影覆盖所述环形凸起。
在上述技术方案中,第一凸缘支撑于壁部的内侧,以免壁部受到外侧的环形凸起的挤压而变形,壁部与环形凸起配合挤压绝缘件,消除电极端子与壁部之间的间隙,提高密封效果。
在本申请的一种实施例中,所述外壳包括壳体和端盖,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述端盖覆盖所述开口,所述壁部为所述底壁或所述端盖。
在上述技术方案中,壁部可以是端盖,壁部也可以是壳体的底壁,无论电极端子设置在端盖还是壳体的底壁,都能够保证连接区的平整度。
在本申请的一种实施例中,所述电极端子与所述壁部绝缘,所述电极组件的远离所述壁部的一端形成有第二极耳,所述第二极耳与所述第一极耳极性相反;
所述电池单体还包括第二集流构件,所述第二集流构件用于电连接所述第二极耳和所述壁部。
在上述技术方案中,电极端子与壁部位于电池单体的同一端,且电极端子与壁部带异性电荷,因此,可以在电池单体的同一端连接极性相反的汇流构件,装配、连接方便。
第二方面,本申请实施例提供一种电池,其包括前述的电池单体。
第三方面,本申请实施例提供一种用电设备,其包括前述的电池。
第四方面,本申请实施例提供一种电池单体的制备方法,其包括:提供电极组件,所述电极组件的一端形成有第一极耳;提供壳体和电极端子,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体穿设于所述电极引出孔,所述第一凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,以限制所述电极端子沿背离所述电极组件的方向移动,所述端子本体具有面向所述壳体内部的第一端面,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;提供第一集流构件,将所述第一集流构件连接于所述第一极耳;将所述电极组件和所述第一集流构件放入所述壳体,并使所述第一集流构件位于所述底壁和所述电极组件之间;将所述第一集流构件连接于所述连接区;提供端盖,将所述端盖覆盖于所述壳体的开口。
在本申请的一种实施例中,将所述第一集流构件连接于所述第一极耳的步骤在所述将所述电极组件放入所述壳体的步骤之前完成。
在上述技术方案中,第一集流构件与电极组件连接为一体后入壳,保证第一集流构件与第一极耳连接稳定,提高电池单体的过流能力。
在本申请的一种实施例中,所述将所述第一集流构件连接于所述连接区,包括:通过将焊接单元从所述开口进入所述壳体内并穿过所述电极组件的卷绕中心孔,以焊接所述第一集流构件和所述连接区。
在上述技术方案中,第一集流构件与电极端子的焊印位于电池单体内部,焊印不会接触外部空气,不容易被氧化生锈,提高电池的使用寿命。
第五方面,本申请实施例提供一种电池单体的制备装置,其包括:第一提供装置,用于提供电极组件,所述电极组件的一端形成有第一极耳;第二提供装置,用于提供壳体和电极端子,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体穿设于所述电极引出孔,所述第一凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,以限制所述电极端子沿背离所述电极组件的方向移动,所述端子本体具有面向所述壳体内部的第一端面,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;第三提供装置,用于提供第一集流构件;第四提供装置,用于提供端盖;以及第一组装装置,用于将所述第一集流构件连接于所述第一极耳;第二组装装置,用于将所述电极组件和所述第一集流构件放入所述壳体,并使所述第一集流构件位于所述底壁和所述电极组件之间;第三组装装置,用于将所述第一集流构件连接于所述连接区;第四组装装置,用于将所述端盖覆盖于所述壳体的开口。
在本申请的一种实施例中,所述第三组装装置用于将所述第一集流构件焊接于所述连接区,所述第三组装装置包括焊接单元,所述焊接单元用于进入所述壳体内并穿过所述电极组件的卷绕中心孔,以焊接所述第一集流构件和所述连接区。
第六方面,本申请实施例提供一种壳体和电极端子的组装方法,其包括:提供壳体,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔;提供电极端子,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体具有第一端面,所述第一凸缘沿所述端子本体的中心轴线方向凸出于所述第一端面,所述第一凸缘环绕所述第一端面设置,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;将所述电极端子穿设于所述电极引出孔,使所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,将所述第一凸缘折弯以使所述第一凸缘沿所述电极端子的径向凸出于所述端子本体的外周面,以通过所述第一凸缘限制所述电极端子向所述底壁的外侧移动。
上述技术方案中,第一凸缘初始时沿端子本体的中心轴线方向凸出于第一端面,以使电极端子具有第一凸缘的一端能够穿过电极引出孔并位于外壳内部,经过折弯后,第一凸缘向外翻折,第一凸缘沿端子本体的径向凸出于端子本体的外周面,使得电极端子不能向壳体的外部移动,实现电极端子与壳体安装。同时,通过在端子本体的第一端面上设置凹槽,凹槽位于连接区和第一凸缘之间,在折弯第一凸缘的过程中,第一凸缘受到的应力在凹槽处得到释放,以免将应力传递给连接区,保证连接区的平整度。并且,在折弯第一凸缘的过程中,第一凸缘受到挤压,材料向周围流动,由于第一凸缘和连接区之间设置有凹槽,挤压流动的材料被凹槽吸收,避免进入连接区,保证连接区平整不变形。
第七方面,本申请实施例提供一种壳体和电极端子的组装装置,其包括:第五提供装置,用于提供壳体,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔;第六提供装置,用于提供电极端子,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体具有第一端面,所述第一凸缘沿所述端子本体的中心轴线方向凸出于所述第一端面,所述第一凸缘环绕所述第一端面设置,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;第五组装装置,用于将所述电极端子穿设于所述电极引出孔,使所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,并将所述第一凸缘折弯以使所述第一凸缘沿所述电极端子的径向凸出于所述端子本体的外周面,以通过所述第一凸缘限制所述电极端子向所述底壁的外侧移动。
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
图1为本申请一实施例提供的车辆的结构意图;
图2为本申请一实施例提供的电池的分解图;
图3为本申请一实施例提供的电池单体的立体图;
图4为本申请一实施例提供的电池单体的分解图;
图5为本申请一实施例提供的电池单体的剖面图;
图6为本申请一实施例提供的电极端子与第一极耳的电连接结构示意图;
图7为本申请一实施例提供的电极端子的立体图;
图8为本申请一实施例提供的电极端子面向第一集流构件的一面的平面示意图;
图9为本申请另一实施例提供的电极端子面向第一集流构件的一面的平面示意图;
图10为本申请又一实施例提供的电极端子面向第一集流构件的一面的平面示意图;
图11为本申请再一实施例提供的电极端子面向第一集流构件的一面的平面示意图;
图12为本申请一实施例提供的第一集流构件的立体图;
图13为本申请一实施例提供的第一集流构件的剖面图;
图14为图5的A部分放大图;
图15为本申请一实施例提供的电池单体的制备方法的流程示意图;
图16为本申请一实施例提供的第一集流构件与连接区的焊接过程示意图;
图17为本申请一实施例提供的电池单体的制备装置的示意性框图;
图18为本申请一实施例提供的壳体与电极端子的组装方法的流程示意图;
图19为本申请一实施例提供的壳体与电极端子初始状态的结构示意图;
图20为本申请一实施例提供的壳体与电极端子的装配过程示意图;
图21为本申请一实施例提供的壳体与电极端子装配完成的结构示意图;
图22为本申请一实施例提供的壳体与电极端子的组装装置的示意性框图。
图标:1000-车辆;100-电池;101-箱体;1011-第一箱体部;1012-第二箱体部;1-电池单体;11-外壳;11a-壁部;11b-电极引出孔;111-壳体;1111-侧壁;1112-底壁;112-端盖;12-电极组件;121-主体部;122-第一极耳;123-第二极耳;124-卷绕中心孔;13-电极端子;131-端子本体;1311-第一端面;13111-连接区;13112-凹槽;13112a-内槽壁;13112b-外槽壁;132-第一凸缘;133-斜面;134-第二凸缘;1341-环形凸起;14-第一集流构件;141-集流本体;142-凸部;1421-周壁;1422-端壁;1423-凹腔;15-第二集流构件;151-通孔;16-绝缘件;161-第一部分;162-第二部分;163-第三部分;200-马达;300-控制器;400-制备装置;401-第一提供装置;402-第二提供装置;403-第三提供装置;404-第四提供装置;405-第一组装装置;406-第二组装装置;407-第三组装装置;4071-焊接单元;408-第四组装装置;500-组装装置;501-第五提供装置;502-第六提供装置;503-第五组装装置;5031-墩压机构;D1-凹槽的外径;D2-凹槽的内径;D3-凸部的直径;D4-凹腔的直径;D5-卷绕中心孔的直径;P-端子本体的中心轴线方向;R-端子本体的径向。
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:存在A,同时存在A和B,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。
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质,电极组件包括正极极片、负极极片和隔离件。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;正极集流体包括正极集流部和正极极耳,正极集流部涂覆有正极活性物质层,正极极耳未涂覆正极活性物质层。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质层包括正极活性物质,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;负极集流体包括负极集流部和负极极耳,负极集流部涂覆有负极活性物质层,负极极耳未涂覆负极活性物质层。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质层包括负极活性物质,负极活性物质可以为碳或硅等。隔离件的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。
电池单体还包括用于容纳电极组件的外壳,及电极端子,电极端子安装于外壳,电极端子用于电连接到电极组件,以实现电极组件的充放电。
电池单体还包括集流构件,集流构件用于将电池单体的极耳和电极端子电连接,以将电能从电极组件输送至电极端子,经电极端子输送至电池单体的外部;多个电池单体之间通过汇流部件实现电连接,以实现多个电池单体的串联、并联或者混联。
集流构件是电池单体实现电流稳定输送的重要部件,集流构件与极耳、电极端子的连接部位损坏或连接不良,将导致电池单体过流不稳定,还容易导致连接部位内阻增大而发热损坏,影响电池的使用寿命。发明人注意到,电极端子位于外壳内的一端的端面用于与集流构件连接,因此电极端子的端面平整度是保证电极端子与集流构件稳定连接的重要因素,而电极端子的外周受力容易导致电极端子的端面变形。
鉴于此,本申请实施例提供一种技术方案,电极端子包括端子本体和第一凸缘,端子本体穿设于外壳的壁部,第一凸缘沿端子本体的径向凸出于端子本体的外周面,第一凸缘位于壁部的内侧(即外壳内部),第一凸缘直接或间接地抵触于壁部的内侧以限制电极端子向壁部的外侧移动,端子本体具有面向集流构件的第一端面,第一端面设有凹槽和连接区,凹槽位于连接区和第一凸缘之间,凹槽能够释放第一凸缘受到的应力,以免第一凸缘受到的应力传递至连接区,保证连接区平整不变形,从而保证电极端子与集流构件可靠连接,避免电极端子与第一集流构件之间的连接失效,防止电池单体的内部电路断开,以保证电极端子与第一集流构件之间稳定过流,从而提高电池单体的过流能力和使用寿命。
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。
如图1所示,图示出了本申请一种实施例的一种车辆1000,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的内部可以设置电池100、控制器300以及马达200,控制器300用来控制电池100为马达200的供电。例如,在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。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,用于车辆1000的电路系统,例如,用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本申请的另一实施例中,电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求,如图2所示,电池100可以包括多个电池单体1,其中,多个电池单体1之间可以串联或并联或混联,混联是指串联和并联的混合。电池100也可以称为电池100包。可选地,多个电池单体1可以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组成电池100。也就是说,多个电池单体1可以直接组成电池100,也可以先组成电池模块,电池模块再组成电池100。
电池100还可以包括箱体101(或称罩体),箱体101内部为中空结构,多个电池单体1容纳于箱体101内。箱体101可以包括两个用于容纳的部分(可参照图2),这里分别称为第一箱体部1011和第二箱体部1012,第一箱体部1011和第二箱体部1012扣合在一起。第一箱体部1011和第二箱体部1012的形状可以根据多个电池单体1组合的形状而定,第一箱体部1011和第二箱体部1012可以均具有一个开口。例如,第一箱体部1011和第二箱体部1012均可以为中空长方体且各自只有一个面为开口面,第一箱体部1011的开口和第二箱体部1012的开口相对设置,并且第一箱体部1011和第二箱体部1012相互扣合形成具有封闭腔室的箱体101。第一箱体部1011和第二箱体部1012中,也可以一者为具有开口的长方体,另一者为盖板结构以封闭长方体的开口。多个电池单体1相互并联或串联或混联组合后置于第一箱体部1011和第二箱体部1012扣合后形成的箱体101内。
可选地,电池100还可以包括其他结构。例如,该电池100还可以包括汇流部件(图中未示出),汇流部件用于实现多个电池单体1之间的电连接,例如并联或串联或混联。具体地,汇流部件可通过连接电池单体1的电极端子13实现电池单体1之间的电连接。进一步地,汇流部件可通过焊接固定于电池单体1的电极端子13。多个电池单体1的电能可进一步通过导电机构穿过箱体101而引出。可选地,导电机构也可属于汇流部件。
下面针对任意一个电池单体1进行详细描述,如图3、图4、图5和图6所示,电池单体1包括电极组件12、外壳11、电极端子13和第一集流构件14。如图4和图5所示,外壳11包括壁部11a,壁部11a设有电极引出孔11b,电极组件12设置在外壳11内部,电极组件12面向壁部11a的一端形成有第一极耳122。如图6所示,电极端子13包括端子本体131和第一凸缘132,端子本体131穿设于电极引出孔11b,第一凸缘132沿端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面,第一凸缘132位于壁部11a的内侧,以限制电极端子13沿背离电极组件12的方向移动。第一集流构件14位于壁部11a和电极组件12之间,用于连接电极端子13和第一极耳122。其中,端子本体131具有面向第一集流构件14的第一端面1311,第一端面1311设有凹槽13112和用于与第一集流构件14连接的连接区13111,凹槽13112位于连接区13111和第一凸缘132之间。
电极组件12包括第一极片、第二极片和隔离件,隔离件用于将第一极片和第二极片隔开。第一极片和第二极片的极性相反,换言之,第一极片和第二极片中的一者为正极极片,第一极片和第二极片中的另一者为负极极片。第一极片、第二极片、隔离件为现有技术,本申请说明书附图中虽未示出,本领域技术人员应理解其具体结构。从电极组件12的外形看,电极组件12包括主体部121、第一极耳122和第二极耳123,第一极耳122和第二极耳123凸出于主体部121。第一极耳122为第一极片的未涂覆活性物质层的部分,第二极耳123为第二极片的未涂覆活性物质层的部 分。第一极耳122和第二极耳123可以从主体部121的同一侧伸出,也可以分别从相反的两侧延伸出。示例性地,如图4和图5所示,第一极耳122和第二极耳123分别设置于主体部121的两端,也即第一极耳122和第二极耳123分别位于电极组件12的两端。
外壳11为空心结构,其内部形成用于容纳电极组件12的空间。外壳11的形状可根据电极组件12的具体形状来确定。比如,若电极组件12为圆柱体结构,则外壳11可选用为圆柱体壳体;若电极组件12为长方体结构,则外壳11可选用长方体壳体。可选地,电极组件12和外壳11均为圆柱体。壁部11a为外壳11的一端的端壁,壁部11a面向电极组件12的第一极耳122,外壳11远离壁部11a的一端面向电极组件12的第二极耳123。
电极引出孔11b贯穿壁部11a,以使壁部11a的内侧与壁部11a的外侧连通,壁部11a的内侧为外壳11的内部,壁部11a的外侧为外壳11的外部。
电极端子13安装于电极引出孔11b,以用于实现电极组件12的第一极耳122和外部汇流部件的电连接。
其中,端子本体131穿设于电极引出孔11b是指,端子本体131的一端位于外壳11内部、另一端位于外壳11外部,也即端子本体131的两端位于壁部11a的两侧。端子本体131的位于壁部11a的内侧的一端用于连接第一极耳122,端子本体131位于壁部11a的外侧的一端用于连接外部汇流部件。端子本体131的形状不限定,可以为圆柱体,也可以为多边形柱体,或其他异形柱体。可选地,端子本体131的形状为圆柱体。
第一端面1311为端子本体131位于壁部11a的内侧的一端的端面,连接区13111为第一端面1311的中部区域。在第一凸缘132和连接区13111之间的区域,从第一端面1311沿端子本体的中心轴线方向P下凹,形成凹槽13112。
端子本体131的中心轴线垂直于第一端面1311,图6中可见端子本体的中心轴线方向P,端子本体的径向R是指垂直于端子本体的中心轴线方向P的方向。
第一凸缘132为设置在端子本体131的外周面上的凸起,也即第一凸缘132相对于端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面。第一凸缘132位于端子本体131位于壁部11a的内侧的一端,第一凸缘132直接抵触或间接抵触于壁部11a,以防止端子本体131向壁部11a的外侧移动,以免端子本体131远离电极组件12及脱离壁部11a。端子本体131与第一凸缘132可以是一体成型,也可以为分别成型后通过焊接、粘结等方式连接的两个部分。可选地,第一凸缘132与端子本体131一体成型。第一集流构件14位于第一极耳122和壁部11a之间,第一集流构件14朝向电极组件12的一面与第一极耳122电连接,第一集流构件14朝向壁部11a的一面与端子本体131电连接。可选地,第一集流构件14为盘状结构,盘状结构抵压于电极组件12的第一极耳122并电连接,盘状结构的另一面抵压于端子本体131的第一端面1311上的连接区13111并电连接。电连接的方式可以是接触导电、通过导电胶粘结、或者焊接。
当连接区13111不平整时,第一集流构件14的表面与连接区13111的表面不能完全接触,第一集流构件14与连接区13111之间存在空隙,导致接触不良,粘结时导致粘结强度低,焊接时导致产生虚焊现象,电连接不稳定,过流面积小,过流能力较差,严重时还会导致第一集流构件14与连接区13111之间的连接失效,电池单体1的内部电路断开。通过在第一端面1311上设置凹槽13112隔开连接区13111和第一凸缘132,第一凸缘132受到的应力在凹槽13112处释放,避免应力传递至连接区13111,缓解连接区13111在应力作用下变形的问题,保证连接区13111平整,进而缓解连接区13111与第一集流构件14之间存在空隙导致连接不稳定的问题,实现提高过流能力和延长使用寿命。
根据本申请的一些实施例,如图7和图8所示,凹槽13112为环绕连接区13111的外周设置的环形槽。
如图7和图8所示,凹槽13112为360°环形结构,凹槽13112包括位于内圈的内槽壁13112a和位于外圈的外槽壁13112b,连接区13111形成在内槽壁13112a的围合区域以内。环形槽的形状可以是圆环,也可以是多边形环。
第一凸缘132受到的应力传递至凹槽13112的外槽壁13112b,外槽壁13112b和内槽壁13112a之间的空间能够释放第一凸缘132受到的应力,以免连接于内槽壁13112a的连接区13111变形。通过将凹槽13112设置为环形槽,以凹槽13112的围合区域为连接区13111,限制任一方向的应力传递至连接区13111,进一步保证连接区13111平整。
在一些实施例中,凹槽13112也可以不为360°围合的环形槽。例如,如图10所示,第一端面1311上设有一个弧形的凹槽13112,凹槽13112沿端子本体131的周向延伸,凹槽13112的弧度小于360°,第一凸缘132在对应凹槽13112的位置处沿径向凸出于端子本体131的外周面。又如,如图11所示,第一端面1311上设有绕端子本体131的周向间隔分布的多个弧形的凹槽13112(图11中以四个为例),每个凹槽13112均沿端子本体131的周向延伸,第一凸缘132包括多个,多个第一凸缘132与多个凹槽13112对应,多个凹槽13112分别隔离多个第一凸缘132和连接区13111。在一些实施例中,凹槽13112也可以不具有弧度,为条形槽。如图12所示,端子本体131为多边形柱体,凹槽13112沿端子本体131的周向延伸形成条形槽。
根据本申请的一些实施例,如图6所示,电极组件12为卷绕式结构,第一集流构件14覆盖电极组件12的卷绕中心孔124。
如前所述,电极组件12包括隔离件及极性相反的第一极片和第二极片,隔离件用于将第一极片和第二极片隔开。第一极片、第二极片和隔离件均为带状结构,第一极片、第二极片和隔离件绕中心轴线卷绕为一体并形成卷绕结构。卷绕结构可以为圆柱状结构、扁平状结构或其它形状的结构。卷绕时,第一极片、第二极片和隔离件绕一卷针卷绕成型,卷针抽出后,在电极组件12的中心轴线处形成卷绕中心孔124。可选地,第一极耳122环绕电极组件12的中心轴线卷绕为多圈,换言之,第一极耳122包括多圈极耳层。在卷绕完成后,第一极耳122大体为柱体状,相邻的两圈极耳层之间留有缝隙。本申请实施例可以对第一极耳122进行处理,以减小极耳层间的缝隙,便于第一极耳122与第一集流构件14连接。例如,本申请实施例可对第一极耳122进行揉平处理,以使第一极耳122的远离主体部121的端部区域收拢、集合在一起;揉平处理在第一极耳122远离主体部121的一端形成致密的端面,减小极耳层间的缝隙,便于第一极耳122与第一集流构件14连接。可替代地,本申请实施例也可以在相邻的两圈极耳层之间填充导电材料,以减小极耳层间的缝隙。可选地,第二极耳123环绕电极组件12的中心轴线卷绕为多圈,第二极耳123包括多圈极耳层。示例性地,且第二极耳123也经过了揉平处理,以减小第二极耳123的极耳层间的缝隙。
第一集流构件14抵压于第一极耳122揉平后的端面,第一集流构件14的一部分覆盖第一极耳122,另一部分暴露于卷绕中心孔124,外部焊接设备在第一集流构件14背离第一极耳122的表面发射激光,激光将第一集流构件14覆盖第一极耳122的部分与第一极耳122焊接。
第一集流构件14暴露于卷绕中心孔124的部分抵压于连接区13111,可以使用焊接工具穿过卷绕中心孔124将第一集流构件14焊接于连接区13111,从而使得焊印位于外壳11内部,以免焊印暴露在外,防止焊印被外界空气氧化生锈,提高电池100的使用寿命。
当第一集流构件14与连接区13111采用导电胶粘结的方式电连接时,无需通过电极组件12向第一集流构件14间接施以朝向壁部11a的压力,而是可以使用工具穿过卷绕中心孔124向第一集流构件14直接施以压力,以将第一集流构件14压紧于连接区13111,使第一集流构件14与连接区13111稳定粘结。以免电极组件12受力变形导致涂覆在极片上的活性物质层脱落,防止损伤电极组件12。
根据本申请的一些实施例,如图6和图12所示,第一集流构件14包括集流本体141和凸部142,凸部142朝向电极端子13的方向凸出于集流本体141,凸部142与电极组件12的卷绕中心孔124位置对应,并用于连接连接区13111,集流本体141用于连接第一极耳122。
集流本体141为覆盖第一集流构件14覆盖第一极耳122的部分,集流本体141与第一极耳122焊接。
凸部142相对于集流本体141朝向电极端子13的方向凸出,以免集流本体141与电极端子13的连接区13111以外的结构干涉导致第一集流构件14不能与连接区13111紧密接触。通过设置凸部142,保证第一集流构件14与连接区13111紧密接触,以免粘结不良或焊接不良,实现稳定 过流,提高电池100的过流能力和使用寿命。
根据本申请的一些实施例,如图13和图14所示,凹槽的外径D1大于凸部的直径D3。
如图7和图8所示,凹槽13112为圆环,凹槽的外径D1是指凹槽13112的外槽壁13112b的直径。如图12和图13所示,凸部142为圆柱形,凸部的直径D3是指圆柱形的端面的直径。结合图8和图14所示,凹槽13112的外槽壁13112b所围成的区域的面积大于凸部142面向连接区13111的一面的面积,沿端子本体的中心轴线方向P,凸部142在第一端面1311上的投影落在外槽壁13112b所围成的区域以内。可选地,凹槽13112和凸部142的轴心线在同一直线上。可选地,凹槽13112和凸部142的轴心线均在端子本体131的中心轴线上。可选地,凸部142也可以为多边形柱,凹槽13112的外槽壁13112b的直径大于该多边形柱的端面的外接圆的直径。
当凹槽13112为多边形环时,凸部142可以为圆柱形或相应设置为多边形柱:当凸部142为圆柱形时,凹槽13112的外槽壁13112b的内接圆的直径大于该圆柱形的端面的直径;当凸部142为多边形柱时,凹槽13112的外槽壁13112b所围成区域的对角线长度大于该多边形柱的端面的对角线长度。从而使得凸部142在第一端面1311上的投影落在外槽壁13112b所围成的区域以内。
通过上述设置,凸部142不会沿端子本体的径向R超出外槽壁13112b,以免凸部142与连接区13111以外的结构干涉,保证凸部142与连接区13111无间隙、紧密连接。
根据本申请的一些实施例,如图14所示,凹槽的内径D2小于凸部的直径D3。
结合图8、图13和图14所示,凹槽13112为圆环,凹槽的内径D2是指凹槽13112的内槽壁13112a的直径。凹槽13112的内槽壁13112a所围成的区域为连接区13111,连接区13111的形状为圆形,凹槽的内径D2也可以理解为连接区13111的直径。凸部142为圆柱形,凸部的直径D3是指圆柱形的直径。连接区13111的直径小于圆柱形的凸部的直径D3,使得凸部142面向连接区13111的一面的面积大于凹槽13112的内槽壁13112a所围成的区域,也即,凸部142面向连接区13111的一面全部覆盖连接区13111。可选地,凸部142也可以设置为多边形柱,凹槽13112的内槽壁13112a的直径小于该多边形柱的端面的内接圆的直径。
当凹槽13112为多边形环时,连接区13111的形状为多边形,凸部142可以为圆柱形或相应设置为多边形柱:当凸部142为圆柱形时,连接区13111的外接圆的直径小于该圆柱形的端面的直径。当凸部142为多边形柱时,连接区13111的对角线长度小于该多边形柱的端面的对角线长度。
通过上述设置,凸部142面向连接区13111的一面全部覆盖连接区13111,最大化地利用连接区13111,最大化地保证过流面积。
根据本申请的一些实施例,如图13所示,凸部142包括端壁1422和周壁1421,周壁1421围设在端壁1422的周围,周壁1421与集流本体141连接,端壁1422与连接区13111连接,周壁1421和端壁1422共同围成凹腔1423。
周壁1421的一端连接集流本体141,周壁1421的另一端朝向电极端子13伸出并连接端壁1422,端壁1422与集流本体141错开,端壁1422相对集流本体141更靠近壁部11a,在第一集流构件14背离壁部11a的一面形成凹腔1423,换言之,凸部142背离壁部11a的一面被设置为凹腔1423。
凹腔1423在第一集流构件14背离壁部11a的一面标识出凸部142的位置,以便从壁部11a的内侧焊接端壁1422和连接区13111。
在焊接时,凹腔1423还用于定位焊头,以免焊头偏离,保证凸部142与连接区13111稳定连接。相对于凸部142的背面不设置凹腔1423的情况,通过设置凹腔1423,凸部142用于连接连接区13111的部位(即端壁1422)的厚度减薄,便于穿透焊接。
根据本申请的一些实施例,如图14所示,凹腔的直径D4大于卷绕中心孔的直径D5。
凸部142的背面为凹腔1423时,周壁1421在电极组件12的端面上的投影为环形,凹腔的 直径D4是指周壁1421的投影的内圈直径。凹腔1423完全覆盖卷绕中心孔124的一端,焊头穿过卷绕中心孔124后不会与集流本体141干涉,焊头能够顺利进入凹腔1423以焊接端壁1422和连接区13111。
在凹腔1423直径一定的情况下,通过减小电极组件12的卷绕中心孔的直径D5,使卷绕中心孔的直径D5小于凹腔的直径D4,使得电极组件12的空间占比增加,提高电池单体1的能量密度。
根据本申请的一些实施例,如图14所示,电极端子13朝向第一集流构件14的一侧形成有斜面133,斜面133相对于垂直于电极端子13中心轴线方向的平面倾斜,并从凹槽13112的外槽壁13112b向靠近电极组件12的方向延伸。
斜面133位于电极端子13朝向第一集流构件14的一侧,斜面133从外槽壁13112b出发沿径向远离电极端子13的中心轴线,并逐渐靠近电极组件12。斜面133位于凹槽13112的外槽壁13112b的外围,换言之,凹槽13112位于连接区13111和斜面133之间。
通过在凹槽13112的外围设置斜面133以避让第一集流构件14,在第一集流构件14向第一端面1311移动时,斜面133引导第一集流构件14向连接区13111移动,以准确定位第一集流构件14,保证第一集流构件14连接于连接区13111。
根据本申请的一些实施例,如图7和图14所示,电极端子13还包括第二凸缘134,第二凸缘134沿端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面,第二凸缘134位于壁部11a的外侧,以限制电极端子13沿朝向电极组件12的方向移动。
端子本体131伸出至外壳11以外的一端设置第二凸缘134,第二凸缘134为设置在端子本体131的外周面上的凸起,也即第二凸缘134相对于端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面。第二凸缘134直接抵触或间接抵触于壁部11a的外侧,以防止端子本体131向壁部11a的内侧移动。端子本体131与第二凸缘134可以是一体成型,也可以为分别成型后通过焊接、粘结等方式连接的两个部分。可选地,第二凸缘134与端子本体131一体成型。
通过设置第二凸缘134,在第一凸缘132和第二凸缘134的共同作用下,限制电极端子13沿端子本体131的中心轴线移动,使电极端子13沿端子本体的中心轴线方向P定位,以免电极端子13晃动,进一步保证电极端子13和第一集流构件14稳定连接。
根据本申请的一些实施例,如图14所示,电池单体1还包括绝缘件16,绝缘件16设置于电极端子13和壁部11a之间,以绝缘隔离电极端子13和壁部11a。
绝缘件16包括依次连接的第一部分161、第二部分162和第三部分163。第一部分161位于第一凸缘132和壁部11a的内侧表面之间,第一凸缘132通过第一部分161间接抵触于壁部11a。第二部分162环绕端子本体131的外周,即第二部分162位于端子本体131和电极引出孔11b的内壁之间。第三部分163位于第二凸缘134和壁部11a的内侧表面之间,第二凸缘134通过第三部分163间接抵触于壁部11a。
通过绝缘件16隔离电极端子13和壁部11a,以免壁部11a带电,减少短路风险。绝缘件16还填充电极端子13与壁部11a之间的间隙,以缓解从电极端子13与壁部11a之间的间隙漏液的问题。
根据本申请的一些实施例,第二凸缘134朝向壁部11a的一侧形成有环形凸起1341,环形凸起1341环绕电极端子13的中心轴线设置,环形凸起1341被配置为挤压绝缘件16位于第二凸缘134与壁部11a之间的部分。
换言之,在环形凸起1341处,第二凸缘134与壁部11a的外侧表面的距离减小,以将压绝缘件16的第三部分163朝向壁部11a的外侧表面进一步压紧,使得第二凸缘134和壁部11a之间形成环形的密封区域,以进一步缓解从电极端子13与壁部11a之间的间隙漏液的问题。
根据本申请的一些实施例,如图7所示,沿壁部11a的厚度方向,第一凸缘132在第二凸缘134上的投影覆盖环形凸起1341。
第一凸缘132的边缘到端子本体131的中心轴线的距离,大于环形凸起1341到端子本体131的中心轴线的距离。环形凸起1341在壁部11a的外侧通过绝缘件16挤压壁部11a,第一凸缘132在内侧支撑壁部11a受环形凸起1341挤压的部位,以免壁部11a受压变形。在壁部11a与环形凸起1341的配合下,保证压紧绝缘件16,消除电极端子13与壁部11a之间的间隙,提高密封效果。
根据本申请的一些实施例,如图5和图6所示,外壳11包括壳体111和端盖112,壳体111包括侧壁1111和底壁1112,侧壁1111围设在底壁1112的周围,侧壁1111的一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,端盖112覆盖开口,壁部11a为底壁1112或端盖112。
本申请说明书附图中示出了壁部11a为底壁1112的实施例,在其他实施例中,壁部11a也可以为端盖112,端盖112设有电极引出孔11b,电极端子13穿设于端盖112上的电极引出孔11b。也即,底壁1112和端盖112中的一者设置电极端子13。
根据本申请的一些实施例,如图6和图7所示,电极端子13与壁部11a绝缘,电极组件12的远离壁部11a的一端形成有第二极耳123,第二极耳123与第一极耳122极性相反;电池单体1还包括第二集流构件15,第二集流构件15用于电连接第二极耳123和壁部11a。
壁部11a为底壁1112,电极端子13绝缘设置于底壁1112,并通过第一集流构件14与电极组件12的第一极耳122电连接。端盖112位于侧壁1111远离底壁1112的一端,端盖112连接于侧壁1111,以封闭开口。第二集流构件15位于电极组件12和端盖112之间。
第二集流构件15用于电连接第二极耳123和壁部11a是指,第二集流构件15与第二极耳123电连接,同时第二集流构件15与壁部11a电连接,以使第二极耳123和壁部11a带同性电荷。
可选地,第二集流构件15抵压于第二极耳123揉平后的端面,外部焊接设备在第二集流构件15背离第二极耳123的表面发射激光,激光将第二集流构件15与第二极耳123焊接。
可选地,第二集流构件15直接与壳体111电连接,以将电能引出至壁部11a。
可选地,第二集流构件15也可以通过端盖112间接地电连接于壳体111。如图5所示,第二集流构件15电连接于端盖112,端盖112电连接于侧壁1111。例如,第二集流构件15焊接于端盖112的中部,端盖112的外周焊接于侧壁1111。又如,端盖112上设置电极端子13,第二集流构件15焊接于电极端子13,端盖112的外周焊接于侧壁1111。
通过上述设置,壁部11a与电极端子13的极性相反,壁部11a和电极端子13可分别作为电池单体1的正输出极和负输出极,以便于汇流部件在电池单体1的同一端连接正输出极和负输出极,方便装配。可选地,泄压机构可设置在远离壁部11a的一端,泄压机构远离汇流部件,以免泄压机构泄放时冲击汇流部件,以免汇流部件受损。
第二方面,本申请实施例提供一种电池100,如图2和图3所示,电池100包括前述的电池单体1。
第三方面,本申请实施例提供一种用电设备,如图1所示,用电设备可选为车辆,车辆包括前述的电池100。
第四方面,本申请实施例提供一种电池单体1的制备方法,如图5、图6和图15所示,制备方法包括:
S101、提供电极组件12,电极组件12的一端形成有第一极耳122。
S102、提供壳体111和电极端子13,壳体111包括底壁1112和侧壁1111,侧壁1111围设在底壁1112的周围,侧壁1111的一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,底壁1112设有电极引出孔11b,电极端子13包括端子本体131和第一凸缘132,端子本体131穿设于电极引出孔11b,第一凸缘132沿端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面,第一凸缘132位于底壁1112的内侧,以限制电极端子13沿背离电极组件12的方向移动,端 子本体131具有面向壳体111内部的第一端面1311,第一端面1311设有凹槽13112和用于与第一集流构件14连接的连接区13111,凹槽13112位于连接区13111和第一凸缘132之间。
S103、提供第一集流构件14。
S104、将第一集流构件14连接于第一极耳122。
S105、将电极组件12和第一集流构件14放入壳体111,并使第一集流构件14位于底壁1112和电极组件12之间。
S106、将第一集流构件14连接于连接区13111。
S107、提供端盖112,并将端盖112覆盖于壳体111的开口。
需要说明的是,通过上述电池单体1的制造方法制造出的电池单体1的相关结构,可参见上述各实施例提供的电池单体1。
在基于上述的电池单体1的制造方法组装电池单体1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S101、S102的执行不分先后,也可以同时进行。
根据本申请的一些实施例,将第一集流构件14连接于第一极耳122的步骤在将电极组件12放入壳体111的步骤之前完成。
也即步骤S104在步骤S105之前完成,使得第一集流构件14与电极组件12连接为一体后,再将电极组件12和第一集流构件14一起放入壳体111,保证第一集流构件14与第一极耳122连接稳定,提高过流能力。
根据本申请的一些实施例,步骤S106将第一集流构件14连接于连接区13111,包括:如图16所示,通过将焊接单元4071从开口进入壳体111内并穿过电极组件12的卷绕中心孔124,以焊接第一集流构件14和连接区13111。
在上述技术方案中,第一集流构件14与电极端子13的焊印位于电池单体1内部,焊印不会接触外部空气,不容易被氧化生锈,提高电池100的使用寿命。
第五方面,本申请实施例提供一种电池单体1的制备装置400,如图17所示,其包括:
第一提供装置401,用于提供电极组件12,电极组件12的一端形成有第一极耳122;
第二提供装置402,用于提供壳体111和电极端子13,壳体111包括底壁1112和侧壁1111,侧壁1111围设在底壁1112的周围,侧壁1111的一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,底壁1112设有电极引出孔11b,电极端子13包括端子本体131和第一凸缘132,端子本体131穿设于电极引出孔11b,第一凸缘132沿端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面,第一凸缘132位于底壁1112的内侧,以限制电极端子13沿背离电极组件12的方向移动,端子本体131具有面向壳体111内部的第一端面1311,第一端面1311设有凹槽13112和用于与第一集流构件14连接的连接区13111,凹槽13112位于连接区13111和第一凸缘132之间;
第三提供装置403,用于提供第一集流构件14;
第四提供装置404,用于提供端盖112;
第一组装装置405,用于将第一集流构件14连接于第一极耳122;
第二组装装置406,用于将电极组件12和所述第一集流构件14放入壳体111,并使第一集流构件14位于壁部11a和电极组件12之间;
第三组装装置407,用于将第一集流构件14连接于连接区13111;
第四组装装置408,用于将端盖112覆盖于壳体111的开口。
第一提供装置401、第二提供装置402、第三提供装置403、第四提供装置404、第一组装 装置405、第二组装装置406、第三组装装置407和第四组装装置408可以设置在同一生产线上,第一提供装置401、第二提供装置402、第三提供装置403、第四提供装置404可以为生产线上的输送装置,第一组装装置405、第二组装装置406、第三组装装置407和第四组装装置408将输送来的各部件组装形成电池单体1。
根据本申请的一些实施例,第三组装装置407用于将第一集流构件14焊接于连接区13111,第三组装装置407包括焊接单元4071,焊接单元4071用于进入壳体111内并穿过电极组件12的卷绕中心孔124,以焊接第一集流构件14和连接区13111。
可选地,焊接单元4071为超声波焊头,超声波焊头穿过电极组件12的卷绕中心孔124,并作用于第一集流构件14,将第一集流构件14焊接于连接区13111。
通过上述制备装置400制造出的电池单体1的相关结构,可参见上述各实施例提供的电池单体1。
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。
第六方面,本申请实施例提供一种壳体111和电极端子13的组装方法,如图18所示,组装方法包括:
S201、如图19所示,提供壳体111,壳体111包括底壁1112和侧壁1111,侧壁1111围设在底壁1112的周围,侧壁1111的一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,底壁1112设有电极引出孔11b;
S202、如图19所示,提供电极端子13,电极端子13包括端子本体131和第一凸缘132,端子本体131具有第一端面1311,第一凸缘132沿端子本体的中心轴线方向P凸出于第一端面1311,第一凸缘132环绕第一端面1311设置,第一端面1311设有凹槽13112和连接区13111,凹槽13112位于连接区13111和第一凸缘132之间;
S203、如图20所示,将电极端子13穿设于电极引出孔11b,使第一凸缘132位于底壁1112的内侧,如图21所示,将第一凸缘132折弯以使第一凸缘132沿电极端子13的径向凸出于端子本体131的外周面,以通过第一凸缘132限制电极端子13向底壁1112的外侧移动。
如图20所示,组装前,第一凸缘132沿端子本体的中心轴线方向P凸出于第一端面1311,以使电极端子13具有第一凸缘132的一端能够穿过电极引出孔11b并位于底壁1112的内侧。
如图21所示,组装时,将第一凸缘132向外翻折,使得第一凸缘132沿端子本体的径向R凸出于端子本体131的外周面,以通过第一凸缘132限制电极端子13向底壁1112的外侧移动。
通过该组装方法实现电极端子13与壳体111安装,还增大了连接区13111的附近的空间,以便于连接第一集流构件14。由于端子本体131的第一端面1311上设有凹槽13112,在折弯第一凸缘132的过程中,第一凸缘132在凹槽13112处释放应力,以免将应力传递给连接区13111,保证连接区13111的平整度。并且,在折弯第一凸缘132的过程中,第一凸缘132受到挤压,材料向周围流动,由于第一凸缘132和连接区13111之间设置有凹槽13112,挤压流动的材料被凹槽13112吸收,避免材料进入连接区13111,保证连接区13111平整不变形。
具体地,在步骤S203中,采用沿端子本体的中心轴线方向P墩压第一凸缘132的方式将第一凸缘132折弯,以使电极端子13铆接在底壁1112上。
第七方面,本申请实施例提供一种壳体111和电极端子13的组装装置500,结合图19-22所示,组装装置500包括:
第五提供装置501,用于提供壳体111,壳体111包括底壁1112和侧壁1111,侧壁1111围设在底壁1112的周围,侧壁1111的一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,底壁1112设有电极引出孔11b;
第六提供装置502,用于提供电极端子13,电极端子13包括端子本体131和第一凸缘132,端子本体131具有第一端面1311,第一凸缘132沿端子本体的中心轴线方向P凸出于第一端 面1311,第一凸缘132环绕第一端面1311设置,第一端面1311设有凹槽13112和连接区13111,凹槽13112位于连接区13111和第一凸缘132之间;
第五组装装置503,用于将电极端子13穿设于电极引出孔11b,使第一凸缘132位于壁部11a的内侧,并将第一凸缘132折弯以使第一凸缘132沿电极端子13的径向凸出于端子本体131的外周面,以通过第一凸缘132限制电极端子13向壁部11a的外侧移动。
具体地,第五组装装置503包括墩压机构5031,墩压机构5031用于从壳体111的开口进入壳体111内部,并沿端子本体的中心轴线方向P墩压第一凸缘132,以将第一凸缘132折弯,以使电极端子13铆接在底壁1112上。
根据本申请的一些实施例,参见图5-图6和图14,本申请实施例提供一种电池单体1,电池单体1包括外壳11、电极端子13、电极组件12、第一集流构件14和第二集流构件15。
外壳11包括壳体111和端盖112,壳体111包括底壁和侧壁,侧壁1111围设在底壁的周围,侧壁1111的一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,端盖112覆盖于开口,底壁1112设有用于安装电极端子13的电极引出孔11b。电极端子13包括端子本体131、第一凸缘132和第二凸缘134,第一凸缘132、第二凸缘134分别沿径向凸出于端子本体131的外周面,电极端子13穿设于电极引出孔11b,第一凸缘132位于底壁1112的内侧,第一凸缘132用于限制端子本体131向底壁1112的外侧移动,第二凸缘134位于底壁1112的外侧,第二凸缘134用于限制端子本体131向底壁1112的内侧移动。其中,端子本体131面向电极组件12的一侧端面为第一端面1311,第一端面1311上形成有凹槽13112和连接区13111,凹槽13112设置在连接区13111和第一凸缘132之间的环形槽,凹槽13112用于允许第一凸缘132释放应力和变形,以限制第一凸缘132受到的应力传导至连接区13111,保证连接区13111的平整度。电极端子13和底壁1112之间设有绝缘件16,绝缘件16用于绝缘隔离电极端子13和底壁1112。第二凸缘134面向底壁1112的一侧形成有环形凸起1341,环形凸起1341在底壁1112的外侧挤压绝缘件16形成环形密封区域以密封外壳11,第一凸缘132在第二凸缘134上的投影覆盖环形凸起1341,第一凸缘132在底壁1112的内侧支撑底壁1112,防止底壁1112受压变形,保证密封效果。
第一集流构件14、第二集流构件15和电极组件12位于外壳11内,电极组件12为卷绕式结构,电极组件12面向底壁1112的一端设有第一极耳122,电极组件12面向端盖112的一端设有第二极耳123,第一集流构件14用于连接电极组件12的第一极耳122,第二集流构件15用于连接电极组件12的第二极耳123。其中,第一集流构件14包括集流本体141和凸部142,集流本体141连接第一极耳122,凸部142包括端壁1422和周壁1421,周壁1421围设在端壁1422的周围,周壁1421和端壁1422共同围成凹腔1423,周壁1421与集流本体141连接,以使端壁1422相对于集流本体141朝向电极端子13的方向凸出,端壁1422与连接区13111连接。凸部142与凹槽13112满足:凹槽的内径D2<凸部的直径D3<凹槽的外径D1。同时,凹腔的直径D4>电极组件12的卷绕中心孔的直径D5。第二集流构件15连接于第二极耳123,第二集流构件15设有与电极组件12的卷绕中心孔124对应的通孔151,第二集流构件15背离电极组件12的一侧连接于端盖112,以使的侧壁1111、底壁1112带电。
通过上述设置,电极端子13和底壁1112的极性相反,电极端子13和底壁1112可分别作为电池单体1的正输出极和负输出极,以便于在电池单体1的同一端连接汇流部件。
本申请实施例还提供上述电池单体1的制备方法,参见图5、图6及图15,电池单体1的制备方法包括:提供电极组件12,提供组装好的壳体111和电极端子13(参见图21),提供第一集流构件14,提供第二集流构件15,提供端盖112;将第一集流构件14连接于第一极耳122,将第二集流构件15连接于第二极耳123,然后将电极组件12、第一集流构件14和第二集流构件15整体放入外壳11,使第一集流构件14位于底壁1112和电极组件12之间;将焊接单元(例如超声波焊头)从开口进入壳体111内,依次穿过第二集流构件15上的通孔151、电极组件12的卷绕中心孔124进入凹腔1423,并作用于端壁1422,以将端壁1422焊接于连接区13111,实现第一集流构件14与电极端子13电连接,并将端盖112覆盖开口。
其中,壳体111和电极端子13的组装方法,参见图18-图21,包括:提供壳体111,如图19所示,壳体111包括底壁1112和侧壁1111,侧壁1111围设在底壁1112的周围,侧壁1111的 一端与底壁1112连接,侧壁1111的另一端围成与底壁1112相对的开口,底壁1112设有电极引出孔11b;提供电极端子13,如图19所示,电极端子13包括端子本体131和第一凸缘132,端子本体131具有第一端面1311,第一凸缘132沿端子本体的中心轴线方向P凸出于第一端面1311,第一凸缘132环绕第一端面1311设置,第一端面1311设有凹槽13112和连接区13111,凹槽13112位于连接区13111和第一凸缘132之间;如图20所示,将电极端子13穿设于电极引出孔11b,使第一凸缘132位于壁部11a的内侧,如图21所示,将第一凸缘132折弯以使第一凸缘132沿电极端子13的径向凸出于端子本体131的外周面,以通过第一凸缘132限制电极端子13向壁部11a的外侧移动。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (24)
- 一种电池单体,其中,包括:外壳,包括壁部,所述壁部设有电极引出孔;电极组件,设置在所述外壳内部,所述电极组件面向所述壁部的一端形成有第一极耳;电极端子,包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体穿设于所述电极引出孔,所述第一凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第一凸缘位于所述壁部的内侧,以限制所述电极端子沿背离所述电极组件的方向移动;第一集流构件,位于所述壁部和所述电极组件之间,用于连接所述电极端子和所述第一极耳;其中,所述端子本体具有面向所述第一集流构件的第一端面,所述第一端面设有凹槽和用于与所述第一集流构件连接的连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间。
- 根据权利要求1所述的电池单体,其中,所述凹槽为围绕所述连接区外周设置的环形槽。
- 根据权利要求2所述的电池单体,其中,所述电极组件为卷绕式结构,所述第一集流构件覆盖所述电极组件的卷绕中心孔。
- 根据权利要求3所述的电池单体,其中,所述第一集流构件包括集流本体和凸部,所述凸部朝向所述电极端子的方向凸出于所述集流本体,所述凸部与所述电极组件的卷绕中心孔位置对应,并用于连接所述连接区,所述集流本体用于连接所述第一极耳。
- 根据权利要求4所述的电池单体,其中,所述凹槽的外径大于所述凸部的直径。
- 根据权利要求4或5所述的电池单体,其中,所述凹槽的内径小于所述凸部的直径。
- 根据权利要求4-6任一项所述的电池单体,其中,所述凸部包括端壁和周壁,所述周壁围设在所述端壁的周围,所述周壁与所述集流本体连接,所述端壁与所述连接区连接,所述周壁和所述端壁共同围成凹腔。
- 根据权利要求7所述的电池单体,其中,所述凹腔的直径大于所述卷绕中心孔的直径。
- 根据权利要求1-8任一项所述的电池单体,其中,所述电极端子朝向所述第一集流构件的一侧形成有斜面,所述斜面相对于垂直于所述电极端子的中心轴线方向的平面倾斜,并从所述凹槽的外槽壁向靠近所述电极组件的方向延伸。
- 根据权利要求1-9任一项所述的电池单体,其中,所述电极端子还包括第二凸缘,所述第二凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第二凸缘位于所述壁部的外侧,以限制所述电极端子沿朝向所述电极组件的方向移动。
- 根据权利要求10所述的电池单体,其中,所述电池单体还包括绝缘件,所述绝缘件设置于所述电极端子和所述壁部之间,以绝缘隔离所述电极端子和所述壁部。
- 根据权利要求11所述的电池单体,其中,所述第二凸缘朝向所述壁部的一侧形成有环形凸起,所述环形凸起环绕所述电极端子的中心轴线设置,所述环形凸起被配置为挤压所述绝缘件位于所述第二凸缘与所述壁部之间的部分。
- 根据权利要求12所述的电池单体,其中,沿所述壁部的厚度方向,所述第一凸缘在所述第二凸缘上的投影覆盖所述环形凸起。
- 根据权利要求1-13中任一项所述的电池单体,其中,所述外壳包括壳体和端盖,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述端盖覆盖所述开口,所述壁部为所述底壁或所述端盖。
- 根据权利要求1-14中任一项所述的电池单体,其中,所述电极端子与所述壁部绝缘,所述电极组件的远离所述壁部的一端形成有第二极耳,所述第二极耳与所述第一极耳极性相反;所述电池单体还包括第二集流构件,所述第二集流构件用于电连接所述第二极耳和所述壁部。
- 一种电池,其中,包括权利要求1-15任一项所述的电池单体。
- 一种用电设备,其中,包括权利要求16所述的电池。
- 一种电池单体的制备方法,其中,包括:提供电极组件,所述电极组件的一端形成有第一极耳;提供壳体和电极端子,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体穿设于所述电极引出孔,所述第一凸缘 沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,以限制所述电极端子沿背离所述电极组件的方向移动,所述端子本体具有面向所述壳体内部的第一端面,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;提供第一集流构件,将所述第一集流构件连接于所述第一极耳;将所述电极组件和所述第一集流构件放入所述壳体,并使所述第一集流构件位于所述底壁和所述电极组件之间;将所述第一集流构件连接于所述连接区;提供端盖,将所述端盖覆盖于所述壳体的开口。
- 根据权利要求18所述的电池单体的制备方法,其中,将所述第一集流构件连接于所述第一极耳的步骤在所述将所述电极组件放入所述壳体的步骤之前完成。
- 根据权利要求18或19所述的电池单体的制备方法,其中,所述将所述第一集流构件连接于所述连接区,包括:通过将焊接单元从所述开口进入所述壳体内并穿过所述电极组件的卷绕中心孔,以焊接所述第一集流构件和所述连接区。
- 一种电池单体的制备装置,其中,包括:第一提供装置,用于提供电极组件,所述电极组件的一端形成有第一极耳;第二提供装置,用于提供壳体和电极端子,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体穿设于所述电极引出孔,所述第一凸缘沿所述端子本体的径向凸出于所述端子本体的外周面,所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,以限制所述电极端子沿背离所述电极组件的方向移动,所述端子本体具有面向所述壳体内部的第一端面,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;第三提供装置,用于提供第一集流构件;第四提供装置,用于提供端盖;以及第一组装装置,用于将所述第一集流构件连接于所述第一极耳;第二组装装置,用于将所述电极组件和所述第一集流构件放入所述壳体,并使所述第一集流构件位于所述底壁和所述电极组件之间;第三组装装置,用于将所述第一集流构件连接于所述连接区;第四组装装置,用于将所述端盖覆盖于所述壳体的开口。
- 根据权利要求21所述的电池单体的制备装置,其中,所述第三组装装置用于将所述第一集流构件焊接于所述连接区,所述第三组装装置包括焊接单元,所述焊接单元用于进入所述壳体内并穿过所述电极组件的卷绕中心孔,以焊接所述第一集流构件和所述连接区。
- 一种壳体和电极端子的组装方法,其中,包括:提供壳体,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔;提供电极端子,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体具有第一端面,所述第一凸缘沿所述端子本体的中心轴线方向凸出于所述第一端面,所述第一凸缘环绕所述第一端面设置,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;将所述电极端子穿设于所述电极引出孔,使所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,将所述第一凸缘折弯以使所述第一凸缘沿所述电极端子的径向凸出于所述端子本体的外周面,以通过所述第一凸缘限制所述电极端子向所述底壁的外侧移动。
- 一种壳体和电极端子的组装装置,其中,包括:第五提供装置,用于提供壳体,所述壳体包括底壁和侧壁,所述侧壁围设在所述底壁的周围,所述侧壁的一端与所述底壁连接,所述侧壁的另一端围成与所述底壁相对的开口,所述底壁设有电极引出孔;第六提供装置,用于提供电极端子,所述电极端子包括端子本体和第一凸缘,所述端子本体具有第一端面,所述第一凸缘沿所述端子本体的中心轴线方向凸出于所述第一端面,所述第一凸缘环绕所述第一端面设置,所述第一端面设有凹槽和连接区,所述凹槽位于所述连接区和所述第一凸缘之间;第五组装装置,用于将所述电极端子穿设于所述电极引出孔,使所述第一凸缘位于所述底壁的内侧,并将所述第一凸缘折弯以使所述第一凸缘沿所述电极端子的径向凸出于所述端子本体的外周面,以通过所述第一凸缘限制所述电极端子向所述底壁的外侧移动。
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