CN116936953A - 电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种电极组件、电池单体、电池及用电装置,属于电池技术领域。其中,电极组件包括主体部、第一极耳和第二极耳。主体部呈圆柱状。第一极耳和第二极耳的极性相反,沿主体部的轴向,第一极耳和第二极耳设置于主体部的同一端,第一极耳的导电率小于第二极耳的导电率。沿主体部的轴向,第一极耳具有背离主体部的第一表面,第二极耳具有背离主体部的第二表面,第一表面的面积大于第二表面的面积。通过将第一极耳的第一表面的面积设置为大于第二极耳的第二表面的面积,从而在装配电池单体的过程中便于对极性不同的第一极耳和第二极耳进行区分和识别,无需对电极组件进行二次定位即可进行装配,有利于降低电极组件后续的装配难度。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。
背景技术
近些年,新能源汽车有了飞跃式的发展,在电动汽车领域,动力电池作为电动汽车的动力源,起着不可替代的重要作用。随着新能源汽车的大力推广,对动力电池产品的需求也日益增长,电池作为新能源汽车核心零部件在使用可靠性方面有着较高的要求。其中,电池单体通常包括外壳和容纳于外壳内的电极组件,但是,现有的电极组件在装配至外壳内的装配难度较大,不利于提升电极组件的装配效率。
发明内容
本申请实施例提供一种电极组件、电池单体、电池及用电装置,能够有效提升电极组件的装配效率。
第一方面,本申请实施例提供一种电极组件,包括主体部、第一极耳和第二极耳;所述主体部呈圆柱状;所述第一极耳和所述第二极耳的极性相反,沿所述主体部的轴向,所述第一极耳和所述第二极耳设置于所述主体部的同一端,所述第一极耳的导电率为X1,所述第二极耳的导电率为X2,满足,X2>X1;其中,沿所述主体部的轴向,所述第一极耳具有背离所述主体部的第一表面,所述第二极耳具有背离所述主体部的第二表面,所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积。
在上述技术方案中,通过将电极组件的第一极耳和第二极耳均设置于主体部在主体部的轴向上的同一端,有利于节省电极组件在主体部的轴向上占用的空间,以提升具有这种电极组件的电池单体的能量密度。其中,通过将第一极耳在主体部的轴向上背离主体部的第一表面的面积设置为大于第二极耳在主体部的轴向上背离主体部的第二表面的面积,使得第一极耳和第二极耳用于与对应的输出极相连的区域的面积不同,从而在装配电池单体的过程中便于对极性不同的第一极耳和第二极耳进行区分和识别,无需对电极组件进行二次定位即可实现第一极耳和第二极耳分别与对应的输出极进行装配,进而有利于降低电极组件后续的装配难度,以提升电极组件的装配效率。此外,通过将第一极耳的导电率设置为小于第二极耳的导电率,使得第一极耳的导电能力弱于第二极耳的导电能力,从而通过将第一极耳的第一表面的面积设置为大于第二极耳的第二表面的面积能够使得导电率较小的第一极耳与输出极相连的第一表面的面积更大,而导电率较大的第二极耳与输出极相连的第二表面的面积更小,有利于实现第一极耳和第二极耳的过流能力接近,能够合理设计第一极耳和第二极耳的尺寸,进而能够有效缓解第一极耳或第二极耳出现过流面积过剩的现象,以合理优化第一极耳或第二极耳占用的空间和重量,有利于提升电池单体的能量密度。
在一些实施例中,所述第一表面的面积为S1,所述第二表面的面积为S2,满足,S1/S2≥X2/ X1。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一表面的面积和第二极耳的第二表面的面积之比设置为大于或等于第一极耳和第二极耳的导电率的反比,从而能够使得导电率较小的第一极耳与输出极相连的第一表面的面积更大,有利于进一步实现第一极耳和第二极耳的过流能力接近,以减少第一极耳或第二极耳出现过流面积过剩的现象。
在一些实施例中,所述第一表面呈扇环形或扇形。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一表面设置为扇环形或扇形结构,从而能够提升第一极耳在主体部的一端上的空间利用率,且能够提升第一极耳通过第一表面与输出极相互接触的面积。
在一些实施例中,沿所述主体部的周向,所述第一极耳的两端分别形成第一端面和第二端面,所述第一端面与所述第一表面相连形成第一边缘,所述第二端面与所述第一表面相连形成第二边缘,所述第一边缘与所述第二边缘之间的角度为α,满足,45°≤α≤270°。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一边缘和第二边缘之间形成的角度设置为大于或等于45度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳的第一表面的圆心角为大于或等于45度,以使第一极耳的第一表面能够具有足够的面积与输出极相互接触,从而能够提升第一极耳与输出极之间的过流面积。此外,通过将第一极耳的第一边缘和第二边缘之间形成的角度设置为小于或等于270度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳的第一表面的圆心角为小于或等于270度,以缓解第一极耳所占用的空间过大而出现第一极耳和第二极耳容易短接的现象,从而能够提升电极组件的使用可靠性。
在一些实施例中,所述第一边缘与所述第二边缘之间的角度为α,满足,90°≤α≤180°。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一边缘和第二边缘之间形成的角度设置为大于或等于90度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳的第一表面的圆心角为大于或等于90度,以使第一极耳的第一表面能够具有足够的面积与输出极相互接触,有利于提升第一极耳与输出极之间的过流面积。此外,通过将第一极耳的第一边缘和第二边缘之间形成的角度设置为小于或等于180度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳的第一表面的圆心角为小于或等于180度,有利于缓解第一极耳占用的空间过多而出现第一极耳与第二极耳相互干涉的现象,从而能够降低第一极耳与第二极耳之间的短接风险。
在一些实施例中,所述第一端面和所述第二端面均与所述主体部的轴向平行。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一端面和第二端面设置为均与主体部的轴向平行的结构,从而使得第一极耳整体为扇环形或扇形结构,从而能够降低第一极耳的加工难度,且便于第一极耳与输出极相互装配连接。
在一些实施例中,所述第一端面所在的平面与所述第二端面所在的平面相交于所述主体部的中轴线。
在上述技术方案中,通过将第一端面所在的平面与第二端面所在的平面相交于主体部的中轴线,使得第一端面所在的平面与第二端面所在的平面相交的直线与主体部的中轴线共线,从而使得第一表面为圆心在主体部的中轴线上的扇环形或扇形结构,从而一方面便于对第一极耳进行加工,有利于降低第一极耳的加工难度,另一方面能够进一步提升第一极耳在主体部的一端上的空间利用率。
在一些实施例中,沿所述主体部的周向,所述第一极耳的两端分别形成第一端面和第二端面,所述第一端面和所述第二端面相对设置,所述第一端面与所述第一表面相连形成第一边缘,所述第二端面与所述第一表面相连形成第二边缘,所述第一边缘与所述第二边缘平行。
在上述技术方案中,第一极耳的两端的第一端面和第二端面在主体部的周向上相对设置,且第一端面与第一表面相连形成的第一边缘和第二端面与第一表面相连形成的第二边缘相互平行,以使第一极耳在主体部的周向上的两端为相互平齐的结构,从而使得第一极耳的第一表面在主体部的径向上为宽度不变的结构,使得第一极耳的加工工艺更容易实现,有利于降低第一极耳的加工难度。
在一些实施例中,所述第一端面和所述第二端面均与所述主体部的轴向平行。
在上述技术方案中,通过将第一极耳的第一端面和第二端面设置为均与主体部的轴向平行的结构,从而使得第一极耳整体在主体部的径向上为宽度不变的结构,从而能够降低第一极耳的加工难度。
在一些实施例中,所述第二表面呈扇环形或扇形。
在上述技术方案中,通过将第二极耳的第二表面设置为扇环形或扇形结构,从而能够提升第二极耳在主体部的一端上的空间利用率,且能够提升第二极耳通过第二表面与输出极相互接触的面积。
在一些实施例中,沿所述主体部的周向,所述第二极耳的两端分别形成第三端面和第四端面,所述第三端面与所述第二表面相连形成第三边缘,所述第四端面与所述第二表面相连形成第四边缘,所述第三边缘与所述第四边缘之间的角度为β,满足,45°≤β≤270°。
在上述技术方案中,通过将第二极耳的第三边缘和第四边缘之间形成的角度设置为大于或等于45度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳的第二表面的圆心角为大于或等于45度,以使第二极耳的第二表面能够具有足够的面积与输出极相互接触,从而能够提升第二极耳与输出极之间的过流面积。此外,通过将第二极耳的第三边缘和第四边缘之间形成的角度设置为小于或等于270度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳的第二表面的圆心角为小于或等于270度,以缓解第二极耳所占用的空间过大而出现第二极耳和第一极耳容易短接的现象,从而能够提升电极组件的使用可靠性。
在一些实施例中,所述第三边缘与所述第四边缘之间的角度为β,满足,90°≤β≤120°。
在上述技术方案中,通过将第二极耳的第三边缘与第四边缘之间形成的角度设置为大于或等于90度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳的第二表面的圆心角为大于或等于90度,以使第二极耳的第二表面能够具有足够的面积与输出极相互接触,有利于提升第二极耳与输出极之间的过流面积。此外,通过将第二极耳的第三边缘与第四边缘之间形成的角度设置为小于或等于120度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳的第二表面的圆心角为小于或等于120度,有利于缓解第二极耳占用的空间过多而出现第二极耳与第一极耳相互干涉的现象,从而能够降低第二极耳与第一极耳之间的短接风险。
在一些实施例中,所述第三端面和所述第四端面均与所述主体部的轴向平行。
在上述技术方案中,通过将第二极耳的第三端面和第四端面设置为均与主体部的轴向平行的结构,从而使得第二极耳整体为扇环形或扇形结构,从而能够降低第二极耳的加工难度,且便于第二极耳与输出极相互装配连接。
在一些实施例中,所述第三端面所在的平面与所述第四端面所在的平面相交于所述主体部的中轴线。
在上述技术方案中,通过将第三端面所在的平面与第四端面所在的平面相交于主体部的中轴线,使得第三端面所在的平面与第四端面所在的平面相交的直线与主体部的中轴线共线,从而使得第二表面为圆心在主体部的中轴线上的扇环形或扇形结构,从而一方面便于对第二极耳进行加工,有利于降低第二极耳的加工难度,另一方面能够进一步提升第二极耳在主体部的一端上的空间利用率。
在一些实施例中,沿所述主体部的周向,所述第二极耳的两端分别形成第三端面和第四端面,所述第三端面和所述第四端面相对设置,所述第三端面与所述第二表面相连形成第三边缘,所述第四端面与所述第二表面相连形成第四边缘,所述第三边缘与所述第四边缘平行。
在上述技术方案中,第二极耳的两端的第三端面和第四端面在主体部的周向上相对设置,且第三端面与第二表面相连形成的第三边缘和第四端面与第二表面相连形成的第四边缘相互平行,以使第二极耳在主体部的周向上的两端为相互平齐的结构,从而使得第二极耳的第二表面在主体部的径向上为宽度不变的结构,使得第二极耳的加工工艺更容易实现,有利于降低第二极耳的加工难度。
在一些实施例中,所述第三端面和所述第四端面均与所述主体部的轴向平行。
在上述技术方案中,通过将第而极耳的第三端面和第四端面设置为均与主体部的轴向平行的结构,从而使得第二极耳整体在主体部的径向上为宽度不变的结构,从而能够降低第二极耳的加工难度。
在一些实施例中,沿所述主体部的径向,所述第一极耳与所述主体部的外周面间隔设置;和/或,沿所述主体部的径向,所述第二极耳与所述主体部的外周面间隔设置。
在上述技术方案中,通过将第一极耳和主体部的外周面在主体部的径向上间隔设置,从而在电极组件装配至电池单体的外壳内时能够降低第一极耳与外壳之间的短接风险,有利于提升具有这种电极组件的电池单体的使用可靠性。同样的,通过将第二极耳和主体部的外周面在主体部的径向上间隔设置,从而在电极组件装配至电池单体的外壳内时能够降低第二极耳与外壳之间的短接风险,有利于提升具有这种电极组件的电池单体的使用可靠性。
在一些实施例中,所述电极组件为卷绕式电极组件,所述主体部具有中心通孔,所述中心通孔沿所述主体部的轴向贯穿所述主体部;其中,沿所述主体部的径向,所述第一极耳与所述中心通孔的孔壁面间隔设置;和/或,沿所述主体部的径向,所述第二极耳与所述中心通孔的孔壁面间隔设置。
在上述技术方案中,通过将第一极耳设置为与中心通孔的孔壁面在主体部的径向上间隔设置,从而能够降低第一极耳与第二极耳之间的短接风险,有利于提升电极组件的使用可靠性。同样的,通过将第二极耳设置为与中心通孔的孔壁面在主体部的径向上间隔设置,从而能够降低第二极耳与第一极耳之间的短接风险,有利于提升电极组件的使用可靠性。
第二方面,本申请实施例还提供一种电池单体,包括外壳和上述的电极组件;所述电极组件容纳于所述外壳内。
在上述技术方案中,采用这种结构的电池单体通过将第一极耳在主体部的轴向上背离主体部的第一表面的面积设置为大于第二极耳在主体部的轴向上背离主体部的第二表面的面积,使得第一极耳和第二极耳用于与电池单体的输出极相连的区域的面积不同,从而在装配电池单体的过程中便于对极性不同的第一极耳和第二极耳进行区分和识别,使得在电极组件装配至外壳内时无需对电极组件进行二次定位即可实现第一极耳和第二极耳分别与对应的输出极进行装配,进而有利于降低电池单体的装配难度,以提升电池单体的装配效率。
在一些实施例中,所述外壳具有壁部,所述电池单体还包括电极端子,所述电极端子绝缘安装于所述壁部上;其中,沿所述主体部的轴向,所述第一极耳和所述第二极耳均设置于所述主体部面向所述壁部的一端,所述第一表面用于与所述壁部电连接,所述第二表面用于与所述电极端子电连接。
在上述技术方案中,通过将第一极耳和第二极耳均设置于主体部面向壁部的一端,且第一极耳的第一表面用于与壁部电连接,第二极耳的第二表面用于与电极端子电连接,以实现电极组件的第一极耳和第二极耳的电能的输入或输出,结构简单,且便于装配。
在一些实施例中,所述电极端子凸出于所述壁部面向所述电极组件的一侧;其中,沿所述主体部的轴向,所述第一表面相较于所述第二表面更靠近所述壁部。
在上述技术方案中,通过将电极端子设置为凸出于壁部面向电极组件的一侧,以便于电极端子与第二极耳电连接,其中,通过将第一极耳的第一表面设置为相较于第二极耳的第二表面更靠近壁部,使得第一极耳凸出于主体部的高度大于第二极耳凸出于主体部的高度的结构,以使第一极耳能够补偿壁部与电极端子之间的距离差,从而能够降低第一极耳与壁部之间的电连接难度,且能够提高第一极耳与壁部之间的电连接效果。
在一些实施例中,所述电池单体还包括第一集流构件和第二集流构件;所述第一集流构件设置于所述壁部与所述第一表面之间,所述第一集流构件连接所述壁部和所述第一表面,以电连接所述第一极耳和所述壁部;所述第二集流构件设置于所述电极端子与所述第二表面之间,所述第二集流构件与所述第一集流构件间隔设置,所述第二集流构件连接所述电极端子和所述第二表面,以电连接所述第二极耳和所述电极端子。
在上述技术方案中,通过在壁部与第一极耳的第一表面之间设置第一集流构件,且第一集流构件连接壁部和第一极耳的第一表面,以实现第一极耳与壁部之间的电连接,有利于降低第一极耳的第一表面与壁部相互电连接的难度。同样的,通过在电极端子与第二极耳的第二表面之间设置第二集流构件,且第二集流构件连接电极端子和第二极耳的第二表面,以实现第二极耳与电极端子之间的电连接,有利于降低第二极耳与电极端子相互电连接的难度。此外,通过将第一集流构件与第二集流构件间隔设置,以减少第一集流构件与第二集流构件出现短接的现象,有利于降低电池单体的使用风险。
在一些实施例中,所述电池单体还包括第一绝缘件;所述第一绝缘件设置于所述电极组件与所述壁部之间,所述第一绝缘件绝缘隔离所述第一集流构件和所述第二集流构件。
在上述技术方案中,通过在电极组件与壁部之间设置第一绝缘件,且第一绝缘件用于绝缘隔离第一集流构件和第二集流构件,从而能够实现第一集流构件与第二集流构件之间的绝缘隔离,有利于进一步降低第一集流构件和第二集流构件出现短接的风险。
在一些实施例中,所述第一绝缘件设置有间隔排布的第一安装孔和第二安装孔,所述第一集流构件设置于所述第一安装孔,所述第二集流构件设置于所述第二安装孔。
在上述技术方案中,通过在第一绝缘件上设置间隔排布的第一安装孔和第二安装孔,且第一集流构件和第二集流构件分别设置于第一安装孔和第二安装孔内,一方面能够实现将第一集流构件和第二集流构件装配至第一绝缘件上,使得第一绝缘件能够为第一集流构件和第二集流构件起到支撑和装配的作用,有利于降低第一集流构件和第二集流构件设置于壁部与电极组件之间的难度,另一方面能够实现第一集流构件和第二集流构件间隔设置于第一绝缘件上,以实现第一集流构件和第二集流构件之间的绝缘隔离。
在一些实施例中,所述第一绝缘件包括第一绝缘体和第二绝缘体;所述第一绝缘体为环形结构;所述第二绝缘体连接于所述第一绝缘体,所述第二绝缘体被配置为将所述第一绝缘体的内部空间分隔为所述第一安装孔和所述第二安装孔,所述第二绝缘体位于所述第一集流构件与所述第二集流构件之间。
在上述技术方案中,第一绝缘件设置有环形结构的第一绝缘体和连接于第一绝缘体内侧的第二绝缘体,且第二绝缘体被配置为将第一绝缘体的内部空间分隔为第一安装孔和第二安装孔,以使第一绝缘体和第二绝缘体共同界定出用于装配第一集流构件和第二集流构件的第一安装孔和第二安装孔,采用这种结构的第一绝缘件一方面能够通过第一绝缘体环绕于第一集流构件和第二集流构件的外侧,使得第一集流构件和第二集流构件能够与外壳进行分隔,有利于降低第一集流构件和第二集流构件与外壳出现短接的风险,另一方面能够通过第二绝缘体分隔第一集流构件和第二集流构件,有利于降低第一集流构件和第二集流构件之间的短接风险。
在一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖;所述壳体的内部形成具有开口的容纳腔,所述容纳腔用于容纳所述电极组件;所述端盖封闭所述开口;其中,所述端盖为所述壁部。
在上述技术方案中,通过将外壳的壁部设置为外壳用于封闭壳体的开口的端盖,采用这种结构的电池单体便于在端盖上装配电极端子,且能够降低第一极耳和第二极耳分别与端盖和电极端子电连接的难度,从而有利于降低在电池单体的制造难度,以提升电池单体的生产效率。
在一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖;所述壳体包括侧壁和底壁,所述侧壁围设于所述底壁的周围,沿所述主体部的轴向,所述侧壁的一端连接于所述底壁,另一端围合形成开口,所述侧壁和所述底壁共同界定出用于容纳所述电极组件的容纳腔;所述端盖封闭所述开口;其中,所述底壁为所述壁部。
在上述技术方案中,通过将外壳的壁部设置为壳体的底壁,使得设置电极端子以及用于与第一极耳电连接的壁部能够远离端盖,从而能够减少端盖与壳体相互连接时产生的应力对壁部或设置于壁部上的电极端子造成的影响,有利于提升电池单体的使用可靠性和使用寿命。
第三方面,本申请实施例还提供一种电池,包括上述的电池单体。
第四方面,本申请实施例还提供一种用电装置,包括上述的电池单体,所述电池单体用于提供电能。
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结构爆炸图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的结构爆炸图;
图5为本申请一些实施例提供的电池单体的局部剖视图;
图6为本申请一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图7为本申请一些实施例提供的电极组件的俯视图;
图8为本申请再一些实施例提供的电极组件的俯视图;
图9为本申请又一些实施例提供的电极组件的结构示意图;
图10为本申请又一些实施例提供的电极组件的俯视图;
图11为本申请一些实施例提供的电池单体的第一集流构件和第二集流构件装配于第一绝缘件上的连接示意图;
图12为本申请一些实施例提供的电池单体的第一绝缘件的结构示意图。
图标:1000-车辆;100-电池;10-箱体;11-第一箱本体;12-第二箱本体;20-电池单体;21-外壳;211-壳体;2111-开口;2112-侧壁;2113-底壁;2113a-装配孔;212-端盖;213-壁部;22-电极组件;221-主体部;2211-中心通孔;222-第一极耳;2221-第一表面;2222-第一端面;2223-第二端面;2224-第一边缘;2225-第二边缘;223-第二极耳;2231-第二表面;2232-第三端面;2233-第四端面;2234-第三边缘;2235-第四边缘;23-电极端子;24-第二绝缘件;25-泄压部件;26-第一集流构件;27-第二集流构件;28-第一绝缘件;281-第一安装孔;282-第二安装孔;283-第一绝缘体;284-第二绝缘体;200-控制器;300-马达;X-主体部的轴向;Y-主体部的周向。
具体实施方式
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: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)。
本申请实施例中,电池单体可以为二次电池,二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等,本申请实施例对此并不限定。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离件。在电池单体充放电过程中,活性离子(例如锂离子)在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极和负极之间,可以起到防止正负极短路的作用,同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中,正极可以为正极片,正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例,正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例,正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可采用表面镀银处理的铝、表面镀银处理的不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,正极活性材料可包括以下材料中的至少一种:含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。其中,含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。锂过渡金属氧化物的示例可包括但不限于锂钴氧化物(如LiCoO2)、锂镍氧化物(如LiNiO2)、锂锰氧化物(如LiMnO2、LiMn2O4)、锂镍钴氧化物、锂锰钴氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物(如LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2(也可以简称为NCM333)、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(也可以简称为NCM523)、LiNi0.5Co0.25Mn0.25O2(也可以简称为NCM211)、LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2(也可以简称为NCM622)、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2(也可以简称为NCM811)、锂镍钴铝氧化物(如LiNi0.85Co0.15Al0.05O2)及其改性化合物等中的至少一种。
在一些实施例中,正极可以采用泡沫金属。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。泡沫金属作为正极时,泡沫金属表面可以不设置正极活性材料,当然也可以设置正极活性材料。作为示例,在泡沫金属内还可以填充或/和沉积有锂源材料、钾金属或钠金属,锂源材料为锂金属和/或富锂材料。
在一些实施例中,负极可以为负极片,负极片可以包括负极集流体。
作为示例,负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用银表面处理的铝或不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。
作为示例,负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例,负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例,负极活性材料可包括以下材料中的至少一种:人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
在一些实施例中,正极集流体的材料可以为铝,负极集流体的材料可以为铜。
在一些实施方式中,电极组件还包括隔离件,隔离件设置在正极和负极之间。
在一些实施方式中,隔离件为隔离膜。隔离膜的种类可以是多种,可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例,隔离膜的材质可以包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜,也可以是多层复合薄膜。在隔离膜为多层复合薄膜时,各层的材料可以相同或不同。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间,也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中,隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间,同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中,电池单体还包括电解质,电解质在正、负极之间起到传导离子的作用。电解质可以是液态的、凝胶态的或固态的。其中,液态电解质包括电解质盐和溶剂。
在一些实施方式中,电解质盐可以包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、三氟甲磺酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂及四氟草酸磷酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中,溶剂可以包括碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、1,4-丁内酯、环丁砜、二甲砜、甲乙砜及二乙砜中的至少一种。溶剂也可选醚类溶剂。醚类溶剂可以包括乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚中的一种或多种。
其中,凝胶态电解质包括以聚合物作为电解质的骨架网络,搭配离子液体-锂盐。
其中,固态电解质包括聚合物固态电解质、无机固态电解质、复合固态电解质。
作为示例,聚合物固态电解质可以为聚醚(聚氧化乙烯)、聚硅氧烷、聚碳酸酯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、单离子聚合物、聚离子液体-锂盐、纤维素等。
作为示例,无机固态电解质可以包括氧化物固体电解质(晶态的钙钛矿、钠超导离子导体、石榴石、非晶态的LiPON薄膜)、硫化物固体电解质(晶态的锂超离子导体(锂锗磷硫、硫银锗矿)、非晶体硫化物)以及卤化物固体电解质、氮化物固体电解质及氢化物固体电解质中的一种或多种。
作为示例,复合固态电解质通过在聚合物固体电解质中增加无机固态电解质填料形成。
在一些实施方式中,电极组件为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中,电极组件设有极耳,极耳可以将电流从电极组件导出。极耳包括正极耳和负极耳。
在一些实施方式中,电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳、塑料壳(如聚丙烯)、复合金属壳(如铜铝复合外壳)或铝塑膜等。
作为示例,电池单体可以为圆柱形电池单体、棱柱电池单体、软包电池单体或其它形状的电池单体。
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。
在一些实施例中,电池可以为电池模块,电池单体有多个时,多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中,电池可以为电池包,电池包包括箱体和电池单体,电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中,箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如,箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分,或者,箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中,电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点,是现今新能源发展的重要组成部分。
对于一般的电池单体而言,电池单体通常包括外壳和容纳于外壳内的电极组件,电极组件通常设置有主体部和正负极耳,正负极耳用于输出或输入电极组件的电能,为了节省电极组件在外壳内占用的空间,以提升电池单体的能量密度,特别是在圆柱体结构的电池单体中,在相关技术中,通常将电极组件的正负极耳设置于主体部的同一端,且正负极耳的形状和大小相同,以实现电极组件为同侧出极耳的结构,以节省电极组件在外壳内占用的空间。但是,这种结构的电极组件在后续装配至外壳内时不便于对正负极耳进行有效区分和识别,需要对电极组件进行二次定位才能够实现正负极耳分别与对应的输出极进行电连接,从而导致电极组件装配至外壳内的难度较大,不利于提升电极组件的装配效率。
基于以上考虑,为了解决电极组件装配至外壳内的难度较大的问题,本申请实施例提供了一种电极组件,电极组件包括主体部、第一极耳和第二极耳。主体部呈圆柱状。第一极耳和第二极耳的极性相反,沿主体部的轴向,第一极耳和第二极耳设置于主体部的同一端,第一极耳的导电率为X1,第二极耳的导电率为X2,满足,X2>X1。沿主体部的轴向,第一极耳具有背离主体部的第一表面,第二极耳具有背离主体部的第二表面,第一表面的面积大于第二表面的面积。
在这种结构的电极组件中,通过将电极组件的第一极耳和第二极耳均设置于主体部在主体部的轴向上的同一端,有利于节省电极组件在主体部的轴向上占用的空间,以提升具有这种电极组件的电池单体的能量密度。其中,通过将第一极耳在主体部的轴向上背离主体部的第一表面的面积设置为大于第二极耳在主体部的轴向上背离主体部的第二表面的面积,使得第一极耳和第二极耳用于与对应的输出极相连的区域的面积不同,从而在装配电池单体的过程中便于对极性不同的第一极耳和第二极耳进行区分和识别,无需对电极组件进行二次定位即可实现第一极耳和第二极耳分别与对应的输出极进行装配,进而有利于降低电极组件后续的装配难度,以提升电极组件的装配效率。
此外,通过将第一极耳的导电率设置为小于第二极耳的导电率,使得第一极耳的导电能力弱于第二极耳的导电能力,从而通过将第一极耳的第一表面的面积设置为大于第二极耳的第二表面的面积能够使得导电率较小的第一极耳与输出极相连的第一表面的面积更大,而导电率较大的第二极耳与输出极相连的第二表面的面积更小,有利于实现第一极耳和第二极耳的过流能力接近,能够合理设计第一极耳和第二极耳的尺寸,进而能够有效缓解第一极耳或第二极耳出现过流面积过剩的现象,以合理优化第一极耳或第二极耳占用的空间和重量,有利于提升电池单体的能量密度。
本申请实施例公开的电极组件可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统,这样,有利于缓解电极组件在后续装配过程中的难度过大的现象,以提升电池单体的装配效率。
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。其中,电动玩具可以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,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
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,也可以设置在车辆1000的头部,还可以设置在车辆1000的尾部。电池100可以用于车辆1000的进行供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源或使用电源等。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的操作电源或使用电源,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。
请参照图2和图3,图2为本申请一些实施例提供的电池100的结构爆炸图,图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20用于容纳于箱体10内。
其中,箱体10用于为电池单体20提供装配空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一箱本体11和第二箱本体12,第一箱本体11与第二箱本体12相互盖合,第一箱本体11和第二箱本体12共同限定出用于容纳电池单体20的装配空间。第二箱本体12可以为一端开放的空心结构,第一箱本体11可以为板状结构,第一箱本体11盖合于第二箱本体12的开放侧,以使第一箱本体11与第二箱本体12共同限定出装配空间;第一箱本体11和第二箱本体12也可以是均为一侧开放的空心结构,第一箱本体11的开放侧盖合于第二箱本体12的开放侧。
当然,第一箱本体11和第二箱本体12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体或正方体等。示例性的,在图2中,箱体10的形状为长方体。
在电池100中,设置于箱体10内的电池单体20可以是一个,也可以是多个。当设置于箱体10内的电池单体20为多个时,多个电池单体20之间可以是串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并整体容纳于箱体10内。
在一些实施例中,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,汇流部件用于连接多个电池单体20,以实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,每个电池单体20可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但并不局限于此。电池单体20可以呈圆柱体、棱柱体或其它形状等。示例性的,在图3中,电池单体20为圆柱体结构。
请参照图3,并请进一步参照图4和图5,图4为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构爆炸图,图5为本申请一些实施例提供的电池单体20的局部剖视图。电池单体20包括外壳21和电极组件22,电极组件22容纳于外壳21内。
其中,外壳21还可以用于容纳电解质,比如,电解液等。外壳21的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢或铝合金等。
在一些实施例中,外壳21可以包括壳体211和端盖212,壳体211的内部形成有容纳腔,容纳腔用于容纳电极组件22,且容纳腔具有开口2111,也就是说,壳体211为一端开口2111的空心结构,端盖212盖合于壳体211的开口2111处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件22和电解质的密封空间。
在组装电池单体20时,可以先将电极组件22放入壳体211内,并向壳体211内填充电解质,之后再将端盖212盖合于壳体211的开口2111,以完成电池单体20的组装。
壳体211可以是多种形状,比如,圆柱体或棱柱结构等。壳体211的形状可根据电极组件22的具体形状来确定。比如,若电极组件22为圆柱体结构,则可选用圆柱体结构的壳体211,当然,端盖212的结构也可以是多种,比如,端盖212为板状结构或一端开放的空心结构等。示例性的,在图4和图5中,壳体211为圆柱体结构,且壳体211的中心轴线沿主体部的轴向X延伸。
在一些实施例中,参见图3和图4所示,壳体211可以包括侧壁2112和底壁2113,侧壁2112围设于底壁2113的周围,沿主体部的轴向X,底壁2113与端盖212相对设置,侧壁2112的一端与底壁2113相连,另一端围合形成开口2111。需要说明的是,侧壁2112和底壁2113可以是一体成型结构,比如,通过冲压或铸造工艺形成,当然,侧壁2112与底壁2113也可以是分体式结构,即侧壁2112与底壁2113分体设置,底壁2113可以通过焊接或粘接等方式连接于侧壁2112。
示例性的,在图4中,侧壁2112与底壁2113为分体式结构,底壁2113与侧壁2112焊接连接。在这种实施例中,可以先将电极组件22装配至侧壁2112的内部,并侧壁2112与端盖212相互装配后,再将底壁2113与侧壁2112焊接连接。需要说明的是,在壳体211的侧壁2112与底壁2113为分体式结构的实施例中,端盖212与侧壁2112可以是一体成型的结构,也可以是分体设置的结构。示例性的,在图4中,端盖212与侧壁2112为分体设置的结构,端盖212焊接连接于侧壁2112在主体部的轴向X上远离底壁2113的一端。
需要说明的是,电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件,电极组件22的结构可以是多种,示例性的,电极组件22可以是由正极片、隔离件和负极片通过卷绕形成的卷绕式结构,且电极组件22呈圆柱状,电极组件22的中心轴线沿主体部的轴向X延伸。
示例性的,隔离件为隔离膜,隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯以及聚偏二氟乙烯中的至少一种。
根据本申请的一些实施例,参照图4和图5,并请进一步参照图6和图7,图6为本申请一些实施例提供的电极组件22的结构示意图,图7为本申请一些实施例提供的电极组件22的俯视图。本申请提供了一种电极组件22,电极组件22包括主体部221、第一极耳222和第二极耳223。主体部221呈圆柱状。第一极耳222和第二极耳223的极性相反,沿主体部的轴向X,第一极耳222和第二极耳223设置于主体部221的同一端,第一极耳222的导电率为X1,第二极耳223的导电率为X2,满足,X2>X1。沿主体部的轴向X,第一极耳222具有背离主体部221的第一表面2221,第二极耳223具有背离主体部221的第二表面2231,第一表面2221的面积大于第二表面2231的面积。
其中,主体部221为圆柱体结构,且主体部221的中心轴线沿主体部的轴向X延伸。主体部221为电极组件22在电池单体20内发生化学反应的区域,主体部221为正极片涂覆有正极活性物质层的区域、隔离件和负极片涂覆有负极活性物质层的区域卷绕而成的结构,主要依靠金属离子在极性相反的正极片和负极片之间移动来工作。
第一极耳222和第二极耳223分别用于输出或输入电极组件22的正负极。若第一极耳222用于输入或输出电极组件22的正极,则第一极耳222为正极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件,对应的,第二极耳223用于输出或输入电极组件22的负极,则第二极耳223为负极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件;若第一极耳222用于输出或输入电极组件22的负极,则第一极耳222为负极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件,对应的,第二极耳223用于输入或输出电极组件22的正极,则第二极耳223为正极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件。
在本申请实施例中,第一极耳222用于输出或输入电极组件22的正极,第二极耳223用于输出或输入电极组件22的负极。示例性的,第一极耳222的材质可以为铝,第二极耳223的材质可以为铜。
其中,导电率多称为电导率,是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值。第一极耳222和第二极耳223的导电率可以通过电导仪或电阻表等仪器进行测量。
由于第一极耳222和第二极耳223通常为不同材质制成的结构,以导致第一极耳222和第二极耳223的导电能力不同,则需要的过流面积不同,因此,通过将第一极耳222的投影面积和第二极耳223的投影面积设置为不同的结构能够实现电极组件22的第一极耳222和第二极耳223不同的过流需求,以适用不同的使用场景,有利于提升电极组件22的适用范围。示例性的,第一极耳222用于输出或输入电极组件22的正极,第一极耳222的材质可以为铝,第二极耳223用于输出或输入电极组件22的负极,第二极耳223的材质可以为铜,以使第二极耳223的导电率大于第一极耳222的导电率。
需要说明的是,第一极耳222的第一表面2221用于与电池单体20的一个输出极相连,第二极耳223的第二表面2231用于与电池单体20的另一个输出极相连,以输入或输出电池单体20的电能。示例性的,参见图4和图5所示,电池单体20的外壳21具有壁部213,第一极耳222和第二极耳223均设置于主体部221面向壁部213的一端上,壁部213上绝缘安装有电极端子23,第一极耳222的第一表面2221用于与壁部213相连,第二极耳223的第二表面2231用于与电极端子23相连。
其中,第一表面2221为第一极耳222在主体部的轴向X上面向壁部213的一端的端面,第一表面2221的面积为第一极耳222在主体部的轴向X上面向壁部213的一端的端面的面积。第二表面2231为第二极耳223在主体部的轴向X上面向壁部213的一端的端面,第二表面2231的面积为第二极耳223在主体部的轴向X上面向壁部213的一端的端面的面积。
通过将电极组件22的第一极耳222和第二极耳223均设置于主体部221在主体部的轴向X上的同一端,有利于节省电极组件22在主体部的轴向X上占用的空间,以提升具有这种电极组件22的电池单体20的能量密度。其中,通过将第一极耳222在主体部的轴向X上背离主体部221的第一表面2221的面积设置为大于第二极耳223在主体部的轴向X上背离主体部221的第二表面2231的面积,使得第一极耳222和第二极耳223用于与对应的输出极相连的区域的面积不同,从而在装配电池单体20的过程中便于对极性不同的第一极耳222和第二极耳223进行区分和识别,无需对电极组件22进行二次定位即可实现第一极耳222和第二极耳223分别与对应的输出极进行装配,进而有利于降低电极组件22后续的装配难度,以提升电极组件22的装配效率。此外,通过将第一极耳222的导电率设置为小于第二极耳223的导电率,使得第一极耳222的导电能力弱于第二极耳223的导电能力,从而通过将第一极耳222的第一表面2221的面积设置为大于第二极耳223的第二表面2231的面积能够使得导电率较小的第一极耳222与输出极相连的第一表面2221的面积更大,而导电率较大的第二极耳223与输出极相连的第二表面2231的面积更小,有利于实现第一极耳222和第二极耳223的过流能力接近,能够合理设计第一极耳222和第二极耳223的尺寸,进而能够有效缓解第一极耳222或第二极耳223出现过流面积过剩的现象,以合理优化第一极耳222或第二极耳223占用的空间和重量,有利于提升电池单体20的能量密度。
在一些实施例中,第一表面2221的面积为S1,第二表面2231的面积为S2,满足,S1/S2≥X2/ X1。
其中,S1/ S2≥X2/ X1,也就是说,第一极耳222的第一表面2221的面积和第二极耳223的第二表面2231的面积之比设置为大于或等于第一极耳222和第二极耳223的导电率的反比。
优选地,S1/ S2=X2/ X1。
通过将第一极耳222的第一表面2221的面积和第二极耳223的第二表面2231的面积之比设置为大于或等于第一极耳222和第二极耳223的导电率的反比,从而能够使得导电率较小的第一极耳222与输出极相连的第一表面2221的面积更大,有利于进一步实现第一极耳222和第二极耳223的过流能力接近,以减少第一极耳222或第二极耳223出现过流面积过剩的现象。
根据本申请的一些实施例,参见图6和图7所示,第一表面2221呈扇环形或扇形。
其中,呈扇环形或扇形结构的第一表面2221的圆心可以是位于主体部221的中轴线上,也可以是未在主体部221的中轴线上。示例性的,在图7中,第一表面2221为扇环形,且呈扇环形结构的第一表面2221的圆心位于主体部221的中轴线上。需要说明的是,扇环形为圆环结构被扇形截得的一部分的形状。
通过将第一极耳222的第一表面2221设置为扇环形或扇形结构,从而能够提升第一极耳222在主体部221的一端上的空间利用率,且能够提升第一极耳222通过第一表面2221与输出极相互接触的面积。
根据本申请的一些实施例,请继续参见图6和图7所示,沿主体部的周向Y,第一极耳222的两端分别形成第一端面2222和第二端面2223,第一端面2222与第一表面2221相连形成第一边缘2224,第二端面2223与第一表面2221相连形成第二边缘2225,第一边缘2224与第二边缘2225之间的角度为α,满足,45°≤α≤270°。
其中,主体部的周向Y为主体部221的圆周方向。
第一极耳222的两端分别形成第一端面2222和第二端面2223,也就是说,第一极耳222在主体部的周向Y上的两端的端面分别为第一端面2222和第二端面2223。
第一端面2222与第一表面2221相连形成第一边缘2224,第二端面2223与第一表面2221相连形成第二边缘2225,也就是说,第一边缘2224和第二边缘2225分别为扇环形或扇形结构的第一表面2221的两条直边,且第一边缘2224和第二边缘2225均位于扇环形或扇形结构的半径边上。
第一边缘2224与第二边缘2225之间的角度为α,也就是说,呈扇环形或扇形的第一表面2221的圆心角为α。
通过将第一极耳222的第一边缘2224和第二边缘2225之间形成的角度设置为大于或等于45度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳222的第一表面2221的圆心角为大于或等于45度,以使第一极耳222的第一表面2221能够具有足够的面积与输出极相互接触,从而能够提升第一极耳222与输出极之间的过流面积。此外,通过将第一极耳222的第一边缘2224和第二边缘2225之间形成的角度设置为小于或等于270度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳222的第一表面2221的圆心角为小于或等于270度,以缓解第一极耳222所占用的空间过大而出现第一极耳222和第二极耳223容易短接的现象,从而能够提升电极组件22的使用可靠性。
在一些实施例中,参见图6和图7所示,第一边缘2224与第二边缘2225之间的角度为α,满足,90°≤α≤180°。
示例性的,在图7中,α为180度,也就是说,第一边缘2224和第二边缘2225相互共线。当然,在其他实施例中,第一边缘2224与第二边缘2225之间的角度α也可以是90°、95°、100°、110°、120°、130°、135°、140°、150°、160°、170°或175°等。
通过将第一极耳222的第一边缘2224和第二边缘2225之间形成的角度设置为大于或等于90度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳222的第一表面2221的圆心角为大于或等于90度,以使第一极耳222的第一表面2221能够具有足够的面积与输出极相互接触,有利于提升第一极耳222与输出极之间的过流面积。此外,通过将第一极耳222的第一边缘2224和第二边缘2225之间形成的角度设置为小于或等于180度,使得呈扇环形或扇形的第一极耳222的第一表面2221的圆心角为小于或等于180度,有利于缓解第一极耳222占用的空间过多而出现第一极耳222与第二极耳223相互干涉的现象,从而能够降低第一极耳222与第二极耳223之间的短接风险。
在一些实施例中,参见图6和图7所示,第一端面2222和第二端面2223均与主体部的轴向X平行。也就是说,第一端面2222和第二端面2223均为与第一表面2221相互垂直的结构,使得第一极耳222整体呈扇环形或扇形。
通过将第一极耳222的第一端面2222和第二端面2223设置为均与主体部的轴向X平行的结构,从而使得第一极耳222整体为扇环形或扇形结构,从而能够降低第一极耳222的加工难度,且便于第一极耳222与输出极相互装配连接。
在一些实施例中,参见图7所示,第一端面2222所在的平面与第二端面2223所在的平面相交于主体部221的中轴线。即第一端面2222所在的平面与第二端面2223所在的平面相交的直线与主体部221的中轴线共线,也就是说,第一边缘2224和第二边缘2225的交点位于主体部221的中轴线上,使得呈扇环形或扇形的第一表面2221的圆心位于主体部221的中轴线上。
通过将第一端面2222所在的平面与第二端面2223所在的平面相交于主体部221的中轴线,使得第一端面2222所在的平面与第二端面2223所在的平面相交的直线与主体部221的中轴线共线,从而使得第一表面2221为圆心在主体部221的中轴线上的扇环形或扇形结构,从而一方面便于对第一极耳222进行加工,有利于降低第一极耳222的加工难度,另一方面能够进一步提升第一极耳222在主体部221的一端上的空间利用率。
根据本申请的一些实施例,参照图8,图8为本申请再一些实施例提供的电极组件22的俯视图。沿主体部的周向Y,第一极耳222的两端分别形成第一端面2222和第二端面2223,第一端面2222和第二端面2223相对设置,第一端面2222与第一表面2221相连形成第一边缘2224,第二端面2223与第一表面2221相连形成第二边缘2225,第一边缘2224与第二边缘2225平行。
其中,第一端面2222和第二端面2223相对设置,即第一端面2222和第二端面2223为面向设置的结构。
第一边缘2224与第二边缘2225平行,即第一表面2221与第一端面2222的相交线和第一表面2221与第二端面2223的相交线为相互平行的结构。
第一极耳222的两端的第一端面2222和第二端面2223在主体部的周向Y上相对设置,且第一端面2222与第一表面2221相连形成的第一边缘2224和第二端面2223与第一表面2221相连形成的第二边缘2225相互平行,以使第一极耳222在主体部的周向Y上的两端为相互平齐的结构,从而使得第一极耳222的第一表面2221在主体部221的径向上为宽度不变的结构,使得第一极耳222的加工工艺更容易实现,有利于降低第一极耳222的加工难度。
在一些实施例中,参见图8所示,第一端面2222和第二端面2223均与主体部的轴向X平行。也就是说,第一端面2222和第二端面2223均为与第一表面2221相互垂直的结构,使得第一极耳222整体的形状与第一表面2221的形状相同。
通过将第一极耳222的第一端面2222和第二端面2223设置为均与主体部的轴向X平行的结构,从而使得第一极耳222整体在主体部221的径向上为宽度不变的结构,从而能够降低第一极耳222的加工难度。
根据本申请的一些实施例,参见图6和图7所示,第二表面2231呈扇环形或扇形。
其中,呈扇环形或扇形结构的第二表面2231的圆心可以是位于主体部221的中轴线上,也可以是未在主体部221的中轴线上。示例性的,在图7中,第二表面2231为扇环形,且呈扇环形或结构的第二表面2231的圆心位于主体部221的中轴线上。需要说明的是,扇环形为圆环结构被扇形截得的一部分的形状。
需要说明的是,在第二极耳223的第二表面2231为扇环形或扇形的实施例中,第一极耳222的第一表面2221可以是扇环形或扇形的结构(如图7所示),第一极耳222的第一表面2221也可以是第一边缘2224和第二边缘2225相互平行的结构(如图8所示)。
通过将第二极耳223的第二表面2231设置为扇环形或扇形结构,从而能够提升第二极耳223在主体部221的一端上的空间利用率,且能够提升第二极耳223通过第二表面2231与输出极相互接触的面积。
根据本申请的一些实施例,请继续参见图6和图7所示,沿主体部的周向Y,第二极耳223的两端分别形成第三端面2232和第四端面2233,第三端面2232与第二表面2231相连形成第三边缘2234,第四端面2233与第二表面2231相连形成第四边缘2235,第三边缘2234与第四边缘2235之间的角度为β,满足,45°≤β≤270°。
其中,第二极耳223的两端分别形成第三端面2232和第四端面2233,也就是说,第二极耳223在主体部的周向Y上的两端的端面分别为第三端面2232和第四端面2233。
第三端面2232与第二表面2231相连形成第三边缘2234,第四端面2233与第二表面2231相连形成第四边缘2235,也就是说,第三边缘2234和第四边缘2235分别为扇形结构的第二表面2231的两条直边,且第三边缘2234和第四边缘2235扇环形或扇形结构的半径边上。
第三边缘2234与第四边缘2235之间的角度为α,也就是说,呈扇环形或扇形的第二表面2231的圆心角为β。
通过将第二极耳223的第三边缘2234和第四边缘2235之间形成的角度设置为大于或等于45度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳223的第二表面2231的圆心角为大于或等于45度,以使第二极耳223的第二表面2231能够具有足够的面积与输出极相互接触,从而能够提升第二极耳223与输出极之间的过流面积。此外,通过将第二极耳223的第三边缘2234和第四边缘2235之间形成的角度设置为小于或等于270度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳223的第二表面2231的圆心角为小于或等于270度,以缓解第二极耳223所占用的空间过大而出现第二极耳223和第一极耳222容易短接的现象,从而能够提升电极组件22的使用可靠性。
在一些实施例中,参见图6和图7所示,第三边缘2234与第四边缘2235之间的角度为β,满足,90°≤β≤120°。
示例性的,在图7中,β为120度,也就是说,第三边缘2234与第四边缘2235之间的夹角为120度。当然,在其他实施例中,第三边缘2234与第四边缘2235之间的角度β也可以是90°、95°、100°、105°、110°或115°等。
通过将第二极耳223的第三边缘2234与第四边缘2235之间形成的角度设置为大于或等于90度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳223的第二表面2231的圆心角为大于或等于90度,以使第二极耳223的第二表面2231能够具有足够的面积与输出极相互接触,有利于提升第二极耳223与输出极之间的过流面积。此外,通过将第二极耳223的第三边缘2234与第四边缘2235之间形成的角度设置为小于或等于120度,使得呈扇环形或扇形的第二极耳223的第二表面2231的圆心角为小于或等于120度,有利于缓解第二极耳223占用的空间过多而出现第二极耳223与第一极耳222相互干涉的现象,从而能够降低第二极耳223与第一极耳222之间的短接风险。
在一些实施例中,参见图6和图7所示,第三端面2232和第四端面2233均与主体部的轴向X平行。也就是说,第三端面2232和第四端面2233均为与第二表面2231相互垂直的结构,使得第二极耳223整体呈扇环形或扇形。
通过将第二极耳223的第三端面2232和第四端面2233设置为均与主体部的轴向X平行的结构,从而使得第二极耳223整体为扇环形或扇形结构,从而能够降低第二极耳223的加工难度,且便于第二极耳223与输出极相互装配连接。
在一些实施例中,参见图7所示,第三端面2232所在的平面与第四端面2233所在的平面相交于主体部221的中轴线。即第三端面2232所在的平面与第四端面2233所在的平面相交的直线与主体部221的中轴线共线,也就是说,第三边缘2234和第四边缘2235的交点位于主体部221的中轴线上,使得呈扇环形或扇形的第二表面2231的圆心位于主体部221的中轴线上。
通过将第三端面2232所在的平面与第四端面2233所在的平面相交于主体部221的中轴线,使得第三端面2232所在的平面与第四端面2233所在的平面相交的直线与主体部221的中轴线共线,从而使得第二表面2231为圆心在主体部221的中轴线上的扇环形或扇形结构,从而一方面便于对第二极耳223进行加工,有利于降低第二极耳223的加工难度,另一方面能够进一步提升第二极耳223在主体部221的一端上的空间利用率。
根据本申请的一些实施例,参照图9和图10,图9为本申请又一些实施例提供的电极组件22的结构示意图,图10为本申请又一些实施例提供的电极组件22的俯视图。沿主体部的周向Y,第二极耳223的两端分别形成第三端面2232和第四端面2233,第三端面2232和第四端面2233相对设置,第三端面2232与第二表面2231相连形成第三边缘2234,第四端面2233与第二表面2231相连形成第四边缘2235,第三边缘2234与第四边缘2235平行。
其中,第三端面2232和第四端面2233相对设置,即第一端面2222和第二端面2223为面向设置的结构。
第三边缘2234与第四边缘2235平行,即第二表面2231与第三端面2232的相交线和第二表面2231与第四端面2233的相交线为相互平行的结构。
需要说明的是,在图10中,当第二表面2231为第三边缘2234和第四边缘2235相互平行的实施例中,第一极耳222的第一表面2221为扇环形或扇形,当然,在其他实施例中,在第二表面2231为第三边缘2234和第四边缘2235相互平行的实施例中,第一极耳222的第一表面2221也可以是第一边缘2224和第二边缘2225相互平行的结构。
第二极耳223的两端的第三端面2232和第四端面2233在主体部的周向Y上相对设置,且第三端面2232与第二表面2231相连形成的第三边缘2234和第四端面2233与第二表面2231相连形成的第四边缘2235相互平行,以使第二极耳223在主体部的周向Y上的两端为相互平齐的结构,从而使得第二极耳223的第二表面2231在主体部221的径向上为宽度不变的结构,使得第二极耳223的加工工艺更容易实现,有利于降低第二极耳223的加工难度。
在一些实施例中,参见图9和图10所示,第三端面2232和第四端面2233均与主体部的轴向X平行。也就是说,第三端面2232和第四端面2233均为与第二表面2231相互垂直的结构,使得第二极耳223整体的形状与第二表面2231的形状相同。
通过将第而极耳的第三端面2232和第四端面2233设置为均与主体部的轴向X平行的结构,从而使得第二极耳223整体在主体部221的径向上为宽度不变的结构,从而能够降低第二极耳223的加工难度。
根据本申请的一些实施例,请参见图5、图6和图7所示,沿主体部221的径向,第一极耳222与主体部221的外周面间隔设置。
其中,主体部221的径向为在垂直于主体部的轴向X的平面内,主体部221的中轴线指向主体部221的外周面或主体部221的外周面指向主体部221的中轴线的方向。
第一极耳222与主体部221的外周面间隔设置,即第一极耳222与主体部221的外周面在主体部221的径向上存在间隙,也就是说,若第一极耳222为正极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的正极片的最外侧的N圈未设置第一极耳222,N可以是一、二、三或四等;若第一极耳222为负极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的负极片的最外侧的N圈未设置第一极耳222,N可以是一、二、三或四等。
在一些实施例中,沿主体部221的径向,第二极耳223与主体部221的外周面间隔设置,即第二极耳223与主体部221的外周面在主体部221的径向上存在间隙,也就是说,若第二极耳223为正极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的正极片的最外侧的M圈未设置第二极耳223,M可以是一、二、三或四等;若第二极耳223为负极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的负极片的最外侧的M圈未设置第二极耳223,M可以是一、二、三或四等。
通过将第一极耳222和主体部221的外周面在主体部221的径向上间隔设置,从而在电极组件22装配至电池单体20的外壳21内时能够降低第一极耳222与外壳21之间的短接风险,有利于提升具有这种电极组件22的电池单体20的使用可靠性。同样的,通过将第二极耳223和主体部221的外周面在主体部221的径向上间隔设置,从而在电极组件22装配至电池单体20的外壳21内时能够降低第二极耳223与外壳21之间的短接风险,有利于提升具有这种电极组件22的电池单体20的使用可靠性。
在一些实施例中,请继续参见图5、图6和图7所示,电极组件22为卷绕式电极组件22,主体部221具有中心通孔2211,中心通孔2211沿主体部的轴向X贯穿主体部221。沿主体部221的径向,第一极耳222与中心通孔2211的孔壁面间隔设置。
其中,中心通孔2211为电极组件22的主体部221的正极片、负极片和隔离件相互卷绕后形成的中心通道。
第一极耳222与中心通孔2211的孔壁面间隔设置,即第一极耳222和中心通孔2211的孔壁面在主体部221的径向上存在间隙,也就是说,若第一极耳222为正极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的正极片的最内侧的P圈未设置第一极耳222,P可以是一、二、三或四等;若第一极耳222为负极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的负极片的最内侧的P圈未设置第一极耳222,P可以是一、二、三或四等。
在一些实施例中,沿主体部221的径向,第二极耳223与中心通孔2211的孔壁面间隔设置,即第二极耳223和中心通孔2211的孔壁面在主体部221的径向上存在间隙,也就是说,若第二极耳223为正极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的正极片的最内侧的Q圈未设置第二极耳223,Q可以是一、二、三或四等;若第二极耳223为负极极耳,则呈卷绕式结构的电极组件22的负极片的最内侧的Q圈未设置第二极耳223,Q可以是一、二、三或四等。
通过将第一极耳222设置为与中心通孔2211的孔壁面在主体部221的径向上间隔设置,从而能够降低第一极耳222与第二极耳223之间的短接风险,有利于提升电极组件22的使用可靠性。同样的,通过将第二极耳223设置为与中心通孔2211的孔壁面在主体部221的径向上间隔设置,从而能够降低第二极耳223与第一极耳222之间的短接风险,有利于提升电极组件22的使用可靠性。
根据本申请的一些实施例,参见图3、图4和图5所示,本申请还提供了一种电池单体20,电池单体20包括外壳21和以上任一方案的电极组件22,电极组件22容纳于外壳21内。
其中,外壳21可以包括壳体211和端盖212,壳体211的内部形成有容纳腔,容纳腔用于容纳电极组件22,且容纳腔具有开口2111,也就是说,壳体211为一端开口2111的空心结构,端盖212盖合于壳体211的开口2111处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件22和电解质的密封空间。
示例性的,外壳21呈圆柱状,且外壳21的中心轴线沿主体部的轴向X延伸。
采用这种结构的电池单体20通过将第一极耳222在主体部的轴向X上背离主体部221的第一表面2221的面积设置为大于第二极耳223在主体部的轴向X上背离主体部221的第二表面2231的面积,使得第一极耳222和第二极耳223用于与电池单体20的输出极相连的区域的面积不同,从而在装配电池单体20的过程中便于对极性不同的第一极耳222和第二极耳223进行区分和识别,使得在电极组件22装配至外壳21内时无需对电极组件22进行二次定位即可实现第一极耳222和第二极耳223分别与对应的输出极进行装配,进而有利于降低电池单体20的装配难度,以提升电池单体20的装配效率。
根据本申请的一些实施例,请继续参见图3、图4和图5所示,外壳21具有壁部213,电池单体20还包括电极端子23,电极端子23绝缘安装于壁部213上。沿主体部的轴向X,第一极耳222和第二极耳223均设置于主体部221面向壁部213的一端,第一表面2221用于与壁部213电连接,第二表面2231用于与电极端子23电连接。
其中,电极端子23用于与电极组件22的第二极耳223的第二表面2231电连接,以使电极端子23起到输出或输入电池单体20的电能的作用,其材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢或铝合金等。
电极端子23绝缘安装于壁部213上,即电极端子23与壁部213之间未形成电连接。在一些实施例中,参见图5所示,壁部213上设置有装配孔2113a,装配孔2113a沿壁部213的厚度方向贯穿壁部213的两侧,电极端子23穿设于装配孔2113a内,且电极端子23在壁部213的厚度方向上的两端分别延伸出装配孔2113a,以使电极端子23在壁部213的厚度方向上的两端分别凸出于壁部213的两侧,使得电极端子23在壁部213的厚度方向上面向电极组件22的一端能够与第二极耳223的第二表面2231电连接,另一端能够与电池100的汇流部件电连接。
其中,电池单体20还包括第二绝缘件24,第二绝缘件24设置于壁部213与电极端子23之间,以绝缘隔离壁部213与电极端子23,从而实现电极端子23绝缘安装于壁部213上。
示例性的,第二绝缘件24的材质可以是橡胶、塑胶或硅胶等。
需要说明的是,用于安装电极端子23的壁部213可以是外壳21的端盖212,也可以是外壳21的壳体211的底壁2113。示例性的,在图4中,壁部213为外壳21的端盖212。
在一些实施例中,电池单体20还可以包括泄压部件25,泄压部件25设置于外壳21上,泄压部件25用于在电池单体20的内部压力或温度达到预定值时泄放电池单体20内部的压力。可选地,泄压部件25可以是设置于外壳21的端盖212上,也可以是设置于外壳21的壳体211上。
示例性的,在图4中,泄压部件25设置于壳体211的底壁2113上。同样的,泄压部件25与外壳21可以是一体成型的结构,也可以是分体设置的结构。示例性的,在图4中,泄压部件25与壳体211的底壁2113为一体成型的结构,泄压部件25为底壁2113形成有薄弱结构的区域,比如,泄压部件25为底壁2113上设置有刻痕槽的区域。当然,在其他实施例中,泄压部件25与底壁2113也可以是分体式结构,泄压部件25可以通过焊接等方式连接于底壁2113上,对应的,泄压部件25可以是诸如防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等部件。
第一表面2221用于与壁部213电连接,即第一极耳222为通过第一表面2221与壁部213相互电连接,以实现第一极耳222与壁部213相互电连接的作用,其中,第一表面2221可以是与壁部213直接连接,以实现第一极耳222与壁部213之间的电连接,也可以是第一表面2221先与其他部件相连后再与壁部213相连,以实现第一极耳222与壁部213之间的间接电连接。
第二表面2231用于与电极端子23电连接,即第二极耳223为通过第二表面2231与电极端子23相互电连接,以实现第二极耳223与电极端子23相互电连接的作用,其中,第二表面2231可以是与电极端子23直接连接,以实现第二极耳223与电极端子23之间的电连接,也可以是第二表面2231先与其他部件相连后再与电极端子23相连,以实现第二极耳223与电极端子23之间的间接电连接。
通过将第一极耳222和第二极耳223均设置于主体部221面向壁部213的一端,且第一极耳222的第一表面2221用于与壁部213电连接,第二极耳223的第二表面2231用于与电极端子23电连接,以实现电极组件22的第一极耳222和第二极耳223的电能的输入或输出,结构简单,且便于装配。
根据本申请的一些实施例,参见图5和图6所示,电极端子23凸出于壁部213面向电极组件22的一侧。沿主体部的轴向X,第一表面2221相较于第二表面2231更靠近壁部213。
其中,第一表面2221相较于第二表面2231更靠近壁部213,即在主体部的轴向X上,第一极耳222凸出于主体部221的高度大于第二极耳223凸出于主体部221的高度,使得第一极耳222高于第二极耳223。也就是说,在主体部的轴向X上,第一表面2221与第二表面2231间隔设置,且第一表面2221相较于第二表面2231更靠近壁部213,以便于第一表面2221与壁部213电连接。
通过将电极端子23设置为凸出于壁部213面向电极组件22的一侧,以便于电极端子23与第二极耳223电连接,其中,通过将第一极耳222的第一表面2221设置为相较于第二极耳223的第二表面2231更靠近壁部213,使得第一极耳222凸出于主体部221的高度大于第二极耳223凸出于主体部221的高度的结构,以使第一极耳222能够补偿壁部213与电极端子23之间的距离差,从而能够降低第一极耳222与壁部213之间的电连接难度,且能够提高第一极耳222与壁部213之间的电连接效果。
在一些实施例中,参见图4和图5所示,电池单体20还可以包括第一集流构件26和第二集流构件27。第一集流构件26设置于壁部213与第一表面2221之间,第一集流构件26连接壁部213和第一表面2221,以电连接第一极耳222和壁部213。第二集流构件27设置于电极端子23与第二表面2231之间,第二集流构件27与第一集流构件26间隔设置,第二集流构件27连接电极端子23和第二表面2231,以电连接第二极耳223和电极端子23。
其中,沿主体部的轴向X,第一集流构件26设置于壁部213与第一极耳222之间,且第一集流构件26的两侧分别与壁部213和第一极耳222的第一表面2221相连,以实现第一极耳222与壁部213之间的电连接。
可选地,第一集流构件26与第一极耳222的第一表面2221之间的连接结构可以是多种,比如,焊接、抵接或卡接等。同样的,第一集流构件26与壁部213之间的连接结构也可以是多种,比如,焊接、抵接或卡接等。
第一集流构件26起到电连接第一极耳222和壁部213的作用,第一集流构件26的材质可以是多种,比如,第一集流构件26的材质可以是铜、铁、铝、钢或铝合金等。
同样的,沿主体部的轴向X,第二集流构件27设置于电极端子23与第二极耳223之间,且第二集流构件27的两侧分别与电极端子23和第二极耳223的第二表面2231相连,以实现第二极耳223与电极端子23之间的电连接。
可选地,第二集流构件27与第二极耳223的第二表面2231之间的连接结构可以是多种,比如,焊接、抵接或卡接等。同样的,第二集流构件27与电极端子23之间的连接结构也可以是多种,比如,焊接、抵接或卡接等。
第二集流构件27起到电连接第二极耳223和电极端子23的作用,第二集流构件27的材质可以是多种,比如,第二集流构件27的材质可以是铜、铁、铝、钢或铝合金等。
示例性的,在图5中,第一集流构件26和第二集流构件27在主体部的轴向X上的厚度相同,且第一极耳222凸出于第二极耳223的高度等于电极端子23凸出于壁部213面向电极组件22的一侧的高度,从而便于第一极耳222通过第一集流构件26与壁部213相连,且便于第二极耳223通过第二集流构件27与电极端子23相连。
通过在壁部213与第一极耳222的第一表面2221之间设置第一集流构件26,且第一集流构件26连接壁部213和第一极耳222的第一表面2221,以实现第一极耳222与壁部213之间的电连接,有利于降低第一极耳222的第一表面2221与壁部213相互电连接的难度。同样的,通过在电极端子23与第二极耳223的第二表面2231之间设置第二集流构件27,且第二集流构件27连接电极端子23和第二极耳223的第二表面2231,以实现第二极耳223与电极端子23之间的电连接,有利于降低第二极耳223与电极端子23相互电连接的难度。此外,通过将第一集流构件26与第二集流构件27间隔设置,以减少第一集流构件26与第二集流构件27出现短接的现象,有利于降低电池单体20的使用风险。
根据本申请的一些实施例,参照图4和图5,并请进一步参照图11和图12,图11为本申请一些实施例提供的电池单体20的第一集流构件26和第二集流构件27装配于第一绝缘件28上的连接示意图,图12为本申请一些实施例提供的电池单体20的第一绝缘件28的结构示意图。电池单体20还可以包括第一绝缘件28,第一绝缘件28设置于电极组件22与壁部213之间,第一绝缘件28绝缘隔离第一集流构件26和第二集流构件27。
其中,第一绝缘件28起到为第一集流构件26和第二集流构件27提供绝缘隔离的作用,第一绝缘件28的材质可以是橡胶、硅胶或塑胶等。
第一绝缘件28绝缘隔离第一集流构件26和第二集流构件27,也就是说,第一绝缘件28的至少部分位于第一集流构件26和第二集流构件27之间,以使第一集流构件26和第二集流构件27相互不接触,即第一绝缘件28能够分隔第一集流构件26和第二集流构件27。
通过在电极组件22与壁部213之间设置第一绝缘件28,且第一绝缘件28用于绝缘隔离第一集流构件26和第二集流构件27,从而能够实现第一集流构件26与第二集流构件27之间的绝缘隔离,有利于进一步降低第一集流构件26和第二集流构件27出现短接的风险。
在一些实施例中,请继续参见图4、图5、图11和图12所示,第一绝缘件28设置有间隔排布的第一安装孔281和第二安装孔282,第一集流构件26设置于第一安装孔281,第二集流构件27设置于第二安装孔282。
其中,第一绝缘件28设置有间隔排布的第一安装孔281和第二安装孔282,也就是说,设置于第一绝缘件28上的第一安装孔281和第二安装孔282相互不接触,以使第一绝缘件28还能够为第一集流构件26和第二集流构件27提供装配的作用,参见图12所示,第一安装孔281和第二安装孔282均为在主体部的轴向X上贯穿第一绝缘件28的两侧的结构。
示例性的,第一集流构件26卡接于第一安装孔281内,当然,在其他实施例中,第一集流构件26也可以通过粘接或螺栓螺接等结构连接于第一安装孔281内,同样的,第二集流构件27卡接于第二安装孔282内,当然,在其他实施例中,第二集流构件27也可以通过粘接或螺栓螺接等结构连接于第二安装孔282内。
通过在第一绝缘件28上设置间隔排布的第一安装孔281和第二安装孔282,且第一集流构件26和第二集流构件27分别设置于第一安装孔281和第二安装孔282内,一方面能够实现将第一集流构件26和第二集流构件27装配至第一绝缘件28上,使得第一绝缘件28能够为第一集流构件26和第二集流构件27起到支撑和装配的作用,有利于降低第一集流构件26和第二集流构件27设置于壁部213与电极组件22之间的难度,另一方面能够实现第一集流构件26和第二集流构件27间隔设置于第一绝缘件28上,以实现第一集流构件26和第二集流构件27之间的绝缘隔离。
在一些实施例中,参见图11和图12所示,第一绝缘件28可以包括第一绝缘体283和第二绝缘体284。第一绝缘体283为环形结构,第二绝缘体284连接于第一绝缘体283,第二绝缘体284被配置为将第一绝缘体283的内部空间分隔为第一安装孔281和第二安装孔282,第二绝缘体284位于第一集流构件26与第二集流构件27之间。
其中,第一绝缘体283为环形结构,也就是说,第一绝缘体283为首尾相连的环状结构,第一绝缘体283的形状可以是多种,示例性的,参见图11和图12所示,第一绝缘体283为圆形环状结构,且第一绝缘体283环绕于第一集流构件26和第二集流构件27的外侧,也就是说,第一绝缘体283为环形结构,且第一集流构件26和第二集流构件27均位于第一绝缘体283的内侧。
第二绝缘体284连接于第一绝缘体283,第二绝缘体284被配置为将第一绝缘体283的内部空间分隔为第一安装孔281和第二安装孔282,第二绝缘体284位于第一集流构件26与第二集流构件27之间,也就是说,第二绝缘体284位于第一绝缘体283的内侧,且第二绝缘体284的两端均与第一绝缘体283的内周面相连,以将第一绝缘体283的内部空间分隔为两个装配空间,分别为第一安装孔281和第二安装孔282。
可选地,第一绝缘体283和第二绝缘体284可以是一体成型的结构,也可以是分体设置的结构。示例性的,在图12中,第一绝缘体283和第二绝缘体284为一体成型的结构,第一绝缘体283和第二绝缘体284可以通过注塑、冲压或挤出成型等一体成型工艺制成。
第一绝缘件28设置有环形结构的第一绝缘体283和连接于第一绝缘体283内侧的第二绝缘体284,且第二绝缘体284被配置为将第一绝缘体283的内部空间分隔为第一安装孔281和第二安装孔282,以使第一绝缘体283和第二绝缘体284共同界定出用于装配第一集流构件26和第二集流构件27的第一安装孔281和第二安装孔282,采用这种结构的第一绝缘件28一方面能够通过第一绝缘体283环绕于第一集流构件26和第二集流构件27的外侧,使得第一集流构件26和第二集流构件27能够与外壳21进行分隔,有利于降低第一集流构件26和第二集流构件27与外壳21出现短接的风险,另一方面能够通过第二绝缘体284分隔第一集流构件26和第二集流构件27,有利于降低第一集流构件26和第二集流构件27之间的短接风险。
根据本申请的一些实施例,参见图3和图4所示,外壳21可以包括壳体211和端盖212。壳体211的内部形成具有开口2111的容纳腔,容纳腔用于容纳电极组件22。端盖212封闭开口2111,端盖212为壁部213。
其中,其中,端盖212为壁部213,也就是说,电极端子23绝缘安装于端盖212上,且端盖212用于与第一极耳222的第一表面2221电连接。
通过将外壳21的壁部213设置为外壳21用于封闭壳体211的开口2111的端盖212,采用这种结构的电池单体20便于在端盖212上装配电极端子23,且能够降低第一极耳222和第二极耳223分别与端盖212和电极端子23电连接的难度,从而有利于降低在电池单体20的制造难度,以提升电池单体20的生产效率。
需要说明的是,电池单体20的结构并不局限于此,在一些实施例中,电池单体20还可以是其他结构,比如,外壳21可以包括壳体211和端盖212,壳体211包括侧壁2112和底壁2113,侧壁2112围设于底壁2113的周围,沿主体部的轴向X,侧壁2112的一端连接于底壁2113,另一端围合形成开口2111,侧壁2112和底壁2113共同界定出用于容纳电极组件22的容纳腔。端盖212封闭开口2111,底壁2113为壁部213。也就是说,壁部213为壳体211在主体部的轴向X上与端盖212相对设置的底壁2113,即电极端子23绝缘安装于壳体211的底壁2113上,且壳体211的底壁2113用于与第一极耳222的第一表面2221电连接。
其中,壳体211的侧壁2112和底壁2113可以是分体式结构,也可以是一体式结构。示例性的,在图4中,壳体211的侧壁2112和底壁2113为分体设置的结构,底壁2113可以通过焊接、粘接或卡接等结构连接于侧壁2112远离端盖212的一端。在壳体211的侧壁2112和底壁2113为一体式结构的实施例中,壳体211可以采用冲压、铸造或挤出成型等一体成型工艺制成。
通过将外壳21的壁部213设置为壳体211的底壁2113,使得设置电极端子23以及用于与第一极耳222电连接的壁部213能够远离端盖212,从而能够减少端盖212与壳体211相互连接时产生的应力对壁部213或设置于壁部213上的电极端子23造成的影响,有利于提升电池单体20的使用可靠性和使用寿命。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种电池100,电池100包括以上任一方案的电池单体20。
其中,参见图2所示,电池100还可以包括箱体10,电池单体20容纳于箱体10内。
在一些实施例中,箱体10可以包括第一箱本体11和第二箱本体12,第一箱本体11与第二箱本体12相互盖合,第一箱本体11和第二箱本体12共同限定出用于容纳电池单体20的装配空间。
可选地,第二箱本体12可以为一端开放的空心结构,第一箱本体11可以为板状结构,第一箱本体11盖合于第二箱本体12的开放侧,以使第一箱本体11与第二箱本体12共同限定出装配空间;第一箱本体11和第二箱本体12也可以是均为一侧开放的空心结构,第一箱本体11的开放侧盖合于第二箱本体12的开放侧。
当然,第一箱本体11和第二箱本体12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体或长方体等。示例性的,在图2中,箱体10为长方体结构。
可选地,设置于箱体10内的电池单体20可以是一个,也可以是多个。示例性的,在图2中,电池100的箱体10内设置有多个电池单体20,多个电池单体20之间可以是串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,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10内。
其中,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,汇流部件连接多个电池单体20,以实现多个电池单体20之间的电连接。
需要说明的是,在一些实施例中,电池100也可以不设置箱体10,电池100包括多个电池单体20,而由多个电池单体20组成的电池100可以直接装配至用电装置上,以通过多个电池单体20为用电装置提供电能。也就是说,箱体10可以作为用电装置的一部分。用电装置以车辆1000为例,箱体10可以作为车辆1000的底盘结构的一部分,例如,箱体10的部分可以成为车辆1000的地板的至少一部分,或者,箱体10的部分可以成为车辆1000的横梁和纵梁的至少一部分。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种用电装置,用电装置包括以上任一方案的电池单体20,并且电池单体20用于为用电装置提供电能。
其中,用电装置可以是前述任一应用电池单体20的设备或系统。
根据本申请的一些实施例,参见图5至图7所示,本申请提供了一种电极组件22,电极组件22包括主体部221、第一极耳222和第二极耳223。第一极耳222和第二极耳223的极性相反,沿主体部的轴向X,第一极耳222和第二极耳223设置于主体部221的同一端,沿主体部的轴向X,第一极耳222具有背离主体部221的第一表面2221,第二极耳223具有背离主体部221的第二表面2231,第一表面2221的面积大于第二表面2231的面积。第一极耳222的导电率为X1,第二极耳223的导电率为X2,满足,X2>X1。第一表面2221的面积为S1,第二表面2231的面积为S2,满足,S1/ S2≥X2/ X1。第一表面2221呈扇环形,沿主体部的周向Y,第一极耳222的两端分别形成第一端面2222和第二端面2223,第一端面2222和第二端面2223均与主体部的轴向X平行,且第一端面2222所在的平面与第二端面2223所在的平面相交于主体部221的中轴线。第一端面2222与第一表面2221相连形成第一边缘2224,第二端面2223与第一表面2221相连形成第二边缘2225,第一边缘2224与第二边缘2225之间的角度为α,满足,90°≤α≤180°。第二表面2231呈扇环形,主体部的周向Y,第二极耳223的两端分别形成第三端面2232和第四端面2233,第三端面2232和第四端面2233均与主体部的轴向X平行,且第三端面2232所在的平面与第四端面2233所在的平面相交于主体部221的中轴线。第三端面2232与第二表面2231相连形成第三边缘2234,第四端面2233与第二表面2231相连形成第四边缘2235,第三边缘2234与第四边缘2235之间的角度为β,满足,90°≤β≤120°。沿主体部221的径向,第一极耳222与主体部221的外周面间隔设置,第二极耳223与主体部221的外周面间隔设置。电极组件22为卷绕式电极组件22,主体部221具有中心通孔2211,中心通孔2211沿主体部的轴向X贯穿主体部221,沿主体部221的径向,第一极耳222与中心通孔2211的孔壁面间隔设置,第二极耳223与中心通孔2211的孔壁面间隔设置。
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结合。
以上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 (29)
1.一种电极组件,其特征在于,包括:
主体部,呈圆柱状;
第一极耳和第二极耳,所述第一极耳和所述第二极耳的极性相反,沿所述主体部的轴向,所述第一极耳和所述第二极耳设置于所述主体部的同一端,所述第一极耳的导电率为X1,所述第二极耳的导电率为X2,满足,X2>X1;
其中,沿所述主体部的轴向,所述第一极耳具有背离所述主体部的第一表面,所述第二极耳具有背离所述主体部的第二表面,所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积。
2. 根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述第一表面的面积为S1,所述第二表面的面积为S2,满足,S1/ S2≥X2/ X1。
3.根据权利要求1或2所述的电极组件,其特征在于,所述第一表面呈扇环形或扇形。
4.根据权利要求3所述的电极组件,其特征在于,沿所述主体部的周向,所述第一极耳的两端分别形成第一端面和第二端面,所述第一端面与所述第一表面相连形成第一边缘,所述第二端面与所述第一表面相连形成第二边缘,所述第一边缘与所述第二边缘之间的角度为α,满足,45°≤α≤270°。
5.根据权利要求4所述的电极组件,其特征在于,90°≤α≤180°。
6.根据权利要求4或5所述的电极组件,其特征在于,所述第一端面和所述第二端面均与所述主体部的轴向平行。
7.根据权利要求6所述的电极组件,其特征在于,所述第一端面所在的平面与所述第二端面所在的平面相交于所述主体部的中轴线。
8.根据权利要求1或2所述的电极组件,其特征在于,沿所述主体部的周向,所述第一极耳的两端分别形成第一端面和第二端面,所述第一端面和所述第二端面相对设置,所述第一端面与所述第一表面相连形成第一边缘,所述第二端面与所述第一表面相连形成第二边缘,所述第一边缘与所述第二边缘平行。
9.根据权利要求8所述的电极组件,其特征在于,所述第一端面和所述第二端面均与所述主体部的轴向平行。
10.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述第二表面呈扇环形或扇形。
11.根据权利要求10所述的电极组件,其特征在于,沿所述主体部的周向,所述第二极耳的两端分别形成第三端面和第四端面,所述第三端面与所述第二表面相连形成第三边缘,所述第四端面与所述第二表面相连形成第四边缘,所述第三边缘与所述第四边缘之间的角度为β,满足,45°≤β≤270°。
12.根据权利要求11所述的电极组件,其特征在于,90°≤β≤120°。
13.根据权利要求11或12所述的电极组件,其特征在于,所述第三端面和所述第四端面均与所述主体部的轴向平行。
14.根据权利要求13所述的电极组件,其特征在于,所述第三端面所在的平面与所述第四端面所在的平面相交于所述主体部的中轴线。
15.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,沿所述主体部的周向,所述第二极耳的两端分别形成第三端面和第四端面,所述第三端面和所述第四端面相对设置,所述第三端面与所述第二表面相连形成第三边缘,所述第四端面与所述第二表面相连形成第四边缘,所述第三边缘与所述第四边缘平行。
16. 根据权利要求15所述的电极组件,其特征在于,所述第三端面和所述第四端面均与所述主体部的轴向平行。
17.根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,沿所述主体部的径向,所述第一极耳与所述主体部的外周面间隔设置;和/或
沿所述主体部的径向,所述第二极耳与所述主体部的外周面间隔设置。
18. 根据权利要求1所述的电极组件,其特征在于,所述电极组件为卷绕式电极组件,所述主体部具有中心通孔,所述中心通孔沿所述主体部的轴向贯穿所述主体部;
其中,沿所述主体部的径向,所述第一极耳与所述中心通孔的孔壁面间隔设置;和/或
沿所述主体部的径向,所述第二极耳与所述中心通孔的孔壁面间隔设置。
19. 一种电池单体,其特征在于,包括:
外壳;以及
如权利要求1-18任一项所述的电极组件,所述电极组件容纳于所述外壳内。
20.根据权利要求19所述的电池单体,其特征在于,所述外壳具有壁部,所述电池单体还包括电极端子,所述电极端子绝缘安装于所述壁部上;
其中,沿所述主体部的轴向,所述第一极耳和所述第二极耳均设置于所述主体部面向所述壁部的一端,所述第一表面用于与所述壁部电连接,所述第二表面用于与所述电极端子电连接。
21.根据权利要求20所述的电池单体,其特征在于,所述电极端子凸出于所述壁部面向所述电极组件的一侧;
其中,沿所述主体部的轴向,所述第一表面相较于所述第二表面更靠近所述壁部。
22.根据权利要求20或21所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:
第一集流构件,设置于所述壁部与所述第一表面之间,所述第一集流构件连接所述壁部和所述第一表面,以电连接所述第一极耳和所述壁部;
第二集流构件,设置于所述电极端子与所述第二表面之间,所述第二集流构件与所述第一集流构件间隔设置,所述第二集流构件连接所述电极端子和所述第二表面,以电连接所述第二极耳和所述电极端子。
23.根据权利要求22所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括:
第一绝缘件,设置于所述电极组件与所述壁部之间,所述第一绝缘件绝缘隔离所述第一集流构件和所述第二集流构件。
24.根据权利要求23所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件设置有间隔排布的第一安装孔和第二安装孔,所述第一集流构件设置于所述第一安装孔,所述第二集流构件设置于所述第二安装孔。
25.根据权利要求24所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件包括:
第一绝缘体,为环形结构;
第二绝缘体,连接于所述第一绝缘体,所述第二绝缘体被配置为将所述第一绝缘体的内部空间分隔为所述第一安装孔和所述第二安装孔,所述第二绝缘体位于所述第一集流构件与所述第二集流构件之间。
26.根据权利要求20所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括:
壳体,内部形成具有开口的容纳腔,所述容纳腔用于容纳所述电极组件;
端盖,封闭所述开口;
其中,所述端盖为所述壁部。
27.根据权利要求20所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括:
壳体,包括侧壁和底壁,所述侧壁围设于所述底壁的周围,沿所述主体部的轴向,所述侧壁的一端连接于所述底壁,另一端围合形成开口,所述侧壁和所述底壁共同界定出用于容纳所述电极组件的容纳腔;
端盖,封闭所述开口;
其中,所述底壁为所述壁部。
28.一种电池,其特征在于,包括如权利要求19-27任一项所述的电池单体。
29.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求19-27任一项所述的电池单体,所述电池单体用于提供电能。
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