CN116941075A - 集流构件、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种集流构件、电池单体、电池及用电设备，属于电池技术领域。电池单体具有用于输出电能且极性相反的两个输出极。集流构件包括两个集流体、绝缘体和限位结构。沿集流构件的宽度方向相对布置，两个集流体用于分别连接两个输出极。绝缘体用于连接两个集流体，沿宽度方向，绝缘体至少部分位于两个集流体之间，以将两个集流体绝缘隔离。限位结构用于限制集流体沿宽度方向脱离绝缘体。集流构件中的两个集流体通过绝缘体连接，两个集流体由绝缘体绝缘隔离，通过限位结构限制集流构件沿集流构件的宽度方向脱离绝缘体，使得两个集流体不易脱离绝缘体，降低两个集流体彼此搭接，而造成电池单体内部短路的风险，提高电池单体的安全性。
Description
本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种集流构件、电池单体、电池及用电设备。
随着新能源技术的发展，电池的应用越来越广泛，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等。
在电池单体中，既需要考虑电池单体性能，也需要考虑电池单体的安全性问题，若电池单体的安全性低，电池单体存在起火、爆炸等安全隐患。因此，如何提高电池单体的安全性是电池技术中一个亟待解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种集流构件、电池单体、电池及用电设备，能够有效提高电池单体的安全性问题。
第一方面，本申请实施例提供一种集流构件，用于电池单体，电池单体具有用于输出电能且极性相反的两个输出极，所述集流构件包括：两个集流体，沿所述集流构件的宽度方向相对布置，两个所述集流体用于分别连接两个所述输出极；绝缘体，用于连接两个所述集流体，沿所述宽度方向，所述绝缘体至少部分位于两个所述集流体之间，以将两个所述集流体绝缘隔离；限位结构，用于限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
上述技术方案中，两个集流体通过绝缘体连接，两个集流体由绝缘体绝缘隔离，通过限位结构限制集流构件沿集流构件的宽度方向脱离绝缘体，使得两个集流体不易脱离绝缘体，降低两个集流体彼此搭接，而造成电池单体内部短路的风险，提高电池单体的安全性。
在一些实施例中，所述限位结构包括限位部和凹部，所述限位部和所述凹部中的一者设置于所述集流体，另一者设置于所述绝缘体；所述限位部用于与所述凹部插接配合，以限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
上述技术方案中，通过限位部和凹部插接配合，来限制集流体沿集流构件的宽度方向脱离绝缘体，结构简单，易于成型制造，能够有效提高集流体与绝缘体连接后的牢固性。
在一些实施例中，所述绝缘体设有限位槽，沿所述宽度方向，所述集流体上的一端卡接于所述限位槽内，以限制所述集流体沿所述集流构件的厚度方向相对所述绝缘体移动。
上述技术方案中，集流构件的一端卡接于绝缘体的限位槽内，限位槽对集流构件起到限位作用，以限制集流体沿集流构件的厚度方向相对绝缘体移动，使得集流体沿集流构件的宽度方向和厚度方向均不易脱离绝缘体。
在一些实施例中，所述限位结构包括：凹部，设置于所述集流体；限位部，设置于所述绝缘体，所述限位部至少部分位于所述限位槽内并与所述凹部插接配合，以限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
上述技术方案中，通过绝缘体上的限位部插设于集流体的凹部，以及集流构件的一端卡接于绝缘体的限位槽内，使得集流体沿集流构件的宽度方向和厚度方向均不易脱离绝缘体。
在一些实施例中，所述凹部为贯穿所述集流体在所述厚度方向上的表面的第一通孔。
上述技术方案中，凹部为通孔结构，易于加工，凹部能够为限位部提供更多的容纳空间，限位部不易因集流体发生弹性变形从凹部中脱离，增强限位结构对集流体的限位能力，进一步提高集流体与绝缘体连接后的牢固性。
在一些实施例中，所述限位槽包括两个槽侧壁，沿所述厚度方向，两个所述槽侧壁相对设 置，所述限位部的两端分别固定于两个所述槽侧壁。
上述技术方案中，限位部的两端分别固定于限位槽的两个槽侧壁，增强限位部与绝缘体的连接强度，降低因限位部与绝缘体断裂，而造成集流体脱离限位槽的风险。
在一些实施例中，所述凹部沿所述集流构件的厚度方向凹陷。
上述技术方案中，凹部沿集流构件的厚度方向凹陷，使得限位部也沿集流构件的厚度方向延伸，限位部与凹部配合以限制集流体沿集流构件的宽度方向脱离绝缘体，结构简单，降低凹部和限位部的成型难度。
在一些实施例中，所述集流体与所述绝缘体之间设置有沿所述集流构件的延伸方向排布的多个限位结构。
上述技术方案中，通过在集流体与绝缘体之间设置多个限位结构，能够进一步提高集流体与绝缘体连接后的牢固性，使得集流体更不易脱离绝缘体。
在一些实施例中，所述集流构件包括多个所述绝缘体，沿所述集流构件的延伸方向，多个所述绝缘体间隔排布；所述集流体被配置为能够在相邻的两个所述绝缘体之间的间隙区域弯折。
上述技术方案中，多个绝缘体沿集流构件的延伸方向间隔排布，使得集流体在相邻的两个绝缘体之间的间隙区域更容易弯折，便于将集流构件弯折成折叠结构，以减小集流构件占用电池单体内部的空间。
在一些实施例中，所述绝缘体为注塑成型于两个所述集流体之间的注塑件。
上述技术方案中，绝缘体为注塑件，成型简单，成型后的绝缘体与集流体粘连在一起，能够提高集流体与绝缘体连接后的牢固性。
第二方面，本申请实施例提供一种电池单体，包括：电极组件，具有两个极耳，两个极耳的极性相反；两个输出极，两个所述输出极的极性相反，两个所述输出极用于输出电池单体的电能；以及第一方面任意一个实施例提供的集流构件，一个集流体用于连接一个极耳和一个输出极，另一个集流体用于连接另一个极耳和另一个输出极。
在一些实施例中，两个所述极耳形成于所述电极组件的同一端。
上述技术方案中，两个极耳形成于电极组件同一侧，便于与两个集流体连接，实现同侧出极耳，减少极耳占用的空间，有利于提高电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述集流体具有用于与所诉极耳焊接的焊接区，所述焊接区具有用于与所述极耳抵靠的抵靠面，所述绝缘体不超出所述抵靠面。
上述技术方案中，绝缘体不超出集流体与极耳焊接的抵靠面，避免集流体与极耳焊接时，绝缘体与极耳干涉，而造抵靠面无法抵靠于极耳的情况。
在一些实施例中，所述电极组件具有中心孔，所述绝缘体上设有第二通孔，所述第二通孔与所述中心孔相对设置。
上述技术方案中，绝缘体上的第二通孔与电极组件的中心孔相对设置，能够实现对集流构件的准确安装。
第三方面，本申请实施例提供一种电池，包括：第二方面任意一个实施例提供的电池单体；箱体，用于容纳所述电池单体。
第四方面，本申请实施例提供一种用电设备，包括第三方面任意一个实施例提供的电池。
第五方面，本申请实施例提供一种集流构件的制造方法，包括：提供两个集流体；提供绝缘体；将所述绝缘体连接于两个所述集流体，使得两个所述集流体沿所述集流构件的宽度方向相对布置，且所述绝缘体至少部分在所述宽度方向上位于两个所述集流体之间，以将两个所述集流体绝缘隔离；其中，所述绝缘体与所述集流体之间形成有限位结构，所述限位结构用于限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
第六方面，本申请实施例还提供一种集流构件的制造设备，包括：第一提供设备，用于提供两个集流体；第二提供设备，用于提供绝缘体；组装装置，用于将所述绝缘体连接于两个所述集流体，使得两个所述集流体沿所述集流构件的宽度方向相对布置，且所述绝缘体至少部分在所述宽度方向上位于两个所述集流体之间，以将两个所述集流体绝缘隔离；其中，所述绝缘体与所述集流体之间形成有限位结构，所述限位结构用于限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图；
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图；
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图；
图4为图3所示的集流构件的结构示意图；
图5为图3所示的集流构件的爆炸图；
图6为图3所示的集流构件与两个输出极的连接示意图；
图7为图4所示的集流体与绝缘体的连接示意图；
图8为图4所示的集流体与绝缘体的爆炸图；
图9为本申请另一些实施例提供的集流体与绝缘体的连接示意图；
图10为本申请又一些实施例提供的集流体与绝缘体的连接示意图；
图11为本申请再一些实施例提供的集流体与绝缘体的连接示意图；
图12为图4所示的集流构件的俯视图；
图13为图12所示的集流体的结构示意图；
图14为本申请一些实施例提供的集流构件的制造方法的流程图；
图15为本申请一些实施例提供的集流构件的制造设备的示意性框图。
图标：10-箱体；11-第一部分；12-第二部分；20-电池单体；21-壳体；22-电极组件；221-极耳；23-端盖；231-电极端子；24-集流构件；241-集流体；2411-焊接区；2411a-抵靠面；242-绝缘体；2421-第二通孔；2422-限位槽；2422a-槽侧壁；243-限位结构；2431-限位部；2432-凹部；100-电池；200-控制器；300-马达；1000-车辆；2000-制造设备；2100-第一提供装置；2200-第二提供装置；2300-组装装置；X-宽度方向；Y-延伸方向；Z-厚度方向。
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：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)。
本申请中，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。
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液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。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，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。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，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素，例如，能量密度、循环寿命、放电容量、充放电倍率等性能参数，另外，还需要考虑电池的安全性。
对于一般电池单体而言，电池单体具有极性相反的两个输出极，两个输出极分别与电极组件的正极极耳和负极极耳电连接，以输出电池单体的电能。两个输出极位于电池单体相对的两端，两个输出极中，可以是两个输出级均为电极端子；也可以是一个输出极为电极端子，另一个输出极为端盖或壳体。
为更好的实现输出极与极耳的电连接，一般会在电池单体中设置集流构件，通过集流构件将输出极与极耳连接在一起。由于电池单体的两个输出极分别位于电池单体的两端，与两个输出极相连的两个集流构件分别位于电极组件的两端，两个集流构件占用壳体内部较大的空间，影响电池单体的能量密度。
为提高电池单体的能量密度，可以将电池单体的两个输出极设置在电池单体的同一端，使得两个集流构件位于电极组件的同一侧，这样，只需要在电极组件的一侧预留安装集流构件的空间，能够提高电池单体的能量密度。但是，发明人发现，在这样的电池单体中，由于两个集流构件位于电极组件的同一侧，两个集流构件容易由于电池单体振动或碰撞搭接在一起，造成电池单体内部短路，造成电池单体起火、爆炸等，电池单体的安全性较差。
鉴于此，本申请实施例提供一种集流构件，通过将集流构件设置为绝缘体和两个集流体， 绝缘体设置于两个集流体之间，并在绝缘体和集流体之间设置限位结构，以限制限制集流体沿集流构件的宽度方向脱离绝缘体。
在这样的集流构件中，两个集流体通过绝缘体连接，两个集流体由绝缘体绝缘隔离，通过限位结构限制集流构件沿集流构件的宽度方向脱离绝缘体，使得两个集流体不易脱离绝缘体，降低两个集流体241彼此搭接，而造成电池单体内部短路的风险，提高电池单体的安全性。
本申请实施例描述的集流构件适用于电池单体、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。
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的内部设置有电池100，电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。
车辆1000还可以包括控制器200和马达300，控制器200用来控制电池100为马达300供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2，图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图，电池100包括箱体10和电池单体20，箱体10用于容纳电池单体20。
其中，箱体10是容纳电池单体20的部件，箱体10为电池单体20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，以限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第一部分11和第二部分12可以是多种形状，比如，长方体、圆柱体等。第一部分11可以是一侧开放的空心结构，第二部分12也可以是一侧开放的空心结构，第二部分12的开放侧盖合于第一部分11的开放侧，则形成具有容纳空间的箱体10。也可以是第一部分11为一侧开放的空心结构，第二部分12为板状结构，第二部分12盖合于第一部分11的开放侧，则形成具有容纳空间的箱体10。第一部分11与第二部分12可以通过密封元件来实现密封，密封元件可以是密封圈、密封胶等。
在电池100中，电池单体20可以是一个、也可以是多个。若电池单体20为多个，多个电池单体20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。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，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。也可以是所有电池单体20之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体20构成的整体容纳于箱体10内。
在一些实施例中，电池100还可以包括汇流部件，多个电池单体20之间可通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体20的串联或并联或混联。汇流部件可以是金属导体，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
请参照图3，图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的爆炸图，电池单体20包括壳体21、电极组件22、端盖23和集流构件24。
壳体21是用于容纳电极组件22的部件，壳体21可以是一端形成开口的空心结构。壳体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。壳体21的材质可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。
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具有两个极耳221，两个极耳221的极性相反，即一个极耳221为正极极耳，另一个极耳221为负极极耳，两个极耳221可以形成于电极组件22的同一端。
端盖23是盖合于壳体21的开口以将电池单体20的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖23盖合于壳体21的开口，端盖23与壳体21共同限定出用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件的密封空间，端盖23与壳体21可以通过密封件实现密封连接。端盖23的形状可以与壳体21的形状相适配，比如，壳体21为长方体结构，端盖23为与壳体21相适配的矩形板状结构，再如，壳体21为圆柱体结构，端盖23为与壳体21相适配的圆形板状结构。端盖23的材质也可以是多种，比如，铜、铁、铝、钢、铝合金等。
端盖23上可以设置电极端子231，电极端子231用于与电极组件22电连接，以输出电池单体20的电能。端盖23上的电极端子231可以是一个，也可以是两个。若端盖23上的电极端子231为一个，端盖23和电极端子231分别与电极组件22的两个极耳221电连接，以使端盖23和电极端子231分别作为电池单体20极性相反的两个输出极。如图3所示，若端盖23上的电极端子231为两个，两个电极端子231可以分别为正极电极端子和负极电极端子，正极电极端子和负极电极端子分别与电极组件22的两个极耳221电连接，以使正极电极端子和负极电极端子分别作为电池单体20相反的两个输出极。
在电池100中多个电池单体20通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体20的串联或并联或混联的实施例中，电池单体20的输出极用于与汇流部件连接。以两个电池单体20串联，且端盖23上的正极电极端子和负极电极端子分别为电池单体20的两个输出极为例，一个电池单体20的正极电极端子通过汇流部件与另一个电池单体20的负极电极端子连接。
集流构件24是连接电极组件22和电池单体20的两个输出极的部件。在端盖23和电极端子231为电池单体20的两个输出极的实施例中，电极组件22的一个极耳221与端盖23以及电极组件22的另一个极耳221与电极端子231均通过同一集流构件24连接。在正极电极端子和负极电极端子为电池单体20的两个输出极的实施例中，电极组件22的一个极耳221与正极电极端子以及另一个极耳221与负极电极端子均通过集流构件24连接。
以下结合附图对集流构件24的具体结构进行详细阐述。
请参照图4-图6，图4为图3所示的集流构件24的结构示意图，图5为图3所示的集流构件24的爆炸图，图6为图3所示的集流构件24与两个输出极的连接示意图，本申请实施例提供一种集流构件24，用于电池单体20，电池单体20具有用于输出电能且极性相反的两个输出极。集流构件24包括绝缘体242、限位结构243和两个集流体241。沿集流构件24的宽度方向X相对布置，两个集流体241用于分别连接两个输出极。绝缘体242用于连接两个集流体241，沿宽度方向X，绝缘体242至少部分位于两个集流体241之间，以将两个集流体241绝缘隔离。限位结构243用于限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242。
集流体241为集流构件24的导电部分，集流体241可是片状金属导体，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
两个集流体241分别连接两个输出极，集流体241可以与输出极焊接。两个集流体241还分别连接电极组件22的两个极耳221，集流体241可以与极耳221焊接。在端盖23和电极端子231作为电池单体20的两个输出极的实施例中，集流构件24中的一个集流体241连接端盖23和电极组件22的一个极耳221，集流构件24中的另一个集流体241连接电极端子231和电极组件22的另一个极耳221。如图6所示，在两个电极端子231作为电池单体20的两个输出极的实施例中，集流构件24中的一个集流体241连接一个电极端子231和电极组件22的一个极耳221，集流构件24中的另一个集流体241连接另一个电极端子231和电极组件22的另一个极耳221。
示例性的，请继续参照图4和图5，集流体241具有用于与极耳221焊接的焊接区2411，焊接区2411具有用于与极耳221抵靠的抵靠面2411a，绝缘体242不超出抵靠面2411a。以避免集流体241与极耳221焊接时，绝缘体242与极耳221干涉，而造抵靠面2411a无法抵靠于极耳221的情况。
集流体241在焊接区2411处形成有凸出部，凸出部的表面形成抵靠面2411a。凸出部可以是V形结构。
绝缘体242为集流构件24中绝缘部分，绝缘体242在两个集流体241之间起到绝缘作用，使得两个集流体241在集流构件24的宽度方向X上存在距离，以将两个集流体241绝缘隔离。绝缘体242为绝缘材质，比如，塑料、橡胶等。
示例性的，绝缘体242上设有第二通孔2421，第二通孔2421用于与电极组件22的中心孔相对设置。
限位结构243对集流体241起到限位作用，以限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242，限位结构243可以是多种结构形式，只要能够限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242即可。集流体241与绝缘体242之间的限位结构243可以是一个，也可以是多个。
集流构件24在安装于电池单体20内后，集流构件24可以是展开的平铺结构，比如，集流构件24基本呈平板状，若集流构件24为圆形盘状结构，集流构件24的径向可以理解为集流构件24的宽度方向X；集流构件24也可以是弯折的折叠结构，比如，集流构件24展开后为长条结构，可以将集流构件24弯折成多层，集流构件24的宽度方向X垂直于集流构件24展开后的长度方向。
在本申请实施例中，两个集流体241通过绝缘体242连接，两个集流体241由绝缘体242绝缘隔离，通过限位结构243限制集流构件24沿集流构件24的宽度方向X脱离绝缘体242，使得两个集流体241不易脱离绝缘体242，降低两个集流体241彼此搭接，而造成电池单体20内部短路的风险，提高电池单体20的安全性。
此外，由于两个集流体241通过绝缘体242连接，在限位结构243的限制作用下，两个集流体241不易脱离绝缘体242，使得整个集流构件24具有很好的整体性，便于安装，安装过程中集流体241和绝缘体242不易脱离，提高电池单体20的组装效率。
在一些实施例中，请参照图7和图8，7为图4所示的集流体241与绝缘体242的连接示意图，图8为图4所示的集流体241与绝缘体242的爆炸图，限位结构243包括限位部2431和凹部2432，限位部2431和凹部2432中的一者设置于集流体241，另一者设置于绝缘体242。限位部2431用于与凹部2432插接配合，以限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242。
以限位部2431设置于绝缘体242，凹部2432设置于集流体241为例，凹部2432可以是设置于集流体241上的孔部，凹部2432可以是设置于集流体241的盲孔，也可以是贯穿集流体241的厚度方向Z上的表面的第一通孔。凹部2432可以是圆形、方形孔等。可理解的，若凹部2432为圆形孔，限位部2431则为与凹部2432配合的圆柱体结构，若凹部2432为方形孔，限位部2431则为与凹部2432配合的四棱柱结构。
在本实施例中，通过限位部2431和凹部2432插接配合，来限制集流体241沿集流构件24的宽度方向X脱离绝缘体242，结构简单，易于成型制造，能够有效提高集流体241与绝缘体242连接后的牢固性。
在一些实施例中，请继续参照图7和图8，绝缘体242设有限位槽2422，沿宽度方向X，集流体241上的一端卡接于限位槽2422内，以限制集流体241沿集流构件24的厚度方向Z相对绝缘体242移动。
可理解的，绝缘件在宽度方向X上的两端均设有限位槽2422，一个集流体241对应卡于以限位槽2422内。限位槽2422的槽口位于集流体241在宽度方向X上的端面上。
在本实施例中，集流构件24的一端卡接于绝缘体242的限位槽2422内，限位槽2422对集流构件24起到限位作用，以限制集流体241沿集流构件24的厚度方向Z相对绝缘体242移动，使得集流体241沿集流构件24的宽度方向X和厚度方向Z均不易脱离绝缘体242。此外，由于集流构件24的端部卡接于绝缘体242的限位槽2422内，集流构件24位于限位槽2422内的部分的厚度小于绝缘体242的厚度，使得绝缘体242在两个集流体241之间起到更好的绝缘效果。
在一些实施例中，限位结构243包括凹部2432和限位部2431。凹部2432设置于集流体241。限位部2431设置于绝缘体242，限位部2431至少部分位于限位槽2422内并与凹部2432插接配合，以限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242。
限位部2431与绝缘体242可以是一体成型结构。凹部2432可以是设置于集流体241上的孔部，凹部2432可以是设置于集流体241的盲孔，也可以是贯穿集流体241的厚度方向Z上的表面的通孔。
通过绝缘体242上的限位部2431插设于集流体241的凹部2432，以及集流构件24的一端卡接于绝缘体242的限位槽2422内，使得集流体241沿集流构件24的宽度方向X和厚度方向Z均不易脱离绝缘体242。
在一些实施例中，请继续参照图7和图8，凹部2432为贯穿集流体241在厚度方向Z上的表面的第一通孔。
凹部2432为通孔结构，凹部2432贯穿集流体241在厚度方向Z上相对的两个表面。
示例性的，集流体241上的第一通孔为圆形孔。
在本实施例中，凹部2432为通孔结构，易于加工，凹部2432能够为限位部2431提供更多的容纳空间，限位部2431不易因集流体241发生弹性变形从凹部2432中脱离，增强限位结构243对集流体241的限位能力，进一步提高集流体241与绝缘体242连接后的牢固性。
在一些实施例中，限位槽2422包括两个槽侧壁2422a，沿厚度方向Z，两个槽侧壁2422a相对设置，限位部2431的两端分别固定于两个槽侧壁2422a。
槽侧壁2422a为限位槽2422在集流构件24的厚度方向Z排布的槽壁，槽侧壁2422a可以是平面。
在本实施例中，限位部2431的两端分别固定于限位槽2422的两个槽侧壁2422a，增强限位部2431与绝缘体242的连接强度，降低因限位部2431与绝缘体242断裂，而造成集流体241脱离限位槽2422的风险。
在其他实施例，请参照图9，图9为本申请另一些实施例提供的集流体241与绝缘体242的连接示意图，可以是限位部2431的一端固定于限位槽2422的一个槽侧壁2422a，限位部2431的另一端与限位槽2422的另一个槽侧壁2422a间隙设置。限位部2431具有弹性变形能力，在集流体241卡入限位槽2422的过程中，限位部2431发生弹性变形，待限位部2431与凹部2432对齐后，限位部2431恢复变形并卡入凹部2432内。
在其他实施例中，集流体241与绝缘体242也可以有其他的布置形式，比如，请参照图10，图10为本申请又一些实施例提供的集流体241与绝缘体242的连接示意图，集流体241与绝缘体242可以层叠设置，限位部2431为凸设于绝缘件的表面的凸部，凸部与凹部2432配合。
在一些实施例中，请参照图7-图10，凹部2432沿集流构件24的厚度方向Z凹陷。也就是说，凹部2432的深度方向与集流构件24的厚度方向Z一致。
以凹部2432为设置于集流构件24上的第一通孔为例，第一通孔的轴线方向即为集流构件24的厚度方向Z。
凹部2432沿集流构件24的厚度方向Z凹陷，使得限位部2431也沿集流构件24的厚度方向Z延伸，限位部2431与凹部2432配合以限制集流体241沿集流构件24的宽度方向X脱离绝缘体242，结构简单，降低凹部2432和限位部2431的成型难度。
在另一些实施例中，请参照图11，图11为本申请再一些实施例提供的集流体241与绝缘体242的连接示意图，凹部2432也可以沿集流构件24的宽度方向X延伸。
示例性的，凹部2432设置于绝缘体242在集流构件24的宽度方向X上的一端的锥形槽，限位部2431为设置于集流体241在集流构件24的宽度方向X上的一端的锥形体，锥形体与锥形槽配合，以限制集流体241沿集流构件24的宽度方向X脱离绝缘体242。
在一些实施例中，请参照图12，图12为图4所示的集流构件24的俯视图，集流体241与绝缘体242之间设置有沿集流构件24的延伸方向Y排布的多个限位结构243。
集流构件24在展开后，集流构件24的长度方向即为集流构件24的延伸方向Y。
请参照图13，图13为图12所示的集流体241的结构示意图，以限位结构243中的凹部2432为设置于集流体241上的第一通孔为例，由于限位结构243为多个，集流体241上的第一通孔则为多个，多个第一通孔沿集流构件24的延伸方向Y间隔排布。
在本实施例中，通过在集流体241与绝缘体242之间设置多个限位结构243，能够进一步提高集流体241与绝缘体242连接后的牢固性，使得集流体241更不易脱离绝缘体242。
在一些实施例中，请继续参照图12，集流构件24包括多个绝缘体242，沿集流构件24的延伸方向Y，多个绝缘体242间隔排布。集流体241被配置为能够在相邻的两个绝缘体242之间的间隙区域弯折。
多个绝缘体242沿集流构件24的延伸方向Y间隔排布，即在集流构件24的延伸方向Y上，每相邻的两个绝缘体242之间存在间隙。
在绝缘体242上设置有第二通孔2421的实施例中，可以是一个绝缘体242设置第二通孔2421，比如，在集流构件24弯折后，最靠近电极组件22的一个绝缘体242设置有第二通孔2421；也可以是多个绝缘体242设置有第二通孔2421，在集流构件24弯折后，每相邻的两个绝缘体242的第二通孔2421相对设置。
在本实施例中，多个绝缘体242沿集流构件24的延伸方向Y间隔排布，使得集流体241在相邻的两个绝缘体242之间的间隙区域更容易弯折，便于将集流构件24弯折成折叠结构，以减小集流构件24占用电池单体20内部的空间。
在其他实施例中，集流构件24中的绝缘体242也可以为一个，绝缘体242沿集流构件24的延伸方向Y连续布置于两个集流体241之间。
在一些实施例中，绝缘体242为注塑成型于两个集流体241之间的注塑件。
在限位结构243包括限位部2431和凹部2432的实施例中，以凹部2432设置于集流体241为例，在绝缘体242注塑成型后，绝缘体242上自然形成容纳于凹部2432内限位部2431。
绝缘体242为注塑件，成型简单，成型后的绝缘体242与集流体241粘连在一起，能够提高集流体241与绝缘体242连接后的牢固性。
本申请实施例提供一种电池单体20，其包括电极组件22、两个输出极以及上述任意一个实施例提供的集流构件24。电极组件22具有两个极耳221，两个极耳221的极性相反。两个输出极的极性相反，两个输出极用于输出电池单体20的电能。一个集流体241用于连接一个极耳221和一个输出极，另一个集流体241用于连接另一个极耳221和另一个输出极。
在一些实施例中，两个极耳221形成于电极组件22的同一端。
以两个输出极为设置于端盖23上的两个电极端子231为例，两个极耳221形成于电极组件22面向端盖23的一端。
位于电极组件22的同一端的两个极耳221能够分别与集流构件24的两个集流体241连接，实现同侧出极耳221，减少极耳221占用的空间，有利于提高电池单体20的能量密度。
在一些实施例中，集流体241具有用于与极耳221焊接的焊接区2411，焊接区2411具有用于与极耳221抵靠的抵靠面2411a，绝缘体242不超出抵靠面2411a。
示例性的，集流体241在焊接区2411处形成有凸出部，凸出部的表面形成抵靠面2411a。凸出部可以是V形结构，以增大集流体241与极耳221的焊接范围。
由于绝缘体242不超出集流体241与极耳221焊接的抵靠面2411a，避免集流体241与极耳221焊接时，绝缘体242与极耳221干涉，而造抵靠面2411a无法抵靠于极耳221的情况。
在一些实施例中，电极组件22具有中心孔，绝缘体242上设有第二通孔2421，第二通孔2421与中心孔相对设置。
以电极组件22为卷绕式结构为例，电极组件22的卷绕中心位置形成中心孔。
在本实施例中，绝缘体242上的第二通孔2421与电极组件22的中心孔相对设置，能够实现对集流构件24的准确安装。在安装过程中，待第二通孔2421与中心孔对准后，则可将集流体241与极耳221连接，比如焊接。此外，在电池单体20热失控时，绝缘体242上的第二通孔2421也可以作为泄压通道，使得电池单体20在向外排出排放物时不易受到集流构件24的阻碍。
本申请实施例提供一种电池100，包括箱体10和上述任意一个实施例提供的电池单体20，箱体10用于容纳电池单体20。
本申请实施例提供一种用电设备，包括上述任意一个实施例提供的电池100。
请参照图3和图4，本申请实施例提供一种圆柱电池，包括壳体21、电极组件22、端盖23、正极电极端子、负极电极端子和集流构件24。电极组件22容纳于壳体21内，电极组件22的一端形成正极极耳和负极极耳。端盖23盖合于壳体21一端的开口。正极电极端子和负极电极端子均设置于端盖23，并分别形成圆柱电池极性相反的两个输出极。集流构件24位于壳体21内，并位于电极组件22面向端盖23的一侧，正极极耳与正极电极端子之间以及负极极耳与负极电极端子之间均通过同一集流构件24连接。
其中，集流构件24包括绝缘体242、限位结构243和两个集流体241。沿集流构件24的宽度方向X相对布置，一个集流体241用于连接正极极耳和正极电极端子，另一个集流体241用于连接负极极耳和负极电极端子。绝缘体242用于连接两个集流体241，沿宽度方向X，绝缘体242至少部分位于两个集流体241之间，以将两个集流体241绝缘隔离。限位结构243用于限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242。
在这样的圆柱电池中，通过集流构件24实现同侧出极耳221，在壳体21内只需要在电极组件22的一侧预留安装集流构件24的空间，壳体21能够为电极组件22提供更多的空间，有利于提高电池单体20的能量密度。在集流构件24中，两个集流体241通过绝缘体242连接，两个集流体241由绝缘体242绝缘隔离，通过限位结构243限制集流构件24沿集流构件24的宽度方向X脱离绝缘体242，使得两个集流体241不易脱离绝缘体242，降低两个集流体241彼此搭接，而造成电池单体20内部短路的风险，提高电池单体20的安全性。
请参照图14，图14为本申请一些实施例提供的集流构件24的制造方法的流程图，本申请实施例提供一种集流构件24的制造方法，包括：
S100：提供两个集流体241；
S200：提供绝缘体242；
S300：将绝缘体242连接于两个集流体241，使得两个集流体241沿集流构件24的宽度方向X相对布置，且绝缘体242至少部分在宽度方向X上位于两个集流体241之间，以将两个集流体241绝缘隔离。
其中，绝缘体242与集流体241之间形成有限位结构243，限位结构243用于限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242。
在上述方法中，并不限制步骤S100和步骤S200。可以先执行步骤S200，再执行步骤S100；也可以先执行步骤S100，再执行步骤S200。
在一些实施例中，步骤S300包括：将绝缘体242注塑成型于两个集流体241之间，在绝缘体242成型过程中形成限位结构243。
以集流体241上设有凹部2432为例，在将绝缘体242注塑成型于两个集流体241之间后，在绝缘体242上自然形成容纳于凹部2432内限位部2431，从而形成限位部2431与凹部2432配合的限位结构243。
需要说明的是，通过上述各实施例提供的制造方法制造的集流构件24的相关结构，可参见前述各实施例提供的集流构件24，在此不再赘述。
此外，请参照图15，图15为本申请一些实施例提供的集流构件24的制造设备2000的示意性框图，本申请实施例还提供一种集流构件24的制造设备2000，制造设备2000包括第一提供装置2100、第二提供装置2200和组装装置2300。
第一提供设备用于提供两个集流体241。第二提供设备用于提供绝缘体242。组装装置2300，用于将绝缘体242连接于两个集流体241，使得两个集流体241沿集流构件24的宽度方向X相对布置，且绝缘体242至少部分在宽度方向X上位于两个集流体241之间，以将两个集流体241绝缘隔离。
其中，绝缘体242与集流体241之间形成有限位结构243，限位结构243用于限制集流体241沿宽度方向X脱离绝缘体242。
需要说明的是，通过上述实施例提供的制造设备2000制造的集流构件24的相关结构，可参见前述各实施例提供的集流构件24，在此不再赘述。
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。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，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 (18)
- 一种集流构件，用于电池单体，电池单体具有用于输出电能且极性相反的两个输出极，所述集流构件包括：两个集流体，沿所述集流构件的宽度方向相对布置，两个所述集流体用于分别连接两个所述输出极；绝缘体，用于连接两个所述集流体，沿所述宽度方向，所述绝缘体至少部分位于两个所述集流体之间，以将两个所述集流体绝缘隔离；限位结构，用于限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
- 根据权利要求1所述的集流构件，其中，所述限位结构包括限位部和凹部，所述限位部和所述凹部中的一者设置于所述集流体，另一者设置于所述绝缘体；所述限位部用于与所述凹部插接配合，以限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
- 根据权利要求1所述的集流构件，其中，所述绝缘体设有限位槽，沿所述宽度方向，所述集流体上的一端卡接于所述限位槽内，以限制所述集流体沿所述集流构件的厚度方向相对所述绝缘体移动。
- 根据权利要求3所述的集流构件，其中，所述限位结构包括：凹部，设置于所述集流体；限位部，设置于所述绝缘体，所述限位部至少部分位于所述限位槽内并与所述凹部插接配合，以限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
- 根据权利要求4所述的集流构件，其中，所述凹部为贯穿所述集流体在所述厚度方向上的表面的第一通孔。
- 根据权利要求5所述的集流构件，其中，所述限位槽包括两个槽侧壁，沿所述厚度方向，两个所述槽侧壁相对设置，所述限位部的两端分别固定于两个所述槽侧壁。
- 根据权利要求2和4-6任一项所述的集流构件，其中，所述凹部沿所述集流构件的厚度方向凹陷。
- 根据权利要求1-7任一项所述的集流构件，其中，所述集流体与所述绝缘体之间设置有沿所述集流构件的延伸方向排布的多个限位结构。
- 根据权利要求1-8任一项所述的集流构件，其中，所述集流构件包括多个所述绝缘体，沿所述集流构件的延伸方向，多个所述绝缘体间隔排布；所述集流体被配置为能够在相邻的两个所述绝缘体之间的间隙区域弯折。
- 根据权利要求1-9任一项所述的集流构件，其中，所述绝缘体为注塑成型于两个所述集流体之间的注塑件。
- 一种电池单体，包括：电极组件，具有两个极耳，两个极耳的极性相反；两个输出极，两个所述输出极的极性相反，两个所述输出极用于输出所述电池单体的电能；以及如权利要求1-10任一项所述的集流构件，一个集流体用于连接一个极耳和一个输出极，另一个集流体用于连接另一个极耳和另一个输出极。
- 根据权利要求11所述的电池单体，其中，两个所述极耳形成于所述电极组件的同一端。
- 根据权利要求11或12所述的电池单体，其中，所述集流体具有用于与所诉极耳焊接的焊接区，所述焊接区具有用于与所述极耳抵靠的抵靠面，所述绝缘体不超出所述抵靠面。
- 根据权利要求11-13任一项所述的电池单体，其中，所述电极组件具有中心孔，所述绝缘体上设有第二通孔，所述第二通孔与所述中心孔相对设置。
- 一种电池，包括：如权利要求11-14任一项所述的电池单体；箱体，用于容纳所述电池单体。
- 一种用电设备，包括如权利要求15所述的电池。
- 一种集流构件的制造方法，包括：提供两个集流体；提供绝缘体；将所述绝缘体连接于两个所述集流体，使得两个所述集流体沿所述集流构件的宽度方向相对布置，且所述绝缘体至少部分在所述宽度方向上位于两个所述集流体之间，以将两个所述集流体绝缘隔离；其中，所述绝缘体与所述集流体之间形成有限位结构，所述限位结构用于限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
- 一种集流构件的制造设备，包括：第一提供设备，用于提供两个集流体；第二提供设备，用于提供绝缘体；组装装置，用于将所述绝缘体连接于两个所述集流体，使得两个所述集流体沿所述集流构件的宽度方向相对布置，且所述绝缘体至少部分在所述宽度方向上位于两个所述集流体之间，以将两个所述集流体绝缘隔离；其中，所述绝缘体与所述集流体之间形成有限位结构，所述限位结构用于限制所述集流体沿所述宽度方向脱离所述绝缘体。
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