CN116964837A - 电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备，能够在电池单体内部实现多个电极组件的连接，提升了电池单体的性能。该电池单体包括：多个电极组件，沿第一方向排列，每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，第二方向垂直于第一方向；连接构件，用于连接多个电极组件的极耳与电池单体的电极端子，该连接构件包括主体部和引脚，该主体部沿第一方向延伸，且包括垂直于第二方向的第一表面和第二表面，该主体部上设置有贯穿第一表面和第二表面的多个通槽，多个通槽分别用于容纳多个电极组件的极耳，以使每个电极组件的极耳从第一表面穿过对应的通槽电连接至第二表面，引脚设置于第二表面并与电极端子电连接。
Description
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备。
节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术是关乎其发展的一项重要因素。而电池由多个电池单体组成，因此，提升每个电池单体的性能，成为电池技术中一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供一种电池单体、电池、用电设备、制造电池单体的方法和设备，能够在电池单体内部实现多个电极组件的连接，提升了电池单体的性能。
第一方面，提供一种电池单体，包括：
多个电极组件，沿第一方向排列，所述多个电极组件中的每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；
连接构件，用于连接所述多个电极组件的极耳与所述电池单体的电极端子，其中，所述连接构件包括主体部和引脚，所述主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部包括垂直于所述第二方向的第一表面和第二表面，所述主体部上设置有贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个通槽，所述多个通槽分别用于容纳所述多个电极组件的极耳，以使所述每个电极组件的极耳从所述第一表面穿过对应的通槽电连接至所述第二表面，所述引脚设置于所述第二表面，所述引脚用于与所述电极端子电连接。
基于该技术方案，电池单体中的连接构件包括主体部，该主体部包括多个通槽，多个电极组件的极耳分别从该主体部的第一表面穿过对应的通槽电连接至该主体部的第二表面，从而能够在电池单体内部实现多个电极组件的连接，并且由于极耳连接至连接构件的远离电池单体内部的一侧，降低了极耳端部冗余或震动冲击等导致的 极耳端部插入极片所引起的短路风险。该连接构件还包括设置于主体部的第二表面的引脚，该引脚用于连接电池单体的电极端子，由于该引脚位于连接构件的远离电池单体内部的一侧，因此在其与电极端子焊接的过程中产生的颗粒物质等，会被连接构件的主体部阻挡而不会掉落至电池单体内部，降低了短路风险，提高了电池单体的安全性。可见，通过连接构件上设置的通槽以及引脚，不仅能够方便地实现电池单体内部的多个电极组件之间的连接，还保证了连接构件与电极端子的焊接过程的安全性。
在一些实施例中，所述每个电极组件的极耳伸出所述第二表面的部分，朝向所述第一方向弯折形成第一连接部，所述第一连接部与所述第二表面之间焊接。
由于每个电极组件的极耳从连接构件的第一表面伸出至第二表面，并弯折形成第一连接部，通过第一连接部与第二表面焊接，因此降低了极耳弯折和焊接的难度。
在一些实施例中，所述电极端子设置有通孔，所述引脚穿过所述通孔并朝向所述电极端子弯折，形成平行于所述第二表面的第二连接部，所述第二连接部与所述电极端子连接。
由于连接构件上的引脚位于远离电池单体内部的第二表面，并弯折形成第二连接部，第二连接部穿过电极端子的通孔后与电极端子之间焊接，因此降低了引脚弯折和焊接的难度。
引脚的数量可以为多个，例如两个，从而可以在连接构件与电极端子连接的位置处实现分流，避免电池单体中的过电流引起的升温，提高了电池单体的安全性和可靠性。
在一些实施例中，所述电极端子远离所述电池单体的内部的一端设置有围绕所述通孔的第一台阶结构，所述第二连接部位于所述第一台阶结构内，并与所述第一台阶结构焊接。
第一台阶结构可以用于容纳连接构件的引脚弯折后形成的第二连接部，提供了电极端子与第二连接部之间的焊接空间，提升电池单体的空间利用率。并且由于第二连接部相对于第一台阶结构远离电池单体内部，在一定程度上还可以阻止电极端子与电池单体的顶盖之间发生分离，提高电池单体的结构安全性。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：金属密封块，所述金属密封块从远离所述电池单体内部的一侧覆盖所述连接构件以及所述通孔，并与所述电极端子连接。金属密封块可以实现对电池单体的密封，提高电池单体的安全性。
在一些实施例中，所述电极端子远离所述电池单体内部的一端设置有围绕所述第一台阶结构的第二台阶结构，所述第二台阶结构相对于与所述第一台阶结构远离所述电池单体的内部，所述金属密封块的边缘位于所述第二台阶结构内，所述金属密封 块的边缘与所述第二台阶结构通过焊接形成密封连接。
第二台阶结构可以用于容纳金属密封块，提供金属密封块与电极端子之间的焊接空间，提升电池单体的空间利用率。并且由于金属密封块相对于第二台阶结构远离电池单体内部，还可以避免焊接过程中产生的颗粒物质掉落至电池单体内部，提高了电池单体的安全性。
在一些实施例中，所述金属密封块沿远离所述电池单体的内部的方向凸出所述第二台阶结构。金属密封块的厚度可以超过第二台阶结构的深度，从而朝向远离电池单体内部的方向凸出第二台阶结构，方便后续对电池单体之间进行各种连接操作，并使电池单体的结构更加稳固。
在一些实施例中，所述连接构件的所述第一表面上设置有第一绝缘层，用于隔离所述多个电极组件与所述连接构件，从而保证电池单体的安全性。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：壳体，在第二方向上的端部具有开口，所述壳体用于容纳所述多个电极组件；端盖，用于盖合所述开口，所述端盖设置有电极引出孔，所述电极端子围绕所述电极引出孔，且所述电极端子凸出于所述电极引出孔的内部。
在一些实施例中，所述端盖包括：第一固定件，所述第一固定件至少部分包围所述电极端子，以将所述电极端子固定于所述第一固定件；第二固定件，所述第二固定件与所述端盖相连接，所述第二固定件通过所述第一固定件与所述电极端子相隔开；所述第二固定件和所述第一固定件中的一者设有嵌接孔，所述第二固定件和所述第一固定件中的另一者设有嵌入所述嵌接孔内的嵌入部。
端盖和电极端子通过第一固定件和第二固定件相互连接。第一固定件和电极端子接合。第二固定件同时与端盖和第一固定件接合，从而将第一固定件和端盖通过第二固定件连接固定于端盖。第一固定件和第二固定件通过嵌接孔和嵌入部的嵌接方式实现彼此的连接固定。由于嵌入部嵌入嵌接孔后会受到限位，在嵌入部受到外部作用力时不易从嵌接孔中脱出，同时也不易相对于嵌接孔沿嵌接孔的径向发生移动，因此第一固定件和第二固定件通过嵌接的方式连接固定，可以保证彼此不易发生分离，同时在受到外力作用时两者的相对位置不易发生变化。这样，有效提高第一固定件和第二固定件的连接稳定性，从而有效避免第一固定件和电极端子从端盖上脱落或分离而导致电池单体出现漏液等问题，提升电池单体的可靠性和安全性。另外，由于可以省略电极端子位于壳体内部的固定结构，因此能够减少对电池单体内部的空间占用，从而提升电池单体的能量密度。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：密封件，设置于所述端盖与所述电极 端子之间，所述密封件围绕所述电极引出孔设置，以在所述电极端子与所述端盖之间形成密封连接。密封件能够提高电极端子和端盖之间的密封性，避免电极端子和端盖之间密封不严而发生漏液的问题，能够进一步提高电池单体的可靠性。密封件密封件。
在一些实施例中，所述端盖上设置有环形槽，所述密封件容纳于所述环形槽内，所述第二固定件用于将所述电极端子朝向所述端盖压紧所述密封件，以使所述电极端子和所述端盖之间形成密封。该环形槽用于容纳该密封件，且方便对密封件进行定位。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：隔板，覆盖所述多个电极组件的平行于所述第一方向和所述第二方向的表面，所述隔板用于隔离所述多个电极组件的所述表面与所述壳体。
隔板可以对电极组件进行保护，在电极组件的入壳过程中，可以避免电极组件外表面包覆的隔离膜与壳体的壁之间因摩擦而产生的破损，以及避免极片在壳体R角处发生弯折和褶皱。
在一些实施例中，所述多个电极组件的所述表面设置有第二绝缘层，所述隔板与所述第二绝缘层之间热熔连接。无需设置额外的结构，便可以实现隔板与电极组件之间的连接。
在一些实施例中，所述电池单体还包括：绝缘件，设置于所述连接构件的所述第二表面与所述端盖之间；其中，所述隔板与所述绝缘件连接，以将所述隔板固定在所述多个电极组件的所述表面。只需要将隔板与原有的绝缘件连接，便可以实现隔板与电极组件之间的连接，装配简单，无需增加额外部件。
在一些实施例中，所述引脚的数量为多个，和/或，所述引脚具有一个或者多个所述第二连接部。
在一些实施例中，所述电极组件为卷绕式结构且为扁平状，所述电极组件的外表面包括两个扁平面，两个所述扁平面沿所述第一方向相对设置；或者，所述电极组件为叠片式结构，所述电极组件的第一极片、隔离膜和第二极片沿所述第一方向层叠设置。
上述的技术方案可以应用于各种类型的电极组件，例如扁平状的卷绕式结构或者叠片式结构的电极组件，适用范围广。
第二方面，提供一种电池，包括：第一方面或第一方面任意可能的实现方式中所述的电池单体。
第三方面，提供一种用电设备，包括：第一方面或第一方面任意可能的实现方 式中所述的电池单体，所述电池单体用于提供电能。
第四方面，提供一种制造电池单体的方法，包括：提供多个电极组件，所述多个电极组件沿第一方向排列，所述多个电极组件中的每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；提供连接构件，所述连接构件包括主体部和引脚，所述主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部包括垂直于所述第二方向的第一表面和第二表面，所述主体部上设置有贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个通槽，所述多个通槽分别用于容纳所述多个电极组件的极耳，所述引脚设置于所述第二表面；将所述每个电极组件的极耳从所述连接构件的第一表面穿过对应的通槽，并将其电连接至所述第二表面；将所述连接构件的所述引脚与所述电极端子之间电连接。
第五方面，提供一种制造电池单体的设备，包括：第一提供模块，用于提供多个电极组件，所述多个电极组件沿第一方向排列，所述多个电极组件中的每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；第二提供模块，用于提供连接构件，所述连接构件包括主体部和引脚，所述主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部包括垂直于所述第二方向的第一表面和第二表面，所述主体部上设置有贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个通槽，所述多个通槽分别用于容纳所述多个电极组件的极耳，所述引脚设置于所述第二表面；第一装配模块，用于将所述每个电极组件的极耳从所述连接构件的第一表面穿过对应的通槽，并将其电连接至所述第二表面；第二装配模块，用于将所述连接构件的所述引脚与所述电极端子之间电连接。
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是本申请实施例公开的一种车辆的结构示意图；
图2是本申请实施例公开的一种电池的结构示意图；
图3A为本申请实施例的电池单体的部分结构的剖视图；
图3B为图3A中的区域B的局部放大图；
图4为本申请实施例的连接构件的结构示意图；
图5A为本申请实施例的电池单体的部分结构的剖视图；
图5B为图5A中的区域B的局部放大图；
图6为本申请实施例的引脚弯折后的连接构件的结构示意图；
图7A为本申请实施例的电池单体的部分结构的剖视图；
图7B为图7A中的区域B的局部放大图；
图7C为图7A中的区域C的局部放大图；
图8A为本申请实施例的电池单体的部分结构的剖视图；
图8B为图8A中的区域B的局部放大图；
图9A为本申请实施例的电池单体的结构示意图；
图9B是图9A中的电池单体的爆炸图；
图10是本申请实施例的制造电池单体的方法的示意性流程图；
图11是本申请实施例的制造电池单体的设备的示意性框图；
在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。
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。
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。
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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
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。
本申请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。
在一些实施例中，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。通常，电池单体也可称为电芯。电池单体可以呈圆柱体、扁平体、长方体、或其它规则或者不规则的形状。本申请实施例的技术方案可以应用与任何形状的电池单体，特别地，适用于形状为长方体的电池单体。
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聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请不限于此。
在电池的箱体中，通常包括信号传输组件。信号传输组件用于传输电池单体的电压和/或温度等信号。信号传输组件可以包括汇流部件，该汇流部件用于实现多个电池单体之间的电连接，例如并联、串联或混联。汇流部件可通过连接电池单体的电极端子实现电池单体之间的电连接。在一些实施例中，汇流部件可通过焊接固定于电池单体的电极端子。汇流部件传输电池单体的电压，多个电池单体串联后会得到较高的电压，相应地，汇流部件形成的电连接也可称为“高压连接”。
除了汇流部件外，信号传输组件还可以包括用于感测电池单体的状态的传感器件，例如，该传感器件可以用于测量以及传输电池单体的温度、荷电状态等传感信号。在本申请中，电池内的电连接构件可以包括汇流部件和/或传感器件。
汇流部件和传感器件可以封装在绝缘层中，形成信号传输组件。相应地，信号传输组件可用于传输电池单体的电压和/或传感信号。信号传输组件在与电池单体的电极端子的连接处没有绝缘层，即，在此处绝缘层具有开孔，从而与电池单体的电极端子连接。
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，还需要考虑电池单体在装配过程中可能引发的安全问题。
为了增加电池单体的容量，提升电池单体的性能，可以在每个电池单体中设置多个电极组件。但是，在电池单体内部，很难实现多个电极组件之间的并联。并且，在对多个电极组件的极耳进行焊接的过程中，产生的颗粒物质容易掉落至电池单体内部，从而引起短路风险，进而引发安全问题。
鉴于此，本申请提供了一种技术方案，电池单体中用于连接极耳与电极端子的连接构件包括主体部，该主体部包括多个通槽，多个电极组件的极耳分别从该主体部的第一表面穿过对应的通槽电连接至该主体部的第二表面，从而能够在电池单体内部实现多个电极组件的连接，并且由于极耳连接至连接构件的远离电池单体内部的一侧，降低了震动冲击等导致极耳端部插入极片引起的短路风险。该连接构件还包括设置于主体部的第二表面的引脚，该引脚用于连接电池单体的电极端子，由于该引脚位 于连接构件的远离电池单体内部的一侧，因此在其与电极端子焊接的过程中产生的颗粒物质等，会被连接构件阻挡从而不会掉落至电池单体的内部，降低了短路风险，提高了电池单体的安全性。可见，通过连接构件上设置的通槽以及引脚，不仅能够方便地实现电池单体内部的多个电极组件之间的连接，还保证了电池单体在焊接过程中的安全性。
本申请实施例描述的技术方案适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
应理解，本申请实施例描述的技术方案不仅仅局限适用于上述所描述的装置，还可以适用于所有使用电池的装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动车辆为例进行说明。
例如，如图1所示，为本申请实施例可以应用的车辆1的结构示意图，车辆1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1的内部可以设置马达40，控制器30以及电池10，控制器30用来控制电池10为马达40的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在一些实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
为了满足不同的使用电力需求，电池10可以包括多个电池单体。其中，多个电池单体之间可以串联、并联或混联，混联是指串联和并联的混合。电池也可以称为电池包。在一些实施例中，多个电池单体可以先串联、并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联、并联或混联组成电池10。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池10，也可以先组成电池模块，再由电池模块组成电池10。
例如，如图2所示，为本申请一个实施例的一种电池10的结构示意图，电池10可以包括至少一个电池模块200。电池模块200包括多个电池单体20。电池10还可以包括箱体11，箱体11内部为中空结构，多个电池单体20容纳于箱体11内。如图2所示，箱体11可以包括两部分，这里分别称为第一箱体部111(上箱体)和第二箱体部112(下箱体)，第一箱体部111和第二箱体部112扣合在一起。第一箱体部111和第二箱体部112的形状可以根据多个电池单体20组合的形状而定，第一箱体部111和第二箱体部112可以中至少一个具有一个开口。例如，如图2所示，第一箱体部111和第二箱体部112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111的开 口和第二箱体部112的开口相对设置，并且第一箱体部111和第二箱体部112相互扣合形成具有封闭腔室的箱体11。再例如，不同于图2所示，第一箱体部111和第二箱体部112中可以仅有一个为具有开口的中空长方体，而另一个为板状，以盖合开口。例如，这里以第二箱体部112为中空长方体且只有一个面为开口面，第一箱体部111为板状为例，那么第一箱体部111盖合在第二箱体部112的开口处以形成具有封闭腔室的箱体11，该腔室可以用于容纳多个电池单体20。多个电池单体20相互并联或串联或混联组合后置于第一箱体部111和第二箱体部112扣合后形成的箱体11内。
在一些实施例中，电池10还可以包括其他结构，在此不再一一赘述。例如，电池10还可以包括汇流部件，汇流部件用于实现多个电池单体20之间的电连接。具体地，汇流部件可通过连接电池单体20的电极端子，实现电池单体20之间的电连接。在一些实施例中，汇流部件可通过焊接固定于电池单体20的电极端子。多个电池单体20的电能可进一步通过导电机构穿过箱体而引出。该导电机构也可以属于汇流部件。
图3A为本申请实施例的电池单体20的部分结构的剖视图，图3B为图3A中的区域B的局部放大图。如图3A和图3B所示，电池单体20包括多个电极组件21和连接构件22。
其中，多个电极组件21沿第一方向X排列，多个电极组件21中的每个电极组件21沿第二方向Y的端部设置有极耳211，第二方向Y垂直于第一方向X。
连接构件22用于连接多个电极组件21的极耳211与电池单体20的电极端子23，其中，如图4所示，连接构件22包括主体部221和引脚222，主体部221沿第一方向X延伸，主体部221包括垂直于第二方向Y的第一表面2211和第二表面2212，主体部221上设置有贯穿第一表面2211和第二表面2212的多个通槽2213。
其中，如图3B所示，多个通槽2213分别用于容纳多个电极组件21的极耳211，以使每个电极组件21的极耳211从第一表面2211穿过对应的通槽2213电连接至第二表面2212，引脚222设置于第二表面2212，引脚222用于与电极端子23电连接。
应理解，图3A、图3B和图4是以电池单体20包括8个电极组件为例，实际上，采用本申请实施例的连接构件22，可以在电池单体20内部实现任意数量的多个电极组件21的连接。连接构件22上的通槽2213的数量大于或者等于电池单体20内电极组件21的数量，例如，图3A、图3B和图4中的连接构件22上的通槽2213的数量也为8。
若电池单体20仅包括一个电极组件21，则对多个电极组件21进行并联，实际上是对多个电池单体20进行并联，例如通过汇流部件将多个电池单体20并联。而本申请实施例中，将多个电池单体20之间的并联，转化为电池单体20内部的多个电极组件 21之间的并联。既减少了电池单体20之间的复杂连接，又增强了电池单体20内部的结构稳定性。
具体来说，电池单体20中的连接构件22包括主体部221，该主体部221包括多个通槽2213，多个电极组件21的极耳211分别从该主体部221的第一表面2211穿过对应的通槽2213电连接至该主体部221的第二表面2212，从而能够在电池单体20内部实现多个电极组件21的连接，并且由于极耳211连接至连接构件22的远离电池单体20内部的一侧，降低了极耳211端部冗余或震动冲击等导致的极耳211端部插入极片所引起的短路风险。该连接构件22还包括设置于主体部221的第二表面2212的引脚222，引脚222用于连接电池单体20的电极端子23，由于该引脚222位于连接构件22的远离电池单体20内部的一侧，因此在其与电极端子23焊接的过程中产生的颗粒物质等，会被连接构件22的主体部221阻挡而不会掉落至电池单体20内部，降低了短路风险，提高了电池单体20的安全性。可见，通过连接构件22上设置的通槽2213以及引脚222，不仅能够方便地实现电池单体20内部的多个电极组件21之间的连接，还保证了连接构件22与电极端子23的焊接过程的安全性。
在一些实施例中，如图3B所示，每个电极组件21的极耳211伸出第二表面2212的部分，朝向第一方向X弯折形成第一连接部212，第一连接部212与第二表面2212之间焊接。
由于每个电极组件21的极耳211从连接构件22的第一表面2211伸出至第二表面2212，并弯折形成第一连接部212，通过第一连接部212与连接构件22的第二表面2212焊接，因此降低了极耳211弯折和焊接的难度。
图5A为本申请实施例的电池单体20的部分结构的剖视图，图5B为图5A中的区域B的局部放大图。在一些实施例中，如图5B所示，电极端子23设置有通孔231，连接构件22的引脚222穿过通孔231并朝向电极端子23弯折，形成平行于第二表面2212的第二连接部223，第二连接部223与电极端子23连接。弯折后的连接构件22的结构如图6所示。
由于连接构件22上的引脚222位于远离电池单体20内部的第二表面2212，并弯折形成第二连接部223，第二连接部223穿过电极端子23的通孔231后与电极端子23之间焊接，因此降低了引脚222弯折和焊接的难度。
如图5B所示，在对连接构件22上的引脚222与电极端子23进行焊接时，引脚222与电极端子23的焊接位置远离电池单体20内部，掉落的焊接材料的颗粒会被连接构件22的主体部221阻挡，使其无法下落至电极组件21，从而降低了短路风险，提高了电池单体20的安全性。并且，连接构件22的引脚222朝向电池单体20的外侧设置， 使其弯折和焊接操作更方便，引脚222的弯折及其与电极端子23的焊接不受连接构件22的主体部221的厚度的影响。
引脚222的数量可以为一个；或者，也可以为多个，例如两个，从而可以在连接构件22与电极端子23连接的位置处实现分流，避免电池单体20中的过电流引223起的升温。特别是连接构件22的主体部221的厚度较大时，在引脚222的位置做分流处理，即引出多个可弯折的引脚222与电极端子23连接，能够提高电池单体20的安全性和可靠性。
第二连接部223的数量可以为一个，或者，也可以为多个。也就是说，每个引脚222可以具有一个或者多个第二连接部223，从而可以在连接构件22与电极端子23连接的位置处实现分流，避免电池单体20中的过电流引223起的升温。特别是连接构件22的主体部221的厚度较大时，通过多个第二连接部223实现分流，即引出多个第二连接部223与电极端子23连接，能够提高电池单体20的安全性和可靠性。
电极组件21的极耳211与连接构件22之间的焊接、以及连接构件22与电极端子23之间的焊接，例如可以采用超声波焊接或者激光焊接等焊接方式，本申请对此不做限定。
连接构件22的材料例如可以是铜。在一些实施例中，连接构件22的第一表面2211上可以设置第一绝缘层，用于隔离多个电极组件21与连接构件22，从而保证电池单体20的安全性。
图7A为本申请实施例的电池单体20的部分结构的剖视图，图7B为图7A中的区域B的局部放大图，图7C为图7A中的区域C的局部放大图。其中，图7B和图7C分别示出了电池单体20的两个端部，两个端部分别设置有极性相反的两个电极端子23，例如，图7B所示为具有负电极端子的端部，图7C所示为具有正电极端子的端部。可以理解，本申请实施例的连接构件22及其与电极端子23和极耳211等结构之间的连接方式，可以应用在电池单体20的任意一个端部。
在一些实施例中，如图7B和图7C所示，电极端子23远离电池单体20的内部的一端设置有围绕通孔231的第一台阶结构232，第二连接部223位于第一台阶结构232内，并与第一台阶结构232焊接。
第一台阶结构232可以用于容纳连接构件22的引脚222弯折后形成的第二连接部223，提供了电极端子23与第二连接部223之间的焊接空间，提升电池单体20的空间利用率。第二连接部223搭接在第一台阶结构232内，由于第二连接部223相对于第一台阶结构232远离电池单体20的内部，在一定程度上还可以阻止电极端子23与电池单体20的顶盖252之间发生分离，提高电池单体20的结构安全性。
在一些实施例中，如图7B和图7C所示，电池单体20还包括：金属密封块24，金属密封块24从远离电池单体20内部的一侧覆盖连接构件22以及通孔231，并与电极端子23连接。金属密封块24可以实现对电池单体20的密封，提高电池单体20的安全性。
正电极端子与负电极端子的材料通常不同。图7B中以电极端子23为负电极端子为例，金属密封块24例如可以是铜铝复合密封块，其包括铝241和铜242。图7C中以电极端子23为正电极端子为例，金属密封块24例如可以是为铝块。
在一些实施例中，如图7B和图7C所示，电极端子23远离电池单体20内部的一端设置有围绕第一台阶结构232的第二台阶结构233，第二台阶结构233相对于与第一台阶结构232远离电池单体20的内部，金属密封块24的边缘位于第二台阶结构233内，金属密封块24的边缘与第二台阶结构233通过焊接形成密封连接。
第二台阶结构233可以用于容纳金属密封块24，提供金属密封块24与电极端子23之间的焊接空间，提升电池单体20的空间利用率。并且由于金属密封块24相对于第二台阶结构233远离电池单体20内部，还可以避免焊接过程中产生的颗粒物质掉落至电池单体20内部，提高了电池单体20的安全性。
在一些实施例中，如图7B和图7C所示，金属密封块24沿远离电池单体20的内部的方向凸出第二台阶结构233。金属密封块24的厚度可以超过第二台阶结构233的深度，从而朝向远离电池单体20内部的方向凸出第二台阶结构233，方便后续对电池单体20之间进行各种连接操作，并使电池单体20的结构更加稳固。
在一些实施例中，电池单体20还包括壳体25和端盖26。其中，壳体25在第二方向Y上的端部具有开口，壳体25用于容纳多个电极组件21。端盖26用于盖合该开口，端盖26设置有电极引出孔261，电极端子23围绕电极引出孔261，且电极端子23凸出于电极引出孔261的内部。
如图7B和图7C所示，电极端子23设置于端盖26，且相对于端盖26远离电池单20的内部。电极端子23的外缘通过固定件与端盖26之间固定连接。
固定件例如包括第一固定件271和第二固定件272。在一些实施例中，以图7B为例，第一固定件271至少部分包围电极端子23，以将电极端子23固定于第一固定件271。第二固定件272与端盖26相连接，第二固定件272通过第一固定件272与电极端子23相隔开。其中，第二固定件272和第一固定件271中的一者设有嵌接孔273，第二固定件272和第一固定件271中的另一者设有嵌入嵌接孔内的嵌入部274。以下，以第二固定件272设置有嵌接孔273，第一固定件271设有嵌入部274为例。第二固定件272可以为第一固定件271和端盖26提供有效的紧固力。
由此，端盖26和电极端子23通过第一固定件271和第二固定件272相互连接。第一固定件271和电极端子23接合。第二固定件272同时与端盖26和第一固定件271接合，从而将第一固定件271和端盖26通过第二固定件272连接固定于端盖26。第一固定件271和第二固定件272通过嵌接孔273和嵌入部274的嵌接方式实现彼此的连接固定。由于嵌入部274嵌入嵌接孔273后会受到限位，在嵌入部274受到外部作用力时不易从嵌接孔273中脱出，同时也不易相对于嵌接孔273沿嵌接孔273的径向发生移动，因此第一固定件271和第二固定件272通过嵌接的方式连接固定，可以保证彼此不易发生分离，同时在受到外力作用时两者的相对位置不易发生变化。这样，有效提高第一固定件271和第二固定件272的连接稳定性，从而有效避免第一固定件271和电极端子23从端盖26上脱落或分离而导致电池单体20出现漏液等问题，提升电池单体20的可靠性和安全性。另外，由于可以省略电极端子23位于壳体25内部的固定结构，因此能够减少对电池单体20内部的空间占用，从而提升电池单体20的能量密度。
图8A为本申请实施例的电池单体20的部分结构的剖视图，图8B为图8A中的区域B的局部放大图。在一些实施例中，如图8B所示，电池单体20还包括密封件28，密封件28设置于端盖26与电极端子23之间，密封件28围绕电极引出孔261设置，以在电极端子23与端盖26之间形成密封连接。密封件28能够提高电极端子23和端盖26之间的密封性，避免电极端子23和端盖26之间密封不严而发生漏液的问题，能够进一步提高电池单体20的可靠性。
一方面，如前所述，金属密封块24覆盖位于电极端子23的通孔231内的连接构件23、以及该通孔231，其边缘与电极端子23之间密封连接；另一方面，如图8B所示，电极端子23与端盖26之间设置有密封件28，以对电极端子23与端盖26之间进行密封。这样，在金属密封块24和密封件28的共同作用下，可以实现对电池单体20的有效密封，提高了电池单体20的安全性。
在一些实施例中，端盖26上设置有环形槽，密封件28可以容纳于环形槽内，第二固定件272用于将电极端子23朝向端盖26压紧密封件28，以使电极端子23和端盖26之间形成密封。该环形槽用于容纳该密封件28，方便对密封件28进行定位，且增加了密封效果。
图9A为电池单体20的结构示意图，图9B是图9A中的电池单体20的爆炸图。在一些实施例中，如图9A和图9B所示，电池单体20还包括隔板30，覆盖多个电极组件21的平行于第一方向X和第二方向Y的表面，隔板30用于隔离多个电极组件21的表面与壳体25。隔板30可以对电极组件21进行保护，在电极组件21的入壳过程中，可以避免电极组件21外表面包覆的隔离膜与壳体25的壁之间因摩擦而产生的破 损，以及避免极片在壳体R角处发生弯折和褶皱，进而避免短路风险。
在一些实施例中，电池单体20还包括绝缘件29，也称为塑胶件29或者下塑胶29，设置于连接构件22的第二表面2212与端盖26之间。其中，隔板30与绝缘件29连接，以将隔板30固定在多个电极组件21的表面。只需要将隔板30与绝缘件29连接，便可以实现隔板30与电极组件21之间的连接，装配简单，无需增加额外部件。
例如，绝缘件29上沿第一方向X设置有卡扣。隔板30上设置有缺口，卡扣与缺口之间卡接，以将隔板30固定在多个电极组件21的表面。只需要在原有的绝缘件29上设置卡扣，并在隔板30的对应位置设置缺口，便可以通过卡扣与缺口的配合，实现隔板30与电极组件21之间的连接，易于实现。
当然，也可以在隔板30上设置卡扣，而在绝缘件29的对应位置上设置缺口，也可以通过卡扣与缺口的配合，实现隔板30与电极组件21之间的连接。
在一些实施例中，如图8B和9B所示，多个电极组件21的表面设置有第二绝缘层212，隔板30与第二绝缘层212之间热熔连接。这样，无需设置额外的结构，便可以实现隔板30与电极组件21之间的连接。
在一些实施例中，如图9B所示，端盖26的表面还可以贴附一层贴片262，用于对端盖26的表面进行保护。
在一些实施例中，如图9B所示，壳体25的表面还可以贴附一层蓝膜251，用于对壳体25的表面进行保护。
上述的技术方案可以应用于各种类型的电极组件，适用范围广。例如，电极组件21可以为卷绕式结构且为扁平状，电极组件20的外表面包括两个扁平面，两个扁平面沿第一方向相对设置；或者，电极组件20为叠片式结构，电极组件20的第一极片、隔离膜和第二极片沿第一方向层叠设置。以上，是以叠片式结构的电极组件21为例对本申请的技术方案进行描述，其空间利用率较高，且强度更优。
基于上面的描述可以看出，本申请实施例提供的连接构件22，有效地解决了电池单体20内部多个电极组件21的连接问题，并且各个电极组件21的极耳211之间无需提前进行配对处理。由于极耳211连接至连接构件22的远离电池单体20内部的一侧，降低了极耳211端部冗余或震动冲击等导致的极耳211端部插入极片所引起的短路风险，无需额外的结构例如PET等对极耳211进行整形和支撑，进一步消除了震动冲击等导致的PET插入极片所引起的短路风险。并且，由于连接构件22的引脚222的弯折及其与电极端子23的焊接，均位于连接构件22的远离电池单体20内部的一侧，因此在焊接过程中产生的颗粒物质等会被连接构件22阻挡而不会掉落至电池单体20内部，降低了短路风险，提高了电池单体20的安全性。上述的极耳211的弯折及其与连 接构件22支架之间的焊接、以及连接构件22的引脚222的弯折及其与电极端子23之间的焊接，操作过程均简单且易于实现。
本申请实施例还提供电池10，电池10包括前述各实施例中的电池单体20。
本申请实施例还提供一种用电设备，包括前述各实施例中的电池单体20或者电池10，以为该用电设备提供电能。
上文描述了本申请实施例的电池单体20、电池10和用电设备，下面将描述本申请实施例的制造电池单体20的方法300和设备400，其中未详细描述的部分可参见前述各实施例。
图10示出了本申请一个实施例的制造电池单体20的方法300的示意性流程图。方法300包括以下步骤中的部分或全部。
在步骤310中，提供多个电极组件21，多个电极组件21沿第一方向X排列，多个电极组件21中的每个电极组件21沿第一方向Y的端部设置有极耳211，第一方向Y垂直于第一方向X。
在步骤320中，提供连接构件22，连接构件22包括主体部221和引脚222，主体部221沿第一方向X延伸，主体部221包括垂直于第一方向Y的第一表面2211和第二表面2212，主体部221上设置有贯穿第一表面2211和第二表面2212的多个通槽2213，多个通槽2213分别用于容纳多个电极组件21的极耳211，引脚222设置于第二表面2212。
在步骤330中，将每个电极组件21的极耳211从连接构件22的第一表面2211穿过对应的通槽2213，并将其电连接至第二表面2212。
在步骤340中，将连接构件22的引脚222与电极端子23之间电连接。
图11示出了本申请一个实施例的制造电池单体20的设备400的示意性框图。设备400包括：第一提供模块410，用于提供多个电极组件21，多个电极组件21沿第一方向X排列，多个电极组件21中的每个电极组件21沿第一方向Y的端部设置有极耳211，第一方向Y垂直于第一方向X；第二提供模块420，用于提供连接构件22，连接构件22包括主体部221和引脚222，主体部221沿第一方向X延伸，主体部221包括垂直于第一方向Y的第一表面2211和第二表面2212，主体部221上设置有贯穿第一表面2211和第二表面2212的多个通槽2213，多个通槽2213分别用于容纳多个电极组件21的极耳211，引脚222设置于第二表面2212；第一装配模块430，用于将每个电极组件21的极耳211从连接构件22的第一表面2211穿过对应的通槽2213，并将其电连接至第二表面2212；第二装配模块440，用于将连接构件22的引脚222与电极端子23之间电连接。
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 (21)
- 一种电池单体，其特征在于，包括：多个电极组件，沿第一方向排列，所述多个电极组件中的每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；连接构件，用于连接所述多个电极组件的极耳与所述电池单体的电极端子，其中，所述连接构件包括主体部和引脚，所述主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部包括垂直于所述第二方向的第一表面和第二表面，所述主体部上设置有贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个通槽，所述多个通槽分别用于容纳所述多个电极组件的极耳，以使所述每个电极组件的极耳从所述第一表面穿过对应的通槽电连接至所述第二表面，所述引脚设置于所述第二表面，所述引脚用于与所述电极端子电连接。
- 根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述每个电极组件的极耳伸出所述第二表面的部分，朝向所述第一方向弯折形成第一连接部，所述第一连接部与所述第二表面之间焊接。
- 根据权利要求1或2所述的电池单体，其特征在于，所述电极端子设置有通孔，所述引脚穿过所述通孔并朝向所述电极端子弯折，形成平行于所述第二表面的第二连接部，所述第二连接部与所述电极端子连接。
- 根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述电极端子远离所述电池单体的内部的一端设置有围绕所述通孔的第一台阶结构，所述第二连接部位于所述第一台阶结构内，并与所述第一台阶结构焊接。
- 根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括：金属密封块，所述金属密封块从远离所述电池单体内部的一侧覆盖所述连接构件以及所述通孔，并与所述电极端子连接。
- 根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于，所述电极端子远离所述电池单体内部的一端设置有围绕所述第一台阶结构的第二台阶结构，所述第二台阶结构相对于与所述第一台阶结构远离所述电池单体的内部，所述金属密封块的边缘位于所述第二台阶结构内，所述金属密封块的边缘与所述第二台阶结构通过焊接形成密封连接。
- 根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，所述金属密封块沿远离所述电池单体的内部的方向凸出所述第二台阶结构。
- 根据权利要求1至7中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述连接构件的所述第一表面上设置有第一绝缘层，用于隔离所述多个电极组件与所述连接构件。
- 根据权利要求1至8中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还 包括：壳体，在第二方向上的端部具有开口，所述壳体用于容纳所述多个电极组件；端盖，用于盖合所述开口，所述端盖设置有电极引出孔，所述电极端子围绕所述电极引出孔，且所述电极端子凸出于所述电极引出孔的内部。
- 根据权利要求9所述的电池单体，其特征在于，所述端盖包括：第一固定件，所述第一固定件至少部分包围所述电极端子，以将所述电极端子固定于所述第一固定件；第二固定件，所述第二固定件与所述端盖相连接，所述第二固定件通过所述第一固定件与所述电极端子相隔开；其中，所述第一固定件和所述第二固定件中的一者设有嵌接孔，所述第一固定件和所述第二固定件中的另一者设有嵌入所述嵌接孔的嵌入部。
- 根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括：密封件，设置于所述端盖与所述电极端子之间，所述密封件围绕所述电极引出孔设置，以在所述电极端子与所述端盖之间形成密封连接。
- 根据权利要求11所述的电池单体，其特征在于，所述端盖上设置有环形槽，所述密封件容纳于所述环形槽内，所述第二固定件用于将所述电极端子朝向所述端盖压紧所述密封件，以使所述电极端子和所述端盖之间形成密封。
- 根据权利要求9至12中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括：隔板，覆盖所述多个电极组件的平行于所述第一方向和所述第二方向的表面，所述隔板用于隔离所述多个电极组件的表面与所述壳体。
- 根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，所述多个电极组件的表面设置有第二绝缘层，所述隔板与所述第二绝缘层之间热熔连接。
- 根据权利要求13所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括：绝缘件，设置于所述连接构件的所述第二表面与所述端盖之间，其中，所述隔板与所述绝缘件连接，以将所述隔板固定在所述多个电极组件的表面。
- 根据权利要求3至15中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述引脚的数量为多个，和/或，所述引脚具有一个或者多个所述第二连接部。
- 根据权利要求1至16中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件为卷绕式结构且为扁平状，所述电极组件的外表面包括两个扁平面，两个所述扁平面沿所述第一方向相对设置；或者，所述电极组件为叠片式结构，所述电极组件的第一极片、隔离膜和第二极片沿所 述第一方向层叠设置。
- 一种电池，其特征在于，包括：根据权利要求1至17中任一项所述的电池单体。
- 一种用电设备，其特征在于，包括：根据权利要求1至17中任一项所述的电池单体，所述电池单体用于提供电能。
- 一种制造电池单体的方法，其特征在于，包括：提供多个电极组件，所述多个电极组件沿第一方向排列，所述多个电极组件中的每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；提供连接构件，所述连接构件包括主体部和引脚，所述主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部包括垂直于所述第二方向的第一表面和第二表面，所述主体部上设置有贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个通槽，所述多个通槽分别用于容纳所述多个电极组件的极耳，所述引脚设置于所述第二表面；将所述每个电极组件的极耳从所述连接构件的第一表面穿过对应的通槽，并将其电连接至所述第二表面；将所述连接构件的所述引脚与所述电极端子之间电连接。
- 一种制造电池单体的设备，其特征在于，包括：第一提供模块，用于提供多个电极组件，所述多个电极组件沿第一方向排列，所述多个电极组件中的每个电极组件沿第二方向的端部设置有极耳，所述第二方向垂直于所述第一方向；第二提供模块，用于提供连接构件，所述连接构件包括主体部和引脚，所述主体部沿所述第一方向延伸，所述主体部包括垂直于所述第二方向的第一表面和第二表面，所述主体部上设置有贯穿所述第一表面和所述第二表面的多个通槽，所述多个通槽分别用于容纳所述多个电极组件的极耳，所述引脚设置于所述第二表面；第一装配模块，用于将所述每个电极组件的极耳从所述连接构件的第一表面穿过对应的通槽，并将其电连接至所述第二表面；第二装配模块，用于将所述连接构件的所述引脚与所述电极端子之间电连接。
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