CN116998058A - 具有安装的连接构件的圆柱形电池单元和包括该圆柱形电池单元的电池模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及圆柱形电池单元，该圆柱形电池单元包括：电极组件，该电极组件具有其中分隔件插置于正极片与负极片之间并且被卷绕的结构；用于容纳电极组件的电池盒；以及装载在电池盒的顶部的盖组件，其中，用于串联连接圆柱形电池单元的连接构件安装在盖组件的顶部，并且在电池盒的底部上形成向内凹的槽部。多个圆柱形电池单元可以通过简单的方法进行电连接。

Description

具有安装的连接构件的圆柱形电池单元和包括该圆柱形电池 单元的电池模块
技术领域
本申请要求于2021年11月30日提交的韩国专利申请第2021-0168779号的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用整体并入本文。
本发明涉及具有安装至其的连接构件的圆柱形电池单元和包括该圆柱形电池单元的电池模块。更具体地，本发明涉及具有安装至其的连接构件的圆柱形电池单元和包括该圆柱形电池单元的电池模块，该连接构件被配置成允许圆柱形电池单元通过其容易地彼此串联连接。
背景技术
随着使用化石燃料的现有汽油车辆和柴油车辆被指出为空气污染源，对作为其替代品的电极车辆、混合动力电动车辆和插电式混合动力电动车辆的兴趣增加，并且已经积极进行了作为其能源的二次电池的研究和开发。
此外，随着便携式电子设备的高度功能化，对高容量二次电池的需求增加。
然而，为了增加二次电池的容量和电压，需要诸如电池组的结构。为了构成电池组，需要诸如电池组盒和电连接构件的附加构件，并且其重量也增加。
此外，对于圆柱形二次电池，使用标准化尺寸，并且因此在设备中设计电池单元的自由度是低的。
与此相关，专利文献1公开了一种电池和电池连接方法，该电池具有使得容易执行多个圆柱形电池单元之间的连接和分离的端子结构。
在专利文献1中，电池盒设置有第一端子和第二端子，第一端子具有形成在其中的阴螺纹部，第二端子具有凸形地形成在其上的阳螺纹部，并且第一端子的第一导体部和第二端子的第二导体部分别用作正极和负极。
然而，在专利文献1中，使用利用诸如扳手的工具来旋转固定构件的螺钉头的方法来将圆柱形电池单元彼此串联连接。也就是说，单独的工具对于电池单元之间的电连接而言是必要的。
在涉及被配置成将多个电容器彼此电连接的电容器连接结构的专利文献2中，连接器具有：外径等于电容器盒的外径的负极配合部，该负极配合部配合至负极上；以及配合至正极突起上的中空的正极配合部，其中，负极配合部被焊接至电容器的负极，并且正极配合部被焊至电容器的正极突起。
在专利文献2中，使用独立于电容器的单独连接器来实现电容器之间的电连接，并且需要焊接处理来进行电连接。
在涉及被配置成将电池彼此串联连接的电池连接器的专利文献3中，电池连接器包括具有形成在其上的固定突起的上部固定装置和包括固定闩锁的下部固定装置，并且第一电池和第二电池紧固至电池连接器的固定突起和固定闩锁，由此这些电池彼此连接。
当使用专利文献3中公开的连接方法时，电池单元没有稳定地固定，并且电池单元之间的连接可能被释放。
因此，需要下述技术：该技术能够在不需要单独的附加构件或附加处理的情况下将多个电池单元彼此电连接，并且稳定地保持这些电池单元之间的电连接状态。
(现有技术文献)
(专利文献1)日本专利申请公开第2010-080411号(2010年04月8日)
(专利文献2)日本专利申请公开第2009-188095号(2009年08月20日)
(专利文献3)韩国专利申请公开第2019-0075343号(2009年07月1日)
发明内容
[技术问题]
鉴于上述问题而做出了本发明，并且本发明的目的是提供一种具有安装至其的连接构件的圆柱形电池单元和包括该圆柱形电池单元的电池模块，该连接构件被配置成容易且简单地将多个圆柱形电池单元彼此串联连接，使得稳定地保持这些圆柱形电池单元之间的电连接状态。
[技术方案]
用于实现上述目的的根据本发明的圆柱形电池单元包括：电极组件，该电极组件具有其中正极片和负极片在正极片和负极片之间插置有分隔件的状态下被卷绕的结构；被配置成容纳电极组件的电池盒；以及装载在电池盒的上端上的盖组件，其中，用于圆柱形电池单元之间的串联连接的连接构件安装至盖组件的上部，并且在电池盒的底部中形成向内凹的凹部。
在凹部的侧壁处可以形成凹部螺纹。
连接构件可以包括耦接至另一电池单元的耦接部和位于耦接部的中心部分处的压力接触部。
此外，在耦接部的耦接至另一电池单元的耦接表面处可以形成耦接部螺纹。
圆柱形电池单元可以包括第一电池单元和第二电池单元，并且可以使用在将第一电池单元的耦接部插入到第二电池单元的凹部中的同时沿相反方向旋转第一电池单元和第二电池单元的螺纹紧固方法将第一电池单元和第二电池单元彼此耦接。
压力接触部可以包括：从耦接部的上表面突出的按钮部，该按钮部被配置成当被按压时插入到耦接部中；以及位于按钮部下方的弹性构件，该弹性构件被配置成通过按钮部的插入而被压缩并且当释放按钮部的按压时被恢复。
按钮部可以包括由导电材料制成的导电部，并且在按钮部被按压时导电部可以与顶盖接触。
连接构件可以耦接至盖组件的上表面，使得连接构件的位置是固定的。
电极组件的正极接片可以附接至盖组件的下部，并且电极组件的负极接片可以附接至凹部的内表面。
凹部的深度可以等于或小于耦接部的高度。
本发明提供了一种包括两个或更多个圆柱形电池单元的电池模块，其中，多个圆柱形电池单元在电池盒的纵向方向上彼此连接以构成串联线路结构，多个串联线路结构被设置成使得电池盒的侧表面彼此相邻，并且多个串联线路结构经由汇流条彼此串联或并联耦接。
此外，本发明可以提供上述解决手段的各种组合。
[有利效果]
从以上描述中明显的是，在根据本发明的具有安装至其的连接构件的圆柱形电池单元中，可以在不需要单独的处理(例如，焊接)的情况下将多个圆柱形电池单元彼此电连接。
此外，在电池盒的底部中形成凹形的凹部，并且另一电池单元的耦接部插入到该凹部中并耦接至该凹部，并且因此连接构件的高度不影响彼此串联连接的圆柱形电池单元的总长度的增加。
此外，当使圆柱形电池单元在相互接合的状态下沿相反方向旋转时，这些圆柱形电池单元之间的距离减小，由此按钮部被按压，并且因此实现了这些圆柱形电池单元之间的电连接。因此，可以在没有单独的附加构件的情况下实现电连接和分离。
附图说明
图1是根据本发明的圆柱形电池单元的垂直截面图。
图2是示出彼此串联连接的两个圆柱形电池单元之间的连接部分的垂直截面图。
图3是根据第一实施例的连接构件的垂直截面图。
图4是根据第二实施例的连接构件的垂直截面图。
图5是示出由彼此连接的根据本发明的圆柱形电池单元构成的串联线路结构经由汇流条彼此连接的状态的透视图。
具体实施方式
现在，将参照附图详细描述本发明的优选实施例，使得本发明的优选实施例可以由本发明所属领域的普通技术人员容易地实现。然而，在详细描述本发明的优选实施例的操作原理时，当此处并入的已知功能和配置的详细描述可能导致本发明的主题模糊时，将省略该详细描述。
此外，在整个附图中，相同的附图标记将用于指代执行类似功能或操作的部件。在整个说明书中，在一个部件被称为连接至另一部件的情况下，一个部件不仅可以直接连接至另一部件，而且一个部件也可以经由另外的部件间接连接至另一部件。此外，包括某个元素并不意味着排除其他元素，而是意味着除非另外提及，否则还可以包括这样的元素。
此外，通过限制或添加来体现要素的描述可以应用于所有发明，除非特别限制，并且不限制特定发明。
此外，在本发明的说明书和本申请的权利要求中，除非另外提及，否则单数形式旨在包括复数形式。
此外，在本发明的说明书和本申请的权利要求中，除非另外提及，否则“或”包括“和”。因此，“包括A或B”意指三种情况，即包括A的情况、包括B的情况以及包括A和B的情况。
将参照附图详细描述本发明的实施例。
图1是根据本发明的圆柱形电池单元的垂直截面图。
参照图1，根据本发明的圆柱形电池单元100包括：电极组件110，该电极组件110具有其中正极片和负极片在正极片和负极片之间插置有分隔件的状态下卷绕的结构；被配置成容纳电极组件110的电池盒120；以及装载在电池盒120的上端上的盖组件130，其中，用于圆柱形电池单元100之间的串联连接的连接构件200安装至盖组件130的上部，并且在电池盒120的底部中形成向内凹的凹部140。
在本发明中，如上所述，连接构件200安装至圆柱形电池单元100的上部，并且凹部140形成在电池盒120的底部中。因此，对于两个不同的圆柱形电池单元(例如，第一电池单元和第二电池单元)之间的串联连接，可以使用将安装至第一电池单元的上端的连接构件耦接至第二电池单元的凹部的方法。
连接构件200耦接至盖组件130，并且连接构件200和盖组件130可以一体形成。因此，不需要用于圆柱形电池单元之间的串联连接的附加的单独构件,其中，连接构件如本发明中那样安装至这些圆柱形电池单元中的每一个。
电极组件110的正极接片111附接至盖组件130的下部，并且电极组件110的负极接片112附接至凹部140的内表面。
正极接片111连接至的盖组件130如上所述耦接至连接构件200，由此连接构件200用作正极端子。负极接片112附接至凹部140的内表面，由此凹部140用作负极端子。
因此，不同的圆柱形电池单元可以经由连接构件200彼此连接，由此可以实现串联连接。
图2是示出彼此串联连接的两个圆柱形电池单元之间的连接部分的垂直截面图。
参照图2，在凹部140的侧壁处形成凹部螺纹141。
连接构件200包括耦接至另一电池单元的耦接部210和位于耦接部210的中心部分处的压力接触部220。
此外，在耦接部210的耦接至另一电池单元的耦接表面处形成耦接部螺纹211。
具体地，当第一电池单元100a位于后端而第二电池单元100b位于前端时，使用在将第一电池单元100a的耦接部210插入到第二电池单元100b的凹部140中的同时沿相反方向旋转第一电池单元100a和第二电池单元100b的螺纹紧固方法来实现第一电池单元100a和第二电池单元100b之间的耦接。当如上所述使第一电池单元100a和第二电池单元100b沿相反方向旋转时，第一电池单元100a的耦接部210和第二电池单元100b的凹部140之间的距离减小，并且第一电池单元100a的耦接部210的耦接部螺纹211以与第二电池单元100b的凹部140的凹部螺纹141紧密接触的方式完全耦接至第二电池单元100b的凹部140的凹部螺纹141。
为了防止当如上使所述第一电池单元100a和第二电池单元100b沿相反方向旋转时连接构件200沿与第二电池单元100b相同的方向旋转，连接构件200可以耦接至盖组件130的上表面，使得连接构件的位置是固定的。
例如，连接构件200的下部可以形成为包裹盖组件130的上表面和外周，并且在连接构件200和盖组件130的彼此紧密接触的部分处可以添加粘合剂材料或者可以形成焊接部，以固定连接构件200。
压力接触部220包括：从耦接部210的上表面突出的按钮部221，该按钮部被配置成当被按压时插入到耦接部210中；以及位于按钮部221下方的弹性构件222，该弹性构件被配置成通过按钮部221的按压而被压缩，并且当释放按钮部211的按压时被恢复。
具体地，当第二电池单元100b在被耦接至第一电池单元100a的同时按压按钮部221时，按钮部221向下移动，同时弹性构件222被压缩，由此可以实现与顶盖的电连接。
支撑部223位于按钮部221的外周处。第二电池单元100b可以向下移动到支撑部223的上表面，并且按钮部221被按压直到按钮部221的上表面到达与支撑部223的上表面相同的平面。
同时，考虑到凹部140的凹部螺纹141和耦接部210的耦接部螺纹211在凹部140中彼此耦接并且凹部140按压按钮部221的事实，凹部的深度D1可以等于或小于耦接部210的高度D2。
然而，为了使凹部和耦接部彼此耦接时第一电池单元与第二电池单元之间的距离最小化，凹部的深度D1可以等于耦接部的高度D2。
例如，弹簧、橡胶或乳胶可以用作弹性构件222。
图3是根据第一实施例的连接构件的垂直截面图。
参照图3，上图示出了按压连接构件之前的状态，并且下图示出了按压连接构件的状态。
当将连接构件耦接至位于连接构件上方的电池单元的凹部时，随着连接构件与位于其上方的电池单元之间的距离减小，按钮部221被按压。结果，弹性构件222被压缩，并且按钮部221向下移动，由此按钮部221的外周与顶盖131接触。
当如上所述顶盖131和按钮部221彼此接触时，按钮部221用作正极端子，并且按钮部被耦接至位于其上方的电池单元的用作负极端子的凹部，由此可以实现串联连接。
图4是根据第二实施例的连接构件的垂直截面图。
参照图4，上图示出了按压连接构件之前的状态，并且下图示出了按压连接构件的状态。
在根据第二实施例的连接构件中，在按钮部221的中心处设置由导电材料制成的导电部224。
当将连接构件耦接至位于连接构件上方的电池单元的凹部时，随着连接构件与位于其上方的电池单元之间的距离减小，按钮部221被按压。结果，弹性构件222被压缩，并且按钮部221向下移动，由此导电部224与顶盖131接触。
当如上所述导电部224和按钮部221彼此接触时，按钮部221用作正极端子，并且按钮部耦接至位于其上方的电池单元的负极端子，由此可以实现串联连接。
被配置成在被按压时形成电连接的连接器例如LEENO针(LEENO pin)或弹簧针(pogo pin)可以用作根据本发明的连接构件。
图5是示出由彼此连接的根据本发明的圆柱形电池单元构成的串联线路结构经由汇流条彼此连接的状态的透视图。
参照图5，四个电池单元在电池盒的纵向方向上经由连接构件彼此串联连接，以构成串联线路结构400，并且两个串联线路结构在设置成使得电池盒的侧表面彼此相邻的状态下经由汇流条300彼此并联连接。
与图5中所示的不同，多个串联线路结构可以彼此串联连接。
当如上所述配置根据本发明的圆柱形电池单元时，可以使用简单的方法实现多个电池单元之间的电连接。
本发明所属领域的技术人员将理解，基于上述描述，在本发明的类别内可以进行各种应用和修改。
(附图标记说明)
100：圆柱形电池单元
100a：第一电池单元
100b：第二电池单元
110：电极组件
111：正极接片
112：负极接片
120：电池盒
130：盖组件
131：顶盖
140：凹部
141：凹部螺纹
200：连接构件
210：耦接部
211：耦接部螺纹
220：压力接触部
221：按钮部
222：弹性构件
223：支撑部
224：导电部
300：汇流条
400：串联线路结构
D1：凹部的深度
D2：耦接部的高度

Claims (11)

1.一种圆柱形电池单元，包括：
电极组件，所述电极组件具有其中正极片和负极片在所述正极片和所述负极片之间插置有分隔件的状态下被卷绕的结构；
被配置成容纳所述电极组件的电池盒；以及
装载在所述电池盒的上端上的盖组件，其中，
用于圆柱形电池单元之间的串联连接的连接构件安装至所述盖组件的上部，并且
在所述电池盒的底部中形成向内凹的凹部。
2.根据权利要求1所述的圆柱形电池单元，其中，在所述凹部的侧壁处形成凹部螺纹。
3.根据权利要求1所述的圆柱形电池单元，其中，所述连接构件包括：
耦接至另一电池单元的耦接部；以及
位于所述耦接部的中心部分处的压力接触部。
4.根据权利要求3所述的圆柱形电池单元，其中，在所述耦接部的耦接至另一电池单元的耦接表面处形成耦接部螺纹。
5.根据权利要求4所述的圆柱形电池单元，其中，
所述圆柱形电池单元包括第一电池单元和第二电池单元，并且
使用在将所述第一电池单元的所述耦接部插入到所述第二电池单元的所述凹部中的同时沿相反方向旋转所述第一电池单元和所述第二电池单元的螺纹紧固方法将所述第一电池单元和所述第二电池单元彼此耦接。
6.根据权利要求3所述的圆柱形电池单元，其中，所述压力接触部包括：
从所述耦接部的上表面突出的按钮部，所述按钮部被配置成当被按压时插入到所述耦接部中；以及
位于所述按钮部下方的弹性构件，所述弹性构件被配置成通过所述按钮部的插入而被压缩并且当释放所述按钮部的按压时被恢复。
7.根据权利要求6所述的圆柱形电池单元，其中，
所述按钮部包括由导电材料制成的导电部，并且
在所述按钮部被按压时，所述导电部与所述顶盖接触。
8.根据权利要求1所述的圆柱形电池单元，其中，所述连接构件耦接至所述盖组件的上表面，使得所述连接构件的位置是固定的。
9.根据权利要求1所述的圆柱形电池单元，其中，
所述电极组件的正极接片附接至所述盖组件的下部，并且
所述电极组件的负极接片附接至所述凹部的内表面。
10.根据权利要求3所述的圆柱形电池单元，其中，所述凹部的深度等于或小于所述耦接部的高度。
11.一种电池模块，其包括两个或更多个根据权利要求1至10中任一项所述的圆柱形电池单元，其中，
多个圆柱形电池单元在电池盒的纵向方向上彼此连接以构成串联线路结构，
多个串联线路结构被设置成使得所述电池盒的侧表面彼此相邻，并且
所述多个串联线路结构经由汇流条彼此串联或并联耦接。
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