CN117013157A - 电池 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池，包括电芯和极耳，极耳的数量为两个，两个极耳分别相对设置于电芯的两侧，电芯的长宽比的数值范围为0.4‑1.9。由此，将两个极耳分别在电芯的两端引出，改善了热量在同一端的极耳处过于集中的情况，热量可以更均匀地分布在处于不同位置的极耳上。此外，将电芯的长宽比的数值范围设置在0.4‑1.9，使得电芯的长宽比合适，从而使得电子的传输路径更为合理，提高了电芯的温场的均匀性。通过本申请的电池的结构，降低了电芯温升，改善了电芯的温场温差，提高了循环寿命，提升了电池安全性，实现了电池工作可靠性的提高。

Description

电池

技术领域

本申请涉及能源设备技术领域，特别是涉及一种电池。

背景技术

电池指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压、稳定电流、能长时间稳定供电、受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，受外界气候和温度的影响较小，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。

电池的性能是影响使用可靠性的关键因素。传统的电池设计中，为了提高能量密度，常用的方法是增加电池的电芯的尺寸，主要是增加电芯的厚度。但是，电芯厚度增加后，会带来散热效果变差，温升及电芯温场温差高等缺陷，导致传统的电池工作可靠性低。

发明内容

基于此，有必要提供一种可以提高工作可靠性的电池。

一种电池，包括电芯和极耳，所述极耳的数量为两个，两个所述极耳分别相对设置于所述电芯的两侧，所述电芯的长宽比的数值范围为0.4-1.9。

在其中一个实施例中，所述极耳包括相对设置的第一极耳片和第二极耳片，所述第一极耳片的延伸方向和所述第二极耳片的延伸方向相交。

在其中一个实施例中，还包括转连接片，所述转连接片连接所述第一极耳片和所述第二极耳片远离所述电芯的一侧。

在其中一个实施例中，所述转连接片的数量为两个，一个所述转连接片连接一个所述极耳。

在其中一个实施例中，所述转连接片的横截面为上底开口的梯形，所述转连接片的两个开口处分别连接所述第一极耳片和所述第二极耳片。

在其中一个实施例中，所述转连接片的上底与下底的长度比的数值范围为0.15-0.95。

在其中一个实施例中，一个所述极耳中，所述第一极耳片和所述第二极耳片分别连接所述转连接片的两条腰。

在其中一个实施例中，所述电芯的长宽比的比值为1。

在其中一个实施例中，两个所述极耳分别相对设置于所述电芯的长度方向上的两端。

在其中一个实施例中，所述极耳为全极耳。

上述电池，包括电芯和极耳，极耳的数量为两个，两个极耳分别相对设置于电芯的两侧，电芯的长宽比的数值范围为0.4-1.9。由此，将两个极耳分别在电芯的两端引出，改善了热量在同一端的极耳处过于集中的情况，热量可以更均匀地分布在处于不同位置的极耳上。此外，将电芯的长宽比的数值范围设置在0.4-1.9，使得电芯的长宽比合适，从而使得电子的传输路径更为合理，提高了电芯的温场的均匀性。通过本申请的电池的结构，降低了电芯温升，改善了电芯的温场温差，提高了循环寿命，提升了电池安全性，实现了电池工作可靠性的提高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一个实施例中电池的结构示意图；

图2为另一个实施例中电池的结构示意图；

图3为又一个实施例中电池的结构示意图；

图4为一个实施例中转连接片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文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。本文中在本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。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。如果被连接的器件之后具有机械传动或位置相对关系，则可以理解为机械连接。

可以理解，“至少一个”是指一个或多个，“多个”是指两个或两个以上。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

在一个实施例中，提供一种电池，如图1所示，包括电芯110和极耳120，极耳120的数量为两个，两个极耳120分别相对设置于电芯110的两侧，电芯110的长宽比的数值范围为0.4-1.9。由此，将两个极耳120分别在电芯110的两端引出，改善了热量在同一端的极耳120处过于集中的情况，热量可以更均匀地分布在处于不同位置的极耳120上。此外，将电芯110的长宽比的数值范围设置在0.4-1.9，使得电芯110的长宽比合适，从而使得电子的传输路径更为合理，提高了电芯110的温场的均匀性。通过本申请的电池的结构，降低了电芯110温升，改善了电芯110的温场温差，提高了循环寿命，提升了电池安全性，实现了电池工作可靠性的提高。

其中，电芯110是电池的重要组成部件，是指储存电能并能够产生电流的基本单元，它由多个正负极板间隔叠加、卷曲或叠层组成。在电池制造过程中，电芯是一个非常重要的组成部分，它决定了电池的能量密度和功率密度。电芯的结构和形状也会因不同的电池类型而有所不同，例如可以为柱形电芯、方形电芯或软包电芯等。

电芯110的长度、宽度和厚度共同决定了电芯110的尺寸大小，不同尺寸的电芯110的适用场景和工作性能会有区别。电芯110的长宽比是指电芯110的长度和宽度的比值。电芯110的长度是指极柱对位时，极柱方向的极芯距离。通过多次试验和仿真发现，当电芯110的长宽比的数值范围在0.4-1.9时，电芯110的温场差较小，充放电温升较小，电芯110的温场较为均匀。可以理解，电芯110的长宽比的数值范围在0.4-1.9是指，电芯110的长宽比的数值可以为0.4-1.9内的任意数值，包括0.4-1内的任意数值以及1-1.9内的任意数值，也包括端点值0.4和1.9。

进一步地，在一个实施例中，电芯110的长宽比的比值为1。即，电芯110的长与宽相等，形成正方形。在这种设计下，电芯110工作时，温场温差小，温升慢，温场均匀性好。

极耳120是指电池中连接正负极的元件，通过这些元件可以实现对电池的充电和放电以及电流传输。本实施例中，极耳120的数量为两个，包括正极极耳和负极极耳。正极极耳和负极极耳是电池中连接正负极的两个元件，正极极耳通常为阳极，负极极耳通常为阴极。正极极耳和负极极耳都为金属极耳，具有良好的导电性和机械强度，能够承受较大的电流和外力。正极极耳的类型和负极极耳的类型可以相同也可以不同，例如，正极极耳和负极极耳都为铜极耳，或正极极耳和负极极耳都为铝极耳，或正极极耳为铜极耳，负极极耳为铝极耳。

两个极耳120分别相对设置于电芯110的两侧，即正极极耳和负极极耳分别设置于电芯110相对的两侧。由于极耳120是电池的充放电以及电流传输的重要元件，在极耳120处容易出现热量集中。若两个极耳120设置在一处，则热量集中速度快，集中的热量多，对性能的影响较大。通过将两个极耳120分别相对设置于电芯110的两侧，可以将热量分散到不同位置的两个极耳120处，避免局部温升过快、温度过高。

进一步地，在一个实施例中，两个极耳120分别相对设置于电芯110的长度方向上的两端。当电芯110的长与宽不相等时，电芯110的长大于电芯110的宽，将两个极耳120分别相对设置于电芯110的长度方向上的两端，可以使两个极耳120之间的间距更长，可以更好地使热量分散，改善电芯110的温场。可以理解，在其他实施例中，两个极耳120可以设置在其他位置，只要本领域技术人员认为可以实现即可。

在一个实施例中，如图2所示，极耳120包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124，第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向相交。

具体地，电芯110包括两个极芯，一个极芯上设置有第一极耳片122，另一个极芯上设置有第二极耳片124，第一极耳片122和第二极耳片124相对设置，具备一定的倾斜角，第一极耳片122和第二极耳片124不垂直。第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向相交，是指第一极耳片122和第二极耳片124不平行设置。第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向在相交处成锐角。

以电芯110的长度方向为竖直方向，两个极耳120分别相对设置于电芯110长度方向上的两端为例，第一极耳片122和第二极耳片124与水平方向成锐角。进一步地，第一极耳片122与水平方向的夹角与第二极耳片124与水平方向的夹角相等，即第一极耳片122和第二极耳片124的张开角度相等，使结构更加对称。

本实施例中，极耳120包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124，第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向相交，可以节省一定的占用空间。

可以理解，当极耳120包括正极极耳和负极极耳时，正极极耳包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124，第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向相交，负极极耳也包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124，第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向相交。可扩展地，正极极耳可与负极极耳的结构相同，在连接到电路时容易保持对称性，避免产生不均匀的电流分布或其他不利影响，从而提高电池的可靠性和稳定性。

在一个实施例中，如图3所示，电池还包括转连接片130，转连接片130连接第一极耳片122和第二极耳片124远离电芯110的一侧。电芯110、极耳120和转连接片130依次设置，转连接片130连接极耳120远离电芯110的一侧。当极耳120包括第一极耳片122和第二极耳片124时，转连接片130连接第一极耳片122和第二极耳片124远离电芯110的一侧。

转连接片130可以由导电性能良好的材料(如铜、铝等)制成，用于建立电气连接并传递电流。例如，转连接片130可以为铜连接片或铝连接片。通过将转连接片130设置在极耳120远离电芯110的一侧，防止转连接片130占用电芯110上的注液口及防爆阀等位置。

第一极耳片122和第二极耳片124通过转连接片130可以连接其他电芯110、电池组或者外部电路中的其他元件，如保护板、引线、电器设备等。举例来说，第一极耳片122和第二极耳片124可以通过转连接片130连接到电芯110的正/负极端子上，从而实现电芯110与电路之间的电气连接。或者，第一极耳片122和第二极耳片124也可以通过转连接片130连接到电池保护板上，以便于保护电池的安全性，并监测电池的状态。或者，第一极耳片122和第二极耳片124也可以通过转连接片130连接到电池引线上，将电池输出的电流传递到外部电路中。或者，第一极耳片122和第二极耳片124还可以通过转连接片130连接到其他电器设备中，例如电动工具、电动车辆等。

进一步地，在一个实施例中，转连接片130的数量为两个，一个转连接片130连接一个极耳120。当极耳120包括正极极耳和负极极耳时，一个转连接片130连接正极极耳远离电芯110的一侧，另一个转连接片130连接负极极耳远离电芯110的一侧。

当正极极耳包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124时，其中一个转连接片130连接第一极耳片122和第二极耳片124远离电芯110的一侧，当负极极耳包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124时，另外一个转连接片130连接第一极耳片122和第二极耳片124远离电芯110的一侧。

本实施例中，转连接片130的数量为两个，一个转连接片130连接一个极耳120，可以使两个极耳120都能分别连接一个转连接片130，有利于保障电池的工作性能。

转连接片130的形状并不是唯一的，在一个实施例中，转连接片130的横截面为上底开口的梯形，转连接片130的两个开口处分别连接第一极耳片122和第二极耳片124。

举例来说，转连接片130的横截面为上底开口的梯形，可以是转连接片130的横截面为不包括上底的梯形，也可以为转连接片130的横截面为上底部分缺失的梯形。当转连接片130的横截面为不包括上底的梯形时，一个极耳120中，第一极耳片122和第二极耳片124分别连接转连接片130的两条腰。由此，可以使得转连接片130与极耳120的接触面积大，连接稳固。

当转连接片130的横截面为上底部分缺失的梯形时，包括两种情况，第一种情况，转连接片130的一条腰连接有部分上底。在这种情况下，上底连接第一极耳片122和第二极耳片124中的一个，另外一条未连接有上底的腰连接第一极耳片122和第二极耳片124中的另外一个。第二种情况，转连接片130的两条腰均连接有部分上底。在这种情况下，两部分的上底分别连接第一极耳片122和第二极耳片124。

本实施例中，转连接片130的横截面为上底开口的梯形，转连接片130的两个开口处分别连接第一极耳片122和第二极耳片124，有利于提高电芯110安全性能，降低短路风险。

在一个实施例中，转连接片130的上底与下底的长度比的数值范围为0.15-0.95。即，转连接片130的上底的长度与下底的长度的比值的数值范围为0.15-0.95。本实施例中，转连接片130的横截面为梯形，转连接片130的上底的长度是指转连接片130的两条腰相互靠近的一端的连接线的长度。

通过多次试验和仿真发现，当转连接片130的上底与下底的长度比的数值范围为0.15-0.95时，电芯110的温场差较小，电池的工作性能较好。可以理解，转连接片130的上底与下底的长度比的数值范围为0.15-0.95是指，转连接片130的上底与下底的长度比的数值可以为0.15-0.95内的任意数值，包括端点值0.15和95。

在一个实施例中，极耳120为全极耳120。当极耳120的数量为两个时，两个极耳120都可以为全极耳120。全极耳120是指利用整个集流体尾部作为极耳120，电流直接在集流体、盖板、壳体之间进行传导，传导面积大、距离短，电池性能佳。全极耳120结构温升越小，对温场均匀性有利。

为了更好地理解上述实施例，以下结合一个具体的实施例进行详细的解释说明。

传统的电池中，为提高能量密度，通常采用增大电芯110尺寸的做法，主要增大电芯110厚度，但是这种做法会带来散热差，温升及电芯110温场温差高等缺陷。且采用同端引出极耳120结构，极耳120位置热量集中。此外，传统的电芯110的长宽比不合适，电子传输路径长且集中，电芯110充放电过程中，温升大且温场温差大，有极大安全隐患。

本实施例中，电池包括电芯110和极耳120，极耳120的数量为两个，两个极耳120分别相对设置于电芯110的两侧，例如两个极耳120分别相对设置于电芯110的长度方向上的两端。电芯110的长宽比的数值范围为0.4-1.9，例如为1。极耳120包括相对设置的第一极耳片122和第二极耳片124，第一极耳片122的延伸方向和第二极耳片124的延伸方向相交。电池还包括转连接片130，转连接片130连接第一极耳片122和第二极耳片124远离电芯110的一侧。转连接片130的数量为两个，一个转连接片130连接一个极耳120。转连接片130的横截面为上底开口的梯形，转连接片130的两个开口处分别连接第一极耳片122和所述第二极耳片124。转连接片130的上底与下底的长度比的数值范围为0.15-0.95。一个极耳120中，第一极耳片122和第二极耳片124分别连接转连接片130的两条腰。极耳120为全极耳120。

采用极耳120在电芯110的两端引出的结构，极耳120位置热量不集中，对温场均匀性有利。此外，极耳120为全极耳120，全极耳120结构温升越小，对温场均匀性有利。另外，电芯110越宽(相对极耳120方向)，经过极耳120的电流密度越小，对温场均匀性有利。设计电芯110最优长宽比，获得最小的温升及温差。且，本申请的电池的极耳120的第一极耳片122和第二极耳片124成一定角度，转连接片130为梯形形状，有利于提高电芯110安全性能，降低短路风险，避免占用注液口及防爆阀等位置。

具体地，电池采用全极耳120结构+倾斜一定角度C，梯形形状转连接片130结构。角度C为第一极耳片与水平方向的夹角，也可以为第二极耳片与水平方向的夹角，也可以为梯形的下底与腰之间的夹角。角度C范围为：0-90°。如图4所示，梯形形状的上顶a和下底b比值a/b范围为：0.15-0.95。两个极耳120处于电芯110的对位。设计电芯110长宽比为A，长宽比A范围为：0.4-1.9。

表1中给出了电芯110在不同的长宽比时，电芯110的温场差和1C充放电温升。由表1可知，电芯110的长宽比在0.4-4时，电芯110的温场差小，1C充放电温升小。

表1

通过设计电芯110最优长宽比，全极耳120结构，第一极耳片122和第二极耳片124成一定角度C以及梯形形状转连接片130结构，获得最小的温升及温差。从而提升电池安全性，降低电芯110温升，改善温场温差，提高循环寿命。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括电芯和极耳，所述极耳的数量为两个，两个所述极耳分别相对设置于所述电芯的两侧，所述电芯的长宽比的数值范围为0.4-1.9。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述极耳包括相对设置的第一极耳片和第二极耳片，所述第一极耳片的延伸方向和所述第二极耳片的延伸方向相交。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，还包括转连接片，所述转连接片连接所述第一极耳片和所述第二极耳片远离所述电芯的一侧。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述转连接片的数量为两个，一个所述转连接片连接一个所述极耳。

5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述转连接片的横截面为上底开口的梯形，所述转连接片的两个开口处分别连接所述第一极耳片和所述第二极耳片。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述转连接片的上底与下底的长度比的数值范围为0.15-0.95。

7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，一个所述极耳中，所述第一极耳片和所述第二极耳片分别连接所述转连接片的两条腰。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯的长宽比的比值为1。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，两个所述极耳分别相对设置于所述电芯的长度方向上的两端。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电池，其特征在于，所述极耳为全极耳。