CN117199727A - 引脚结构和电池单体 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种引脚结构和电池单体。本申请实施方式的引脚结构包括第一连接区、引脚主体区和第二连接区。第一连接区用于与极柱连接。引脚主体区与第一连接区连接。第二连接区自引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸。本申请实施方式的引脚结构和电池单体中,第二连接区自引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组连接。如此,极耳组的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
Description
技术领域
本申请涉及电池制造技术领域,特别涉及一种引脚结构和电池单体。
背景技术
一般地,电池(例如锂离子二次电池)包括由正极片、隔膜和负极片通过叠片形成的电芯。电芯通过极耳与引脚连接,引脚与极柱连接,从而实现电芯到极柱的过流。为了便于极耳与引脚的连接,极耳的留白区域一般设置得较长,如此容易造成材料的浪费。
发明内容
本申请提供一种引脚结构和电池单体,以解决上述存在的至少一个技术问题。
本申请的引脚结构包括第一连接区、引脚主体区和第二连接区。所述第一连接区用于与极柱连接。所述引脚主体区与所述第一连接区连接。所述第二连接区自所述引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸。
本申请的引脚结构中,第二连接区自引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组连接。如此,极耳组的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
所述电芯包括沿所述电芯的高度方向和所述电芯的厚度方向形成的侧表面。极耳组形成于所述侧表面,所述第二连接区自所述引脚主体区朝向所述侧表面弯折延伸。所述极耳组覆盖所述第二连接区。
如此,极耳组形成于侧表面,第二连接区自引脚主体区朝向侧表面弯折延伸,极耳组覆盖第二连接区。也即是说,第二连接区靠近内侧,而极耳组靠近外侧,有利于将极耳组连接至第二连接区,例如有利于将极耳组焊接至第二连接区,减少焊接的难度。
所述引脚主体区和所述第二连接区的数量均为偶数个。偶数个所述引脚主体区均与所述第一连接区连接,且相互之间间隔设置。偶数个所述第二连接区分别自偶数个所述引脚主体区朝向所述电芯一侧的方向弯折延伸,并用于与偶数个极耳组连接。
如此,电芯可以通过偶数个极耳组、偶数个第二连接区和偶数个引脚主体区分别过流,具体为每个极耳组通过对应的第二连接区过流至对应的引脚主体区,然后间隔设置的偶数个引脚主体区再过流至第一连接区。相对于通过单个极耳组、单个第二连接区和单个引脚主体区过流而言,可以改善过流性能,避免电流密度过高,出现大电流汇集现象。
所述引脚主体区及所述第二连接区的高度与极耳组的高度一致。
如此,在进行过流时,各高度位置的极耳组可通过对应高度位置的第二连接区直接过流至对应高度位置的引脚主体区,以避免在第二连接区出现大电流汇集现象,从而降低过流风险,同时避免电流在极耳组上传输路径过远而造成额外过流产热。
自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区的宽度保持不变。
如此,引脚结构的工艺制造较为简单。
自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区的宽度增加。
如此,引脚主体区的宽度随着高度的增加而增加,既可以确保引脚主体区的过流性能,又可以保证引脚主体区的过流性能不会过度设计。
自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区的宽度呈阶梯式增加。所述第二连接区包括多个子连接区,所述引脚主体区各阶梯段的高度与各所述子连接区的高度对应相等。
如此,引脚主体区的宽度采用阶梯形结构设计,引脚主体区的宽度呈阶梯式增加,且各阶梯段的高度与各子连接区的高度对应相等,使得同一阶梯段各处的过流能力一致,不同阶梯段之间的过流能力随高度增加而提升(因为随着高度增加,电流逐渐汇聚,对过流需求越高),既可以满足过流需求,又可以避免材料的过多浪费,保证引脚主体区的过流性能不会过度设计。
自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区和所述第二连接区的厚度增加。
如此,引脚主体区和第二连接区的厚度随着高度的增加而增加,既可以确保引脚主体区和第二连接区的过流性能,又可以保证引脚主体区和第二连接区的过流性能不会过度设计。
自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区和所述第二连接区的厚度呈阶梯式增加。所述第二连接区包括多个子连接区,所述引脚主体区和所述第二连接区各阶梯段的高度与各所述子连接区的高度对应相等。
如此,引脚主体区和第二连接区的厚度采用阶梯形结构设计,引脚主体区和第二连接区的厚度呈阶梯式增加,且各阶梯段的高度与各子连接区的高度对应相等,使得同一阶梯段各处的过流能力一致,不同阶梯段之间的过流能力随高度增加而提升(因为随着高度增加,电流逐渐汇聚,对过流需求越高),既可以满足过流需求,又可以避免材料的过多浪费,保证引脚主体区和第二连接区的过流性能不会过度设计。
所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端为倒圆角结构;和/或所述第二连接区远离所述第一连接区的一端为倒圆角结构。
如此,引脚主体区和/或第二连接区远离第一连接区的一端采用倒圆角设计,可以避免在入壳过程中对其他元件造成损伤。
本申请的电池单体包括极柱、电芯、极耳组和上述任一实施方式的引脚结构。
本申请的电池单体中,第二连接区自引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组连接。如此,极耳组的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
所述引脚结构的数量为两个,两个所述引脚结构分别设置于所述电芯的相对两端。
如此,电芯可以通过相对的两个引脚结构分别过流至引脚结构,以满足过流需求。
综上,本申请实施方式的引脚结构和电池单体中,第二连接区自引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组连接。如此,极耳组的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对实施方式或现有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方式,对在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示出的结构获得其他的附图。其中:
图1是本申请某些实施方式的电池单体的结构意图;
图2是本申请某些实施方式的电池单体的部分结构意图;
图3是本申请某些实施方式的电池单体的部分结构意图;
图4是本申请某些实施方式的电池单体的部分分解结构意图;
图5是相关技术中的电池单体的部分结构意图;
图6是相关技术中的引脚结构与本申请某些实施方式的引脚结构的对比示意图;
图7是本申请某些实施方式的引脚结构的结构意图;
图8是本申请某些实施方式的引脚结构的结构意图;
图9是本申请某些实施方式的引脚结构的结构意图;
图10是相关技术中的引脚结构的温升情况示意图;
图11是相关技术中的引脚结构的电流密度分布情况示意图;
图12是本申请某些实施方式的引脚结构的温升情况示意图;
图13是本申请某些实施方式的引脚结构的电流密度分布情况示意图;
图14是相关技术中的引脚结构的电流走向分布情况示意图;
图15是本申请某些实施方式的引脚结构的电流走向分布情况示意图。
附图标记说明:
本申请实施方式中:引脚结构10、第一连接区11、引脚主体区12、第一侧边121、第二侧边122、第三侧边123、第四侧边124、引脚内表面125、引脚外表面126、第二连接区13、子连接区131、连接内表面132、连接外表面133、极柱20、极耳组30、电芯40、第一表面41、侧表面/第二表面42、第三表面43、电池单体100;
相关技术中:引脚结构10a、极柱20a、极耳组30a、电芯40a。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施方式,实施方式的示例在附图中示出,其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的,仅用于解释本申请,而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所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”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
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”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;可以是机械连接,也可以是电连接;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或两个元件的相互作用关系。对在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。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开,下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然,它们仅仅为示例,并且目的不在于限制本申请。此外,本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母,这种重复是为了简化和清楚的目的,其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外,本申请提供了各种特定的工艺和材料的例子,但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
请参阅图1至图4,本申请实施方式提供一种引脚结构10。引脚结构10包括第一连接区11、引脚主体区12和第二连接区13。第一连接区11用于与极柱20连接。引脚主体区12与第一连接区11连接。第二连接区13自引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸。第二连接区13可用于与极耳组30连接。
本申请实施方式的引脚结构10中,第二连接区13自引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组30连接。如此,极耳组30的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
具体地,引脚结构10可应用于电池单体100。如图1所示,电池单体100可以为方形电池。电池单体100整体可以为立方体结构,例如长方体结构或正方体结构等。电池单体100可采用锂离子电池。请参阅图2,电池单体100包括电芯40、极耳组30和极柱20。其中,电芯40由正极片、隔膜和负极片通过叠片形成。正极片和负极片的两侧均设置有多个极耳,多个极耳通过焊接形成极耳组30(即全极耳)。极耳组30与引脚结构10连接,引脚结构10再与极柱20连接,从而实现电芯40到极柱20的过流。当然,电池单体100还可以包括壳体、胶膜、塑料结构件等非过流涉及到的一些元件,在此不一一说明。
请结合图3和图4,极耳组30、引脚结构10、极柱20之间的具体连接方式为:极耳组30与第二连接区13连接,第二连接区13与引脚主体区12连接,引脚主体区12与第一连接区11连接,第一连接区11与极柱20连接。其中,极耳组30与第二连接区13的连接方式包括但不限于为焊接、导电胶粘接、压接等,只需要使得电流能够从极耳组30流向第二连接区13即可。同样地,第一连接区11与极柱20的连接方式包括但不限于为焊接、导电胶粘接、压接等,只需要使得电流能够从第一连接区11流向极柱20即可。引脚结构10的第一连接区11、引脚主体区12和第二连接区13可以是一体成型的,第一连接区11和第二连接区13由引脚主体区12分别朝向两个不同的方向弯折延伸形成。例如后文中的,第一连接区11自引脚主体区12朝向第一表面41弯折延伸,第二连接区13自引脚主体区12朝向侧表面42弯折延伸。
请参阅图3和图4,在某些实施方式中,电芯40包括沿电芯40的高度方向和电芯40的厚度方向形成的侧表面42。极耳组30形成于侧表面42,第二连接区13自引脚主体区12朝向侧表面42弯折延伸。极耳组30覆盖第二连接区13。
如此,极耳组30覆盖第二连接区13。也即是说,第二连接区13靠近内侧,而极耳组30靠近外侧,有利于将极耳组30连接至第二连接区13,例如有利于将极耳组30焊接至第二连接区13,减少焊接的难度。
具体地,电芯40的高度方向即为图4中的第三方向,电芯40的厚度方向即为图4中的第二方向。此外,电芯40还具有长度方向,电芯40的长度方向即为图4中的第一方向。电芯40除了包括沿第二方向和第三方向形成的侧表面42(后文中称之为第二表面42)外,还可包括沿第一方向和第二方向形成的第一表面41、沿第一方向和第三方向形成的第三表面43。极柱20设置于第一表面41,极耳组30形成于第二表面42。第一连接区11自引脚主体区12朝向第一表面41弯折延伸,以便于实现第一连接区11与极柱20的连接。第二连接区13自引脚主体区12朝向第二表面42弯折延伸,以便于实现第二连接区13与极耳组30的连接。极耳组30覆盖第二连接区13。第二连接区13靠近内侧,极耳组30靠近外侧。本申请实施方式不仅有利于将极耳组30焊接至第二连接区13,减少焊接的难度,同时可以实现由电芯40到极柱20的过流,还可以使得电池单体100的整体结构设计较为紧凑,整体体积较小。
以图4中的方位为例,电芯40由正极片、隔膜和负极片沿第二方向通过叠片形成。第一表面41可以为电芯40的顶面和/或底面,第二表面42(即侧表面42)可以为电芯40的左侧面和/或右侧面,第三表面43可以为电芯40的前表面和/或后表面。
在某些实施方式中,第一方向、第二方向、第三方向两两相互垂直。
如此,第一表面41、第二表面42、第三表面43也两两相互垂直,电池单体100整体为立方体结构,可使得电池单体100具有较高的能量密度,封装可靠度高。与之对应地,引脚结构10的制造工艺也较为简单,也便于第一连接区11和引脚主体区12分别设置于第一表面41和第二表面42。
此时,第一连接区11可由引脚主体区12朝向第一表面41弯折90度延伸形成,第二连接区13可由引脚主体区12朝向第二表面42弯折90度延伸形成,也即是说,第一连接区11和第二连接区13均与引脚主体区12垂直。
本申请实施方式中,引脚主体区12及第二连接区13的高度方向为第三方向。引脚主体区12的宽度方向为第二方向。引脚主体区12的厚度方向为第一方向。
请参阅图2至图4,在某些实施方式中,引脚主体区12和第二连接区13的数量均为偶数个。偶数个引脚主体区12均与第一连接区11连接,且相互之间间隔设置。偶数个第二连接区13分别自偶数个引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸,并用于与偶数个极耳组30连接。
如此,电芯40可以通过偶数个极耳组30、偶数个第二连接区13和偶数个引脚主体区12分别过流,具体为每个极耳组30通过对应的第二连接区13过流至对应的引脚主体区12,然后间隔设置的偶数个引脚主体区12再分别过流至第一连接区11。相对于通过单个极耳组30、单个第二连接区13和单个引脚主体区12过流而言,可以改善过流性能,避免电流密度过高,出现大电流汇集现象。
请参阅图2和图4,在一个实施例中,当电芯40的数量为两个时,上述偶数个为两个。也即是说,引脚主体区12和第二连接区13的数量均为两个。两个引脚主体区12均与第一连接区11连接,并间隔设置。两个第二连接区13分别自两个引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸,并用于与两个极耳组30连接。
其中,当极柱20为正极的极柱20时,则两个极耳组30均为正极的极耳组30。同一个引脚结构10中的两个第二连接区13分别与两个正极的极耳组30连接,以从两个正极的极耳组30分别过流至两个第二连接区13,然后由两个第二连接区13分别过流至两个引脚主体区12,再由两个引脚主体区12分别过流至同一个第一连接区11,最后由第一连接区11过流至正极的极柱20。当极柱20为负极的极柱20时,则两个极耳组30均为负极的极耳组30。同一个引脚结构10中的两个第二连接区13分别与两个负极的极耳组30连接,以从两个负极的极耳组30分别过流至两个第二连接区13,然后由两个第二连接区13分别过流至两个引脚主体区12,再由两个引脚主体区12分别过流至同一个第一连接区11,最后由第一连接区11过流至负极的极柱20。
针对每个引脚主体区12,如图7所示,引脚主体区12包括首尾依次相连的第一侧边121、第二侧边122、第三侧边123和第四侧边124。其中,第一侧边121与第三侧边123相对,第二侧边122与第四侧边124相对。第一侧边121与第一连接区11连接,第二连接区13自第二侧边122弯折延伸。两个引脚主体区12间隔设置,即是两个引脚主体区12的第四侧边124相互间隔。
可以理解,在其他实施例中,上述偶数个也可以为四个、六个或八个等,以适用于四个电芯40、六个电芯40、八个电芯40等情况。例如当偶数个为四个时,引脚主体区12和第二连接区13的数量均为四个。四个引脚主体区12均与第一连接区11连接,且相互之间间隔设置。四个第二连接区13分别自四个引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸,并用于与四个极耳组30连接。
请参阅图4,在某些实施方式中,引脚主体区12及第二连接区13的高度与极耳组30的高度一致。
如此,在进行过流时,各高度位置的极耳组30可通过对应高度位置的第二连接区13直接过流至对应高度位置的引脚主体区12,以避免在第二连接区13出现大电流汇集现象,从而降低过流风险,同时避免电流在极耳组30上传输路径过远而造成额外过流产热。
请参阅图5,相关技术中,由于叠片形成的电芯40a(特别是超大叠片电芯)具有较高的容量,因此对于极耳组30a、引脚结构10a、极柱20a的过流区域具有更高的要求。经研究发现,在电芯40a采用两侧过流、且采用极耳组30a(即全极耳)的形式与引脚结构10a焊接进行过流的情况下,由于电芯40a较大的宽度所带来的大容量,仍然可能存在过流风险。经过仿真模拟极耳组30a和引脚结构10a的产热模型,可以得出在底部过流区域存在明显的电流汇集现象,并有明显的产热。如图5所示,以极耳组30a的底部为例(底部即为极耳组30a远离极柱20a的一端),底部位置的极耳组30a上的电流需要先汇流至上部位置的极耳组30a(上部即为极耳组30a靠近极柱20a的一端),再由上部位置的极耳组30a汇流至上部位置的引脚结构10a,如此使得上部位置的极耳组30a处电流过于集中,容易出现大电流汇集现象,存在过流风险。此外,极耳组30a的厚度一般较薄,电流在极耳组30a上传输路径过远,还会导致额外的过流产热。
请参阅图4至图6,本申请实施方式对引脚主体区12及第二连接区13进行了加长设计,使得引脚主体区12及第二连接区13的高度与极耳组30的高度一致。如图5和图6(a)所示,相关技术中,引脚结构10a的高度为100mm左右,对应的极耳组30a的高度为195mm左右,引脚结构10a仅覆盖部分极耳组30a。而本申请实施方式中,如图4和图6(b)所示,引脚主体区12及第二连接区13的高度与极耳组30的高度一致,例如当极耳组30的高度为195mm时,则引脚主体区12及第二连接区13的高度也为195mm。在进行过流时,各高度位置的极耳组30可通过对应高度位置的第二连接区13直接过流至对应高度位置的引脚主体区12,以避免在第二连接区13出现大电流汇集现象,从而降低过流风险。仍以极耳组30的底部为例,底部位置的极耳组30上的电流可通过底部位置的第二连接区13直接过流至底部位置的引脚主体区12,而无需先汇流至上部位置的极耳组30,再由上部位置的极耳组30汇流至上部位置的第二连接区13,因此避免了上部位置的极耳组30电流过于集中而出现大电流汇集现象,也避免了传输路径过远而造成额外过流产热的现象。此外,由于引脚主体区12及第二连接区13的高度增加,还可以使得引脚结构10的总过流面积增加,从而提高过流效率。
请参阅图7,在某些实施方式中,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的宽度保持不变。
如此,引脚结构10的工艺制造较为简单。
具体地,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,即是引脚主体区12的高度方向(图7中的第三方向)。当引脚主体区12的数量为两个时,则针对每个引脚主体区12,沿引脚主体区12的高度方向,引脚主体区12的宽度保持不变,即是前述第二侧边122与第四侧边124之间的距离保持不变。
请参阅图8,在某些实施方式中,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的宽度增加。
如此,引脚主体区12的宽度随着高度的增加而增加,既可以确保引脚主体区12的过流性能,又可以保证引脚主体区12的过流性能不会过度设计。
具体地,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的宽度增加,即是前述第二侧边122与第四侧边124之间的距离增大。具体可以是,第二侧边122沿第三方向设置,以便于弯折延伸形成第二连接区13,第四侧边124相对于第二侧边122距离增大。例如,第四侧边124可以为相对于第二侧边122倾斜的直线段。此时,第四侧边124相对于第二侧边122距离均匀增大,引脚主体区12的宽度均匀增加。
请参阅图8和图9,在某些实施方式中,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的宽度呈阶梯式增加。第二连接区13包括多个子连接区131,引脚主体区12各阶梯段的高度与各子连接区131的高度对应相等。
如此,引脚主体区12的宽度采用阶梯形结构设计,引脚主体区12的宽度呈阶梯式增加,且各阶梯段的高度与各子连接区131的高度对应相等,使得同一阶梯段各处的过流能力一致,不同阶梯段之间的过流能力随高度增加而提升(因为随着高度增加,电流逐渐汇聚,对过流需求越高),既可以满足过流需求,又可以避免材料的过多浪费,保证引脚主体区12的过流性能不会过度设计。
本申请实施方式中,第二侧边122沿第三方向设置,以便于弯折延伸形成第二连接区13,第四侧边124可以为相对于第二侧边122呈阶梯状的阶梯边。此时,第四侧边124相对于第二侧边122距离呈阶梯式增加,引脚主体区12的宽度呈阶梯式增加。与之对应地,第二连接区13的多个子连接区131(如图9所示)沿第三方向分布,以分别与第三方向上各阶梯段的高度对应相等。
请参阅图9,在某些实施方式中,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12和第二连接区13的厚度增加。
如此,引脚主体区12和第二连接区13的厚度随着高度的增加而增加,既可以确保引脚主体区12和第二连接区13的过流性能,又可以保证引脚主体区12和第二连接区13的过流性能不会过度设计。
具体地,引脚主体区12包括相背的引脚内表面125(如图9所示)和引脚外表面126(如图8所示)。请结合图3和图4,引脚内表面125与第二表面42相对,用于设置至第二表面42。引脚外表面126与第二表面42相背。引脚主体区12的厚度即是引脚内表面125与引脚外表面126之间的距离。自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的厚度增加,即是引脚内表面125与引脚外表面126之间的距离增大。具体可以是,引脚外表面126与第二表面42平行,以便于后续入壳操作,引脚内表面125相对于引脚外表面126距离增大。例如,引脚内表面125可以为相对于引脚外表面126倾斜的倾斜面。此时,引脚内表面125相对于引脚外表面126距离均匀增大,引脚主体区12的厚度均匀增加。
第二连接区13包括相背的连接内表面132(如图9所示)和连接外表面133(如图8所示)。请结合图3和图4,需要注意的是,连接外表面133与第三表面43相对,用于设置至第三表面43。连接内表面132与第三表面43相背。第二连接区13的厚度即是连接内表面132与连接外表面133之间的距离。自第二连接区13远离第一连接区11的一端至第二连接区13靠近第一连接区11的一端的方向,第二连接区13的厚度增加,即是连接内表面132与连接外表面133之间的距离增大。具体可以是,连接外表面133与第三表面43平行,以便于安装至第三表面43,连接内表面132相对于连接外表面133距离增大。例如,连接内表面132可以为相对于连接外表面133倾斜的倾斜面。此时,连接内表面132相对于连接外表面133距离均匀增大,第二连接区13的厚度均匀增加。
请参阅图9,在某些实施方式中,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12和第二连接区13的厚度呈阶梯式增加。第二连接区13包括多个子连接区131,引脚主体区12和第二连接区13各阶梯段的高度与各子连接区131的高度对应相等。
如此,引脚主体区12和第二连接区13的厚度采用阶梯形结构设计,引脚主体区12和第二连接区13的厚度呈阶梯式增加,且各阶梯段的高度与各子连接区131的高度对应相等,使得同一阶梯段各处的过流能力一致,不同阶梯段之间的过流能力随高度增加而提升(因为随着高度增加,电流逐渐汇聚,对过流需求越高),既可以满足过流需求,又可以避免材料的过多浪费,保证引脚主体区12和第二连接区13的过流性能不会过度设计。
本申请实施方式中,引脚内表面125可以为相对于引脚外表面126呈阶梯状的阶梯面(可以理解为对引脚主体区12的内侧进行阶梯削薄处理),也即是说,引脚内表面125相对于引脚外表面126距离呈阶梯式增加,引脚主体区12的厚度呈阶梯式增加。同样地,连接内表面132可以为相对于连接外表面133呈阶梯状的阶梯面(可以理解为对第二连接区13的内侧进行阶梯削薄处理),也即是说,连接内表面132相对于连接外表面133距离呈阶梯式增加,第二连接区13的厚度呈阶梯式增加。与之对应地,第二连接区13的多个子连接区131沿第三方向分布,以分别与第三方向上各阶梯段的高度对应相等。
需要指出的是,上述各实施例还可以在不矛盾的前提下相互组合,以确保引脚主体区12的过流性能,并进一步保证引脚主体区12的过流性能不会过度设计。例如,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的宽度保持不变,同时引脚主体区12和第二连接区13的厚度增加;又例如,自引脚主体区12远离第一连接区11的一端至引脚主体区12靠近第一连接区11的一端的方向,引脚主体区12的宽度增加,同时引脚主体区12和第二连接区13的厚度增加等。
请参阅图2、图8和图9,在某些实施方式中,引脚主体区12远离第一连接区11的一端为倒圆角结构;和/或第二连接区13远离第一连接区11的一端为倒圆角结构。
如此,引脚主体区12和/或第二连接区13远离第一连接区11的一端采用倒圆角设计,可以避免在入壳过程中对其他元件造成损伤。
例如,在沿第三方向上,由引脚结构10远离极柱20的一端至引脚结构10靠近极柱20的一端进行入壳操作时,可以避免引脚主体区12和/或第二连接区13远离第一连接区11的一端对其他结构件及卷芯等造成损伤。
请参阅图1和图2,本申请实施方式还提供一种电池单体100。电池单体100包括极柱20、电芯40、极耳组30和上述任一实施方式的引脚结构10。
本申请实施方式的电池单体100中,第二连接区13自引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组30连接。如此,极耳组30的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
请参阅图2至图4,在某些实施方式中,引脚结构10的数量为两个,两个引脚结构10分别设置于电芯40的相对两端。
如此,电芯40可以通过相对的两个引脚结构10分别过流至引脚结构10,以满足过流需求。
其中,一个引脚结构10可对应于前述正极的极耳组30以及正极的极柱20。该引脚结构10的第二连接区13与正极的极耳组30连接,以从正极的极耳组30过流至第二连接区13,然后由第二连接区13过流至引脚主体区12,再由引脚主体区12过流至第一连接区11,最后由第一连接区11过流至正极的极柱20。另外一个引脚结构10则对应于前述负极的极耳组30以及负极的极柱20。该引脚结构10的第二连接区13与负极的极耳组30连接,以从负极的极耳组30过流至第二连接区13,然后由第二连接区13过流至引脚主体区12,再由引脚主体区12过流至第一连接区11,最后由第一连接区11过流至负极的极柱20。
下面结合图10至图15说明本申请实施方式的引脚结构10和电池单体100实现的有益效果。其中,图10和图11分别对应相关技术中的引脚结构的温升情况和电流密度分布情况。由图10和图11可以看出,相关技术中在引脚结构的底部和极耳组的底部,存在明显的电流汇集现象,并有明显的产热。图12和图13分别对应本申请实施方式中的引脚结构10的温升情况和电流密度分布情况。其中,图10与图12所采用的数据坐标尺一致,图11与图13所采用的数据坐标尺一致。由图12和图13可以看出,经过改进后的引脚结构10整体温升下降明显,未在极耳组30区域发现额外温升,且整体电流密度分布更均匀,未出现局部电流密度过高区域。图14和图15分别对应相关技术中的引脚结构的电流走向分布情况和本申请某些实施方式的引脚结构的电流走向分布情况。其中,图14与图15所采用的数据坐标尺一致。由图14和图15可以看出,相关技术中在极耳组上,存在明显的大电流汇集,而在改进后的引脚结构10中,引脚结构10、极耳组30的电流走向较均衡,未出现明显汇流现象,温升明显降低。
综上所述,本申请实施方式的引脚结构10和电池单体100至少具有如下优点:
第一、第二连接区13自引脚主体区12朝向电芯40一侧的方向弯折延伸,以提供连接区域与极耳组30连接。如此,极耳组30的留白区域不用设置得很长,可以节省材料和成本。
第二、极耳组30覆盖第二连接区13。第二连接区13靠近内侧,而极耳组30靠近外侧,有利于将极耳组30连接至第二连接区13,例如有利于将极耳组30焊接至第二连接区13,减少焊接的难度。
第三,引脚主体区12及第二连接区13的高度与极耳组30的高度一致。在进行过流时,各高度位置的极耳组30可通过对应高度位置的第二连接区13直接过流至对应高度位置的引脚主体区12,以避免在第二连接区13出现大电流汇集现象,从而降低过流风险,且无需经过较薄的极耳组30进行长距离过流,从而可以大幅降低在引脚结构10、极耳组30上的额外过流产热,电芯40的内部电阻下降,对应极片内的电压分布更均一,电芯40具更好的一致性。
第四、引脚主体区12的宽度随着高度的增加而增加。引脚主体区12的宽度采用阶梯形结构设计,且各阶梯段的高度与各子连接区131的高度对应相等,使得同一阶梯段各处的过流能力一致,不同阶梯段之间的过流能力随高度增加而提升(因为随着高度增加,电流逐渐汇聚,对过流需求越高),既可以满足过流需求,又可以避免材料的过多浪费,保证引脚主体区12的过流性能不会过度设计。
第五、引脚主体区12和第二连接区13的厚度随着高度的增加而增加。引脚主体区12和第二连接区13的厚度采用阶梯形结构设计,且各阶梯段的高度与各子连接区131的高度对应相等,使得同一阶梯段各处的过流能力一致,不同阶梯段之间的过流能力随高度增加而提升(因为随着高度增加,电流逐渐汇聚,对过流需求越高),既可以满足过流需求,又可以避免材料的过多浪费,保证引脚主体区12和第二连接区13的过流性能不会过度设计。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“实施例”、“示例”、“具体示例”、“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含在本申请的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施方式,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型,本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种引脚结构,其特征在于,包括:
第一连接区,所述第一连接区用于与极柱连接;
引脚主体区,所述引脚主体区与所述第一连接区连接;和
第二连接区,所述第二连接区自所述引脚主体区朝向电芯一侧的方向弯折延伸。
2.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述电芯包括沿所述电芯的高度方向和所述电芯的厚度方向形成的侧表面,极耳组形成于所述侧表面,所述第二连接区自所述引脚主体区朝向所述侧表面弯折延伸,所述极耳组覆盖所述第二连接区。
3.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述引脚主体区和所述第二连接区的数量均为偶数个,偶数个所述引脚主体区均与所述第一连接区连接,且相互之间间隔设置,偶数个所述第二连接区分别自偶数个所述引脚主体区朝向所述电芯一侧的方向弯折延伸,并用于与偶数个极耳组连接。
4.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述引脚主体区及所述第二连接区的高度与极耳组的高度一致。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的引脚结构,其特征在于,自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区的宽度保持不变。
6.根据权利要求1至4任意一项所述的引脚结构,其特征在于,自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区的宽度增加。
7.根据权利要求6所述的引脚结构,其特征在于,自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区的宽度呈阶梯式增加;
所述第二连接区包括多个子连接区,所述引脚主体区各阶梯段的高度与各所述子连接区的高度对应相等。
8.根据权利要求1至4任意一项所述的引脚结构,其特征在于,自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区和所述第二连接区的厚度增加。
9.根据权利要求8所述的引脚结构,其特征在于,自所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端至所述引脚主体区靠近所述第一连接区的一端的方向,所述引脚主体区和所述第二连接区的厚度呈阶梯式增加;
所述第二连接区包括多个子连接区,所述引脚主体区和所述第二连接区各阶梯段的高度与各所述子连接区的高度对应相等。
10.根据权利要求1所述的引脚结构,其特征在于,所述引脚主体区远离所述第一连接区的一端为倒圆角结构;和/或
所述第二连接区远离所述第一连接区的一端为倒圆角结构。
11.一种电池单体,其特征在于,包括极柱、电芯、极耳组和权利要求1至10任意一项所述的引脚结构。
12.根据权利要求11所述的电池单体,其特征在于,所述引脚结构的数量为两个,两个所述引脚结构分别设置于所述电芯的相对两端。
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