CN117996373A - 电池盖板组件、电池及动力装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域，公开了电池盖板组件、电池及动力装置。电池盖板组件包括盖板和电连接组件，盖板设有安装孔；电连接组件适于与电池的极组电连接，电连接组件固定设于安装孔；电连接组件包括沿轴向连接的n个柱段，n≥1；各柱段的长度为Li，各柱段的材料电阻率为αi，沿电连接组件的径向的截面，各柱段的等效截面积为Si，1≤i≤n；电连接组件的电阻为R，R小于或等于0.08mΩ，且满足预设公式。本发明利用预设公式将电连接组件的内阻控制在小于或等于0.08mΩ的范围内，降低电连接组件的阻值，能够降低电池产热，降低温升速率，从而保证温度采集的准确性，从而便于精准控制温度，提高电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及电池盖板组件、电池及动力装置。
背景技术
锂离子电池具有高放电电压、高能量密度和低自放电等特性，在3C产品、电动汽车及储能领域得到了极为广泛的应用。近年来随着节能环保等各方面要求的不断提高，动力电池等领域对锂离子电池的需求迅猛增加。
同时，市场对电池的安全性能要求也越来越高。
而目前常规的电池，其极柱内阻较高，会造成电池产热大，温升高，影响温度采集，存在安全风险。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电池盖板组件、电池及动力装置，以解决电池极柱的内阻高导致电池产热大、温升高、安全性差的问题。
第一方面，本发明提供了一种电池盖板组件，包括盖板和电连接组件，盖板设有安装孔；电连接组件适于与电池的极组电连接，电连接组件固定设于安装孔；电连接组件包括沿轴向连接的n个柱段，n≥1；各柱段的长度为Li，各柱段的材料电阻率为αi，沿电连接组件的径向的截面，各柱段的等效截面积为Si，1≤i≤n；电连接组件的电阻为R，R≤0.08mΩ，且满足：
。
有益效果：本发明提供的电池盖板组件，利用上述公式将电连接组件的内阻控制在小于或等于0.08mΩ的范围内，降低电连接组件的阻值，能够降低电池产热，降低温升速率，从而保证温度采集的准确性，从而便于精准控制温度，提高电池的安全性能。
在一种可选的实施方式中，电连接组件包括极柱，极柱设于安装孔，电连接组件的电阻R为极柱的电阻。
在一种可选的实施方式中，n=3，电连接组件的电阻为：
，
其中，。
在一种可选的实施方式中，n=4，电连接组件的电阻为：
，
其中，，/>，/>。
在一种可选的实施方式中，电连接组件包括极柱和连接件，极柱通过连接件固定设于安装孔；电连接组件的电阻R为极柱与连接件连接后构成的整体的阻值。
在一种可选的实施方式中，n=4，电连接组件的电阻为：
，
其中，。
在一种可选的实施方式中，n=5，电连接组件的电阻为：
，
其中，，/>，/>。
在一种可选的实施方式中，极柱包括正极极柱和负极极柱，正极极柱采用铝合金制成；负极极柱采用铜或铜铝复合材料制成。
第二方面，本发明还提供了一种电池，包括、壳体、极组以及以上实施例中任一项的电池盖板组件，壳体具有容置空腔，壳体具有敞口端；极组设于壳体的容置空腔内；电池盖板组件设于壳体的敞口端。
有益效果：因为电池包括电池盖板组件，具有与电池盖板组件相同的效果，在此不再赘述。
第三方面，本发明还提供了一种动力装置，包括以上实施例中的电池。
有益效果：因为动力装置包括电池，具有与电池相同的效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例的电池盖板组件中第一种电连接组件的结构示意图；
图2为本发明实施例的电池盖板组件中第二种电连接组件的结构示意图；
图3为本发明实施例的电池盖板组件中第三种电连接组件的结构示意图；
图4为本发明实施例的电池盖板组件中第四种电连接组件的结构示意图；
图5为本发明实施例的一种电池盖板组件的立体图；
图6为图5所示的电池盖板组件的俯视图；
图7为图6中沿A-A的剖视图；
图8为图7中B处的局部放大示意图；
图9为本发明实施例的又一种电池盖板组件的立体图；
图10为图9所示的电池盖板组件的俯视图；
图11为图10中沿C-C的剖视图；
图12为图11中H处的局部放大示意图；
图13为本发明实施例的又一种电池盖板组件的立体图；
图14为图13所示的电池盖板组件的俯视图；
图15为图14中D-D的剖视图；
图16为图15中的E处的局部放大示意图；
图17为图13所示的电池盖板组件中的电连接组件的结构示意图；
图18为本发明实施例的再一种电池盖板组件的立体图；
图19为图18所示的电池盖板组件的俯视图；
图20为图19中沿F-F的剖视图；
图21为图20中G处的局部放大示意图。
附图标记说明：
1、盖板；2、极柱；21、正极极柱；22、负极极柱；3、上塑胶件；4、下塑胶件；5、连接件；6、支撑环。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图21，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种电池盖板组件，包括盖板1和电连接组件，盖板1设有安装孔；电连接组件适于与电池的极组电连接，电连接组件固定设于安装孔；电连接组件包括沿轴向连接的n个柱段，n≥1；各柱段的长度为Li，各柱段的材料电阻率为αi，沿电连接组件的径向的截面，各柱段的等效截面积为Si，1≤i≤n；电连接组件的电阻为R，R≤0.08mΩ，且满足：
。
本实施例提供的电池盖板组件，利用上述公式将电连接组件的内阻控制在小于或等于0.08mΩ的范围内，降低电连接组件的阻值，能够降低电池产热，降低温升速率，从而保证温度采集的准确性，从而便于精准控制温度，提高电池的安全性能。
具体的，电连接组件的电阻为R，电连接组件的沿其轴向的总长度为L，则，L与S的比值越小，阻值越小，电芯性能越好，安全性越高。将电连接组件的电阻控制在0.08mΩ及以下，还能保证电芯的快充能力以及电池的放电功率，从而保证电池的可用能量。
在一个实施例中，电连接组件包括极柱2，极柱2设于安装孔，电连接组件的电阻R为极柱2的电阻。
具体的，本实施例提供的电池盖板组件中，电连接组件仅包括极柱2，适用于极简电池盖板组件，如图13至图21所示的电池盖板组件。由于电连接组件仅包括极柱2，因此，电连接组件的电阻R即为极柱2的电阻。
在一个实施例中，如图1所示，n=3，电连接组件的电阻为：
，
其中，。
具体为，极柱2采用相同材料制成，或者，极柱2的三个柱段采用电阻率相同的材料制成。
在本实施例中，n=3，即，极柱2具有三个柱段，利用上述公式可以计算得到极柱2的阻值。
这里提供两种结构的极柱2，第一种，如图1所示的极柱2，图1所示的极柱2适用于图18至图21中所示的电池盖板组件。第二种，如图17所示的极柱2，适用于图13至图16所示的电池盖板组件。
对于n=3的极柱2，本发明并不限制极柱2的形状，可根据具体结构而定，包括但不限于图1和图17所示的结构。图1和图17所示的极柱2安装于盖板1的安装孔内，并通过支撑环6固定。盖板1和极柱2之间通过上塑胶件3和下塑胶件4与盖板1绝缘连接。
在一个实施例中，如图2所示，n=4，电连接组件的电阻为：
，
其中，，/>，/>。
具体为，极柱2包括沿轴向依次连接的第一柱段、第二柱段、第三柱段和第四柱段；第一柱段和第二柱段采用第一材料制成，第三柱段和第四柱段采用第二材料制成，第一材料的电阻率与第二材料的电阻率不等。
在本实施例中，n=4，即，极柱2具有四个柱段，利用上述公式可以计算得到极柱2的阻值。
本实施例提供的极柱2，同样可适用于极简的电池盖板组件。参照图2，与上述图1所示的极柱2的区别在于，极柱2由两种材质构成。由于两种材质的电阻率不同，因此，采用上述的公式可以准确计算出本实施例中的极柱2的阻值。
在一个实施例中，电连接组件包括极柱2和连接件5，极柱2通过连接件5固定设于安装孔；电连接组件的电阻R为极柱2与连接件5连接后构成的整体的阻值。具体的，在一些实施例中，连接件5为铆接块。
本实施例提供的电池盖板组件中的电连接组件，不仅包括极柱2，还包括连接件5。这样的电池盖板组件适用于方壳电池和刀片电池。其中，方壳电池盖板组件的结构如图5至图8所示，刀片电池盖板组件的结构如图9至图12所示。
对于方壳电池盖板组件和刀片电池盖板组件，极柱2和连接件5共同充当电连接部分，因此，极柱2和连接件5的内阻均会对电池的产热带来影响。本实施例中，要计算极柱2和连接件5连接后构成的整体的阻值。
在一个实施例中，如图3所示，n=4，电连接组件的电阻为：
，
其中，。
具体为，极柱2采用相同材料制成。
在本实施例中，n=4，即，极柱2具有四个柱段，利用上述公式可以计算得到极柱2的阻值。
这里提供两种结构的极柱2，第一种，如图3所示的极柱2，第二种，如图4所示的极柱2，这两种结构的极柱2可用于方壳电池或刀片电池。
对于n=4的极柱2，本发明并不限制极柱2的形状，可根据具体结构而定，包括但不限于图3和图4所示的结构。图3和图4所示的极柱2安装于盖板1的安装孔内，并通过连接件5固定。盖板1和极柱2之间通过上塑胶件3和下塑胶件4与盖板1绝缘连接。
在一个实施例中，如图4所示，n=5，电连接组件的电阻为：
，
其中，，/>，/>。
具体为，极柱2包括沿轴向依次设置的第一柱段、第二柱段、第三柱段、第四柱段和第五柱段；第一柱段、第二柱段采用第一材料制成，例如铜，第三柱段、第四柱段和第五柱段采用第二材料制成，例如铝，第一材料的电阻率与第二材料的电阻率不等。
在本实施例中，n=5，即，极柱2具有五个柱段，利用上述公式可以计算得到极柱2的阻值。
参照图4，与上述图3所示的极柱2的区别在于，极柱2由两种材质构成。由于两种材质的电阻率不同，因此，采用上述的公式可以准确计算出本实施例中的极柱2的阻值。
在一个实施例中，极柱2包括正极极柱21和负极极柱22，正极极柱21采用铝合金制成；负极极柱22采用铜或铜铝复合材料制成。
具体的，负极极柱22的材料，铜铝复合材料指包括铜和铝两种金属，包括但不限于铜铝合金、铜铝摩擦焊或铜铝复合板。
通过选用正极极柱21和负极极柱22的材料，既可以满足导电性能，又能便于控制正极极柱21和负极极柱22的电阻，从而控制极柱2的产热，保证电池的安全性能。
由于电池后续经打包成电池模组或电池包，需要保证单体电池在任一充电工况下，电池温度需不高于55℃，以保证打包后的电池模组或电池包处于正常使用状态。本发明通过控制电池盖板组件中电连接组件的内阻，能够保证单体电池在任一充电工况下，电池温度均不高于55℃。
对于常用的3C充电工况和2C充电工况，本发明对应做了两组实验。
各充电工况均进行了一个对比例和五个实验例。测试结果见表一和表二。
表一：
表二：
从表一可以看出，在3C充电工况下，实验例一至五利用上述公式计算电连接组件的阻值，并将其控制小于或等于0.08mΩ的范围内，电连接组件的温度均不超过55℃，电芯温度采集准确。而对比例一中电连接组件的阻值为0.11mΩ，在相同的充电工况下，电连接组件的温度高于55℃，采集易报错，使得电池存在安全隐患。
从表二可以看出，在2C充电工况下，实验例六至十利用上述公式计算电连接组件的阻值，并将其控制小于或等于0.08 mΩ的范围内，电连接组件的温度均不超过55℃，电芯温度采集准确。而对比例二中电连接组件的阻值为0.13mΩ，在相同的充电工况下，电连接组件的温度高于55℃，采集易报错，使得电池存在安全隐患。
根据本发明的实施例，第二方面，还提供了一种电池，包括壳体、极组以及以上实施例中任一项的电池盖板组件。壳体具有容置空腔，壳体具有敞口端；极组设于壳体的容置空腔内；电池盖板组件设于壳体的敞口端。
因为电池包括电池盖板组件，具有与电池盖板组件相同的效果，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，第三方面，还提供了一种动力装置，包括以上实施例中的电池。
因为动力装置包括电池，具有与电池相同的效果，在此不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种电池盖板组件，其特征在于，包括：
盖板，所述盖板设有安装孔；
电连接组件，所述电连接组件适于与电池的极组电连接，所述电连接组件固定设于所述安装孔；
所述电连接组件包括沿轴向连接的n个柱段，n≥1；
各所述柱段的长度为Li，
各所述柱段的材料的电阻率为，
沿所述电连接组件的径向的截面，各所述柱段的等效截面积为Si，1≤i≤n；
所述电连接组件的电阻为R，R≤0.08mΩ，且满足：
。
2.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述电连接组件包括极柱，所述极柱设于所述安装孔，所述电连接组件的电阻R为所述极柱的电阻。
3.根据权利要求2所述的电池盖板组件，其特征在于，n=3，所述电连接组件的电阻为：
，
其中，。
4.根据权利要求2所述的电池盖板组件，其特征在于，n=4，所述电连接组件的电阻为：
，
其中，，/>，/>。
5.根据权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于，所述电连接组件包括极柱和连接件，所述极柱通过所述连接件固定设于所述安装孔；所述电连接组件的电阻R为所述极柱与所述连接件连接后构成的整体的阻值。
6.根据权利要求5所述的电池盖板组件，其特征在于，n=4，所述电连接组件的电阻为：
，
其中，。
7.根据权利要求5所述的电池盖板组件，其特征在于，n=5，所述电连接组件的电阻为：
，
其中，，/>，/>。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的电池盖板组件，其特征在于，所述极柱包括正极极柱和负极极柱，所述正极极柱采用铝合金制成；所述负极极柱采用铜或铜铝复合材料制成。
9.一种电池，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有容置空腔，所述壳体具有敞口端；
极组，设于所述壳体的容置空腔内；
权利要求1至8中任一项所述的电池盖板组件，所述电池盖板组件设于所述壳体的敞口端。
10.一种动力装置，其特征在于，包括权利要求9所述的电池。
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