CN119009298A - 电芯及其制备工艺、储能设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯及其制备工艺、储能设备，电芯包括顶盖结构，顶盖结构包括：极柱，包括主体部、第一弯折部与第二弯折部，沿电芯的高度方向，第一、第二弯折部设置于主体部的两侧，且沿宽度方向水平延伸；沿宽度方向，投影位于同一直线上的第一、第二弯折部在宽度方向上的延伸方向相反；沿长度方向，相邻的第一弯折部在宽度方向上的弯折方向相反、相邻的第二弯折部在宽度方向上的弯折方向相反；极柱的长度占电芯长度的比例≥10%；光铝片；连接片，设有错位分布的第一连接孔，第二弯折部与第一连接孔卡接，且第二弯折部不凸出于连接片的表面。本申请的电芯，提高极柱的电流承载能力的同时，保证极柱与连接片的连接稳定性。

Description

电芯及其制备工艺、储能设备

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯及其制备工艺、储能设备。

背景技术

电芯包括顶盖结构，顶盖结构包括极柱与连接片，顶盖结构通过极柱与连接片的配合与壳体内的裸电芯进行连接。其中，极柱是连接电芯内部电极与外部电路的关键部件，负责电气连接、电流承载、热管理、机械固定等功能。随着电芯容量的增加，大容量电芯在充放电时需要承载更大的电流，为了确保电流能够稳定地通过极柱，需要使用尺寸较大的极柱，减少接触电阻，提高电流承载能力。

但电芯采用大尺寸的极柱时，大尺寸极柱与连接片之间沿着极柱周向的边缘进行焊接，两者之间的连接稳定性较差，容易影响电芯的输出电压和效率。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种电芯及其制备工艺、储能设备，电芯采用大尺寸结构的极柱，且极柱设有第一弯折部与第二弯折部，第二弯折部与连接片进行卡接，提高极柱的电流承载能力的同时，保证极柱与连接片的连接稳定性。

第一方面，本申请提供一种电芯，包括顶盖结构，所述顶盖结构包括：

极柱，包括主体部、第一弯折部与第二弯折部；其中，沿所述电芯的高度方向，所述第一弯折部与所述第二弯折部分别设置于所述主体部的两侧，且沿所述电芯的宽度方向水平延伸；沿所述电芯的宽度方向，投影位于同一直线上的所述第一弯折部与所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的延伸方向相反；沿所述电芯的长度方向，相邻的所述第一弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反；所述极柱的长度占所述电芯长度的比例≥10%；

光铝片，设有安装孔，所述极柱的所述主体部穿设于所述安装孔内，且沿所述电芯的高度方向，所述第一弯折部与所述第二弯折部分别位于所述安装孔的两侧；

连接片，设有错位分布的第一连接孔，所述极柱的所述第二弯折部与所述第一连接孔卡接，且所述第二弯折部不凸出于所述连接片远离所述光铝片的表面。

在一些实施方式中，沿所述电芯的长度方向，所述极柱的长度为10mm~100mm。

在一些实施方式中，沿所述电芯的长度方向，所述第一弯折部、所述第二弯折部的宽度为1mm~10mm。

在一些实施方式中，沿所述电芯的宽度方向，所述第一弯折部、所述第二弯折部的延伸长度为0.5mm~5mm。

在一些实施方式中，沿所述电芯的长度方向，相邻的所述第一弯折部的间隔距离为0.17mm~3.4mm，相邻的所述第二弯折部的间隔距离为0.17mm~3.4mm。

在一些实施方式中，所述连接片与所述第二弯折部卡接后焊接连接。

第二方面，本申请提供一种电芯的制备工艺，包括顶盖结构的组装过程，所述顶盖结构的组装过程包括：

准备极柱、光铝片与连接片；其中，所述极柱包括主体部、第一延伸部与第二延伸部，沿所述电芯的高度方向，所述第一延伸部与所述第二延伸部分别设置于所述主体部的两端；所述光铝片设有安装孔，所述连接片设有错位分布的第一连接孔；

所述极柱的所述主体部穿设至所述光铝片的所述安装孔内，并弯折所述第一延伸部形成第一弯折部，弯折所述第二延伸部形成第二弯折部；其中，所述第一弯折部与所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反；且沿所述电芯的长度方向，相邻的所述第一弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反；

将所述连接片的所述第一连接孔与所述极柱的所述第二弯折部卡接，且所述第二弯折部不凸出于所述连接片远离所述光铝片的表面。

在一些实施方式中，所述顶盖结构的组装过程还包括：

将所述极柱的所述第二弯折部与所述连接片的所述第一连接孔的边缘进行焊接。

第三方面，本申请提供一种储能设备，所述储能设备包括电池管理系统、储能变流器、能量管理系统和电池包，所述电池包包括多个如第一方面任一项所述的电芯或第二方面任一项所述的电芯的制备工艺制备的电芯。

在一些实施方式中，所述电池包还包括巴片，所述电芯与外部电路通过巴片连接，所述巴片设有错位分布的第二连接孔，所述电芯的极柱的第一弯折部与所述第二连接孔卡接，且所述第一弯折部不凸出于所述巴片远离所述光铝片的表面。

采用上述技术方案，至少具有如下有益效果：

本申请的电芯，极柱的长度占电芯长度的比例≥10%，即极柱为较大尺寸，大尺寸的极柱的机械强度更高，还具有较低的接触电阻与更大的电流承载能力；并且，较大尺寸的极柱具有较好的散热性能，可以确保电芯在安全的温度范围内运行；同时，极柱设有第二弯折部，且沿电芯的长度方向，相邻的第二弯折部在电芯的宽度方向上的弯折方向相反，且连接片中设有错位分布的连接孔，当电芯装配时，极柱的第二弯折部可与连接孔进行卡接，保证极柱与连接片的连接稳定性。

附图说明

图1为本申请提供的电芯的分解图；

图2为本申请提供的电芯的顶盖结构的部分结构爆炸图；

图3为本申请提供的电芯的绝缘膜的结构示意图；

图4为本申请提供电芯的连接片的结构示意图；

图5为本申请提供电芯的光铝片的结构示意图；

图6为本申请提供电芯的绝缘片的结构示意图；

图7为本申请提供电芯的密封圈的结构示意图；

图8为本申请提供电芯的第一压块的结构示意图；

图9为本申请提供电芯的第二压块的结构示意图；

图10为本申请提供电芯的第二压块的另一角度结构示意图；

图11为本申请提供电芯的极柱的结构示意图；

图12为本申请提供电芯的巴片的结构示意图。

附图标识：

1、顶盖结构；11、极柱；111、主体部；112、第一弯折部；113、第二弯折部；12、光铝片；121、安装孔；13、连接片；131、第一连接孔；132、焊接位；14、连接区域；141、第一区域；142、第二区域；15、密封圈；161、第一压块；162、第二压块；17、绝缘片；

2、裸电芯；21、底托片；

3、壳体；

4、绝缘膜；41、膜主体；42、延伸部；421、第一延伸部分；422、第二延伸部分；43、第一部分；44、第二部分；

5、巴片；51、第二连接孔。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。

应当理解，本文中使用的术语“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，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

储能设备的电芯中，顶盖结构通过极柱与连接片的配合与壳体内的裸电芯进行连接，其中，极柱是连接电芯内部电极与外部电路的关键部件，负责电气连接、电流承载、热管理、机械固定等功能。

随着电芯容量的增加，大容量电芯在充放电时需要承载更大的电流，为了确保电流能够稳定地通过极柱，需要使用尺寸较大的极柱，减少接触电阻，提高电流承载能力。但电芯采用大尺寸的极柱时，大尺寸极柱与连接片之间沿着极柱周向的边缘进行焊接，两者之间的连接稳定性较差，容易影响电芯的输出电压和效率。

鉴于此，本申请提供一种电芯，包括顶盖结构1，请参照图1~图12，顶盖结构1包括：

极柱11，包括主体部111、第一弯折部112与第二弯折部113；其中，沿电芯的高度方向，第一弯折部112与第二弯折部113分别设置于主体部111的两侧，且沿电芯的宽度方向水平延伸；沿电芯的宽度方向，投影位于同一直线上的第一弯折部112与第二弯折部113在电芯的宽度方向上的延伸方向相反；沿电芯的长度方向，相邻的第一弯折部112在电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的第二弯折部113在电芯的宽度方向上的弯折方向相反；极柱11的长度占电芯长度的比例≥10%；

光铝片12，设有安装孔121，极柱11的主体部111穿设于安装孔121内，且沿电芯的高度方向，第一弯折部112与第二弯折部113分别位于安装孔121的两侧；

连接片13，设有错位分布的第一连接孔131，极柱11的第二弯折部113与第一连接孔131卡接，且第二弯折部113不凸出于连接片13远离光铝片12的表面。

在上述方案中，本申请的电芯，极柱11的长度占电芯长度的比例≥10%，进一步的是正负极柱的总长度占电芯长度的比例≥10%，即极柱11为较大尺寸，较大尺寸极柱11的机械强度更高，还具有较低的接触电阻与更大的电流承载能力；并且，较大尺寸的极柱11具有较好的散热性能，可以确保电芯在安全的温度范围内运行；同时，极柱11设有第二弯折部113，且沿电芯的长度方向，相邻的第二弯折部113在电芯的宽度方向上的弯折方向相反，且连接片13中设有错位分布的第一连接孔131，当电芯装配时，极柱11的第二弯折部113可与第一连接孔131进行卡接，保证极柱11与连接片13的连接稳定性。

在一些实施方式中，储能设备具体由电池包与电池管理系统、储能变流器、能量管理系统装配得到，储能设备可用于储存和释放电能。其中，电池包用于提供稳定的电源输出；电池管理系统（Battery Management System, BMS）是用于监测、控制和保护电池包运行状态的关键组件，包括电池包中每个电芯的电压、电流、温度等参数，并通过均衡充电、控制充放电过程、保护电池包免受过充、过放、过热、短路等损害，从而延长电池包寿命，确保整个储能系统的安全稳定运行。储能变流器（Power Conversion System, PCS）是储能系统中的核心组成部分之一，负责将直流电（DC）转换为交流电（AC）或将交流电转换为直流电，以实现电能的存储和释放。能量管理系统（Energy Management System, EMS）是用于监控、控制和优化储能系统的整体性能的关键组成部分，负责管理储能系统与电网之间的能量交换，确保系统运行的高效性、经济性和安全性。

除上述结构外，储能设备还包括电气系统与热管理系统等，其中，电气系统包括储能设备内部所有的电气元件和线路，如电芯之间的串并联连接、与逆变器或充电器的接口、与电网或负载的连接设备、控制电路等，电气系统确保储能设备与外部电源或负载之间实现高效的电能转换和传输。热管理系统是确保电池包工作在适宜温度范围内的关键系统，通过散热器、冷却液、风扇、热敏电阻等组件监控和控制电池包内部温度，当电池在充放电过程中产生热量时，热管理系统能够及时有效地散热，防止电池过热导致性能下降或安全问题。

用于提供稳定的电源输出的电池包由电芯串联、并联或串并联组成，其中，电芯串联连接可以提高电池包的总电压，电芯并联连接可以增加电池包的总容量，可根据电池包的电压和容量要求选择电芯的排列方式，在此不做限定。

在一些实施方式中，电芯通常包括顶盖结构1、裸电芯2与壳体3。其中，裸电芯2是电芯的核心组成部分，负责储存和释放电能，通常由正极材料、负极材料、电解液和隔膜等构成；壳体3是电芯的外部封装，通常由金属或塑料等材料制成，可以提供物理保护，防止内部的裸电芯2受到机械损伤，同时隔离内部裸电芯2与外部环境，防止水分侵入；顶盖结构1负责连接裸电芯2与外部电路，并提供一定的保护作用。在生产装配过程中，裸电芯2放置在壳体3内部，通过螺丝、卡扣等等固定装置固定在壳体3底部，且顶盖结构1通过焊接、螺栓固定等方式与壳体3的顶部相连，由此装配得到电芯。

顶盖结构1的底面设有连接区域14，即顶盖结构1的下塑胶的底部设有连接区域14，且连接区域14与顶盖结构1的底面中心的距离小于顶盖结构1的边缘与顶盖结构1的底面中心的距离。具体的，连接区域14与顶盖结构1间隔一定距离设置，连接区域14为布置于下塑胶内侧的环形部分，具体包括沿所述电芯的宽度方向相对设置的第一区域141、沿所述电芯的长度方向相对设置的第二区域142，第一区域141与第二区域142在靠近所述下塑胶的边角区域处重叠，本申请中第一区域141与第二区域142的宽度，以及环形部分距离下塑胶边缘的距离可根据实际需要进行选择，在此不做限定。

电芯还包括包覆在裸电芯2外部的绝缘膜4，绝缘膜4包括膜主体41与延伸部42，膜主体41包覆于裸电芯2的侧壁与底壁；延伸部42自膜主体41的侧壁向上延伸形成，并沿裸电芯2的长度方向与宽度方向向裸电芯2的顶表面的中心弯折，沿裸电芯2的高度方向延伸部42位于连接区域14与裸电芯2的顶表面之间，且延伸部42的上表面与连接区域14的下表面连接。可以理解的，主体部111围合可以形成具有收容腔的矩形盒，裸电芯2收容于矩形盒内，且裸电芯2的顶部与矩形盒的顶部平齐，此时再将延伸部42进行弯折，可完成裸电芯2的包覆过程。

延伸部42包括沿电芯的宽度方向设置的第一延伸部分421、沿电芯的长度方向相对设置的第二延伸部分422，当包覆有绝缘膜4的裸电芯2与壳体3、顶盖结构1装配时，第一延伸部分421位于第一区域141与裸电芯2的顶表面之间，且第一延伸部分421的上表面与第一区域141连接；第二延伸部分422位于第二区域142与裸电芯2的顶表面之间，且第二延伸部分422的上表面与第二区域142连接。

第一延伸部分421的宽度为2mm~8mm，第二延伸部分422的宽度为2mm~6mm，且第一延伸部分421的宽度大于第二延伸部分422的宽度。可选的，第一延伸部分421的宽度可以为2mm~8mm 、3mm~7mm、4mm~8mm或5mm~6mm等，具体可以为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm和8mm等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定；第二延伸部分422的宽度可以为2mm~6mm 、3mm~5mm、2mm~5mm或4mm~4.5mm等，具体可以为2mm、3mm、4mm、5mm和6mm等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定。可以理解的，第一延伸部42与第二延伸部42的宽度在上述范围内，当两者向内弯折时，可以有更大的连接面积分别与第一区域141、第二区域142连接，提高绝缘膜4与连接区域14的连接稳定性，且不会因覆盖裸电芯2顶壁的区域过多影响后续装配过程中连接片13与裸电芯2的电连接；同时，电芯的长度大于电芯的宽度，使得第一延伸部分421与第一区域141的连接强度大于第二延伸部分422与第二区域142的连接强度，可以保证绝缘膜4的稳定安装。

需要说明的是，第一区域141与第二区域142具有重叠的部分，若此处设置绝缘膜4，在第一区域141与第二区域142重叠部分上层叠的绝缘膜4，包括上部分与下部分，下部分的绝缘膜4不易与连接区域14进行焊接，影响绝缘膜4与连接区域14的连接效果，进而本申请在第一区域141与第二区域142的重叠部分处不设置绝缘膜4，以保证绝缘膜与第一区域141、第二区域142的连接稳定性。

上述包覆结构的绝缘膜4可以为单张完整的绝缘膜4将裸电芯2的外部进行包覆，即膜主体41与延伸部42为一体成型的结构；也可以为多张不完整的绝缘膜4组合后包覆裸电芯2的外部，即膜主体41或延伸部42由多个膜结构组成，可以理解的，分体式结构的绝缘膜4在装配过程中部分发生损坏时可以进行更换，无需更转整张绝缘膜4，降低装配成本。

优选的，本申请的绝缘膜4由两部分组成。具体的：绝缘膜4包括结构相同的第一部分43与第二部分44，第一部分43与第二部分44均包括膜主体41与延伸部42，其中，第一部分43与第二部分44均包括沿电芯的长度方向相对设置的第二延伸部分422，且包括一个第一延伸部分421的，第一部分43与第二部分44可围合形成矩形盒。裸电芯2包括顶壁、底壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁与后侧壁；顶壁与底壁沿裸电芯2的高度方向相对设置，左侧壁与右侧壁沿裸电芯2的长度方向相对设置，前侧壁与后侧壁沿裸电芯2的宽度方向相对设置。绝缘膜4覆盖裸电芯2的底壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁、后侧壁及部分顶壁。其中，沿电芯的中线分割电芯，第一部分43的包覆裸电芯2的后侧壁以及部分顶壁、部分左侧壁、部分右侧壁与部分底壁；第二部分44的包覆裸电芯2的前侧壁以及部分顶壁、另一部分左侧壁、另一部分右侧壁与另一部分底壁；且部分第一部分43与第二部分44的膜主体41在裸电芯2的顶壁、底壁、左侧壁与右侧壁重叠设置。

需要说明的是，裸电芯2的部分左侧壁、部分右侧壁、部分底壁与另一部分左侧壁、另一部分右侧壁与另一部分底壁构成完整的底壁、左侧壁与右侧壁，且第一部分43与第二部分44在底壁、左侧壁与右侧壁包覆时，具有重合的部分。

在一些实施方式中，常规的顶盖结构包括正极上塑胶、负极上塑胶、下塑胶、防爆片、防爆阀贴片、密封圈、光铝片、负极极柱、正极极柱、绝缘片与连接片。

其中，下塑胶为顶盖结构的底部件，起到绝缘的部分顶盖结构与裸电芯的作用，具体的，下塑胶使用pp等绝缘材料，并与壳体接触，确保电芯内部与外部电路之间的绝缘，防止电芯发生短路。

下塑胶设置有极柱的安装位，圆柱结构的正极极柱、负极极柱安装在下塑胶，负极极柱与正极极柱常使用具有良好导电性的材料，示例性的，正极极柱可以使用铝或铝合金，负极极柱可以使用铜或铜合金、铝或铝合金等，两者的结构相同，作为电芯的外部接口，连接电芯内部极耳与外部电路。

连接片用于提供可靠的电气连接，将裸电芯的极耳与电池包的正负极柱的底部连接起来，通常采用铜及其合金等导电性较好的材料，具备一定机械强度的同时，可以确保电流能够顺畅地通过。

正极上塑胶覆盖在正极极柱露出光铝片的顶部，起到固定正极极柱与导电的作用，具体的，正极上塑胶采用导电PPS等导电材料，上述导电材料使得正极上塑胶可以提高正极极柱与电池内部电路之间的导电性，提高电池的输出功率和效率。

负极上塑胶覆盖在负极极柱露出光铝片的顶部，起到固定负极极柱与绝缘的作用，具体的，负极上塑胶采用绝缘PPS等绝缘材料，上述绝缘材料可以防止负极极柱与壳体或其他金属部件之间发生接触短路，提供电气隔离，提高电芯的安全性与稳定性，避免因意外接触导致的电气故障。

光铝片通过焊接（如超声波焊接、激光焊接或电阻焊接）套设在极柱上，形成可靠的电气连接，给正极极柱与负极极柱提供结构支撑；并且光铝片具有良好的热传导性能，可以帮助电芯散热，降低电池包的温度。

防爆片与防爆阀贴片使用耐高温材料制成，光铝片设有两者的安装位，防爆片与防爆阀贴片安装于上述安装位，两者层叠后配合使用，确保在必要时能够及时释放壳体内部压力，保证电芯充放电过程的安全性。

密封圈套设于正负极柱的外周，通常使用氟橡胶等弹性材料制成，这些材料具有良好的密封性能和耐老化性能，且具有良好的密封性能，可以确保电芯内部与外部环境隔离，防止水分侵入。

与常规的顶盖结构不同的是，本申请提供的顶盖结构1具体包括密封圈15、支撑组件、光铝片12、负极极柱、正极极柱、绝缘片17与连接片13。

其中，连接片13用于提供可靠的电气连接，将裸电芯2的极耳与电池包的正负极柱11的底部连接起来，通常采用铜及其合金等导电性较好的材料，具备一定机械强度的同时，可以确保电流能够顺畅地通过。

光铝片12通过焊接（如超声波焊接、激光焊接或电阻焊接）套设在极柱11上，形成可靠的电气连接，具体的，光铝片12设有安装孔121，正极极柱与负极极柱穿设于安装孔121内，给正极极柱与负极极柱提供结构支撑；并且光铝片12具有良好的热传导性能，可以帮助电芯散热，降低电池包的温度。

顶盖结构1的连接区域14设置于绝缘片17上，绝缘片17选择具有良好绝缘性能的材料，如PE、PP等制成，套设于极柱11外周，且位于光铝片12与连接片13之间，用于隔离正负极，防止短路。

密封圈15为环形，套设于正负极柱11的外周，且密封圈15穿设于光铝片12的安装孔121内，与安装孔121所在壁面抵接，即密封圈15位于正负极柱11与安装孔121的壁面之间。密封圈15通常使用氟橡胶等弹性材料制成，这些材料具有良好的密封性能和耐老化性能，且具有良好的密封性能，可以确保电芯内部与外部环境隔离，防止水分侵入。

需要说明的是，本申请使用的安装孔121的至少部分壁面为倾斜面，具体的，沿极柱11的高度方向，安装孔121的上部分的截面形状为倒凸台结构，安装孔121的下部分的截面形状为凸台结构。可以理解的，上述安装孔121的截面形状近似为“沙漏型”，当密封圈15安装在安装孔121内时，斜面的引导作用，可以更好的将密封圈15变形后填充在安装孔121内并紧密贴合，减少密封圈15与安装孔121、正负极极柱的壁面之间的孔隙，提高密封圈15的密封效果。

同时，支撑组件包括第一压块161与第二压块162；沿密封圈15的厚度方向，密封圈15设置于第一压块161与第二压块162之间，可以理解的，沿正负极柱11的高度方向，第一压块161与第二压块162分别与密封圈15的两侧抵接，通过施加适当的压力，确保密封圈15与极柱11及安装孔121的壁面之间的紧密接触，从而实现良好的密封性能。在实际装配过程中，首先将密封圈15放置在极柱11周围，且位于极柱11与光铝片12的安装孔121之间，然后使用第一压块161与第二压块162将其固定在位，此时，第一压块161与第二压块162通过施加适当的压力，确保密封圈15变形后填充在安装孔121内并紧密贴合，从而实现良好的密封性能。本申请使用的第一压块161与第二压块162为陶瓷压块，且第二压块162作为支撑组件的下部分，可以根据密封圈15、光铝片12、负极极柱、正极极柱、绝缘片17与连接片13的结构设置对应的卡接结构，使得顶盖组件的装配更稳定，示例性的，可以在第二压块162的顶部设置凸起结构，在第二压块162的底部设置与极柱对应的卡接凹槽，在此不做限定。

可以理解的，密封圈15、支撑组件、光铝片12、负极极柱、正极极柱、绝缘片17与连接片13装配形成本申请的顶盖结构1，共同确保电芯与外部电路之间的可靠电气连接，并提供必要的结构支撑和保护。

在一些实施方式中，本申请的极柱11包括主体部111、第一弯折部112与第二弯折部113，主体部111为板状结构，主体部111的长度即为极柱11的长度，本申请不对板状结构的宽度进行限定，可根据电芯的容量进行选择。

作为本申请可选的技术方案，正极极柱或负极极柱的长度占电芯长度的比例≥10%， 可选的，正极极柱或负极极柱的长度占电芯长度的百分比范围是15%~20%、18~25%或21%~27%等，具体可以为10%、15%、20%、25%、30%、35%和40%等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定。本申请中正极极柱或负极极柱的长度占电芯长度的百分比在上述范围内，极柱11为较大尺寸，机械强度更高，具有较低的接触电阻与更大的电流承载能力，可以适应大容量电芯的生产需求；并且，较大尺寸的极柱11具有较好的散热性能，可以确保电芯在安全的温度范围内运行。可以理解的，若极柱11的长度占电芯长度的比例过小，即极柱11的尺寸较小，增加了焊接和连接的难度，焊接不良可能导致接触不良，影响电池的电气性能和可靠性，且尺寸过小的极柱11机械强度低、接触电阻较高且电流承载能力低；若极柱11的长度占电芯长度的比例过大，会增加了电池的整体重量，且提高了电池的制造成本。优选的，极柱11的长度占电芯长度的比例为10%~30%。

作为本申请又一可选的技术方案，正极极柱与负极极柱的总长度占电芯长度的比例≥10%，可选的，正极极柱与负极极柱的总长度占电芯长度的百分比范围是13%~17%、18~25%或30%~36%等，具体可以为10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、55%、60%和65%等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定。本申请中正极极柱与负极极柱的总长度占电芯长度的百分比在上述范围内，极柱11为较大尺寸，机械强度更高，具有较低的接触电阻与更大的电流承载能力，可以适应大容量电芯的生产需求；并且，较大尺寸的极柱11具有较好的散热性能，可以确保电芯在安全的温度范围内运行。可以理解的，若极柱11的长度占电芯长度的比例过小，即极柱11的尺寸较小，增加了焊接和连接的难度，焊接不良可能导致接触不良，影响电池的电气性能和可靠性，且尺寸过小的极柱11机械强度低、接触电阻较高且电流承载能力低；若极柱11的长度占电芯长度的比例过大，会增加了电池的整体重量，且提高了电池的制造成本。优选的，正极极柱与负极极柱的总长度占电芯长度的比例为10%~30%。

优选的，沿电芯的长度方向，极柱11的长度为10mm~100mm，可选的，极柱11的长度可以为18mm~25mm、36mm~44mm或27mm~65mm等，具体可以为10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm和100mm等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定。可以理解的，极柱11的长度在上述范围内，在具有一定的机械强度的同时，兼具较低的接触电阻与更大的电流承载能力；并且，较大尺寸的极柱11具有更大的散热面积，即较好的散热性能，可以确保电芯在安全的温度范围内运行。

在一些实施方式中，沿电芯的高度方向，第一弯折部112与第二弯折部113分别位于光铝片12的安装孔121的两侧，且沿电芯的宽度方向水平延伸；沿电芯的宽度方向，投影位于同一直线上的第一弯折部112与第二弯折部113在电芯的宽度方向上的延伸方向相反，即投影位于同一直线上的第一弯折部112、主体部111与第二弯折部113呈“Z”字结构。同时，沿电芯的长度方向，相邻的第一弯折部112在电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的第二弯折部113在电芯的宽度方向上的弯折方向相反。可以理解的，上述结构的极柱11，第一弯折部112、第二弯折部113在电芯的长度方向、宽度方向与高度方向均为错位设置，可以更好的与连接片13及光铝片12进行固定过程。

沿电芯的长度方向，第一弯折部112、第二弯折部113的宽度为1mm~10mm，沿电芯的宽度方向，第一弯折部112、第二弯折部113的延伸长度为0.5mm~5mm，可选的，第一弯折部112、第二弯折部113的宽度可以为2mm~5mm、4mm~7mm、3mm~9mm等，具体可以为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm和10mm等，第一弯折部112、第二弯折部113的延伸长度可以为0.7mm~3mm、1mm~4mm、2.5mm~3.5mm等，具体可以为0.5mm、1mm、2mm、3mm、4mm、和5mm等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定。

沿电芯的长度方向，相邻的第一弯折部112、相邻的第二弯折部113的间隔距离为0.17mm~3.4mm，可选的，相邻的第一弯折部112、相邻的第二弯折部113的间隔距离可以为0.18mm~0.95mm、1.6mm~2.7mm、1mm~3mm等，具体可以为0.17mm、0.67mm、1.17mm、1.67mm、2.17mm、2.67mm、3.17mm和3.4mm等，也可以为范围内的其它数值，可根据实际需要进行选择，在此不做限定。

可以理解的，第一弯折部112、第二弯折部113的宽度与延伸长度、相邻的第一弯折部112、相邻的第二弯折部113的间隔距离在上述范围内，在极柱11长度一定的情况下，保证第一延伸部42与第二延伸部42的数量以增强第二弯折部113与连接片13的连接稳定性的同时，减小第一弯折部112与第二弯折部113的接触电阻。

在一些实施方式中，与第二延伸部42连接的连接片13用于连接电芯内部的裸电芯2与极柱11，在电芯的充放电过程中，连接片13可以承载电芯充放电过程中的电流，确保电流能够稳定地通过，进而确保电芯内部产生的电能能够稳定地传输到电芯外。

本申请的连接片13为矩形的片状结构，其表面设有多个错位分布的第一连接孔131，第一连接孔131的分布位置与第二弯折部113的形状对应，以使电芯装配时极柱11的第二弯折部113与第一连接孔131可以卡接，且第二弯折部113不凸出于连接片13远离光铝片12的表面。可以理解的，第二弯折部113不凸出于连接片13表面的设计，可以减少第二弯折部113对连接片13与裸电芯2的连接稳定性的影响，连接片13与裸电芯2的连接更稳定，减少了连接片13与裸电芯2因接触不良导致的松动或脱落风险，确保电芯在振动或冲击环境下依然保持良好的电气连接，延长电芯的使用寿命。

同时，矩形片状结构的连接片13相较于常规转接片，片状结构的连接片13的焊接位132可以直接焊接或连接到裸电芯2的极耳上，简化了连接过程，无需额外的连接器或接头，减少了连接片13安装过程中的中间环节；并且，极耳与连接片13的连接距离缩短，进一步降低电流传输过程中的电阻损耗。

在一些实施方式中，电池包还包括巴片5，电芯与外部电路通过巴片5连接，起到了固定电芯的作用，确保电芯在封装过程中与其他部件的稳固连接，还可以电芯内部产生的电能能够稳定地传输到外部电路中，在电芯的充放电过程中，巴片5可以承载电芯充放电过程中的电流，确保电流能够稳定地通过。

本申请的巴片5为矩形的片状结构，与连接片13结构类似，其表面设有多个错位分布的第二连接孔51，第二连接孔51的分布位置与第一弯折部112的形状对应，以使电芯装配时极柱11的第一弯折部112与第二连接孔51可以卡接，且第一弯折部112不凸出于巴片5远离光铝片12的表面。

可以理解的，本申请的连接片13与第二延伸部42、巴片5与第一延伸部42采用上述卡接的连接方式，可以保证极柱11与连接片13、巴片5的连接稳定性。

进一步的，第一弯折部112与巴片5的第二连接孔51卡接后、第二弯折部113与连接片13的第一连接孔131卡接后，可将第一弯折部112与巴片5抵接的边缘进行焊接、第二弯折部113与连接片13抵接的边缘进行焊接，进一步提升第一弯折部112与巴片5、第二弯折部113与连接片13的连接稳定性。

在一些实施方式中，本申请还提供一种电芯的制备工艺，包括顶盖结构1的组装过程，顶盖结构1的组装过程包括：

步骤S10，准备极柱11、光铝片12与连接片13；其中，极柱11包括主体部111、第一延伸部42与第二延伸部42，沿电芯的高度方向，第一延伸部42与第二延伸部分422别设置于主体部111的两端；光铝片12设有安装孔121，连接片13设有错位分布的连接孔；

步骤S20，极柱11的主体部111穿设至光铝片12的安装孔121内，并弯折第一延伸部42形成第一弯折部112，弯折第二延伸部42形成第二弯折部113；其中，第一弯折部112与第二弯折部113在电芯的宽度方向上的弯折方向相反；且沿电芯的长度方向，相邻的第一弯折部112在电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的第二弯折部113在电芯的宽度方向上的弯折方向相反；

步骤S30，将连接片13的第一连接孔131与极柱11的第二弯折部113卡接，且第二弯折部113不凸出于连接片13远离光铝片12的表面。

在步骤S10中，第一延伸部42与第二延伸部42并未进行弯折，即主体部111、第一延伸部42与第二延伸部42三者位于同一平面，极柱11为板状结构，第一延伸部42间隔设置于主体部111的沿高度方向的一侧，第二延伸部42间隔设置于主体部111沿高度方向的另一侧。

在步骤S20中，极柱11为板状结构，且安装孔121的至少部分壁面为倾斜面，极柱11可以穿过光铝片12的安装孔121，使得光铝片12套设在主体部111的外周，同时，在主体部111的外壁面与安装孔121之间设置有环形的绝缘密封圈15，密封圈15与安装孔121所在倾斜面抵接，且沿极柱11的高度方向，密封圈15的两侧分别设置有第一压块161与第二压块162，即将密封圈15、第一压块161与第二压块162套设于极柱11的外周，沿极柱11的高度方向层叠设置，第一压块161与第二压块162通过施加适当的压力，确保密封圈15与极柱11及壳体3之间的紧密接触，从而实现密封圈15的良好的密封性能。

第一压块161与第二压块162安装完成后，对第一延伸部42与第二延伸部42施加作用力，使得两者弯折，形成第一弯折部112与第二弯折部113，可以理解的，第一弯折部112与第二弯折部113形成后，可进一步将第一压块161与第二压块162与密封圈15进行固定。

在步骤S30中，将连接片13的第一连接孔131与极柱11的第二弯折部113卡接，具体过程为：将连接片13上错位分布的第一连接孔131与第二弯折部113形成的弯折结构进行空间位置上的对齐，并卡接。

在步骤S30之后，还包括步骤S40：将极柱11的第二弯折部113与连接片13的第一连接孔131的边缘进行焊接，将极柱11的第一弯折部112与巴片5的第二连接孔51的边缘进行焊接。可以理解的，采用焊接的方式将第二弯折部113与连接片13、第一弯折部112与巴片5进行固定，可以进一步提升第一弯折部112与巴片5、第二弯折部113与连接片13的连接稳定性。

经过步骤S30，得到组装件，再将正极上塑胶、负极上塑胶、下塑胶、防爆片、防爆阀贴片与组装件进行连接完成顶盖结构1的装配过程，需要说明的是，正极上塑胶、负极上塑胶等部件的结构可根据极柱11的形状与尺寸进行调整，在此不做限定。

在步骤S30之后，还包括绝缘膜4的包覆过程，绝缘膜4的包覆过程具体包括：

步骤S40，准备裸电芯2、顶盖结构1与绝缘膜4；裸电芯2包括顶壁、底壁、左侧壁、右侧壁、前侧壁与后侧壁；顶盖结构1的下塑胶设有连接区域14，且连接区域14与顶盖结构1的中心的距离小于顶盖结构1的边缘与顶盖结构1的中心的距离；电芯还包括绝缘膜4；绝缘膜4包括结构相同的第一部分43与第二部分44，第一部分43与第二部分44均设有膜主体41与延伸部42。

步骤S50，将第一部分43与第二部分44沿裸电芯2的宽度方向包覆裸电芯2，其中，第一部分43的膜主体41包覆裸电芯2的后侧壁以及部分顶壁、部分左侧壁、部分右侧壁与部分底壁；第二部分44的膜主体41包覆裸电芯2的前侧壁以及部分顶壁、另一部分左侧壁、另一部分右侧壁与另一部分底壁；且部分第一部分43与第二部分44的膜主体41在裸电芯2的底壁、左侧壁与右侧壁重叠设置；

步骤S60，沿裸电芯2的长度方向与宽度方向将第一部分43与第二部分44的延伸部42向裸电芯2的顶表面的中心弯折，以使延伸部42位于连接区域14与裸电芯2的顶表面之间，且延伸部42的上表面与连接区域14连接。

在步骤S60后，还包括绝缘膜4与连接区域14的连接过程：将延伸部42与顶盖结构1的连接区域14采用热熔连接，再将顶盖结构1与壳体3进行焊接，此时绝缘膜4不会被挤压进壳体3和顶盖结构1之间的待焊接缝隙中，可以避免绝缘膜4干扰顶盖结构1与壳体3之间的焊接，减少焊接不良的情况，保证电池包的密封性和电气连接效果，进而提高电池包的工作性能和安全性。

经过上述步骤S40~步骤S60，可将裸电芯2与顶盖结构1进行连接，裸电芯2底部连接底托片21后再将裸电芯2装配进入壳体3，壳体3与顶盖焊接即可完成电芯的装配过程。

以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种电芯，包括顶盖结构，其特征在于，所述顶盖结构包括：

极柱，包括主体部、第一弯折部与第二弯折部；其中，沿所述电芯的高度方向，所述第一弯折部与所述第二弯折部分别设置于所述主体部的两侧，且沿所述电芯的宽度方向水平延伸；沿所述电芯的宽度方向，投影位于同一直线上的所述第一弯折部与所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的延伸方向相反；沿所述电芯的长度方向，相邻的所述第一弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反；所述极柱的长度占所述电芯长度的比例≥10%；

光铝片，设有安装孔，所述极柱的所述主体部穿设于所述安装孔内，且沿所述电芯的高度方向，所述第一弯折部与所述第二弯折部分别位于所述安装孔的两侧；

连接片，设有错位分布的第一连接孔，所述极柱的所述第二弯折部与所述第一连接孔卡接，且所述第二弯折部不凸出于所述连接片远离所述光铝片的表面。

2.根据权利要求1所述电芯，其特征在于，沿所述电芯的长度方向，所述极柱的长度为10mm~100mm。

3.根据权利要求1所述电芯，其特征在于，沿所述电芯的长度方向，所述第一弯折部、所述第二弯折部的宽度为1mm~10mm。

4.根据权利要求1所述电芯，其特征在于，沿所述电芯的宽度方向，所述第一弯折部、所述第二弯折部的延伸长度为0.5mm~5mm。

5.根据权利要求1所述电芯，其特征在于，沿所述电芯的长度方向，相邻的所述第一弯折部的间隔距离为0.17mm~3.4mm，相邻的所述第二弯折部的间隔距离为0.17mm~3.4mm。

6.根据权利要求1所述电芯，其特征在于，所述连接片与所述第二弯折部卡接后焊接连接。

7.一种电芯的制备工艺，包括顶盖结构的组装过程，其特征在于，所述顶盖结构的组装过程包括：

准备极柱、光铝片与连接片；其中，所述极柱包括主体部、第一延伸部与第二延伸部，沿所述电芯的高度方向，所述第一延伸部与所述第二延伸部分别设置于所述主体部的两端；所述光铝片设有安装孔，所述连接片设有错位分布的第一连接孔；

所述极柱的所述主体部穿设至所述光铝片的所述安装孔内，并弯折所述第一延伸部形成第一弯折部，弯折所述第二延伸部形成第二弯折部；其中，所述第一弯折部与所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反；且沿所述电芯的长度方向，相邻的所述第一弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反、相邻的所述第二弯折部在所述电芯的宽度方向上的弯折方向相反；

将所述连接片的所述第一连接孔与所述极柱的所述第二弯折部卡接，且所述第二弯折部不凸出于所述连接片远离所述光铝片的表面。

8.根据权利要求7所述电芯的制备工艺，其特征在于，所述顶盖结构的组装过程还包括：

将所述极柱的所述第二弯折部与所述连接片的所述第一连接孔的边缘进行焊接。

9.一种储能设备，其特征在于，所述储能设备包括电池管理系统、储能变流器、能量管理系统和电池包，所述电池包包括多个如权利要求1~6任一项所述的电芯或权利要求7~8任一项所述的电芯的制备工艺制备的电芯。

10.根据权利要求9所述储能设备，其特征在于，所述电池包还包括巴片，所述电芯与外部电路通过巴片连接，所述巴片设有错位分布的第二连接孔，所述电芯的极柱的第一弯折部与所述第二连接孔卡接，且所述第一弯折部不凸出于所述巴片远离所述光铝片的表面。