CN120184533B - 电池单体及其制备方法 - Google Patents
电池单体及其制备方法Info
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Abstract
本申请涉及一种电池单体及其制备方法,电池单体包括端盖、电极组件、绝缘填胶件和导热胶。端盖包括盖板及设于盖板的极柱,电极组件具有面向盖板设置的极耳端,极耳端凸设有极耳。绝缘填胶件设于电极组件和盖板之间,其具有填胶空间、以及与填胶空间连通的避让孔,绝缘填胶件面向极耳端的一端设有敞口,极耳经由敞口伸入填胶空间,极柱穿设避让孔,且于填胶空间内与极耳相连接。导热胶经由敞口填充于填胶空间内,且包覆极耳和极柱。本申请的技术方案,改善了电池单体的散热能力,提升了电池单体的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,特别是涉及电池单体及其制备方法。
背景技术
随着电池单体充电倍率的提高,在充电过程中,电池单体内部升温越来越严重。电池单体的高温主要来源其内的电极组件。电极组件的高温可通过极耳传递至极柱,而后经极柱与外部的液冷结构换热。若极柱与极耳连接位置不可靠,会影响电极组件的散热,降低电池单体的可靠性。
发明内容
基于此,提供一种电池单体及其制备方法,可改善电池单体的散热能力,提高其可靠性。
第一方面,本申请提供一种电池单体,包括:
端盖,包括盖板及设于所述盖板的极柱;
电极组件,具有面向所述盖板设置的极耳端,所述极耳端凸设有极耳;
绝缘填胶件,设于所述电极组件和所述盖板之间,其具有填胶空间、以及与所述填胶空间连通的避让孔,所述绝缘填胶件面向所述极耳端的一端设有敞口,所述极耳经由所述敞口伸入所述填胶空间,所述极柱穿设所述避让孔,且于所述填胶空间内与所述极耳相连接;及
导热胶,经由所述敞口填充于所述填胶空间内,且包覆所述极耳和所述极柱。
在一些实施例中,所述敞口沿所述盖板厚度方向的投影包含所述极耳端沿所述厚度方向的投影。
在一些实施例中,所述极柱包括配接段,所述配接段自身或者通过密封件与所述避让孔相配接。
在一些实施例中,所述极柱包括所述配接段、以及与所述配接段相邻连接的焊接段,所述焊接段位于所述填胶空间并与所述极耳相焊接;沿所述盖板的厚度方向,所述焊接段的投影均超出所述配接段的投影和所述避让孔的投影;
所述避让孔的内壁被构造为可形变。
在一些实施例中,所述避让孔的孔壁上凹陷形成有多个缺口,所述多个缺口沿避让孔的周向间隔布置;
各所述缺口沿所述厚度方向贯通所述绝缘填胶件的壁体,以使得所述避让孔的内壁能够弯折形变。
在一些实施例中,所述绝缘填胶件包括分隔条和/或凸柱;
所述分隔条位于所述填胶空间,并将所述填胶空间分隔形成主空间和溢胶空间,所述避让孔与所述主空间相连通,所述极耳伸入所述主空间内;所述分隔条形成有将所述溢胶空间与所述主空间连通的溢胶通道;至少所述主空间内填充有所述导热胶;
所述盖板上设置有注液孔,所述凸柱位于所述填胶空间、且朝向所述极耳端延伸至穿过所述敞口,并与所述极耳端相间隔;所述凸柱内形成与所述注液孔相连通的注液流道;沿所述盖板的厚度方向,所述注液孔的出口端的投影位于所述注液流道的入口端的投影范围内。
在一些实施例中,所述电池单体还包括绝缘支撑件,所述绝缘支撑件设于所述极耳端,且与所述导热胶相对设置;
所述绝缘支撑件上设置有沿所述盖板的厚度方向贯通设置的镂空位,镂所述空位套设于所述极耳的外围。
在一些实施例中,所述盖板具有背离所述电极组件设置的外端面;每一所述极柱具有背离所述电极组件设置的第一过流面,全部所述极柱的所述第一过流面的面积S1与所述外端面的面积S2,满足:0.45S2≤S1<S2。
在一些实施例中,每一所述极柱具有与所述第一过流面相背设置的所述第二过流面,全部所述极柱的所述第二过流面的面积S1’与所述外端面的面积S2,满足:0.5S2≤S1’<S2。
在一些实施例中,所述端盖包括N个所述极柱,N个所述极柱沿所述盖板的长度方向并排间隔布置,N≥4且为偶数。
在一些实施例中,在所述外端面所在的平面内,相邻所述极柱的所述第一过流面之间的间隔为m,首尾两个所述极柱的所述第一过流面在所述长度方向上与所述外端面边缘之间的距离为p,以及全部所述极柱的所述第一过流面在所述宽度方向上与所述外端面边缘之间的距离为n;
满足:S2=(a+2n)*[N*b+2p+(N-1)*m],其中,m≥2mm,n≥4mm,p≥4mm。
在一些实施例中,所述极耳配置有多个,所述多个极耳沿所述盖板的长度方向间隔布置,每一所述极柱对应与一所述极耳相焊接,相邻所述极耳的极性相反。
在一些实施例中,在所述盖板的长度方向上,负极极性的所述极耳的长度L1与正极极性的所述极耳的长度L2,满足:
L1≤L2,或者,0.25L2≤L1≤0.9L2。
第二方面,本申请提供一种电池单体的制备方法,应用于上述任一实施例中所述的电池单体,制备方法包括:
将端盖上的极柱穿过绝缘填胶件的避让孔,以使所述极柱伸入所述绝缘填胶件的填胶空间;
将所述绝缘填胶件的敞口朝上,并将处于平躺状态下的电极组件的极耳与位于所述填胶空间的所述极柱相焊接;处于平躺状态时,电极组件的极耳端位于所述电极组件在水平方向上的一侧;
经由所述敞口向所述填胶空间内灌入导热胶;
折弯所述极耳并翻转所述电极组件,直至所述电极组件的极耳端与所述绝缘填胶件的所述敞口相对布置。
与现有技术相比,本申请的技术方案具有如下有益效果:
上述电池单体,在端盖的盖板和电极组件的极耳端之间设置绝缘填胶件,极柱和极耳均伸入绝缘填胶件内的填胶空间,导热胶在电池单体制备过程中,经绝缘填胶件的敞口灌注在填胶空间内,确保导热胶有效包覆极柱和极耳,增强两者的连接可靠性,也在一定程度上增加了两者传热面积,提高两者的传热效率。而且,利用填胶空间限定导热胶的用量,可降低导热胶消耗,降低成本。总而言之,本申请提出的电池单体的散热能力得到改善,其可靠性也得到提高。
上述电池单体的制备方法,将绝缘填胶件倒置使其敞口朝上,并在电极组件置于平躺状态下时,将极耳经敞口伸入填胶空间,而与填胶空间内的极柱的焊接,使得极耳和极柱的焊接操作更加简单、方便。此外,在极耳和极柱焊接完成后,可经敞口灌注导热胶,可确保导热胶有效包覆极耳和极柱,且导热胶灌胶过程更易于控制。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中,用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中:
图1展示了一些实施例的电池单体的外形示意图。
图2展示了图1所示电池单体的分解示意图。
图3展示了图1所示电池单体的内部结构示意图。
图4展示了一些实施例的绝缘填胶件的结构示意图。
图5展示了图3中I处的放大图。
图6展示了一些实施例的端盖的分解示意图。
图7展示了一些实施例的密封件的内部剖面图。
图8展示了图4所示的绝缘填胶件的另一方位视图。
图9展示了图8中II处的放大图。
图10展示了一些实施例的盖板的局部结构示意图。
图11展示了一些实施例的密封钉的结构示意图。
图12展示了一些实施例的绝缘填胶件的局部结构示意图。
图13展示了图2中III处的放大示意图。
图14展示了一些实施例的绝缘支撑件的结构示意图。
图15展示了图14所示的绝缘支撑件的另一方位视图。
图16展示了一些实施例的电池单体的部分结构示意图。
图17展示了一些实施例的电池单体的分解示意图。
图18展示了图17所示的电池单体的另一方位视图。
图19展示了一些实施例的端盖的结构示意图。
图20展示了一些实施例的端盖的剖面示意图。
图21展示了一些实施例的电池单体的制备方法的流程示意图。
图22展示了电池单体在制备过程中电极组件的状态变化示意图。
具体实施方式中的附图标号如下:
100、电池单体;Z、厚度方向;X、长度方向;Y、宽度方向;10、端盖;11、盖板;11a、注液孔;a1、沉槽;a2、通孔;11b、极柱孔;12、极柱;12b、配接段;12c、焊接段;GL1、第一过流面;GL2、第二过流面;13、密封件;13d、安装孔;13e、第一密封槽;13i、第二密封槽;14、密封钉;14g、凸台部;14k、柱部;W、外端面;T、间隔区;20、电极组件;J、极耳端;21、极耳;21a、根段;21b、尾段;21c、弯曲段;30、绝缘填胶件;31、底板;32、侧板;30h、填胶空间;h1、主空间;h2、溢胶空间;30i、避让孔;30m、敞口;30n、缺口;30p、拐角位置;33、分隔条;33q、溢胶通道;34、凸柱;34r、注液流道;40、导热胶;50、绝缘支撑件;50u、镂空位;u1、支撑槽;u11、开口;d1、第一端面;d2、第二端面;51、加强筋;50v、过液孔;60、外壳;70、导热包覆件。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进,因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中,需要理解的是,若有出现,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”、“轴向”、“径向”、“周向”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,若有出现,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至少一个该特征。在本申请的描述中,“多个”的含义是至少两个,例如两个,三个等,除非另有明确具体的限定。
在本申请中,除非另有明确的规定和限定,若有出现,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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,除非另有明确的限定。对于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。
为了改善电极组件的散热,申请人考虑在电池单体的端盖和电极组件之间设置导热胶,一方便利用导热胶包覆极柱和极耳,提高两者的连接可靠性,另一方便利用导热胶增加热量传递路径,提高散热效果,降低电池单体高度方向上的温度差异。在考虑导热胶的设置方式时,若采用点胶方式(如将导热胶直接涂覆在极柱和极耳的连接处,或者将导热胶涂覆在端盖内侧)使导热胶包覆极耳和极柱的连接处,不仅效率低,也容易出现导热胶分布不均的问题。若采用在端盖上设灌胶孔,通过灌胶孔向电池单体内部灌胶,需要充入大量的导热胶,使导热胶填满端盖和电极组件的各处空间,确保导热胶能够有效包覆极柱和极耳的连接处,成本较高。
基于此,本申请实施例提出了一种电池单体及其制备方法,通过在端盖和电极组件之间配置绝缘填胶件,利用绝缘填胶件的填胶空间限定导热胶的用量,在电池单体制备过程中,导热胶经绝缘填胶件的敞口注入填胶空间,在减少导热胶用量的同时,保证导热胶能够良好包覆极柱和极耳,改善电池单体的散热能力,进而提高电池单体的可靠性。
下面对本申请实施例中的电池单体作详细介绍。
图1展示了一些实施例的电池单体100的外形示意图。图2展示了图1所示电池单体100的分解示意图。图3展示了图1所示电池单体100的内部结构示意图。
请结合图1至图3,本申请实施例提出的电池单体100,包括端盖10、电极组件20、绝缘填胶件30和导热胶40。端盖10包括盖板11及设于盖板11的极柱12,电极组件20具有面向盖板11设置的极耳端J,极耳端J凸设有极耳21。绝缘填胶件30设于电极组件20和盖板11之间,其具有填胶空间30h、以及与填胶空间30h连通的避让孔30i,绝缘填胶件30面向极耳端J的一端设有敞口30m,极耳21经由敞口30m伸入填胶空间30h,极柱12穿设避让孔30i,且于填胶空间30h内与极耳21相连接。导热胶40经由敞口30m填充于填胶空间30h内,且包覆极耳21和极柱12。
具体而言,端盖10的盖板11盖合于外壳60的开口端。极耳端J位于电极组件20的一端或者两端。当极耳端J位于电极组件20一端,其上通常凸设有正极耳和负极耳,相应地,盖板11盖合外壳60的一端开口端。当极耳端J位于电极组件20的相背两端,其上至少凸设有一个极耳21,相应地,盖板11盖合外壳60的两端开口端。可以但不限定地,电池单体100为方形电池,盖板11为方形板。
通常地,盖板11上设有极柱孔11b,极柱12穿设极柱孔11b,其一端伸出盖板11外侧而与外部电路直接或者间接电连接,其另一端伸出盖板11内侧(面向电极组件20的一侧),而与极耳21连接。极柱12与极耳21的连接方式包括焊接、卡接等。
绝缘填胶件30具有绝缘性,其布置在极耳端J和盖板11之间,将极耳端J与盖板11绝缘隔离,降低盖板11漏电的风险。绝缘填胶件30形成填胶空间30h,其面向极耳端J的一端设置有敞口30m,敞口30m是将填胶空间30h与极耳端J连通的敞开性的孔/口结构。
极柱12的一端穿设避让孔30i而伸入填胶空间30h,极耳21穿设敞口30m伸入填胶空间30h,两者在填胶空间30h内相连接,两者的连接处位于填胶空间30h内。其中,绝缘填胶件30与盖板11之间可以是装配连接、粘接等,以使得绝缘填胶件30的位置固定。当然,可采取其他方式实现绝缘填胶件30的位置固定。
图4展示了一些实施例的绝缘填胶件30的结构示意图。在一实施例中,参照图4,绝缘填胶件30可以由底板31和侧板32形成,侧板32围绕底板31的边缘呈一圈设置,两者共同形成填胶空间30h,侧板32背离底板31的一端完全敞开以形成上述敞口30m,底板31靠近盖板11布置,避让孔30i位于底板31上,此时绝缘填胶件30的结构简单,可降低制造成本。可以地,底板31的形状与盖板11的形状通常匹配。例如,盖板11为方形板,则底板31也可为方形板。
在其他实施例中,绝缘填胶件30还可以包括封板(未图示),封板设置在侧板32背离底板31的一端,且与底板31相对。在封板上设置面向极耳端J敞开的敞孔,利用敞孔作为上述敞口30m。此时,可在封板上设置一个或者多个敞孔,各敞孔可经一个或者多个极耳21穿设而伸入填胶空间30h内。
具体来说,绝缘填胶件30的数量可配置一个或者多个。若绝缘填胶件30配置多个,各绝缘填胶件30的填充空间内可伸入不同的极耳21和不同的极柱12,即一组极耳21和极柱12对应配置一绝缘填胶件30。可以地,如图2和图3所示,绝缘填胶件30仅配置一个,全部极耳21和全部极柱12均位于该绝缘填胶件30的填胶空间30h内,如此可简化电池单体100的结构。
在制备电池单体100的过程中,将绝缘填胶件30固定后(其敞口30m与盖板11相背离),将极耳21与极柱12于填胶空间30h内相固定(如焊接、卡接),而后通过敞口30m向填胶空间30h内注入流动的导热胶40,待导热胶40凝固。需要说明地,导热胶40可充满填胶空间30h,并与电极组件20的极耳端J导热接触。导热胶40也可仅填充填胶空间30h的局部,只要能够良好包覆极耳21和极柱12即可。
上述电池单体100,在端盖10的盖板11和电极组件20的极耳端J之间设置绝缘填胶件30,极柱12和极耳21均伸入绝缘填胶件30内的填胶空间30h,导热胶40在电池单体100制备过程中,经绝缘填胶件30的敞口30m灌注在填胶空间30h内,确保导热胶40有效包覆极柱12和极耳21,增强两者的连接可靠性,也在一定程度上增加了两者传热面积,提高两者的传热效率,从而降低两者的温度差。而且,利用填胶空间30h限定导热胶40的用量,可降低导热胶40消耗,降低成本。与现有技术相比,本申请提出的电池单体100的散热能力得到改善,其可靠性得到提高。
通常但不限定地,绝缘填胶件30与盖板11导热连接。具体可以地,绝缘填胶件30与盖板11的内侧直接贴合或者粘胶连接等。此时,将绝缘填胶件30上设置为与盖板11之间导热,极耳21和极柱12上的热量可通过导热胶40、绝缘填胶件30传递至盖板11,并由盖板11与外部液冷结构换热,提高电池单体100的散热能力。
为了便于导热胶40的灌注,在一些实施例中,在灌注导热胶40时,绝缘填胶件30的敞口30m所在一端与极耳端J之间相对且间隔,而至于电池单体100装配完成后,敞口30m所在一端与极耳端J是否间隔则不限定。例如,极耳21在弯折前伸入填胶空间30h内,此时敞口30m与极耳端J相间隔,待导热胶40灌注结束后,弯折极耳21,使得极耳端J与敞口30m相靠近直至极耳端J封闭敞口30m。
在一些实施例中,结合图3理解,敞口30m沿盖板11厚度方向Z的投影包含极耳端J沿该厚度方向Z的投影。
此时敞口30m的敞开面积比较大,当极耳21和极柱12为焊接时,便于在填胶空间30h内对极柱12和极耳21进行焊接操作,也可使得灌胶过程可视化,保证导热胶40有效包覆极柱12和极耳21。具体可以地,敞口30m的投影超出极耳端J的投影范围。具体来说,该敞口30m可由上述侧板32背离底板31一端所形成。
图5展示了图3中I处的放大图。
在一些实施例中,结合图5理解,极柱12包括配接段12b,配接段12b自身或者通过密封件13与避让孔30i相配接。
在一示例中(未图示),配接段12b自身与避让孔30i相配接,例如两者的一者上设置有配接槽,另一者上设置卡设于配接槽内的配接凸起。在图5所展示图例中,极柱12的配接段12b通过密封件13与避让孔30i相配接。
此时,由于配接段12b与避让孔30i直接或者间接配接,即两者之间的位置关系是固定的。如此,通过极柱12的配接段12b和避让孔30i的配合,可将绝缘填胶件30与盖板11的位置相固定,实现绝缘填胶件30的安装。
在配接段12b与避让孔30i配接的情况下,由于绝缘填胶件30可通过配接段12b和避让孔30i的配接来实现定位安装,绝缘填胶件30的定位安装可不依赖于盖板11,因此绝缘填胶件30是否与盖板11导热连接不作限定。当然,不管配接段12b是否与避让孔30i相配接,绝缘填胶件30也可通过与盖板11粘接、卡接、紧固连接等实现其安装。
图6展示了一些实施例的端盖10的分解示意图。图7展示了一些实施例的密封件13的内部剖面图。
在一具体实施例中,结合图5、图6和图7理解,盖板11包括极柱孔11b,密封件13安装于极柱孔11b,密封件13上设有与极柱孔11b的孔壁凹凸配接的第一密封槽13e,密封件13具有安装孔13d,配接段12b穿设安装孔13d,安装孔13d的孔壁上形成与配接段12b凹凸配接的第二密封槽13i。
密封件13可以选用硅胶、橡胶等软质材质。密封件13呈圈状,例如圆圈状、方圈状等。密封件13的圈内壁围合形成安装孔13d,安装孔13d在盖板11的厚度方向Z是贯通设置的。密封件13穿设极柱孔11b,并通过第一密封槽13e与极柱孔11b孔壁上的凹凸结构密封配接。极柱12的配接段12b穿设密封件13的安装孔13d,且其外壁上的凹凸结构与第二密封槽13i密封配接。
此时,极柱12与盖板11的极柱孔11b之间通过凹凸密封件13密封连接,密封路径较长,可有效确保极柱12与盖板11连接处的密封性能,且起到绝缘效果。
具体来说,如图5所示,绝缘填胶件30的避让孔30i的内壁可与极柱孔11b的孔壁共同配接于第一密封槽13e内。
在一些实施例中,极柱12包括上述配接段12b、以及与配接段12b相邻连接的焊接段12c,焊接段12c位于填胶空间30h并与极耳21相焊接。沿盖板11的厚度方向Z,焊接段12c的投影均超出配接段12b的投影和避让孔30i的投影。避让孔30i的内壁被构造为可形变。
焊接段12c的投影形状、配接段12b的投影形状和避让孔30i的投影形状基本匹配。例如,当三者的投影形状均为圆形,则焊接段12c的外径大于配接段12b的外径,避让孔30i的内径小于焊接段12c的外径。又例如,当三者的投影形状均为方形,在方形投影的长度方向X和宽度方向Y上,焊接段12c的尺寸均大于配接段12b的尺寸和避让孔30i的尺寸。
避让孔30i的内壁可形变,是指避让孔30i可随外力作用而发生形状改变,以允许焊接段12c能够穿过避让孔30i。为了实现避让孔30i的内部可形变,绝缘填胶件30可采用软质结构,如硅胶、橡胶。
在组装电池单体100时,将绝缘填胶件30安装在端盖10的内侧,在此过程中,随着绝缘填胶件30逐步靠近盖板11内侧,避让孔30i先卡入焊接段12c(在此过程中,避让孔30i在焊接段12c的作用下发生形变),待焊接段12c穿过避让孔30i后,避让孔30i到达与配接段12b配接的位置(避让孔30i恢复至初始状态)。
此时,避让孔30i所在的绝缘填胶件30部分在盖板11的厚度方向Z上不能脱出极柱12的焊接段12c,提高绝缘填胶件30的安装稳定性。
图8展示了图4所示的绝缘填胶件30的另一方位视图。图9展示了图8中II处的放大图。
具体到实施例中,参照图4、图8和图9,避让孔30i的内壁凹陷形成有多个缺口30n,多个缺口30n沿避让孔30i的周向间隔布置。各缺口30n沿上述厚度方向Z贯通绝缘填胶件30的壁体,以使得避让孔30i的内壁能够弯折形变。
在组装电池单体100时,随着绝缘填胶件30逐步靠近盖板11内侧,避让孔30i卡入焊接段12c,由于焊接段12c的挤压,位于缺口30n两侧的避让孔30i的内壁部分会朝向填胶空间30h内部弯折,以使得避让孔30i形成的孔结构变大,进而允许焊接段12c穿设避让孔30i。当焊接段12c穿过避让孔30i后,焊接段12c的挤压作用消失,发生弯折的绝缘填胶件30部分回弹至初始状态,而与配接段12b顺利配接。
此时,通过在避让孔30i的周向上设置多个缺口30n,通过缺口30n实现避让孔30i孔壁的可形变,以允许焊接段12c穿设,绝缘填胶件30的材质是否为柔性材质不作要求,使得绝缘填胶件30的选材范围更广,可提高绝缘填胶件30整体的强度。
在一实施例中,如图4和图8所示,避让孔30i为方形孔,缺口30n布置在避让孔30i的拐角位置30p。此时,将缺口30n布置在避让孔30i的拐角位置30p处,避让孔30i的内壁更易于发生弯折形变,同时在弯折形变后恢复原始状态时,能够避免缺口30n位置无法形变或者缺口30n撕裂变形无法恢复,影响密封效果。
在一些实施例中,结合图8和图9理解,绝缘填胶件30包括分隔条33。分隔条33位于填胶空间30h,并将填胶空间30h分隔形成主空间h1和溢胶空间h2。避让孔30i与主空间h1相连通,极耳21伸入主空间h1内。分隔条33形成有将溢胶空间h2与主空间h1连通的溢胶通道33q。至少主空间h1内填充有导热胶40。
可理解地,极柱12穿设避让孔30i后伸入主空间h1,而与位于主空间h1的极耳21相连接。当绝缘填胶件30由上文底板31和侧板32围合形成,分隔条33设置在底板31上。具体来说,分隔条33可自身于填胶空间30h内围合形成有溢胶空间h2,分隔条33也可与侧板32间隔形成溢胶空间h2。
溢胶通道33q用于主空间h1内的导热胶40灌注量达到所需时,多余的导热胶40经溢胶通道33q溢到溢胶空间h2内进行存储,以避免导热胶40溢出填胶空间30h。
一种实施方式中,溢胶通道33q包括形成于分隔条33自身的溢胶孔,该溢胶孔在盖板11厚度方向Z上的布置高度不低于主空间h1内所需导热胶40的厚度。在另一实施方式中,分隔条33低于敞口30m所在的端面设置(即分隔条33低于侧板32背离底板31的一端),以在分隔条33和敞口30m所在的端面之间间隔形成溢胶通道33q,分隔条33的高度决定了导热胶40的厚度,此种方式可简化分隔条33的结构。
在灌胶过程中,经敞口30m向主空间h1内注入导热胶40,直至导热胶40有效包裹极耳21和极柱12。当主空间h1内的导热胶40达到所需用量,而未及时停止导热胶40的灌注,多余的导热胶40可通过溢胶通道33q流向溢胶空间h2。如此,不仅可避免导热胶40溢出填胶空间30h,而且还便于判断导热胶40灌胶是否到位,有效控制导热胶40的用量。
在一具体实施例中,分隔条33与填胶空间30h的侧壁(由侧板32形成)间隔形成溢胶槽,该溢胶槽作为溢胶空间h2。此时,溢胶空间h2位于填胶空间30h的边缘区域,便于布局极耳21和极柱12。
在一些实施例中,结合图3和图8理解,绝缘填胶件30包括凸柱34。盖板11上设置有注液孔11a,凸柱34位于填胶空间30h、且朝向极耳端J延伸至穿过敞口30m,并与极耳端J相间隔。凸柱34内形成与注液孔11a相连通的注液流道34r。沿盖板11的厚度方向Z,注液孔11a的出口端的投影位于注液流道34r的入口端的投影范围内。
具体而言,底板31与盖板11贴合,底板31上对应注液孔11a的位置朝向极耳端J凸出设置有凸柱34,凸柱34内的注液流道34r与注液孔11a相对布置。经注液孔11a注入的电解液,先流经注液流道34r,而后向电极组件20的极耳端J浸润。
由于注液孔11a的出口端投影位于注液流道34r的入口端的投影范围,即注液流道34r的入口端内径大于注液孔11a的出口端的内径,使得电解液自注液孔11a排出后顺利进入注液流道34r,而不会流出注液流道34r。由于凸柱34超出敞口30m,在灌胶过程中,导热胶40不会堵塞注液流道34r。由于凸柱34与极耳端J间隔,电解液自注液流道34r流出后,可朝向极耳端J各处流动,使得电解液更均匀的浸润电极组件20。
如此,凸柱34的设置可使得电解液顺利注入电池单体100内部,并利于实现电解液在电极组件20内部的均匀分布。
图10展示了一些实施例的盖板11的局部结构示意图。图11展示了一些实施例的密封钉14的结构示意图。图12展示了一些实施例的绝缘填胶件30的局部结构示意图。
在一些实施例中,参照图3,端盖10还包括设于注液孔11a的密封钉14。密封钉14密封设置于注液孔11a处,可避免电池单体100内部游离的电解液自注液孔11a处泄漏。
具体到实施例中,结合图3、图10和图11理解,注液孔11a包括相邻连通的沉槽a1和通孔a2,密封钉14包括相连接的凸台部14g和柱部14k,凸台部14g支撑于沉槽a1的底壁,且与沉槽a1的侧壁相间隔,柱部14k配接于通孔a2内;通孔a2的内径D1、沉槽a1的内径D2、凸台部14g的外径D3、柱部14k的外径D4,满足:D4<D1<D3,0.7D2<D3<D2。
D4<D1<D3,一方面会使得柱部14k较为省力的插入通孔a2内,另一方便,在插装密封钉14的过程中,当凸台部14g被沉槽a1底部所限位,表明密封钉14安装到位,密封钉14安装更加可靠。
0.7D2<D3<D2,表明凸台部14g与沉槽a1的侧壁之间存在一定间隙,可用于密封钉14与注液孔11a之间的缝隙焊接,提高密封效果。
在一些实施例中,结合图10和图12理解,注液流道34r的孔径D5满足:D5>D1。如此,电解液可顺利自注液孔11a流入注液流道34r,而不会泄漏。
在一些实施例中,参照图3和图14,电池单体100还包括绝缘支撑件50,绝缘支撑件50设于极耳端J,且与导热胶40相对设置。绝缘支撑件50上设置有沿盖板11的厚度方向Z贯通设置的镂空位50u,镂空位50u套设于极耳21的外围。
具体来说,镂空位50u可以是孔结构或者槽结构,只要能够套设在极耳21外围即可。
绝缘支撑件50具有绝缘效果,可加强隔离盖板11和电极组件20。绝缘支撑件50支撑在极耳端J,极耳端J上的极耳21依次穿设镂空位50u和敞口30m后,伸入填胶空间30h。极耳21通常是薄片状,镂空位50u套设于极耳21的外围,可对极耳21进行一定支撑,强化极耳21的结构稳定性。
具体来说,本申请实施例中的绝缘填胶件30和绝缘支撑件50均可选用绝缘性能良好的尼龙(Polyamide,简称PA)、聚碳酸酯(Polycarbonate,简称PC)、聚对苯二甲酸丁二酯((Polybutylene terephthalate,简称PBT)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(Acrylonitrile Butadiene Styrene,简称ABS)等高分子材料,还可以在这些高分子材料中添加增强导热性能且绝缘的填料(如Al2O3、AlN、BN、MgO、ZnO、NiO、Si3N4等)。
图13展示了图2中III处的放大示意图。图14展示了一些实施例的绝缘支撑件50的结构示意图。图15展示了图14所示的绝缘支撑件50的另一方位视图。
值得说明地,在一实施例中,如图13所示,极耳21包括相交设置的根段21a和尾段21b、以及曲折连接于根段21a和尾段21b之间的弯曲段21c,尾段21b位于填胶空间30h并与极柱12相焊接,根段21a穿设镂空位50u;导热胶40至少包覆尾段21b。
具体来说,导热胶40还可包覆弯曲段21c。在实际应用时,极耳21在非折弯前,电极组件20位于其极耳端J与盖板11在水平面内错开布置的水平状态。由于极耳21凸出于极耳端J,极耳21大致处于水平状态,其与极柱12在填胶空间30h内更易于焊接。待极耳21的尾段21b与极柱12焊接后,将极耳21折弯,直至其极耳端J与盖板11相对布置。具体来说,极耳21的根段21a穿设镂空位50u。
具体到实施例中,参照图14和图15,镂空位50u包括呈条形设置的支撑槽u1,支撑槽u1在其纵长方向上的一端封闭,另一端构造为开口u11,绝缘支撑件50经由开口u11允许极耳21插装于支撑槽u1内。
当盖板11为方形板,支撑槽u1的纵长方向与盖板11的长度方向X对应。
在实际操作时,将支撑槽u1的开口u11朝向极耳21,沿极耳端J在支撑槽u1的纵长方向上移动绝缘支撑件50,在此过程中,极耳21自支撑槽u1的开口u11不断插入支撑槽u1内,直至插装到位(例如与封闭端相抵接为插装到位)。通常地,支撑槽u1的槽宽(支撑槽u1在与其纵长方向垂直的方向上的尺寸)稍大于或者等于极耳21的宽度,方便极耳21插入的同时,支撑绝缘件可对极耳21进行有效支撑。
如此,绝缘支撑件50与极耳21的装配过程更简单,易于实现。
在一些实施例中,参照图14和图15,支撑槽u1的开口u11呈喇叭状设置,且其大口径端相对其小口径端远离支撑槽u1的封闭端设置。
支撑槽u1的开口u11在槽宽方向上的尺寸自其大口径端向小口径端递减。
在插装极耳21时,极耳21先经过开口u11的大口径端,而后经开口u11的小口径端插入支撑槽u1内部。将开口u11设计为喇叭状,使得极耳21更容易插入支撑槽u1内。
图16展示了一些实施例的电池单体100的部分结构示意图。
在一些实施例中,结合图2、图3和图16理解,多个极耳21沿支撑槽u1的纵长方向间隔并排布置。绝缘支撑件50配置两个,相邻部分极耳21穿设同一绝缘支撑件50的支撑槽u1,相邻的剩余部分极耳21穿设另一绝缘支撑件50的支撑槽u1。两个绝缘支撑件50的支撑槽u1间隔设置,且开口u11相对布置。
显而易见地,此处极耳21相邻是指在支撑槽u1的纵长方向上相邻。在一实施例中,各电极组件20的极耳端J设置有多个极耳21,该多个极耳21在盖板11的长度方向X并排间隔设置。具体而言,该多个极耳21中,可以包括一个或者多个正极耳,还可以包括一个或者多个负极耳。沿盖板11的长度方向X(与支撑槽u1的纵长方向对应),将各电极组件20上的全部极耳21分成两组,其中一组极耳21插设在其中之一绝缘支撑件50的支撑槽u1内,其中另一组极耳21插设在其中另一绝缘支撑件50的支撑槽u1内,两个绝缘支撑件50的支撑槽u1配置为开口u11相对,两者可沿支撑槽u1的纵长方向相对移动时,将各组极耳21插装于对应的支撑槽u1内。
此时,每一绝缘支撑件50的各支撑槽u1内插装至少一个极耳21,一方面可以减少绝缘支撑件50的配置数量,降低成本。另一方面,可提高绝缘支撑件50的安装效率,进而提升电池单体100的组装效率。
值得注意地,同一极柱12可以与一个电极组件20上的极耳21连接,也可以与不同电极组件20上的极耳21同时连接。
在一实施例中,结合图2理解,为了提高电池单体100的性能,电池单体100内部配置至少两个电极组件20,该至少两个电极组件20均存在一个极耳21与同一极柱12相连接,且这些极耳21沿支撑槽u1的槽宽所在方向间隔设置。可以地,绝缘支撑件50上的支撑槽u1的数量对应有多个,多个支撑槽u1同向纵长延伸,且沿与纵长方向垂直的方向并排设置。每一支撑槽u1对应插装一极耳21,使得同一绝缘支撑件50能够支撑与同一极柱12相连接的多个极耳21,提高电池单体100装配效率,并降低成本。
当然,绝缘支撑件50上的支撑槽u1也可仅配置一个,每一极耳21对应插装于该绝缘支撑件50的支撑槽u1,或者与同一极柱12相连的多个极耳21对应同时插装于该绝缘支撑件50的支撑槽u1内。
在一具体实施例中,电极组件20和绝缘支撑件50均配置两个,每一电极组件20位于相同一端的极耳端J上均配置有多个极耳21,各电极组件20上的全部极耳21均沿盖板11的长度方向X间隔设置,且两个电极组件20的全部极耳21在盖板11的宽度方向Y上一一对应布置。该两个电极组件20上相对应的两个极耳21与同一极柱12相连接,且分别插装在同一绝缘支撑件50上的不同两个支撑槽u1内。两个绝缘支撑件50上支撑槽u1的开口u11相对设置,如上文所记录,其中之一绝缘支撑件50的支撑槽u1插装在盖板11的长度方向X上相邻的部分极耳21,其中另一绝缘支撑件50的支撑槽u1插装相邻的另一部分极耳21。
在一些实施例中,结合图3理解,盖板11上设置有注液孔11a,沿盖板11的厚度方向Z,绝缘支撑件50的投影与注液孔11a的投影相错开。
具体可以地,在一示例中(如图3所示),绝缘支撑件50配置有两个,两个绝缘支撑件50在盖板11的长度方向X上间隔布置,两者之间的间隔空间与注液孔11a对应。在其他示例中,也可在绝缘支撑件50设置避位孔,避位孔与注液孔11a相对布置。
当绝缘填胶件30上设置上述凸柱34,凸柱34的投影包含注液孔11a的投影,将凸柱34的投影设置为与绝缘支撑件50的投影错开。
此时,绝缘支撑件50不会阻碍电解液流向极耳端J,有利于电解液顺利浸润电极组件20。
在一些实施例中,参照图14、图15和图16,绝缘支撑件50上设置有过液孔50v,过液孔50v连通注液孔11a与电极组件20,且与镂空位50u错开设置。
具体来说,过液孔50v沿盖板11的厚度方向Z贯通设置在绝缘支撑件50上,其与镂空位50u错开,镂空位50u中的极耳21不会与过液孔50v产生干涉,影响其过液。在绝缘支撑件50上通常设置有多个过液孔50v,以增加过液能力。多个过液孔50v分散布置在绝缘支撑件50上,以供电解液向电极组件20的多个位置流动。
由于绝缘支撑件50支撑在极耳端J,在一定程度上会阻碍电解液流向电极组件20。此时,在绝缘支撑件50上设置过液孔50v,可增加电解液流向极耳端J的路径,使得电解液能够更加均匀的浸润到电极组件20内部,提高电极组件20的循环能力。
在一些实施例中,结合图14和图15,绝缘支撑件50包括沿盖板11的厚度方向Z相背设置的第一端面d1和第二端面d2,第一端面d1构造为与电极组件20相贴合的平面结构。第二端面d2上设置有加强筋51,镂空位50u穿设加强筋51。
第一端面d1呈平面,其与极耳端J的接触面积较大,绝缘支撑件50作用于电极组件20的压力更均匀,避免电极组件20局部受挤压而引发安全问题。
绝缘支撑件50的第二端面d2上可配置多个加强筋51,每一加强筋51呈条状设置,多个加强筋51可纵横交错形成网状结构。加强筋51的设置不仅可加强绝缘支撑件50的整体强度,而且镂空位50u贯通加强筋51,可提高绝缘支撑件50对穿设镂空位50u的极耳21的支撑力度。
值得一提地,在绝缘支撑件50上设置过液孔50v,由于过液孔50v是贯通第二端面d2的,即使第二端面d2上设置加强筋51,也可避免电解液堆积在第二端面d2,保证电解液顺利流出。
图17和图18展示了一些实施例的电池单体100的不同方位的分解示意图。
在一些实施例中,结合图17和图18理解,盖板11具有背离电极组件20设置的外端面W,每一极柱12凸出外端面W设置的一端表面为第一过流面GL1,全部极柱12的第一过流面GL1的面积S1与外端面W的面积S2,满足:0.45S2≤S1<S2。
可理解地,极柱12凸出盖板11的外端面W设置。极柱12在盖板11厚度方向Z上的一端表面为第一过流面GL1,第一过流面GL1位于电池单体100的外部,与电极组件20相背设置,且位于极柱12凸出外端面W的一端。极柱12的第一过流面GL1、盖板11的外端面W可以但不限于是平面。面积S1可理解为全部极柱12的第一过流面GL1在盖板11厚度方向Z上的投影面积之和。面积S2可理解为外端面W在盖板11厚度方向Z上的投影面积之和。
通常地,每一所述极柱12的形状和尺寸相一致,其第一过流面GL1的面积相同。
在实际应用时,极柱12通过第一过流面GL1与导线、导电排等连接,以接通外部电路。在盖板11外端面W尺寸相同的情况下,S1/S2的值越大,全部极柱12的第一过流面GL1的面积S1越大,极柱12与导线、导电排等的接触面积越大,接触电阻越小,极柱12的过流能力越强,电流传输效率越高。同时,第一过流面GL1面积大,可加大极柱12与外部的散热,提高电池单体100的散热能力。
在本实施例中,S1/S2的比值在[0.45,1)范围内取值,使得全部极柱12的第一过流面GL1的面积S1较大,可有效提升极柱12的过流能力和散热能力,进而改善电池单体100的性能。
具体来说,S1/S2可以选择取值为0.45、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95以及任意相邻选值之间的数值。进一步地,为了确保盖板11的强度以及极柱12之间的电气间隙,S1/S2≤0.8。
在一些实施例中,每一极柱12具有与第一过流面GL1相背设置的第二过流面GL2,全部极柱12的第二过流面GL2的面积S1’与外面端的面积S2,满足,0.5S2≤S1’<S2。
极柱12在盖板11厚度方向Z上的另一端表面为第二过流面GL2,第二过流面GL2面向电极组件20设置,且与极耳21连接。第二过流面GL2可以但不限于是平面,面积S1’可理解为全部极柱12的第二过流面GL2在盖板11厚度方向Z上的投影面积之和。
S1’/S2值越大,全部极柱12的第二过流面GL2的面积S1’越大,在相同电流下,不仅可降低电池单体100的内阻,还能够分散电流分布,降低电流密度,减少局部电流密度过高导致的极化现象,提升充放电效率。而且,还利于电池单体100内部热量通过极柱12传导至外部环境,降低工作温度,避免因过热导致的性能衰减或安全隐患(如热失控)。
在本实施例中,S1’/S2的比值在[0.5,1)范围内取值,全部极柱12的第二过流面GL2的面积S1’较大,可有效降低电流密度,提升充放电效率,提高电池单体100内部的散热和导热能力,进而改善电池单体100的性能。
具体来说,S1’/S2可以选择取值为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、0.95以及任意相邻选值之间的数值。进一步地,为了确保盖板11的强度,以及极柱12之间的电气间隙,S1’/S2≤0.8。
在一些实施例中,导热胶40可绝缘包覆极柱12朝向极耳21一侧,从而保证相邻电池单体100内部极柱12之间的电气间隙,从而可最大化第二过流面GL2的投影面积。导热胶40具有绝缘性,可包覆于极柱12朝向极耳21一侧的全部(包括极柱12与极耳21的焊接区域),即包覆极柱12的第二过流面GL2,从而在相邻极柱12之间实现电气隔离。
基于此,极柱12的第二过流面GL2的投影面积可大于极柱12的第一过流面GL1的投影面积。也就是,S1’大于S1。当极柱12的第二过流面GL2设计为面积较大,减少电池单体内部发热量,同时,较大的接触面积可为电流提供更多的流通路径,使得电流均匀分布在极柱12和极耳21的连接区域,避免局部电流密度过大造成的局部过热或者,此外,还可增大极耳21与极柱12的连接强度,使其能够承受更大的机械应力,避免振动、冲击导致的连接松动、断裂等问题。此外,极柱12的第一过流面GL1的投影面积设计小于第二过流面GL2的投影面积,使得极柱12在盖板11背离电极组件20一侧可预留更多空间,从而可有利于极柱12与外部的导电排的空间布局,提高极柱12与导电排之间的连接的可靠性,保证相邻极柱12之间的电气间隙。
在一些实施例中,参照图2,端盖10包括N个极柱12,N个极柱12沿盖板11的长度方向X并排间隔布置,N≥4且为偶数。
在常规设计中,同一端盖10上设置的极柱12数量为1个或者2个。在本实施例中,在端盖10上配置4个及以上的偶数个极柱12,一方面,可增加极柱12与极耳21、以及极柱12与外部电路的过流面积,不仅可降低电池单体100的过流电阻,还可降低电池单体100的过流密度,减少局部温升,提高电池单体100的充放电效率和散热能力。
另一方面,极柱12相对盖板11而言分散分布,电池单体100内部电极组件20上可对应配置多个极耳21,一一对应与极柱12连接,此时使得电极组件20的电流传输可分散在多个位置处进行,有助于提高电极组件20的温升均匀性,提高电池单体100的温度均匀性。
具体到实施例中,N个极柱12形成多个极柱组,每一极柱组包括极性相反的两个极柱12。全部极柱12沿盖板11的长度方向X间隔排布。
也就是说,多个极柱12中,其中一部分极柱12为正极柱,另一部分极柱12为负极柱,正极柱和负极柱的数量相同。可以地,正极柱和负极柱相间布置。
此时,多个正极柱和多个负极柱布置于同一端盖10,不仅使得电池单体100的充放电效率高、散热能力好,而且电池单体100在盖板11厚度方向Z上的空间利用率高。同时,可利用同一液冷板对电池单体100降温冷却,降低电池的液冷成本。
在一具体实施例中,如图2所示,极柱12的数量配置为4,包括两个正极柱和两个负极柱,正极柱和负极柱相间布置。如此,在相同S1和S1’的情况下,相比设置更多数量的极柱12,电池单体100的组装效率更高。
图19展示了一些实施例的端盖10的结构示意图。图20展示了一些实施例的端盖10的剖面示意图。
具体到实施例中,参照图19,各极柱12的第一过流面GL1在盖板11长度方向X上的尺寸为b,各极柱12的第一过流面GL1在盖板11宽度方向Y上的尺寸为a。在外端面W所在平面内,相邻极柱12的第一过流面GL1之间的间隔为m,首尾两个极柱12的第一过流面GL1在该长度方向X上与外端面W边缘之间的距离为p,以及全部极柱12的第一过流面GL1在该宽度方向Y上与外端面W边缘之间的距离为n,满足:
S2=(a+2n)*[N*b+2p+(N-1)*m],其中,m≥2mm,n≥4mm,p≥4mm。
各极柱12沿盖板11长度方向X等间隔的排列。m、n和p决定了极柱12在盖板11上的布置位置,当三者越小,在盖板11尺寸不变的情况下,极柱12的第一过流面GL1在盖板11外端面W所占用的面积越大,如上文所述,第一过流面GL1积越大,极柱12与导线、导电排等的接触面积越大,接触电阻越小,极柱12的过流能力越强,电流传输效率越高。同时,第一过流面GL1面积大,可加大极柱12与外部的散热,提高电池单体100的散热能力。当然,m、n和p三者的尺寸不能无限小,越小表示盖板11强度越低。
当m、n和p三者各自需要满足上述关系,可以兼顾盖板11强度以及电池单体100的性能。进一步可以地,m≤5mm,n≤10mm,p≤10mm,此时可兼顾盖板11强度以及电池单体100的性能。
在实际应用时,可根据上述尺寸,设计方形状的盖板11。具体来说,(a+2n)可看作盖板11的宽度尺寸,[N*b+2p+(N-1)*m]可看作盖板11的长度尺寸,由此确定出盖板11外端面W的面积S2。此时,在确定极柱12尺寸、间隔距离n、p、m后,可根据这些数据确定盖板11的尺寸,无需考虑其他结构在盖板11上的占用情况,可简化盖板11的设计。
具体到实施例中,参见图19,极柱12沿盖板11厚度方向Z上的投影呈矩形。通常地,盖板11的形状为方形,此时将极柱12设计为方形结构,端盖10不仅更加美观,而且也可简化端盖10结构。在相同m、n、p的情况下,极柱12的配置面积更大,对于提高电池单体100的性能效果更明显。
当然,在其他实施例中,极柱12也可成圆柱形或者其他棱形结构。
在一些实施例中,全部极柱12的第一过流面GL1在盖板11长度方向X上的总长度G1、盖板11的总长度G0、以及全部极柱12的第二过流面GL2在该长度方向X上的总长度G2,满足:0.5G0<G1<G2<G0。
具体可以地,为了简化设计,第一过流面GL1和第二过流面GL2在盖板11宽度方向Y上的尺寸相同,将第一过流面GL1和第二过流面GL2在盖板11长度方向X上的尺寸设计为不同,使得两者的面积不等。进一步为简化设计,各个极柱12的第一过流面GL1在各方向上的尺寸均相同,各个极柱12的第二过流面GL2在各方向上的尺寸均相同。
当0.5G0<G1<G2<G0,在第一过流面GL1和第二过流面GL2的宽度尺寸相同的情况下,可使得第一过流面GL1的面积小于第二过流面GL2的面积,降低电池单体100的过流密度,提高其充放电效率,同时还能够兼顾盖板11的强度和电池单体100的结构紧凑性。
在一些实施例中,参照图20,盖板11上设置有贯穿其外端面W的注液孔11a,各极柱12凸出外端面W设置。沿盖板11的长度方向X,各相邻两个极柱12之间形成有间隔区T,注液孔11a布置于部分间隔区T,布置有注液孔11a的间隔区T在该长度方向X上的尺寸为m1、注液孔11a的孔径为D2,未布置注液孔11a的间隔区T在该长度方向X上的尺寸为m2,满足:0.4m1≤D2<m1;m2≤m1。
间隔区T是指盖板11上位于在其长度方向X上相邻的两个极柱12之间的区域。注液孔11a用于充注电解液。注液孔11a布置在部分间隔区T内,其贯穿该间隔区T。注液孔11a的数量通常为1个,其布置在一个间隔区T内。注液孔11a的孔径D2是指注液孔11a沿盖板11厚度方向Z的投影最大尺寸。当注液孔11a包括上述沉槽a1和上述通孔a2时,其最大投影尺寸为沉槽a1的内径尺寸。
在此实施例中,m2≤m1,即未布置有注液孔11a的间隔区T的长度小于布置有注液孔11a的间隔区T的长度,如此方便布局注液孔11a。同时,0.4m1≤D2<m1,注液孔11a在所在间隔区T占用的面积适宜,对于间隔区T的强度影响较小。
在一些实施例中,参照图16理解,极耳21配置有多个,多个极耳21沿盖板11的长度方向X间隔布置,每一极柱12对应与一极耳21相焊接,相邻极耳21的极性相反。在盖板11的长度方向X上,负极极性的极耳21的长度L1与正极极性的极耳21的长度L2,满足:L1≤L2。
极性为负极的极耳21称作负极耳,极性为正极的极耳21称作正极耳。负极耳通常采用铜材质,正极耳通常采用铝材质。当L1=L2,表明正极耳的长度L2和负极耳的长度L1相同,在正极耳和负极耳宽度尺寸一致的情况下,各个极耳21的尺寸结构相同,由此能够简化电极组件20的制备。由于铝的导电能力弱于铜的导电能力,当L1<L2,在正极耳和负极耳的宽度尺寸一致的情况下,能够平衡正极耳和负极耳的过流能力,避免正极耳产热过多。
在另一些实施例中,负极极性的极耳21的长度L1与正极极性的极耳21的长度L2,满足:0.25L2≤L1≤0.9L2。此时,L1/L2在0.25至0.9范围内取值,在正极耳和负极耳宽度尺寸一致的情况下,可使正极耳和负极耳的过流能力和产热情况尽量匹配。具体来说,L1/L2可选择取值为0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.85、0.9以及任意相邻选值之间的数值。
通常地,各极耳21在盖板11宽度方向Y上的尺寸(即极耳21的宽度)彼此相等,简化电池单体100的制备。
在一些实施例中,参照图2,电池单体100还包括外壳60,外壳60包括具有开口u11端的容纳腔,盖板11盖合于容纳腔的开口u11端,且盖板11的外端面W背离容纳腔设置。电极组件20容纳于容纳腔。外壳60可以是钢壳、铝壳等,其于盖板11配合形成容纳电极组件20的容纳腔。外壳60与盖板11可采用焊接、卡接等方式密封连接。
进一步到实施例中,参照图2,电池单体100还包括导热包覆件70,导热包覆件70位于容纳腔,且包覆在电极组件20外。导热包覆件70具有导热性能,其可以是石墨烯、导热塑料膜(如PP、PC等)。
此时,电极组件20产生的热量通过导热包覆件70传递至外壳60,外壳60可与外部液冷结构换热,进而提高电池单体100与液冷结构的换热效率,大大降低电池单体100的工作热量,提高电池单体100的可靠性。
进一步到实施例中,电池单体100还包括防爆阀(未图示),防爆阀设置在外壳60背离端盖10的一侧。
在本申请的一具体实施例中,电池单体100包括上述端盖10、外壳60、绝缘填胶件30、绝缘支撑件50和电极组件20,绝缘填胶件30与盖板11导热连接,且形成有填胶空间30h,绝缘填胶件30面向极耳端J的一端形成有敞口30m,极耳端J上的极耳21穿设绝缘支撑件50的支撑槽u1后,经敞口30m伸入填胶空间30h,并与绝缘填胶件30上的避让孔30i伸入填胶空间30h的极柱12相焊接。填胶空间30h内填充有导热胶40,导热胶40包覆极耳21和极柱12。绝缘填胶件30上设置有凸柱34,凸柱34与盖板11上的注液孔11a对应布置,具有与注液孔11a连通的注液流道34r。凸柱34超出绝缘填胶件30的范围而朝向极耳端J延伸。绝缘支撑件50避让凸柱34,以便于电解液均匀浸润电极组件20。
图21展示了一些实施例的电池单体100的制备方法的流程示意图。图22展示了电池单体100在制备过程中电极组件20的状态变化。
另外,请参照图21,本申请实施例还提供一种电池单体100的制备方法,应用于上述任一实施例中的电池单体100,该制备方法包括:
S1、将端盖10上的极柱12穿过绝缘填胶件30的避让孔30i,以使得极柱12伸入绝缘填胶件30的填胶空间30h。
具体来说,可以将端盖10盖板11的内侧朝上,将绝缘填胶件30的敞口30m朝上,自上而下下压绝缘填胶件30,使得极柱12的焊接段12c穿设绝缘填胶件30的避让孔30i,直至绝缘填胶件30与盖板11相抵,此时焊接段12c位于填胶空间30h内。
S2、将绝缘填胶件30的敞口30m朝上,并将处于平躺状态下的电极组件20的极耳21与位于填胶空间30h的极柱12相焊接,处于平躺状态时,电极组件20的极耳端J位于电极组件20在水平方向上的一侧。
如图22中虚线所示状态,电极组件20在平躺状态下,电极组件20的极耳端J大致竖直设置,其极耳21大致水平延伸,经过敞口30m,将极耳21与位于绝缘填胶件30内的焊接段12c相焊接。
S3、经由敞口30m向填胶空间30h内灌入导热胶40;
将灌胶设备的送胶管路经敞口30m伸入填胶空间30h内,使得填胶空间30h内填充导热胶40。具体来说,导热胶40的填充厚度不超过分隔条33所形成溢胶通道33q,以减少导热胶40用量。
S4、折弯极耳21,直至电极组件20的极耳端J与绝缘填胶件30的敞口30m相对布置。
具体来说,可以待导热胶40固化后,折弯极耳21,并如图22中箭头所示方向翻折电极组件20,直至电极组件20的极耳端J与绝缘填胶件30的敞口30m相对,此时极耳端J大致水平设置(如图21中实线所示状态)。
上述电池单体100的制备方法,将绝缘填胶件30倒置使其敞口30m朝上,并在电极组件20置于平躺状态下时,将极耳21经敞口30m伸入填胶空间30h,而与填胶空间30h内的极柱12的焊接,使得极耳21和极柱12的焊接操作更加简单、方便。此外,在极耳21和极柱12焊接完成后,可经敞口30m灌注导热胶40,可确保导热胶40有效包覆极耳21和极柱12,且导热胶40灌胶过程更易于控制。
在其他实施例中,当电池单体100包括导热包覆件70,在S4步骤之前,包括:
S31、将导热包覆件70包覆于电极组件20的外周;
具体来说,在翻折电极组件20之前,在各电极组件20的外周包覆导热包覆件70,更易于安装导热包覆件70。
在其他实施例中,当电池单体100包括绝缘支撑件50和外壳60,绝缘支撑件50包括上述支撑槽u1和开口u11,在步骤S4之后,还包括:
S5、将绝缘支撑件50的第一端面d1朝向电极组件20的极耳端J;经绝缘支撑件50的支撑槽u1的开口u11,将绝缘支撑件50沿支撑槽u1的延伸方向插装至极耳21的外周;
具体来说,可将步骤S4得到的中间构件整体上下翻折,得到端盖10朝上,电极组件20朝下后,沿极耳端J推动绝缘支撑件50,使得极耳21自绝缘支撑件50的支撑槽u1的开口u11插入支撑槽u1内。
S6、将外壳60与端盖10的盖板11相焊接,且使导热包覆件70、电极组件20、绝缘填胶件30、绝缘支撑件50均位于外壳60和盖板11形成的容纳腔内。
具体地,将步骤S5得到的中间构件整体放入外壳60的容纳腔内后,盖板11盖合外壳60的开口u11端,将盖板11与外壳60的开口u11端相焊接。
此外,在步骤S6之后,通常还可包括注液、化成等常规工序,各工序的具体操作在此不赘述,可参照公知常识。
以上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专利范围的限制。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,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种电池单体(100),其特征在于,包括:
端盖(10),包括盖板(11)及设于所述盖板(11)的极柱(12);
电极组件(20),具有面向所述盖板(11)设置的极耳端(J),所述极耳端(J)凸设有极耳(21);
绝缘填胶件(30),设于所述电极组件(20)和所述盖板(11)之间,其具有填胶空间(30h)、以及与所述填胶空间(30h)连通的避让孔(30i),所述绝缘填胶件(30)面向所述极耳端(J)的一端设有敞口(30m),所述极耳(21)经由所述敞口(30m)伸入所述填胶空间(30h),所述极柱(12)穿设所述避让孔(30i),且于所述填胶空间(30h)内与所述极耳(21)相连接;及
导热胶(40),经由所述敞口(30m)填充于所述填胶空间(30h)内,且包覆所述极耳(21)和所述极柱(12)。
2.根据权利要求1所述的电池单体(100),其特征在于,所述敞口(30m)沿所述盖板(11)的厚度方向(Z)的投影包含所述极耳端(J)沿所述厚度方向(Z)的投影;和/或,
所述极柱(12)包括配接段(12b),所述配接段(12b)自身或者通过密封件(13)与所述避让孔(30i)相配接。
3.根据权利要求2所述的电池单体(100),其特征在于,所述极柱(12)包括所述配接段(12b)、以及与所述配接段(12b)相邻连接的焊接段(12c),所述焊接段(12c)位于所述填胶空间(30h)并与所述极耳(21)相焊接;沿所述盖板(11)的所述厚度方向(Z),所述焊接段(12c)的投影均超出所述配接段(12b)的投影和所述避让孔(30i)的投影;
所述避让孔(30i)的内壁被构造为可形变。
4.根据权利要求3所述的电池单体(100),其特征在于,所述避让孔(30i)的内壁上凹陷形成有多个缺口(30n),所述多个缺口(30n)沿所述避让孔(30i)的周向间隔布置;
各所述缺口(30n)沿所述厚度方向(Z)贯通所述绝缘填胶件(30)的壁体,以使得所述避让孔(30i)的内壁能够弯折形变。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体(100),其特征在于,所述绝缘填胶件(30)包括分隔条(33)和/或凸柱(34);
所述分隔条(33)位于所述填胶空间(30h),并将所述填胶空间(30h)分隔形成主空间(h1)和溢胶空间(h2),所述避让孔(30i)与所述主空间(h1)相连通,所述极耳(21)伸入所述主空间(h1)内;所述分隔条(33)形成有将所述溢胶空间(h2)与主空间(h1)连通的溢胶通道(33q);至少所述主空间(h1)内填充有所述导热胶(40);
所述盖板(11)上设置有注液孔(11a),所述凸柱(34)位于所述填胶空间(30h)、且朝向所述极耳端(J)延伸至穿过所述敞口(30m),并与所述极耳端(J)相间隔;所述凸柱(34)内形成与所述注液孔(11a)相连通的注液流道(34r);沿所述盖板(11)的厚度方向(Z),所述注液孔(11a)的出口端的投影位于所述注液流道(34r)的入口端的投影范围内。
6.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体(100),其特征在于,所述电池单体(100)还包括绝缘支撑件(50),所述绝缘支撑件(50)设于所述极耳端(J),且与所述导热胶(40)相对设置;
所述绝缘支撑件(50)上设置有沿所述盖板(11)的厚度方向(Z)贯通设置的镂空位(50u),所述镂空位(50u)套设于所述极耳(21)的外围。
7.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体(100),其特征在于,所述盖板(11)具有背离所述电极组件(20)设置的外端面(W);每一所述极柱(12)具有背离所述电极组件(20)设置的第一过流面(GL1),全部所述极柱(12)的所述第一过流面(GL1)的面积S1与所述外端面(W)的面积S2,满足:0.45S2≤S1<S2;
每一所述极柱(12)具有与所述第一过流面(GL1)相背设置的第二过流面(GL2),全部所述极柱(12)的所述第二过流面(GL2)的面积S1’与所述外端面(W)的面积S2,满足:0.5S2≤S1’<S2。
8.根据权利要求7所述的电池单体(100),其特征在于,所述端盖(10)包括N个所述极柱(12),N个所述极柱(12)沿所述盖板(11)的长度方向(X)并排间隔布置,N≥4且为偶数;
各所述极柱(12)的所述第一过流面(GL1)在所述盖板(11)长度方向(X)上的尺寸为b,各所述极柱(12)的所述第一过流面(GL1)在所述盖板(11)宽度方向(Y)上的尺寸为a;
在所述外端面(W)所在的平面内,相邻所述极柱(12)的所述第一过流面(GL1)之间的间隔为m,首尾两个所述极柱(12)的所述第一过流面(GL1)在所述长度方向(X)上与所述外端面(W)边缘之间的距离为p,以及全部所述极柱(12)的所述第一过流面(GL1)在所述宽度方向(Y)上与所述外端面(W)边缘之间的距离为n;
满足:S2=(a+2n)*[N*b+2p+(N-1)*m],其中,m≥2mm,n≥4mm,p≥4mm。
9.根据权利要求1至4任一项所述的电池单体(100),其特征在于,所述极耳(21)配置有多个,多个所述极耳(21)沿所述盖板(11)的长度方向(X)间隔布置,每一所述极柱(12)对应与一所述极耳(21)相焊接,相邻极耳(21)的极性相反;
在所述盖板(11)的长度方向(X)上,负极极性的所述极耳(21)的长度L1与正极极性的所述极耳(21)的长度L2,满足:
L1≤L2,或者,0.25L2≤L1≤0.9L2。
10.一种电池单体(100)的制备方法,应用于如权利要求1至9任一项所述的电池单体(100),其特征在于,制备方法包括:
将端盖(10)上的极柱(12)穿过绝缘填胶件(30)的避让孔(30i),以使所述极柱(12)伸入绝缘填胶件(30)的填胶空间(30h);
将所述绝缘填胶件(30)的敞口(30m)朝上,并将处于平躺状态下的电极组件(20)的极耳(21)与位于所述填胶空间(30h)的所述极柱(12)相焊接;处于平躺状态时,所述电极组件(20)的极耳端(J)位于所述电极组件(20)在水平方向上的一侧;
经由所述敞口(30m)向所述填胶空间(30h)内灌入导热胶(40);
折弯所述极耳(21)并翻转所述电极组件(20),直至所述电极组件(20)的极耳端(J)与所述绝缘填胶件(30)的所述敞口(30m)相对布置。
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