CN211980649U - 软包电芯及电池包和车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了软包电芯及电池包和车辆。其中软包电芯包括极组串联体、铝塑膜壳体和软包极耳，极组串联体包括多个串联连接的极芯组，每个极芯组包括至少一个极芯；铝塑膜壳体包括两个相互匹配密封的冲压凹坑，冲压凹坑适于容纳极组串联体，每个冲压凹坑上相对的两个侧边坑口端之间的距离大于坑底端之间的距离，且在冲压凹坑坑底的投影上，每个侧边坑口端与坑底端之间的距离为侧边宽，侧边宽与该侧边所在的冲压凹坑坑深的比值为(1～2)：(10～15)；软包极耳位于极组串联体两端并穿出铝塑膜壳体。该软包电芯长度较长且封装过程中不易发生极片折边、封装结构稳定，组装电池包时能提高电池包的空间利用率及电池容量，同时降低电池包整体重量及成本。

Description

软包电芯及电池包和车辆

技术领域

本实用新型属于电池领域，具体而言，涉及软包电芯及电池包和车辆。

背景技术

随着新能源汽车的不断普及，用户对新能源汽车续时里程要求不断提高，目前新能源汽车动力电池包无论在长度还是宽度方向都超过1米。而目前市面上，电芯的长度一般在0.3米左右，在动力电池包中需要设置至少3个甚至更多电池模块。而设置多个电池模块，对每个电池模块均需要添加固定结构，组装复杂，同时相邻两个电池模块之间需要通过外设的动力连接件进行动力连接，从而导致电池模块安装结构较多，不仅成本提高，而且导致电池包整体重量上升；同时，由于短电芯组装附件多，安装结构占用了较多的内部空间，造成动力电池模块和电池包整体容量降低，并且电池包内电池模块设置越多，空间浪费就越多。此外，在极组封装过程中，当极组尺寸确定时，铝塑膜壳体冲压凹坑开口过大或过小均会对封装效果产生负面影响，例如容易发生极片折边或封装后极组不稳定等问题，影响软包电芯的质量及成品率，不利于电池包的组装。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出软包电芯及电池包和车辆。该软包电芯长度较长，且电芯封装过程中不易发生极片折边现象，封装后极组串联体较为稳定，由此不仅能确保软包电芯的质量及成品率，而且在组装电池包时还能显著降低单位体积电池包所需的电池模块数量、模块成组附件及模块安装结构，从而能够显著提高电池包的空间利用率及电池容量，同时降低电池包的整体重量及成本。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提出了一种软包电芯。根据本实用新型的实施例，该软包电芯包括：

极组串联体，所述极组串联体包括多个串联连接的极芯组，每个所述极芯组包括至少一个极芯；

铝塑膜壳体，所述铝塑膜壳体包括两个相互匹配密封的冲压凹坑，所述冲压凹坑适于容纳所述极组串联体，每个所述冲压凹坑上相对的两个侧边坑口端之间的距离大于坑底端之间的距离，且在所述冲压凹坑坑底的投影上，每个所述侧边坑口端与坑底端之间的距离为侧边宽，所述侧边宽与该侧边所在的冲压凹坑坑深的比值为(1～2)：(10～15)；

软包极耳，所述软包极耳位于所述极组串联体的两端并穿出所述铝塑膜壳体。

根据本实用新型上述实施例的软包电芯，通过将多个极芯组串联形成极组串联体可以显著提高软包电芯的长度；此外，通过控制铝塑膜壳体冲压凹坑侧边宽与坑深为上述尺寸比，可以更有利于极组串联体与铝塑膜外壳的组合及封装，避免发生因冲压凹坑开口端过小导致极片易折边或因开口过大导致封装后铝塑膜壳体容纳率不足等的问题，提高软包电芯成品率。由此不仅可以确保软包电芯及其组装的电池包的质量，而且利用该软包电芯组装电池包时还能显著降低单位体积所需的电池模块数量、模块成组附件及模块安装结构，从而能够显著提高电池包的体积能量密度、电池包的空间利用率及电池容量，同时减少相关零部件的使用，降低电池包的整体重量及成本。

另外，根据本实用新型上述实施例的软包电芯还可以具有如下附加的技术特征：

任选地，所述极组串联体的长度不低于600mm，所述极组串联体的厚度为10～15mm。

任选地，所述侧边宽为0.5～1mm，所述极组串联体的厚度为10～13mm。

任选地，每个所述极芯组分别独立地包括正极耳和负极耳，所述极芯组的正极耳/负极耳与与其串联连接的另一个所述极芯组的负极耳/正极耳固定连接。

任选地，固定连接的所述正极耳和所述负极耳上分别独立的设有至少一条垂直于所述软包电芯长度方向的定位线，基于所述定位线的长度以及所述定位线与串联连接的两个极芯组之间的距离确定正负极耳的连接位置。

任选地，所述铝塑膜壳体为一体式铝塑膜，所述一体式铝塑膜上具有两个所述冲压凹坑；或者，所述铝塑膜壳体包括两片独立地铝塑膜，每片铝塑膜上具有一个所述冲压凹坑。

任选地，所述冲压凹坑每个侧边的坑口端和坑底端均为倒角。

任选地，所述冲压凹坑坑底的宽度不小于所述极组串联体的宽度，所述冲压凹坑坑底的长度不小于所述极组串联体的长度。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提出了一种电池包。根据本实用新型的实施例，该电池包包括上述软包电芯。该电池包中电池模块成组附件及电池模块安装结构相对较少，且空间利用率高，具有整体重量小、成本低以及电池容量大的优点，将其作为动力电池应用于新能源汽车中能大大提高续行里程。

根据本实用新型的第三个方面，本实用新型提出了一种车辆。根据本实用新型的实施例，该车辆包括上述电池包或上述软包电芯。与现有车辆相比，该车辆的续航里程更长。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的软包电芯的结构示意图。

图2是根据本实用新型一个实施例的极组串联体的结构示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例的冲压凹坑垂直于软包电芯长度方向的截面示意图。

图4是根据本实用新型一个实施例的铝塑膜壳体的结构示意图。

图5是根据本实用新型再一个实施例的铝塑膜壳体的结构示意图。

图6是根据本实用新型一个实施例的固定连接的正负极耳示意图。

图7是根据本实用新型再一个实施例的固定连接的正负极耳示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号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例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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实用新型中的具体含义。在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提出了一种软包电芯。根据本实用新型的实施例，如图1～5所示，该软包电芯包括：极组串联体100、铝塑膜壳体200和软包极耳300。其中，如图2所示，极组串联体100包括多个串联连接的极芯组110，每个极芯组110包括至少一个极芯；如图4和图5所示，铝塑膜壳体200包括两个相互匹配密封的冲压凹坑210，冲压凹坑210适于容纳极组串联体100，如图3所示，每个冲压凹坑210上相对的两个侧边坑口端之间的距离L1大于坑底端之间的距离L2，且在冲压凹坑坑底的投影上，每个侧边坑口端与坑底端之间的距离d为侧边宽，侧边宽d与该侧边所在的冲压凹坑坑深h的比值为(1～2)：(10～15)；软包极耳300位于极组串联体100的两端并穿出铝塑膜壳体200，软包极耳300包括正极耳310和负极耳320。该软包电芯长度较长，且电芯封装过程中不易发生极片折边现象，封装后极组串联体较为稳定，采用该软包电芯在组装电池包时能显著降低单位体积电池包所需的电池模块数量、模块成组附件及模块安装结构，从而能够显著提高电池包的空间利用率及电池容量，同时降低电池包的整体重量及成本。

下面参考图1～7对本实用新型上述实施例的软包电芯进行详细描述。

根据本实用新型的一个具体实施例，极组串联体100的长度可以不低于600mm，极组串联体100的厚度可以为10～15mm。基于现有的电芯结构及组装电池包时因电池模块多，电芯及电池模块组装附件和安装结构较多，进而导致电池包成本高、重量大且空间利用率低、容量密度小的问题，发明人设想可以通过极芯组串联的方式来提高电芯的长度，从而提高电池模块及电池包的空间利用率及容量，优选通过极芯组串联获得长度不低于600mm的极组串联体来形成软包电芯并组装电池模块及电池包。进一步地，发明人发现，极组串联体厚度越薄，软包电芯越软，电池模块的组装难度也越大，增加极组串联体的厚度可以在一定程度上提高电芯强度，但若极组串联体厚度过大，对铝塑膜进行冲坑制备封装外壳时需要的冲坑深度也较大，极易导致铝塑膜外壳开裂，本实用新型中通过控制极组串联体为上述厚度范围，不仅更有利于组装电池模块，还能有效避免铝塑膜在冲压过程中开裂，从而提高软包电芯的成品率。优选地，每个极组串联体的厚度可以分别独立地为11～14mm，更优选为12mm、13mm或14mm等，由此可以进一步提高软包电芯的成品率，并降低电池模块的组装难度。

根据本实用新型的再一个具体实施例，极组串联体100的长度可以优选为600～1300mm，发明人发现，若要得到长度更长的软包电芯，则需要延长单个极芯组110的长度或增加串联连接的极芯组100个数，而由于每个极芯组包括至少一个电芯，每个电芯又由多个极片形成，极片越长其成品率越低且单位厚度下的极芯组越软，并且增加极片长度后还会显著提高极片叠放的工艺难度；同时，由于极芯组之间通过正负极耳串联及固定，因此单个极芯组100的长度过长或串联连接的极芯组110个数过多均会导致整个软包电芯100过软，不利于电池模块的组装，本实用新型中通过控制极组串联体为上述长度范围，可以在延长软包电芯长度的基础上进一步使其具有较好的强度，从而既能提高电池模块和电池包的空间利用率及容量，并降低电池模块和电池包的成本及整体重量，还有利于电池模块和电池包的组装。

根据本实用新型的又一个具体实施例，冲压凹坑210上每个侧边的侧边宽d可以分别独立地为0.5～1mm，极组串联体100的厚度可以为10～13mm，例如可以为10mm、11mm、12mm或13mm等，此时侧边宽与冲压凹坑坑深的比值可以为(0.5～1)：(5～6.5)，由此可以进一步有利于对极组串联体进行容纳封装。

根据本实用新型的又一个具体实施例，如图2所示，每个极芯组110可以分别独立地包括正极耳111和负极耳112，极芯组110的正极耳111/负极耳112与与其串联连接的另一个极芯组110的负极耳112/正极耳111固定连接(固定连接区如115所示)，由此可以通过正负极耳固定连接实现极芯组之间的串联与固定，其中，位于极组串联体100两端的两个极芯组的正极耳111/负极耳112和负极耳112/正极耳111穿出铝塑膜壳体200作为软包极耳300(即正极耳310和负极耳320)。进一步地，正负极耳的固定连接方式可以为焊接或铆接等，其中焊接又可以为激光焊接或超声波焊接等。

根据本实用新型的又一个具体实施例，如图6所示，固定连接的正极耳111和负极耳112上可以分别独立地设有至少一条垂直于软包电芯长度方向的定位线113，可以基于定位线113的长度以及定位线113与串联连接的两个极芯组110之间的距离确定正负极耳的连接位置，由此可以更有利于极芯组之间的串联与固定，同时提高固定连接的稳定性。优选地，位于正极耳111和负极耳112上的定位线113可以分别设在正极耳111和负极耳112不相互重叠的表面上。进一步地，如图7所示，固定连接的正极耳111和负极耳112上还可以分别独立的设有至少一条平行于软包电芯长度方向的第二定位线114，由此可以更有利于限定正负极耳之间的固定连接区115，从而更有利于提高串联极芯组的稳定性。

根据本实用新型的又一个具体实施例，如图4和图5所示，铝塑膜壳体200可以为一体式铝塑膜，一体式铝塑膜上具有两个冲压凹坑210；或者铝塑膜壳体可以包括两片独立地铝塑膜，每片铝塑膜上具有一个冲压凹坑210。该两种方式均可以实现软包电芯的封装。

根据本实用新型的又一个具体实施例，如图3所示，冲压凹坑210每个侧边的坑口端211和坑底端212可以分别独立地为倒角，其中坑口端211和坑底端212的倒角可以分别独立地为圆弧或椭圆弧，由此可以进一步避免铝塑膜在冲压过程中开裂。根据本实用新型的一个具体实施例，倒角可以为30度或45度等。

根据本实用新型的又一个具体实施例，冲压凹坑210坑底的宽度不小于极组串联体110的宽度，冲压凹坑210坑底的长度不小于极组串联体110的长度，需要说明的是，冲压凹坑210坑底的长度与宽度均不包括凹坑侧边与坑底的连接倒角。由此可以进一步避免极芯组在封装过程中极片发生折边现象。

根据本实用新型的又一个具体实施例，穿出铝塑膜壳体200的正极耳310和负极耳320上可以分别独立地环绕有极耳胶(未示出)，极耳胶位于极耳与铝塑膜壳体200的封边区域内并与铝塑膜壳体200粘连，并且封装后极耳胶位于铝塑膜壳体的封边内，由此可以进一步提高软包电芯的封装效果。进一步地，任意相邻两个极芯组110之间的固定连接处可以分别独立地设有结构胶(未示出)，封装时结构胶与铝塑膜壳体粘合并将铝塑膜壳体的容纳空间分隔为多个相对独立的容纳空间，由此可以使每个独立的容纳空间容纳一个极芯组，从而可以有效避免过多串联的极芯组共用电解液时，电解液因软包电芯内电位差过大而分解进而使电池失效的问题。

综上所述，根据本实用新型上述实施例的软包电芯，通过将多个极芯组串联形成极组串联体可以显著提高软包电芯的长度；此外，通过控制铝塑膜壳体冲压凹坑侧边宽与坑深为上述尺寸比，可以更有利于极组串联体与铝塑膜外壳的组合及封装，避免发生因冲压凹坑开口端过小导致极片易折边或因开口过大导致封装后铝塑膜壳体容纳率不足等的问题，提高软包电芯成品率。由此不仅可以确保软包电芯及其组装的电池包的质量，而且利用该软包电芯组装电池包时还能显著降低单位体积所需的电池模块数量、模块成组附件及模块安装结构，从而能够显著提高电池包的体积能量密度、电池包的空间利用率及电池容量，同时减少相关零部件的使用，降低电池包的整体重量及成本。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提出了一种电池包。根据本实用新型的实施例，该电池包包括上述软包电芯。由上述软包电芯组装的电池模块长度相对较长，因而该电池包中电池模块成组附件及电池模块安装结构相对较少，且空间利用率高，具有整体重量小、成本低以及电池容量大的优点，将其作为动力电池应用于新能源汽车中能大大提高续行里程。需要说明的是，针对上述软包电芯所描述的特征及效果同样适用于该电池包，此处不再一一赘述。

根据本实用新型的第三个方面，本实用新型提出了一种车辆。根据本实用新型的实施例，该车辆包括上述电池包或上述软包电芯。与现有车辆相比，该车辆的续航里程更长。需要说明的是，该车辆的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，该车辆可以为新能源汽车等。此外，还需要说明的是，针对上述电池包或上述软包电芯所描述的特征及效果同样适用于该车辆，此处不再一一赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型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表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种软包电芯，其特征在于，包括：

极组串联体，所述极组串联体包括多个串联连接的极芯组，每个所述极芯组包括至少一个极芯；

铝塑膜壳体，所述铝塑膜壳体包括两个相互匹配密封的冲压凹坑，所述冲压凹坑适于容纳所述极组串联体，每个所述冲压凹坑上相对的两个侧边坑口端之间的距离大于坑底端之间的距离，且在所述冲压凹坑坑底的投影上，每个所述侧边坑口端与坑底端之间的距离为侧边宽，所述侧边宽与该侧边所在的冲压凹坑坑深的比值为(1～2)：(10～15)；

软包极耳，所述软包极耳位于所述极组串联体的两端并穿出所述铝塑膜壳体。

2.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，所述极组串联体的长度不低于600mm，所述极组串联体的厚度为10～15mm。

3.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，所述侧边宽为0.5～1mm，所述极组串联体的厚度为10～13mm。

4.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，每个所述极芯组分别独立地包括正极耳和负极耳，所述极芯组的正极耳/负极耳和与其串联连接的另一个所述极芯组的负极耳/正极耳固定连接。

5.根据权利要求4所述的软包电芯，其特征在于，固定连接的所述正极耳和所述负极耳上分别独立的设有至少一条垂直于所述软包电芯长度方向的定位线，基于所述定位线的长度以及所述定位线与串联连接的两个极芯组之间的距离确定正负极耳的连接位置。

6.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，所述铝塑膜壳体为一体式铝塑膜，所述一体式铝塑膜上具有两个所述冲压凹坑；或者，

所述铝塑膜壳体包括两片独立地铝塑膜，每片铝塑膜上具有一个所述冲压凹坑。

7.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，所述冲压凹坑每个侧边的坑口端和坑底端均为倒角。

8.根据权利要求1所述的软包电芯，其特征在于，所述冲压凹坑坑底的宽度不小于所述极组串联体的宽度，所述冲压凹坑坑底的长度不小于所述极组串联体的长度。

9.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1～8中任一项所述的软包电芯。

10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的电池包或权利要求1～8中任一项所述的软包电芯。

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