CN212182475U - 一种无极耳电芯及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无极耳电芯和电池模组，其属于锂离子电池技术领域，其中无极耳电芯包括电芯本体、外壳和两个弹性片，电芯本体包括层叠设置的正极片和负极片，外壳为由侧板围设形成的具有内腔的立方体，外壳任意的两个相对设置的侧板为导电板，其余的侧板为绝缘板，内腔用于容纳电芯本体，每个导电板均连接有一个弹性片，电芯本体夹设于两个弹性片之间，正极片连接于其中一个弹性片，负极片连接于另一个弹性片。两个弹性片共同夹持电芯本体，取消了电芯内部的极耳，提高了电芯内部的空间利用率以及电芯的体积比能量和质量比能量。电池模组包括上述无极耳电芯，端板和弹性汇流体，避免了电池模组存在虚焊的情况，提高了其安全性。

Description

一种无极耳电芯及电池模组

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种无极耳电芯及电池模组。

背景技术

随着电子技术的发展，锂离子电池具有比功率高、循环寿命长、安全性能好以及无污染等优点使其得到了广泛地应用。

目前锂离子电池行业中，电芯都带有正、负极输出极耳，极耳一般沿电芯的竖直方向或水平方向延伸设置，占用了较多的电芯内部储存空间，降低了电芯的质量比能量和体积比能量，降低了电芯的空间利用率。而且不利于后期由该电芯组成的电池包的安装。

另一方面，在无极耳电芯组装成模组的过程中，将引出片分别与电池模组上正极端和负极端进行激光焊接固定。对于引出片与电池模组的激光焊接同样存在虚焊以及焊接不牢固的问题。由于行业内还没有精确的检验设备或检验工艺，对于小批量的产品，只能通过随机抽检，进行破坏性测试；而对于大批量产品，则只能依靠人工目测检验，其检验结果是否准确主要取决于检验人的经验，导致检验效率低，无法保证检验的准确性。而且当电池模组出现虚焊时，容易造成内阻偏大，能耗增加，电芯之间压差大，降低了电池模组的寿命，甚至引发漏电等危害。

因此，亟需一种无极耳电芯及电池模组来解决上述技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种无极耳电芯，以提高电芯的比能量和空间利用率。

本实用新型的另一个目的在于提供一种电池模组，以避免电池模组存在虚焊的问题，提高电池模组的安全性。

为达此目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种无极耳电芯，包括：

电芯本体，包括层叠设置的正极片和负极片；

外壳，所述外壳为由侧板围设形成的具有内腔的立方体，所述外壳的任意的两个相对设置的所述侧板为导电板，其余的所述侧板为绝缘板，所述内腔用于容纳所述电芯本体；

两个弹性片，每个所述导电板均连接有一个所述弹性片，所述电芯本体夹设于两个所述弹性片之间，所述正极片连接于其中一个所述弹性片，所述负极片连接于另一个所述弹性片。

进一步地，所述弹性片包括弧形部，所述弧形部的两端均连接于对应的所述导电板，所述正极片和所述负极片分别抵压于各自对应的所述弧形部。

进一步地，所述弧形部的两端均向其内侧弯折形成折弯部，每个所述折弯部均连接于对应的所述导电板。

进一步地，所述正极片和所述负极片的一端均延伸设置有抵压部，所述抵压部抵压于对应的所述弹性片。

进一步地，所述外壳包括壳体和端盖，各所述绝缘板连接形成塑胶框，两个所述导电板相对设置于所述塑胶框的两侧，所述塑胶框和两个所述导电板共同围设形成具有一开口的所述壳体，所述端盖能够盖合于所述开口上，且与所述壳体共同围设形成所述立方体。

进一步地，所述无极耳电芯的高度为90mm-130mm，厚度为30mm-200mm，宽度为200mm-1100mm。

一种电池模组，包括端板、弹性汇流体和多个前文所述的无极耳电芯，多个所述无极耳电芯并排设置形成模组结构，所述模组结构的厚度方向的两侧均设置所述端板，所述端板和所述模组结构之间均设置所述弹性汇流体，所述弹性汇流体包括弹性套筒，两个所述弹性套筒抵压于各自对应的所述无极耳电芯的导电板。

进一步地，所述弹性套筒由两个相对设置的弧形件围设形成，所述弧形件上沿所述弹性套筒的轴向设置有多个分隔槽孔。

进一步地，所述弹性汇流体还包括与所述弹性套筒相连的引出片，所述引出片包括第一板和与所述第一板相连的第二板，所述第一板与所述弹性套筒相连，所述第二板能够与所述端板相贴合。

进一步地，所述端板设置有固定孔，所述第二板对应设置有通孔，所述通孔内能够穿设有紧固件，所述紧固件能够与所述固定孔配合，以将所述引出片与外部负载相连。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型提出的无极耳电芯，包括电芯本体、外壳和弹性片，外壳为由侧板围设形成的具有内腔的立方体，外壳任意的两个相对设置的侧板为导电板，其余的侧板为绝缘板，内腔用于容纳电芯本体。两个导电板分别作为无极耳电芯的正极输出端和负极输出端，提高了过流能力，有利于降低无极耳电芯内部温度，提高其安全性和寿命。弹性片设置有两个，每个导电板均连接有一个弹性片，电芯本体夹设在两个弹性片之间，电芯本体的正极片能够抵压于其中一个弹性片，电芯本体的负极片能够抵压于另一个弹性片。两个弹性片共同夹持电芯本体，以锁定电芯本体与壳体的相对位置，取消了电芯内部的极耳，增加了壳体内部的空间，提高了电芯内部的空间利用率以及电芯的体积比能量和质量比能量。另外，由塑胶框与导电板构成的壳体一方面能够增加无极耳电芯的刚度，避免无极耳电芯的正极输出端和负极输出端发生接触导致短路；另一方面，在后续的电池模组的挤压过程中，能够避免无极耳电芯变形受损，提高了无极耳电芯的抗震、抗冲击的能力。

本实用新型提出的电池模组，包括上述无极耳电芯，端板和弹性汇流体，多个无极耳电芯并排设置形成模组结构，在模组结构的厚度方向的两侧均设置端板，在端板和模组结构之间设置弹性汇流体，其中弹性汇流体包括弹性套筒，弹性套筒抵压于对应的导电板，弹性套筒能够在端板和无极耳电芯之间增加预紧力，以使弹性套筒能够完全抵压在无极耳电芯的导电板上，避免了现有技术中汇流体与电池模组存在虚焊的情况，减少了焊接加工工艺，提高了电池模组的组装效率和安全性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的无极耳电芯的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的弹性片的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的壳体和弹性片的结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是本实用新型实施例提供的塑胶框的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的正极片和负极片的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的电池模组的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的弹性汇流体的结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的弹性汇流体的左视图。

图中：

1、电芯本体；11、正极片；12、负极片；13、抵压部；

21、壳体；211、塑胶框；212、导电板；22、端盖；221、防爆阀；

3、弹性片；31、弧形部；32、折弯部；4、端板；

5、弹性汇流体；51、弹性套筒；511、弧形件；512、分隔槽孔；52、引出片；521、第一板；522、第二板；5221、通孔；6、绑带。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1-图6所示，本实施例公开了一种无极耳电芯，其包括电芯本体1、外壳和弹性片3，其中外壳为由侧板围设形成的具内腔的立方体，外壳任意的两个相对设置的侧板为导电板212，其余的侧板为绝缘板，内腔用于容纳电芯本体 1。弹性片3设置有两个，每个导电板212均连接有一个弹性片3，电芯本体1 夹设于两个弹性片3之间，电芯本体1的正极片11抵压于其中一个弹性片3，电芯本体1的负极片12抵压于另一个弹性片3，两个弹性片3共同夹持电芯本体1，以锁定电芯本体1与壳体21的相对位置。

在本实施例中，两个弹性片3共同夹持电芯本体1，以锁定电芯本体1与壳体21的相对位置，取消了电芯内部的极耳，增加了壳体21内部的空间，提高了电芯的空间利用率以及电芯的体积比能量和质量比能量。同时避免了电芯本体1的极耳与外壳直接焊接可能出现虚焊的情况，同时减少了焊接加工工艺，提高了无极耳电芯的加工效率和质量。

如图2所示，弹性片3包括弧形部31和折弯部32，弧形部31的两端均连接于对应的导电板212，电芯本体1的正极片11和负极片12分别抵压于各自对应的弧形部31(图中未画出)。

在本实施例中，弹性片3的材质优选为铝或铜且不限于铝或铜，以使其具备良好的导电性能。弹性片3上的弧形部31为带有预设弧度的铝板或铜板，使得两个弹性片3在夹持电芯本体1时，对电芯本体1施加一定的预紧力，实现了两个弹性片3对电芯本体1的稳固夹持。弧形部31的预设弧度过大，会占用外壳内部过多的空间，不利于电芯本体1在外壳内部的组装。同时，弧形部31 的预设弧度越大，电芯本体1受到的预紧力也就越大，容易使其自身受到损伤；弧形部31的预设弧度过小，则不能为电芯本体1提供足够的预紧力，无法保证电芯本体1与壳体21的相对位置的锁定。对于弧形部31的具体预设弧度需要根据实际需求而定，在此不作具体限定。需要注意的是，弹性片3的厚度优选为0.1mm-0.5mm，并且进一步优选为0.3mm，以使得弹性片3能够在稳固夹持电芯本体1的同时，降低自身重量。

如图3和图4所示,弧形部31的两端均向其内侧弯折形成折弯部32，减小了弹性片3的长度，降低了弹性片3的安装难度。弧形部31与折弯部32呈预设夹角相连，折弯部32与对应的导电板212平行设置。该预设夹角优选为2° -5°，进一步优选为2°。当折弯部32与导电板212平行设置，弧形部31的预设弧度与上述预设夹角成正比，即当弧形部31与折弯部32之间的预设夹角越大，弧形部31的预设弧度越大。需要说明的是，折弯部32与对应的导电板212 平行设置，以使得折弯部32的一侧与对应的导电板212实现完全地焊接固定，增加了折弯部32与导电板212的焊接面积，有利于提高弹性片3与导电板212 焊接的稳定性。

如图3和图5所示，外壳包括壳体21和端盖22，各绝缘板连接形成塑胶框 211，两个导电板212相对设置于塑胶框211的两侧，塑胶框211和两个导电板 212共同围设形成具有一开口的壳体21，端盖22能够盖合于开口上，且与壳体 21共同围设形成立方体。导电板212优选为铝板且不限于此，塑胶框211是用塑胶材质注塑形成的框体，将铝板与塑胶一体注塑成型。具体而言，塑胶框211 的底部和沿其宽度方向相对的两侧均为塑胶注塑成型，塑胶框211在沿其厚度方向上相对的两个侧面均为镂空的框体，每个导电板212均设置于对应的框体内，即塑胶框211和两个导电板212一体注塑成型，共同围设成壳体21。对于塑胶的具体材质需要根据壳体21的注塑工艺而定，在此不作具体限定。两个导电板212分别设置于塑胶框211上相对的两侧，分别作为无极耳电芯的正极输出端和负极输出端，由于无需在正极片11和负极片12上预留极耳结构，提高了外壳的空间利用率，进而提高了无极耳电芯的质量比能量和体积比能量。相对于极耳，导电板212的表面积更大，因此能够提供更高的过流能力，有利于降低无极耳电芯的温度，实现无极耳电芯内部的温度均匀分布，提高无极耳电芯的使用寿命。由塑胶框211与导电板212一体注塑形成的壳体21一方面能够增加无极耳电芯的刚度，避免无极耳电芯的正极输出端和负极输出端发生接触导致短路；另一方面，在后续的电池模组的挤压过程中，能够避免无极耳电芯变形受损，提高了无极耳电芯的抗震、抗冲击的能力。需要注意的是，端盖22 上设置有防爆阀221。

如图6所示，在本实施例中，电芯本体1为叠片式，其具体包括层叠设置的正极片11和负极片12。需要所说明的是，正极片11和负极片12设置有多个，且任意相邻的正极片11和负极片12之间还设置有隔膜，对于叠片式的电芯本体1的具体结构为锂电池技术领域的常规技术，在此不再进行赘述。正极片11 和负极片12的一端均延伸设置有抵压部13，抵压部13抵压于对应的弹性片3。具体而言，正极片11和负极片12均为“L”型结构。抵压部13增加了电芯本体1与弹性片3的接触面积，提高了无极耳电芯的过流能力。

优选地，本实施例中的无极耳电芯的高度为90mm-130mm，厚度为30mm-200mm，宽度为200mm-1100mm。

如图7-图9所示，本实施例还公开了一种电池模组，其包括端板4、弹性汇流体5和多个上述的无极耳电芯，多个无极耳电芯并排设置形成模组结构，模组结构的厚度方向的两侧均设置端板4，端板4和模组结构之间均设置弹性汇流体5，弹性汇流体5包括弹性套筒51，两个弹性套筒51抵压于各自对应的无极耳电芯的导电板212。

在本实施例中，在端板4和模组结构之间设置弹性汇流体5，其中弹性汇流体5包括弹性套筒51，弹性套筒51抵压于对应的导电板212，避免了现有技术中汇流体与电池模组存在虚焊的情况，减少了焊接加工工艺，提高了电池模组的组装效率和安全性。同时，相对于现有技术中电池模组上的电芯与铝排焊接连接，节省了铝排的物料成本，以及铝排的焊接工艺，克服了电芯与铝排焊接质量无法检验的难题。

具体而言，电芯模组的组装过程为：在每个无极耳电芯的侧面进行打胶，将多个打胶后的无极耳电芯并排设置，通过胶体相粘接形成模组结构。将两个端板4分别放置于模组结构在厚度方向的两侧，同时在每个端板4和膜组结构之间均设置弹性汇流体5，通过锂电池模组生产线上的夹具挤压模组结构两侧的端板4，将模组结构挤压至预设厚度，通过绑带6将端板4、弹性汇流体5和模组结构绑扎到一起并固定，形成电池模组。需要说明的是，对于电池模组的组装工艺为本领域内成熟的技术手段，在此不再进行赘述。

需要注意的是，端板4为铝和绝缘材料一体注塑成型，以增加端板4的刚度。其中端板4上靠近无极耳电芯的部分为绝缘材料，以避免模组结构短路。绝缘材料优选为绝缘塑料，对于绝缘塑料的具体材质只需能够满足注塑工艺即可，在此不作具体限定。

如图8和图9所示，弹性汇流片优选为铝或铜且不限于铝或铜。其中弹性套筒51由两个相对设置的弧形件511围设形成。该弹性套筒51的径向横截面具体为椭圆形。相对于单个弧形件511，该弹性套筒51能够增加弹性汇流体5 的预紧力，使得电池模组的结构更加稳定。同时能够保证弹性汇流体5与无极耳电芯的良好接触，有利于提高电池模组过流能力和质量。弧形件511沿弹性套筒51的轴向设置有多个分隔槽孔512。进一步优选地，多个分隔槽孔512等间距设置在弧形件511上，以使得弹性套筒51施加的预紧力更加均匀。具体地，分隔槽孔512为矩形镂空，其宽度优选为10mm，两个分隔槽孔512之间的间距优选为15mm,分隔槽孔512降低了弹性套筒51的整体重量。在其他实施例中，分隔槽孔512还可以为圆形、棱形等其他形状。对于分隔槽孔512的具体结构、数量或布置位置，在此不再进行赘述。

为了便于电池模组与外部负载相连，弹性汇流体5还包括与弹性套筒51相连的引出片52，引出片52包括第一板521和与第一板521相连的第二板522，第一板521的一端与弹性套筒51相连，第二板522能够与端板4相贴合。端板 4设置有固定孔，第二板522对应设置有通孔5221，通孔5221内能够穿设有紧固件，紧固件能够与固定孔配合，以将引出片52与外部负载相连。

具体而言，紧固件优选为螺栓，端板4上的固定孔内埋设有螺母，螺母与端板4固定连接，第二板522贴合于端板4上，且第二板522的通孔5221正对该螺母，以使得紧固件能够通过通孔5221与螺母螺纹连接。通过紧固件将电池模组的弹性汇流体5，即电池模组的输出端与外部负载、外部电路或其电池模组相连。

以上实施方式只是阐述了本实用新型的基本原理和特性，本实用新型不受上述实施方式限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种无极耳电芯，其特征在于，包括：

电芯本体(1)，包括层叠设置的正极片(11)和负极片(12)；

外壳，所述外壳为由侧板围设形成的具有内腔的立方体，所述外壳的任意的两个相对设置的所述侧板为导电板(212)，其余的所述侧板为绝缘板，所述内腔用于容纳所述电芯本体(1)；

两个弹性片(3)，每个所述导电板(212)均连接有一个所述弹性片(3)，所述电芯本体(1)夹设于两个所述弹性片(3)之间，所述正极片(11)连接于其中一个所述弹性片(3)，所述负极片(12)连接于另一个所述弹性片(3)。

2.根据权利要求1所述的无极耳电芯，其特征在于，所述弹性片(3)包括弧形部(31)，所述弧形部(31)的两端均连接于对应的所述导电板(212)，所述正极片(11)和所述负极片(12)分别抵压于各自对应的所述弧形部(31)。

3.根据权利要求2所述的无极耳电芯，其特征在于，所述弧形部(31)的两端均向其内侧弯折形成折弯部(32)，每个所述折弯部(32)均连接于对应的所述导电板(212)。

4.根据权利要求1所述的无极耳电芯，其特征在于，所述正极片(11)和所述负极片(12)的一端均延伸设置有抵压部(13)，所述抵压部(13)抵压于对应的所述弹性片(3)。

5.根据权利要求1所述的无极耳电芯，其特征在于，所述外壳包括壳体(21)和端盖(22)，各所述绝缘板连接形成塑胶框(211)，两个所述导电板(212)相对设置于所述塑胶框(211)的两侧，所述塑胶框(211)和两个所述导电板(212)共同围设形成具有一开口的所述壳体(21)，所述端盖(22)能够盖合于所述开口上，且与所述壳体(21)共同围设形成所述立方体。

6.根据权利要求1-5任一项所述的无极耳电芯，其特征在于，所述无极耳电芯的高度为90mm-130mm，厚度为30mm-200mm，宽度为200mm-1100mm。

7.一种电池模组，其特征在于，包括端板(4)、弹性汇流体(5)和多个权利要求1-6任一项所述的无极耳电芯，多个所述无极耳电芯并排设置形成模组结构，所述模组结构的厚度方向的两侧均设置所述端板(4)，所述端板(4)和所述模组结构之间均设置所述弹性汇流体(5)，所述弹性汇流体(5)包括弹性套筒(51)，两个所述弹性套筒(51)抵压于各自对应的所述无极耳电芯的导电板(212)。

8.根据权利要求7所述的电池模组，其特征在于，所述弹性套筒(51)由两个相对设置的弧形件(511)围设形成，所述弧形件(511)上沿所述弹性套筒(51)的轴向设置有多个分隔槽孔(512)。

9.根据权利要求8所述的电池模组，其特征在于，所述弹性汇流体(5)还包括与所述弹性套筒(51)相连的引出片(52)，所述引出片(52)包括第一板(521)和与所述第一板(521)相连的第二板(522)，所述第一板(521)与所述弹性套筒(51)相连，所述第二板(522)能够与所述端板(4)相贴合。

10.根据权利要求9所述的电池模组，其特征在于，所述端板(4)设置有固定孔，所述第二板(522)对应设置有通孔(5221)，所述通孔(5221)内能够穿设有紧固件，所述紧固件能够与所述固定孔配合，以将所述引出片(52)与外部负载相连。

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