CN213401353U - 一种电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种电池结构，包括顶盖片，安装有极柱；多个电芯，在高度方向上，每个所述电芯的两端设置有极耳；集流件，包括固定部和转接部，所述固定部与所述极柱固定连接，所述转接部从所述固定部沿长度方向延伸；在长度方向上，多个所述电芯的极耳依次沿所述转接部排列，并与所述转接部电连接，所述转接部安装有与多个所述电芯的极耳配合的支架。本实用新型省去了组装成模组结构，有助于提高电池的能量密度，还有助于提高散热性能，从而提高电池的安全性。
Description
技术领域
本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种电池结构。
背景技术
如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。
在现有电池技术中，常规锂离子电池经串并联组装模组，而后组装成电池包，其电池包能量密度普遍较低，且电池普遍较厚，散热性能较差，在使用过程中，温度较高，易导致性能快速衰减和安全问题的发生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种电池结构，省去了组装成模组结构，有助于提高电池的能量密度，还有助于提高散热性能，从而提高电池的安全性。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种电池结构，包括顶盖片，安装有极柱；多个电芯，在高度方向上，每个所述电芯的两端设置有极耳；集流件，包括固定部和转接部，所述固定部与所述极柱固定连接，所述转接部从所述固定部沿长度方向延伸；在长度方向上，多个所述电芯的极耳依次沿所述转接部排列，并与所述转接部电连接，所述转接部安装有与多个所述电芯的极耳配合的支架。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，所述支架包括第一支架和第二支架，所述第一支架设置在所述转接部的远离所述电芯的一侧，所述第二支架设置在所述转接部的靠近所述电芯的一侧，所述第二支架设置有若干个朝向所述电芯的凸部，相邻的所述凸部之间形成有用于将所述极耳焊接于所述转接部的空间，所述凸部尺寸与所述极耳的尺寸相匹配。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，所述第一支架靠近所述极柱的一端通过卡接或粘接与所述第二支架固定连接，所述第一支架远离所述极柱的一端通过铆接或螺接与所述第二支架固定连接。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，在高度方向上，所述第一支架的高度为1mm-5mm，所述第二支架的高度为为5mm-10mm，所述第二支架与所述电芯之间的距离为0.1mm-1mm。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，在长度方向上，所述第一支架和所述第二支架围成用于插入所述转接部的插入位，所述支架的长度小于或等于所述转接部的长度。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，在高度方向上，所述插入位的高度大于所述转接部的高度，所述插入位的高度和所述转接部的高度之差为0.1mm-1mm。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，所述顶盖片还设置防爆阀透气孔和注液孔中的至少一种，所述防爆阀透气孔安装有防爆阀。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，所述电池结构还包括壳体，所述壳体设置有开口，所述电芯容置于所述壳体，所述顶盖片覆盖所述开口，用于将所述电芯封闭在所述壳体内。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，所述集流件的材质与其电连接的所述电芯的极片的集流材料相同。
作为本实用新型所述的一种电池结构的一种改进，所述电芯的表面包覆有绝缘片，所述极耳粘贴有绝缘胶。
本实用新型的有益效果在于，本实用新型包括顶盖片，安装有极柱；多个电芯，在高度方向上，每个所述电芯的两端设置有极耳；集流件，包括固定部和转接部，所述固定部与所述极柱固定连接，所述转接部从所述固定部沿长度方向延伸；在长度方向上，多个所述电芯的极耳依次沿所述转接部排列，并与所述转接部电连接，所述转接部安装有与多个所述电芯的极耳配合的支架。由于常规锂离子电池经串并联组装模组，而后组装成电池包，其电池包能量密度普遍较低，且电池普遍较厚，散热性能较差，在使用过程中，温度较高，易导致性能快速衰减和安全问题的发生，因此，将集流件通过极耳连接电芯，电芯两端分别延伸出一个极耳，电芯两端的极耳对应连接顶盖片两侧的集流件，使得电芯的两个极耳与两个集流件电连接，且在长度方向上，多个电芯的极耳依次沿转接部排列，相当于将多个电芯直接组装到同一个壳体内，省去了将每个电芯组装在单独的外壳后，再组装成模组结构，有助于提高电池的能量密度，而且各个电芯间隔设置，没有重叠在一起，且电芯的大面朝向壳体，有助于提高电池的散热性能，防止温度过高导致性能快速衰减和安全问题的发生；固定部起到将集流件与极柱固定连接的作用，避免集流件在使用时发生位移或晃动，转接部从固定部沿长度方向延伸，每个电芯的极耳均焊接于转接部，实现通过集流件与极柱电连接；转接部安装有与多个电芯的极耳配合的支架，支架可采用绝缘橡胶材料一体成型结构，用于在转接部上预留极耳的焊接位，不仅防止相邻的极耳互相接触，而且起到间隔转接部和壳体的作用，降低转接部与壳体发生接触概率，同时，还能起到间隔转接部和电芯作用，避免转接部和电芯发生短路或刮蹭，有助于提高电池的安全性。本实用新型省去了组装成模组结构，有助于提高电池的能量密度，还有助于提高散热性能，从而提高电池的安全性。
附图说明
下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本实用新型中实施方式一的结构示意图。
图2为本实用新型中实施方式一的支架的结构示意图。
图3为本实用新型中实施方式一的支架的侧视图。
其中，附图标记说明如下：
1-顶盖片；11-防爆阀透气孔；12-注液孔；13-防爆阀；
2-极柱；
3-电芯；31-极耳
4-集流件；41-固定部；42-转接部；
5-支架；51-第一支架；52-第二支架；521-凸部；
6-插入位；
7-壳体；
X-长度方向；
Z-高度方向。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在实用新型中，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，或一体地连接；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。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。
以下结合附图1～3对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
实施方式一
一种电池结构，包括顶盖片1，安装有极柱2；多个电芯3，在高度方向Z上，每个电芯3的两端设置有极耳31；集流件4，包括固定部41和转接部42，固定部41与极柱2固定连接，转接部42从固定部41沿长度方向X延伸；在长度方向X上，多个电芯3的极耳31依次沿转接部42排列，并与转接部42电连接，转接部42安装有与多个电芯3的极耳31配合的支架5。
由于常规锂离子电池经串并联组装模组，而后组装成电池包，其电池包能量密度普遍较低，且电池普遍较厚，散热性能较差，在使用过程中，温度较高，易导致性能快速衰减和安全问题的发生，因此，参见图1所示，将集流件4通过极耳31连接电芯3，电芯3两端分别延伸出一个极耳31，电芯3两端的极耳31对应连接顶盖片1两侧的集流件4，使得电芯3的两个极耳31与两个集流件4电连接，且在长度方向X上，多个电芯3的极耳31依次沿转接部42排列，相当于将多个电芯3直接组装到同一个壳体7内，省去了将每个电芯3组装在单独的外壳后，再组装成模组结构，有助于提高电池的能量密度，而且各个电芯3间隔设置，没有重叠在一起，且电芯3的大面朝向壳体7，有助于提高电池的散热性能，防止温度过高导致性能快速衰减和安全问题的发生；固定部41起到将集流件4与极柱2固定连接的作用，避免集流件4在使用时发生位移或晃动，转接部42从固定部41沿长度方向X延伸，每个电芯3的极耳31均焊接于转接部42，实现通过集流件4与极柱2电连接；转接部42安装有与多个电芯3的极耳31配合的支架5，支架5可采用绝缘橡胶材料一体成型结构，用于在转接部42上预留极耳31的焊接位，不仅防止相邻的极耳31互相接触，而且起到间隔转接部42和壳体7的作用，降低转接部42与壳体7发生接触概率，同时，还能起到间隔转接部42和电芯3作用，避免转接部42和电芯3发生短路或刮蹭，有助于提高电池的安全性。
其中，电芯3的两个极耳31通过两个集流件4分别与顶盖片1的两个极柱电连接，避免传统的顶盖下方折极耳的方式，导致顶盖下方空间无法充分利用的情况，此外，在高度方向Z上，电芯3两端部件较少，装配简单，操作容易，避免焊渣飞溅到顶盖片1上，提高电池安全性，还有利于充分利用电池的空间，减少侵占电池内部空间，在维持电芯原有性能时，提升电芯能量密度。
于本实施例中，固定部41采用板状结构，转接部42为垂直于固定部41的条型板状结构，有助于增加集流件4与其它部件连接的接触面积，还能降低集流件4的生产成本。
在根据本实用新型的电池结构中，电池中用于向外部输出电能的极柱2有两个，一个为正极极柱、一个为负极极柱。本实施方式中的电池有两个极柱2，分别为第一极柱、第二极柱，均设置在顶盖片1上，第一极柱可以为正极柱也可以为负极柱，相应地，第二极柱为负极柱或正极柱。电芯3包括正极片、隔膜及负极片，可以顺序堆叠并卷绕，正极片包括正极集流体，以及涂覆于正极集流体表面的正极活性材料，负极片包括负极集流体，以及涂覆于负极集流体表面的负极活性材料。第一极耳连接于正极集流体，第二极耳连接于负极集流体，正极集流体的边缘处可具有未被正极活性材料覆盖的空白区，第一极耳可直接通过裁切空白区形成。同样的，第二极耳可直接通过裁切负极集流体的空白区，此外，第一极耳和第二极耳也可以通过焊接分别固定于正极片和负极片的空白区，可采用激光焊接的方式，将第一极耳与第一极柱连接，第二极耳与第二极柱连接。
在根据本实用新型的电池结构中，参见图2所示，支架5包括第一支架51和第二支架52，第一支架51设置在转接部42的远离电芯3的一侧，第二支架52设置在转接部42的靠近电芯3的一侧，第二支架52设置有若干个朝向电芯3的凸部521，相邻的凸部521之间形成有用于将极耳31焊接于转接部42的空间，凸部521尺寸与极耳31的尺寸相匹配。第一支架51起到间隔转接部42和壳体7的作用，降低转接部42与壳体7发生接触概率，第二支架52起到间隔转接部42和电芯3作用，避免转接部42和电芯3发生短路或刮蹭，有助于提高电池的安全性，凸部521朝向电芯3，相邻的凸部521之间形成预焊接的空间，防止相邻的极耳31互相接触，根据裸电芯的数量可以替换不同的第二支架52，来满足焊接位置变化的需求，省去了对支架5整个更换，有助于提高支架5的灵活性和适用性。
在根据本实用新型的电池结构中，第一支架51靠近极柱2的一端通过卡接或粘接与第二支架52固定连接，第一支架51远离极柱2的一端通过铆接或螺接与第二支架52固定连接。于本实施方式中，第一支架51靠近极柱2的一端通过卡接或粘接与第二支架52固定连接，第一支架51远离极柱2的一端通过铆接或螺接与第二支架52固定连接，但本实用新型不以此为限，第一支架51和第二支架52的固定方式可根据实际电池内部结构进行调整，如：第一支架51和第二支架52的一端采用铰接的方式，第一支架51和第二支架52的另一端采用卡接的连接方式。
在根据本实用新型的电池结构中，在长度方向X上，第一支架51和第二支架52围成用于插入转接部42的插入位6，支架5的长度小于或等于转接部42的长度。增加插入位6，便于将转接部42直接插入到插入位6中，有助于提高支架5的安装效率，支架5的长度小于或等于转接部42的长度，避免支架5过长，导致顶盖片1和电芯3无法安装到壳体7内，影响安装效率的情况。
在根据本实用新型的电池结构中，参见图3所示，在高度方向Z上，插入位6的高度大于转接部42的高度，插入位6的高度和转接部42的高度之差为0.1mm-1mm。限定插入位6的高度和转接部42的高度之差，防止插入位6的高度过大，导致转接部42在插入位6发生晃动或松脱，有助于提高转接部42和支架5之间的稳固性。
在根据本实用新型的电池结构中，顶盖片1还设置防爆阀透气孔11和注液孔12中的至少一种，防爆阀透气孔11安装有防爆阀13。注液孔12按照预定尺寸形成在顶盖片1上，以便在顶盖片1盖合到壳体7的开口处并与壳体7密封连接后，能够通过注液孔12向壳体7的容纳空间中注入电解液。防爆阀13可以采用防爆片的方式，防爆阀13设置于顶盖片1的大致中间位置，当由于过度充电、过度放电或电池过热而产生气体使电池的内部压力过大时，防爆阀13中的防爆片可以被破坏，使得形成在二次电池内部的气体可以通过防爆阀透气孔11排放到外部，由此能够防止二次电池爆炸。
在根据本实用新型的电池结构中，电池结构还包括壳体7，壳体7设置有开口，电芯3容置于壳体7，顶盖片1覆盖开口，用于将电芯3封闭在壳体7内。顶盖片1盖合到壳体7的开口处并，与壳体7密封，防止壳体7内的电解液发生渗漏，有助于延长电池的使用寿命。
本实用新型的工作原理是：
在长度方向X上，多个电芯3的极耳31依次沿转接部42排列，相当于将多个电芯3直接组装到同一个壳体7内，省去了将每个电芯3组装在单独的外壳后，再组装成模组结构，有助于提高电池的能量密度，而且各个电芯3间隔设置，没有重叠在一起，且电芯3的大面朝向壳体7，有助于提高电池的散热性能，防止温度过高导致性能快速衰减和安全问题的发生；固定部41起到将集流件4与极柱2固定连接的作用，避免集流件4在使用时发生位移或晃动，转接部42从固定部41沿长度方向X延伸，每个电芯3的极耳31均焊接于转接部42，实现通过集流件4与极柱2电连接；转接部42安装有与多个电芯3的极耳31配合的支架5，支架5可采用绝缘橡胶材料一体成型结构，用于在转接部42上预留极耳31的焊接位，不仅防止相邻的极耳31互相接触，而且起到间隔转接部42和壳体7的作用，降低转接部42与壳体7发生接触概率，同时，还能起到间隔转接部42和电芯3作用，避免转接部42和电芯3发生短路或刮蹭，有助于提高电池的安全性。
实施方式二
与实施方式一不同的是：本实施方式在高度方向Z上，第一支架51的高度为1mm-5mm，第二支架52的高度为5mm-10mm，第二支架52与电芯3之间的距离为0.1mm-1mm。限定第一支架51的高度，防止第一支架51的高度过大，导致第一支架51挤压壳体7或转接部42的情况；限定第二支架52的高度，防止第二支架52挤压电芯3或转接部42的情况，同时，限定第二支架52与电芯3之间的距离，防止第二支架52和电芯3发生摩擦或刮蹭，有助于提高电池的安全性。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式三
与实施方式一不同的是：本实施方式的集流件4的材质与其电连接的电芯3的极片的集流材料相同。集流件分为第一集流件和第二集流件，例如，电芯3、第一极耳以及第二极耳均至少为两个，每个电芯3均连接有第一极耳以及第二极耳，第二极耳均通过第二集流件与第二极柱连接，实现了提高电池内部连接的稳定性，电芯3为两侧出第一极耳和第二极耳，分别通过超声焊与电芯3高度方向Z的转接部42连接，顶部的转接部42为铝材料，采用一体成型的结构，能够保证电池的质量不受影响，降低第一集流件的生产成本，底部的转接部42为铜材料，即与负极片对应的金属材料相同，能够保证电池的质量不受影响，降低第二集流件的生产成本，从而保证没有因材料差异导致的压降。为了保证集流件4具有一定的强度，在集流件4设置固定部41，与电池顶盖片1上对应一个极柱2固定连接。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
实施方式四
与实施方式一不同的是：本实施方式的电芯3的表面包覆有绝缘片，极耳31粘贴有绝缘胶，防止每个电芯3之间，或与壳体7发生短路，有助于提高电池的安全性。
其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。
根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。
Claims (10)
1.一种电池结构，其特征在于，包括：
顶盖片(1)，安装有极柱(2)；
多个电芯(3)，在高度方向(Z)上，每个所述电芯(3)的两端设置有极耳(31)；
集流件(4)，包括固定部(41)和转接部(42)，所述固定部(41)与所述极柱(2)固定连接，所述转接部(42)从所述固定部(41)沿长度方向(X)延伸；
在长度方向(X)上，多个所述电芯(3)的极耳(31)依次沿所述转接部(42)排列，并与所述转接部(42)电连接，所述转接部(42)安装有与多个所述电芯(3)的极耳(31)配合的支架(5)。
2.如权利要求1所述的一种电池结构，其特征在于：所述支架(5)包括第一支架(51)和第二支架(52)，所述第一支架(51)设置在所述转接部(42)的远离所述电芯(3)的一侧，所述第二支架(52)设置在所述转接部(42)的靠近所述电芯(3)的一侧，所述第二支架(52)设置有若干个朝向所述电芯(3)的凸部(521)，相邻的所述凸部(521)之间形成有用于将所述极耳(31)焊接于所述转接部(42)的空间，所述凸部(521)尺寸与所述极耳(31)的尺寸相匹配。
3.如权利要求2所述的一种电池结构，其特征在于：所述第一支架(51)靠近所述极柱(2)的一端通过卡接或粘接与所述第二支架(52)固定连接，所述第一支架(51)远离所述极柱(2)的一端通过铆接或螺接与所述第二支架(52)固定连接。
4.如权利要求2所述的一种电池结构，其特征在于：在高度方向(Z)上，所述第一支架(51)的高度为1mm-5mm，所述第二支架(52)的高度为5mm-10mm，所述第二支架(52)与所述电芯(3)之间的距离为0.1mm-1mm。
5.如权利要求2所述的一种电池结构，其特征在于：在长度方向(X)上，所述第一支架(51)和所述第二支架(52)围成用于插入所述转接部(42)的插入位(6)，所述支架(5)的长度小于或等于所述转接部(42)的长度。
6.如权利要求5所述的一种电池结构，其特征在于：在高度方向(Z)上，所述插入位(6)的高度大于所述转接部(42)的高度，所述插入位(6)的高度和所述转接部(42)的高度之差为0.1mm-1mm。
7.如权利要求1所述的一种电池结构，其特征在于：所述顶盖片(1)还设置防爆阀透气孔(11)和注液孔(12)中的至少一种，所述防爆阀透气孔(11)安装有防爆阀(13)。
8.如权利要求1所述的一种电池结构，其特征在于：所述电池结构还包括壳体(7)，所述壳体(7)设置有开口，所述电芯(3)容置于所述壳体(7)，所述顶盖片(1)覆盖所述开口，用于将所述电芯(3)封闭在所述壳体(7)内。
9.如权利要求1所述的一种电池结构，其特征在于：所述集流件(4)的材质与其电连接的所述电芯(3)的极片的集流材料相同。
10.如权利要求1所述的一种电池结构，其特征在于：所述电芯(3)的表面包覆有绝缘片，所述极耳(31)粘贴有绝缘胶。
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