CN214043927U - 一种单体电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单体电池。单体电池包括壳体和盖板，壳体沿第一方向的两端中的其中一端开口，另一端封闭，盖板盖设于开口端；单体电池还包括在壳体内沿第一方向依次设置的弹性支撑件、第一集流板、电芯和第二集流板；弹性支撑件被配置为压缩状态，以将第一集流板、电芯和第二集流板压紧在弹性支撑件与壳体的封闭端之间；电芯沿所述第一方向的两端分别设置有第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳分别由电芯的极片箔材引出，并揉平为扁平状；第一集流板与扁平状的第一极耳抵接，第二集流板与扁平状的第二极耳抵接。本实用新型的单体电池省略了传统极耳与极柱连接所需要采用的焊接工艺，节省了极片箔材用料，简化了生产工艺及设备投入。

Description

一种单体电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种单体电池。

背景技术

锂离子电池由于具有成本低、寿命长、易回收等优点，而被广泛应用在各行各业中。常用锂离子电池的电芯为卷绕式电芯，每个正极片或负极片均会引出一个极耳，因此需要将多个极耳先行进行焊接，再与极柱连接、或是通过连接片与极柱连接，工艺繁琐、设备投入较大，且为了方便焊接，极耳伸出长度均较长，导致极片箔材用料也多，提高了单体电池整体的生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种单体电池，能够省略极耳的焊接工序，节省极片箔材用料，简化单体电池的生产工艺的同时，降低生产成本。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种单体电池，包括壳体和盖板，所述壳体沿第一方向的两端中的其中一端开口，另一端封闭，所述盖板盖设于开口端；所述单体电池还包括在所述壳体内沿所述第一方向依次设置的弹性支撑件、第一集流板、电芯和第二集流板；所述弹性支撑件被配置为压缩状态，以将所述第一集流板、所述电芯和所述第二集流板压紧在所述弹性支撑件与所述壳体的封闭端之间；

所述电芯沿所述第一方向的两端分别设置有第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别由所述电芯的极片箔材引出，并揉平为扁平状；所述第一集流板与扁平状的第一极耳抵接，所述第二集流板与扁平状的第二极耳抵接。

可选地，所述第一极耳或所述第二极耳的引出长度为2-7mm。

可选地，所述弹性支撑件包括支撑本体和开设于所述支撑本体的极柱安装孔，所述盖板上设置极柱，所述极柱穿过所述盖板和所述极柱安装孔后连接于所述第一集流板上。

可选地，所述盖板的内侧壁上凸设有安装凸台，所述安装凸台位于所述极柱安装孔内，以使所述支撑本体与所述盖板的内侧壁相抵接。

可选地，所述支撑本体靠近所述盖板的一侧设置第一让位凹槽。

可选地，所述支撑本体上开设多个进液通孔，相邻的两个所述进液通孔通过隔板分隔；所述第一让位凹槽设于所述隔板上。

可选地，所述第一集流板包括可折叠的第一板体和第二板体，所述第一板体与所述极柱抵接，第二板体与所述电芯抵接，且所述第一板体的尺寸较所述第二板体的尺寸小。

可选地，所述第一板体包括相互连接的焊接部与连接部，所述连接部与第二板体连接；所述支撑本体靠近所述电芯的一侧设置第二让位凹槽，所述第二让位凹槽与所述极柱安装孔相连通，所述第一板体的连接部卡设于所述第二让位凹槽内；所述第一板体的所述焊接部位于所述极柱安装孔内。

可选地，所述第二集流板具有靠近所述电芯的第一集流面和远离所述电芯的第二集流面，部分所述第二集流面朝向所述第一集流面凹陷，以在所述第一集流面上形成集流凸起，所述集流凸起与所述第二集流面分别与所述电芯的所述第二极耳和所述壳体的封闭端抵接。

可选地，所述盖板上设置防爆孔，所述防爆孔内设置防爆阀；所述盖板的内侧壁上还开设有阻隔槽，所述阻隔槽沿着所述防爆孔的周边设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型所提供的单体电池通过弹性支撑件的弹性力作用实现两个电极集流板和电芯在壳体的压紧，得以保证电极集流板与揉平状态下的相应极耳的充分抵接，进而省略了传统极耳与极柱连接所需要采用的焊接工艺，简化了生产工艺及相应的设备投入；且由于省略了焊接工艺，极耳的伸出长度可以尽可能地减小，有利于节省极片箔材用料，降低成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例中一种单体电池的分解示意图；

图2为本实用新型实施例中一种单体电池的剖视图；

图3为图2中A处的局部放大示意图；

图4为图2中B处的局部放大示意图；

图5为本实用新型实施例中盖板的剖视图；

图6为本实用新型实施例中弹性支撑件在第一视角下的结构示意图；

图7为本实用新型实施例中弹性支撑件在第二视角下的结构示意图；

图8为本实用新型实施例中弹性支撑件与负极集流板的装配示意图；

图9为本实用新型实施例中正极集流板的结构示意图；

图10为本实用新型实施例中正极集流板的剖视图；

图11为图10中C处的局部放大示意图。

附图标记：

10、壳体；

20、盖板；21、极柱；22、绝缘子；23、安装凸台；24、第一极柱安装孔；25、防爆孔；26、防爆阀；27、防护膜；28、阻隔槽；29、注液孔；

30、弹性支撑件；31、支撑本体；32、第二极柱安装孔；33、进液通孔；34、隔板；35、第一让位凹槽；36、第二让位凹槽；

40、负极集流板；41、第一板体；42、第二板体；411、焊接部；412、连接部

50、电芯；51、负极片；52、正极片；53、隔膜；54、保护膜；55、负极极耳；56、正极极耳；

60、正极集流板；61、第一集流面；62、第二集流面。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”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。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。

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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参考图1-4，本实施例在于提供一种单体电池，具体地，单体电池包括壳体10、盖板20和在壳体10内沿第一方向依次设置的弹性支撑件30、第一集流板、电芯50和第二集流板；壳体10沿第一方向的两端中的其中一端开口，另一端封闭，盖板20盖设于开口端，用于封闭整个单体电池；电芯50沿第一方向的两端分别设置有第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳分别由电芯50的极片箔材引出，并揉平为扁平状；弹性支撑件30被配置为压缩状态，以将第一集流板、电芯50和第二集流板压紧在弹性支撑件30与壳体10的封闭端之间，实现第一集流板与电芯50的第一极耳、第二集流板与电芯50的第二极耳的紧抵，进而充分接触。盖板20上设置极柱21，极柱21贯穿整个盖板20后连接于第一集流板上。本实施例中，第一集流板所在端为负极，因此第一集流板为负极集流板40，与之抵接的第一极耳为负极极耳55；极柱21为负极柱；第二集流板所在端为正极，因此第二集流板为正极集流板60，与之抵接的第二极耳为正极极耳56。当然，在其它的实施例中，正负极的位置可以互换，相应的第一集流板便成了正极集流板60，第二集流板便成了负极集流板40，极柱21为正极柱。对于圆柱形电池来说，这里的第一方向指是壳体10的轴向；对于矩形电池来说，这里的第一方向指的是壳体10的长度方向。具体实施时，先将正极集流板60安装在壳体10内的封闭端，再依次将电芯50、负极集流板40、弹性支撑件30放入，最后盖板20封闭壳体10，使弹性支撑件30处于压缩状态，达到挤压负极集流板40、电芯50和正极集流板60的目的。

本实施例所提供的单体电池通过弹性支撑件30的弹性力作用实现两个电极集流板和电芯50在壳体10内的压紧，得以保证电极集流板与揉平状态下的相应极耳的充分抵接，进而省略了传统极耳与极柱21连接所需要采用的焊接工艺，简化了生产工艺及相应的设备投入；且由于省略了焊接工艺，极耳的伸出长度可以尽可能地减小，有利于节省极片箔材用料，降低成本。进一步地，参考图3和图4，负极极耳55引出负极片51、正极极耳56引出正极片52的引出长度均在2-7mm的范围内，既能保证揉平为扁平状态，还尽可能减小了揉平后的厚度；相比于传统焊接工艺中，极耳需要引出极片15-40mm的情况，能够显著减少用料，大幅降低原料成本。本实施例中，负极极耳55采用铜箔材，引出长度为3-7mm；正极极耳56采用铝箔材，且引出长度为2-5mm。为了避免电芯50中的正极片52与负极片51接触发生短路，正极片52与负极片51之间设置隔膜53；在整个电芯50的外部包覆有一层保护膜54，以避免电芯50与壳体10接触发生短路。

具体地，参考图1、2和5，本实施例还提供了一种盖板，用于上述的单体电池上，该盖板20上开设第一极柱安装孔24，极柱21设于第一极柱安装孔24内，极柱21与盖板20之间设置一圈绝缘子22，极柱21通过绝缘子22固定在盖板20上。可选地，绝缘子22采用玻璃材质，以使盖板20和极柱21能够采用玻璃烧结工艺一体成型，保证充分密封的同时，还简化盖板20的生产工艺。具体实施时，盖板20、绝缘子22和极柱21按照由外至内的设置位置装配到石墨治具上后，放入高温烘箱设备中，确定烧结参数，使绝缘子22熔化以将极柱21和盖板20粘接，冷却后盖板20与极柱21形成一体式结构；在烧结过程中烘箱内需通入氮气进行保护，放置盖板20发生氧化。

进一步地，参考图5，盖板20上还开设防爆孔25，防爆孔25内安装防爆阀26，电池工作过程中的气体能够冲破防爆阀26，通过防爆孔25泄出，避免电池内部气压过大发生爆炸。进一步地，盖板20的内侧壁上还开设有阻隔槽28，阻隔槽28沿着防爆孔25的周边设置，以隔离绝缘子22与防爆孔25；由于防爆阀26的装配涉及焊接操作，阻隔槽28的设置能够阻隔焊接连接时热量的传递，避免已经烧结成型的绝缘子22再次熔化，确保绝缘子22的密封性和可靠性。可选地，防爆孔25为腰型结构，阻隔槽28也相应地设为腰型结构，以充分阻隔焊接热量。进一步可选地，阻隔槽28设置多个，多个阻隔槽28沿着远离防爆阀26的方向依次设置，以进一步提高热量阻隔效果。

可选地，盖板20采用铝材制成，铝的重量较轻，能够有效降低整个盖板20的重量，实现电池的轻量化；极柱21采用铜材或者铝材等导电材料制成。

传统的盖板20生产工艺，极柱21需要采用铆压或者焊接工艺装配，极柱21与盖板20之间需要采用密封组件进行密封，同时为了避免极柱21与壳体10发生短路，极柱21本身还需要进行各种机械加工和包胶注塑，不仅结构组件多，制造工艺也复杂，成本较高的同时，最终产品的密封性能还无法有效保证。本实施例所提供的盖板20或者极柱21可以直接采用在圆柱形铜材或铝材上截取，或是由铜铝复合板料冲裁而成，无需其他机械加工工艺，工艺过程简单、材料利用率高；由于玻璃绝缘子22有较佳的绝缘作用，盖板20与极柱21之间通过玻璃材质的绝缘子22采用烧结工艺一体成型，无需极柱21进行相关的机械加工或是包胶注塑，也能充分保证极柱21与盖板20之间的密封和绝缘，简化了盖板20的生产工艺；同时由于阻隔槽28的设置，使得焊接防爆阀26时的焊接热量不会过多地传递至绝缘子22处，提高了极柱21与盖板20密封连接的可靠性。

具体地，如图2和图5所示，盖板20的内侧壁上凸设有一安装凸台23，第一极柱安装孔24贯穿盖板20和安装凸台23，且绝缘子22在第一极柱安装孔24内的轴向均有分布，在不增加盖板20厚度的前提下，提高了绝缘子22的粘接面积，保证了极柱21与盖板20的连接强度，提升了密封效果。

具体地，仍然参考图5，防爆孔25远离电芯50的一端设置防护膜27；防爆孔25靠近电芯50的一端设置安装台阶，防爆阀26安装于安装台阶上；防护膜27能够避免外界杂质进入防爆孔25内，干扰防爆阀26正常工作。进一步地，防护膜27上开设有直径为0.3-1.0mm的排气孔，确保电池内部气体的正常流出。

参考图2、图6和图7，弹性支撑件30包括支撑本体31和开设于支撑本体31的第二极柱安装孔32，负极柱穿过第二极柱安装孔32后与负极集流板40连接，进而实现电池的充放电。可选地，第二极柱安装孔32设于支撑本体31的中心位置处。进一步地，盖板20上还设置有注液孔29，用于在单体电池装配完成后完成电芯50的注液操作。支撑本体31上还开设有液体通道，以使电解液能够通过液体通道灌入电芯50。可选地，支撑本体31上的液体通道设置多个，且沿着第二极柱安装孔32的周向均匀分布，以提高电解液的浸入速度和浸入均匀性。具体地，液体通道为开设于支撑本体31上的进液通孔33，相邻的两个进液通孔33通过隔板34分隔，既能保证整个支撑本体31的强度，还不影响电解液的注液。可选地，进液通孔33为扇形孔。可选地，弹性支撑件30选用三元乙丙、氟橡胶、硅橡胶等具有绝缘、耐热、耐腐蚀性能的弹性材料制成。

进一步地，参考图2，第二极柱安装孔32的孔径大于盖板20的安装凸台23的外径，以使盖板20的安装凸台23能够伸入支撑本体31的第二极柱安装孔32内，以使支撑本体31得以与盖板20的内侧壁抵接，尽可能地增大与盖板20的抵接面积，更好地发挥支撑作用；同时将安装凸台23设于第二极柱安装孔32还便于装配过程中盖板20与弹性支撑件30之间的定位。具体地，支撑本体31靠近盖板20的一侧设置第一让位凹槽35，以避让盖板20上的注液孔29、防爆孔25等，避免对注液产生干扰，也避免了弹性支撑件30在挤压过程中挤压防爆阀26，对其造成损坏。可选地，本实施例中，第一让位凹槽35设于隔板34上。

参考图1、图2和图8，负极集流板40包括可折叠的第一板体41和第二板体42，第一板体41与负极柱抵接，第二板体42与电芯50抵接，且第一板体41的尺寸较第二板体42的尺寸小；将负极集流板40设置成可折叠的两个板体，且两个板体的大小设置不同，是为了分别匹配负极柱和电芯50的极耳；一般地，电芯50的极耳揉平后会覆盖整个电芯50的端面，因此为了保证电芯50与负极柱之间的稳定连接，需要负极集流板40与电芯50抵接的面积越大越好，但是由于负极柱的尺寸较小，为了方便其与集流板的连接，需要相应的连接面积越小越好，因此将整个负极集流板40设置为可折叠的两个部分，既不影响负极柱与电芯50的导通，还方便安装。具体地，第一板体41包括相互连接的焊接部411与连接部412，连接部412与第二板体42连接；焊接部411的尺寸小于等于第二极柱安装孔32的尺寸，以使焊接部411能够进入第二极柱安装孔32内，与负极柱顺利焊接连接。弹性支撑件30的支撑本体31在靠近电芯50的一侧设置第二让位凹槽36，第二让位凹槽36与第二极柱安装孔32相连通，且第一板体41的连接部412能够卡设于第二让位凹槽36内，具体地，连接部412在第二让位凹槽36内放置后，焊接部411便可以准确进入第二极柱安装孔32中，确保了负极柱与焊接部411装配定位，也实现了负极集流板40的装配定位。待负极柱焊接完成后，弯折第二板体42，使其与第一板体41平行设置。进一步地，第二板体42的尺寸小于支撑本体31的尺寸，以避免第二板体42将支撑本体31上的进液通孔33全部封堵，电解液无法进入。

参考图9-11，正极集流板60具有靠近电芯50的第一集流面61和远离电芯50的第二集流面62，分别用于与电芯50的正极极耳56和壳体10的封闭端抵接；更进一步地，正极集流板60的部分第二集流面62向第一集流面61凹陷，以在第一集流面61上形成集流凸起，集流凸起与电芯50的正极极耳56直接抵接。集流凸起与电芯50的接触面积同第一集流面61与壳体10的接触面积相等，以确保正极集流板60与电芯50和壳体10充分贴合，减小接触阻抗。同时采用第二集流面62向凹陷的方式所形成的集流凸起还能作为加强筋，起到加强正极集流板60强度的目的，避免正极集流板60发生变形。可选地，正极集流板60采用铝材或铜材冲压成型。

本实施例中，单体电池采用圆柱形电池，因此壳体10为中空的圆柱形结构，而盖板20、弹性支撑件30、电芯50、正极集流板60、负极集流板40等均采用圆形结构，以与圆柱形的壳体10相适配，确保壳体10内部结构放置稳固。当然，在具体实施时，针对单体电池的外形结构不做具体限制，壳体10内部的各零部件的形状结构也并不局限上述的圆形；例如，弹性支撑件30根据需要可以设为圆形、方形、扇形或者多边形等。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种单体电池，包括壳体(10)和盖板(20)，所述壳体(10)沿第一方向的两端中的其中一端开口，另一端封闭，所述盖板(20)盖设于开口端；其特征在于，所述单体电池还包括在所述壳体(10)内沿所述第一方向依次设置的弹性支撑件(30)、第一集流板、电芯(50)和第二集流板；所述弹性支撑件(30)被配置为压缩状态，以将所述第一集流板、所述电芯(50)和所述第二集流板压紧在所述弹性支撑件(30)与所述壳体(10)的封闭端之间；

所述电芯(50)沿所述第一方向的两端分别设置有第一极耳和第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳分别由所述电芯(50)的极片箔材引出，并揉平为扁平状；所述第一集流板与扁平状的第一极耳抵接，所述第二集流板与扁平状的第二极耳抵接。

2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述第一极耳或所述第二极耳的引出长度为2-7mm。

3.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述弹性支撑件(30)包括支撑本体(31)和开设于所述支撑本体(31)的极柱安装孔，所述盖板(20)上设置极柱(21)，所述极柱(21)穿过所述盖板(20)和所述极柱安装孔后连接于所述第一集流板上。

4.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述盖板(20)的内侧壁上凸设有安装凸台(23)，所述安装凸台(23)位于所述极柱安装孔内，以使所述支撑本体(31)与所述盖板(20)的内侧壁相抵接。

5.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述支撑本体(31)靠近所述盖板(20)的一侧设置第一让位凹槽(35)。

6.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述支撑本体(31)上开设多个进液通孔(33)，相邻的两个所述进液通孔(33)通过隔板(34)分隔；所述第一让位凹槽(35)设于所述隔板(34)上。

7.根据权利要求3所述的单体电池，其特征在于，所述第一集流板包括可折叠的第一板体(41)和第二板体(42)，所述第一板体(41)与所述极柱(21)抵接，第二板体(42)与所述电芯(50)抵接，且所述第一板体(41)的尺寸较所述第二板体(42)的尺寸小。

8.根据权利要求7所述的单体电池，其特征在于，所述第一板体(41)包括相互连接的焊接部(411)与连接部(412)，所述连接部(412)与第二板体(42)连接；所述支撑本体(31)靠近所述电芯(50)的一侧设置第二让位凹槽(36)，所述第二让位凹槽(36)与所述极柱安装孔相连通，所述第一板体(41)的连接部(412)卡设于所述第二让位凹槽(36)内；所述第一板体(41)的所述焊接部(411)位于所述极柱安装孔内。

9.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述第二集流板具有靠近所述电芯(50)的第一集流面(61)和远离所述电芯(50)的第二集流面(62)，部分所述第二集流面(62)朝向所述第一集流面(61)凹陷，以在所述第一集流面(61)上形成集流凸起，所述集流凸起与所述第二集流面(62)分别与所述电芯(50)的所述第二极耳和所述壳体(10)的封闭端抵接。

10.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述盖板(20)上设置防爆孔(25)，所述防爆孔(25)内设置防爆阀(26)；所述盖板(20)的内侧壁上还开设有阻隔槽(28)，所述阻隔槽(28)沿着所述防爆孔(25)的周边设置。

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