CN214625305U - 电芯组件、电芯模组、电池及使用电池的装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了电芯组件、电芯模组、电池及使用电池的装置，涉及锂电池技术领域。一种电芯组件，包括电芯和转接件。电芯包括第一极性极片、第二极性极片、设置于第一极性极片和第二极性极片之间的隔膜，多个第一极性极片的极耳错位叠层设置形成具有导电部的极耳结构。转接件与导电部电连接。本申请错位叠层设置极耳使得每片极耳露出部分导电面，通过转接件与极耳端部连接实现电流的引出。该电芯组件不需要转接焊，降低了对极耳的损坏。转接件与极耳的接触面积大，较大程度保证了极耳的过流能力，提高了极耳的散热能力。

Description

电芯组件、电芯模组、电池及使用电池的装置

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及电芯组件、电芯模组、电池及使用电池的装置。

背景技术

现有锂离子电池采用直焊或转接焊的方式将正、负极极耳引出。直焊或转接焊方式的焊接面积小，容易出现虚焊现象，增大电池内阻，增加了电池的能量损耗。在电池充放电过程中，焊接处极耳温度过高，容易造成极耳胶封装处漏液，增加了安全风险。同时在超声焊接过程中，容易使集流体处金属屑飞溅至极耳胶和电芯主体上，飞溅到极耳胶处的金属屑因瞬间高温粘结在极耳胶上，无法清除，在后续电芯封装后，使极耳与铝塑膜外壳导通产生短路。

实用新型内容

本申请的目的在于提供电芯组件、电芯模组、电池及使用电池的装置，通过转接件直接与极耳的导电部连接实现电流的引出，以提高电芯和电池的性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种电芯组件，包括电芯和转接件。电芯包括第一极性极片、第二极性极片、设置于第一极性极片和第二极性极片之间的隔膜，多个第一极性极片的极耳错位叠层设置形成具有导电部的极耳结构。转接件与极耳的导电部电连接。

本申请错位叠层设置极耳使得每片极耳露出部分导电面，通过转接件与导电部连接设置实现电流的引出。该电芯组件不需要转接焊，降低对极耳的损坏。同时转接件与极耳的接触面积大，较大程度保证了极耳的过流能力，提高了极耳的散热能力。

在一种可能的实现方式中，转接件与每个极耳的端部的导电层电连接。

由于极耳结构为阶梯结构，转接件与每个极耳的端部连接能够较大程度保证与转接件与极耳的电连接。

在一种可能的实现方式中，极耳由根部向外延伸的尺寸定义为极耳的长度，极耳的表面在垂直于长度方向上的尺寸定义为宽度，极耳在其宽度方向上的尺寸相同，多个第一极性极片的极耳依次错位叠层设置形成极耳结构。

错位堆叠尺寸相同的极耳能够形成两个导电部，且导电部对称，保证每个极耳的电流的引出。相比一个导电部的极耳结构，提高了极耳的过流能力和过流的可靠性，提高了极耳的散热能力。

在一种可能的实现方式中，极耳包括基膜和设置于基膜两侧表面的导电层，每个极耳在其宽度方向上的两端露出部分导电层，多个极耳的同一侧的导电层的露出部分形成第一导电部，另一侧的导电层的露出部分形成第二导电部，第一导电部和第二导电部均与转接件电连接。

本申请采用复合集流体极耳，复合集流体极耳两侧的导电层无法电连接，该结构使得每个极耳两侧的导电层均能够与转接片接触，较大程度保证了极耳的过流能力，提高了极耳的散热能力。

在一种可能的实现方式中，转接件包括电连接的第一转接片和第二转接片，第一转接片具有第一连接部和第一导电面，第二转接片具有第二连接部和第二导电面，第一连接部和第二连接部固定连接，第一导电面与第一导电部电连接，第二导电面与第二导电部电连接。

该结构分别对第一导电部、第二导电部进行引流，提高极耳的过流能力。该结构将极耳压合在第一转接片与第二转接片之间，能够保证极耳的稳固性，进而保证极耳的导电部与转接片的导电面的良好接触。进一步地，第一转接片与第二转接片之间的空隙小于极耳的厚度，保证极耳的导电部与转接片保持较好的接触。

在一种可能的实现方式中，转接件还包括用于紧固的弹性件，弹性件设置于第一转接片与极耳结构之间。

在第一转接片与第二转接片压合极耳后，弹性件与极耳始终保持压力状态，使极耳的导电部与转接片的导电面始终保持较好的接触。

在一种可能的实现方式中，极耳与转接件的连接处具有空隙，空隙内填充有导电材料。

在该空隙内填充导电材料，增大极耳与转接件的接触面积，进而增大导电性与导流能力。

第二方面，提供了一种电芯模组，包括多个电连接的上述电芯组件。该电芯模组具有较好的电性能和较长的使用寿命。

第三方面，提供了一种电池，包括壳体和上述电芯模组，电芯模组设置在壳体内。该电池具有较好的电性能和较长的使用寿命。

第四方面，提供了一种使用电池的装置，包括上述电池，电池用于提供电能。使用电池的装置可以为汽车、机械装置、生活用品等，具有较优的使用时长。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电芯组件的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电芯组件另一视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电芯的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的极耳的层结构示意图；

图5为本申请实施例提供的转接件的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的转接件另一视角的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的转接片与极耳连接的结构示意图。

图标：10-电芯组件；100-电芯；110-极耳结构；111-第一导电部；112-第二导电部；113-极耳；1131-基膜；1133-导电层；200-转接件；210-第一转接片；211-第一连接部；213-第三连接部；215-第一导电面；220-第二转接片；221-第二连接部；223-第四连接部；225-第二导电面；230-转接部；240-弹性件。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“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，或者是该申请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，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。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。

请参照图1和图2，图1和图2为本实施例提供的电芯组件10的结构示意图。

本实施例提供一种电芯组件10，包括电芯100和转接件200。转接片用于与电芯100的极耳113连接，以引出电流。电芯100包括第一极性极片、第二极性极片、设置于第一极性极片和第二极性极片之间的隔膜，本申请实施例的电芯100采用卷绕或堆叠的方式形成。在本实施例中，第一极性极片、第二极性极片分别为正极、负极。电芯100具有正极极耳113和负极极耳113。

目前的电芯100一般为极片的极耳113堆叠在一起，通过焊接的方式将极耳113与转接片焊接实现电流的引出。在焊接过程中，焊头和极耳113之间的震动和摩擦极易对极耳113根部的导电层1133产生破坏，导致焊接后电芯100内阻增加。在电池充放电过程中，焊接处的极耳113温度过高，容易造成极耳113胶封装处漏液，增加了安全风险。为降低焊点对极耳113过流的影响，焊接面积一般较小，这样的话容易出现虚焊现象，增大电池内阻，增加了电池的能量损耗。

基于现有电芯100的问题，本申请对极耳113的结构、极耳113与转接片的连接方式进行改进，使得极耳113不采用焊接的方式就可以实现与转接片的连接进而引出电流。

请参照图3，图3为本申请实施例提供的电芯100的结构示意图。在本申请实施例中，多个第一极性极片的极耳113错位叠层设置形成具有导电部的极耳结构110。错位设置使得每个极耳113能够露出部分表面，由于极耳113的表面一般为导电材料，因此每层极耳113能够通过露出的导电面与转接件200连接，以引出电流。本申请实施例采用接触、贴合的方式实现极耳113与转接件200电连接。在本申请其他实施例中，可以采用其他连接方式实现极耳113与转接件200电连接。

本申请实施例可以通过折极耳113或切割极耳113的方式使得极耳113在极片堆叠或卷绕后错位叠层设置。本实施例中，第二极性极片的极耳结构110与第一极性极片的极耳结构110相同，在本申请的其他实施例中，第二极性极片的极耳结构110可以为常规的堆叠结构或其他结构。

在本申请的部分实施例中，多个第一极性极片的极耳113错位叠层设置后形成阶梯结构。作为一种实现方式，定义极耳113的根部从极片向外延伸的尺寸为长度，极耳113的表面在垂直于长度方向上的尺寸定义为宽度，叠层设置的每个极耳113的长度递增或递减，宽度相同，堆叠的极耳113在端部形成一个阶梯结构，即该极耳113具有一个导电部。通过将该导电部与转接件200连接实现电流的引出。

作为另一种实现方式，本实施例中的每个极耳113的尺寸相同，不需要对极耳113的切割工艺进行改变，提高极耳113的切割效率和成品率。极耳113沿其宽度方向依次错位叠层设置后，在其宽度的两端分别形成两个阶梯结构，且两个阶梯结构分别位于堆叠的极耳113的相对的两个侧面。该结构通过错位堆叠极片形成两个导电部，提高了极耳113的过流能力和过流的可靠性，提高了极耳113的散热能力。

进一步地，每相邻的两个极耳113的错位尺寸相同，该结构使得除设置在极耳结构110顶部的极耳113外，其他极耳113露出的导电面的尺寸均相同，使得每个极耳113与转接件200的接触面积相同，导流能力均一。

本申请实施例采用的极片包括含有金属集流体的极片和含有复合集流体的极片。在本申请实施例中，极片为含有复合集流体的极片。在本申请的其他实施例中，极片可以包含不同的集流体，以提高电芯组件10结构设置的灵活性，将不同集流体的优点体现在同一电芯100中，以平衡电芯100多方面的性能，进而提高电池的综合性能。请参照图4，图4为本申请实施例提供的极耳113的层结构示意图。极耳113包括基膜1131和设置于基膜1131两侧表面的导电层1133，由于极片为正极极片或负极极片，因此基膜1131两侧表面的导电层1133的极性相同。极耳113叠层设置后，相邻的两个极耳113不会发生短路的情况。

不同于金属集流体极耳113，复合集流体极耳113两侧的导电层1133无法电连接，故为了将复合集流体极耳113两侧的导电层1133上的电流引出，需将转接片与极耳113两侧的导电层1133直接接触。请参照图2，本实施例中的第一极性极片错位堆叠后形成的阶梯型极耳结构110的两端分别具有第一导电部111和第二导电部112，即堆叠的极耳113同一侧露出的导电层1133形成第一导电部111，另一侧露出的导电层1133形成第二导电部112，第一导电部111和第二导电部112分别位于基膜1131的两侧。具体的，请参照图，极耳结构110中的每一层极耳113均露出两侧的导电层1133，相比其他仅露出一侧的导电层1133的极耳结构110，本实施例中的每个极耳113两侧的导电层1133均能够与转接件200连接导通，使得每个极耳113的导电层1133上的电流直接引出，较大程度保证了极耳113的过流能力，提高了极耳113的散热能力。

在本申请的其他实施例中，可以通过其他设置形式使得每层极耳113露出部分导电面，且每层极耳113露出的导电面的尺寸大小及个数可以根据实际需要进行调整。

作为一种实现方式，在每层极耳113的对应位置设置一个孔径不同的通孔，通孔的孔径，使得叠层设置的每层极耳113均能露出部分导电面，进而能够通过与转接件200的电连接实现电流的引出。本申请可以通过切割极耳113的方式得到具有通孔的极耳113。进一步地，在每层极耳113的其他对应位置设置一个孔径不同的通孔，通孔的孔径沿垂直于极耳113表面的方向依次减小或增大，即该通孔的孔径的变化与上述通孔相反，使得极耳113上的两个导电层1133均露出部分导电面，使得每个极耳113的两侧导电层1133上的电流直接通过转接件200引出，较大程度保证了极耳113的过流能力。

现有的锂电池中，采用转接片与极耳113焊接，而本申请通过转接件200与极耳结构110的导电面连接设置，该连接设置方式可以将转接片与极耳结构110接触、贴合后，采用固定件将转接片与极耳结构110固定连接。

请参照图5和图6，图5和图6为本申请实施例提供的转接件200的结构示意图。在本申请的部分实施例中，转接件200包括电连接的第一转接片210和第二转接片220，其中，电连接表示相互导电。第一转接片210和第二转接片220的结构相同，均为长条形，在本申请的其他实施例中，第一转接片210和第二转接片220可以为三角形等形状。第一转接片210的两端分别具有第一连接部211、第三连接部213，第一转接片210的中间位置设有第一导电面215，第二转接片220的两端分别具有第二连接部221、第四连接部223，第二转接片220的中间位置设有第二导电面225。第一转接片210与第二转接片220围合极耳113并压合后，第一导电面215与第一导电部111电连接设置，第二导电面225与第二导电部112电连接设置，通过第一连接部211和第二连接部221焊接、第三连接部213与第四连接部223焊接连接实现极耳113的固定。该结构将极耳113压合在第一转接片210与第二转接片220之间，能够保证极耳113的稳固性，进而保证极耳113的导电部与转接片的导电面的良好接触。

本申请实施例中，转接片为金属导电材质，在使用过程中，转接片与极耳113发生相互移位、不相互分离的情况不会影响电流的引出。在本申请的其他实施例中，第一转接片210与第二转接片220可以通过螺栓等固定件实现固定连接。

第一转接片210或第二转接片220具有向外延伸的转接部230，电芯组件包括壳体(图未示)和端盖(图未示)，壳体具有一个开口，电芯100设置于壳体中，端盖盖设于开口。电芯100通过转接部230与端盖上的极柱连接。

本申请提供的电芯组件10中的正极极耳113、负极极耳113均错位叠层设置，使得每个正极极耳113和每个负极极耳113的导电层均能够通过与转接件200实现电流的引出，使得电芯100具有一个正极的极耳结构110和一个负极的极耳结构110就能够具有较好的电性能，便于转接件200与端盖上的极柱连接，减少转接件200的个数，降低电芯发生故障的概率。

为了保证极耳113的导电部与转接片保持较好的接触，第一转接片210与第二转接片220之间的空隙小于极耳113的厚度。进一步地，转接件200还包括用于紧固的弹性件240，弹性件240设置于第一转接片210与极耳结构110之间，和/或弹性件240设置于第二转接片220与极耳结构110之间。在第一转接片210与第二转接片220压合极耳113后，弹性件240与极耳113始终保持压力状态，使极耳113的导电部与转接片的导电面始终保持较好的连接导通。

请参照图7，本申请实施例中的第一转接片210的第一导电面215与第二转接片220的第二导电面225为平面，该结构使得第一导电面215、第二导电面225与阶梯结构的第一导电部111和第二导电部112贴合后，第一导电面215与第一导电部111、第二导电面225与第二导电部112之间留有空隙。本实施例在该空隙内填充导电材料，增大极耳113与转接片的接触面积，进而增大导电性与导流能力。

在本申请的其他实施例中，第一转接片210的第一导电面215与第二转接片220的第二导电面225可以为与极耳结构110相对应的阶梯结构，当转接片与极耳113电连接时，转接片与极耳113之间没有空隙，该结构同样可以增大极耳113与转接片的接触面积，增大导电性与导流能力。在实际生产使用过程中，可以根据实际需要对转接片的结构进行调整。

多个电芯模组在连接时在，由于采用转接片与极耳接触的方式实现电流的引出，避免了焊接。

本申请还提供了一种电芯模组(图未示)，包括多个上述电芯组件10。多个电芯组件10可以通过串联、并联或混联的方式电连接。该电芯模组具有上述电芯组件10，具有较好的电性能和较长的使用寿命。

本申请还提供了一种电池(图未示)，包括壳体和上述电芯模组，电芯模组设置在壳体内。该电池具有较好的电性能和较长的使用寿命。

本申请还提供了一种使用电池的装置(图未示)，包括上述电池，电池用于提供电能。使用电池的装置可以为汽车、机械装置、生活用品等，具有较优的使用时长。

本申请还提供了一种电芯组件10的制造方法，包括：提供多片第一极性极片和多片第二极性极片，将多片第一极性极片和多片第二极性极片以一片一片的形式交替叠加设置。且在叠加设置过程中，前一片极片与后一片极片之间错开一定尺寸的距离，使得后一片极片的极耳113与无法完全遮盖住前一片极片的极耳113，使得每个极耳113能露出部分导电层1133以实现与转接件200的接触连接。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯组件，其特征在于，包括

电芯，所述电芯包括第一极性极片、第二极性极片、设置于所述第一极性极片和所述第二极性极片之间的隔膜，多个所述第一极性极片的极耳错位叠层设置形成具有导电部的极耳结构；以及

转接件，所述转接件与所述极耳的导电部电连接。

2.根据权利要求1所述的电芯组件，其特征在于，所述转接件与每个所述极耳的端部的导电层电连接。

3.根据权利要求1或2所述的电芯组件，其特征在于，所述极耳由根部向外延伸的尺寸定义为所述极耳的长度，所述极耳的表面在垂直于长度方向上的尺寸定义为宽度，所述极耳在其宽度方向上的尺寸相同，多个所述第一极性极片的极耳沿其宽度方向依次错位叠层设置形成极耳结构。

4.根据权利要求3所述的电芯组件，其特征在于，所述极耳包括基膜和设置于所述基膜两侧表面的导电层，每个所述极耳在其宽度方向上的两端露出部分导电层，多个所述极耳的同一侧的导电层的露出部分形成第一导电部，另一侧的导电层的露出部分形成第二导电部，所述第一导电部和所述第二导电部均与所述转接件电连接。

5.根据权利要求4所述的电芯组件，其特征在于，所述转接件包括电连接的第一转接片和第二转接片，所述第一转接片具有第一连接部和第一导电面，所述第二转接片具有第二连接部和第二导电面，所述第一连接部和所述第二连接部固定连接，所述第一导电面与所述第一导电部电连接，所述第二导电面与所述第二导电部电连接。

6.根据权利要求5所述的电芯组件，其特征在于，所述转接件还包括用于紧固的弹性件，所述弹性件设置于所述第一转接片与所述极耳结构之间。

7.根据权利要求1所述的电芯组件，其特征在于，所述极耳与所述转接件的连接处具有空隙，所述空隙内填充有导电材料。

8.一种电芯模组，其特征在于，包括多个电连接的如权利要求1至7任一项所述的电芯组件。

9.一种电池，其特征在于，包括壳体和如权利要求8所述的电芯模组，所述电芯模组设置在所述壳体内。

10.一种使用电池的装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池，所述电池用于提供电能。

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