CN216389486U - 一种方壳锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种方壳锂离子电池，包括：电芯以及包覆该电芯的壳体；在该壳体边沿设有凹陷结构，该凹陷结构上设有向电池两侧沿水平伸出的极柱，该极柱包括正极极柱和负极极柱，正极极柱和负极极柱均通过对应不同极柱单独设置的导柄与电芯连接，正极极柱和负极极柱的表面到凹陷结构底面的距离小于壳体边沿的表面到凹陷结构底面的距离，本实用新型解决了现有技术中电池体积成组效率和体积能量密度低的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种方壳锂离子电池。
背景技术
随着新能源汽车、储能产业迅速发展，新能源市场对锂离子电池的需求量和使用量快速增长。因新能源汽车与储能应用场景对锂离子电池系统具有高能量高功率输出的要求，业内通常通过串并联多个锂离子单体电池形成锂离子电池模组、电池包或者电池簇，以实现大能量大功率的能源输出来满足使用场景需求。同时，因新能源汽车与部分储能实际应用场景空间有限，因此对锂离子电池系统提出物理空间的限制，对应用在新能源汽车和中小储能系统等应用场景的锂离子电池系统提出了更小的体积要求。
现有技术方案中提高电池系统体积效率的方案是通过优化方壳电芯的制造工艺改变电芯结构，将电芯的尺寸在长度方向显著增长，因电芯长度显著增长，在成组过程中电芯排列更加紧凑，原有电池模组之间的空隙也被利用，此技术方案中电池包内空间能够被更高效地利用，同时模组结构件也可以取消。但是该现有技术电芯正负极极柱依然是凸出于电芯侧边表面的结构，该部分凸出设置的极柱依然占用了部分空间。
总结起来，现在需要电池系统有更高的体积成组效率和体积能量密度，在有限制的体积范围内集成更多锂离子电池，满足更多的能量和更高的功率。
实用新型内容
为此，本实用新型实施例提供一种方壳锂离子电池，包括：电芯以及包覆该电芯的壳体；在该壳体边沿设有凹陷结构，该凹陷结构上设有向电池两侧沿水平伸出的极柱，该极柱包括正极极柱和负极极柱，正极极柱和负极极柱均通过对应不同极柱单独设置的导柄与电芯连接，正极极柱和负极极柱的表面到凹陷结构底面的距离小于壳体边沿的表面到凹陷结构底面的距离。
在其中一个实施例中，凹陷结构设置为L形结构，该凹陷结构设置在壳体两侧边沿。
在其中一个实施例中，凹陷结构呈U形设置，极柱设置在该凹陷结构的底部。
在其中一个实施例中，设置在凹陷结构上的正极极柱和负极极柱均呈柱状设置。
在其中一个实施例中，设置在凹陷结构上的正极极柱和负极极柱呈L形设置。
在其中一个实施例中，L形设置的正极极柱和负极极柱垂直于壳体上表面部分与导柄连接，平行于壳体上表面部分用于在电池成组过程中与汇流排连接。
在其中一个实施例中，凹陷结构的深度为△H，该深度的尺寸为0mm<△H≤100mm；正极极柱和负极极柱的一外表面垂直于该极柱伸出方向，该外表面与壳体相应表面的距离为△H1，该距离尺寸为0mm<△H1≤95mm。
在其中一个实施例中，凹陷结构的长度为△L，该长度尺寸为0mm<△L≤100mm；正极极柱和负极极柱的一外表面平行于与该极柱伸出方向，该外表面与壳体相应表面的距离为△L1，该距离尺寸为0mm<△L1≤95mm。
在其中一个实施例中，电芯由若干组极片以叠片形式组成，每组极片由正极极片、负极极片和设置在正极极片和负极极片之间的隔膜以叠片形式组成，正极极片和负极极片上均设有凸出的极耳；
其中，正极极片包括正极活性材料层和设置在正极材料活性材料层侧表面的正极极耳，该正极极耳用于极片之间的连接；
负极极片包括负极活性材料层和设置在负极材料活性材料层侧表面的负极极耳，该负极极耳用于极片之间的连接。
在其中一个实施例中，导柄包括与极柱连接的第一段和与电芯连接的第二段。
在其中一个实施例中，导柄呈L形设置，其中第一段与极柱连接，第二段与电芯的极耳连接。
在其中一个实施例中，导柄呈三段式设置，该导柄由：第一段、第二段以及连接第二段和第一段的第三段组成，第一段、第二段以及第三段的相邻两段互相垂直设置，其中第一段与极柱连接，第二段通过第三段与第一段连接，该第二段与电芯的极耳连接。
在其中一个实施例中，壳体包括壳体主体和设置在壳体主体上的上盖。
在其中一个实施例中，壳体包括壳体主体和设置在壳体主体上的后盖，该壳体主体和后盖均设为凸形结构。
本实用新型实施例具有如下优点：
本实用新型提供的方壳电池通过在壳体上对称设置凹陷结构，将极柱设置在该凹陷结构内，在将电池串并联组成电池组系统时，电池单体串并联使用的铝排可布置在极柱最高点与壳体上表面或者侧表面之间设计的凹陷结构内，经过这样成组后，壳体上表面或侧表面能够与电池系统上盖或者侧表面贴得更近一些；对比现有的极柱凸出与壳体表面的电池串并联时极柱之间的空间被浪费，电池组成的电池系统空间利用效率显著提升。本实用新型空间利用率显著提高，带来电池系统的体积能量效率显著提高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。
图1为本实用新型实施例1的内部爆炸示意图；
图2为本实用新型实施例1的内剖示意图；
图3为本实用新型实施例2的整体结构示意图；
图4为本实用新型实施例2的极柱设置放大示意图；
图5为本实用新型实施例3的整体结构示意图；
图6为本实用新型实施例3的极柱设置放大示意图；
图7为本实用新型实施例3的内部爆炸示意图；
图8为本实用新型实施例3的导柄结构示意图；
图9为本实用新型实施例3的其中一种导柄结构示意图；
图10为本实用新型实施例3的另一种导柄结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
参照图1～图2，一种方壳锂离子电池，电芯以及包覆该电芯的壳体10；壳体10为长方体结构，在该壳体10边沿设有凹陷结构103，该凹陷结构103上分别设有向电池两侧沿水平伸出的极柱104，该极柱104包括正极极柱1041和负极极柱1042，正极极柱1041和负极极柱1042均通过对应不同极柱104单独设置的导柄105与电芯连接，正极极柱1041和负极极柱1042的伸出方向的顶面到凹陷结构103底面的距离小于壳体10的边沿外表面到凹陷结构103底面的距离。
优选地，该壳体10包括壳体主体102和设置在壳体主体102上的上盖101，上盖101两端分别设有呈L形设置的凹陷结构103；设置在凹陷结构103侧边的极柱104(正极极柱1041和负极极柱1042)呈柱状(方形柱、圆形柱和其他异性柱状结构)设置。
壳体的另一个实施方式中，壳体为长方体，该壳体包括壳体主体和设置在所述壳体主体上的后盖，该壳体主体和后盖均设为凸形结构，后盖的设置面为该壳体上面积最大的其中一个面，两者装配呈壳体10后，在其两侧形成凹陷结构。
优选地，电芯由若干组极片5以叠片形式组成，每组极片5由正极极片、负极极片和设置在正极极片和负极极片之间的隔膜以叠片形式组成，相邻的每组极片之间同样设置有隔膜，正极极片和负极极片上均设有凸出的极耳(54、55)。
进一步优选地，正极极片的正极极耳54向上盖101的方向突出设置，该正极极耳54向正极极柱1041方向偏移；负极极片52的负极极耳55向上盖2的方向突出设置，该负极极耳55向负极极柱1042方向偏移。
参照图8优选地，导柄105呈三段式设置，该导柄105由第一段106、第二段107以及连接第一段106和第二段107的第三段108组成，所述第一段106、第二段107以及第三段108的相邻两段互相垂直设置，其中第一段106与极柱104连接，第二段107与电芯的极耳连接。
优选地，电芯由若干组极片5以叠片形式组成，每组极片5由正极极片51、负极极片52和设置在正极极片51和负极极片52之间的隔膜(图未示)以叠片形式组成，正极极片51和负极极片52上均设有凸出的正极(负极)极耳(54、55)。
优选地，正极极片包括正极活性材料层和设置在正极材料活性材料层侧表面的正极极片箔层，正极极片箔层为铝箔层，该极片箔层相对正极活性材料层设置有正极极耳51，该正极极耳51用于正极极片之间的连接以及正极极片与导柄105之间的连接。
优选地，负极极片包括负极活性材料层和设置在负极材料活性材料层侧表面的负极极片箔层，负极极片箔层为铜箔层，该极片箔层相对负极活性材料层设置有负极极耳52，该负极极耳52用于负极极片之间的连接以及负极极片与导柄105之间的连接。
本实施例同理可适用于卷芯形式的方壳电池。
实施例2
参照图3～图4，与上述实施例的不同之处在于，凹陷结构200设置在壳体20两侧表面，该凹陷结构200呈U形设置，正极极柱202和负极极柱201均呈柱状设置在该凹陷结构200的底部。
优选地，正极极柱202和负极极柱201表面与壳体20表面之间的垂直距离为△H2，该距离尺寸为0mm<△H2≤95mm。
优选地，在与上述极柱相邻处还设有防爆阀203。
本实施例同理可适用于卷芯形式的方壳电池。
实施例3
如图5～图10所示，与上述实施例的不同之处在于，一种方壳锂离子电池，包括：电芯以及包覆该电芯的壳体1；壳体1为长方体结构，在该壳体1窄边对称设有凹陷结构21，该对称设置的凹陷结构21上分别设有极柱22，该极柱22包括正极极柱221和负极极柱222，正极极柱221和负极极柱222均通过对应不同极柱22单独设置的导柄4与电芯连接，正极极柱221和负极极柱222在伸出方向的最高点均低于壳体1上与该极柱伸出方向垂直的外表面。
优选地，壳体1包括壳体主体3和设置在壳体主体3上的上盖2，上盖2两端分别设有呈L形设置的凹陷结构21，设置在凹陷结构21上的正极极柱221和负极极柱222同样呈L形设置。
进一步优选地，该凹陷结构21包括：设置在上盖2其中一端的第一凹陷结构211和设置在上盖2另一端的第二凹陷结构212，正极极柱221设置在第一凹陷结构211中，负极极柱222设置在第二凹陷结构212中。
优选地，L形设置的正极极柱221和负极极柱222垂直于壳体1上表面部分与导柄4焊接，平行于上表面部分用于电池成组过程中与汇流排焊接。
参照图9，导柄4的第一段403呈L形设置，该L形设置的第一段与L形设置的极柱22焊接，在该第一段403与水平位置相垂直的那条边上，垂直焊接有第二段404。
参照图10在本实施例的另一个实施方式中，导柄4设计为一种两两相互垂直的台阶状结构；其中第一段401与电池极柱22焊接，第二段402与正极(负极)极耳焊接。
导柄4和正极(负极)极耳通过激光或者超声焊接，完成结构与电气连接。焊接完成的上盖2与正负极片5以及隔膜，整体装入电芯下壳体1，上盖2与下壳体1通过在结合面激光焊接，进行密封。通过将极柱22呈L形设置在L形设置的凹陷结构21中，一方面可以实现最大化利用电池内部空间，实现更大的电池容量的设计；另一方面也可实现电池在即成为电池组系统过程中，电池上表面能够与电池系统的上盖贴合，实现对电池系统空间的更优的利用，提高电池系统集成的体积效率，并且L形设置的极柱22因为其接触面积更大，在实际使用过程中安全性和稳定性更好。
在本实施例中，上述极片箔层的正极极耳54和负极极耳55均朝向上盖2方向突出设置。
优选地，正极极片51包括正极活性材料层和设置在正极材料活性材料层侧表面的正极极片箔层，正极极片箔层为铝箔层，该极片箔层相对正极活性材料层设置有正极极耳54，该正极极耳54用于正极极片51之间的连接以及正极极片51与导柄4之间的连接。
优选地，负极极片52包括负极活性材料层和设置在负极材料活性材料层侧表面的负极极片箔层，负极极片箔层为铜箔层，该极片箔层相对负极活性材料层设置有负极极耳55，该负极极耳55用于负极极片52之间的连接以及负极极片52与导柄4之间的连接。
优选地，凹陷结构21的深度为△H，该深度的尺寸为0mm<△H≤100mm；正极极柱221和负极极柱222与壳体1上表面之间的距离为△H1，该距离尺寸为0mm<△H1≤95mm。
优选地，上述凹陷结构21的长度为△L，该长度尺寸为0mm<△L≤100mm；正极极柱221和负极极柱222与壳体1侧表面之间的距离为△L1，该距离尺寸为0mm<△L1≤95mm。
优选地，在上盖2上还设有防爆阀23。
优选地，极柱22由极柱导体24和环绕设置在该极柱导体24侧面的绝缘密封件25组成。极柱导体24和绝缘密封件25均具备L形结构；极柱导体24L形结构中，垂直于电池上表面的部分与极耳41焊接，平行于电池上表面的部分用于电池成组过程中与汇流排焊接，焊接完成后汇流排的上表面不高于电池的上表面；通过以上设计，一方面可以实现最大化利用电池内部空间设计面积更大的电池正负极极片(51、52)，从而实现方壳电池更大容量设计，另一方面，也可实现电池在集成为电池系统过程中电池上表面能够与电池系统的上盖2贴合，实现对电池系统空间的更优利用，提高电池系统集成的体积效率。
本实施例同理可适用于卷芯形式的方壳电池。
本实用新型提供的方壳电池在串并联组成电池系统时，电池单体串并联使用的铝排可布置在极柱最高点与壳体上表面或者侧表面之间设计预留的空间内，经过这样成组后，壳体上表面或侧表面能够与电池系统上盖或者侧表面贴得更近一些；对比现有的极柱凸出与壳体表面的电池串并联时极柱之间的空间被浪费，电池组成的电池系统空间利用效率显著提升。
相比现有技术，空间利用率显著提高，带来电池系统的体积能量效率显著提高。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。
Claims (14)
1.一种方壳锂离子电池，其特征在于，包括：电芯以及包覆该电芯的壳体；在该壳体边沿设有凹陷结构，该凹陷结构上设有向电池两侧水平伸出的极柱，该极柱包括正极极柱和负极极柱，所述正极极柱和所述负极极柱均通过对应不同极柱单独设置的导柄与所述电芯连接，所述正极极柱和所述负极极柱的表面到凹陷结构底面的距离小于壳体边沿的表面到凹陷结构底面的距离。
2.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述凹陷结构设置为L形结构，该凹陷结构设置在所述壳体相邻两边的结合处。
3.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述凹陷结构呈U形设置，设置在壳体边沿的中部。
4.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：设置在所述凹陷结构上的正极极柱和负极极柱均呈柱状设置。
5.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：设置在所述凹陷结构上的正极极柱和负极极柱呈L形设置。
6.根据权利要求5所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述L形设置的正极极柱和负极极柱垂直于壳体上表面部分与所述导柄连接，平行于壳体上表面部分用于在电池成组过程中与汇流排连接。
7.根据权利要求1或6任一项所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述凹陷结构的深度为△H，该深度的尺寸为0mm<△H≤100mm；所述正极极柱和所述负极极柱的一外表面垂直于该极柱伸出方向，该外表面与壳体相应表面的距离为△H1，该距离尺寸为0mm<△H1≤95mm。
8.根据权利要求1或6任一项所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述凹陷结构的长度为△L，该长度尺寸为0mm<△L≤100mm；所述正极极柱和所述负极极柱的一外表面平行于该极柱伸出方向，该外表面与壳体相应表面的距离为△L1，该距离尺寸为0mm<△L1≤95mm。
9.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述电芯由若干组极片以叠片形式组成，每组极片由正极极片、负极极片和设置在所述正极极片和所述负极极片之间的隔膜以叠片形式组成，所述正极极片和所述负极极片上均设有凸出的极耳；
其中，所述正极极片包括正极活性材料层和设置在所述正极活性材料层侧表面的正极极耳，该正极极耳用于极片之间的连接；
所述负极极片包括负极活性材料层和设置在所述负极活性材料层侧表面的负极极耳，该负极极耳用于极片之间的连接。
10.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述导柄包括与所述极柱连接的第一段和与所述电芯连接的第二段。
11.根据权利要求10所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述导柄的第一段和第二段呈L形设置，其中第一段与极柱连接，第二段与电芯的极耳连接。
12.根据权利要求10所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述导柄呈三段式设置，该导柄由第一段、第二段以及连接第一段和第二段的第三段组成，所述第一段、第二段及第三段的相邻两段互相垂直设置，其中第一段与极柱连接，第二段通过第三段与第一段连接，第二段与电芯极耳连接。
13.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述壳体包括壳体主体和设置在所述壳体主体上的上盖。
14.根据权利要求1所述的一种方壳锂离子电池，其特征在于：所述壳体包括壳体主体和设置在所述壳体主体上的后盖，该壳体主体和后盖均设为凸形结构。
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