CN217444461U - 电池单体、电池包、车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，旨在至少一定程度地应对目前对动力电池的功率性能和直流内阻等属性提出了更高的要求的技术问题。鉴于此，本发明实施例提供了一种电池单体、电池包、车辆，其中的电池单体包括壳体以及设置于所述壳体内的裸电芯，所述壳体包括相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设置有至少一个第一正极柱和至少一个负极柱,所述第二侧部设置有第二正极柱，其中，所述第二正极柱与所述壳体导通。通过这样的构成，能够谋求在对电池单体进行充电的过程中，降低电池单体的直流内阻。

Description

电池单体、电池包、车辆

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电池单体、电池包、车辆。

背景技术

与传统的燃油车不同，新能源汽车(以电动汽车为例)的主要动力源是动力电池，具体而言，动力电池主要以电池包的形式搭载于电动汽车(如搭载于电动汽车的底盘)，电动汽车配置的驱动电机将动力电池携带的电能转化为机械能后便可为电动汽车提供行车动力。

目前，搭载于车辆的电池包的形式主要包括两种：一种为传统的结构形式，如通常为：电池包包括多个电池模组，每个电池模组进一步包括多个电池单体。另一种为基于刀片电池的结构形式，如通常为：动力电池包括多个刀片电池，其中的刀片电池相当于电池单体，由于刀片电池在结构上的创新，使得其在构成电池包的过程可以跳过电池模组这一中间结构而直接成组形成电池包。

与动力源的能力相关的属性是电动汽车的核心竞争力之一，抑或说与动力源的能力相关的属性为电动汽车需要提升的核心属性之一。如随着动力汽车的进一步普及，对动力电池的功率性能和直流内阻等属性提出了更高的要求。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

技术问题

为了至少一定程度地解决上述技术问题，抑或说为了解决上述技术问题中的至少一部分，提出本发明。

技术方案

有鉴于此，本发明第一方面提供了一种电池单体，所述电池单体包括壳体以及设置于所述壳体内的裸电芯，所述壳体包括相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设置有至少一个第一正极柱和至少一个负极柱,所述第二侧部设置有第二正极柱，其中，所述第二正极柱与所述壳体导通。

通过这样的构成，能够谋求在对电池单体进行充电的过程中，降低电池单体的直流内阻。

示例性地，设置于第一侧部的第一正极柱与壳体导通，设置于第一侧部的负极柱与壳体绝缘，设置于第二侧部的第二正极柱与壳体导通。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述电池单体包括裸电芯，所述裸电芯包括极耳，其中，所述极耳与与之对应的极柱连接。

通过这样的构成，给出了极柱设置于裸电芯上的具体形式。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第二正极柱沿其轴向的第一端与位于所述第二侧部的极耳连接，所述第二正极柱的第二端与所述第二侧部连接。

通过这样的构成，给出了第二正极柱设置于第二侧部的具体形式。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第二正极柱的第二端以不伸出所述第二侧部的方式与所述壳体导通。

通过这样的构成，给出了第二正极柱在组装好的状态下相对壳体的位置分布形式。

可以理解的是，由于第二正极柱完全设置于裸电芯和第二侧部之间的区域内，因此能够有效地减少由于第二正极柱伸出第二侧部而导致电池单体在成组时需要为其预留的空间，因此提高了电池包以及电池单体的空间利用率，进而提高了电池包以及电池单体的能量密度。

如通常情形下，设置于第一侧部的第一正极柱和负极柱由于需要连接外部电源、负载等，因此具有伸出第一侧部的端子。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第二正极柱的第二端连接至所述第二侧部的内壁。

通过这样的构成，给出了第二正极柱与壳体导通的一种具体的结构形式。

具体而言，基于这样的结构，能够实现极柱的“零”高度(高度表示凸出壳体外壁的部分)，因此给出了提高电池包以及电池单体的能量密度的一种具体的连接形式。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第二正极柱的第二端与所述第二侧部的至少一部分处于同一参考面内，其中，所述参考面为平面或者非平面。

通过这样的构成，给出了第二正极柱与第二侧部的具体关联方式形式。如参考面可以是平面、曲面及其二者的组合(如多个平面组成的折面)。

示例性地，如设置于第一侧部的第一正极柱和负极柱未被第一侧部包覆于其内因此如前所述通常具有伸出第一侧部的端子，第二正极柱则通过如下的方式以被第二侧部包覆的方式设置于壳体对应于第二侧部的位置：第二侧部包括中部的第一部分和环绕于第一部分的第二部分，其中第一部分为平面，第二部分为圆台面，第二正极柱的第二端的端面和第二侧部中的第一部分处于同一个平面内。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述第一正极柱、所述负极柱和所述第二正极柱的个数均允许包括多个，并且所述第二侧部仅允许设置所述第二正极柱。

通过这样的构成，给出了电池单体中的一种具体的极柱分布形式。

对于上述电池单体，在一种可能的实施方式中，所述电池单体包括电压采集元件，所述电压采集元件的第一端和第二端分别与所述第一正极柱和所述负极柱相连接。

通过这样的构成，能够谋求实现电压采集元件的单侧布线。

具体而言，与现有例的电池单体为了电压采集元件需要额外设置连接线的方式相比，单侧布线的方式明显减少了零部件的个数并简化了加工工序，有望提高电池单体/电池包的生产效率。同时，这样的设置能够有效地提高成组过程中的空间利用率，从而有望提高电池包的能量密度。

本发明第二方面提供了一种电池包，该电池包包括前述任一项所述的电池单体。

可以理解的是，该电池包具有前述任一项所述的电池单体的所有技术效果，在此不再赘述。

本发明第三方面提供了一种车辆，该车辆配置有前述任一项所述的电池单体；或者所述车辆配置有前述的电池包。

可以理解的是，与前述的电池包类似，该车辆具有前述任一项所述的电池单体的所有技术效果，在此不再赘述。

附图说明

下面参照附图来描述本发明的电池单体。附图中：

图1示出了本发明一种实施例的电池单体的结构示意图，图2示出了本发明一种实施例的电池单体的结构示意图的第一侧视示意图，图3 示出了本发明一种实施例的电池单体的第二侧视示意图一，图4示出了本发明一种实施例的电池单体的第二侧视示意图二(对应于第二侧部的第二端盖的内侧)；

图5示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的结构示意图；

图6示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的原理示意图一 (叠片结构)，图7示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的原理示意图二(叠片结构)，图8示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的原理示意图三(卷绕结构)；

图9示出了本发明一种实施例的电池单体中区域A的第一导电路径示意图，图10示出了本发明一种实施例的电池单体中区域A的第二导电路径示意图；以及

图11示出了现有例的电池单体在配置电压采集元件时的结构示意图，图12示出了本发明一种实施例的电池单体在配置电压采集元件时的结构示意图。

附图标记列表

100、电池单体；1、壳体；11、第一端盖；12、第二端盖；131、第一正极柱；132、负极柱；133、第二正极柱；14、防爆阀；15、二维码； 16、密封钉；2、裸电芯；201、正极片；202、负极片；203、隔膜；21、第一正极耳；22、负极耳；23、第二正极耳；31、第一凸起；32、第二凸起。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，虽然本实施方式是结合在电池单体的两个侧部分别设置一对正/负极柱和一个正极柱来进行介绍的，但是这并非旨在于限制本发明的保护范围，在不偏离本发明原理的条件下，本领域技术人员可以对其进行变更，例如在第一侧部设置多个第一正极柱和多个负极柱，在第二侧部设置多个第二正极柱等。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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；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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，为了更好地说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节，本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的电池包的充、放电原理等未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

参照图1至图8，图1示出了本发明一种实施例的电池单体的结构示意图，图2示出了本发明一种实施例的电池单体的结构示意图的第一侧视示意图，图3示出了本发明一种实施例的电池单体的第二侧视示意图一，图4示出了本发明一种实施例的电池单体的第二侧视示意图二，图5 示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的结构示意图，图6示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的原理示意图一，图7示出了本发明一种实施例的电池单体的裸电芯的原理示意图二，图8示出了本发明一种实施。如图1至图8所示，搭载于车辆的电池包包括多个电池单体，电池单体100主要包括壳体1、设置于壳体内的裸电芯2以及填充于裸电芯间的电解液，裸电芯主要包括正极片201、负极片202和隔膜 203，正极片和负极片上分别设置有正极耳和负极耳，正极耳和负极耳分别连接有与之对应的正极柱和负极柱。在本发明中，壳体包括位于图1 左侧的第一端盖11(对应于第一侧部)和右侧的第二端盖12(对应于第二侧部)，第一端盖11设置有一个第一正极柱131和一个负极柱132，第二端盖12设置有一个第二正极柱133，其中，第一正极柱和壳体导通，负极柱与壳体绝缘，第二正极柱和所述壳体导通。

在一种可能的实施方式中，图5中的裸电芯2的左侧设置有第一正极耳21和负极耳22，裸电芯2的右侧设置有第二正极耳23，前述的第一正极柱131、负极柱132和第二正极柱133设置于与第一正极耳21、负极耳22和第二正极耳23相对应的位置并与之相连接。其中，极耳可以通过转接结构(如转接结构通常为转接片，转接片可以包括但不限于铜片、铝片或者其他导电材料制成的片状结构)与极性、位置相对应的极柱连接(如连接方式包括但不限于超声波焊接、激光焊接、铆接)，也可以直接与极性、位置相对应的极柱连接(如连接方式包括但不限于超声波焊接、激光焊接、铆接)。

在一种优选的实施方式中，第二正极柱133的左端与第二正极耳23 连接，第二正极柱的右端连接至第二端盖的内侧(左侧壁)，这样一来，对应于裸电芯2的单极耳侧(右侧)的极柱的高度大致为“零”，即：第二端盖的左侧的两个极柱(第一正极柱和负极柱)向外凸出，第二端盖的右侧的极柱(第二正极柱)没有向外凸出。这样的构成能够明显地提高电池包的空间利用率，进而有望提高电池包的能量密度。

在一种可能的实施方式中，电池单体在其右侧的第二端盖12上，在位于第二正极柱的右侧的位置自左向右地依次设置有防爆阀14、二维码15以及密封钉16。其中，防爆阀的主要作用在于：当电池单体内部的气体压力大于预设的压力水平时，便可通过打开防爆阀的方式使得电池单体内部的气体及时排出，保证了由电池单体组装而成的电池包的安全性。电池单体在与密封钉相对应的位置设置有注液孔，即密封钉配置于注液孔。通过注液孔可向组装成电池包的电池单体的内部加注电解液，在电解液加注完成之后可通过密封钉将注液孔密封。二维码主要用于标识相应的电池包的身份信息。

可以理解的是，本领域技术人员可以根据实际需求确定由二维码表达的身份信息中所包含的具体条目。此时，二维码只是标识身份信息的一种具体的示例，本领域技术人员可以根据实际情况对其进行变更，如可以采用条形码等其他方式。仍以二维码为例，此外，本领域技术人员还可以根据实际情况对防爆阀、密封钉、二维码在电池单体上的设置位置进行灵活调整，可以将其中的一个或者几个调整至左侧的第一端盖上或者将其中的两个互换位置等。

由于本实施例中，电池单体包括左侧的第一正极柱和右侧的第二正极柱，在电池单体为叠片结构的情形下，可以在同一正极片(图6中的 201)上设置有对应于第一正极柱和第二正极柱的第一正极耳21和第二正极耳23，也可以在不同的正极片(图7中的201(1)和201(2))上分别设置有对应于第一正极柱和第二正极柱的第一正极耳21和第二正极耳23。在电池单体为卷绕结构的情形下，在正极片(图8中的201)的两侧，在对应于第一正极柱和第二正极柱的位置上间隔设置有多个第一正极耳21和第二正极耳23。

参照图9和图10，图9示出了本发明一种实施例的电池单体中区域 A的第一导电路径示意图，图10示出了本发明一种实施例的电池单体中区域A的第二导电路径示意图。如图9和图10所示，由电池单体组成的电池包与外部电源或者负载连接时，外部电源或者负载的正极和负极分别连接第一正极柱131和负极柱132。如在外部电源对电池包进行充电的过程中，对应于第一正极柱131和负极柱132的第一正极耳21和负极耳 22可以为电子传递提供两条通道，第一条通道为：正极片→第一正极耳→第一正极柱；第二条通道为：正极片→第二正极耳→第二正极柱→壳体→第一正极柱。这样一来，第二正极柱的设置便可起到分流作用，从而在充电过程中降低电池包的直流内阻。举例而言，电池单体的规格为“长500mm、宽100mm、厚15mm”，裸电芯的正极片的规格为“长480mm、宽90mm”且层数为30，壳体为厚度0.3mm的铝壳。由于铝壳沿垂直于长边的界面是方形环，对于电子传导来说，铝壳的双层厚度为0.6mm，电子的传导路径最长(大致为第一正极耳最远端的区域A)大致为裸电芯大面的对角线长度L。对于区域A的正极来说，电子从该处到达第一正极耳的最长距离大致可视为L。假设正极片的正极集流体采用厚度为0.01mm的铝箔，对于单片正极片来说，根据电阻率公式R＝a*L/S(其中，R为电阻， a为铝电阻率，L为前述的对角线长度，此处用于描述区域A的电子的传导长度，S为截面积)可以得出：通过对应于第一条通道的第一路径(正极片的区域A→第一正极耳→第一正极柱)的电阻(记作R1)为：R1＝aL/27，通过对应于第二条通道的第二路径(正极片的区域A→第二正极耳→第二正极柱→壳体→第一正极柱)的电阻(记作R2)为R2＝aL/68.64。可以看出，通过第一路径的电阻为第二路径的2.5倍，因此第二路经的存在可以起到明显的分流效果。

以刀片电池为例，在将裸电芯组装成电池包的过程中，裸电芯之间的串、并联是通过使用连接件将不同的裸电芯的正极柱(本发明中为第一正极柱)和负极柱连接。同时电池管理系统(Battery Management System，BMS)需要监控每个裸电芯的电压，所以需要在电芯上安装电压采集元件(通常包括FPC、PCB)，电压采集元件的配置需要同时连接至电池单体的正极柱和负极柱。

参照图11和图12，图11示出了现有例的电池单体在配置电压采集元件时的结构示意图，图12示出了本发明一种实施例的电池单体在配置电压采集元件时的结构示意图。如图11所示，由于传统的刀片电池的正极柱和负极柱分置于壳体的两侧(短边侧)，所以在成组过程中，需要在两个极柱侧都安装电压采集元件。如在左侧，负极柱与专门配置的第一凸起31通过元件FPC实现连接。在右侧，专门配置的第二凸起32通过壳体与第一凸起31导通(第一凸起31与第二凸起32与等电位，第二凸起32与负极柱132等电位)。正极柱与第二凸起32之间通过元件PCB 连接，便可实现正极柱和负极柱之间的电压采集。如图12所示，在本发明中，由于第一正极柱131和负极柱132同在左侧，因此只需在同一侧安装一套电压采集元件(如PCB)便可电池单体的正极柱和负极柱之间的电压采集。由于所有的电压采集元件均在同侧且电压采集元件的数量减少，因此极大地降低了加工难度，生产效率因此有望得到提高。同时，基于本发明的电池单体，可以取消图11中为了安装电压采集元件而专门设计的第一凸起和第二凸起，因此简化了电池单体的结构，因此降低了生产难度，伴随性地降低了电池单体的成本。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池单体，其特征在于，所述电池单体包括壳体以及设置于所述壳体内的裸电芯，所述壳体包括相对设置的第一侧部和第二侧部，所述第一侧部设置有至少一个第一正极柱和至少一个负极柱,所述第二侧部设置有第二正极柱，

其中，所述第二正极柱与所述壳体导通。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括裸电芯，所述裸电芯包括极耳，

其中，所述极耳与与之对应的极柱连接。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极柱沿其轴向的第一端与位于所述第二侧部的极耳连接，所述第二正极柱的第二端与所述第二侧部连接。

4.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极柱的第二端以不伸出所述第二侧部的方式与所述壳体导通。

5.根据权利要求4所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极柱的第二端连接至所述第二侧部的内壁。

6.根据权利要求3所述的电池单体，其特征在于，所述第二正极柱的第二端与所述第二侧部的至少一部分处于同一参考面内，

其中，所述参考面为平面或者非平面。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述第一正极柱、所述负极柱和所述第二正极柱的个数均允许包括多个，并且所述第二侧部仅允许设置所述第二正极柱。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体包括电压采集元件，所述电压采集元件的第一端和第二端分别与所述第一正极柱和所述负极柱相连接。

9.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括权利要求1至8中任一项所述的电池单体。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆配置有权利要求1至8中任一项所述的电池单体；或者

所述车辆配置有权利要求9所述的电池包。

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