CN217468525U - 一种电芯结构法及二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯结构及二次电池。该电芯结构包括连接壳、卷芯和转接件，连接壳限定出安装腔，安装腔沿连接壳的宽度方向的至少一侧敞开设置，卷芯为多个，多个卷芯设在安装腔内，且沿连接壳的长度方向并列设置，转接件具有相连的引出部和转接部，引出部沿连接壳的宽度方向延伸设置，转接部沿连接壳的长度方向延伸设置，转接部与多个卷芯的极耳相连。该电芯结构的内阻较小，散热面积较大，热失控时不容易出现蔓延且结构简单。

Description

一种电芯结构法及二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯结构及二次电池。

背景技术

在全球严格约束碳排放的大背景下，电动汽车和储能得到了迅猛发展。伴随着汽车电动化普及和清洁能源(风能、光能等)发电储能消纳的政策导向的强大驱动，市场对动力电池和储能电池的要求也越来越高。汽车的长续航能力和储能的大型化均需要大幅提升单电芯的容量，减少电池包内的电芯并联和结构连接件。提升单电芯的手段是多卷芯结构，现有的方案多是通过卷芯堆叠的方式在厚度方向增加尺寸。堆叠结构具有以下缺陷：

第一：极耳宽度受约束，过流设计空间有限，内阻大；

第二：结构散热面积小，电芯容量设计较大时温升高，缩短电芯使用寿命；

第三：电芯热失控时热量易发生累积加速恶化，大面堆叠的方式在一个卷芯出现热失控极易传递至相邻卷芯；

第四：电芯尺寸在厚度方向的尺寸较大，需要更多的结构件连接，成组效率和空间利用率低。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提出一种电芯结构，该电芯结构的内阻较小，散热面积较大，热失控时不容易出现蔓延且结构简单。

本实用新型的第二个目的在于提出一种二次电池，该二次电池的使用可靠性较高，散热性能较好。

为实现上述技术方案，本实用新型的技术方案如下：

本实用新型公开了一种电芯结构，包括：连接壳，所述连接壳限定出安装腔，所述安装腔沿所述连接壳的宽度方向的至少一侧敞开设置；卷芯，所述卷芯为多个，多个所述卷芯设在所述安装腔内，且沿所述连接壳的长度方向并列设置；转接件，所述转接件具有相连的引出部和转接部，所述引出部沿所述连接壳的宽度方向延伸设置，所述转接部沿所述连接壳的长度方向延伸设置，所述转接部与多个所述卷芯的极耳相连。

在一些实施例中，所述卷芯的正极耳和负极耳位于所述卷芯相对设置的两端，所述转接件为两个，其中一个所述转接件与多个所述正极耳相连，另一个所述转接件与多个所述负极耳相连；其中：两个所述转接件的两个所述引出部位于所述连接壳沿其长度方向的一端，两个所述转接件的两个所述转接部分别位于所述连接壳沿其宽度方向的两侧。

在一些具体的实施例中，所述电芯结构还包括绝缘膜，所述绝缘膜设在两个所述转接部背离所述卷芯的一侧。

在一些实施例中，所述卷芯的正极耳和负极耳位于所述卷芯的一端，所述转接件为两个，其中一个所述转接件与多个所述正极耳相连，另一个所述转接件与多个所述负极耳相连；其中：两个所述转接件的两个所述引出部位于所述连接壳沿其长度方向的一端，两个所述转接件的两个所述转接部分别位于所述连接壳沿其宽度方向的一侧。

在一些具体的实施例中，两个所述引出部之间以及两个所述转接部之间均设有绝缘件。

在一些实施例中，所述连接壳内限定出多个安装腔，每个所述安装腔内有一个所述卷芯。

在一些实施例中，所述安装腔的敞开端沿所述连接壳的长度方向的两端上设有限位槽，所述转接部卡接在所述限位槽内。

在一些实施例中，所述转接部与所述限位槽的槽底相对设置的表面低于所述安装腔的敞开端的端面，或者与所述安装腔的敞开端的端面齐平设置。

本实用新型还公开了一种二次电池，包括外壳与前文所述的电芯结构。

在一些实施例中，所述外壳包括壳体和端盖，所述壳体的一端敞开设置，所述端盖扣合在所述壳体的敞开端,所述端盖上的极柱部与所述引出部相连。

本实用新型的电芯结构的有益效果：由于多个卷芯沿连接壳的长度并列设置，这样相邻的两个卷芯对应设置侧壁的面积很小，卷芯上面积较大的侧壁对应连接壳设置，大幅度增加了卷芯的散热面积，降低了卷芯发生热失控的几率；由于两个卷芯之间对应设置的侧壁的面积很小，当一个卷芯出现热失控时，不容易蔓延到其他卷芯上，从而阻止了热失控的严重程度进一步扩大；由于卷芯安装到安装腔内后，卷芯的极耳是对应连接壳的侧壁设置的，通过转接件的转接部将多个极耳连接，通过转接件的引出部将多个并联后的电池极耳引出。连接壳侧壁对应的面积较大，这样就能够增大卷芯的极耳的面积，从而提升卷芯的过流能力，降低内阻，极大地简化了整个电芯结构的结构，提升了空间利用率，简化了制造工艺，提升了生产效率。

本实用新型的二次电池的有益效果：由于具有前文的电芯结构，该二次电池的使用可靠性较高，散热性能较好。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的电芯结构的分解结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的电芯结构的结构示意图；

图3是图2圈示A处的放大示意图；

图4是图2圈示B处的放大示意图；

图5是本实用新型实施例一的二次电池的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的一的二次电池的分解结构示意图；

图7是本实用新型实施例二的电芯结构的分解结构示意图；

图8是本实用新型实施例的二的二次电池的分解结构示意图；

附图标记：

1、连接壳；11、安装腔；12、限位槽；2、卷芯；3、转接件；31、转接部；32、引出部；4、绝缘膜；5、外壳；51、壳体；52、端盖；521、极柱部。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。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，需要说明的是，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。

下面参考附图描述本实用新型实施例的电芯结构的具体结构。

本实用新型公开了一种电芯结构，如图1所示，该电芯结构包括连接壳1、卷芯2和转接件3，连接壳1限定出安装腔11，安装腔11沿连接壳1的宽度方向的至少一侧敞开设置；卷芯2为多个，多个卷芯2设在安装腔11内，且沿连接壳1的长度方向并列设置；转接件3具有相连的引出部32和转接部31，引出部32沿连接壳1的宽度方向延伸设置，转接部31沿连接壳1的长度方向延伸设置，转接部31与多个卷芯2的极耳相连。

可以理解的是，由于本实施例的电芯结构的多个卷芯2沿连接壳1的长度并列设置，这样相邻的两个卷芯2对应设置的侧壁的面积很小，卷芯2上面积较大的侧壁对应连接壳1设置，大幅度增加了卷芯2的散热面积，降低了卷芯2发生热失控的几率。并且由于两个卷芯2之对应设置的侧壁的面积很小，当一个卷芯2出现热失控时，不容易蔓延到其他卷芯2上，从而阻止了热失控的严重程度进一步扩大。

与此同时，目前现有卷芯的极耳需要对应整个电芯壳体的上端或者下端设置，由于上端和下端的空间有限，极耳的宽度不可能做的很大，这样就降低卷芯的过流能力，提升了卷芯的内阻。而在本实用新型的实施例中，卷芯2安装到安装腔11内后，卷芯2的极耳是对应连接壳1的侧壁设置的，通过转接件3的转接部31将多个极耳连接，通过转接件3的引出部32将多个并联后的极耳引出。连接壳1侧壁对应的面积较大，这样就能够增大卷芯2的极耳的面积，从而提升卷芯2的过流能力，降低内阻。

此外，相比于现有技术中多个卷芯堆叠后需要各种连接件(扎带等结构)，本实施例中，将卷芯2放入连接壳1的安装腔11内后只需要安装转接件3即可，极大地简化了整个电芯结构的结构，提升了空间利用率，简化了制造工艺，提升了生产效率。

在一些实施例中，如图1所示，卷芯2的正极耳和负极耳位于卷芯2相对设置的两端，转接件3为两个，其中一个转接件3与多个正极耳相连，另一个转接件3与多个负极耳相连；其中：两个转接件3的两个引出部32位于连接壳1沿其长度方向的一端，两个转接件3的两个转接部31分别位于连接壳1沿其宽度方向的两侧。可以理解的是，卷芯2的正极耳和负极耳虽然位于卷芯2相对设置的两端，但是两个转接件3的引出部32位于连接壳1沿其长度方向的一端，也就是说，在实际引出时，本实施例的电芯结构还是从卷芯2的一端引出的，这样方便了卷芯2引出，提升了电芯结构的制造效率。

在一些具体的实施例中，如图1所示，电芯结构还包括绝缘膜4，绝缘膜4设在两个转接部31背离卷芯2的一侧。可以理解的是，在实际组装过程中，电芯结构安装完成后需要安装到二次电池的外壳5中，如果两个转接部31均与外壳5接触，那么就会造成外壳5带电的现象，本实施例中增设的绝缘膜4能够较好地避免转接部31与外壳5相接触，从而避免外壳5带电的现象。

在一些实施例中，如图7所示，卷芯2的正极耳和负极耳位于卷芯2的一端，转接件3为两个，其中一个转接件3与多个正极耳相连，另一个转接件3与多个负极耳相连；其中：两个转接件3的两个引出部32位于连接壳1沿其长度方向的一端，两个转接件3的两个转接部31分别位于连接壳1沿其宽度方向的一侧。可以理解的是，由于卷芯2的正极耳和负极耳均位于卷芯2的一端，且两个转接件3的两个引出部32位于连接壳1沿其长度方向的一端，两个转接件3的两个转接部31分别位于连接壳1沿其宽度方向的一侧，这样在加工连接壳1时，安装腔11只需要有一端敞开即可，方便了加工。

在一些具体的实施例中，两个引出部32之间以及两个转接部31之间均设有绝缘件(图未示出)。由此，能够避免两个引出部32和两个转接部31之间出现短接的现象，确保了多个卷芯2能够稳定地并联。

在一些实施例中，连接壳1内限定出多个安装腔11，每个安装腔11内有一个卷芯2。由此，每个卷芯2均位于一个独立的空间内，从而使得两个卷芯2之间相互隔离，从而一个卷芯2发生热失控时几乎不会影响到另外一个卷芯2，降低了电芯结构的热失控的严重程度。

在一些实施例中，安装腔11的敞开端沿连接壳1的长度方向的两端上设有限位槽12，转接部31卡接在限位槽12内。可以理解的是，由于转接部31需要与卷芯2的正极耳或者负极耳焊接，如果转接部31不能被很好地定位，那么就会造成不好焊接的现象。在本实施例中，安装腔11的敞开端沿连接壳1的长度方向的两端上设有限位槽12，转接部31卡接在限位槽12内，这样就能够将整个转接件3较好地限制在连接壳1上，从而方便转接件3与卷芯2极耳的焊接。

在一些具体的实施例中，转接件3与限位槽12的槽底相对设置的表面低于安装腔11的敞开端的端面齐平设置，或者与安装腔11的敞开端的端面齐平设置。由此，在将转接部31与卷芯2的极耳焊接完成后，转接部31不会沿连接壳1的宽度方向超出连接壳1。当电芯结构安装完成后需要安装到二次电池的外壳5中，转接部31与外壳5接触的可能就较小，从而避免了外壳5带电的现象。

下面参考附图描述两个具体实施例的电芯结构的具体结构。

实施例一：

如图1-图4所示，电芯结构包括连接壳1、卷芯2、转接件3和绝缘膜4，连接壳1限定出四个沿其长度方向设置安装腔11，四个安装腔11之间互不连通。每个安装腔11沿连接壳1的宽度方向的至少一侧敞开设置，每个安装腔11内均设有一个卷芯2。卷芯2的正极耳和负极耳位于卷芯2相对设置的两端，转接件3为两个，其中一个转接件3与多个正极耳相连，另一个转接件3与多个负极耳相连；其中：两个转接件3的两个引出部32位于连接壳1沿其长度方向的一端，两个转接件3的两个转接部31分别位于连接壳1沿其宽度方向的两侧。每个安装腔11的敞开端沿连接壳1的长度方向的两端上均设有限位槽12，转接件3卡接在五个限位槽12内。绝缘膜4设在两个转接部31背离卷芯2的一侧

实施例二：

如图7所示，本实施例的电芯结构和实施例一中的大致相同，所不同的是，

卷芯2的正极耳和负极耳位于卷芯2的一端，转接件3为两个，其中一个转接件3与多个正极耳相连，另一个转接件3与多个负极耳相连；其中：两个转接件3的两个引出部32位于连接壳1沿其长度方向的一端，两个转接件3的两个转接部31分别位于连接壳1沿其宽度方向的一侧。且两个引出部32之间以及两个转接部31之间均设有绝缘件。

实施例一和实施例二的电芯结构均具有以下优点。

第一：采用L型的转接件3实现卷芯2的正极耳和负极耳对应连接壳1的沿长度方向延伸的侧壁设置，但在连接壳1的宽度方向的侧壁引出，可大幅增加正极耳和负极耳宽度，提升卷芯2过流能力，且能有效避免正极耳和负极耳在焊接时的短路干涉；

第二：卷芯2沿连接壳1的长度方向并列铺排，可大幅增加散热面积降低温升，同时卷芯2之间无直接接触，单个卷芯2热失控时不会快速蔓延影响其他卷芯2；

第三：增加卷芯2并联个数时尺寸增长在长度方向，使得整个电芯结构呈长方形片状，电芯结构组装时直接插入卷芯2并且在卷芯2的侧边小面焊接转接件3，减少连接结构用量，简化了整个电芯结构的结构，提升了成组效率。

上述实施例一和实施例二的电芯结构的组装流程如下：

第一步：将多个卷芯2沿连接壳1的长度方向依次排布在连接壳1内；具体来说，就是将多个卷芯2插接在连接壳1的多个安装腔11内。这里需要说明的是，如果卷芯2的正极耳和负极耳位于卷芯2的一端，那么连接壳1的安装腔11只需要沿连接壳1的宽度一端敞开即可，如果卷芯2的正极耳和负极耳位于卷芯2的两端，那么连接壳1的安装腔11只需要沿连接壳1的宽度两端均敞开。

第二：将长条形的转接件3与多个卷芯2的极耳焊接；具体来说，采用两个长条形的转接件3将多个卷芯2的正极耳和负极耳分别焊接，使得多个卷芯2实现并联。这里需要补充说明的是，为了确保转接件3的稳定性，安装腔11的敞开端沿连接壳1的长度方向的两端上可以设置限位槽12以限位转接件3。

第三步：将转接件3沿连接壳1的宽度方向折弯以形成用于引出的引出部32。具体来说，在焊接完成后折弯转接件3，将转接件3加工成L型，并且在于正极耳和负极耳焊接的转接部31上贴上绝缘膜4以保证绝缘。

本实用新型还公开了一种二次电池，如图5-图6及图8所示，包括外壳5与前文的电芯结构。可以理解的是，由于具有前文的电芯结构，该二次电池的使用可靠性较高，散热性能较好。

在一些实施例中，如图6及图8所示，外壳5包括壳体51和端盖52，壳体51的一端敞开设置，端盖52扣合在壳体51的敞开端,端盖52上的极柱部521与引出部32相连。

可以理解的是，当电芯结构组装完毕后，需要将加工好的半成品与二次电池的端盖52焊接，具体来说就是将两个引出部32分别与端盖52上的正极柱和负极柱焊接，然后将端盖52和壳体51焊接，上述操作完成后就可以进行注液、成化等加工二次电池的常规操作实现二次电池的制造。外壳5拆成两个部分确保了电芯结构能够稳定地组装到二次电池的壳体51内部。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种电芯结构，其特征在于，包括

连接壳(1)，所述连接壳(1)限定出安装腔(11)，所述安装腔(11)沿所述连接壳(1)的宽度方向的至少一侧敞开设置

卷芯(2)，所述卷芯(2)为多个，多个所述卷芯(2)设在所述安装腔(11)内，且沿所述连接壳(1)的长度方向并列设置；

转接件(3)，所述转接件(3)具有相连的引出部(32)和转接部(31)，所述引出部(32)沿所述连接壳(1)的宽度方向延伸设置，所述转接部(31)沿所述连接壳(1)的长度方向延伸设置，所述转接部(31)与多个所述卷芯(2)的极耳相连。

2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述卷芯(2)的正极耳和负极耳位于所述卷芯(2)相对设置的两端，所述转接件(3)为两个，其中一个所述转接件(3)与多个所述正极耳相连，另一个所述转接件(3)与多个所述负极耳相连；其中：

两个所述转接件(3)的两个所述引出部(32)位于所述连接壳(1)沿其长度方向的一端，两个所述转接件(3)的两个所述转接部(31)分别位于所述连接壳(1)沿其宽度方向的两侧。

3.根据权利要求2所述的电芯结构，其特征在于，所述电芯结构还包括绝缘膜(4)，所述绝缘膜(4)设在两个所述转接部(31)背离所述卷芯(2)的一侧。

4.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述卷芯(2)的正极耳和负极耳位于所述卷芯(2)的一端，所述转接件(3)为两个，其中一个所述转接件(3)与多个所述正极耳相连，另一个所述转接件(3)与多个所述负极耳相连；其中：

两个所述转接件(3)的两个所述引出部(32)位于所述连接壳(1)沿其长度方向的一端，两个所述转接件(3)的两个所述转接部(31)分别位于所述连接壳(1)沿其宽度方向的一侧。

5.根据权利要求4所述的电芯结构，其特征在于，两个所述引出部(32)之间以及两个所述转接部(31)之间均设有绝缘件。

6.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述连接壳(1)内限定出多个所述安装腔(11)，每个所述安装腔(11)内设有一个所述卷芯(2)。

7.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，所述安装腔(11)的敞开端沿所述连接壳(1)的长度方向的两端上设有限位槽(12)，所述转接部(31)卡接在所述限位槽(12)内。

8.根据权利要求7所述的电芯结构，其特征在于，所述转接部(31)与所述限位槽(12)的槽底相对设置的表面低于所述安装腔(11)的敞开端的端面，或者与所述安装腔(11)的敞开端的端面齐平设置。

9.一种二次电池，其特征在于，包括外壳(5)与权利要求1-8中任一项所述的电芯结构。

10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，所述外壳(5)包括壳体(51)和端盖(52)，所述壳体(51)的一端敞开设置，所述端盖(52)扣合在所述壳体(51)的敞开端,所述端盖(52)上的极柱部(521)与所述引出部(32)相连。

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