CN218242007U - 电池单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池单元，其具有：壳体，具有顶板(1)、中框(3)以及底板(4)，在所述顶板(1)、中框(3)以及底板(4)之间形成容纳部；芯体(2)，由包括正极和负极的电极层叠体卷绕而成，并容纳在所述容纳部中；以及馈通组件(7)，与所述芯体(2)中的所述正极电连接，所述中框(3)具有外周面、内周面、上环状平面和下环状平面，所述外周面和所述内周面在俯视观察时均为环状线，所述上环状平面位于所述中框(3)的所述顶板一侧的开口并连接所述外周面和所述内周面，所述下环状平面位于所述中框(3)的所述底板一侧的开口并连接所述外周面和所述内周面。

Description

电池单元

技术领域

本实用新型涉及一种电池单元，特别是涉及一种具有由顶板、中框以及底板构成的壳体的电池单元。

背景技术

现有的锂离子电池的外壳主要由钢壳、铝壳、铝塑膜软包等构成，其中，采用铝塑膜软包的电池强度较低，抗压能力较差，且包装易破损漏液，存在较高的安全隐患，因此采用钢壳、铝壳等壳体包装的电池以其较高的能量密度逐渐成为锂离子电池的主流产品。

以往，常见的金属壳体一般由两部分组成，包括上盖板和具有电芯容纳腔的下壳体。由于下壳体通常通过金属板冲压成型，所以底部R角处可能会因为拉伸过大而造成R角开裂或者产生微裂纹。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的一实施方式提供一种电池单元，其特征在于，具有：壳体，具有顶板、中框以及底板，在所述顶板、中框以及底板之间形成容纳部；芯体，由包括正极和负极的电极层叠体卷绕而成，并容纳在所述容纳部中；以及馈通组件，与所述芯体中的所述正极电连接，所述中框具有外周面、内周面、上环状平面和下环状平面，所述外周面和所述内周面在俯视观察时均为环状线，所述上环状平面位于所述中框的所述顶板一侧的开口并连接所述外周面和所述内周面，所述下环状平面位于所述中框的所述底板一侧的开口并连接所述外周面和所述内周面。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过设置具有顶板、中框以及底板这三部分的结构的壳体，并且使得中框的外周面和内周面在俯视观察时均为环状线，从而在避免了采用两部分结构的壳体中的R角处容易开裂或者产生微裂纹的情形的同时，也增大了壳体中的容纳空间。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，所述中框形成有注液孔以及安装孔，所述注液孔用于注入电解液，所述安装孔用于安装所述馈通组件。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过在中框形成有注液孔以及安装孔，从而以与现有技术类似的方式形成了用于注入电解液的注液孔和用于安装馈通组件的安装孔。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，所述中框的厚度为0.050～0.300mm。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过将中框的厚度设为0.050～0.300mm，从而进一步增大了壳体中的容纳空间。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，所述顶板和所述底板的厚度为0.030～0.175mm。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过将顶板和底板的厚度设为0.030～0.175mm，从而也进一步增大了壳体中的容纳空间。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，所述顶板和所述底板中的至少一方的内表面或外表面设置有凹槽部，所述凹槽部的壁厚小于所述顶板和所述底板中的所述至少一方的除了所述凹槽部以外的部分的壁厚。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过在顶板和底板中的至少一方的内表面或外表面设置作为泄压槽的凹槽部，从而能够提高电池的安全性。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，所述顶板和所述底板均为平面板状，所述顶板焊接连接至所述中框的所述上环状平面，所述底板焊接连接至所述中框的所述下环状平面。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过采用焊接的方式将顶板、底板分别与中框接合，从而可以利用分段式组装的方式进行组装，便于电池的组装。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，俯视观察时，所述顶板的外轮廓线与所述中框的所述上环状平面的外轮廓线重合，所述底板的外轮廓线与所述中框的所述下环状平面的外轮廓线重合。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过俯视观察时，顶板的外轮廓线和底板的外轮廓线分别与中框的下环状平面的外轮廓线重合，从而可以降低顶板和底板与中框接合部位的表面粗糙度，提高其表面质量。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，俯视观察时，所述顶板的外轮廓线位于所述中框的所述上环状平面的外轮廓线的外围，所述底板的外轮廓线与所述中框的所述下环状平面的外轮廓线重合。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过俯视观察时，顶板的外轮廓线位于中框的上环状平面的外轮廓线的外围，从而可以简化工艺。并且，通过底板的外轮廓线与中框的下环状平面的外轮廓线重合，从而可以降低底板与中框接合部位的表面粗糙度，提高其表面质量。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，俯视观察时，所述顶板的外轮廓线位于所述中框的所述上环状平面的外轮廓线的外围，所述底板的外轮廓线位于所述中框的所述下环状平面的外轮廓线的外围。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过俯视观察时，顶板的外轮廓线位于中框的上环状平面的外轮廓线的外围，底板的外轮廓线位于中框的下环状平面的外轮廓线的外围，从而可以简化工艺。

进一步地，在本实用新型的一实施方式的电池单元中，俯视观察时，所述顶板的外轮廓线与所述中框的所述上环状平面的外轮廓线重合，所述底板的外轮廓线位于所述中框的所述下环状平面的外轮廓线的外围。

在该实施方式所涉及的电池单元中，通过俯视观察时，顶板的外轮廓线与中框的上环状平面的外轮廓线重合，从而可以降低顶板与中框接合部位的表面粗糙度，提高其表面质量。并且，通过底板的外轮廓线位于中框的下环状平面的外轮廓线的外围，从而可以简化工艺。

实用新型效果

如上所述，根据本实用新型的一实施方式的电池单元，能够避免加工过程中金属壳底部R角因拉伸过大造成R角开裂或者产生微裂纹，提高了同等厚度钢板拉伸的深度。并且，通过改变壳体构造及中框和底板的厚度，从而增加了金属壳体内部的空间，其结果能够提升电池的能量密度。另外，结构件的简化还减少了正极组装和检测工序，从而节约了加工成本及降低了密封件的生产成本。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的电池单元的分解立体图。

图2是示出实施方式所涉及的电池单元的主视图。

图3是示出沿图2的A-A线剖切实施方式所涉及的电池单元所得到的剖视图。

图4是示出第一实施例所涉及的电池单元的A-A线示意剖视图。

图5是示出第二实施例所涉及的电池单元的A-A线示意剖视图。

图6是示出第三实施例所涉及的电池单元的A-A线示意剖视图。

附图标记说明：

1：顶板；2：芯体；3：中框；31：第一侧部；32：第二侧部；33：第三侧部；34：第四侧部；4：底板；5：注液孔；6：安装孔；7：馈通组件。

具体实施方式

下面，结合附图和实施方式对本实用新型所涉及的电池单元的具体实施方式进行详细说明。显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

在以下的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”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申请以及简化描述，而不是指示或暗示所指的结构必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。另外，本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本实用新型的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

1.电池单元的整体构成

图1示出本实用新型的一实施方式所涉及的电池单元的结构的一例。图2是示出实施方式所涉及的电池单元的主视图。图3是示出沿图2的A-A线剖切实施方式所涉及的电池单元所得到的剖视图。本实用新型的电池单元具有壳体、芯体2以及馈通组件7。壳体具有顶板1、中框3以及底板4，在顶板1、中框3以及底板4之间形成容纳部。芯体2由包括正极和负极的电极层叠体卷绕而成，并容纳在所述容纳部中。馈通组件7与芯体2中的所述正极电连接。中框3具有外周面、内周面、上环状平面和下环状平面，所述外周面和所述内周面在俯视观察时均为环状线，上环状平面位于中框3的顶板一侧的开口并连接外周面和内周面，下环状平面位于中框3的底板一侧的开口并连接外周面和内周面。另外，本实施方式中的上环状平面和下环状平面均为中框3在其厚度上的截面。

在本实施方式中，芯体2作为电池内的集流体，当电池充电时，通过芯体2汇集电流，电池放电时，芯体2内的电流通过壳体内的开环线路向外流出，以对电子设备进行充电。

2.中框3的构成

如图1以及图2所示，在中框3形成有注液孔5以及安装孔6。注液孔5与由顶板1、中框3以及底板4形成的容纳部连通，通过该注液孔5向容纳部内注入电解液。安装孔6用于安装馈通组件7。

另外，如图1所示，在本实施方式中，电池单元在俯视观察时呈大致矩形结构。相应地，中框3由第一侧部31、第二侧部32、第三侧部33、以及第四侧部34构成，并且注液孔5以及安装孔6设置于中框3的第一侧部31。在本实施方式中，注液孔5以及安装孔6设置在同一侧部上，但也可以设置在不同侧部上。例如，注液孔5可以设置在第一侧部31上，安装孔6可以设置在第二侧部32上。

中框3可以通过连续冲压成型，冲压加工时，当产品高速多次拉伸到设定深度后，采用模内旋切的方式依次将顶部、底部切除，与两部分结构的金属外壳相比，由于底部用单独的金属板代替，因此取消了带R角的根部部分。

由此，能够避免多次冲压拉伸后底部折弯R角处壁厚太薄而产生裂纹，避免电池漏液不良发生，保障电池的安全性。

传统的小型金属外壳拉伸，受限于材料厚度和设备，材料拉伸到一定高度后，底部R角部分易出现壁厚薄甚至产生裂纹的情况。以厚度为75μm的金属外壳为例，当拉伸高度大于4.4mm时，底部R角厚度会偏薄，容易出现裂纹，而本实施方式中的中框3的结构可以避免此类问题的出现。

另一方面，在本实施方式中，中框3的成型工艺使得可以采用厚度更薄的材料，从而减小顶板1、底板4和中框3的厚度，增加内部空间。另外，由于不具有凸缘结构，也可以增加壳体内部空间。由此增加金属壳体内部的空间，最终提升电池的能量密度。在本实施方式中，中框3的厚度可以为0.050～0.300mm。相比市面上的同类产品而言，此实施方式所容纳的芯体空间能够提升14.2％以上。

此外，根据本实施方式的中框结构，在电池组装时可以利用分段式组装的方式进行组装。并且，在将芯体2焊接在中框3上时，能够有效避开底板4的位置，减少工装夹具对芯体2的干涉，还能够进行立式定位焊接，以便于电池的组装。

3.顶板1和底板4的构成

如图1所示，顶板1和底板4均为平面板状。顶板1和底板4的厚度可以为0.030～0.175mm。采用焊接的方式将顶板1、底板4分别与中框3接合，具体而言，顶板1焊接连接至中框3的上环状平面，底板4焊接连接至中框3的下环状平面。

为了更好地焊接，顶板1或底板4的单边超出中框3的距离可以为0～1mm。此后，通过激光切割、打磨抛光工艺，降低顶板1或底板4露出中框3的距离到0.3mm以内。另外，也可以不进行激光切割、打磨抛光工艺等来减小顶板1或底板4从中框3超出的部分，这样可以简化工艺。

另外，虽然未图示，但也可以在顶板1和底板4中的至少一方的内表面或外表面设置作为泄压槽的凹槽部。泄压槽处的金属板的壁厚小于金属板的其他部位的壁厚，当电池内部压强上升到规定值时，泄压阀开裂释放电池内部压力，可以将此部分归类为电池内压向外部释放的安全阀，提高电池的安全性。泄压槽的朝向、泄压槽处的形状及厚度可以根据电池内部应力状况进行模拟分析而确定。

基于上述内容，本实施方式能够实现以下的效果。顶板1、中框3以及底板4的分离结构可以避免加工过程中金属壳底部R角因拉伸过大造成R角开裂或者产生微裂纹，提高了同等厚度钢板拉伸的深度。并且，通过改变壳体构造及中框3和底板4的厚度，从而增加了金属壳体内部的空间，其结果能够提升电池的能量密度。另外，结构件的简化还减少了正极组装和检测工序，从而节约了加工成本及降低了密封件的生产成本。

下面，关于第一实施例～第三实施例进行说明。

在第一实施例中，如图4所示，俯视观察时，顶板1和底板4基本上均未超出中框3。顶板1的外轮廓线大致与中框3的上环状平面的外轮廓线重合，底板4的外轮廓线大致与中框3的下环状平面的外轮廓线重合。

在第二实施例中，如图5所示，俯视观察时，顶板1超出中框3，底板4基本上未超出中框3。顶板1的外轮廓线位于中框3的上环状平面的外轮廓线的外围，底板4的外轮廓线大致与中框3的下环状平面的外轮廓线重合。

在第三实施例中，如图6所示，俯视观察时，顶板1和底板4均超出中框3。顶板1的外轮廓线位于中框3的上环状平面的外轮廓线的外围，底板4的外轮廓线位于中框3的下环状平面的外轮廓线的外围。

另外，作为其他方案，虽然没有图示，但也可以是，俯视观察时，顶板1基本上未超出中框3，底板4超出中框3。顶板1的外轮廓线大致与中框3的上环状平面的外轮廓线重合，底板4的外轮廓线位于中框3的下环状平面的外轮廓线的外围。

以上，虽然说明了本实用新型的一些实施方式，但这些实施方式只是作为例子而提出的，并非旨在限定实用新型的范围。这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离实用新型的主旨的范围内，能够进行各种省略、替换、变更。这些实施方式、其变形包括在实用新型的范围、主旨内，同样地包括权利要求书记载的实用新型及其均等的范围内。

Claims (10)

1.一种电池单元，其特征在于，具有：

壳体，具有顶板(1)、中框(3)以及底板(4)，在所述顶板(1)、中框(3)以及底板(4)之间形成容纳部；

芯体(2)，由包括正极和负极的电极层叠体卷绕而成，并容纳在所述容纳部中；以及

馈通组件(7)，与所述芯体(2)中的所述正极电连接，

所述中框(3)具有外周面、内周面、上环状平面和下环状平面，所述外周面和所述内周面在俯视观察时均为环状线，所述上环状平面位于所述中框(3)的所述顶板一侧的开口并连接所述外周面和所述内周面，所述下环状平面位于所述中框(3)的所述底板一侧的开口并连接所述外周面和所述内周面。

2.根据权利要求1所述的电池单元，其中，

所述中框(3)形成有注液孔(5)以及安装孔(6)，所述注液孔(5)用于注入电解液，所述安装孔(6)用于安装所述馈通组件(7)。

3.根据权利要求1所述的电池单元，其中，

所述中框(3)的厚度为0.050～0.300mm。

4.根据权利要求1所述的电池单元，其中，

所述顶板(1)和所述底板(4)的厚度为0.030～0.175mm。

5.根据权利要求1所述的电池单元，其中，

所述顶板(1)和所述底板(4)中的至少一方的内表面或外表面设置有凹槽部，所述凹槽部的壁厚小于所述顶板(1)和所述底板(4)中的所述至少一方的除了所述凹槽部以外的部分的壁厚。

6.根据权利要求1所述的电池单元，其中，

所述顶板(1)和所述底板(4)均为平面板状，

所述顶板(1)焊接连接至所述中框(3)的所述上环状平面，所述底板(4)焊接连接至所述中框(3)的所述下环状平面。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单元，其中，

俯视观察时，所述顶板(1)的外轮廓线与所述中框(3)的所述上环状平面的外轮廓线重合，所述底板(4)的外轮廓线与所述中框(3)的所述下环状平面的外轮廓线重合。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单元，其中，

俯视观察时，所述顶板(1)的外轮廓线位于所述中框(3)的所述上环状平面的外轮廓线的外围，所述底板(4)的外轮廓线与所述中框(3)的所述下环状平面的外轮廓线重合。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单元，其中，

俯视观察时，所述顶板(1)的外轮廓线位于所述中框(3)的所述上环状平面的外轮廓线的外围，所述底板(4)的外轮廓线位于所述中框(3)的所述下环状平面的外轮廓线的外围。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单元，其中，

俯视观察时，所述顶板(1)的外轮廓线与所述中框(3)的所述上环状平面的外轮廓线重合，所述底板(4)的外轮廓线位于所述中框(3)的所述下环状平面的外轮廓线的外围。

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