CN218448010U - 电池结构、电池模组和电动汽车 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池结构、电池模组和电动汽车。电池结构包括：柱形壳体，所述柱形壳体具有开放的第一端和第二端；电芯，所述电芯置于所述柱形壳体内并且构型为包括多个材料层的套筒结构；盖，所述盖设置成封闭所述第一端，并且所述盖具有第一极性部，所述第一极性部具有第一极性接头；以及底座，所述底座设置成封闭所述第二端，并且所述底座具有第二极性部，所述第二极性部具有与所述第一极性接头配合的第二极性接头。本申请涉及的电池结构可以与另一个电池结构快速连接。

Description

电池结构、电池模组和电动汽车

技术领域

本申请涉及蓄电池领域，具体说涉及一种蓄电池的电池结构。

本申请还涉及包括上述电池结构的电池模组以及包括上述电池结构的电动汽车。

背景技术

锂离子电池作为电动汽车理想的动力电源之一，随着新能源汽车市场的快速发展，其材料体系、结构设计及工艺技术也在快速地更新升级。为了满足电动汽车的动力输出，电池系统需要将几十个或者几百个单体电芯进行串并联组合，从而获得所需的高电压和高电量。单体电芯通过外部连接件串并联，不仅降低了电池系统的能量密度，也拉低了电池系统的功率密度。

目前锂离子电池主要就外形主要分为圆柱电池、方形电池（包括软包和硬壳），其中圆柱电池经过多年的应用，技术成熟、生产效率高、适用范围广。圆柱锂电子电池用于电动汽车上的常见型号有18650、4680等。但就目前而言，不论是18650还是4680，均由于体积限制，圆柱电池的单体容量相较于大容量方形电池有着不小的差距，在成组时需要的连接件多，电芯串并联焊接工序繁琐。

实用新型内容

本申请涉及的一个方面是提供了一种电池结构，所述电池结构具有方便与其他电池结构连接的构造，以消除上述的一个或多个技术问题。

本申请涉及的电池结构电池结构，包括柱形壳体，所述柱形壳体具有开放的第一端和第二端；电芯，所述电芯置于所述柱形壳体内并且构型为包括多个材料层的套筒结构；盖，所述盖设置成封闭所述第一端，并且所述盖具有第一极性部，所述第一极性部具有第一极性接头；以及底座，所述底座设置成封闭所述第二端，并且所述底座具有第二极性部，所述第二极性部具有与所述第一极性接头配合的第二极性接头。

在所述电池结构的一个实施例中，所述第一极性部的至少一部分设置为朝着所述柱形壳体的第一端的外侧突起的突出部，所述第二极性部的至少一部分设置为朝着所述柱形壳体的第二端的内侧突起的突入部。

在所述电池结构的一个实施例中，所述第一极性接头是所述突出部上的外螺纹，所述第二极性接头是所述突入部的内螺纹。

在所述电池结构的一个实施例中，所述电芯套在位于所述柱形壳体内的柱上，所述柱集成于所述第二极性部上。

在所述电池结构的一个实施例中，所述柱沿所述柱形壳体的轴线延伸，并且具有空心腔，所述第二极性接头布置在所述空心腔的壁上。

在所述电池结构的一个实施例中，所述柱形壳体具有圆柱形的形状，所述电芯设置为正极材料层和负极材料层叠加在一起卷绕形成的所述套筒。

在所述电池结构的一个实施例中，所述第一极性部提供正极，所述第二极性部提供负极。

在所述电池结构的一个实施例中，所述电芯的第一极耳连接于所述盖，所述电芯的第二极耳连接于所述底座，所述电芯的沿所述柱的长度大于所述柱的长度。

本申请的另一个方面是提供一种电池模组，所述电池模组包括多个上述任意一个实施例所述的电池结构，其中任意一个所述电池结构的第一极性部的第一极性接头连接到另一个所述电池结构的第二极性部的第二极性接头。

本申请的再一个方面是提供一种电动汽车，其装载有动力电池包，并且包括多个上述任意一个实施例所述的电池结构和/或至少一个上述所述的电池模组，其中一个所述电池结构与另一个所述电池结构彼此固定并且串联连接。

本申请涉及的电池结构可以与另一个电池结构快速连接。该电池结构通过第一极性部的第一极性接头和与该第一极性接头配合的第二极性部的第二极性接头实现物理连接和导电连接两者。多个电池结构之间的连接无需其他连接件。本申请涉及的电池结构适用于圆柱电池。第二极性接头利用了壳体中心的内部空间，从而第二极性接头形成为电池结构的内置接头，而第一极性接头形成为电池结构的外置接头，当一个电池结构与另一个电池结构连接时，将第一极性接头插入第二极性接头内并且与第二极性接头配合即可，方便了电池结构的连接。

本申请的电池模组包括彼此通过第一极性接头和第二极性接头连接的多个上述电池结构，因此本申请可简化电池结构连接的工序，提高生产效率。由于多个电池结构之间直接连接，无需通过其他连接件，因此进一步节省了空间，这对于由圆柱电池构成的电池模组是有利的。与使用传统工序连接的电池模组相比，本申请的电池模组可以尽可能多地利用空间以增大电池容量。本申请还可提供装载有具备上述优点的电池的电动汽车。

通过以下参考附图的详细说明，本申请的其他方面和特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本申请的范围的限定，这是因为其应当参考附加的权利要求。还应当知道，附图仅仅意图概念地说明此处描述的结构和流程，除非另外指出，不必要依比例绘制附图。

附图说明

结合附图参阅以下具体实施方式的详细说明，将更加充分地理解本申请，附图中同样的参考附图标记始终指代视图中同样的元件。其中：

图1为本申请涉及的电池结构的柱形壳体的一个实施例的示意图；

图2为本申请涉及的电池结构的盖的一个实施例的示意图；

图3为本申请涉及的电池结构的底座的一个实施例的示意图；

图4为本申请涉及的电池结构的电芯和底座结合的示意图；

图5为以透明的方式示出的本申请涉及的电池结构经组装后的示意图；

图6为以不透明的方式示出的本申请涉及的电池结构经组装后的示意图；

图7为多个本申请涉及的电池结构的连接示意。

具体实施方式

为帮助本领域的技术人员能够确切地理解本申请要求保护的主题，下面结合附图详细描述本申请的具体实施方式。

图1-图4分别给出了本申请涉及的电池结构的各个组成部分，其中图1为柱形壳体的示意图，图2为盖的示意图，图3为底座的示意图，图4为电芯与底座结合的示意图。

本申请涉及的电池结构包括柱形壳体1、电芯2、盖3和底座4。如图1所示，柱形壳体1具有柱形形状。在图示实施例中，柱形壳体1采用圆柱型，可以想到的是，柱形壳体1可以采用其他的柱形形状。柱形壳体1包括开放的第一端11和第二端12，如图1所示，第一端11在顶部，第二端12在底部。图2示出了盖的一种实施例。盖3与柱形壳体1配合。当盖3接合到柱形壳体1上时，盖3将第一端11封闭。盖3具有第一极性部，并且第一极性部具有第一极性接头33。在图示实施例中，盖3包括盖本体31和集成于盖本体31上的第一轴32。图3示出了底座的一种实施例。底座4与柱形壳体1配合。当底座4接合到柱形壳体1上时，底座4将第二端12封闭。底座4具有第二极性部，并且第二极性部具有第二极性接头43。在图示实施例中，底座4包括底座本体41和集成于底座本体41上的第二轴42。第一极性接头33与第二极性接头43设置为彼此配合。图4示出了电芯与底座结合的示意图。电芯2构造为包括多个材料层的套筒结构。套筒的形状可以设置成顺应柱形壳体1的形状。将柱形壳体1、盖3、底座4、和电芯2结合在一起，形成本申请涉及的电池结构。当一个电池结构和另一个电池结构连接时，该一个电池结构的第一极性接头与该另一个电池结构的第二极性接头配合，由此该一个电池结构相对于该另一个电池结构固定，并且第一极性部与第二极性部接触，由此实现导电连接。

本申请通过在电池结构上设计一对接头来实现多个电池结构的连接。由于第一极性接头和第二极性接头相互配合，因此无需其他的连接件来用于多个电池结构的连接，并且节省相邻两个电池结构之间连接的空间。

进一步地，如图1-4所示，第一极性部形成为第一轴33朝着第一端11的外侧突起，第一轴32也被称为突出部32。第二极性部形成为第二轴42朝着第二端12的内侧突起，第二轴42也被称为突入部42。在这里，所谓的“外侧”和“内侧”指柱形壳体的外侧和内侧。突出部32接收突入部42。

在图示实施例中，突出部32上设置外螺纹，突入部42上设置内螺纹，由此形成第一极性接头33和第二极性接头43。将一个电池结构的突出部拧入另一个电池结构的突入部即可。

可以想到，除了设置螺纹，本申请可以通过其他的方式进行多个电池结构之间的连接，例如但非限制性的，突出部32和突入部42上设置可以相互配合的卡扣结构。再例如突出部32和突入部42之间为紧配合。第一极性接头33的形状设置为与第二极性接头43的形状互补，将突出部32插入到突入部42中完成连接。

在图4示出的实施例中，电芯2成型为正极材料层和负极材料层叠加在一起并且缠绕在柱上的套筒。柱为套筒提供内部支撑。柱15沿柱形壳体1的轴线设置，并且该柱15与第二极性部集成在一起。该柱15具有空心腔，内螺纹设置在空心腔的壁上。

本申请适用于具圆形电池结构。圆柱壳体内的柱用于卷芯的定位，本申请利用了柱的内空间，即柱被设置成空心的，形成为设置有内螺纹的第二极性部。这种结构可以为电池减重。

图5-6示出了经组装的本申请涉及的电池结构的组件图。电池结构的其他结构可以以已知的方式布置在电池上。例如但非限制性的，电芯2的两极极耳分别在柱形壳体1的第一端11附近从电芯2延伸出以及在柱形壳体1的第二端12附近从电芯2延伸出，由此电芯2的第一极耳与盖3焊接，第二极耳与底座4焊接，并且布置相应的密封件。第一极耳和第二极耳的电极极性取决于电池结构的正负极布置。电芯2沿柱15的长度大于柱15自身的长度，可以节省材料和方便装配，如图4所示。另外，盖还可以进一步设置有安全阀、PTC电阻、注液孔、密封件等。相似地，底座也可以进一步设置有这些电池结构所必需的组成部分。在组装成如图5-6所示的电池结构后，注入电解液。

第一极性部可以是正极，第二极性部可以是负极；或者第一极性部可以是负极，第二极性部可以是正极。因此，盖3的材料和底座4的材料相应于不同的电极极性进行选择。

图7示出了两个电池结构连接的示意。第一电池结构5的第一极性接头拧入第二电池结构6的第二极性接头。内螺纹的长度可以设置为大于外螺纹的长度，使得内、外螺纹完全啮合后，第一电池结构5的盖毗邻第二电池结构6的底座。由于第一电池结构5与第二电池结构6为螺纹连接，并且螺纹配合在电池结构的内部，因此第一电池结构5与第二电池结构6之间的间隙得到最小化，从而使得电池连接更紧凑。

本申请涉及的电池模组包括多个电池结构，其中任意一个电池结构以上述方式连接到另一个电池结构。这些电池结构之间彼此固定并且串联连接，随后提供壳体来容纳这些电池结构。

本申请涉及的电动汽车装载有动力电池包，该动力电池包包括多个电池结构和/或至少一个电池模组，其中任意一个电池结构以上述方式连接到另一个电池结构，这些电池结构之间彼此固定并且串联连接。多个电池模组再以一定的排布方式串联或并联于动力电池包内。

虽然已详细地示出并描述了本申请的具体实施例以说明本申请的原理，但应理解的是，本申请可以其它方式实施而不脱离这样的原理。

Claims (10)

1.一种电池结构，其特征是包括：

柱形壳体(1)，所述柱形壳体(1)具有开放的第一端(11)和第二端(12)；

电芯(2)，所述电芯(2)置于所述柱形壳体(1)内并且构型为包括多个材料层的套筒结构；

盖(3)，所述盖(3)设置成封闭所述第一端(11)，并且所述盖(3)具有第一极性部，所述第一极性部具有第一极性接头(33)；以及

底座(4)，所述底座(4)设置成封闭所述第二端(12)，并且所述底座(4)具有第二极性部，所述第二极性部具有与所述第一极性接头(33)配合的第二极性接头(43)。

2.根据权利要求1所述的电池结构，其特征是：所述第一极性部的至少一部分设置为朝着所述柱形壳体(1)的第一端(11)的外侧突起的突出部(32)，所述第二极性部的至少一部分设置为朝着所述柱形壳体(1)的第二端(12)的内侧突起的突入部(42)。

3.根据权利要求2所述的电池结构，其特征是：所述第一极性接头(33)是所述突出部(32)上的外螺纹，所述第二极性接头(43)是所述突入部(42)的内螺纹。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电池结构，其特征是：所述电芯(2)套在位于所述柱形壳体(1)内的柱(15)上，所述柱(15)集成于所述第二极性部上。

5.根据权利要求4所述的电池结构，其特征是：所述柱(15)沿所述柱形壳体(1)的轴线延伸，并且具有空心腔，所述第二极性接头(43)布置在所述空心腔的壁上。

6.根据权利要求4所述的电池结构，其特征是：所述柱形壳体(1)具有圆柱形的形状，所述电芯(2)设置为正极材料层和负极材料层叠加在一起卷绕形成的所述套筒。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的电池结构，其特征是：所述第一极性部提供正极，所述第二极性部提供负极。

8.根据权利要求6所述的电池结构，其特征是：所述电芯(2)的第一极耳连接于所述盖(3)，所述电芯(2)的第二极耳连接于所述底座(4)，所述电芯(2)的沿所述柱(15)的长度大于所述柱(15)的长度。

9.一种电池模组，其特征是包括多个根据权利要求1-8中任一项所述的电池结构，其中任意一个所述电池结构的第一极性部的第一极性接头连接到另一个所述电池结构的第二极性部的第二极性接头。

10.一种电动汽车，其装载有动力电池包，并且其特征是包括多个根据权利要求1-8中任一项所述的电池结构和/或至少一个根据权利要求9所述的电池模组，其中一个所述电池结构与另一个所述电池结构彼此固定并且串联连接。

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