CN218602564U - 电池单体、电池及用电设备 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种电池单体、电池及用电设备,属于电池技术领域。包括壳体、电极组件及端盖。壳体具有开口。电极组件容纳于壳体内。端盖设置于壳体沿第一方向的一端,并封闭开口,端盖包括盖本体和连接部,连接部环绕设置于盖本体的外侧,连接部与壳体密封连接。其中,沿第一方向,盖本体具有背离电极组件的第一外表面,第一外表面为端盖最远离电极组件的表面,连接部较第一外表面更靠近于电极组件。这样,连接部与壳体连接后不易对第一外表面造成影响,更易保证第一外表面的平整性,提高了电池单体在第一外表面作为支撑面时的稳定性。
Description
技术领域
本申请涉及用电设备领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池及用电设备。
背景技术
随着新能源技术的发展,电池的应用越来越广泛,例如应用于手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等上。
在电池中,电池单体在箱体内需要保持良好的稳定性,以实现电池单体与导电部件的稳定连接。因此,如何提高电池单体的稳定性是电池技术中一个亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池及用电设备,能够有效提高电池单体的稳定性。
本申请实施例提供一种电池单体,包括壳体、电极组件及端盖;壳体具有开口;电极组件容纳于壳体内;端盖设置于壳体沿第一方向的一端,并封闭开口,端盖包括盖本体和连接部,连接部环绕设置于盖本体的外侧,连接部与壳体密封连接;其中,沿第一方向,盖本体具有背离电极组件的第一外表面,第一外表面为端盖最远离电极组件的表面,连接部较第一外表面更靠近于电极组件。
上述技术方案中,第一外表面为端盖最远离电极组件的表面,第一外表面可以作为电池单体的支撑面。连接部较第一外表面更靠近于电极组件,连接部与壳体连接后不易对第一外表面造成影响,更易保证第一外表面的平整性,提高了电池单体在第一外表面作为支撑面时的稳定性。
在一些实施例中,连接部与壳体焊接,并形成焊接部;在第一方向上,焊接部沿背离电极组件的方向不超出第一外表面。这样,焊接部未凸出于第一外表面,能够降低连接部与壳体焊接形成的焊接部对第一外表面的影响,提高了电池单体在第一外表面作为支撑面时的稳定性。
在一些实施例中,沿第一方向,焊接部较第一外表面更靠近于电极组件。这样,能够进一步降低焊接部对第一外表面的影响。
在一些实施例中,沿第一方向,连接部具有背离电极组件的第二外表面,第二外表面与第一外表面的距离为H,满足:0.2mm≤H≤0.8mm。将H设置在合理范围内,一方面,使得第二外表面与第一外表面之间保持一定距离,能够降低第二外表面对第一外表面的影响;另一方面,使得端盖不会因H过大而占用电池单体外部较大的空间,有利于提升电池的能量密度。
在一些实施例中,0.4mm≤H≤0.6mm。这样,一方面,使得第二外表面与第一外表面之间保持较大的距离,能够进一步降低第二外表面对第一外表面的影响;另一方面,使得端盖不会因H过大而占用电池单体外部较大的空间,有利于提升电池的能量密度。
在一些实施例中,端盖还包括过渡部,过渡部连接盖本体和连接部。过渡部使得连接部与盖本体之间保持一定距离,降低了连接部与壳体连接后与盖本体的影响。
在一些实施例中,过渡部环绕设置于盖本体的外侧,连接部环绕设置于过渡部的外侧,在第一方向上,过渡部至少部分沿面向电极组件的方向凸出于盖本体。这样,过渡部能够对端盖起到加强作用,提高端盖的抗变形能力,使得端盖在受到电池单体外部的作用力或电池单体内部的作用力时不易变形,提高了端盖的抗冲击能力。
在一些实施例中,过渡部至少部分位于壳体内,并与壳体定位配合。这样,能够提高端盖与壳体的装配效率,便于将端盖连接于壳体。
在一些实施例中,沿第一方向,端盖背离电极组件的一侧与过渡部相对应的位置设置有第一凹部。第一凹部的设置一方面,能够增强过渡部对端盖的加强效果;另一方面,能够简化过渡部的成型工艺,在成型时,可以在端盖上以冲压的方式成型第一凹部,以形成沿面向电极组件的方向凸出于盖本体的过渡部。
在一些实施例中,连接部与壳体沿第一方向排布,壳体在设置开口的一端形成第一端面,连接部连接于第一端面。连接部与壳体沿第一方向排布,第一端面能够实现对端盖的限位,限制端盖沿靠近电极组件的方向移动,便于将端盖连接于壳体。
在一些实施例中,连接部焊接于第一端面。连接部固定于壳体的方式简单,提高连接部固定于壳体的牢固性,通过连接部焊接于第一端面,可以实现端盖与壳体的密封连接。
在一些实施例中,连接部连接于壳体的内周面。这种结构一方面,简化了端盖结构;另一方面,在组装端盖和壳体时,可以根据需求先调整端盖在第一方向上的位置,再固定端盖和壳体。
在一些实施例中,连接部焊接于壳体的内周面。连接部固定于壳体的方式简单,提高连接部固定于壳体的牢固性,通过连接部焊接于壳体的内周面,可以实现端盖与壳体的密封连接。
在一些实施例中,过渡部包括第一部分和第二部分,第一部分环绕设置于盖本体的外侧,连接部环绕设置于第一部分的外侧,第二部分连接第一部分和连接部,第一部分、第二部分和连接部共同界定出背向电极组件的第一凹部。这种结构的过渡部与连接部整体能够对端盖起到加强作用,提高端盖的变形能力,使得端盖在受到电池单体外部的作用力或电池单体内部的作用力时不易变形,提高了端盖的抗冲击能力。
在一些实施例中,沿第一方向,连接部具有背离电极组件的第二外表面,壳体在设置开口的一端形成第一端面,第二外表面与第一端面平齐。这种结构使得第一端面较第一外表面更靠近于电极组件,降低第一端面对第一外表面的影响,提高了电池单体在第一外表面作为支撑面时的稳定性。此外,第一端面与第二外表面平齐,更容易实现连接部与壳体的稳定焊接,提高连接部与壳体焊接后的牢固性。
在一些实施例中,电极组件具有第一极耳,过渡部与第一极耳连接,以实现端盖与电极组件电连接。过渡部为端盖与第一极耳连接的部分,通过过渡部与第一极耳连接,实现端盖与电极组件电连接。
在一些实施例中,沿第一方向,过渡部抵靠于第一极耳。使得过渡部直接连接于第一极耳,简化了电池单体结构。
在一些实施例中,电池单体还包括集流构件,集流构件连接过渡部和第一极耳;其中,沿第一方向,集流构件设置于第一极耳与端盖之间,过渡部抵靠于集流构件。使得过渡部通过集流构件间接连接于第一极耳,从而实现第一极耳与端盖的良好过流。
在一些实施例中,第一外表面用于支撑电池单体。第一外表面为支撑电池单体的支撑面,使得电池单体放置在外部部件上后具有较好的稳定性。
在一些实施例中,盖本体具有薄弱部,薄弱部被配置为在电池单体泄压时被破坏,以泄放电池单体内部的压力。在电池单体内部的压力达到起爆压力时,薄弱部将被破坏,实现电池单体泄压。薄弱部的设置使得端盖具有泄压功能,端盖可以作为电池单体的泄压部件。
在一些实施例中,沿第一方向,盖本体设置有从第一外表面沿靠近电极组件的方向凹陷的第二凹部,第二凹部的底面的投影覆盖薄弱部。第二凹部的设置使得薄弱部与第一外表面存在一定距离,在第一外表面与外部部件接触时,能够降低外部部件对薄弱部的影响,使得薄弱部在电池单体内部压力达到正常起爆压力时能够顺利地被破坏,降低薄弱部因受到外部部件的阻碍作用,而造成电池单体的起爆压力增大的风险。
在一些实施例中,沿第一方向,盖本体具有面向电极组件的第一内表面,第一内表面与第二凹部相对应的位置设置有凸部。凸部的设置能够增大盖本体设置第二凹部区域的强度。
在一些实施例中,沿第一方向,凸部具有面向电极组件的第二内表面,第二内表面和/或第二凹部的底面设置有刻痕槽,盖本体在与刻痕槽相对应的位置形成薄弱部。通过在第二内表面和/或第二凹部的底面设置有刻痕槽的方式对应形成薄弱部,使得薄弱部的厚度相较于其他区域的厚度更薄,更容易被破坏,薄弱部的成型方式简单。
在一些实施例中,端盖为圆形;第一外表面具有第一外边缘和第一内边缘,第一外表面与第二凹部的内侧面相交于第一内边缘;沿端盖的径向,第一外边缘与第一内边缘的距离为D,端盖的半径为R,满足:D/R≥0.1。这样,能够使得第一外表面具有较大的面积,使得第一外表面与外部部件接触后具有较大的接触面积,提高电池单体的稳定性。
在一些实施例中,D/R≤0.4。D/R过大可能会造成第二凹部的在端盖的径向上的尺寸较小,薄弱部受到第二凹部的限制无法做大,使得端盖的泄压面积较小,很难满足电池单体起爆压力的要求。因此,而D/R≤0.4,可以增大端盖的泄压面积,以满足电池单体起爆压力的要求。
在一些实施例中,盖本体设置有刻痕槽,盖本体在与刻痕槽相对应的位置形成薄弱部。通过在盖本体设置刻痕槽的方式对应形成薄弱部,使得薄弱部的厚度相较于其他区域的厚度更薄,更容易被破坏,薄弱部的成型方式简单。
在一些实施例,盖本体具有泄压区,刻痕槽沿泄压区的边缘设置,泄压区被配置为在电池单体泄压时以刻痕槽为边界打开。这种结构增大了电池单体的泄压面积,提高了泄压效率。
在一些实施例中,刻痕槽为沿封闭轨迹延伸的槽。在电池单体泄压时,泄压区可以以向电池单体外部脱离的方式打开,使得电池单体具有较大的泄压面积,提高了泄压效率。
在一些实施例中,刻痕槽为圆环形。圆环形的刻痕槽结构简单,成型方便。
在一些实施例中,电池单体还包括电极端子;沿第一方向,壳体具有与端盖相对的壁部,电极端子设置于壁部,并至少部分凸出于壁部背离端盖的表面;电极组件具有第二极耳,第二极耳与电极端子电连接。电极端子设置于壳体与端盖相对的壁部上,电极端子并未设置在端盖上,使得端盖可以作为电池单体的支撑部件,使得端盖的第一外表面能够与外部部件良好接触,实现外部部件对电池单体的稳定支撑。
在一些实施例中,壳体为圆柱体或多棱柱。
第二方面,本申请实施例提供一种电池,包括上述第一方面任意一个实施例提供的电池单体。
第三方面,本申请实施例提供一种用电设备,包括上述第二方面任意一个实施例提供的电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图;
图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的爆炸图;
图4为图3所示的电池单体的结构示意图;
图5为图4所示的电池单体的局部剖视图;
图6为图5所示的电池单体的A处的局部放大图;
图7为图6所示的端盖的结构示意图;
图8为本申请另一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图9为图8所示的电池单体的局部剖视图;
图10为图9所述的电池单体的B处的局部放大图;
图11为图10所示的端盖的结构示意图;
图12为本申请再一些实施例提供的电池单体的局部视图;
图13为图7所示的端盖的轴测图;
图14为本申请一些实施例提供的壳体的结构示意图;
图15为本申请另一些实施例提供的壳体的结构示意图。
图标:1-壳体;11-第一端面;12-壁部;2-电极组件;21-第一极耳;22-第二极耳;3-端盖;31-盖本体;311-第一外表面;3111-第一外边缘;3112-第一内边缘;312-第一内表面;313-薄弱部;314-第二凹部;315-凸部;3151-第二内表面;316-刻痕槽;317-泄压区;32-连接部;321-第二外表面;33-过渡部;331-第一部分;332-第二部分;333-第三内表面;34-第一凹部;4-电极端子;5-集流构件;6-焊接部;10-电池单体;20-箱体;201-第一收容部分;202-第二收容部分;100-电池;200-控制器;300-马达;1000-车辆;Z-第一方向。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本申请中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“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。
在本申请中提及“实施例”意味着,结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例,也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。
本申请中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请的实施例中,相同的附图标记表示相同的部件,并且为了简洁,在不同实施例中,省略对相同部件的详细说明。应理解,附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸,以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明,而不应对本申请构成任何限定。
本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
本申请中,电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等,本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等,本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种:柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体,本申请实施例对此也不限定。
本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如,本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
电池单体包括电极组件和电解液,电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体,未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极耳。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体,未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极耳。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极耳的数量为多个且层叠在一起,负极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。此外,电极组件可以是卷绕式结构,也可以是叠片式结构,本申请实施例并不限于此。
在电池单体中,端盖可以作为电池单体的支撑部件,外部部件(如,箱体的底壁、热管理部件等)可以支撑端盖,以实现对电池单体的支撑,以将电池单体保持在稳定、端正的状态,以便于电池单体与导电部件连接,如电池单体的电极端子与汇流部件焊接。在端盖作为电池单体的支撑部件时,端盖放置外部部件上,端盖的支撑面抵靠于外部部件,需要保证端盖的支撑面具有较好的平整性,以保证电池单体的稳定性。
发明人注意到,端盖在与壳体连接固定后,容易出现端盖的支撑面不平整的情况,导致端盖放置在外部部件上后与外部部件的接触面积减小,电池单体的稳定性较差。
发明人研究发现,对于一般的端盖而言,其为平板结构,端盖厚度方向背离壳体的表面作为端盖的支撑面。端盖在与壳体连接固定后,端盖与壳体连接位置可能会局部凸出,从而影响端盖的支撑面的平整性,端盖的支撑面无法与外部部件大面积接触,导致电池单体放置于外部部件后的稳定性较差。比如,在将端盖焊接于壳体后,端盖与壳体焊接形成的焊接部,焊接部可能会凸出于端盖的支撑面,影响端盖的支撑面的平整性。
鉴于此,本申请实施例提供一种电池单体,将端盖设置为包括盖本体和连接部的结构,连接部环绕设置于盖本体的外侧,连接部与壳体密封连接,盖本体背离电极组件的第一外表面为端盖最远离电极组件的表面,且连接部较第一外表面更靠近于电极组件。
在这样的电池单体中,第一外表面为端盖最远离电极组件的表面,第一外表面可以作为电池单体的支撑面。连接部较第一外表面更靠近于电极组件,连接部与壳体连接后不易对第一外表面造成影响,更易保证第一外表面的平整性,提高了电池单体在第一外表面作为支撑面时的稳定性。
本申请实施例描述的电池单体适用于电池以及使用电池的用电设备。
用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车,新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具,例如,游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。
以下实施例为了方便说明,以用电设备为车辆为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆1000的结构示意图。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源。
车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池100的爆炸图。电池100包括电池单体10和箱体20,箱体20用于容纳电池单体10。
其中,箱体20是容纳电池单体10的部件,箱体20为电池单体10提供容纳空间,箱体20可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体20可以包括第一收容部分201和第二收容部分202,第一收容部分201与第二收容部分202相互盖合,以限定出用于容纳电池单体10的容纳空间。第一收容部分201和第二收容部分202可以是多种形状,比如,长方体、圆柱体等。第一收容部分201可以是一侧开放的空心结构,第二收容部分202也可以是一侧开放的空心结构,第二收容部分202的开放侧盖合于第一收容部分201的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体20。也可以是第一收容部分201为一侧开放的空心结构,第二收容部分202为板状结构,第二收容部分202盖合于第一收容部分201的开放侧,则形成具有容纳空间的箱体20。第一收容部分201与第二收容部分202可以通过密封元件来实现密封,密封元件可以是密封圈、密封胶等。
在电池100中,电池单体10可以是一个、也可以是多个。若电池单体10为多个,多个电池单体10之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体10中既有串联又有并联。可以是多个电池单体10先串联或并联或混联组成电池模块,多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体20内。也可以是所有电池单体10之间直接串联或并联或混联在一起,再将所有电池单体10构成的整体容纳于箱体20内。
在一些实施例中,电池100还可以包括汇流部件,多个电池单体10之间可通过汇流部件实现电连接,以实现多个电池单体10的串联或并联或混联。汇流部件可以是金属导体,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
请参照图3和图4,图3为本申请一些实施例提供的电池单体10的爆炸图;图4为图3所示的电池单体10的结构示意图。电池单体10包括壳体1、电极组件2及端盖3。
壳体1是用于容纳电极组件2的部件,壳体1可以是一端形成开口的空心结构,壳体1可以是相对的两端形成开口的空心结构。壳体1可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。壳体1的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。
电极组件2是电池单体10中发生电化学反应的部件。电极组件2可以包括正极片、负极片和隔离膜。电极组件2可以是由正极片、隔离膜和负极片通过卷绕形成的卷绕式结构,也可以是由正极片、隔离膜和负极片通过层叠布置形成的叠片式结构。电极组件2具有第一极耳21和第二极耳22,第一极耳21和第二极耳22可以位于电极组件2相对的两端,第一极耳21和第二极耳22中的一者为正极耳,另一者为负极耳。正极耳可以是正极片上未涂覆正极活性物质层的部分,负极耳可以是负极片上未涂覆负极活性物质层的部分。
端盖3是封闭壳体1的开口以将电池单体10的内部环境与外部环境隔绝的部件。端盖3与壳体1共同限定出用于容纳电极组件2、电解液以及其他部件的密封空间。端盖3的形状可以与壳体1的形状相适配,比如,壳体1为长方体结构,端盖3为与壳体1相适配的矩形结构,再如,壳体1为圆柱体结构,端盖3为与壳体1相适配的圆形结构。端盖3的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。端盖3与壳体1可以通过焊接的方式连接在一起。
电池单体10中,端盖3可以是一个,也可以是两个。若壳体1是一端形成开口的空心结构,则可以将端盖3对应设置一个。若壳体1是两端形成开口的空心结构,则可以将端盖3对应设置两个,两个端盖3分别封闭壳体1的两个开口。
在一些实施例中,电池单体10中还可以设置电极端子4。电极端子4用于与电极组件2电连接,以输出电池单体10的电能。电极端子4可以设置于端盖3,也可以设置于壳体1。以壳体1为两端形成开口的空心结构为例,电池单体10中设置两个端盖3,两个端盖3对应封闭壳体1的两个开口,电极端子4可以设置于一个端盖3上,另一个端盖3可以作为电池单体10的支撑部件。如图3所示,以壳体1为一端形成开口的空心结构为例,电池单体10中设置一个端盖3,端盖3封闭壳体1的开口,电极端子4可以设置在壳体1与端盖3相对的壁部12,可以是端盖3与电极组件2的第一极耳21电连接,电极端子4与电极组件2的第二极耳22电连接。
端盖3与第一极耳21可以直接连接,也可以间接连接;电极端子4与第二极耳22可以直接连接,也可以间接连接。示例性的,在图3中,端盖3与第一极耳21通过一集流构件5间接连接,电极端子4与第二极耳22通过另一集流构件5间接连接。集流构件5可以是金属导体,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等,集流构件5可以是圆盘状。
请参照图5,图5为图4所示的电池单体10的局部剖视图。本申请实施例提供一种电池单体10,电池单体10包括壳体1、电极组件2及端盖3。壳体1具有开口。电极组件2容纳于壳体1内。端盖3设置于壳体1沿第一方向Z的一端,并封闭开口,端盖3包括盖本体31和连接部32,连接部32环绕设置于盖本体31的外侧,连接部32与壳体1密封连接。其中,沿第一方向Z,盖本体31具有背离电极组件2的第一外表面311,第一外表面311为端盖3最远离电极组件2的表面,连接部32较第一外表面311更靠近于电极组件2。
盖本体31为端盖3的主体部分,盖本体31位于连接部32的内侧。以端盖3为圆形结构为例,盖本体31可以是位于连接部32的内侧的圆形区域,沿端盖3的径向,连接部32较盖本体31更远离于端盖3的中心轴线。
连接部32为端盖3与壳体1连接的部分,连接部32可以是端盖3的边缘部分。以端盖3为圆形结构为例,连接部32为端盖3环绕盖本体31设置的圆环形区域。连接部32与盖本体31可以直接连接,也可以间接连接。以连接部32与盖本体31直接连接为例,连接部32可以直接连接于盖本体31的外边缘;以连接部32与盖本体31间接连接为例,端盖3还包括设置于连接部32与盖本体31之间的部分,通过该部分将连接部32与盖本体31连接。
连接部32与壳体1密封连接,使得连接部32与壳体1连接后形成密封,使得电池单体10内部的电解液无法从连接部32与壳体1的连接界面流出。连接部32与壳体1可以通过多种方式密封连接,连接部32与壳体1可以焊接或粘接等;连接部32与壳体1也可以通过密封结构实现密封连接,比如,在壳体1的外周面周向设置滚槽,并在壳体1的内侧形成限位凸起,壳体1设置开口的一端形成翻边部,限位凸起与翻边部分别位于连接部32在端盖3的厚度方向上的两侧,限位凸起与翻边部配合限位连接部32,从而限制端盖3沿厚度方向相对壳体1移动,在这种结构中,可以在壳体1与连接部32之间设置密封件,以实现两者的密封连接。
第一外表面311为盖本体31沿第一方向Z背离电极组件2的表面,也是端盖3沿第一方向Z最远离电极组件2的表面,第一外表面311可以是电池单体10沿第一方向Z最远离电极组件2的表面,第一外表面311可以矩形平面、圆形平面等。以端盖3为圆形结构为例,第一外表面311可以是位于端盖3的中心区域的圆形平面或环形平面。连接部32较第一外表面311更靠近于电极组件2,使得连接部32与第一外表面311沿第一方向Z存在一定距离。
第一方向Z为壳体1的延伸方向,也是端盖3的厚度方向。以壳体1为圆柱体结构为例,第一方向Z即为壳体1的轴向。
在本申请实施例中,第一外表面311为端盖3最远离电极组件2的表面,第一外表面311可以作为电池单体10的支撑面。连接部32较第一外表面311更靠近于电极组件2,连接部32与壳体1连接后不易对第一外表面311造成影响,更易保证第一外表面311的平整性,提高了电池单体10在第一外表面311作为支撑面时的稳定性。
以连接部32与壳体1焊接为例,连接部32与壳体1焊接形成焊接部6,由于第二外表面321与连接部32之间存在高度差,给焊接部6提供避让空间,使得焊接部6不易凸出于第一外表面311,在保证电池单体10在第一外表面311作为的支撑面时的稳定性的情况下,降低了连接部32与壳体1的焊接难度,能够有效提高连接部32壳体1的焊接效率。
在安装电池单体10时,电池单体10放置于箱体20内后,电池单体10放置于外部部件上,第一外表面311与支撑部件具有更大的接触面积,使得电池单体10放置于外部部件上的姿态更加端正,提高了电池单体10放置于外部部件后的稳定性。这里指的外部部件可以箱体20的底壁、热管理部件等,热管理部件为箱体20内管理电池单体10的温度的部件,热管理部件可以是水冷板。
由于第一外表面311为端盖3沿第一方向Z最远离电极组件2的表面,第一外表面311除了可以作为电池单体10的支撑面以外,还可以作为用于与其他部件连接的表面,比如,在多个电池单体10通过汇流部件实现电连接时,汇流部件可以连接于第一外表面311,使得汇流部件能够与第一外表面311的大面积接触,实现汇流部件与端盖3之间的大面积过流。
在一些实施例中,请参照图6,图6为图5所示的电池单体10的A处的局部放大图。连接部32与壳体1焊接,并形成焊接部6。在第一方向Z上,焊接部6沿背离电极组件2的方向不超出第一外表面311。
焊接部6是将连接部32与壳体1连接在一起的部分,焊接部6既连接于壳体1,又连接于连接部32,焊接部6可以是连接部32与壳体1焊接形成焊印区域。焊接部6沿端盖3的周向延伸,实现连接部32与壳体1密封连接。焊接部6可以是沿着端盖3的周向延伸的圆环形结构。
焊接部6沿背离电极组件2的方向不超出第一外表面311,使得焊接部6并未凸出于第一外表面311,可以是焊接部6沿第一方向Z较第一外表面311更靠近于电极组件2,也可以是焊接部6沿第一方向Z最远离电极组件2的边缘与第一外表面311平齐。
在本实施例中,焊接部6未凸出于第一外表面311,能够降低连接部32与壳体1焊接形成的焊接部6对第一外表面311的影响,提高了电池单体10在第一外表面311作为支撑面时的稳定性。
在一些实施例中,请继续参照图6,沿第一方向Z,焊接部6较第一外表面311更靠近于电极组件2。
可理解的,沿第一方向Z,焊接部6与第一外表面311具有一定距离,焊接部6的任意位置较第一外表面311都更靠近于电极组件2。这样,能够进一步降低焊接部6对第一外表面311的影响。
在一些实施例中,请继续参照图6,沿第一方向Z,连接部32具有背离电极组件2的第二外表面321,第二外表面321与第一外表面311的距离为H,满足:0.2mm≤H≤0.8mm。
第二外表面321为连接部32沿第一方向Z最远离电极组件2的表面,也是连接部32沿第一方向Z最靠近第一外表面311的表面。第二外表面321可以是环绕在盖本体31的外侧的圆环形平面。第二外表面321平行于第一外表面311。可理解的,沿第一方向Z,第二外表面321较第一外表面311更靠近电极组件2。
H可以是0.2~0.8mm中的任意尺寸,比如,0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm。
在本实施例中,H≥0.2mm,使得第二外表面321与第一外表面311之间保持一定距离,能够降低第二外表面321对第一外表面311的影响。H≤0.8mm,使得端盖3不会因H过大而占用电池单体10外部较大的空间,从而能够充分利用电池100的箱体20的内部空间,有利于提升电池100的能量密度。
发明人注意到,在将连接部32焊接于壳体1的过程中,连接部32与壳体1焊接形成的焊接部6凸出于第二外表面321的高度一般小于0.2mm,因此,将H设置为不小于0.2mm,这样,能够降低连接部32与壳体1焊接后形成的焊接部6凸出于第一外表面311的概率,更容易实现焊接部6不凸出于第一外表面311,提高电池单体10在第一外表面311作为支撑面时的稳定性,能够有效降低连接部32的壳体1焊接难度。此外,即使连接部32在焊接过程中因受到焊接应力而发生变形,连接部32也很难凸出于第一外表面311。
在一些实施例中,0.4mm≤H≤0.6mm。
在本实施例中,H可以是0.4~0.6mm中的任意尺寸,比如,0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm。
在本实施例中,将H设置为合理范围内,使得第二外表面321与第一外表面311之间保持较大的距离,能够进一步降低第二外表面321对第一外表面311的影响;另一方面,使得端盖3不会因H过大而占用电池单体10外部较大的空间,有利于提升电池100的能量密度。
此外,H≥0.4mm,在将连接部32焊接于壳体1的过程中,焊接部6很难凸出于第一外表面311,无需严格控制焊接部6的高度,能够进一步减低连接部32与壳体1的焊接难度,提高焊接效率。
在一些实施例中,请参照图6和图7,图7为图6所示的端盖3的结构示意图。端盖3还包括过渡部33,过渡部33连接盖本体31和连接部32。
过渡部33为端盖3位于盖本体31和连接部32之间并连接盖本体31和连接部32的部分。盖本体31、连接部32和过渡部33可以一体成型。沿第一方向Z,过渡部33较第一外表面311更靠近于电极组件2。以端盖3为圆形结构为例,过渡部33可以是位于盖本体31和连接部32之间的圆环形结构。
在本实施例中,过渡部33使得连接部32与盖本体31之间保持一定距离,降低了连接部32与壳体1连接后与盖本体31的影响。以连接部32与壳体1焊接为例,连接部32与壳体1焊接时,连接部32在焊接时产生焊接应力,过渡部33的设置能够降低焊接应力传递至盖本体31的风险,降低盖本体31变形的风险,保证第一外表面311的平整性。
在一些实施例中,请继续参照图6和图7,过渡部33环绕设置于盖本体31的外侧,连接部32环绕设置于过渡部33的外侧,在第一方向Z上,过渡部33至少部分沿面向电极组件2的方向凸出于盖本体31。
过渡部33可以连接于盖本体31的外边缘,连接部32可以连接于过渡部33的外边缘。以端盖3为圆形结构为例,盖本体31可以是位于端盖3中心区域的圆形结构,过渡部33可以是环绕设置于盖本体31的外边缘的圆环形结构,连接部32可以是环绕设置于过渡部33的外边缘的圆环形结构。
沿第一方向Z,盖本体31具有面向电极组件2的第一内表面312,第一内表面312与第一外表面311相对设置。过渡部33至少部分凸出于第一内表面312,则可理解为过渡部33至少部分沿面向电极组件2的方向凸出于盖本体31。若过渡部33部分沿面向电极组件2的方向凸出于盖本体31,则过渡部33的部分凸出于第一内表面312;若过渡部33完全沿面向电极组件2的方向凸出于盖本体31,则过渡部33完全凸出于第一内表面312。
在本实施例中,过渡部33能够对端盖3起到加强作用,提高端盖3的抗变形能力,使得端盖3在受到电池单体10外部的作用力或电池单体10内部的作用力时不易变形,提高了端盖3的抗冲击能力。
在一些实施例中,请参照图6,过渡部33至少部分位于壳体1内,并与壳体1定位配合。
过渡部33可以完全位于壳体1内,也可以部分位于壳体1内。示例性的,在图6中,过渡部33部分位于壳体1内与壳体1形成定位配合。
过渡部33位于壳体1内的部分与壳体1形成定位配合,过渡部33的外周面与壳体1的内周面接触,从而限制过渡部33相对壳体1沿垂直于第一方向Z的方向移动。以端盖3为圆形结构为例,过渡部33的外周面和壳体1的内周面均为圆柱面,过渡部33的外周面与壳体1的内周面配合后,将限制端盖3相对壳体1沿端盖3的径向移动。过渡部33的外周面与壳体1的内周面均沿第一方向Z延伸。
在本实施例中,过渡部33位于壳体1内的部分与壳体1形成定位配合,能够提高端盖3与壳体1的装配效率,便于将端盖3连接于壳体1。比如,在将连接部32焊接于壳体1时,可先通过过渡部33与壳体1形成定位配合,使得端盖3在焊接时不会发生径向位移,从而更方便地将端盖3焊接于壳体1,提高焊接效率。
在一些实施例中,请继续参照图6和图7,沿第一方向Z,端盖3背离电极组件2的一侧与过渡部33相对应的位置设置有第一凹部34。
第一凹部34可以是环绕在盖本体31的外侧的圆环形槽。第一凹部34可以通过冲压成型的方式成型。可以是第一凹部34的底面与盖本体31的第一内表面312平齐,也可以是第一凹部34的底面位于第一外表面311与第一内表面312之间,也可以是第一内表面312位于第一凹部34的底面与第一外表面311之间。示例性的,在图6和图7中,沿第一方向Z,第一凹部34的底面与盖本体31的第一内表面312平齐,连接部32的第二外表面321较第一凹部34的底面更靠近于第一外表面311。
在本实施例中,第一凹部34的设置一方面,能够增强过渡部33对端盖3的加强效果;另一方面,能够简化过渡部33的成型工艺,在成型时,可以在端盖3上以冲压的方式成型第一凹部34,以形成沿面向电极组件2的方向凸出于盖本体31的过渡部33。
在一些实施例中,请继续参照图6,连接部32与壳体1沿第一方向Z排布,壳体1在设置开口的一端形成第一端面11,连接部32连接于第一端面11。
第一端面11为壳体1设置开口的一端的端面。以壳体1为圆柱体结构为例,第一端面11可以是圆环形平面。连接部32可以通过多种方式连接于第一表面,比如,焊接、粘接等。连接部32连接于第一端面11,使得连接部32连接于壳体1后与第一端面11固定。
在端盖3背离电极组件2的一侧与过渡部33相对应的位置设置有第一凹部34的实施例中,可以是第一凹部34的底面较连接部32的第二外表面321沿第一方向Z更远离于第一外表面311。
在过渡部33与壳体1形成定位配合的实施例中,过渡部33的外周面与壳体1的内周面接触可以形成密封界面,连接部32面向壳体1的表面与第一端面11接触也可以形成密封界面,提高了端盖3与壳体1的接触面积,进而提高了端盖3与壳体1的密封性。
在本实施例中,连接部32与壳体1沿第一方向Z排布,第一端面11能够实现对端盖3的限位,限制端盖3沿靠近电极组件2的方向移动,便于将端盖3连接于壳体1。
在一些实施例中,请继续参照图6,连接部32焊接于第一端面11。
连接部32可以抵靠于第一端面11并与第一端面11焊接。沿第一方向Z,连接部32面向壳体1的表面与第一端面11接触可以形成焊接界面,在将连接部32焊接于壳体1时,可以沿着焊接界面对连接部32和壳体1进行焊接,以实现对连接部32和壳体1的骑缝焊,最终形成沿端盖3的周向延伸的焊接部6。连接部32的外周面与壳体1的外周面可以平齐,连接部32与壳体1焊接后形成的焊接部6可以局部凸出于壳体1的外周面和连接部32的外周面。
在过渡部33与壳体1形成定位配合的实施例中,在组装壳体1和端盖3时,可以先使过渡部33与壳体1形成定位配合,连接部32抵靠于第一端面11,然后再将连接部32焊接于第一端面11,在焊接过程中,使得端盖3不会与壳体1发生径向和轴向位移,提高焊接效率。
在本实施例中,连接部32焊接于第一端面11,连接部32固定于壳体1的方式简单,提高连接部32固定于壳体1的牢固性,通过连接部32焊接于第一端面11,可以实现端盖3与壳体1的密封连接。
在一些实施例中,请参照图8-图10,图8为本申请另一些实施例提供的电池单体10的结构示意图;图9为图8所示的电池单体10的局部剖视图;图10为图9所述的电池单体10的B处的局部放大图。连接部32连接于壳体1的内周面。
壳体1的内周面沿第一方向Z延伸,以壳体1为圆柱体结构为例,壳体1的内周面为圆柱面。连接部32可以通过多种方式连接于壳体1的内周面,比如,焊接、粘接等。连接部32连接于壳体1的内周面,使得连接部32连接于壳体1后与壳体1的内周面固定。
在连接部32连接于壳体1的内周面的情况下,过渡部33与壳体1可以形成定位配合,也可以不形成定位配合。示例性的,在图8-图10中,过渡部33并未与壳体1形成定位配合。
在本实施例中,连接部32连接于壳体1的内周面,一方面,简化了端盖3结构,可以减小端盖3的径向尺寸;另一方面,在组装端盖3和壳体1时,可以根据需求先调整端盖3在第一方向Z上的位置,再固定端盖3和壳体1。在安装端盖3的过程中,调整端盖3在第一方向Z上的位置,则调整了过渡部33的位置,使得过渡部33沿第一方向Z对电极组件2的移动起到限制作用。
在一些实施例中,请继续参照图10,连接部32焊接于壳体1的内周面。
连接部32的外周面可以抵靠于壳体1的内周面,使得连接部32的外周面与壳体1的内周面形成定位配合。连接部32的外周面与壳体1的内周面接触可以形成焊接界面,在将连接部32焊接于壳体1时,可以沿着焊接界面对连接部32和壳体1进行焊接,以实现对连接部32和壳体1的骑缝焊,最终形成沿端盖3的周向延伸的焊接部6。其中,连接部32的外周面沿第一方向Z延伸,以端盖3为圆形结构为例,连接部32的外周面为圆柱面。
在本实施例中,连接部32焊接于壳体1的内周面,连接部32固定于壳体1的方式简单,提高连接部32固定于壳体1的牢固性,通过连接部32焊接于壳体1的内周面,可以实现端盖3与壳体1的密封连接。
在一些实施例中,请参照图10和图11,图11为图10所示的端盖3的结构示意图。过渡部33包括第一部分331和第二部分332,第一部分331环绕设置于盖本体31的外侧,连接部32环绕设置于第一部分331的外侧,第二部分332连接第一部分331和连接部32,第一部分331、第二部分332和连接部32共同界定出背向电极组件2的第一凹部34。
第一部分331连接于盖本体31并从盖本体31向靠近电极组件2的方向凸出。沿第一方向Z,盖本体31具有面向电极组件2的第一内表面312,第一内表面312与第一外表面311相对设置,第一部分331凸出于第一内表面312。第一部分331位于连接部32的内侧,第一部分331与连接部32之间存在间隙。以第一部分331和连接部32为圆环形为例,第一部分331和连接部32可以同轴设置。
第二部分332为过渡部33连接第一部分331和连接部32的部分,第二部分332可以是连接于第一部分331和连接部32之间的圆环形结构。第一部分331、第二部分332和连接部32依次连接,使得过渡部33的横截面大致呈U形。过渡部33的横截面平行于第一方向Z。
第一凹部34为第一部分331、第二部分332和连接部32共同界定出的槽,第一部分331、第二部分332和连接部32分别形成该槽的三个槽壁。第一凹部34可以是圆环形槽。
在本实施例中,过渡部33与连接部32整体能够对端盖3起到加强作用,提高端盖3的变形能力,使得端盖3在受到电池单体10外部的作用力或电池单体10内部的作用力时不易变形,提高了端盖3的抗冲击能力。
在一些实施例中,请继续参照图10和图11,沿第一方向Z,连接部32具有背离电极组件2的第二外表面321,壳体1在设置开口的一端形成第一端面11,第二外表面321与第一端面11平齐。
第二外表面321为连接部32沿第一方向Z最靠近第一外表面311的表面。在图10和图11中,第二外表面321也是连接部32沿第一方向Z远离第二部分332的一端的端面。第二外表面321较第一凹部34的底面更靠近第一外表面311。第二外表面321与第一端面11平齐,使得第二外表面321和第一端面11位于同一平面内。
在第一连接部32与壳体1焊接形成焊接部6的实施例中,焊接部6可以局部凸出于第二外表面321和第一端面11。
在本实施例中,第二外表面321与第一端面11平齐,使得第一端面11较第一外表面311更靠近于电极组件2,降低第一端面11对第一外表面311的影响,提高了电池单体10在第一外表面311作为支撑面时的稳定性。此外,消除了第一端面11与第二外表面321之间的高度差,更容易实现连接部32与壳体1的稳定焊接,提高连接部32与壳体1焊接后的牢固性。
在一些实施例中,请参照图5、图9和图12,图12为本申请再一些实施例提供的电池单体10的局部视图。电极组件2具有第一极耳21,过渡部33与第一极耳21连接,以实现端盖3与电极组件2电连接。
过渡部33与第一极耳21可以直接连接,也可以通过中间件间接连接。电极组件2中与过渡部33连接的第一极耳21可以是正极耳,也可以是负极耳。示例性的,在图5、图9和图12中,第一极耳21为负极耳。
在本实施例中,过渡部33为端盖3与第一极耳21连接的部分,通过过渡部33与第一极耳21连接,实现端盖3与电极组件2电连接。
在一些实施例中,请参照图12,沿第一方向Z,过渡部33抵靠于第一极耳21。
可以是过渡部33抵靠于第一极耳21,过渡部33与集流构件5仅保持接触;也可以是过渡部33抵靠于第一极耳21,并过渡部33与集流构件5固定连接,比如,在图12中,过渡部33与集流构件5焊接。
在本实施例中,过渡部33直接连接于第一极耳21,并未在过渡部33与第一极耳21之间设置中间件,简化了电池单体10结构,能够充分利用电池单体10的内部空间,提高电池单体10的能量密度。
在一些实施例中,请参照图5和图9,电池单体10还可以包括集流构件5,集流构件5连接过渡部33和第一极耳21。其中,沿第一方向Z,集流构件5设置于第一极耳21与端盖3之间,过渡部33抵靠于集流构件5。
集流构件5为连接过渡部33和第一极耳21的导电部件。集流构件5与第一极耳21可以固定连接,比如,集流构件5与第一极耳21焊接;集流构件5与第一极耳21也可以仅保持接触实现连接。可以是过渡部33抵靠于集流构件5,过渡部33与集流构件5仅保持接触;也可以是过渡部33抵靠于集流构件5,并过渡部33与集流构件5固定连接,比如,过渡部33与集流构件5焊接。示例性的,在图5和图9中,过渡部33和第一极耳21均与集流构件5焊接。
在本实施例中,过渡部33通过集流构件5间接连接于第一极耳21,从而实现第一极耳21与端盖3的良好过流。
在一些实施例中,第一外表面311用于支撑电池单体10。
在本实施例中,第一外表面311作为电池单体10的支撑面,电池单体10放置于外部部件时,第一外表面311位于电池单体10的底部,第一外表面311与外部部件接触,以支撑电池单体10,使得电池单体10放置在外部部件上后具有较好的稳定性。
以外部部件为热管理部件为例,在组装电池100时,电池单体10放置于热管理部件上,电池单体10的第一外表面311与热管理部件具有较大的接触面积,一方面,使得电池单体10放置于外部部件上的姿态更加端正,提高了电池单体10放置于外部部件后的稳定性;另一方面提高了热管理部件与电池单体10之间的热传递效率。
在一些实施例中,请参照图7和图11,盖本体31具有薄弱部313,薄弱部313被配置为在电池单体10泄压时被破坏,以泄放电池单体10内部的压力。
薄弱部313为盖本体31更为薄弱部313的部分,薄弱部313相较于盖本体31的其他区域更容易被破裂。可以对盖本体31的局部区域进行削弱处理形成薄弱部313,比如,减小盖本体31的局部区域的厚度,以对应形成薄弱部313;再如,对盖本体31的局部区域进行退火处理,以对应形成薄弱部313。泄压部被破坏方式有多种,比如,破裂、脱离等。
在电池单体10内部的压力达到起爆压力时,薄弱部313将在电池单体10内部的排放物(气体、电解液等)的作用下被破坏,实现电池单体10泄压。
在连接部32与盖本体31通过过渡部33连接的实施例中,过渡部33能够降低连接部32产生的应力传递给盖本体31的风险,以降低连接部32与壳体1连接过程中对薄弱部313的影响,过渡部33对薄弱部313能够起到保护作用。
在本实施例中,薄弱部313的设置使得端盖3具有泄压功能,端盖3可以作为电池单体10的泄压部件。
在一些实施例中,请继续参照图7和图11,沿第一方向Z,盖本体31设置有从第一外表面311沿靠近电极组件2的方向凹陷的第二凹部314,第二凹部314的底面的投影覆盖薄弱部313。
第二凹部314可以是设置于第一外表面311的圆柱体槽、长方体槽等。第二凹部314的底面沿第一方向Z的投影覆盖薄弱部313,可理解的,薄弱部313沿第一方向Z的投影位于第二凹部314的底面内。
第二凹部314的设置使得薄弱部313与第一外表面311存在一定距离,在第一外表面311与外部部件接触时,能够降低外部部件对薄弱部313的影响,使得薄弱部313在电池单体10内部压力达到正常起爆压力时能够顺利地被破坏,降低薄弱部313因受到外部部件的阻碍作用,而造成电池单体10的起爆压力增大的风险。
在一些实施例中,请继续参照图7和图11,沿第一方向Z,盖本体31具有面向电极组件2的第一内表面312,第一内表面312与第二凹部314相对应的位置设置有凸部315。
凸部315的形状可以与第二凹部314的形状相同。以第二凹部314为圆柱体槽为例,凸部315可以是凸出于第一内表面312的圆柱体凸台。第二凹部314可以通过冲压的方式成型,在第一外表面311上冲压成型第二凹部314时,则可以在第一内表面312对应形成凸部315。
示例性的,沿第一方向Z,凸部315具有面向电极组件2的第二内表面3151,过渡部33具有面向电极组件2的第三内表面333,第二内表面3151较第三内表面333更靠近于第一外表面311。在过渡部33抵靠于第一极耳21的实施例中,第三内表面333用于与第一极耳21抵靠。在过渡部33抵靠于集流构件5的实施例中,第三内表面333用于与集流构件5抵靠。
在本实施例中,凸部315的设置能够增大盖本体31设置第二凹部314区域的强度。
在一些实施例中,请继续参照图7和图11,沿第一方向Z,凸部315具有面向电极组件2的第二内表面3151,第二内表面3151和/或第二凹部314的底面设置有刻痕槽316,盖本体31在与刻痕槽316相对应的位置形成薄弱部313。
第二内表面3151为凸部315沿第一方向Z最远离第一外表面311的端面。在盖本体31设置刻痕槽316后,盖本体31在设置刻痕槽316的位置的残留部分即为薄弱部313。刻痕槽316可以是多种形状,比如、矩形、圆形、椭圆形、圆环形、圆弧形、U形、H形等。刻痕槽316可以通过多种方式成型,比如,冲压成型、铣削加工成型等。
可以是在第二内表面3151设置刻痕槽316;也可以在第二凹部314的底面设置刻痕槽316;也可以在第二内表面3151和第二凹部314的底面均设置刻痕槽316,在这种情况下,设置于第二内表面3151的刻痕槽316与设置于第二凹部314的底面的刻痕槽316沿第一方向Z相对设置。示例性的,在图7和图11中,刻痕槽316设置于第二内表面3151,使得刻痕槽316面向电池单体10的内部,刻痕槽316并未暴露在电池单体10的外部,降低盖本体31设置刻痕槽316的位置因暴露于电池单体10的外部而被氧化的风险,提高了端盖3的使用寿命。
在本实施例中,通过在第二内表面3151和/或第二凹部314的底面设置有刻痕槽316的方式对应形成薄弱部313,使得薄弱部313的厚度相较于其他区域的厚度更薄,更容易被破坏,薄弱部313的成型方式简单。
在一些实施例中,请继续参照图7和图11,端盖3为圆形。第一外表面311具有第一外边缘3111和第一内边缘3112,第一外表面311与第二凹部314的内侧面相交于第一内边缘3112。沿端盖3的径向,第一外边缘3111与第一内边缘3112的距离为D,端盖3的半径为R,满足:D/R≥0.1。
D/R可以是0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9等。
第一外边缘3111和第一内边缘3112均可以是圆形,第一外边缘3111和第一内边缘3112可以同心设置,第一外表面311为第一外边缘3111与第一内边缘3112之间的圆环形平面,第一外边缘3111与第一内边缘3112的距离D为第一外边缘3111半径与第一内边缘3112的半径差。在端盖3设置有第一凹部34的实施例中,第一外表面311与第一凹部34的内侧面相交于第一外边缘3111。
在本实施例中,D/R≥0.1,能够使得第一外表面311具有较大的面积,使得第一外表面311与外部部件接触后具有较大的接触面积,提高电池单体10的稳定性。
在一些实施例中,D/R≤0.4。
D/R可以是0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4等。
D/R过大可能会造成第二凹部314的在端盖3的径向上的尺寸较小,薄弱部313受到第二凹部314的限制无法做大,使得端盖3的泄压面积较小,很难满足电池单体10起爆压力的要求。因此,而D/R≤0.4,可以增大端盖3的泄压面积,以满足电池单体10起爆压力的要求。
在一些实施例中,盖本体31设置有刻痕槽316,盖本体31在与刻痕槽316相对应的位置形成薄弱部313。
在盖本体31未设置第二凹部314和凸部315的实施例中,刻痕槽316可以设置于盖本体31的第一外表面311和/或第一内表面312。请参照图7和图11,在盖本体31设置有第二凹部314和凸部315的实施例中,刻痕槽316可以设置于凸部315的第二内表面3151和第二凹部314的底面。
在本实施例中,通过在盖本体31设置刻痕槽316的方式对应形成薄弱部313,使得薄弱部313的厚度相较于其他区域的厚度更薄,更容易被破坏,薄弱部313的成型方式简单。
在一些实施例,请继续参照图7和图11,盖本体31具有泄压区317,刻痕槽316沿泄压区317的边缘设置,泄压区317被配置为在电池单体10泄压时以刻痕槽316为边界打开。
泄压区317为盖本体31在电池单体10泄压时能够以刻痕槽316为边界打开的部分。泄压区317打开后,盖本体31在对应泄压区317的位置将形成排放口,电池单体10内部的排放物能够通过排放口排出,以泄放电池单体10内部的压力。泄压区317可以以向外翻转或脱离的方式打开。
在第一外表面311设置于第二凹部314的实施例中,由于第二凹部314的底面沿第一方向Z的投影覆盖薄弱部313,可理解的,第一凹部34的底面至少部分位于泄压区317,第二凹部314可以为泄压区317提供打开空间,在第一外表面311与外部部件接触时,泄压区317也能够打开泄压,提高电池单体10的安全性。
在本实施例中,盖本体31形成有泄压区317,增大了电池单体10的泄压面积,提高了泄压效率。
在一些实施例中,刻痕槽316为沿封闭轨迹延伸的槽。
封闭轨迹可以是多种形状,比如,圆形轨迹、矩形轨迹、椭圆形轨迹等。
在电池单体10泄压时,泄压区317可以以向电池单体10外部脱离的方式打开,使得电池单体10具有较大的泄压面积,提高了泄压效率。
在一些实施例中,请参照图13,图13为图7所示的端盖3的轴测图。刻痕槽316为圆环形。
可理解的,刻痕槽316为沿圆形轨迹延伸的槽。圆环形的刻痕槽316结构简单,成型方便。
在其他实施例中,刻痕槽316也可以沿非封闭轨迹延伸槽,以限定出泄压区317,比如,弧形槽、U形槽等。
在一些实施例中,请参照图4和图8,电池单体10还包括电极端子4;沿第一方向Z,壳体1具有与端盖3相对的壁部12,电极端子4设置于壁部12,并至少部分凸出于壁部12背离端盖3的表面。电极组件2具有第二极耳22,第二极耳22与电极端子4电连接。
在本实施例中,壳体1为一端形成开口的空心结构,壳体1还包括周壁,沿第一方向Z,壁部12位于周壁的一端,周壁与壁部12相对的一端形成开口,周壁与壁部12一体成型。壁部12背离端盖3的表面为壁部12的外表面。
电极端子4与壁部12的连接方式多种,比如,粘接、铆接等。示例性的,在图4和图8中,电极端子4铆接于壁部12。壁部12上设有引出孔,电极端子4穿设于引出孔内,电极端子4一部分凸出于壁部12背离端盖3的表面,电极端子4一部分凸出于壁部12面向端盖3的表面。
第二极耳22可以是正极耳,也可以是负极耳。第二极耳22与电极端子4可以直接连接,也可以间接连接。示例性的,在图4和图8中,第二极耳22为正极耳,第二极耳22与电极端子4通过集流构件5间接连接,其中,第二极耳22和电极端子4均与集流构件5焊接。
在本实施例中,电极端子4设置于壳体1与端盖3相对的壁部12上,电极端子4并未设置在端盖3上,使得端盖3可以作为电池单体10的支撑部件,使得端盖3的第一外表面311能够与外部部件良好接触,实现外部部件对电池单体10的稳定支撑,使得电池单体10放置与外部部件上后不易发生倾斜,以便于电极端子4与导电部件(如,汇流部件)连接,保证导电部件与电极端子4稳定连接。
在一些实施例中,请参照图14和图15,图14为本申请一些实施例提供的壳体1的结构示意图,图15为本申请另一些实施例提供的壳体1的结构示意图。壳体1为圆柱体或多棱柱。
在图14中,壳体1为圆柱体结构。多棱柱可以是三棱柱、四棱柱、五棱柱和六棱柱等。示例性的,在图15中,壳体1为六棱柱。
本申请实施例提供一种电池100,包括上述任意一个实施例提供的电池单体10。
本申请实施例提供一种用电设备,包括上述任意一个实施例提供的电池100。
此外,请参照图4-图7,本申请实施例提供一种电池单体10,包括壳体1、电极组件2、端盖3、电极端子4和两个集流构件5。壳体1为圆柱体,沿第一方向Z,壳体1的一端形成开口,壳体1具有与开口相对的壁部12。电极组件2容纳于壳体1内,电极组件2具有相对的第一极耳21和第二极耳22。端盖3封闭壳体1的开口,电极端子4铆接于壁部12,端盖3通过一个集流构件5与第一极耳21连接,电极端子4通过另一个集流构件5与第二极耳22连接。
其中,端盖3包括盖本体31、连接部32和过渡部33,过渡部33环绕设置于盖本体31的外侧,连接部32环绕设置于过渡部33的外侧,过渡部33连接盖本体31和连接部32。沿第一方向Z,过渡部33沿面向电极组件2的方向凸出于盖本体31,过渡部33延伸至壳体1内,并与壳体1形成定位配合,端盖3背离电极组件2的一侧与过渡部33相对应的位置设置有第一凹部34。端盖3在设置开口的一端形成第一端面11,连接部32焊接于第一端面11,并形成沿端盖3的周向延伸的焊接部6,以实现连接部32与壳体1密封连接。沿第一方向Z,盖本体31具有背离电极组件2的第一外表面311,第一外表面311为端盖3最远离电极组件2的表面,第一外表面311用于支撑电池单体10,连接部32较第一外表面311更靠近于电极组件2。沿第一方向Z,连接部32具有背离电极组件2的第二外表面321,第二外表面321与第一外表面311存在高度差,以为焊接部6提供避让空间,使得焊接部6沿背离电极组件2的方向不超出第一外表面311。
此外,沿第一方向Z,盖本体31设置有从第一外表面311沿靠近电极组件2的方向凹陷的第二凹部314,盖本体31具有面向电极组件2的第一内表面312,第一内表面312与第二凹部314相对应的位置设置有凸部315,凸部315具有面向电极组件2的第二内表面3151,第二内表面3151设置有刻痕槽316,刻痕槽316为圆环形。盖本体31在与所述刻痕槽316的位置形成薄弱部313,薄弱部313被配置为在电池单体10泄压时被破坏,以泄放电池单体10内部的压力,第二凹部314的底面沿第一方向Z的投影覆盖薄弱部313。
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案,并不用于限制本申请,对于本领域的技术人员来说,本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (33)
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
壳体,具有开口;
电极组件,容纳于所述壳体内;
端盖,设置于壳体沿第一方向的一端,并封闭所述开口,所述端盖包括盖本体和连接部,所述连接部环绕设置于所述盖本体的外侧,所述连接部与所述壳体密封连接;
其中,沿所述第一方向,所述盖本体具有背离所述电极组件的第一外表面,所述第一外表面为所述端盖最远离所述电极组件的表面,所述连接部较所述第一外表面更靠近于所述电极组件。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述连接部与所述壳体焊接,并形成焊接部;
在所述第一方向上,所述焊接部沿背离所述电极组件的方向不超出所述第一外表面。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述焊接部较所述第一外表面更靠近于所述电极组件。
4.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述连接部具有背离所述电极组件的第二外表面,所述第二外表面与所述第一外表面的距离为H,满足:0.2mm≤H≤0.8mm。
5.根据权利要求4所述的电池单体,其特征在于,0.4mm≤H≤0.6mm。
6.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述端盖还包括过渡部,所述过渡部连接所述盖本体和所述连接部。
7.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述过渡部环绕设置于盖本体的外侧,所述连接部环绕设置于所述过渡部的外侧,在所述第一方向上,所述过渡部至少部分沿面向所述电极组件的方向凸出于所述盖本体。
8.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述过渡部至少部分位于所述壳体内,并与所述壳体定位配合。
9.根据权利要求7所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述端盖背离所述电极组件的一侧与所述过渡部相对应的位置设置有第一凹部。
10.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述连接部与所述壳体沿所述第一方向排布,所述壳体在设置所述开口的一端形成第一端面,所述连接部连接于所述第一端面。
11.根据权利要求10所述的电池单体,其特征在于,所述连接部焊接于所述第一端面。
12.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述连接部连接于所述壳体的内周面。
13.根据权利要求12所述的电池单体,其特征在于,所述连接部焊接于所述壳体的内周面。
14.根据权利要求12所述的电池单体,其特征在于,所述过渡部包括第一部分和第二部分,所述第一部分环绕设置于所述盖本体的外侧,所述连接部环绕设置于所述第一部分的外侧,所述第二部分连接所述第一部分和所述连接部,所述第一部分、所述第二部分和所述连接部共同界定出背向所述电极组件的第一凹部。
15.根据权利要求12所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述连接部具有背离所述电极组件的第二外表面,所述壳体在设置所述开口的一端形成第一端面,所述第二外表面与所述第一端面平齐。
16.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述电极组件具有第一极耳,所述过渡部与所述第一极耳连接,以实现所述端盖与所述电极组件电连接。
17.根据权利要求16所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述过渡部抵靠于所述第一极耳。
18.根据权利要求16所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括集流构件,所述集流构件连接所述过渡部和所述第一极耳;
其中,沿所述第一方向,所述集流构件设置于所述第一极耳与所述端盖之间,所述过渡部抵靠于所述集流构件。
19.根据权利要求1-18任一项所述的电池单体,其特征在于,所述第一外表面用于支撑所述电池单体。
20.根据权利要求1-18任一项所述的电池单体,其特征在于,所述盖本体具有薄弱部,所述薄弱部被配置为在所述电池单体泄压时被破坏,以泄放所述电池单体内部的压力。
21.根据权利要求20所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述盖本体设置有从所述第一外表面沿靠近所述电极组件的方向凹陷的第二凹部,所述第二凹部的底面的投影覆盖所述薄弱部。
22.根据权利要求21所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述盖本体具有面向所述电极组件的第一内表面,所述第一内表面与所述第二凹部相对应的位置设置有凸部。
23.根据权利要求22所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述凸部具有面向所述电极组件的第二内表面,所述第二内表面和/或所述第二凹部的底面设置有刻痕槽,所述盖本体在与所述刻痕槽相对应的位置形成所述薄弱部。
24.根据权利要求21所述的电池单体,其特征在于,所述端盖为圆形;
所述第一外表面具有第一外边缘和第一内边缘,所述第一外表面与所述第二凹部的内侧面相交于所述第一内边缘;
沿所述端盖的径向,所述第一外边缘与所述第一内边缘的距离为D,所述端盖的半径为R,满足:D/R≥0.1。
25.根据权利要求24所述的电池单体,其特征在于,D/R≤0.4。
26.根据权利要求20所述的电池单体,其特征在于,所述盖本体设置有刻痕槽,所述盖本体在与所述刻痕槽相对应的位置形成所述薄弱部。
27.根据权利要求26所述的电池单体,其特征在于,所述盖本体具有泄压区,所述刻痕槽沿所述泄压区的边缘设置,所述泄压区被配置为在所述电池单体泄压时以所述刻痕槽为边界打开。
28.根据权利要求27所述的电池单体,其特征在于,所述刻痕槽为沿封闭轨迹延伸的槽。
29.根据权利要求27所述的电池单体,其特征在于,所述刻痕槽为圆环形。
30.根据权利要求1-18任一项所述的电池单体,其特征在于,所述电池单体还包括电极端子;
沿所述第一方向,所述壳体具有与所述端盖相对的壁部,所述电极端子设置于所述壁部,并至少部分凸出于所述壁部背离所述端盖的表面;
所述电极组件具有第二极耳,所述第二极耳与所述电极端子电连接。
31.根据权利要求1-18任一项所述的电池单体,其特征在于,所述壳体为圆柱体或多棱柱。
32.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-31任一项所述的电池单体。
33.一种用电设备,其特征在于,包括如权利要求32所述的电池。
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