CN218996896U - 端盖组件、电池、电池组和电池包 - Google Patents

端盖组件、电池、电池组和电池包 Download PDF

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李弘扬
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Abstract

本申请提供一种端盖组件、电池、电池组和电池包。包括端盖、极柱和集流件,端盖与集流件层叠并绝缘设置,集流件包括第一连接部和至少一个第二连接部,第二连接部位于第一连接部的外围,第一连接部与第二连接部共面,第二连接部用于与极耳连接,极柱包括极柱本体和极柱底座,极柱本体的一端与极柱底座连接,极柱本体的另一端穿过端盖,极柱底座连接至第一连接部。本申请提供的集流件可以解决现有技术中的集流件易开裂、断裂,影响电池的使用安全和可靠性的技术问题。

Description

端盖组件、电池、电池组和电池包
技术领域
本申请涉及电池技术领域,尤其涉及一种端盖组件、电池、电池组和电池包。
背景技术
可充放电电池由于具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多和储存时间长等优点,在电动汽车、移动设备等领域有着广泛的应用。
集流件是连接电池极耳和盖板极柱的重要结构。现有技术中的集流件通常为薄片结构,为了实现电池极耳和盖板极柱的连接,需要将集流件进行多次弯折后放入电池内部,集流件电流传输距离长,且弯折处的结构强度低。当电池受到震荡或碰撞时,集流件的弯折处易出现开裂,甚至断裂的风险,极大地影响了电池的安全性能。
实用新型内容
本申请提供一种端盖组件、电池、电池组和电池包,以解决现有技术中的集流件易开裂、断裂,影响电池的使用安全和可靠性的技术问题。
为解决以上问题,第一方面,本申请提供一种端盖组件,包括:
端盖、极柱和集流件,端盖与集流件层叠并绝缘设置,集流件包括第一连接部和至少一个第二连接部,第二连接部位于第一连接部的外围,第一连接部与第二连接部共面,第二连接部用于与极耳连接,极柱包括极柱本体和极柱底座,极柱本体的一端与极柱底座连接,极柱本体的另一端穿过端盖,极柱底座连接至第一连接部。其中,第一连接部与第二连接部共面可以指第一连接部和第二连接部位于集流件的同一表面。
通过使集流件的第一连接部与极柱连接,第二连接部与极耳焊接,且第一连接部和第二连接部共面的设置方式,使得集流件整体具有较好的平面度,并能够在无需弯折的情况下实现与极柱、极耳的连接。一方面,集流件无弯折等薄弱区域,可以避免电池受到外力或者长期使用过程中,集流件弯折处出现开裂、断裂的情况,集流件整体结构强度好,受力均匀,可大大提升集流件的使用寿命和提高电池的安全性能。另一方面,集流件无需弯折,可以缩短电流的传输路径,降低电池的内阻,同时,集流件上的电流分布更加均匀,产热也更加均匀,而且在无需弯折情况下,集流件厚度可以做得更厚,以满足电池的大倍率充放电性能要求,而不会出现太厚不易弯折的问题。或者,集流件的厚度可以做得更薄,以满足电池减轻量化的性能要求,而不会出现太薄容易弯折断裂的问题。除此之外,相比于现有技术中需要多次折叠的集流件,这种直接连接而无需弯折的集流件结构,所需材料更少,可以大大减少集流件的材料使用,降低电池的制造成本。
一种可能的实施方式中,集流件设有缺口,缺口可由集流件的边缘向第一连接部的方向凹陷形成。通过在集流件上设置一定的缺口,在满足集流件焊接强度的情况下,相比于现有技术中折叠结构的集流件,可以进一步减少集流件的材料使用量。缺口的数量可为一个或者多个,当缺口的数量为多个时,缺口可沿集流件周向间隔设置,使得电芯极耳与集流件焊接后,电芯端面的极耳并不完全被集流件所覆盖。一方面,在集流件上设置缺口可以增大电芯内的气体上溢至端盖的防爆阀通孔处的排气面积。另一方面,在集流件上设置缺口可以增强电芯极耳的散热面积,避免电池因排气不畅或者极耳过热发生电池起火、爆炸的现象。进一步地,为了避免边缘刺穿极耳或者电流在拐角处聚集,集流盘的边缘和/或缺口的边缘可为圆弧过渡。
一种可能的实施方式中,缺口包括第一缺口,第一缺口位于第一连接部的外侧,沿所述集流件的周向方向,第一缺口设于相邻两个第二连接部之间。可以理解的是,由于第二连接部为集流件中需与极耳进行焊接的区域,故而相邻两个第二连接部之间的区域即为集流件中无需与极耳焊接的区域。通过在该区域设置缺口,在保证第二连接部与极耳的焊接强度和结构强度的情况下,可以进一步增加集流件的散热面积、增强电芯的排气效果和减少集流件的材料使用量。第一缺口可以由集流件的边缘朝向第一连接部凹陷设置,其中,为保证集流件的平面度和第一连接部的过流能力,第一缺口的边缘距离第一连接部的最短距离大于零。
一种可能的实施方式中,缺口包括第二缺口,沿集流件的径向方向,第一连接部、第二连接部和第二缺口依次设置,第二缺口的凹陷方向由集流件的周缘朝向第二连接部。通过设置同时朝向第一连接部和第二连接部凹陷的第二缺口,即在第二连接部靠近集流件边缘的位置设置缺口,可以增加第二连接部边缘到电芯边缘之间对应位置的极耳散热面积和电芯排气面积,而且通过进一步限缩集流件边缘的大小,更利于集流件的装配操作,避免与其他部件发生干涉现象。
一种可能的实施方式中,端盖组件还包括下塑胶,下塑胶位于集流件和端盖之间,下塑胶设有第一通孔和第二通孔,第一通孔用于供极柱本体穿过,端盖上设有极柱通孔和防爆阀通孔,极柱通孔用于供极柱本体穿过,防爆阀通孔与第二通孔连通,第二通孔和防爆阀通孔在集流件上的投影面积均大于第二连接部的面积且完全覆盖第二连接部。
通过在下塑胶上设置具有可供极柱本体穿过的第一通孔和与第二连接部连通的第二通孔,在端盖上设置具有可供极柱本体穿过的极柱通孔和与第二通孔连通的防爆阀通孔。在电池装配过程中,可先将极柱本体穿过下塑胶的第一通孔和端盖的极柱通孔,然后将极柱底座与和集流件的第一连接部焊接连接,最后将焊接工具直接穿过端盖的防爆阀通孔和下塑胶的第二通孔对集流件的第二连接部和极耳进行焊接,实现集流件与电芯极耳的连接,由此实现端盖—集流件—电芯三者的连接。集流件上的第二连接部可为多个,端盖上的防爆阀通孔既可以为集流件上的第二连接部焊接提供工装伸入口,也可以为电池提供多个防爆阀安装口和排气通道,避免单个防爆阀下的气体聚集导致防爆阀提前开阀失效,影响电池的安全性能和使用寿命的问题。进一步地,使第二通孔和防爆阀通孔在集流件上的投影面积均大于第二连接部的面积且完全覆盖第二连接部,有利于工装伸入对第二连接部进行有效焊接,保证第二连接部与极耳的焊接强度。
一种可能的实施方式中,沿极柱本体的高度方向上,第二通孔和防爆阀通孔在集流件上的投影至少部分落在集流件外。通过使第二通孔和防爆阀通孔在集流件上的投影至少部分落在集流件外,能够保证防爆阀通孔下方区域未被集流件完全遮挡住,使得电芯端面至少部分与防爆阀通孔连通,保证电芯内部气体的上溢路径和排气效果。
一种可能的实施方式中,下塑胶包括下塑胶主体和凸部,凸部连接于下塑胶主体的边缘,凸部远离下塑胶主体的一端与集流件的边缘抵接。通过在下塑胶主体的边缘设置凸部,可以使得集流件与下塑胶之间在二者的层叠方向上存在一定的间隙,该间隙一方面有利于下塑胶主体下方集流件和极耳的散热,另一方面可为电芯气体预留容纳空间,便于气体从电芯端面上溢至该间隙内,再往上经由下塑胶第二通孔等到达防爆阀通孔下方,有利于电芯排气顺畅。进一步地,通过使凸部远离下塑胶主体的一端与集流件的边缘抵接,可以对集流件的边缘进行固定,防止集流件的边缘起翘,不仅可以保证集流件的平面度,还可以增加下塑胶边缘与电芯端面的接触面积,提高集流件边缘与极耳非焊接区域的连接效果,保证电芯与集流件的连接强度和过流能力。进一步地,凸部可设置在相邻两个第二通孔之间,当集流件相邻两个第二连接部之间开设较大的第一缺口时,凸部可以起到引导该缺口处的气体往两侧第二通孔处上溢的作用。
一种可能的实施方式中,下塑胶还包括凹部,凹部连接于下塑胶主体,凹部连通防爆阀通孔和缺口。凹部可设于靠近下塑胶第二通孔的位置,当集流件上开设有朝向第二连接部的第二缺口时,因为下塑胶靠近第二通孔的位置设有凹部,使得第二缺口上方区域不被下塑胶的凸部遮挡,可保证第二缺口处的排气效果和集流件的散热效果。当下塑胶凸部设于相邻两个第二通孔之间时,凹部也可进一步设置在该凸部上,在不影响定位集流件效果的情况下,可进一步增强排气效果,以及减少下塑胶的材料使用量,从而降低成本和提高电池能量密度。
一种可能的实施方式中,端盖还开设有注液通孔,下塑胶还开设有第三通孔,第三通孔的位置与注液通孔相对应,注液通孔在集流件上的投影落在缺口内。通过将注液通孔和第三通孔设置在集流件缺口对应的上方位置,可使注液时电解液直接进入到电芯而不被集流件和下塑胶阻挡遮挡,可避免电解液在集流件上残留和大大提高注液效率。
一种可能的实施方式中,防爆阀通孔上还设置有防爆阀,防爆阀位于防爆阀通孔内。焊接工装可从防爆阀通孔伸入对集流件和极耳进行焊接,焊接完成后,无需移动电芯,即可直接再对防爆阀通孔进行防爆阀焊接,可大大缩短电池装配时间,提高电池生产制造效率。
第二方面,本申请提供一种电池,包括电芯和端盖组件,电芯包括电芯主体和极耳,集流件的第一连接部与极柱连接,集流件的第二连接部与极耳连接,极耳包括正极极耳和负极极耳,正极极耳和负极极耳位于电芯主体的相对两端,极柱包括正极极柱和负极极柱,正极集流件或/和负极集流件为上述集流件,正极集流件与正极极柱和正极极耳连接,负极集流件与负极极柱和负极极耳连接。
一种可能的实施方式中,集流件的中心到集流件的边缘的距离小于等于电芯的半径。集流件可以起到固定电芯端面和将电芯极耳电流导通至极柱的作用。在圆柱电池中,电芯通常通过卷绕工艺卷绕而成,当集流件的中心到集流件的边缘的最大距离等于电芯的半径时,即集流件至少部分连接了电芯最外圈到最里圈的极耳,保证了集流件与电芯之间的电流传输路径,而且集流件至少部分对最里圈到最外圈的极耳进行了固定,也保证了电池端面的平整度。而当集流件的中心到集流件的边缘的最大距离大于电芯的半径时,集流件边缘超出了电芯边缘,会导致电芯与端盖组件连接后入壳困难,而且,当外壳和集流件在电池体系中为相反电性材料(如集流件为铜负极集流件,外壳为铝壳)时,可能导致集流件在电池使用过程中因受到振动、晃动与外壳接触导致电池短路的问题。
第三方面,本申请提供一种电池组,包括至少一个上述电池。
第四方面,本申请提供一种电池包,包括至少一个上述电池组。
综上所述,通过使集流件的第一连接部与极柱连接,第二连接部与极耳焊接,且第一连接部和第二连接部共面的设置方式,使得集流件整体具有较好的平面度,并能够在无需弯折的情况下实现与极柱、极耳的连接。一方面,集流件无弯折等薄弱区域,可以避免电池受到外力或者长期使用过程中,集流件弯折处出现开裂、断裂的情况,集流件整体结构强度好,受力均匀,可大大提升集流件的使用寿命和提高电池的安全性能。另一方面,集流件无需弯折,可以缩短电流的传输路径,降低电池的内阻,同时,集流件上的电流分布更加均匀,产热也更加均匀,而且在无需弯折情况下,集流件厚度可以做得更厚,以满足电池的大倍率充放电性能要求,而不会出现太厚不易弯折的问题。或者,集流件的厚度可以做得更薄,以满足电池减轻量化的性能要求,而不会出现太薄容易弯折断裂的问题。除此之外,相比于现有技术中需要多次折叠的集流件,这种直接连接而无需弯折的集流件结构,所需材料更少,可以大大减少集流件的材料使用,降低电池的制造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或背景技术中的技术方案,下面将对本申请实施例或背景技术中所需要使用的附图进行说明。
图1是本申请实施例提供的电池包的结构示意图;
图2是图1所示电池包中的电池组的结构示意图;
图3是图2中的电池的结构示意图;
图4是图3所示电池的剖面结构示意图;
图5是图3中的端盖组件的结构示意图;
图6是图5所示端盖组件的剖面结构示意图。
附图标记:
电池包200,
电池组110,壳体120,壳体本体1201,第一盖板1202,第二盖板1203,收容腔1204,正极端子130,负极端子140,
电池100,电芯10,电芯主体101,极耳102,外壳103,端盖组件20,
极柱30,极柱本体301,极柱底座302,极柱顶座303,
端盖40,极柱通孔401,防爆阀通孔402,注液通孔403,
下塑胶50,第一通孔501,第二通孔502,第三通孔503,下塑胶主体504,凸部505,凹部506,第一通孔台阶507,凸起508,
密封圈45,
集流件60,第一连接部601,第二连接部602,缺口603,第一缺口604,第二缺口605,定位标记606,
防爆阀70,
上塑胶80,第四通孔801,
压块90,第五通孔901。
具体实施方式
下面结合附图对本申请实施例进行描述。
本申请的实施例提供一种端盖组件、电池、电池组和电池包。
请参阅图1,图1是本申请实施例提供的电池包200的结构示意图。电池包200的形状可以是圆柱体、长方体或者其他形状。电池包200包括壳体120和电池组110。壳体120为金属壳体,如铝壳。当然,壳体120也可以由其它材料制作而成。壳体120包括壳体本体1201、第一盖板1202和第二盖板1203。壳体本体1201围合形成两端具有开口的收容腔1204。第一盖板1202和第二盖板1203相对设置,且第一盖板1202和第二盖板1203分别盖于收容腔1204两端的开口,并与壳体本体1201密封连接,以使收容腔1204密封。第一盖板1202设有正极端子130,第二盖板1203设有负极端子140。
电池组110的数量可以为一个或多个。本实施例中,电池组110的数量为多个时,多个电池组110之间可以串联连接。在其它实施例中,多个电池组110也可以并联连接,或者串联和并联混合连接。电池组110包括正极和负极。电池组110位于收容腔1204内,且电池组110的正极与设于第一盖板1202的正极端子130电连接,电池组110的负极与设于第二盖板1203的负极端子140电连接。电池组110的电流从正极流向正极端子130,然后流向外部用电器件,再由负极端子140流向电池组110的负极,从而实现电流循环。
其中,电池包200可以应用于车辆。车辆包括但不限于纯电动车辆(Pure ElectricVehicle/Battery Electric Vehicle,PEV/BEV)、混合动力车辆(Hybrid ElectricVehicle,HEV)、增程式电动车辆(Range Extended Electric Vehicle,REEV)、插电式混合动力车辆(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)或新能源车辆(New EnergyVehicle)。当然,电池包200也可以应用于其他用电设备。
请参阅图2,图2是图1所示电池包200中的电池组110的结构示意图。电池组110包括壳体和多个电池100,多个电池100电连接且均位于壳体内部,其可在壳体的保护下,免受外部环境的干扰。本实施例中,一个电池组110包括多个电池100。多个电池100间隔排列。多个电池100之间可以串联连接,或者并联连接,或者串联和并联混合连接,以实现较大的容量和功率。
请参阅图3和图4,图3是图2中的电池100的结构示意图,图4是图3所示电池100的剖面结构示意图。
其中,电池100为二次电池。例如,镍氢电池、镍镉电池、铅酸(或铅蓄)电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池等。在其他实施例中,电池也可以是锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池或钠离子电池或者镁离子电池等。
本实施例中,电池100为圆柱体。在其他实施例中,电池100也可以是矩形,或者其他形状。电池100包括电芯10、端盖组件20和外壳103。电芯10位于外壳103内部,其可在外壳103的保护下,免受外部环境的干扰。具体而言,电芯10包括电芯主体101和极耳102。极耳102包括正极极耳和负极极耳,正极极耳和负极极耳位于电芯主体101的相对两端。端盖组件20的数量可以为两个,两个端盖组件20分别连接于电芯10的相对两端,两个端盖组件20可以分别为正极端盖组件和负极端盖组件。正极端盖组件和负极端盖组件结构不同时,正极端盖组件和负极端盖组件中的其中之一为端盖组件20。正极端盖组件和负极端盖组件结构相同时,正极端盖组件和负极端盖组件均为端盖组件20。
本实施例中,正极端盖组件和负极端盖组件结构相同,如下将仅以一个端盖组件20为例进行详细说明,在不冲突的情况下,如下对于一个端盖组件20的描述,均可以应用在另一个端盖组件20上。
请参阅图5和图6,图5是图3所示的端盖组件20的结构示意图,图6是图5所示的端盖组件20的分解示意图。
端盖组件20包括极柱30、端盖40、下塑胶50、集流件60、防爆阀70、上塑胶80、压块90。
极柱30包括极柱本体301、极柱底座302、极柱顶座303。极柱底座302和极柱顶座303分别与极柱本体301连接,且位于极柱本体301的两端。极柱本体的形状可以分别为圆柱体或者正方体或者长方体。极柱底座302的形状可以分别为圆柱体或者正方体或者长方体,极柱底座302的横截面积大于或者等于极柱本体301的横截面积。极柱顶座303的横截面积大于或者等于极柱本体301的横截面积。
示例性地,如图6所示,极柱本体301和极柱底座302均为圆柱体,极柱底座302的横截面积大于极柱本体301横截面积,极柱底座302的高度小于极柱本体301的高度。通过设置极柱底座302的高度小于极柱本体301的高度,可以减少极柱底座302在端盖组件20的空间占用,提高电池100的体积能量密度。
端盖40的形状可为圆形或者方形或者其他形状,示例性地,端盖40的形状为圆形。端盖40具有沿其自身厚度方向贯穿且间隔设置的极柱通孔401、防爆阀通孔402和注液通孔403。极柱通孔401、防爆阀通孔402和注液通孔403均沿端盖40厚度方向贯穿端盖40,极柱通孔401、防爆阀通孔402和注液通孔403相互间隔。
极柱通孔401用于供极柱本体301穿过。极柱通孔401的通孔面积大于极柱本体301横截面积,且小于极柱底座302的横截面积,以限制极柱本体301沿端盖40背离下塑胶50的方向移出极柱通孔401。
防爆阀通孔402位于极柱通孔401的外围,防爆阀通孔402的数量可以为一个或者多个。当防爆阀通孔402为多个时,多个防爆阀通孔402围绕极柱通孔401间隔设置。多个防爆阀通孔402之间的间距可以相同也可以不同。当多个防爆阀通孔402之间的间距相同时,多个防爆阀通孔402在所述端盖40的分布为旋转对称图形。当多个防爆阀通孔402的数量为n个(n为整数,n≥2)时,防爆阀通孔402的中线与相邻防爆阀通孔402的中线之间夹角为360°/n。防爆阀通孔402的形状可为扇环形、圆形、椭圆形或者其他形状。防爆阀通孔402靠近端盖40边缘的一侧与端盖40边缘的弧度可以相同也可以不同。多个防爆阀通孔402的开孔面积之和占端盖40面积的10%~25%。通过设置较大的防爆阀通孔402面积,既可以保证电池100的排气效果和安全性能,又可以保证焊接工装伸入防爆阀通孔402时,有足够的操作空间,防止工装干涉现象的发生。示例性地,极柱通孔401位于端盖40的中心位置,防爆阀通孔402为三个,三个防爆阀通孔402沿端盖40周向等间距间隔设置于极柱通孔401外围。防爆阀通孔402的中线与相邻防爆阀通孔402的中线之间的夹角为120°。防爆阀通孔402的形状为扇环形,防爆阀通孔402靠近端盖40边缘的一侧与端盖40边缘的弧度相同。其中,这里的扇环形描述的是,防爆阀通孔402靠近极柱通孔401的一端与防爆阀通孔402远离极柱通孔401的一端之间的距离相等,防爆阀通孔402靠近极柱通孔401的一端的端部与防爆阀通孔402远离极柱通孔401的一端的端部之间圆弧连接得到的形状。
注液通孔403位于极柱通孔401的外围且与防爆阀通孔402间隔设置,注液通孔403的形状可为圆形、椭圆形或者其他形状,注液通孔403的数量可为一个或者多个。示例性地,注液通孔403的数量为一个,注液通孔403位于极柱通孔401的外围,注液通孔403位于相邻两个防爆阀通孔402之间。进一步地,为避免对注液通孔403进行注液时,液体流到极柱通孔401处腐蚀或者在残留极柱本体301上,注液通孔403可设于远离极柱通孔401靠近端盖40边缘的位置。
下塑胶50的形状可为圆形或者方形或者其他形状,下塑胶50的形状与端盖40的形状相同。示例性地,下塑胶50的形状与端盖40的形状均为圆形。下塑胶50与端盖40层叠设置,进一步地,下塑胶50与端盖40之间还可通过限位结构来增强连接效果。限位结构可为凸起和凹槽的配合结构。凹槽/凸起位于下塑胶50朝向端盖40的一侧,以及凸起/凹槽位于端盖40朝向下塑胶50的一侧。示例性地,下塑胶50上设有凸起508,相应地,端盖40上设置有与其配合的凹槽(图中未示出),凸起508和凹槽相互配合以增强下塑胶和端盖之间的连接效果。
下塑胶50包括下塑胶主体504、凸部505和凹部506。下塑胶主体504设有第一通孔501、第二通孔502、第三通孔503。第一通孔501、第二通孔502和第三通孔503均沿下塑胶主体504的厚度方向贯穿下塑胶本体504,第一通孔501、第二通孔502和第三通孔503相互间隔。
第一通孔501用于供极柱本体301穿过,在下塑胶50沿第一通孔501的周向位置上,还可设有第一通孔台阶507用于连接其他密封部件以密封第一通孔501与极柱本体301装配后的间隙。本实施例中,密封部件可为密封圈45,密封圈45套设在极柱本体301上。当极柱本体301穿过下塑胶50时,密封圈45位于下塑胶50与端盖40之间,并位于第一通孔台阶507上。通过密封圈45与第一通孔台阶507的配合,实现了第一通孔501与极柱本体301装配后间隙的密封,从而保证了极柱30和端盖40之间的绝缘性,同时也保证的电池100的密封性。第一通孔501的位置与极柱通孔401的位置相对应,即第一通孔501与极柱通孔401连通设置。第一通孔501的通孔面积大于极柱本体301横截面积,且小于极柱底座302的横截面积。
第二通孔502位于第一通孔501的外围,第二通孔502的数量可以为一个或者多个。第二通孔502的位置与防爆阀通孔402的位置相对应,即第二通孔502与防爆阀通孔402连通设置。第二通孔502的数量、形状和通孔面积与防爆阀通孔402的数量、形状和通孔面积可以相同也可以不同,本实施例中,第二通孔502的数量、形状和通孔面积与防爆阀通孔402的数量、形状和通孔面积相同。
第三通孔503位于第一通孔501的外围且与第二通孔502间隔设置,第三通孔503的位置与注液通孔403的位置相对应,即第三通孔503与注液通孔403连通设置。第三通孔503的数量、形状和通孔面积与注液通孔403的数量、形状和通孔面积可以相同也可以不同,示例性地,第三孔的数量、形状和通孔面积与注液通孔403的数量、形状和通孔面积相同。
凸部505与下塑胶主体504连接并设于下塑胶主体504远离端盖40的一侧,凸部505对的数量可为一个或者多个。当凸部505为一个时,凸部505可沿下塑胶主体504的周向边缘整圈设置或非整圈设置。当凸部505为多个时,多个凸部505可沿下塑胶主体504的周向边缘间隔设置。
凹部506可位于凸部505上,或者与下塑胶主体504直接连接。当凸部505沿下塑胶主体504的周向边缘间隔设置时,凹部506可设与凸部505上,或者位于相邻两个凸部505之间。当凹部506位于相邻两个凸部505之间时,此时相邻两个凸部505之间并与下塑胶主体504连接的位置,可以理解为凹部506。
集流件60包括第一连接部601和第二连接部602。第一连接部601用于与极柱底座302连接,第二连接部602用于与极耳102连接。第二连接部602位于第一连接部601的外围,第二连接部602可以为一个或者多个。第一连接部601与第二连接部602共面设置。其中,共面设置可以指第一连接部601和第二连接部602位于集流件60的同一表面。本实施例中,第二连接部602为多个,多个第二连接部602间隔设置在第一连接部601外围,第一连接部601与多个第二连接部602共面设置,即第一连接部601与多个第二连接部602位于集流件60的同一表面。通过第一连接部601和第二连接部602共面的设置方式,使得集流件60整体具有较好的平面度,并能够在无需弯折的情况下实现与极柱30、极耳102的连接。一方面,集流件60无弯折等薄弱区域,可以避免电池受到外力或者长期使用过程中,集流件60弯折处出现开裂、断裂的情况,集流件60整体结构强度好,受力均匀,可大大提升集流件60的使用寿命和提高电池的安全性能。另一方面,集流件60无需弯折,可以缩短电流的传输路径,降低电池的内阻,同时,集流件60上的电流分布更加均匀,产热也更加均匀,而且在无需弯折情况下,集流件60厚度可以做得更厚,以满足电池的大倍率充放电性能要求,而不会出现太厚不易弯折的问题。或者,集流件60的厚度可以做得更薄,以满足电池减轻量化的性能要求,而不会出现太薄容易弯折断裂的问题。除此之外,相比于现有技术中需要多次折叠的集流件,这种直接连接无需弯折的集流件60结构所需材料更少,可以大大减少集流件60的材料使用,降低电池的制造成本。
第一连接部601与端盖40的极柱通孔401和下塑胶50的第一通孔501的位置相对应,第二连接部602与端盖40的防爆阀通孔402和下塑胶50的第二通孔502的位置相对应。进一步地,第二连接部602还设有定位标记606,定位标记606可对第二连接部602在集流件60上的主要位置进行定位。在集流件60与下塑胶50和端盖40装配时,通过定位标记606调整集流件60的第二连接部602相对于防爆阀通孔402和第二通孔502的位置,保证第二连接部602与端盖40的防爆阀通孔402和下塑胶50的第二通孔502的位置具有良好的对应效果。在电池装配过程中,可先将极柱本体301穿过下塑胶50的第一通孔501和端盖40的极柱通孔401,使极柱底座302位于下塑胶50朝向集流件60的一侧,通过第二连接部602上的定位标记606,使得第二连接部602与端盖40的防爆阀通孔402和下塑胶50的第二通孔502的位置相对应;然后将极柱底座302与和集流件60的第一连接部601连接,从而实现集流件60—下塑胶50—极柱30三者的连接;最后将焊接工具直接穿过端盖40的防爆阀通孔402和下塑胶50的第二通孔502,对集流件60的第二连接部602和极耳102进行连接,实现集流件60与电芯10极耳102的连接,由此便实现端盖组件20和电芯10的连接。电流路径可从电池内部的极耳102传输到集流件60的第二连接部602,再经集流件60的第一连接部601传输至极柱30,经极柱30传输到电池外部电路,还可利用上述路径,从外部电路传输至电池内部循环以形成电流回路。
其中,第二通孔502和防爆阀通孔402在集流件60上的投影面积大于等于第二连接部602的面积且完全覆盖第二连接部602。本实施例中,第二通孔502和防爆阀通孔402在集流件60上的投影面积均大于第二连接部602的面积且完全覆盖第二连接部602,其更有利于工装伸入对第二连接部602进行有效焊接,保证第二连接部602与极耳102的焊接强度。沿极柱本体301的高度方向上,第二通孔502和防爆阀通孔402在集流件60上的投影可落在集流件60内或者至少部分落在集流件60外。本实施例中,沿极柱本体301的高度方向上,第二通孔502和防爆阀通孔402在集流件60上的投影至少部分落在集流件60外。通过设置第二通孔502和防爆阀通孔402在集流件60上的投影至少部分落在集流件60外,保证防爆阀通孔402下方区域未被集流件60完全遮挡住,使得电芯10端面至少部分与防爆阀通孔402连通,保证电芯10内部气体的上溢路径和排气效果。
进一步地,集流件60还可设有缺口603。缺口603可由集流件60的边缘向第一连接部601的方向凹陷形成。通过在集流件60上设置一定的缺口603,在满足集流件60焊接强度的情况下,相比于折叠结构的集流件,可以进一步减少集流件60的材料使用量。缺口603的数量可为一个或者多个,当缺口603的数量为多个时,缺口603可沿集流件60周向间隔设置,使得电芯10极耳102与集流件60焊接后,电芯10端面的极耳102并不完全被集流件60所覆盖。一方面,在集流件60上设置缺口603可以增大电芯10内的气体上溢至端盖40的防爆阀通孔402处的排气面积。另一方面,在集流件60上设置缺口603可以增强电芯10极耳102的散热面积,避免电池因排气不畅或者极耳102过热发生电池起火、爆炸的现象。进一步地,为了避免边缘刺穿极耳102或者电流在拐角处聚集,集流件60的边缘和/或缺口603的边缘可为圆弧过渡。
本申请的实施例中,缺口603包括第一缺口604和第二缺口605。
第一缺口位于第一连接部的外侧,沿集流件60的周向方向,第一缺口604可设于相邻两个第二连接部602之间。可以理解的是,由于第二连接部602为集流件60中需与极耳102进行焊接的区域,故而相邻两个第二连接部602之间的区域即为集流件60中无需与极耳102焊接的区域。通过在该区域设置缺口,在保证第二连接部602与极耳102的焊接强度和结构强度的情况下,可以进一步增加集流件60的散热面积、增强电芯10的排气效果和减少集流件60的材料使用量。第一缺口604可以由集流件60的边缘朝向第一连接部601凹陷设置,其中,为保证集流件60的平面度和第一连接部601的过流能力,第一缺口604的边缘距离第一连接部601的最短距离大于零。
沿集流件60的径向方向,第一连接部601、第二连接部602和第二缺口605依次设置,第二缺口605的凹陷方向由集流件60的周缘朝向第二连接部602。也就是说,第二缺口605同时朝向第一连接部601和第二连接部602凹陷,即在第二连接部602靠近集流件60边缘的位置设置第二缺口605。通过设置第二缺口605,可以增加第二连接部602边缘到电芯10边缘之间对应位置的极耳102散热面积和电芯10排气面积,而且通过进一步限缩集流件60边缘的大小,更利于集流件60的装配操作,避免与其他部件发生干涉现象。进一步地,第一缺口604与第一连接部601的最短距离小于第二缺口605与第一连接部601的最短距离。也就是说,沿集流件60周向边缘朝向第一连接部601的径向方向,第一缺口604的凹陷深度大于第二缺口605的凹陷深度。因为第二缺口605设于第二连接部602朝向集流件60边缘的一侧,如果第二缺口605的凹陷深度过大,将影响到第二连接部602的焊接面积。而第一缺口604设于相邻两个第二连接部602之间,在保证第二连接部602与极耳102的焊接面积足够的情况下,通过开设凹陷深度相对更深的第一缺口604,可进一步增加集流件60的散热面积、增强电芯10的排气效果和减少集流件60的材料使用量。集流件60与下塑胶50层叠设置。集流件60的边缘与下塑胶50的凸部505远离下塑胶主体504的一端抵接。通过在下塑胶主体504的边缘设置凸部505,可以使得集流件60与下塑胶50之间在二者的层叠方向上存在一定的间隙,该间隙一方面有利于下塑胶主体504下方集流件60和极耳102的散热,另一方面可为电芯10气体预留容纳空间,便于气体从电芯10端面上溢至该间隙内,再往上经由下塑胶50第二通孔502等到达防爆阀通孔402下方,有利于电芯10排气顺畅。进一步地,通过设置凸部505远离下塑胶主体504的一端与集流件60的边缘抵接,可以对集流件60的边缘进行固定作用,防止集流件60的边缘起翘,不仅可以保证集流件60的平面度,还可以增加下塑胶50边缘与电芯10端面的接触面积,提高集流件60边缘与极耳102非焊接区域的连接效果,保证电芯10与集流件60的连接强度和过流能力。进一步地,下塑胶50的凸部505可设置在相邻两个第二通孔502之间,第一缺口与前述两个相邻的第二通孔连通。当集流件60上相邻两个第二连接部602之间设有较大的第一缺口604时,凸部505可以起到引导该第一缺口604处的气体往两侧第二通孔502处上溢的作用。
一种可能的实施方式中,下塑胶50的凹部506可连通防爆阀通孔402和缺口。具体而言,凹部506可设于靠近下塑胶50第二通孔502的位置,当集流件60上开设有朝向第二连接部602的第二缺口605时,因为下塑胶50靠近第二通孔502的位置设有凹部506,使得第二缺口605上方区域不被下塑胶50的凸部505遮挡,可保证第二缺口605处的排气效果和集流件60的散热效果。当下塑胶50的凸部505设于相邻两个第二通孔502之间时,凹部506也可进一步设置在该凸部505上,在不影响定位集流件60效果的情况下,可进一步增强排气效果,以及减少下塑胶50的材料使用量,从而降低成本和提高电池能量密度。
集流件60与下塑胶50和端盖40层叠设置。端盖40上的注液通孔403和下塑胶50上的第二通孔502在集流件60上的投影,可落在集流件60的缺口603(第一缺口604和/或第二缺口605)内。通过将注液通孔403和第三通孔503设置在集流件60的缺口603对应的上方位置,可使注液时电解液直接进入到电芯10而不被集流件60和下塑胶50阻挡遮挡,可避免电解液在集流件60上残留和大大提高注液效率。
集流件60通过第二连接部602与极耳102连接,实现集流件60与电芯10的连接。集流件60可以起到固定电芯10端面和将极耳102电流导通至极柱30的作用。集流件60的中心到集流件60的边缘的距离小于等于电芯10的半径。本实施例中,电池为圆柱电池,圆柱电池的电芯10通常通过卷绕工艺卷绕而成,极耳102位于电芯10的端面,当集流件60的中心到集流件60的边缘的最大距离等于电芯10的半径时,即集流件60至少部分连接了电芯10最外圈到最里圈的极耳102,保证了集流件60与电芯10之间的电流传输路径,而且集流件60至少部分对最里圈到最外圈的极耳102进行了固定,也保证了电池端面的平整度。而当集流件60的中心到集流件60的边缘的最大距离大于电芯10的半径时,集流件60边缘超出了电芯10边缘,会导致电芯10与端盖组件20连接后入壳困难,而且,当外壳103和集流件60在电池体系中为相反电性材料(如集流件60为铜负极集流件,外壳103为铝壳)时,可能导致集流件60在电池使用过程中因受到振动、晃动与外壳103接触导致电池短路的问题。
防爆阀70与防爆阀通孔402连接。防爆阀70的数量为一个或者多个,防爆阀70的数量与防爆阀通孔402的数量相同,防爆阀70与防爆阀通孔402按照一个防爆阀70对应一个防爆阀通孔402的关系对应设置。本实施例中,防爆阀通孔402和防爆阀70数量均为多个且数量相同。端盖40上的防爆阀通孔402既可以为集流件60上的第二连接部602焊接提供工装伸入口,也可以为电池提供多个防爆阀70安装口和排气通道,避免单个防爆阀70下的气体聚集导致防爆阀70提前开阀失效,影响电池的安全性能和使用寿命的问题。而且,在电池装配过程中,焊接工装可从防爆阀通孔402伸入对集流件60和极耳102进行焊接,焊接完成后,无需移动电芯10,即可直接再对防爆阀通孔402进行防爆阀70焊接,可大大缩短电池装配时间,提高电池生产制造效率。
上塑胶80位于端盖40背离下塑胶50的一侧,上塑胶80设有第四通孔801,第四通孔801供极柱本体301穿过,第四通孔801与极柱通孔401连通设置。上塑胶80可对极柱30起到定位和固定作用,并保证极柱30与端盖40的绝缘性能。
压块90位于上塑胶80背离端盖40的一侧,压块90设有第五通孔901,第五通孔901供极柱本体301穿过,第五通孔901与第四通孔801连通设置。通过设置压块90,一方面可以固定极柱30,防止极柱30受到外力作用而变形,另一方面还可增加极柱30与外部部件的焊接面积,保证电池组110的焊接强度。
本实施例中,集流件60、下塑胶50、端盖40、上塑胶80、压块90依次层叠设置,极柱本体301依次穿过下塑胶50的第一通孔501、端盖40的极柱通孔401、上塑胶80的第四通孔801、压块90的第五通孔,位于极柱本体301一端的极柱底座302与集流件60连接,位于极柱本体301另一端的极柱顶座303与压块90连接,由此形成电池100与外部电路的连接通道。
示例性地,在电池100的装配过程中,可先将极柱本体301穿过下塑胶50的第一通孔501和端盖40的极柱通孔401,然后将极柱底座302与和集流件60的第一连接部601焊接连接,最后将焊接工具直接穿过端盖40的防爆阀通孔402和下塑胶50的第二通孔502,对集流件60的第二连接部602和极耳102进行焊接;焊接完成后,无需移动电芯10,即可直接再对防爆阀通孔402进行防爆阀70焊接,由此可实现端盖40—集流件60—电芯10三者连接。
除非另有定义,本文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;本文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。
在本申请实施例的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中,“多个”的含义是指两个或多于两个,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“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。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中,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:存在A,同时存在A和B,存在B这三种情况。另外,本文中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中,技术术语“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申请实施例和简化描述,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申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;也可以是机械连接,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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。
最后应说明的是,以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制,尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (14)

1.一种端盖组件,其特征在于,包括:端盖、极柱和集流件,所述端盖与所述集流件层叠并绝缘设置,所述集流件包括第一连接部和至少一个第二连接部,所述第二连接部位于所述第一连接部的外围,所述第一连接部与所述第二连接部共面,所述第二连接部用于与极耳连接,所述极柱包括极柱本体和极柱底座,所述极柱本体的一端与极柱底座连接,所述极柱本体的另一端穿过所述端盖,所述极柱底座连接至所述第一连接部。
2.根据权利要求1所述的端盖组件,其特征在于,所述集流件设有缺口,所述缺口由所述集流件的边缘向所述第一连接部的方向凹陷形成。
3.根据权利要求2所述的端盖组件,其特征在于,所述缺口包括第一缺口,所述第一缺口位于所述第一连接部的外侧,沿所述集流件的周向方向,所述第一缺口设于相邻两个第二连接部之间。
4.根据权利要求3所述的端盖组件,其特征在于,所述缺口包括第二缺口,沿所述集流件的径向方向,所述第一连接部、所述第二连接部和所述第二缺口依次设置,所述第二缺口的凹陷方向由所述集流件的周缘朝向所述第二连接部。
5.根据权利要求2所述的端盖组件,其特征在于,所述端盖组件还包括下塑胶,所述下塑胶位于所述集流件和所述端盖之间,所述下塑胶设有第一通孔和第二通孔,所述第一通孔用于供所述极柱本体穿过,所述端盖上设有防爆阀通孔,所述防爆阀通孔与所述第二通孔连通,所述第二通孔和所述防爆阀通孔在所述集流件上的投影面积均大于所述第二连接部的面积且完全覆盖所述第二连接部。
6.根据权利要求5所述的端盖组件,其特征在于,沿所述极柱本体的高度方向上,所述第二通孔和所述防爆阀通孔在所述集流件上的投影至少部分落在所述集流件外。
7.根据权利要求5所述的端盖组件,其特征在于,所述下塑胶包括下塑胶主体和凸部,所述凸部连接于所述下塑胶主体的边缘,所述凸部远离所述下塑胶主体的一端与所述集流件的边缘抵接。
8.根据权利要求7所述的端盖组件,其特征在于,所述下塑胶还包括凹部,所述凹部连接于所述下塑胶主体,所述凹部连通所述防爆阀通孔和所述缺口。
9.根据权利要求5所述的端盖组件,其特征在于,所述端盖还开设有注液通孔,所述下塑胶还开设有第三通孔,所述第三通孔的位置与所述注液通孔相对应,所述注液通孔在所述集流件上的投影落在所述缺口内。
10.根据权利要求5所述的端盖组件,其特征在于,所述防爆阀通孔上还设置有防爆阀,所述防爆阀位于所述防爆阀通孔内。
11.一种电池,其特征在于,包括电芯和权利要求1-10中任一项的所述端盖组件,所述电芯与所述端盖组件连接。
12.根据权利要求11所述的电池,其特征在于,所述集流件的中心到所述集流件的边缘的距离小于等于所述电芯的半径。
13.一种电池组,其特征在于,包括至少一个权利要求11或权利要求12所述的电池。
14.一种电池包,其特征在于,包括至少一个权利要求13所述的电池组。
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