CN219123423U - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

电池单体、电池及用电装置 Download PDF

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CN219123423U CN202320016087.6U CN202320016087U CN219123423U CN 219123423 U CN219123423 U CN 219123423U CN 202320016087 U CN202320016087 U CN 202320016087U CN 219123423 U CN219123423 U CN 219123423U
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周文林
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张倩倩
罗梦坤
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Abstract

本申请提供了一种电池单体、电池及用电装置,属于电池技术领域。其中,电池单体包括外壳、电极组件、第一绝缘件和支撑架。外壳具有第一壁,电极组件容纳于外壳内,电极组件包括主体部。沿第一壁的厚度方向,第一绝缘件设置于第一壁面向电极组件的一侧。沿第一壁的厚度方向,支撑架设置于主体部与第一绝缘件之间,支撑架与第一绝缘件热熔连接。这种结构的电池单体能够将支撑架固定于第一绝缘件,以将支撑架紧固于外壳内,以减少支撑架在使用过程中出现窜动或移位的现象,从而能够降低支撑架因窜动或移位而损坏电极组件的风险,以提升电池单体的使用稳定性和可靠性,利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命。

Description

电池单体、电池及用电装置
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池及用电装置。
背景技术
近些年,新能源汽车有了飞跃式的发展,在电动汽车领域,动力电池作为电动汽车的动力源,起着不可替代的重要作用。随着新能源汽车的大力推广,对动力电池产品的需求也日益增长,电池作为新能源汽车核心零部件在使用安全方面和使用寿命方面均有着较高的要求。电池的电池单体通常是由正极极片、负极极片和隔膜通过卷绕或者叠片等方式组装成电极组件(裸电芯),之后装入外壳,最后注入电解液后得到的。但是,现有的电池单体在使用过程中常常会出现电极组件被损坏的现象,从而极容易造成电池单体引发短路风险,且导致电池单体的使用稳定性较差,进而不利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命。
实用新型内容
本申请实施例提供一种电池单体、电池及用电装置,能够有效提升电池单体的使用安全性和使用寿命。
第一方面,本申请实施例提供一种电池单体,包括外壳、电极组件、第一绝缘件和支撑架;所述外壳具有第一壁;所述电极组件容纳于所述外壳内,所述电极组件包括主体部;沿所述第一壁的厚度方向,所述第一绝缘件设置于所述第一壁面向所述电极组件的一侧;沿所述第一壁的厚度方向,所述支撑架设置于所述主体部与所述第一绝缘件之间,所述支撑架与所述第一绝缘件热熔连接。
在上述技术方案中,外壳内设置有用于绝缘隔离电极组件和第一壁的第一绝缘件,且支撑架通过热熔连接的方式连接在第一绝缘件上,使得支撑架能够固定在第一绝缘件上,以将支撑架紧固于外壳内,采用这种结构的电池单体能够减少支撑架在使用过程中出现窜动或移位的现象,从而能够降低支撑架因窜动或移位而损坏电极组件的风险,以提升电池单体的使用稳定性和可靠性,进而利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命,此外,采用热熔连接的方式将支撑架固定于第一绝缘件上,一方面能够提高支撑架与第一绝缘件之间的连接牢固性,以降低支撑架与第一绝缘件在使用过程中出现脱离的风险,另一方面便于将支撑架固定于第一绝缘件上,有利于降低装配难度。
在一些实施例中,所述支撑架具有第一连接部,所述第一绝缘件具有第二连接部,所述第一连接部与所述第二连接部热熔连接,所述第一连接部的透光率为T1,所述第二连接部的透光率为T2,满足,T1>T2
在上述技术方案中,支撑架的第一连接部与第一绝缘件的第二连接部相互热熔连接,以实现将支撑架固定于第一绝缘件上,通过将第一连接部的透光率设置为大于第二连接部的透光率,一方面使得透光率不同的第一连接部和第二连接部能够通过激光焊接的方式热熔连接,有利于降低支撑架与第一绝缘件之间的装配难度,另一方面使得在电池单体的装配过程中激光能够从支撑架面向主体部的一侧进入并穿透支撑架后作用在第一连接部与第二连接部的接触面上,以实现第一连接部与第二连接部之间的激光热熔连接,有利于降低支撑架与第一绝缘件相互激光焊接的装配难度,以提升电池单体的生产效率,且便于激光穿过支撑架的第一连接部后熔化第一绝缘件的第二连接部与支撑架的第一连接部的接触面,以使第一绝缘件的第二连接部与支撑架的第一连接部相互熔化连接,从而能够有效保证第一绝缘件与支撑架之间的连接质量,有利于提高第一绝缘件与支撑架的连接稳定性和可靠性。
在一些实施例中,40%≤T1≤99%。
在上述技术方案中,通过将支撑架的第一连接部的透光率设置在40%到99%,从而能够有效保证第一连接部的透光效果,以缓解因第一连接部的透光率过低造成激光无法有效穿透第一连接部而导致第一连接部与第一绝缘件的第二连接部无法焊接的现象,进而便于激光穿过第一连接部后熔化第一连接部与第二连接部的接触面,以使第一绝缘件与支撑架相互熔化连接,有利于保证第一绝缘件与支撑架之间的连接质量。
在一些实施例中,60%≤T1≤99%。
在上述技术方案中,通过将支撑架的第一连接部的透光率进一步设置在60%到99%,从而能够进一步提升第一连接部的透光效果,以进一步提升第一连接部和第二连接部通过激光热熔连接的质量,进而有利于进一步提高第一连接部与第二连接部之间的焊接强度。
在一些实施例中,0%≤T2≤10%。
在上述技术方案中,通过将第一绝缘件的透光率设置在0%到10%,以降低第一绝缘件的第二连接部的透光效果,从而能够有效缓解因第二连接部的透光率过高而造成激光穿过第二连接部后无法熔化第二连接部与第一连接部的接触面的现象,以使激光能够集中在第一绝缘件与支撑架的接触面上,有利于保证第一绝缘件与支撑架之间的连接质量,且有利于降低激光穿过第一绝缘件后对电池单体的其他部件造成损伤的风险,以保证电池单体的生产质量。
在一些实施例中,沿所述第一壁的厚度方向,所述第一连接部与所述第二连接部层叠设置并热熔连接。
在上述技术方案中,通过将第一连接部和第二连接部相互层叠设置并热熔连接便能够实现支撑架与第一绝缘件之间的固定连接,采用这种结构的电池单体一方面便于装配,有利于降低支撑架与第一绝缘件之间的装配难度,另一方面将第一连接部和第二连接部相互层叠后再热熔连接有利于提高支撑架与第一绝缘件之间的装配质量,以提升支撑架与第一绝缘件之间的连接稳定性和可靠性。
在一些实施例中,沿所述第一壁的厚度方向,所述第一连接部的厚度为D1,满足,0.5mm≤D1≤2.5mm。
在上述技术方案中,通过将第一连接部的厚度设置在0.5mm到2.5mm,一方面能够缓解因第一连接部的厚度过小而造成第一连接部的结构强度不足的现象,以减少第一连接部在与第二连接部热熔连接的过程中出现变形的现象,从而能够有效降低第一连接部与第二连接部之间出现间隙或连接失效的风险,有利于提升第一连接部与第二连接部之间的连接质量和连接稳定性,另一方面能够缓解因第一连接部的厚度过大而造成材料浪费或装配难度过大的现象,从而有利于降低电池单体的制造成本。
在一些实施例中,沿所述第一壁的厚度方向,所述第二连接部的厚度为D2,满足,0.5mm≤D2≤2.5mm。
在上述技术方案中,通过将第二连接部的厚度设置在0.5mm到2.5mm,一方面能够缓解因第二连接部的厚度过小而造成第二连接部的结构强度不足的现象,以减少第二连接部在与第一连接部热熔连接的过程中出现变形的现象,从而能够有效降低第二连接部与第一连接部之间出现间隙或连接失效的风险,有利于提升第二连接部与第一连接部之间的连接质量和连接稳定性,另一方面能够缓解因第二连接部的厚度过大而造成材料浪费或装配难度过大的现象,从而有利于降低电池单体的制造成本。
在一些实施例中,所述支撑架还包括本体部,沿第一方向,所述第一连接部凸出于所述本体部的一端,所述第一方向垂直于所述第一壁的厚度方向。
在上述技术方案中,支撑架还设置有本体部,且第一连接部为支撑架在第一方向上凸出于本体部的一端的部分,即支撑架用于与第一绝缘件相连的第一连接部位于支撑架在第一方向上的一端,采用这种结构的支撑架能够对电池单体的其他部件进行有效避让,以便于对支撑架和第一绝缘件进行装配,有利于降低装配难度。
在一些实施例中,沿所述第一方向,所述本体部的两端均凸设有所述第一连接部,所述第一连接部与所述第二连接部一一对应设置。
在上述技术方案中,支撑架的本体部在第一方向上的两端均设置有第一连接部,且第一绝缘件对应设置有两个第二连接部,从而能够将支撑架在第一方向上的两端均固定在第一绝缘件上,有利于进一步提高支撑架连接于第一绝缘件上的稳定性和可靠性,以降低支撑架与第一绝缘件在使用过程中出现脱落的风险。
在一些实施例中,第一绝缘件包括绝缘本体和凸起;沿所述第一壁的厚度方向,所述绝缘本体设置于所述第一壁面向所述电极组件的一侧;所述凸起凸设于所述绝缘本体面向所述电极组件的一侧,所述凸起具有所述第二连接部。
在上述技术方案中,第一绝缘件设置有绝缘本体和凸设于绝缘本体上的凸起,凸起具有第二连接部,即支撑架的第一连接部连接于第一绝缘件的凸起上,采用这种结构的第一绝缘件便于对第一绝缘件和支撑架进行装配,有利于降低第一连接部与第二连接部之间的连接难度。
在一些实施例中,沿所述第一壁的厚度方向,所述凸起具有面向所述电极组件的第一表面,所述第一表面设置有第一凹槽,所述第一连接部抵靠于所述第一凹槽的槽底面;所述绝缘本体具有抵靠于所述第一壁的第二表面,所述第二表面设置有第二凹槽,所述凸起位于所述第一凹槽的槽底面与所述第二凹槽的槽底面之间的部分形成所述第二连接部。
在上述技术方案中,通过在凸起的第一表面上设置第一凹槽,并在绝缘本体的第二表面上设置第二凹槽,使得凸起在第一凹槽的槽底面与第二凹槽的槽底面之间的部分形成用于与第一连接部热熔连接的第二连接部,采用这种结构的第一绝缘件在保证凸起的结构强度的同时能够对第二连接部的厚度进行削薄,以便于对第二连接部的厚度进行控制,有利于提升第二连接部与第一连接部的连接质量。此外,在第一连接部抵靠于第一凹槽的槽底面并与第二连接部热熔连接后,通过第一凹槽能够容纳第一连接部的至少部分,有利于对第一连接部起到一定的保护作用,以减少第一连接部在装配或使用过程中出现被磨损的现象。
在一些实施例中,第一绝缘件包括绝缘本体和两个凸起;沿所述第一壁的厚度方向,所述绝缘本体设置于所述第一壁面向所述电极组件的一侧;两个所述凸起凸设于所述绝缘本体面向所述电极组件的一侧,沿第一方向,两个所述凸起间隔设置,两个所述凸起之间形成容纳空间,所述容纳空间用于容纳所述支撑架的至少部分,所述第一方向垂直于所述第一壁的厚度方向。
在上述技术方案中,通过将支撑架的至少部分容纳于第一绝缘件的两个凸起之间形成的容纳空间内,从而能够对支撑架起到一定的限位和定位作用,一方面便于对支撑架进行装配,且能够对支撑架起到一定的保护作用,另一方面能够进一步减少支撑架在电池单体的装配或使用过程中出现窜动的现象,以降低支撑架因窜动而破坏电极组件的风险,进而有利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命。
在一些实施例中,沿所述第一壁的厚度方向,所述凸起具有面向所述主体部的第一表面,所述支撑架不超出所述第一表面。
在上述技术方案中,通过将支撑架在第一壁的厚度方向上设置为不超出凸起的第一表面,也就是说,支撑架整体均容纳于容纳空间内,从而一方面能够提升第一绝缘件对支撑架的限位效果,且有利于提升第一绝缘件对支撑架的保护效果,另一方面能够节省第一绝缘件与支撑架的占用空间,有利于优化电池单体的内部空间,提升电池单体的内部空间利用率。
在一些实施例中,所述支撑架包括本体部和第一连接部,所述本体部容纳于所述容纳空间内,沿所述第一方向,所述第一连接部凸出于所述本体部的至少一端;沿所述第一壁的厚度方向,所述凸起具有面向所述主体部的第一表面,所述第一表面设置有第一凹槽,沿所述第一方向,所述第一凹槽贯穿所述凸起并与所述容纳空间连通,所述第一连接部延伸至所述第一凹槽内,且所述第一连接部热熔连接于所述第一凹槽的槽底面。
在上述技术方案中,通过在凸起面向主体部的第一表面上设置第一凹槽,且第一凹槽沿第一方向贯穿凸起并与容纳空间连通,使得凸起为阶梯结构,从而通过将支撑架的本体部容纳于容纳空间内,并将支撑架的第一连接部设置为延伸至第一凹槽内,且第一连接部抵靠并热熔连接于第一凹槽的槽底面,从而通过凸起能够在第一壁的厚度方向上对支撑架起到一定的限位和定位作用,以提升支撑架与第一绝缘件之间的装配质量,且便于实现支撑架与第一绝缘件之间的热熔连接,有利于降低装配难度。
在一些实施例中,所述第一连接部与所述第一凹槽的槽侧面间隔设置,且所述第一连接部与所述第一凹槽的槽侧面之间的距离为L,满足,0.8mm≤L≤2mm。
在上述技术方案中,通过将支撑架的第一连接部与第一凹槽的槽侧面之间的距离设置在0.8mm到2mm,一方面能够缓解容纳于第一凹槽内的第一连接部与第一凹槽的槽侧面的间距过小而造成支撑架装配至容纳空间和第一凹槽内的装配难度过大,且装配精度要求过高的现象,从而有利于降低支撑架与第一绝缘件之间的装配难度,以提升装配效率,另一方面能够缓解支撑架的第一连接部与第一凹槽的槽侧面的间距过大而导致第一凹槽对支撑架的限位和定位效果不佳的现象。
在一些实施例中,所述电池单体还包括电极端子;所述电极端子设置于所述第一壁;所述电极组件还包括极耳,沿所述第一壁的厚度方向,所述极耳凸设于所述主体部面向所述第一壁的一端,所述极耳绕着所述支撑架弯折,且所述极耳与所述电极端子相连。
在上述技术方案中,外壳的第一壁上设置有电极端子,且极耳设置于主体部面向第一壁的一端上,通过将极耳设置为绕着支撑架弯折后再与电极端子相连,以实现电极组件与电极端子电连接,从而能够实现电池单体的电能的输入或输出,采用这种结构的电池单体使得极耳与电极端子相连的部分位于支撑架背离主体部的一侧,进而能够有效缓解极耳在装配或使用过程中出现倒插至电极组件的主体部内的现象,有利于降低电池单体的短路风险,以提升电池单体的使用安全性。此外,由于支撑架热熔连接于第一绝缘件上,从而能够有效减少支撑架在电池单体的使用过程中出现窜动或移位的现象,进而能够有效降低支撑架因窜动而破坏极耳的形态或损坏极耳的风险,以缓解极耳与其他部件短接或电极组件与电极端子出现连接失效的现象,利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命。
在一些实施例中,所述电池单体还包括集流构件;沿所述第一壁的厚度方向,所述集流构件设置于所述第一绝缘件与所述支撑架之间,所述集流构件连接所述电极端子和所述极耳。
在上述技术方案中,电池单体内还设置有集流构件,通过将集流构件与电极端子相连,并将集流构件设置于第一绝缘件与支撑架之间,以便于集流构件连接电极端子和电极组件的极耳,从而实现电极组件与电极端子的电连接,以输出或输入电池单体的电能,采用这种结构便于将极耳连接在集流构件上,有利于降低极耳与电极端子之间的装配难度。
在一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖;所述壳体的内部形成具有开口的容纳腔,所述电极组件容纳于所述容纳腔内;所述端盖封闭所述开口;其中,所述端盖为所述第一壁。
在上述技术方案中,外壳的第一壁为外壳用于封闭壳体的开口的端盖,采用这种结构的电池单体便于对支撑架和第一绝缘件进行装配,且有利于降低第一绝缘件装配至外壳内以及支撑架与第一绝缘件之间的装配难度,从而有利于提升电池单体的生产效率。
在一些实施例中,所述外壳包括壳体和端盖;所述壳体包括一体成型的侧壁和所述第一壁,所述侧壁围设于所述第一壁的周围,沿所述第一壁的厚度方向,所述侧壁的一端连接于所述第一壁,另一端围合形成开口,所述侧壁和所述第一壁共同界定出用于容纳所述电极组件的容纳腔;所述端盖封闭所述开口。
在上述技术方案中,第一壁为壳体在第一壁的厚度方向上与端盖相对设置的一个壁,采用这种结构的电池单体能够使得第一绝缘件和支撑架等部件远离端盖,且使得第一壁与端盖之间不存在直接连接关系,从而能够第一绝缘件和支撑架等部件对第一壁造成的拉扯或扭转时产生的力作用在端盖上的现象,以降低端盖与壳体之间出现连接失效的风险,进而有利于进一步降低电池单体在使用过程中出现漏液的风险。
第二方面,本申请实施例还提供一种电池,包括上述的电池单体。
第三方面,本申请实施例还提供一种用电装置,包括上述的电池。
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结构爆炸图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图;
图4为本申请一些实施例提供的电池单体的结构爆炸图;
图5为本申请一些实施例提供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为本申请一些实施例提供的电池单体的支撑架的结构示意图;
图8为本申请一些实施例提供的电池单体的第一绝缘件的结构示意图;
图9为本申请一些实施例提供的支撑架与第一绝缘件的连接示意图;
图10为本申请一些实施例提供的支撑架连接于第一绝缘件的仰视图。
图标:1000-车辆;100-电池;10-箱体;11-第一箱本体;12-第二箱本体;20-电池单体;21-外壳;211-第一壁;2111-引出孔;212-壳体;2121-开口;213-端盖;22-电极组件;221-主体部;222-极耳;23-第一绝缘件;231-第二连接部;232-绝缘本体;2321-第二表面;2322-第二凹槽;233-凸起;2331-第一表面;2332-第一凹槽;234-容纳空间;24-支撑架;241-第一连接部;242-本体部;25-电极端子;251-铆接块;26-集流构件;27-第二绝缘件;28-密封件;29-泄压机构;200-控制器;300-马达;X-第一壁的厚度方向;Y-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。
在本申请的描述中,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”、“附接”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,可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
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或多个电池模块的箱体。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。
电池单体包括外壳、电极组件和电解液,外壳用于容纳电极组件和电解液。电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极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的部分作为正极极耳,以通过正极极耳实现正极极片的电能输入或输出。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的部分作为负极极耳,以通过负极极耳实现负极极片的电能输入或输出。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,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量为多个且层叠在一起。
隔离膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene,PP)或聚乙烯(polyethylene,PE)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。
电池具有能量密度高、环境污染小、功率密度大、使用寿命长、适应范围广、自放电系数小等突出的优点,是现今新能源发展的重要组成部分。电池的电池单体通常是由正极极片、负极极片和隔离膜通过卷绕或者叠片等方式组装成电极组件(裸电芯),之后装入外壳,最后注入电解液后得到的。但是,随着电池技术的不断发展,对电池的安全性能和使用寿命等也提出了更高的要求。
对于一般的电池单体而言,电池单体的外壳通常包括壳体和端盖,端盖盖合于壳体的开口,为了便于电池单体的装配,通常将极柱装配至电池单体的端盖上,使得在端盖与壳体盖合时能够先将极柱通过设置于壳体内的集流构件与电极组件的极耳相互焊接,以实现极柱与电极组件的电连接,从而通过极柱作为电池单体的输出极,以实现电池单体的电能的输入或输出,最后再将端盖与壳体相连。
发明人发现,集流构件通常起到连接极柱和电极组件的极耳的作用,集流构件设置于极柱与电极组件之间,以通过集流构件能够连接极柱和电极组件的极耳,然而,采用这种结构的电池单体在装配或使用过程中,集流构件会对极耳造成一定的挤压,从而极容易出现极耳被挤压后倒插至电极组件的内部的现象,从而极容易导致电池单体引发短路风险,且导致电池单体的使用稳定性较差。为了解决极耳出现倒插的现象,在现有技术中,通常采用在电极组件与集流构件之间设置支撑架,使得集流构件位于支撑架背离电极组件的一侧,以使极耳能够绕着支撑架弯折后再与集流构件相连,从而能够有效缓解极耳倒插至电极组件的内部的现象。但是,在这种结构的电池单体中,支撑架在电池单体的使用过程中会出现窜动或移位的现象,从而容易造成极耳的形态被破坏,甚至会损坏电极组件,进而极容易引发电极组件与其他部件短接或造成电极组件与极柱连接失效的现象,不利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命。
基于以上考虑,为了解决电池单体的使用安全性较低且使用寿命较短的问题,发明人经过深入研究,设计了一种电池单体,电池单体包括外壳、电极组件、第一绝缘件和支撑架。外壳具有第一壁,电极组件容纳于外壳内,电极组件包括主体部。沿第一壁的厚度方向,第一绝缘件设置于第一壁面向电极组件的一侧,第一绝缘件用于绝缘隔离电极组件和第一壁。沿第一壁的厚度方向,支撑架设置于主体部与第一绝缘件之间,支撑架与第一绝缘件热熔连接。
在这种结构的电池单体中,外壳内设置有用于绝缘隔离电极组件和第一壁的第一绝缘件,且支撑架通过热熔连接的方式连接在第一绝缘件上,使得支撑架能够固定在第一绝缘件上,以将支撑架紧固于外壳内,采用这种结构的电池单体能够减少支撑架在使用过程中出现窜动或移位的现象,从而能够降低支撑架因窜动或移位而损坏电极组件的风险,以提升电池单体的使用稳定性和可靠性,进而利于提升电池单体的使用安全性和使用寿命,此外,采用热熔连接的方式将支撑架固定于第一绝缘件上,一方面能够提高支撑架与第一绝缘件之间的连接牢固性,以降低支撑架与第一绝缘件在使用过程中出现脱离的风险,另一方面便于将支撑架固定于第一绝缘件上,有利于降低装配难度。
本申请实施例公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电装置中。可以使用具备本申请公开的电池单体、电池等组成该用电装置的电源系统,这样,有利于解决电极组件在使用过程中容易被损坏的问题,以提升电池单体的使用安全性和使用寿命。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电装置,用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以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,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本申请一实施例的一种用电装置为车辆1000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可以为燃油汽车、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。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,也可以设置在车辆1000的头部,还可以设置在车辆1000的尾部。电池100可以用于车辆1000的进行供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源或使用电源等。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不仅可以作为车辆1000的操作电源或使用电源,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和图3,图2为本申请一些实施例提供的电池100的结构爆炸图,图3为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构示意图。电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20用于容纳于箱体10内。
其中,箱体10用于为电池单体20提供装配空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一箱本体11和第二箱本体12,第一箱本体11与第二箱本体12相互盖合,第一箱本体11和第二箱本体12共同限定出用于容纳电池单体20的装配空间。第二箱本体12可以为一端开放的空心结构,第一箱本体11可以为板状结构,第一箱本体11盖合于第二箱本体12的开放侧,以使第一箱本体11与第二箱本体12共同限定出装配空间;第一箱本体11和第二箱本体12也可以是均为一侧开放的空心结构,第一箱本体11的开放侧盖合于第二箱本体12的开放侧。当然,第一箱本体11和第二箱本体12形成的箱体10可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体等。示例性的,在图2中箱体10的形状为长方体。
在电池100中,设置于箱体10内的电池单体20可以是一个,也可以是多个。当设置于箱体10内的电池单体20为多个时,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,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10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,每个电池单体20可以为二次电池或一次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池单体20可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。示例性的,在图3中,电池单体20为长方体结构。
根据本申请的一些实施例,参照图3,并请进一步参照图4、图5和图6,图4为本申请一些实施例提供的电池单体20的结构爆炸图,图5为本申请一些实施例提供的电池单体20的局部剖视图,图6为图5所示的电池单体20的A处的局部放大图。本申请提供了一种电池单体20,电池单体20包括外壳21、电极组件22、第一绝缘件23和支撑架24。外壳21具有第一壁211,电极组件22容纳于外壳21内,电极组件22包括主体部221。沿第一壁的厚度方向X,第一绝缘件23设置于第一壁211面向电极组件22的一侧,第一绝缘件23用于绝缘隔离电极组件22和第一壁211。沿第一壁的厚度方向X,支撑架24设置于主体部221与第一绝缘件23之间,支撑架24与第一绝缘件23热熔连接。
其中,外壳21还可以用于容纳电解质,例如电解液。外壳21可以是多种结构形式,比如,圆柱体或长方体等。同样的,外壳21的材质也可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢或铝合金等。
在一些实施例中,外壳21可以包括壳体212和端盖213,壳体212的内部形成有容纳腔,容纳腔用于容纳电极组件22,且容纳腔具有开口2121,即壳体212为一端开口2121的空心结构,端盖213盖合于壳体212的开口2121处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件22和电解质的密封空间。
需要说明的是,第一壁211可以是端盖213,也可以是壳体212的一个壁。示例性的,在图3和图4中,第一壁211为端盖213。当然,电池单体20的结构并不局限于此,在其他实施例中,第一壁211也可以为壳体212与端盖213相对设置的底壁,第一壁211还可以是壳体212与端盖213相邻且相互抵接的侧壁。
在组装电池单体20时,可以先将电极组件22放入壳体212内,并向壳体212内填充电解质,之后再将端盖213盖合于壳体212的开口2121,以完成电池单体20的组装。
壳体212可以是多种形状,比如,圆柱体、长方体或棱柱结构等。壳体212的形状可根据电极组件22的具体形状来确定。比如,若电极组件22为圆柱体结构,则可选用圆柱体结构的壳体212;若电极组件22为长方体结构,则可选用长方体结构的壳体212。当然,端盖213的结构也可以是多种,比如,端盖213可以为板状结构或一端开放的空心结构等。示例性的,在图4中,壳体212为长方体结构。
当然,可理解的,外壳21并不仅仅局限于上述结构,外壳21也可以是其他结构,比如,外壳21包括壳体212和两个端盖213,壳体212为相对的两侧开口2121的空心结构,一个端盖213对应盖合于壳体212的一个开口2121处并形成密封连接,以形成用于容纳电极组件22和电解质的密封空间,也就是说,壳体212在相对的两侧上均形成有开口2121,且两个端盖213分别盖合于壳体212的两侧,以封闭对应的开口2121。
需要说明的是,电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件。电极组件22的主体部221可以包括正极极片、负极极片和隔离膜。其中,电极组件22的结构可以是多种,比如,电极组件22的主体部221可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过卷绕方式形成的卷绕式结构,电极组件22的主体部221也可以是由正极极片、隔离膜和负极极片通过层叠布置形成的叠片式结构。
其中,电极组件22还包括极耳222,极耳222连接于主体部221,极耳222用于输出电极组件22的正极或负极,以实现电池单体20的电能的输入或输出。电极组件22的极耳222为正极极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件或负极极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件。
示例性的,在图4中,电极组件22可以包括两个极耳222,且两个极耳222均连接于主体部221在第一壁的厚度方向X上面向第一壁211的一端,两个极耳222分别用于输出或输入电极组件22的正极和负极,以作为电极组件22的正输出极和负输出极。如果极耳222用于输出电极组件22的正极,则电极组件22对应的极耳222为正极极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件;如果极耳222用于输出电极组件22的负极,则电极组件22对应的极耳222为负极极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件。
可选地,容纳于外壳21内的电极组件22可以是一个,也可以是多个。示例性的,在图4中,电极组件22为两个,两个电极组件22的主体部221沿其厚度方向层叠设置,即两个电极组件22沿电池单体20的厚度方向层叠设置。当然,在其他实施例中,容纳于外壳21内的电极组件22也可以为三个、四个、五个或六个等层叠设置。
第一绝缘件23沿第一壁的厚度方向X设置于第一壁211面向电极组件22的一侧,也就是说,第一绝缘件23在第一壁的厚度方向X上设置于第一壁211和电极组件22之间,以起到绝缘隔离电极组件22和第一壁211的作用,从而有利于降低电极组件22与第一壁211之间的短接风险。
示例性的,第一绝缘件23起到绝缘隔离电极组件22和第一壁211的作用,第一绝缘件23的材质可以是多种,比如,聚丙烯、聚乙烯或聚碳酸酯等。
支撑架24在第一壁的厚度方向X上设置于主体部221与第一绝缘件23之间,从而使得支撑架24能够为主体部221起到一定的支撑作用,以增加电极组件22的主体部221的受力面积,进而能够缓解电极组件22的主体部221局部受力过大的现象,有利于降低电极组件22的主体部221因局部受力而被损坏的风险。
示例性的,支撑架24的材质可以是多种,比如,聚丙烯、聚乙烯或聚碳酸酯等。
其中,支撑架24与第一绝缘件23热熔连接,也就是说,支撑架24的部分与第一绝缘件23的部分相互熔融后再固定相连,以使支撑架24的部分与第一绝缘件23的部分熔融为一体。示例性的,支撑架24与第一绝缘件23热熔连接的方式可以是多种,比如,可以通过激光焊接的方式对支撑架24和第一绝缘件23进行局部熔化,以实现支撑架24与第一绝缘件23之间的热熔连接,也可以通过高温熔化的方式对支撑架24和第一绝缘件23进行局部熔化,以实现支撑架24与第一绝缘件23之间的热熔连接。
在一些实施例中,参见图4、图5和图6所示,电池单体20还可以包括电极端子25,电极端子25安装于第一壁211上,电极端子25用于与电极组件22的极耳222相连,以实现电极端子25与电极组件22电连接,从而通过电极端子25能够输入或输出电池单体20的电能。
示例性的,电池单体20可以包括两个电极端子25为,两个电极端子25分别作为电池单体20的正输出极和负输出极,也就是说,两个电极端子25分别与电极组件22的两个极耳222相连,从而能够输出或输入电池单体20的正极和负极。
可选地,电池单体20还可以包括集流构件26,集流构件26与电极端子25一一对应设置,集流构件26沿第一壁的厚度方向X设置于支撑架24与第一绝缘件23之间,集流构件26用于连接电极端子25和电极组件22的极耳222,以实现电极组件22与电极端子25之间的电连接。当然,在其他实施例中,电池单体20也可以不设置集流构件26,也就是说,电极组件22的极耳222直接与电极端子25相连。
其中,第一绝缘件23的部分沿第一壁的厚度方向X设置于集流构件26与第一壁211之间,即第一绝缘件23具有在第一壁的厚度方向X位于集流构件26与第一壁211之间的部分,从而能够将第一绝缘件23固定于第一壁211上,且能够有效绝缘隔离集流构件26和第一壁211,从而有利于降低集流构件26与第一壁211之间的短接风险。
在图6中,第一壁211上设置有引出孔2111,引出孔2111与电极端子25一一对应设置,引出孔2111沿第一壁的厚度方向X延伸,且引出孔2111的两端沿第一壁的厚度方向X分别贯穿第一壁211的两侧,每个电极端子25对应穿设于一个引出孔2111内,以将电极端子25安装于第一壁211上。在第一壁的厚度方向X上,电极端子25的一端用于与集流构件26相连,另一端用于与电池100内的汇流部件相连,从而能够实现电池单体20的电能的输入或输出。
其中,电极端子25绝缘安装于第一壁211上,即电极端子25与第一壁211之间未形成电连接,也就是说,电极端子25与外壳21的端盖213之间未形成电连接。
可选地,电极端子25上还可以连接有铆接块251,沿第一壁的厚度方向X,铆接块251设置于第一壁211背离第一绝缘件23的一侧,且铆接块251连接于电极端子25远离集流构件26的一端,以将电极端子25固定于第一壁211上。
在一些实施例中,参见图6所示,电池单体20还可以包括第二绝缘件27和密封件28,第二绝缘件27和密封件28均与电极端子25一一对应设置。沿第一壁的厚度方向X,第二绝缘件27的至少部分设置于铆接块251与第一壁211之间,以绝缘隔离铆接块251与第一壁211,从而有利降低铆接块251与第一壁211之间的短接风险。密封件28的至少部分设置于引出孔2111内,密封件28用于密封电极端子25与引出孔2111的孔壁之间的间隙,从而有利于降低电池单体20内的电解液出现泄漏的风险。
示例性的,第二绝缘件27的材质可以是多种,比如,塑胶、橡胶或硅胶等。同样的,密封件28的材质也可以是多种,比如,塑胶、橡胶或硅胶等。
在一些实施例中,电池单体20还可以包括泄压机构29,泄压机构29安装于外壳21上,可选地,泄压机构29可以是设置于端盖213上,泄压机构29也可以是设置于壳体212上。同样的,电池单体20的泄压机构29可以是一个,也可以是多个。泄压机构29用于在电池单体20的内部压力或温度达到预定值时泄放电池单体20内部的压力。
示例性的,电池单体20仅设置有一个泄压机构29,且泄压机构29安装于端盖213上,泄压机构29可以是诸如防爆阀、防爆片、气阀、泄压阀或安全阀等泄压部件。
外壳21内设置有用于绝缘隔离电极组件22和第一壁211的第一绝缘件23,且支撑架24通过热熔连接的方式连接在第一绝缘件23上,使得支撑架24能够固定在第一绝缘件23上,以将支撑架24紧固于外壳21内,采用这种结构的电池单体20能够减少支撑架24在使用过程中出现窜动或移位的现象,从而能够降低支撑架24因窜动或移位而损坏电极组件22的风险,以提升电池单体20的使用稳定性和可靠性,进而利于提升电池单体20的使用安全性和使用寿命,此外,采用热熔连接的方式将支撑架24固定于第一绝缘件23上,一方面能够提高支撑架24与第一绝缘件23之间的连接牢固性,以降低支撑架24与第一绝缘件23在使用过程中出现脱离的风险,另一方面便于将支撑架24固定于第一绝缘件23上,有利于降低装配难度。
根据本申请的一些实施例,参照图5和图6,并请进一步参照图7和图8,图7为本申请一些实施例提供的电池单体20的支撑架24的结构示意图,图8为本申请一些实施例提供的电池单体20的第一绝缘件23的结构示意图。支撑架24具有第一连接部241,第一绝缘件23具有第二连接部231,第一连接部241与第二连接部231热熔连接,支撑架24的透光率为T1,第一绝缘件23的透光率为T2,满足,T1>T2
其中,支撑架24的第一连接部241与第一绝缘件23的第二连接部231通过激光热熔连接,也就是说,支撑架24的第一连接部241的部分与第一绝缘件23的第二连接部231的部分通过激光焊接的方式熔化后相互连接并在支撑架24的第一连接部241与第一绝缘件23的第二连接部231之间形成有熔融区。
第一连接部241的透光率T1大于第二连接部231的透光率T2,即第一连接部241供激光穿透的能力大于第二连接部231供激光穿透的能力,以使激光能够透过支撑架24的第一连接部241后照射在第一绝缘件23的第二连接部231上,从而使得支撑架24的第一连接部241与第一绝缘件23的第二连接部231相互接触的表面能够相互熔化后连接。
支撑架24的第一连接部241与第一绝缘件23的第二连接部231相互热熔连接,以实现支撑架24固定于第一绝缘件23上,通过将支撑架24的第一连接部241的透光率设置为大于第一绝缘件23的第二连接部231的透光率,一方面使得透光率不同的第一连接部241和第二连接部231能够通过激光焊接的方式热熔连接,有利于降低支撑架24与第一绝缘件23之间的装配难度,另一方面使得在电池单体20的装配过程中激光能够从支撑架24面向主体部221的一侧进入并穿透支撑架24后作用在第一连接部241与第二连接部231的接触面上,以实现第一连接部241与第二连接部231之间的激光热熔连接,有利于降低支撑架24与第一绝缘件23相互激光焊接的装配难度,以提升电池单体20的生产效率,且便于激光穿过支撑架24的第一连接部241后熔化第一绝缘件23的第二连接部231与支撑架24的第一连接部241的接触面,以使第一绝缘件23的第二连接部231与支撑架24的第一连接部241相互熔化连接,从而能够有效保证第一绝缘件23与支撑架24之间的连接质量,有利于提高第一绝缘件23与支撑架24的连接稳定性和可靠性。
在一些实施例中,支撑架24的第一连接部241的透光率为T1,满足,40%≤T1≤99%。
其中,40%≤T1≤99%,即第一连接部241的透光率为40%到99%。支撑架24的第一连接部241的材质可以是多种,比如,聚丙烯、聚乙烯或聚碳酸酯等。
示例性的,第一连接部241的透光率T1可以为40%、50%、60%、70%、80%、90%或99%等。
在实验过程中,选用透光率为5%的第二连接部231,同时选用透光率不同的第一连接部241进行单一变量的实验,以测量透光率不同的第一连接部241对第一连接部241和第二连接部231相互激光热熔连接的影响,实验结果如下:
Figure BDA0004037192550000131
从上面的实验数据可以看出,在第一连接部241的透光率低于30%时,激光无法对第一连接部241和第二连接部231进行焊接,从而无法满足装配需求。在第一连接部241的透光率达到35%时,虽然第一连接部241和第二连接部231能够相互焊接,但是两者的焊印强度不足,只需0.5N的力便可以导致第一连接部241和第二连接部231脱焊,而在第一连接部241的透光率达到40%时,第一连接部241和第二连接部231能够相互焊接,且焊印强度的剥离力能够达到2.8N,能够满足实际装配所需,因此,将第一连接部241的透光率优选设置在40%以上,既能够满足第一连接部241与第二连接部231之间的激光焊接需求,还能够满足第一连接部241与第二连接部231之间的焊接强度需求。
优先地,60%≤T1≤99%。请继续参见上述实验结果,在第一连接部241的透光率达到60%时,第一连接部241和第二连接部231能够相互焊接,且焊印强度的剥离力能够达到3.5N,有利于进一步保证第一连接部241和第二连接部231的连接强度。通过将支撑架24的第一连接部241的透光率进一步设置在60%到99%,从而能够进一步提升第一连接部241的透光效果,以进一步提升第一连接部241和第二连接部231通过激光热熔连接的质量,进而有利于进一步提高第一连接部241与第二连接部231之间的焊接强度。
通过将支撑架24的第一连接部241的透光率设置在40%到99%,从而能够有效保证支撑架24的第一连接部241的透光效果,以缓解因支撑架24的第一连接部241的透光率过低造成激光无法有效穿透支撑架24的第一连接部241而导致支撑架24的第一连接部241与第一绝缘件23的第二连接部231无法焊接的现象,进而便于激光穿过支撑架24的第一连接部241后熔化第一绝缘件23的第二连接部231与支撑架24的第一连接部241的接触面,以使第一绝缘件23与支撑架24相互熔化连接,有利于保证第一绝缘件23与支撑架24之间的连接质量。
在一些实施例中,第一绝缘件23的第二连接部231的透光率为T2,满足,0%≤T2≤10%。
其中,0%≤T2≤10%,即第一绝缘件23的第二连接部231的透光率为0%到10%。示例性的,第一绝缘件23的第二连接部231的材质可以是聚丙烯、聚乙烯或聚碳酸酯等。
示例性的,第一绝缘件23的第二连接部231的透光率T2可以为0%、1%、2%、3%、5%、7%、9%或10%等。
在实验过程中,选用透光率为95%的第一连接部241,同时选用透光率不同的第二连接部231进行单一变量的实验,以测量透光率不同的第二连接部231对第一连接部241和第二连接部231相互激光热熔连接的影响,实验结果如下:
Figure BDA0004037192550000141
从上面的实验数据可以看出,在第一绝缘件23的第二连接部231的透光率大于10%时,激光无法对第一绝缘件23的第二连接部231和支撑架24的第一连接部241进行焊接,从而无法满足装配需求。而在第一绝缘件23的第二连接部231的透光率低于或等于10%时,第二连接部231和第一连接部241能够相互焊接,且焊印强度的剥离力能够达到1.1N,能够满足实际装配所需,因此,将第二连接部231的透光率优选设置在10%以下,既能够满足第二连接部231和第一连接部241之间的激光焊接需求,还能够满足第二连接部231和第一连接部241之间的焊接强度需求。
通过将第一绝缘件23的第二连接部231的透光率设置在0%到10%,以降低第一绝缘件23的第二连接部231的透光效果,从而能够有效缓解因第二连接部231的透光率过高而造成激光穿过第二连接部231后无法熔化第二连接部231与第一连接部241的接触面的现象,以使激光能够集中在第二连接部231与第一连接部241的接触面上,有利于保证第二连接部231与第一连接部241之间的连接质量,且有利于降低激光穿过第一绝缘件23后对电池单体20的其他部件造成损伤的风险,以保证电池单体20的生产质量。
根据本申请的一些实施例,请参见图5、图6和图7所示,沿第一壁的厚度方向X,第一连接部241与第二连接部231层叠设置并热熔连接。
其中,第一连接部241与第二连接部231层叠设置并热熔连接,也就是说,第一连接部241和第二连接部231在第一壁的厚度方向X上相互抵接,并在第一连接部241和第二连接部231相互抵接的位置热熔连接,以使支撑架24的部分连接在第一绝缘件23的部分上。
支撑架24和第一绝缘件23分别设置有第一连接部241和第二连接部231,通过将第一连接部241和第二连接部231相互层叠设置并热熔连接便能够实现支撑架24与第一绝缘件23之间的固定连接,采用这种结构的电池单体20一方面便于装配,有利于降低支撑架24与第一绝缘件23之间的装配难度,另一方面将第一连接部241和第二连接部231相互层叠后再热熔连接有利于提高支撑架24与第一绝缘件23之间的装配质量,以提升支撑架24与第一绝缘件23之间的连接稳定性和可靠性。
在一些实施例中,参见图6所示,沿第一壁的厚度方向X,第一连接部241的厚度为D1,满足,0.5mm≤D1≤2.5mm。
其中,0.5mm≤D1≤2.5mm,即第一连接部241在第一壁的厚度方向X上的尺寸为0.5mm到2.5mm。
示例性的,第一连接部241的厚度D1可以为0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm或2.5mm等。
在实验过程中,选用透光率为95%的第一连接部241和透光率为5%的第二连接部231进行实验,同时将第一绝缘件23的第二连接部231的厚度设置为2mm,并将支撑架24的第一连接部241在第一壁的厚度方向X上的厚度设置为不同大小的情况下进行实验,以测量第一连接部241的厚度不同对第一连接部241和第二连接部231的激光热熔连接的影响,实验结果如下:
Figure BDA0004037192550000151
从上面的实验数据可以看出,在第一连接部241的厚度小于0.5mm时,第一连接部241在激光热熔连接的过程中存在被焊穿的现象,无法满足装配需求,在第一连接部241的厚度达到0.5mm后,就可以缓解第一连接部241被焊穿的现象,且能够保证第一连接部241与第二连接部231之间的焊接强度,因此,将第一连接部241的厚度设置为大于或等于0.5mm。
在第一连接部241的厚度达到2.5mm后,虽然能够缓解第一连接部241被焊穿的现象,且能够保证第一连接部241与第二连接部231之间的焊接强度,但是在第一连接部241的厚度大于2.5mm之后,第一连接部241和第二连接部231的焊接强度增加的情况已经没有太大的改善了,因此,为了节省第一连接部241的材料,且为了优化第一连接部241的占用空间,将第一连接部241的厚度优选在小于或等于2.5mm。
通过将第一连接部241的厚度设置在0.5mm到2.5mm,一方面能够缓解因第一连接部241的厚度过小而造成第一连接部241的结构强度不足的现象,以减少第一连接部241在与第二连接部231热熔连接的过程中出现变形的现象,从而能够有效降低第一连接部241与第二连接部231之间出现间隙或连接失效的风险,有利于提升第一连接部241与第二连接部231之间的连接质量和连接稳定性,另一方面能够缓解因第一连接部241的厚度过大而造成材料浪费或装配难度过大的现象,从而有利于降低电池单体20的制造成本。
在一些实施例中,请继续参见图6所示,沿第一壁的厚度方向X,第二连接部231的厚度为D2,满足,0.5mm≤D2≤2.5mm。
其中,0.5mm≤D2≤2.5mm,即第二连接部231在第一壁的厚度方向X上的尺寸为0.5mm到2.5mm。
示例性的,第二连接部231的厚度D2可以为0.5mm、0.6mm、0.8mm、1mm、1.5mm、2mm或2.5mm等。
在实验过程中,选用透光率为95%的第一连接部241和透光率为5%的第二连接部231进行实验,同时将支撑架24的第一连接部241的厚度设置为2mm,并将第一绝缘件23的第二连接部231在第一壁的厚度方向X上的厚度设置为不同大小的情况下进行实验,以测量第二连接部231的厚度不同对第一连接部241和第二连接部231的激光热熔连接的影响,实验结果如下:
Figure BDA0004037192550000161
从上面的实验数据可以看出,在第二连接部231的厚度小于0.5mm时,第二连接部231在激光热熔连接的过程中存在被焊穿的现象,无法满足装配需求,在第二连接部231的厚度达到0.5mm后,就可以缓解第二连接部231被焊穿的现象,且能够保证第一连接部241与第二连接部231之间的焊接强度,因此,将第二连接部231的厚度设置为大于或等于0.5mm。
在第二连接部231的厚度达到2.5mm后,虽然能够缓解第二连接部231被焊穿的现象,且能够保证第一连接部241与第二连接部231之间的焊接强度,但是在第二连接部231的厚度大于2.5mm之后,第一连接部241和第二连接部231的焊接强度增加的情况已经没有太大的改善了,因此,为了节省第二连接部231的材料,且为了优化第二连接部231的占用空间,将第二连接部231的厚度优选在小于或等于2.5mm。
通过将第二连接部231的厚度设置在0.5mm到2.5mm,一方面能够缓解因第二连接部231的厚度过小而造成第二连接部231的结构强度不足的现象,以减少第二连接部231在与第一连接部241热熔连接的过程中出现变形的现象,从而能够有效降低第二连接部231与第一连接部241之间出现间隙或连接失效的风险,有利于提升第二连接部231与第一连接部241之间的连接质量和连接稳定性,另一方面能够缓解因第二连接部231的厚度过大而造成材料浪费或装配难度过大的现象,从而有利于降低电池单体20的制造成本。
根据本申请的一些实施例,参见图5、图6和图7所示,支撑架24还包括本体部242,沿第一方向Y,第一连接部241凸出于本体部242的一端,第一方向Y垂直于第一壁的厚度方向X。
其中,沿第一方向Y,第一连接部241凸出于本体部242的一端,即第一连接部241连接于本体部242在第一方向Y上的一端,且第一连接部241凸出于本体部242,第一方向Y为支撑架24的长度方向,同时也为端盖213的长度方向。
示例性的,第一连接部241与本体部242为一体成型结构,即第一连接部241与本体部242采用注塑或挤出成型等一体成型工艺制成,以形成一体式结构的支撑架24。当然,支撑架24的结构并不局限于此,在其他实施例中,第一连接部241与本体部242也可以为分体式结构,第一连接部241可以通过粘接、卡接或热熔连接等方式连接于本体部242在第一方向Y上的一端。
支撑架24还设置有本体部242,且第一连接部241为支撑架24在第一方向Y上凸出于本体部242的一端的部分,即支撑架24用于与第一绝缘件23相连的第一连接部241位于支撑架24在第一方向Y上的一端,采用这种结构的支撑架24能够对电池单体20的其他部件进行有效避让,以便于对支撑架24和第一绝缘件23进行装配,有利于降低装配难度。
在一些实施例中,请参见图6和图7所示,沿第一方向Y,本体部242的两端均凸设有第一连接部241,第一连接部241与第二连接部231一一对应设置。
其中,本体部242的两端均凸设有第一连接部241,也就是说,支撑架24包括两个第一连接部241,且两个第一连接部241分别连接于本体部242在第一方向Y上的两端。
第一连接部241与第二连接部231一一对应设置,即第一绝缘件23也设置有两个第二连接部231,且每个第二连接部231与一个第一连接部241在第一壁的厚度方向X上相互层叠设置并热熔连接。
支撑架24的本体部242在第一方向Y上的两端均设置有第一连接部241,且第一绝缘件23对应设置有两个第二连接部231,从而能够将支撑架24在第一方向Y上的两端均固定在第一绝缘件23上,有利于进一步提高支撑架24连接于第一绝缘件23上的稳定性和可靠性,以降低支撑架24与第一绝缘件23在使用过程中出现脱落的风险。
根据本申请的一些实施例,参见图6和图8所示,第一绝缘件23包括绝缘本体232和凸起233,沿第一壁的厚度方向X,绝缘本体232设置于第一壁211面向电极组件22的一侧。凸起233凸设于绝缘本体232面向电极组件22的一侧,凸起233具有第二连接部231。
其中,沿第一壁的厚度方向X,绝缘本体232设置于第一壁211面向电极组件22的一侧,即绝缘本体232在第一壁的厚度方向X上设置于电极组件22与第一壁211之间,以实现电极组件22与第一壁211之间的绝缘隔离。
凸起233具有第二连接部231,也就是说,支撑架24的第一连接部241连接于第一绝缘件23的凸起233上。
第一绝缘件23设置有绝缘本体232和凸设于绝缘本体232上的凸起233,凸起233具有第二连接部231,使得支撑架24的第一连接部241连接于第一绝缘件23的凸起233上,采用这种结构的第一绝缘件23便于对第一绝缘件23和支撑架24进行装配,有利于降低第一连接部241与第二连接部231之间的连接难度。
根据本申请的一些实施例,请继续参见图6和图8所示。沿第一壁的厚度方向X,凸起233具有面向电极组件22的第一表面2331,第一表面2331设置有第一凹槽2332,第一连接部241抵靠于第一凹槽2332的槽底面。绝缘本体232具有抵靠于第一壁211的第二表面2321,第二表面2321设置有第二凹槽2322,凸起233位于第一凹槽2332的槽底面与第二凹槽2322的槽底面之间的部分形成第二连接部231。
其中,凸起233位于第一凹槽2332的槽底面与第二凹槽2322的槽底面之间的部分形成第二连接部231,也就是说,凸起233在第一壁的厚度方向X上的两侧分别设置有第一凹槽2332和第二凹槽2322,且凸起233位于第一凹槽2332的槽底面和第二凹槽2322的槽底面之间的区域则为第一绝缘件23的第二连接部231。
通过在凸起233的第一表面2331上设置第一凹槽2332,并在绝缘本体232的第二表面2321上设置第二凹槽2322,使得凸起233在第一凹槽2332的槽底面与第二凹槽2322的槽底面之间的部分形成用于与第一连接部241热熔连接的第二连接部231,采用这种结构的第一绝缘件23在保证凸起233的结构强度的同时能够对第二连接部231的厚度进行削薄,以便于对第二连接部231的厚度进行控制,有利于提升第二连接部231与第一连接部241的连接质量。此外,在第一连接部241抵靠于第一凹槽2332的槽底面并与第二连接部231热熔连接后,通过第一凹槽2332能够容纳第一连接部241的至少部分,有利于对第一连接部241起到一定的保护作用,以减少第一连接部241在装配或使用过程中出现被磨损的现象。
根据本申请的一些实施例,参照图6和图8,并请进一步参照图9,图9为本申请一些实施例提供的支撑架24与第一绝缘件23的连接示意图。第一绝缘件23包括绝缘本体232和两个凸起233。沿第一壁的厚度方向X,绝缘本体232设置于第一壁211面向电极组件22的一侧。两个凸起233凸设于绝缘本体232面向电极组件22的一侧,沿第一方向Y,两个凸起233间隔设置,两个凸起233之间形成容纳空间234,容纳空间234用于容纳支撑架24的至少部分,第一方向Y垂直于第一壁的厚度方向X。
其中,两个凸起233之间形成容纳空间234,容纳空间234用于容纳支撑架24的至少部分,即支撑架24在第一方向Y上容纳于第一绝缘件23的两个凸起233之间。
通过将支撑架24的至少部分容纳于第一绝缘件23的两个凸起233之间形成的容纳空间234内,从而能够对支撑架24起到一定的限位和定位作用,一方面便于对支撑架24进行装配,且能够对支撑架24起到一定的保护作用,另一方面能够进一步减少支撑架24在电池单体20的装配或使用过程中出现窜动的现象,以降低支撑架24因窜动而破坏电极组件22的风险,进而有利于提升电池单体20的使用安全性和使用寿命。
在一些实施例中,参照图6和图9所示,沿第一壁的厚度方向X,凸起233具有面向主体部221的第一表面2331,支撑架24不超出第一表面2331。
其中,支撑架24不超出第一表面2331,也就是说,支撑架24整体均容纳于两个凸起233之间,使得支撑架24在第一壁的厚度方向X上没有延伸出凸起233的第一表面2331的部分。当然,在其他实施例中,支撑架24也可以是部分容纳于两个凸起233之间,即支撑架24的部分沿第一壁的厚度方向X延伸出第一表面2331。
通过将支撑架24在第一壁的厚度方向X上设置为不超出凸起233的第一表面2331,也就是说,支撑架24整体均容纳于容纳空间234内,从而一方面能够提升第一绝缘件23对支撑架24的限位效果,且有利于提升第一绝缘件23对支撑架24的保护效果,另一方面能够节省第一绝缘件23与支撑架24的占用空间,有利于优化电池单体20的内部空间,提升电池单体20的内部空间利用率。
根据本申请的一些实施例,参见图6、图7、图8和图9所示,支撑架24包括本体部242和第一连接部241,本体部242容纳于容纳空间234内,沿第一方向Y,第一连接部241凸出于本体部242的至少一端。沿第一壁的厚度方向X,凸起233具有面向主体部221的第一表面2331,第一表面2331设置有第一凹槽2332,沿第一方向Y,第一凹槽2332贯穿凸起233并与容纳空间234连通,第一连接部241延伸至第一凹槽2332内,且第一连接部241热熔连接于第一凹槽2332的槽底面。
其中,沿第一方向Y,第一连接部241凸出于本体部242的至少一端,即本体部242在第一方向Y上可以是一端设置有第一连接部241,也可以是在第一方向Y上的两端均设置有第一连接部241。示例性的,在图7中,本体部242在第一方向Y上的两端均设置有第一连接部241。
沿第一方向Y,第一凹槽2332贯穿凸起233并与容纳空间234连通,第一连接部241延伸至第一凹槽2332内,即设置于凸起233的第一表面2331上的第一凹槽2332沿第一方向Y贯穿凸起233面向容纳空间234的一侧,且使得第一凹槽2332能够容纳空间234连通,以实现支撑架24的第一连接部241能够从容纳空间234延伸至第一凹槽2332内。
第一连接部241热熔连接于第一凹槽2332的槽底面,即第一凹槽2332槽底壁为第一绝缘件23的第二连接部231。
通过在凸起233面向主体部221的第一表面2331上设置第一凹槽2332,且第一凹槽2332沿第一方向Y贯穿凸起233并与容纳空间234连通,使得凸起233为阶梯结构,从而通过将支撑架24的本体部242容纳于容纳空间234内,并将支撑架24的第一连接部241设置为延伸至第一凹槽2332内,且第一连接部241抵靠并热熔连接于第一凹槽2332的槽底面,从而通过凸起233能够在第一壁的厚度方向X上对支撑架24起到一定的限位和定位作用,以提升支撑架24与第一绝缘件23之间的装配质量,且便于实现支撑架24与第一绝缘件23之间的热熔连接,有利于降低装配难度。
根据本申请的一些实施例,参照图6、图8和图9,并请进一步参照图10,图10为本申请一些实施例提供的支撑架24连接于第一绝缘件23的仰视图。第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面间隔设置,且第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面之间的距离为L,满足,0.8mm≤L≤2mm。
其中,第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面间隔设置,即在垂直于第一壁的厚度方向X的方向上,支撑架24的第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面之间存在间隙。
第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面之间的距离为L,满足,0.8mm≤L≤2mm,也就是说,第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面之间的间隙的大小为0.8mm到2mm。
示例性的,第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面之间的距离L可以是0.8mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2mm等。
通过将支撑架24的第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面之间的距离设置在0.8mm到2mm,一方面能够缓解容纳于第一凹槽2332内的第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面的间距过小而造成支撑架24装配至容纳空间234内第一凹槽2332内的装配难度过大,且装配精度要求过高的现象,从而有利于降低支撑架24与第一绝缘件23之间的装配难度,以提升装配效率,另一方面能够缓解支撑架24的第一连接部241与第一凹槽2332的槽侧面的间距过大而导致第一凹槽2332对支撑架24的限位和定位效果不佳的现象。
根据本申请的一些实施例,参见图4、图5和图6所示,电池单体20还包括电极端子25,电极端子25设置于第一壁211。电极组件22还包括极耳222,沿第一壁的厚度方向X,极耳222凸设于主体部221面向第一壁211的一端,极耳222绕着支撑架24弯折,且极耳222与电极端子25相连。
其中,电极端子25起到输出或输入电池单体20的电能的作用,电极端子25的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。
沿第一壁的厚度方向X,极耳222凸设于主体部221面向第一壁211的一端,即电极组件22在第一壁的厚度方向X上靠近第一壁211的一端形成有极耳222。
若极耳222用于输出电极组件22的正极,则极耳222为正极极片上未涂覆正极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件;若极耳222用于输出电极组件22的负极,则极耳222为负极极片上未涂覆负极活性物质层的区域相互层叠连接形成的部件。示例性的,电极组件22具有两个极耳222,两个极耳222均凸设于主体部221面向第一壁211的一端,且两个极耳222分别输出或输入电极组件22的正极和负极。
示例性的,电极端子25为两个,两个电极端子25均安装于第一壁211上,且每个电极端子25与一个极耳222相连,从而通过两个电极端子25能够输出或输入电池单体20的正极和负极。
极耳222绕着支撑架24弯折,即极耳222从主体部221的一端绕着支撑架24弯折后与位于支撑架24背离主体部221的一侧的电极端子25相连,以减少极耳222倒插至主体部221内的现象,有利于降低电池单体20的短路风险。
示例性的,极耳222绕着支撑架24的本体部242弯折后与电极端子25相连。
需要说明的是,在其他实施例中,极耳222也可以设置为不绕支撑架24弯折的结构,即极耳222在第一壁的厚度方向X上位于支撑架24面向主体部221的一侧,在这种实施例中,只需在集流构件26和极耳222之间连接连接件即可实现集流构件26与极耳222的电连接,连接件可以是导线、U型连接片或L型连接片等。
外壳21的第一壁211上设置有电极端子25,且极耳222设置于主体部221面向第一壁211的一端上,通过将极耳222设置为绕着支撑架24弯折后再与电极端子25相连,以实现电极组件22与电极端子25电连接,从而能够实现电池单体20的电能的输入或输出,采用这种结构的电池单体20使得极耳222与电极端子25相连的部分位于支撑架24背离主体部221的一侧,进而能够有效缓解极耳222在装配或使用过程中出现倒插至电极组件22的主体部221内的现象,有利于降低电池单体20的短路风险,以提升电池单体20的使用安全性。此外,由于支撑架24热熔连接于第一绝缘件23上,从而能够有效减少支撑架24在电池单体20的使用过程中出现窜动或移位的现象,进而能够有效降低支撑架24因窜动而破坏极耳222的形态或损坏极耳222的风险,以缓解极耳222与其他部件短接或电极组件22与电极端子25出现连接失效的现象,利于提升电池单体20的使用安全性和使用寿命。
根据本申请的一些实施例,请继续参见图4、图5和图6所示,电池单体20还包括集流构件26,沿第一壁的厚度方向X,集流构件26设置于第一绝缘件23与支撑架24之间,集流构件26连接电极端子25和极耳222。
其中,集流构件26起到连接电极端子25和电极组件22的极耳222的作用,以实现电极组件22与电极端子25之间的电连接。集流构件26的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等。
示例性的,集流构件26与电极端子25和极耳222均为焊接连接。
集流构件26设置于第一绝缘件23与支撑架24之间,即在第一壁的厚度方向X上,第一绝缘件23和支撑架24分别位于集流构件26的两侧,使得第一绝缘件23位于集流构件26和第一壁211之间,以绝缘隔离集流构件26和第一壁211。
示例性的,集流构件26为两个,每个集流构件26连接一个电极端子25和一个极耳222,以实现电极组件22与两个电极端子25电连接。
需要说明的是,在第一绝缘件23包括绝缘本体232和沿第一壁的厚度方向X凸设于绝缘本体232面向电极组件22的一侧的凸起233的实施例中,沿第一壁的厚度方向X,集流构件26位于支撑架24的本体部242与第一绝缘件23的绝缘本体232之间,以实现集流构件26与电极端子25和极耳222相连,且通过第一绝缘件23的绝缘本体232能够绝缘隔离第一壁211和集流构件26。
电池单体20内还设置有集流构件26,通过将集流构件26与电极端子25相连,并将集流构件26设置于第一绝缘件23与支撑架24之间,以便于集流构件26连接电极端子25和电极组件22的极耳222,从而实现电极组件22与电极端子25的电连接,以输出或输入电池单体20的电能,采用这种结构便于将极耳222连接在集流构件26上,有利于降低极耳222与电极端子25之间的装配难度。
根据本申请的一些实施例,参见图3和图4所示,外壳21包括壳体212和端盖213。壳体212的内部形成具有开口2121的容纳腔,电极组件22容纳于容纳腔内。端盖213封闭开口2121,端盖213为第一壁211。
其中,端盖213为第一壁211,即第一绝缘件23和支撑架24在第一壁的厚度方向X上设置于端盖213和电极组件22的主体部221之间。
外壳21的第一壁211为外壳21用于封闭壳体212的开口2121的端盖213,采用这种结构的电池单体20便于对支撑架24和第一绝缘件23进行装配,且有利于降低第一绝缘件23装配至外壳21内以及支撑架24与第一绝缘件23之间的装配难度,从而有利于提升电池单体20的生产效率。
需要说明的是,电池单体20的结构并不局限于此,在一些实施例中,电池单体20还可以是其他结构,比如,外壳21包括壳体212和端盖213,壳体212包括一体成型的侧壁和第一壁211,侧壁围设于第一壁211的周围,沿第一壁的厚度方向X,侧壁的一端连接于第一壁211,另一端围合形成开口2121,侧壁和第一壁211共同界定出用于容纳电极组件22的容纳腔,端盖213封闭开口2121。也就是说,第一壁211为壳体212在第一壁的厚度方向X上与端盖213相对设置的底壁,即第一绝缘件23和支撑架24在第一壁的厚度方向X上设置于壳体212与端盖213相对设置的底壁和电极组件22的主体部221之间。
其中,壳体212包括一体成型的侧壁和第一壁211,即壳体212为采用一体成型工艺制成,比如,冲压、铸造或挤出成型等,也就是说,壳体212的侧壁和第一壁211为一体式结构。
第一壁211为壳体212在第一壁的厚度方向X上与端盖213相对设置的一个壁,采用这种结构的电池单体20能够使得第一绝缘件23和支撑架24等部件远离端盖213,且使得第一壁211与端盖213之间不存在直接连接关系,从而能够第一绝缘件23和支撑架24等部件对第一壁211造成的拉扯或扭转时产生的力作用在端盖213上的现象,以降低端盖213与壳体212之间出现连接失效的风险,进而有利于进一步降低电池单体20在使用过程中出现漏液的风险。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种电池100,包括以上任一方案的电池单体20。
其中,电池100还可以包括箱体10,电池单体20容纳于箱体10内。
可选地,容纳于箱体10内的电池单体20可以是一个,也可以是多个,示例性的,在图2中,电池100包括多个电池单体20,且多个电池单体20均容纳于箱体10内。多个电池单体20之间可以是串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内。
根据本申请的一些实施例,本申请还提供了一种用电装置,包括以上任一方案的电池100,并且电池100用于为用电装置提供电能。
用电装置可以是前述任一应用电池100的设备或系统。
根据本申请的一些实施例,参见图3至图10所示,本申请提供了一种电池单体20,电池单体20包括外壳21、电极端子25、集流构件26、电极组件22、第一绝缘件23和支撑架24。外壳21包括壳体212和端盖213,壳体212的内部形成具有开口2121的容纳腔,电极组件22容纳于容纳腔内,端盖213封闭开口2121且端盖213为第一壁211。极端子连接于第一壁211上,且集流构件26与电极端子25相连。电极组件22容纳于外壳21内,电极组件22包括主体部221和极耳222,沿第一壁的厚度方向X,极耳222凸设于主体部221面向第一壁211的一端,极耳222与集流构件26相连。沿第一壁的厚度方向X,第一绝缘件23设置于第一壁211和集流构件26之间,第一绝缘件23用于绝缘隔离集流构件26和第一壁211。第一绝缘件23包括绝缘本体232和两个凸起233,沿第一壁的厚度方向X,绝缘本体232设置于第一壁211面向电极组件22的一侧,凸起233凸设于绝缘本体232面向电极组件22的一侧,且两个凸起233沿第一方向Y间隔设置并共同限定容纳空间234,凸起233具有面向电极组件22的第一表面2331,第一表面2331设置有第一凹槽2332,绝缘本体232具有抵靠于第一壁211的第二表面2321,第二表面2321设置有第二凹槽2322,凸起233位于第一凹槽2332的槽底面与第二凹槽2322的槽底面之间的部分形成第二连接部231。支撑架24包括本体部242和沿第一方向Y凸出于本体部242的两端的第一连接部241,本体部242容纳于容纳空间234内,集流构件26位于本体部242与第一绝缘件23的绝缘本体232之间,极耳222绕着本体部242弯折,且极耳222与集流构件26相连,第一连接部241沿第一方向Y延伸至第一凹槽2332内,且第一连接部241与第二连接部231沿第一壁的厚度方向X层叠设置并激光热熔连接,第一方向Y垂直于第一壁的厚度方向X。其中,第一连接部241的透光率为T1,第二连接部231的透光率为T2,满足,40%≤T1≤99%,0%≤T2≤10%,且沿第一壁的厚度方向X,第一连接部241的厚度为D1,第一连接部241的厚度为D2,满足,0.5mm≤D1≤2.5mm,0.5mm≤D2≤2.5mm。
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结合。
以上仅为本申请的优选实施例而已,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 (22)

1.一种电池单体,其特征在于,包括:
外壳,具有第一壁;
电极组件,容纳于所述外壳内,所述电极组件包括主体部;
第一绝缘件,沿所述第一壁的厚度方向,所述第一绝缘件设置于所述第一壁面向所述电极组件的一侧;以及
支撑架,沿所述第一壁的厚度方向,所述支撑架设置于所述主体部与所述第一绝缘件之间,所述支撑架与所述第一绝缘件热熔连接。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述支撑架具有第一连接部,所述第一绝缘件具有第二连接部,所述第一连接部与所述第二连接部热熔连接,所述第一连接部的透光率为T1,所述第二连接部的透光率为T2,满足,T1>T2
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,40%≤T1≤99%。
4.根据权利要求3所述的电池单体,其特征在于,60%≤T1≤99%。
5.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,0%≤T2≤10%。
6.根据权利要求2-5任一项所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁的厚度方向,所述第一连接部与所述第二连接部层叠设置并热熔连接。
7.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁的厚度方向,所述第一连接部的厚度为D1,满足,0.5mm≤D1≤2.5mm。
8.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁的厚度方向,所述第二连接部的厚度为D2,满足,0.5mm≤D2≤2.5mm。
9.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述支撑架还包括本体部,沿第一方向,所述第一连接部凸出于所述本体部的一端,所述第一方向垂直于所述第一壁的厚度方向。
10.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,所述本体部的两端均凸设有所述第一连接部,所述第一连接部与所述第二连接部一一对应设置。
11.根据权利要求6所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件包括:
绝缘本体,沿所述第一壁的厚度方向,所述绝缘本体设置于所述第一壁面向所述电极组件的一侧;
凸起,凸设于所述绝缘本体面向所述电极组件的一侧,所述凸起具有所述第二连接部。
12.根据权利要求11所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁的厚度方向,所述凸起具有面向所述电极组件的第一表面,所述第一表面设置有第一凹槽,所述第一连接部抵靠于所述第一凹槽的槽底面;
所述绝缘本体具有抵靠于所述第一壁的第二表面,所述第二表面设置有第二凹槽,所述凸起位于所述第一凹槽的槽底面与所述第二凹槽的槽底面之间的部分形成所述第二连接部。
13.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一绝缘件包括:
绝缘本体,沿所述第一壁的厚度方向,所述绝缘本体设置于所述第一壁面向所述电极组件的一侧;
两个凸起,凸设于所述绝缘本体面向所述电极组件的一侧,沿第一方向,两个所述凸起间隔设置,两个所述凸起之间形成容纳空间,所述容纳空间用于容纳所述支撑架的至少部分,所述第一方向垂直于所述第一壁的厚度方向。
14.根据权利要求13所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一壁的厚度方向,所述凸起具有面向所述主体部的第一表面,所述支撑架不超出所述第一表面。
15.根据权利要求13所述的电池单体,其特征在于,所述支撑架包括本体部和第一连接部,所述本体部容纳于所述容纳空间内,沿所述第一方向,所述第一连接部凸出于所述本体部的至少一端;
沿所述第一壁的厚度方向,所述凸起具有面向所述主体部的第一表面,所述第一表面设置有第一凹槽,沿所述第一方向,所述第一凹槽贯穿所述凸起并与所述容纳空间连通,所述第一连接部延伸至所述第一凹槽内,且所述第一连接部热熔连接于所述第一凹槽的槽底面。
16.根据权利要求15所述的电池单体,其特征在于,所述第一连接部与所述第一凹槽的槽侧面间隔设置,且所述第一连接部与所述第一凹槽的槽侧面之间的距离为L,满足,0.8mm≤L≤2mm。
17.根据权利要求1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,设置于所述第一壁;
所述电极组件还包括极耳,沿所述第一壁的厚度方向,所述极耳凸设于所述主体部面向所述第一壁的一端,所述极耳绕着所述支撑架弯折,且所述极耳与所述电极端子相连。
18.根据权利要求17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,沿所述第一壁的厚度方向,所述集流构件设置于所述第一绝缘件与所述支撑架之间,所述集流构件连接所述电极端子和所述极耳。
19.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括:
壳体,内部形成具有开口的容纳腔,所述电极组件容纳于所述容纳腔内;
端盖,封闭所述开口;
其中,所述端盖为所述第一壁。
20.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述外壳包括:
壳体,包括一体成型的侧壁和所述第一壁,所述侧壁围设于所述第一壁的周围,沿所述第一壁的厚度方向,所述侧壁的一端连接于所述第一壁,另一端围合形成开口,所述侧壁和所述第一壁共同界定出用于容纳所述电极组件的容纳腔;
端盖,封闭所述开口。
21.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-20任一项所述的电池单体。
22.一种用电装置,其特征在于,包括如权利要求21所述的电池。
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