CN219163530U - 一种电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池单体、电池及用电设备，属于电池领域。电池单体包括两端开口的壳体及封闭壳体两端开口的负极盖组件和正极盖组件，壳体内设有沿厚度方向并排设置的第一电芯组件和第二电芯组件，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极端分别设有由负极空箔群合拢而成的负极极耳，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳共同直接焊接于负极盖组件上，所述第一电芯组件和第二电芯组件的正极空箔群共同合拢为正极极耳，所述正极极耳焊接于正极盖板上。本实用新型通过在一个电芯壳体内设置两个电芯组件，可以提高电池单体的体积利用率，而负极直接焊接在负极盖组件上的方案，省略了负极连接片的使用，可以进一步提高体积利用率。

Description

一种电池单体、电池及用电设备

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，更具体地说，涉及一种电池单体、电池及用电设备。

背景技术

锂电池的高能量密度、无记忆效应、单节循环周期长、高效清洁无污染等特点，使其得到了广泛应用。近年来，新能源技术不断向低成本、制造工艺简单的方向进行靠拢，两端出极耳的方壳电池单体逐渐受到各大电池厂的重视。

如何进一步提高两端出极耳方壳电池单体的体积利用率是当前所面临的问题。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有如何进一步提高两端出极耳方壳电池单体体积利用率的问题，本实用新型提供一种电池单体、电池及用电设备。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种电池单体，包括两端开口的壳体及封闭壳体两端开口的负极盖组件和正极盖组件，壳体内设有沿厚度方向并排设置的第一电芯组件和第二电芯组件，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极端分别设有由负极空箔群合拢而成的负极极耳，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳共同直接焊接于负极盖组件上，所述第一电芯组件和第二电芯组件的正极空箔群共同合拢为正极极耳，所述正极极耳焊接于正极盖板上。在一个壳体内设置两个电芯组件，相比于仅设置一个电芯组件的方案，可以省略两层壳体侧壁所占用的空间，提高体积利用率，而负极极耳直接焊接于负极盖组件上的方案，可以省去负极连接片的使用，负极一侧的电芯组件端面距离负极盖组件可以更近，进而进一步提高体积利用率。

进一步的，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳在第一电芯组件和第二电芯组件的厚度方向均偏置设置，且第一电芯组件和第二电芯组件负极极耳的根部相邻。此种方案，可以使得两个负极极耳位于第一电芯组件和第二电芯组件之间，相当于在电池单体厚度方向的中部，一般盖组件上的端子即设在盖板中部，此时负极极耳与负极盖组件上的端子连接时，只需较短的极耳长度即可实现，这样可以减少在前置工艺中对负极极耳或负极空箔的损伤；极耳长度缩短，也有利于提高电芯组件的长度，进而提高电池单体的体积利用率。且，负极极耳长度缩短后，负极盖组件推动负极极耳及电芯组件进入壳体时，弯曲的极耳不易超出负极盖组件的外侧，进而在入壳时负极极耳不易被壳体侧壁刮伤。所述负极极耳与壳体内壁之间设有间隙。间隙的设置可以在第一电芯组件和第二电芯组件入壳时，避免壳体内壁对极耳外侧造成刮伤，或因壳体挤压导致极耳发生折叠以及焊接结构被破坏等不良。

进一步的，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳之间和负极极耳的外侧设置有第一绝缘膜。避免负极极耳与电芯组件的端面发生接触。

进一步的，所述负极盖组件与负极极耳的焊接面距第一电芯组件和第二电芯组件端面的距离为3-8mm。电芯组件端面至负极盖组件之间预留3-8mm的距离空间，用于极耳弯折，避免极耳过压导致的掉料和短路风险。

进一步的，所述负极极耳由负极空箔群合拢预焊而成，所述负极极耳与负极盖组件焊接的焊印至少部分落在预焊的焊印范围内。预焊后负极极耳上形成平整的预焊焊印，为焊接至负极盖组件上做准备，避免后面极耳焊接时破损，造成焊接不良。此外，预焊后可对负极极耳进行裁切，减轻电池单体整体重量。

进一步的，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳的端部间隔焊接于负极盖组件上，此时焊接时只有单层负极极耳，所需焊接能量低。

进一步的，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳的端部叠放焊接于负极盖组件上，只需一次焊接即可将两个负极极耳同时焊在负极盖组件上，提高生产效率。

进一步的，所述正极极耳通过连接片焊接于正极盖组件上，所述连接片弯折设置，所述连接片和正极极耳的外侧均设置有第二绝缘膜。第二绝缘膜可以防止弯折后的连接片与电芯组件的正极端面发生接触，也可以避免连接片与壳体内壁导通。所述连接片的一端呈Y形开口，所述连接片的开口端夹持正极极耳。

进一步的，所述壳体为一体成型的方壳，所述壳体的至少一侧窄侧壁上设置有防爆阀，且所述防爆阀所在窄侧壁的壁厚大于壳体的其他侧壁壁厚，便于焊接防爆阀。所述防爆阀所在窄侧壁的壁厚为0.2～2mm，所述壳体四角处的内、外侧均做圆角设置，且四角处的最大壁厚均大于0.2mm，使得壳体具备一定的结构强度。

一种电池，包括上述的电池单体。

一种用电设备，包括上述的电池，所述电池用于提供电能。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过在一个电芯壳体内设置两个电芯组件，可以提高电池单体的体积利用率，而负极直接焊接在负极盖组件上的方案，省略了负极连接片的使用，可以进一步提高体积利用率；

(2)本实用新型通过第一电芯组件和第二电芯组件负极极耳相邻设置，可以缩短负极极耳的长度，这样可以减少在前置工艺中对负极极耳或负极空箔的损伤，也有利于提高电芯组件的长度，进而提高电池单体的体积利用率；负极极耳长度缩短后，负极盖组件推动负极极耳及电芯组件进入壳体时，弯曲的极耳不易超出负极盖组件的外侧，进而在入壳时负极极耳不易被壳体侧壁刮伤。

(3)本实用新型通过设置带有预焊印的负极极耳，便于其接下来与负极盖组件焊接，且预焊印为后续的焊接提供平整的焊接区域；避免后面极耳焊接时破损，造成焊接不良；预焊后可对负极极耳进行裁切，减轻电池单体整体重量。

(4)本实用新型通过将第一电芯组件和第二电芯组件负极极耳的端部叠放焊接于负极盖组件上，只需一次焊接即可将两个负极极耳同时焊在负极盖组件上，提高生产效率。

附图说明

图1为第一种实施例的第一电芯组件、第二电芯组件入壳前分别与负极盖组件和正极盖组件的连接示意图；

图2为图1中A处的局部放大示意图；

图3为第二种实施例负极极耳与负极盖组件的焊接位置示意图；

图4为图3中C处的局部放大示意图；

图5为第三种实施例负极极耳与负极盖组件的焊接位置示意图；

图6为第四种实施例的壳体的结构示意图；

图7为图5中B处的局部放大示意图。

图中：

1、壳体； 2、负极盖组件； 3、正极盖组件；

4、第一电芯组件； 5、第二电芯组件； 6、负极极耳；

7、正极极耳； 8、第一绝缘膜； 9、连接片；

10、第二绝缘膜；11、防爆阀；

D、负极盖组件的焊接面距第一电芯组件和第二电芯组件端面的距离；

M、负极极耳预焊的焊印范围；

N、负极极耳与负极盖组件焊接的焊印范围；

T、防爆阀所在窄侧壁壁厚；

t、其他壳体侧壁壁厚。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

本申请实施例描述的技术方案均适用于各种用电设备，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等，其中，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。

实施例1

参照图1和图2，一种电池单体，包括两端开口的壳体1及分别封闭壳体1两端开口的负极盖组件2和正极盖组件3，壳体1内设有沿厚度方向并排设置的第一电芯组件4和第二电芯组件5，第一电芯组件4和第二电芯组件5的负极端均设有由负极空箔群合拢而成的负极极耳6，第一电芯组件4和第二电芯组件5的负极极耳6共同直接焊接于负极盖组件上2，第一电芯组件4和第二电芯组件5的正极空箔群共同合拢为正极极耳7，正极极耳7焊接于正极盖组件3上。在一个壳体内设置两个电芯组件，相比于仅设置一个电芯组件的方案，可以省略两层壳体侧壁所占用的空间，提高体积利用率，而负极极耳6直接焊接于负极盖组件2上的方案，可以省去负极连接片的使用，负极一侧的电芯组件端面距离负极盖组件2可以更近，进而提高体积利用率。

电芯组件由正极片、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空箔凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，正极空箔群可形成正极极耳7。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空箔凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，负极空箔群可形成负极极耳6。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为石墨、碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极空箔的数量为多个且层叠在一起，负极空箔的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，电芯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。

第一电芯组件4和第二电芯组件5的负极极耳6在第一电芯组件4和第二电芯组件5的厚度方向均偏置设置，且第一电芯组件4和第二电芯组件5负极极耳6的根部相邻。此种方案，可以使得两个负极极耳6位于第一电芯组件4和第二电芯组件5之间，相当于在电池单体厚度方向的中部，一般盖组件上的端子即设在盖板中部，此时负极极耳6与负极盖组件2上的端子连接时，只需较短的极耳长度即可实现，较短的极耳可以减少在前置工艺中对负极极耳6或负极空箔的损伤；极耳长度缩短，也有利于提高电芯组件的长度，进而提高电池单体的体积利用率。

第一电芯组件4和第二电芯组件5的负极极耳6之间和负极极耳6的外侧设置有第一绝缘膜8，避免负极极耳6与电芯组件的端面发生接触。

负极极耳6与壳体1内壁之间设有间隙。该间隙是指负极极耳6与壳体1的内壁间存在一定距离空间，不会与壳体1内壁发生接触，间隙的设置可以在第一电芯组件4和第二电芯组件5入壳时，避免壳体1内壁对极耳外侧造成刮伤，或因壳体1挤压导致极耳发生折叠以及焊接结构被破坏等不良。负极盖组件2与负极极耳6的焊接面距第一电芯组件4和第二电芯组件5端面的距离D为3-8mm。电芯组件端面至负极盖组件2之间预留3-8mm的距离空间，用于极耳弯折，避免极耳过压导致的掉料和短路风险，正极端同样做此设置。

正极极耳7通过连接片9焊接于正极盖组件3上，连接片9弯折设置(图未示)，连接片9和正极极耳7的外侧均设置有第二绝缘膜10。第二绝缘膜10可以防止弯折后的连接片9与电芯组件的正极端面发生接触，也可以避免连接片9与壳体1内壁导通。图1为电芯组件入壳前与正极盖组件的连接示意图，待入壳后，正极盖组件3顺时针旋转90度将壳体1的底部开口封闭，此时连接片9被弯折。

连接片9的一端呈Y形开口，连接片9通过该Y形的开口端固定夹持正极极耳7，且连接片9的另一端与正极盖组件3上的端子焊接，实现导通。

实施例2

参照图3和图4，本实施例与第一种实施例的区别在于，负极极耳6由负极空箔群合拢预焊而成，负极极耳6与负极盖组件2焊接的焊印N至少部分落在预焊的焊印范围M内。预焊后负极极耳6上形成平整的预焊焊印M，为焊接至负极盖组件2上做准备，避免后面极耳焊接时破损，造成焊接不良。此外，预焊后可对负极极耳6进行裁切，减轻电池单体整体重量。

第一电芯组件4和第二电芯组件5的负极极耳6的端部间隔焊接于负极盖组件2上，此时焊接时只有单层负极极耳6，所需焊接能量低。

实施例3

参照图5，本实施例与第二种实施例的区别在于，第一电芯组件4和第二电芯组件5的负极极耳6的端部叠放焊接于负极盖组件2上，只需一次焊接即可将两个负极极耳6焊在负极盖组件2上，提高生产效率。这种叠放结构，还能够缩短负极盖组件2与电芯组件之间的负极极耳6的长度，进而起到提高电池单体体积利用率的效果。

实施例4

参照图6和图7，本实施例与第一种实施例的区别在于，壳体1为一体成型的方壳，包括相对的两个窄侧壁和两个宽侧壁，壳体1的至少一侧窄侧壁上设置有防爆阀11，且防爆阀11所在窄侧壁的壁厚T大于壳体的其他侧壁壁厚t，便于焊接防爆阀11。

防爆阀11所在窄侧壁的壁厚T为0.2-2mm，壳体1四角处的内、外侧均做圆角设置，且四角处的最大壁厚均大于0.2mm，使得壳体具备一定的结构强度。

本实用新型还提出一种电池，包括上述的电池单体。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (11)

1.一种电池单体，包括两端开口的壳体及封闭壳体两端开口的负极盖组件和正极盖组件，其特征在于：壳体内设有沿厚度方向并排设置的第一电芯组件和第二电芯组件，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极端均设有由负极空箔群合拢而成的负极极耳，所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳共同直接焊接于负极盖组件上，所述第一电芯组件和第二电芯组件的正极空箔群共同合拢为正极极耳，所述正极极耳焊接于正极盖组件上。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳在第一电芯组件和第二电芯组件的厚度方向均偏置设置，且第一电芯组件和第二电芯组件负极极耳的根部相邻，所述负极极耳与壳体内壁之间设有间隙。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于：所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳之间和负极极耳的外侧设置有第一绝缘膜。

4.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于：所述负极盖组件与负极极耳的焊接面距第一电芯组件和第二电芯组件端面的距离为3-8mm。

5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述负极极耳由负极空箔群合拢预焊而成，所述负极极耳与负极盖组件焊接的焊印至少部分落在预焊的焊印范围内。

6.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于：所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳的端部间隔焊接于负极盖组件上。

7.根据权利要求5所述的电池单体，其特征在于：所述第一电芯组件和第二电芯组件的负极极耳的端部叠放焊接于负极盖组件上。

8.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述正极极耳通过连接片焊接于正极盖组件上，所述连接片弯折设置，所述连接片和正极极耳的外侧均设置有第二绝缘膜。

9.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于：所述壳体为一体成型的方壳，所述壳体的至少一侧窄侧壁上设置有防爆阀，且所述防爆阀所在窄侧壁的壁厚大于壳体的其他侧壁壁厚，所述防爆阀所在窄侧壁的壁厚为0.2～2mm，所述壳体四角处的内、外侧均做圆角设置，且四角处的最大壁厚均大于0.2mm。

10.一种电池，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的电池单体。

11.一种用电设备，其特征在于：包括权利要求10中所述的电池，所述电池用于提供电能。

Images