CN219350593U - 电芯组件以及单体电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电芯组件以及单体电池。电芯组件包括：多个电极组件，多个所述电极组件沿所述电极组件的长度方向排列，各所述电极组件的同一端分别设置有正极耳和负极耳；各所述电极组件的所述正极耳设置在第一直线方向上，各所述电极组件的所述负极耳设置在第二直线方向上；所述第一直线方向与所述第二直线方向平行；第一连接件，连接各所述电极组件的所述正极耳；第二连接件，连接各所述电极组件的所述负极耳。本实用新型的电芯组件，能够改善电极组件的散热情况。

Description

电芯组件以及单体电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，具体涉及电芯组件以及单体电池。

背景技术

锂电池具有体积小、容量大、使用寿命长、自放电率低等优点，被广泛应用于汽车、储能系统、医疗器械等。目前锂电池的电极组件主要采用叠片工艺和卷绕工艺制造而成，卷绕式锂电池的极耳，根据极耳数量、面积差异可以分为单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳等类型。一般的卷芯极耳远小于卷芯面，充放电时易电极极化，影响电极组件工作性能。多极耳电池由于极耳的形貌多为细长结构，在加工中极耳易发生翻折而插入电极组件，导致短路。极耳的截面积远小于极片的截面积，使得电极组件导流不均匀，阻值较大，电池在充放电的过程中，特别是大电流放电的过程中会产生显著的欧姆热，引起电池温度的升高，且越粗大的电极组件发热越多，散热越困难，导致电池寿命缩短。

实用新型内容

本实用新型旨在至少一定程度上解决现有技术的问题之一。为此，本实用新型提出了电芯组件，能够改善电极组件的散热情况。

本实用新型还提出具有上述电芯组件的单体电池。

根据本实用新型第一方面的电芯组件，包括：多个电极组件，多个所述电极组件沿所述电极组件的长度方向排列，各所述电极组件的同一端分别设置有正极耳和负极耳；

各所述电极组件的所述正极耳设置在第一直线方向上，

各所述电极组件的所述负极耳设置在第二直线方向上；

所述第一直线方向与所述第二直线方向平行；

第一连接件，连接各所述电极组件的所述正极耳；

第二连接件，连接各所述电极组件的所述负极耳。

根据本实用新型第一方面的电芯组件，具有如下有益效果：能够改善电极组件的散热情况。

在一些实施例中，同一个所述电极组件的所述正极耳与所述负极耳之间设置间隙。

在一些实施例中，所述第一连接件与所述第二连接件设置在所述间隙内，并分别连接于所述正极耳与所述负极耳，所述正极耳与所述负极耳沿远离彼此的方向翻折。

在一些实施例中，所述正极耳和所述负极耳分别设置有本体部和弯折部；

所述第一连接件连接各所述电极组件的所述正极耳的弯折部；

所述第二连接件连接各所述电极组件的所述负极耳的弯折部。

在一些实施例中，所述正极耳的长度大于所述电极组件的长度的0.8倍以上；所述负极耳的长度大于所述电极组件的长度的0.8倍以上。

根据本实用新型第二方面的单体电池，包括：壳体，设置有腔体；

上述第一方面实施例中任一项所述的电芯组件，设置于所述腔体内。

根据本实用新型第二方面的单体电池，具有如下有益效果：由于电极组件沿其长度方向排列，形成电芯组件，因此，能够降低单体电池整体的厚度，便于散热。

在一些实施例中，所述单体电池还包括顶盖组件，所述顶盖组件安装于所述壳体上方，所述顶盖组件包括：

顶盖片，与所述壳体焊接；

止动架，所述止动架设置于所述顶盖片的下方，且所述止动架的两端设置有限位部，所述限位部的一侧抵接电极组件，所述限位部的另一侧抵接所述壳体内侧，以对所述电芯组件进行限位。

在一些实施例中，所述第一连接件设置有第一螺栓，所述第二连接件设置有第二螺栓，所述第一螺栓和所述第二螺栓与所述顶盖组件连接。

在一些实施例中，所述顶盖片和所述止动架上还设置有第一孔部和第二孔部，所述第一螺栓穿过所述第一孔部，并用螺母固定；所述第二螺栓穿过所述第二孔部，并用螺母固定。

在一些实施例中，所述螺母与所述顶盖片之间设置有密封圈。

附图说明

图1是本实用新型第一方面的电芯组件的主视图。

图2是电芯组件的俯视图。

图3是超声焊平台的示意图。

图4是极耳焊接过程的示意图。

图5是电芯组件与顶盖组件安装的示意图。

图6是电芯组件安装于壳体的示意图。

图7是单体电池的立体图。

附图标记：

100、电极组件；101、正极耳；102、负极耳；1001、本体部；1002、弯折部；103、第一连接件；104、第二连接件；105、第一螺栓；106、第二螺栓；107、螺母；108、密封圈；200、壳体；201、腔体；210、顶盖组件；211、顶盖片；212、止动架；213、限位部；214、第一孔部；215、第二孔部；216、防爆阀；217、注液孔；301、超声焊平台；302、V型塑料片；303、辅助安装件；304、辅助拆卸件；305、超声焊接探头；306、凹槽；L1、第一直线方向；L2、第二直线方向。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1、图2，根据本实用新型第一方面的电芯组件，包括：多个电极组件100，多个电极组件100沿电极组件100的长度方向排列，各电极组件100的同一端分别设置有正极耳101和负极耳102。各电极组件100的正极耳101设置在第一直线方向L1上，各电极组件100的负极耳102设置在第二直线方向L2上。第一直线方向L1与第二直线方向L2平行。第一连接件103连接各电极组件100的正极耳101，第二连接件104连接各电极组件100的负极耳102。

根据本实用新型第一方面的电芯组件，具有如下有益效果：能够改善电极组件100的散热情况。具体来说，在现有技术中，电极组件100通常以沿电极组件100厚度方向叠放的方式组成电芯组件，由于互相叠放的电极组件100接触面积较大，不利于电极组件100的散热。且沿厚度方向叠放的电极组件100，若电极组件100被刺穿，多个叠置的电极组件100容易被同时刺穿，导致电极组件100内部短路，产生巨大的热量而导致起火甚至爆炸，安全系数低。在本实施方式中，采用多个电极组件100沿长度方向排列设置的方式，将传统的沿电极组件100厚度方向叠置的方式改为沿电极组件100长度方向排列的方式，使电芯组件整体扁平化，降低电芯组件的厚度，便于电极组件100的散热。且由于多个电极组件100沿长度方向排列设置，若其中一个电极组件100被刺穿，另一个电极组件100由于并列而非叠置设置，则另一个电极组件100不容易被刺穿，降低了多个电极组件100被同时刺穿的风险，且当一个电极组件100在被刺穿的时候，相比于多个电极组件100同时被刺穿，产生的热量较少，能够降低电极组件100反应的剧烈程度，提高了安全系数。

在本实施方式中，电芯组件包括多个电极组件100，多个电极组件100沿长度方向排列。即电极组件100可以设置为2个、3个、4个、5个及以上等，在本实施例中，为了便于说明，以2个电极组件100沿长度方向排列为例。参照图1，两个电极组件100沿电极组件100自身的长度方向(即图中左右方向)排列设置，每个电极组件100的同一端都设置有正极耳101和负极耳102，正极耳101和负极耳102之间形成间隙。参照图2，沿两个电极组件100排列的方向，即电极组件100的长度方向，第一个电极组件100的正极耳101和第二个电极组件100的正极耳101设置在各电极组件100的同一侧(第一直线方向L1)，第一个电极组件100的负极耳102和第二个电极组件100的负极耳102设置在各电极组件100的同一端的另一侧(第二直线方向L2)。参照图2，在本实施方式中，各电极组件100的正极耳101设置在沿电极组件100的厚度方向(即图中的前后方向)的靠后的一侧，各电极组件100的负极耳102设置在沿电极组件100的厚度方向(即图中的前后方向)的靠前的一侧。电芯组件还设置有第一连接件103和第二连接件104，以将多个电极组件100连接。参照图2，第一连接件103连接沿长度方向排列的两个电极组件100的同一端的正极耳101，第二连接件104连接沿长度方向排列的两个电极组件100的同一端的负极耳102。将多个不同的电极组件100的正极耳101设置在同一侧，负极耳102设置在另一侧，以使第一连接件103沿电极组件100的长度方向将各电极组件100的正极耳101连接，使第二连接件104沿电极组件100的长度方向将各电极组件100的负极耳102连接。第一连接件103和第二连接件104并列且不接触，保证了电芯组件在充放电时的稳定性和安全性。

此外，由于本实施方式的电芯组件，采用多个电极组件100沿长度方向并列的方式，电极组件100的高度较小。相比于现有技术的“刀片形”电池或圆柱形电池，本实施方式的电极组件100长度更短，正负极之间的跨度就更短，电流通路较短，内阻较低。在保证能量密度和功率输出的前提下，能够减少电极组件100在充放电过程中产生的热量，保证了电极组件100在充放电过程中的稳定性，同时提高了安全系数。且本实施方式的扁平化的电芯组件，相比于刀片形电池或圆柱形电池，由于其厚度更低，长度更短，因此其所占用空间较小，能够适用于多种场合，提高空间利用率。

在一些实施例中，同一个电极组件100的正极耳101与负极耳102之间设置间隙。具体来说，同一个电极组件100的正极耳101和负极耳102都设置在电极组件100的同一端，参照图2，同一个电极组件100的正极耳101与负极耳102沿电极组件100的厚度方向(即图中的前后方向)相对设置，且正极耳101与负极耳102之间设置有间隙，正极耳101与负极耳102不发生接触。此外，采用同一个电极组件100的正极耳101与负极耳102沿电极组件100的厚度方向对置的方式，能够保证第一连接件103与正极耳101的连接方向，和第二连接件104与负极耳102的连接方向，均为沿电极组件100的长度方向。既保证了电芯组件的扁平化设计，又能够使多个互相连接的电极组件100的正极耳101的连接方式更为简便。同时，第一连接件103和第二连接件104的连接通路为最短，简化了电芯组件的结构，便于减小电芯组件所占的空间，避免电芯组件装入电池的壳体200(后述)后，电池整体厚度过大。

在一些实施例中，第一连接件103与第二连接件104设置在间隙内，并分别连接于正极耳101与负极耳102，正极耳101与负极耳102沿远离彼此的方向翻折。具体来说，第一连接件103可以与正极耳101的顶端连接，也可以与正极耳101的侧面连接，同理第二连接件104可以与负极耳102的顶端连接，也可以与负极耳102的侧面连接，只要保证将多个电极组件100的正极耳101和负极耳102分别连接即可，具体可以根据实际需要选择连接件与极耳的连接方式。

在一些实施例中，正极耳101和负极耳102分别设置有本体部1001和弯折部1002，第一连接件103连接各电极组件100的正极耳101的弯折部1002，第二连接件104连接各电极组件100的负极耳102的弯折部1002。具体来说，具体来说，当第一连接件103在正极耳101的侧面，第二连接件104在负极耳102的侧面将各电极组件100电连接时，为了便于第一连接件103和第二连接件104与后续电池的壳体200(后述)以及电池的顶盖片211(后述)连接，第一连接件103和第二连接件104连接正极耳101或负极耳102的弯折部1002。以使第一连接件103和第二连接件104平行于电池的顶盖片211，保证各部件的紧密连接，使电池内部结构紧凑，便于减小整体体积。

此外，在本实施方式中，正极耳101通过导电性的片材焊接而成，正负极耳102通过导电性的片材焊接而成。在现有技术中，极耳的种类分为：单极耳、双极耳、多极耳以及全极耳(无极耳)。在本实施方式中，例如正极耳101采用铝箔，负极耳102采用镍箔或铜镀镍箔，设置在卷芯的极片上，将多片导电性的片材焊接在一起形成正极耳101或负极耳102。在卷绕入片时，首正极片(即第一片正极片材)的根部插入并贴上V型塑料片302，以使正极耳101区域和负极耳102区域被分隔开，避免接触。对卷芯进行热压，将一侧的多片导电性的片材焊接在一起形成正极耳101，将另一侧的多片导电性片材焊接在一起形成负极耳102。在超声焊接前，V型塑料片302被抽出，电极组件100的正极耳101与第一连接件103焊接在一起，电极组件100的负极耳102与第二连接件104焊接在一起。

参照图3、图4，在正极耳101和负极耳102的焊接之前，采用设置于超声焊平台301上的辅助安装件303将V型塑料片302置于正极耳101区域和负极耳102区域之间，以将正极耳101区域的导电性片材和负极耳102区域的导电性片材分隔开。在正极耳101和负极耳102的焊接过程中，先采用设置于超声焊平台301上的辅助拆卸件304将V型塑料片302从正极耳101区域和负极耳102区域之间取出，将电极组件100一侧的多个导电性片材置于超声焊平台301上，超声焊平台301上设置有凹槽306，用于放置第一连接件103或第二连接件104(为了便于说明，以下以正极耳101与第一连接件103的焊接为例)，电极组件100一侧的多个导电性片材被置于超声焊平台301的第一连接件103上，超声焊接探头305将多个导电性片材焊接，形成正极耳101，同时将正极耳101与第一连接件103焊接。负极耳102的焊接过程与正极耳101的焊接同理。

在一些实施例中，正极耳101的长度大于电极组件100的长度的0.8倍以上，负极耳102的长度大于电极组件100的长度的0.8倍以上。具体来说，在现有技术中，多数电极组件100的极耳长度远小于电极组件100的长度，在电极组件100进行充放电过程中，容易产生电极极化，影响电极组件100的工作性能。且多极耳电极组件100的极耳多为细长的结构，在加工过程中，极耳容易发生翻折而插入电极组件100，导致电极组件100短路。且极耳的长度远小于电极组件100的长度，使得电极组件100导流不均匀，阻值较大，产热增加。在本实施方式中，正极耳101的长度设置为大于电极组件100的长度的0.8倍以上，负极耳102的长度设置为大于电极组件100的0.8倍以上，极耳与电极组件100的截面比例大幅增加。电极组件100高功率充放电时，热效应和电机极化的情况显著改善。且由于正极耳101和负极耳102覆盖的增加，能够改善卷芯R角极片料的利用率。

根据本实用新型第二方面的单体电池，包括壳体200和上述第一方面实施例中任一项的电芯组件，壳体200设置有腔体201，电芯组件设置于腔体201内。

根据本实用新型第二方面的单体电池，具有如下有益效果：由于电极组件100沿其长度方向排列，形成电芯组件，因此，能够降低单体电池整体的厚度，便于散热。具体来说，本实用新型第二方面的单体电池，包括上述电芯组件。单体电池包括壳体200，壳体200设置有腔体201，电芯组件安装于壳体200的腔体201内。由于电芯组件由多个电极组件100沿电极组件100的长度方向排列设置，因此容纳有上述电芯组件的单体电池的整体厚度较低，便于散热。

在一些实施例中，单体电池还包括顶盖组件210，顶盖组件210安装于壳体200上方，顶盖组件210包括顶盖片211和止动架212。顶盖片211与壳体200焊接，止动架212设置于顶盖片211的下方。且止动架212的两端设置有限位部213，限位部213的一侧抵接电极组件100，限位部213的另一侧抵接壳体200内侧，以对电芯组件进行限位。具体来说，单体电池还包括与壳体200相配合设置的顶盖组件210，顶盖组件210包括顶盖片211和止动架212。止动架212设置在顶盖片211的下方，止动架212的两端设置有限位部213。在顶盖组件210安装于壳体200后，限位部213的一侧抵接电极组件100，另一侧抵接壳体200的内侧，限位部213设置在壳体200内壁和电极组件100之间，以对电芯组件进行限位。能够使安装于壳体200内部的电芯组件被牢固地止动，避免电极组件100产生晃动而导致电极组件100内部短路，从而引发电池燃烧爆炸的现象发生，设置止动架212能够使单体电池的性能更加安全。

在一些实施例中，第一连接件103设置有第一螺栓105，第二连接件104设置有第二螺栓106，第一螺栓105和第二螺栓106与顶盖组件210连接。具体来说，第一连接件103上设置有第一螺栓105，第一螺栓105与第一连接件103可以为一体式成型，也可以为焊接连接、铆接连接等。第二连接件104上设置有第二螺栓106，第二螺栓106与第二连接件104可以为一体式成型，也可以为焊接连接、铆接连接等。第一连接件103连接各电极组件100的正极耳101，第二连接件104连接各电极组件100的负极耳102。以使多个电极组件100的正极耳101电连接，多个电极组件100的负极耳102电连接。

在一些实施例中，顶盖片211和止动架212上还设置有第一孔部214和第二孔部215，第一螺栓105穿过第一孔部214，并用螺母107固定。第二螺栓106穿过第二孔部215，并用螺母107固定。具体来说，当电芯组件安装于壳体200内时，电芯组件容纳于腔体201内，顶盖组件210安装于壳体200上方。电芯组件上的第一螺栓105穿过顶盖片211和止动架212上的第一孔部214，第二螺栓106穿过第二孔部215，止动架212对电芯组件进行止动，顶盖片211的两端与壳体200焊接，以形成完整的单体电池。

此外，单体电池的盖板组件上还设置有防爆阀216和注液孔217。当单体电池因内部或者外部短路、过充、碰撞时，损坏单体电池的结构，造成单体电池发热、膨胀。单体电池内部不能泄掉压力时会发生爆炸，如果防爆阀216发生作用，则在气体达到爆炸极限前，防爆阀216会裂开，释放气体，避免单体电池爆炸，保证安全。

在一些实施例中，螺母107与顶盖片211之间设置有密封圈108。具体来说，在螺母107与顶盖片211之间设置密封圈108，以形成密封导电连接，确保单体电池拥有良好的密封性，阻挡电解液的泄露，为电池内部反应提供良好的密闭环境。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.电芯组件，其特征在于，包括：

多个电极组件，多个所述电极组件沿所述电极组件的长度方向排列，各所述电极组件的同一端分别设置有正极耳和负极耳；

各所述电极组件的所述正极耳设置在第一直线方向上，

各所述电极组件的所述负极耳设置在第二直线方向上；

所述第一直线方向与所述第二直线方向平行；

第一连接件，连接各所述电极组件的所述正极耳；

第二连接件，连接各所述电极组件的所述负极耳。

2.根据权利要求1所述的电芯组件，其特征在于，同一个所述电极组件的所述正极耳与所述负极耳之间设置间隙。

3.根据权利要求2所述的电芯组件，其特征在于，

所述第一连接件与所述第二连接件设置在所述间隙内，并分别连接于所述正极耳与所述负极耳，所述正极耳与所述负极耳沿远离彼此的方向翻折。

4.根据权利要求3所述的电芯组件，其特征在于，

所述正极耳和所述负极耳分别设置有本体部和弯折部；

所述第一连接件连接各所述电极组件的所述正极耳的弯折部；

所述第二连接件连接各所述电极组件的所述负极耳的弯折部。

5.根据权利要求4所述的电芯组件，其特征在于，

所述正极耳的长度为所述电极组件的长度的0.8倍以上；

所述负极耳的长度为所述电极组件的长度的0.8倍以上。

6.单体电池，其特征在于，包括：

壳体，设置有腔体；

权利要求1至5中任一项所述的电芯组件，设置于所述腔体内。

7.根据权利要求6所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池还包括顶盖组件，所述顶盖组件安装于所述壳体上方，所述顶盖组件包括：

顶盖片，与所述壳体焊接；

止动架，所述止动架设置于所述顶盖片的下方，且所述止动架的两端设置有限位部，所述限位部的一侧抵接电极组件，所述限位部的另一侧抵接所述壳体内侧，以对所述电芯组件进行限位。

8.根据权利要求7所述的单体电池，其特征在于，所述第一连接件设置有第一螺栓，所述第二连接件设置有第二螺栓，所述第一螺栓和所述第二螺栓与所述顶盖组件连接。

9.根据权利要求8所述的单体电池，其特征在于，所述顶盖片和所述止动架上还设置有第一孔部和第二孔部，

所述第一螺栓穿过所述第一孔部，并用螺母固定；

所述第二螺栓穿过所述第二孔部，并用螺母固定。

10.根据权利要求9所述的单体电池，其特征在于，所述螺母与所述顶盖片之间设置有密封圈。

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