CN219498088U - 电极组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电极组件，电极组件包括裸电芯及绝缘片，绝缘片的底壁形成有相对于绝缘片的表面突出的气囊结构。当将电极组件装入壳体后，若气囊结构沿远离裸电芯的方向突出，则气囊结构能够与壳体的底部抵接，从而将电极组件整体垫高；若气囊结构沿朝向裸电芯的方向突出，则气囊结构能够将裸电芯垫高。如此，能够避免裸电芯因与壳体底部的R角干涉而造成掉粉。由于气囊结构内填充有气体，故在受挤压时不易塌陷。而且，由于气囊结构能够替代托板，故在电极组件入壳前可省略粘接托板的步骤，从而简化了工序、节省了物料。因此，上述电极组件能够降低电池生产的成本。此外，本实用新型还提一种电池单体、电池及用电装置。

Description

电极组件、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种电极组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

二次电池一般包括壳体及电极组件，电极组件收容于壳体内并由壳体提供保护。壳体的底部一般有R角，电极组件容易与R角干涉后造成极片掉粉。壳体为了避免电极组件入壳体后发生掉粉，一般还需在电极组件的底部设置较厚的托板，托板能够将电极组件垫高，以避免电极组件与R角接触。

托板需要先与电极组件的底部进行粘接，再与电极组件整体装入壳体中，这将导致装配工序增加。而且，托板作为一个零件，其本身也将消耗物料成本。如此，将导致电池的生产成本较高。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够降低电池生产成本的电极组件。

一种电极组件，包括裸电芯及绝缘片，所述绝缘片包覆于所述裸电芯的外周；其中，所述绝缘片的底壁形成有气囊结构，所述气囊结构相对于所述绝缘片的表面沿远离或朝向所述裸电芯的方向突出。

在其中一个实施例中，所述绝缘片包括基材层及封膜层，所述基材层的局部凹陷形成凹槽，所述封膜层覆设于所述基材层并密封所述凹槽，以与所述凹槽配合形成所述气囊结构。

在其中一个实施例中，所述绝缘片还包括支撑层，所述支撑层覆设于所述基材层背向所述封膜层的一侧，以将所述气囊结构夹持于所述支撑层与所述封膜层之间。

在其中一个实施例中，所述电极组件呈立方体形，所述绝缘片的底壁呈矩形，所述绝缘片的底壁形成有多个所述气囊结构。

在其中一个实施例中，所述气囊结构呈条形，且所述气囊结构沿所述底壁的宽度方向延伸，多个所述气囊结构沿所述底壁的长度方向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述气囊结构呈长条形，且所述气囊结构沿所述底壁的长度方向延伸，多个所述气囊结构沿所述底壁的宽度方向间隔设置。

在其中一个实施例中，所述气囊结构的高度为0.1mm至10mm。

上述电极组件，当将电极组件装入壳体后，若气囊结构沿远离裸电芯的方向突出，则气囊结构能够与壳体的底部抵接，从而将电极组件整体垫高；若气囊结构沿朝向裸电芯的方向突出，则气囊结构能够将裸电芯垫高。如此，能够避免裸电芯因与壳体底部的R角干涉而造成掉粉。由于气囊结构内填充有气体，故在受挤压时不易塌陷。而且，由于气囊结构能够替代托板，故在电极组件入壳前可省略粘接托板的步骤，从而简化了工序、节省了物料。因此，上述电极组件能够降低电池生产的成本。

此外，本实用新型还提供一种电池单体、电池及用电装置。

一种电池单体，包括：

壳体，所述壳体的一侧设有开口；

如上述优选实施例中任一项所述的电极组件，所述电极组件收容于所述壳体内；及

顶盖组件，所述顶盖组件密封设置于所述壳体的开口。

一种电池，包括多个如上述优选实施例所述的电池单体。

一种用电装置，包括如上述优选实施例所述的电池单体或如上述优选实施例所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1为本实用新型较佳实施例中电池单体的爆炸图；

图2为图1所示电池单体中电极组件的结构示意图；

图3为图2所示电极组件中绝缘片的剖视图；

图4为图3所示绝缘片中局部A的放大示意图；

图5为图2所示电极组件中绝缘片的仰视图；

图6为另一个实施例中绝缘片的剖视图；

图7为图6所示绝缘片中局部B的放大示意图；

图8为又一个实施例中绝缘片的局部放大示意图；

图9为另一个实施例中绝缘片的仰视图；

图10为又一个实施例中绝缘片的仰视图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型公开了一种用电装置、电池及电池单体，上述用电装置包括上述电池或上述电池单体，并能够由上述电池或上述电池单体提供电能。其中，上述用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。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、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；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；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电装置不做特殊限制。

对于纯电动汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

上述电池可以是电池包或电池模组。当上述电池为电池包时，电池包具体包括电池管理系统(BMS)及多个上述电池单体。多个电池单体之间可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统进行通讯连接，以组成电池包，上述电池管理系统对各个电池单体的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体也可先进行串联和/或并联，并与模组管理系统组成电池模组，再由多个电池模组通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统共同构成电池包。

其中，上述电池包或电池模组中的多个电池单体可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体之间、电池单体与电池管理系统之间可通过汇流部件进行电连接。上述电池单体可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体为锂离子方形电池。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体100、电极组件200及顶盖组件300。

壳体100为中空结构，其内部具有用于容纳电极组件200、电解液以及其他部件的收容空间。壳体100的一侧设有开口(图未标)，通过壳体100的开口能够将电极组件200装入壳体100内。壳体100一般冲压成型，故其内壁与底壁之间由R角过渡。由于本实施例中的电池单体10为方形电池，故壳体100的外部轮廓呈长方体形。而当壳体100应用于圆柱电池时，壳体100也可呈圆柱形。

电极组件200是电池单体10的核心部件，收容于壳体100内。为了适配壳体100的形状，本实施例中的电极组件200呈长方体形。其中，电极组件200包括裸电芯210及绝缘片220。

请一并参阅图2，每个电极组件200可以包括一个或多个裸电芯210。裸电芯210可以由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕或叠片的方式成型，通过卷绕成型的裸电芯210可压制成扁平状。裸电芯210具有正极耳211及负极耳212，正极耳211及负极耳212用于分别将正极片及负极片引出。其中，正极耳211及负极耳212可以位于电极组件200的同一侧，也可以位于电极组件200相对的两侧。具体在本实施例中，正极耳211及负极耳212均位于电极组件200的顶部。

绝缘片220包覆于裸电芯210的外周并暴露出正极耳211及负极耳212。绝缘片220能够保护裸电芯210，并在裸电芯210与壳体100的底部之间起到较好的绝缘作用。具体的，绝缘片220的材质可以是聚酰亚胺、聚乙烯及聚偏二氟乙烯等。

请一并参阅图3及图4，绝缘片220的底壁形成有气囊结构221，气囊结构221相对于绝缘片220的表面沿远离裸电芯200的方向突出。绝缘片220的底壁指的是当电极组件200装入壳体100时，绝缘片220朝向壳体110底部的一个壁面，也即绝缘片220背向正极耳211及负极耳212的一个壁面。由于本实施例中的电极组件200大致呈长方体形，绝缘片220也大致呈长方体形，故绝缘片220的底壁呈矩形。

气囊结构221为中空结构，其内部填充有气体，如空气。由于气囊结构221相对于绝缘片220的表面向外突出，故当电极组件200装入壳体100后，气囊结构221能够与壳体100的底部抵接，从而将电极组件200整体垫高。如此，便能够防止电极组件200的边缘与壳体100底部的R角接触，进而避免裸电芯210内的极片因碰撞而掉粉。

请一并参阅图6及图7，在另一个实施例中，气囊结构221相对于绝缘片220的表面沿朝向裸电芯200的方向突出。也就是说，气囊结构221相对于绝缘片220的表面向内突出，与上一个实施例中气囊结构221突出的方向相反。

当电极组件200装入壳体100后，绝缘片220的底壁背向气囊结构221的一侧与壳体100的底部贴合。而向内突出的气囊结构221则与裸电芯210抵接，从而在裸电芯210与绝缘片220的底壁之间形成间隙，该间隙的存在同样能够使得裸电芯210相较于壳体100的底部被垫高。如此，便能够防止裸电芯210的边缘与壳体100内的R角发生干涉，同样能够避免裸电芯210内的极片因碰撞而掉粉。

由此可见，气囊结构221能够替代现有技术中的托板，故在电极组件200入壳前可省略粘接托板的步骤，从而简化了工序、节省了物料。而且，由于气囊结构221内填充有气体，具有弹性，故在受挤压时不易塌陷。

而且，作为动力电池的电池单体10在使用过程中经常面临振动、冲击的特殊工况，而气囊结构221通过弹性形变还能够起到较佳的缓冲、减震作用，从而减少振动、冲击对裸电芯210的影响，能够有效地避免极片受损，从而提升电池单体10可靠性。

此外，由于气囊结构221能够发生弹性形变，其形状能够根据所受挤压程度进行调整。因此，即使裸电芯210或壳体100局部产生不规则的形变，气囊结构221能够保持与裸电芯210或壳体100良好的接触，从而避免裸电芯210的局部悬空。

在本实施例中，绝缘片220的底壁形成有多个气囊结构221。多个气囊结构221支撑更稳定更。而且，当其中一个或部分气囊结构221破损后，其余气囊结构221依然能够对裸电芯210或电极组件200进行垫高，避免失效。

请一并参阅图5，在本实施例中，气囊结构221呈条形，且气囊结构221沿绝缘片220底壁的宽度方向延伸，多个气囊结构221沿底壁的长度方向间隔设置。

具体的，气囊结构221可沿直线延伸，并与绝缘片220底部的长度方向垂直(如图5所示)，还可沿弧线延伸(如图9所示)。多个沿绝缘片220底壁的长度方向间隔设置的气囊结构221能够在裸电芯210与壳体100底部之间起到更佳的支撑效果。

显然，在其他实施例中，气囊结构221还可呈圆形、方形、菱形或不规则形状等其他形状。多个气囊结构221在绝缘片220的底壁可以相互对齐、交错或随机分布。

如图10所示，在另一个实施例中，气囊结构221呈长条形，且气囊结构221沿绝缘片220底壁的长度方向延伸，多个气囊结构221沿底壁的宽度方向间隔设置。多个沿底壁的宽度方向间隔设置的气囊结构221不仅支撑效果较好，且每个气囊结构221都能够起到加强筋的作用，能够提升绝缘片220的结构强度，绝缘片220能够对整个电极组件200提供更好的支撑，从而能够方便电极组件200入壳。

进一步的，在本实施例中，气囊结构221的高度为0.1mm至10mm。气囊结构221的高度指的是气囊结构221的顶部与绝缘片220表面之间的距离，即图4所示的h。气囊结构221的顶部一般设置成平面结构，能够增大其与壳体100底部或裸电芯210之间的接触面积，提升支撑的稳定性。

当气囊结构221的高度小于0.1mm时，气囊结构221对电极组件200或裸电芯210的支撑容易失效，从而导致裸电芯210依然与壳体100底部的R角发生干涉；而当气囊结构221的高度大于10mm时，则会导致壳体100的内部空间浪费，从而导致电池单体10的能量密度降低。将气囊结构221的高度设置为0.1mm至10mm，能够较好的兼顾电池单体10的可靠性及能量密度。

请再次参阅图4，在本实施例中，绝缘片220包括基材层222及封膜层223，基材层222的局部凹陷形成凹槽(图未标)，封膜层223覆设于基材层222并密封凹槽，以与凹槽配合形成气囊结构221。

在加工绝缘片220时，可先在凹模上对基材层222进行吸塑处理，待得到所需的凹槽后，再将封膜层223贴合于基材层222的表面。此时，凹槽将被封膜层223封闭且内部填充有空气，从而便可形成气囊结构221。基材层222及封膜层223的材质一般相同，两者共同构成了双层结构的绝缘片220。需要指出的是，可以仅将绝缘片220的底壁设置为双层结构，也可将绝缘片220的整体均设置为双层结构。

请参阅图8，在另一个实施例中，绝缘片220还包括支撑层224，支撑层224覆设于基材层222背向封膜层223的一侧，以将气囊结构221夹持于支撑层224与封膜层223之间。

支撑层224与封膜层223能够对气囊结构221提供保护。而且，支撑层224直接与裸电芯210或壳体100的底部接触，接触面积相较于气囊结构221直接接触时更大，故还能够分散压力。

请再次参阅图1，顶盖组件300密封设置于壳体100的开口，以在壳体100的内部形成相对封闭的环境，从而将电极组件200与外部环境隔绝。顶盖组件300上一般还开设有沿厚度方向贯通的注液孔(图未标)，注液孔一般为圆形孔。在顶盖组件300密封壳体100的开口后，可通过注液孔将电解液注入壳体100内部。注液完成后，一般还将通过激光焊接的方式将注液孔封堵。顶盖组件300的形状与壳体100的开口的形状相适配，具体在本实施例中，顶盖组件300大致呈矩形。

顶盖组件300上一般还设置有防爆阀(图未示)。当壳体100内的气体压力超过阈值时，防爆阀便开启以对壳体100内进行泄压，从而防止电池单体10发生爆炸。显然，在其他实施例中，顶盖组件300上的防爆阀可以省略，而将防爆阀设置于壳体100的侧壁。

此外，顶盖组件300上还设置有极柱310，极柱310沿厚度方向贯穿顶盖组件300。而且，极柱310伸入壳体100内的一端与电极组件200的正极耳211或负极耳212电连接。

顶盖组件300上一般设置有两个极柱310，两个极柱310可分布于顶盖组件300长度方向的两端，且两个极柱310分别与正极耳211及负极耳212连接，从而分别作为电池单体10的正极端子及负极端子。具体的，作为正极端子的极柱310可以是铝柱，而作为负极端子的极柱310可以是铜柱。

上述电池单体10及电极组件200，当将电极组件200装入壳体100后，若气囊结构221沿远离裸电芯210的方向突出，则气囊结构221能够与壳体100的底部抵接，从而将电极组件200整体垫高；若气囊结构221沿朝向裸电芯210的方向突出，则气囊结构221能够将裸电芯210垫高。如此，能够避免裸电芯210因与壳体100底部的R角干涉而造成掉粉。由于气囊结构221内填充有气体，故在受挤压时不易塌陷。而且，由于气囊结构221能够替代托板，故在电极组件200入壳前可省略粘接托板的步骤，从而简化了工序、节省了物料。因此，上述电极组件200能够降低电池单体10生产的成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电极组件，其特征在于，包括裸电芯及绝缘片，所述绝缘片包覆于所述裸电芯的外周；其中，所述绝缘片的底壁形成有气囊结构，所述气囊结构相对于所述绝缘片的表面沿远离或朝向所述裸电芯的方向突出。

2.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述绝缘片包括基材层及封膜层，所述基材层的局部凹陷形成凹槽，所述封膜层覆设于所述基材层并密封所述凹槽，以与所述凹槽配合形成所述气囊结构。

3.根据权利要求2所述的电极组件，其特征在于，所述绝缘片还包括支撑层，所述支撑层覆设于所述基材层背向所述封膜层的一侧，以将所述气囊结构夹持于所述支撑层与所述封膜层之间。

4.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述电极组件呈立方体形，所述绝缘片的底壁呈矩形，所述绝缘片的底壁形成有多个所述气囊结构。

5.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述气囊结构呈条形，且所述气囊结构沿所述底壁的宽度方向延伸，多个所述气囊结构沿所述底壁的长度方向间隔设置。

6.根据权利要求4所述的电极组件，其特征在于，所述气囊结构呈长条形，且所述气囊结构沿所述底壁的长度方向延伸，多个所述气囊结构沿所述底壁的宽度方向间隔设置。

7.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，所述气囊结构的高度为0.1mm至10mm。

8.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的一侧设有开口；

如上述权利要求1至7任一项所述的电极组件，所述电极组件收容于所述壳体内；及

顶盖组件，所述顶盖组件密封设置于所述壳体的开口。

9.一种电池，其特征在于，包括多个如上述权利要求8所述的电池单体。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求8所述的电池单体或如上述权利要求9所述的电池。