CN219498089U - 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，绝缘片包覆于裸电芯的外周。绝缘片的局部加厚，以在加厚区域形成凸起结构，凸起结构相对于绝缘片的表面朝远离裸电芯的方向突出。当将电极组件装入壳体后，绝缘片表面的凸起结构能够与壳体的内壁抵接，从而能够将电极组件垫高，或者使电极组件与壳体的内壁之间形成间隙。凸起结构由绝缘片局部加厚的区域形成，故其抗形变的能力较强，相较于冲压而成的凸起在受挤压时不易塌陷。而且，由于凸起结构能够替代托板，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。电极组件装入壳体后，还需要向壳体内注入电解液以使电极组件浸润。为了避免电极组件与壳体的内壁发生碰撞发生掉粉，并方便电解液快速对电极组件实现浸润，电极组件的侧壁还需设置托板。托板能够将电极组件垫高，并使电极组件与壳体的内壁之间形成间隙。

托板需要先与电极组件的侧壁进行粘接，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，所述裸电芯具有正极耳及负极耳，所述绝缘片包覆于所述裸电芯的外周并暴露出所述正极耳及所述负极耳；其中，所述绝缘片的局部加厚，以在加厚区域形成凸起结构，所述凸起结构相对于所述绝缘片的表面朝远离所述裸电芯的方向突出。

在其一个实施例中，所述电极组件呈立方体形，所述正极耳及所述负极耳位于所述电极组件的同一侧，所述绝缘片包括四个依次相连的侧壁及与四个所述侧壁相连的底壁，所述凸起结构分布于所述绝缘片的所述底壁上。

在其一个实施例中，所述电极组件呈立方体形，所述正极耳及所述负极耳分别位于所述电极组件相对的两侧，所述绝缘片包括相对的两个第一侧壁及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁的宽度小于所述第二侧壁的宽度，所述凸起结构分布于至少一个所述第一侧壁上。

在其一个实施例中，所述凸起结构呈条形，多个所述凸起结构沿预设方向间隔设置，且每个凸起结构的延伸方向与所述预设方向不一致。

在其一个实施例中，所述凸起结构包括两个相交叉的条形部，以使所述凸起结构呈X形。

在其一个实施例中，在垂直且背向所述绝缘片表面的方向上，所述凸起结构的横向尺寸递减。

在其一个实施例中，所述凸起结构的高度为0.1mm至1mm。

上述电极组件，当将电极组件装入壳体后，绝缘片表面的凸起结构能够与壳体的内壁抵接，从而能够将电极组件垫高，或者使电极组件与壳体的内壁之间形成间隙。凸起结构由绝缘片局部加厚的区域形成，故其抗形变的能力较强，相较于冲压而成的凸起在受挤压时不易塌陷。而且，由于凸起结构能够替代托板，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，所述壳体的至少一侧设有开口；

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倒置后的示意图；

图4为另一个实施例中绝缘片倒置后的示意图；

图5为再一个实施例中绝缘片倒置后的示意图；

图6为本实用新型另一个实施例中电池单体的剖视图；

图7为图6所示电池单体中电极组件的轴测图。

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的至少一侧设有开口(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。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。

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呈立方体形。其中，电极组件200包括裸电芯210及绝缘片220。

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分别从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。

绝缘片220包覆于裸电芯210的外周并暴露出极耳。绝缘片220一般包括展开状态及包裹状态，处于展开状态的绝缘片220呈片状，片状的绝缘片220经过多次折叠后便可切换至具有立体结构的包裹状态，从而包覆于裸电芯210的外周。在成型后的电池单体10中，绝缘片220处于包裹状态。绝缘片220能够保护裸电芯210，并在裸电芯210与壳体100的内壁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2及图3，绝缘片220的局部加厚，以在加厚区域形成凸起结构221，凸起结构221相对于绝缘片220的表面朝远离裸电芯210的方向突出。也就是说，凸起结构221相对于绝缘片220的表面向外突出。

当电极组件200装入壳体100后，绝缘片220表面的凸起结构221能够与壳体100的内壁抵接，从而将电极组件200垫高或使电极组件200与壳体100的内壁之间形成间隙。凸起结构221由绝缘片220局部加厚的区域形成，其内部为实心而非中空结构，故抗形变的能力较强，在受挤压时不易塌陷。而且，由于凸起结构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。

在本实施例中，凸起结构221呈条形，多个凸起结构221沿预设方向间隔设置，且每个凸起结构221的延伸方向与预设方向不一致。

具体的，凸起结构221可沿直线延伸，还可沿弧线延伸(如图4所示)。多个沿预设方向间隔设置的凸起结构221能够在电极组件220与壳体100内壁之间起到更佳的支撑效果。

显然，在其他实施例中，凸起结构221还可呈圆盘状、矩形盘状、方形柱状或不规则形状等其他形状。

譬如，在图5所示的另一个实施例中，凸起结构221包括两个相交叉的条形部(图未标)，以使凸起结构221呈X形。X形的凸起结构221不仅支撑效果较好，且两个条形部还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。

在本实施例中，在垂直且背向绝缘片220表面的方向上，凸起结构221的横向尺寸递减。横向尺寸，指的是凸起结构221在与其高度方向垂直的方向上的尺寸。可见，凸起结构221呈下宽上窄，越靠近底面则横向尺寸越大，故可增加凸起结构221的支撑强度。具体的，凸起结构221的纵向截面呈梯形。

进一步的，在本实施例中，凸起结构221的高度为0.1mm至1mm。当凸起结构221的高度小于0.1mm时，凸起结构221对电极组件200的支撑容易失效，从而导致电极组件200与壳体100内壁贴合；而当凸起结构221的高度大于1mm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。将凸起结构221的高度设置为0.1mm至1mm，能够较好的兼顾电池单体10的可靠性及能量密度。

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。

请再次参阅图1，顶盖组件300上设置有极柱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，故极柱310能够作为电池单体10的正极端子或负极端子。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。

请再次参阅图2，在本实施例中，正极耳211及负极耳212位于电极组件200的同一侧。此时，绝缘片220包括四个依次相连的侧壁(图未标)及与四个侧壁相连的底壁(图未标)，凸起结构221分布于绝缘片220的底壁上。

将正极耳211及负极耳212所在的一侧称之为电极组件200的顶部，则凸起结构221所在的一侧称之为电极组件200的底部。电极组件200由壳体100一侧的开口装入壳体100后，其底部朝向壳体100的内底壁(与开口相对的内壁)。此时，凸起结构221便能够与壳体100的内底壁抵接从而将电极组件200垫高，从而防止将电极组件200的底部边缘与壳体100内底壁两侧的R角发生碰撞，进而避免裸电芯210内的极片因碰撞而掉粉。

此时，壳体100仅一侧开口，故顶盖组件300仅需设置一个。其中，顶盖组件300上需设置两个极柱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。

针对上述实施例而言，多个凸起结构221可沿绝缘片220底壁的长度方向间隔设置，且每个凸起结构221能够沿绝缘片220底壁的宽度方向延伸。

请参阅图6及图7，在另一个实施例中，正极耳211及负极耳212分别位于电极组件200相对的两侧。此时，绝缘片220包括相对的两个第一侧壁(图未标)、相对的两个第二侧壁(图未标)，第一侧壁的宽度小于第二侧壁的宽度，凸起结构221分布于绝缘片220至少一个第一侧壁上。

电极组件200成长条形，一般应用于长度较长的方形电池。两个第一侧壁及两个第二侧壁相连接，从而构成两端开口的矩形筒状结构。为了方便将分布于电极组件200相对两侧的正极耳211及负极耳212引出，壳体100为两端开口的中空结构。电极组件200可由壳体100任一侧的开口装入壳体100，并使正极耳211及负极耳212分别朝向壳体100两侧的开口。此时，凸起结构221便能够与壳体100的侧壁抵接，从而使得电极组件200与壳体100的内壁之间形成间隙。如此，注入壳体100的电解液能够快速流动至电极组件200与壳体100之间的间隙，从而提升电解液浸润的速率。

由于壳体100两端开口，故顶盖组件300需设置两个，两个顶盖组件300分别用于密封壳体100两端的开口。其中，每个顶盖组件300上仅需设置一个极柱310，且一个顶盖组件300上的极柱310与正极耳211连接，从而作为正极端子，另一个顶盖组件300上的极柱310则与负极耳212连接，以作为负极端子。

针对上述实施例而言，多个凸起结构221可沿绝缘片220第一侧壁的长度方向间隔设置，且每个凸起结构221能够沿第一侧壁的宽度方向延伸。

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，绝缘片220表面的凸起结构221能够与壳体100的内壁抵接，从而能够将电极组件200垫高，或者使电极组件200与壳体100的内壁之间形成间隙。凸起结构221由绝缘片220局部加厚的区域形成，故其抗形变的能力较强，相较于冲压而成的凸起在受挤压时不易塌陷。而且，由于凸起结构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的生产成本。

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，所述裸电芯具有正极耳及负极耳，所述绝缘片包覆于所述裸电芯的外周并暴露出所述正极耳及所述负极耳；其中，所述绝缘片的局部加厚，以在加厚区域形成凸起结构，所述凸起结构相对于所述绝缘片的表面朝远离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，所述电极组件呈立方体形，所述正极耳及所述负极耳位于所述电极组件的同一侧，所述绝缘片包括四个依次相连的侧壁及与四个所述侧壁相连的底壁，所述凸起结构分布于所述绝缘片的所述底壁上。

3.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，所述正极耳及所述负极耳分别位于所述电极组件相对的两侧，所述绝缘片包括相对的两个第一侧壁及相对的两个第二侧壁，所述第一侧壁的宽度小于所述第二侧壁的宽度，所述凸起结构分布于至少一个所述第一侧壁上。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电极组件，其特征在于，所述凸起结构呈条形，多个所述凸起结构沿预设方向间隔设置，且每个凸起结构的延伸方向与所述预设方向不一致。

5.根据权利要求1至3任一项所述的电极组件，其特征在于，所述凸起结构包括两个相交叉的条形部，以使所述凸起结构呈X形。

6.根据权利要求1所述的电极组件，其特征在于，在垂直且背向所述绝缘片表面的方向上，所述凸起结构的横向尺寸递减。

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

8.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的至少一侧设有开口；

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。