CN219498103U - 电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池单体，包括壳体、电芯组件、顶盖组件及转接片。顶盖组件包括顶盖及极柱，极柱的底座上形成有焊接面及包围焊接面的涂覆面，涂覆面与焊接面之间存在高度差。在进行极柱与转接片焊接时，可先在涂覆面上设置导热材料，再将转接片焊接于焊接面。由于焊接面与涂覆面之间存在高度差，故在设置导热材料时能够避免杂质污染焊接面，从而避免因焊接面受污染出现虚焊、炸焊等情况。而且，转接片与涂覆面之间设置有导热材料，故转接片与极柱底座的非焊接区域之间的热传导效率也得到有效提升，从而使得热量能够更快的由转接片传导至极柱并散发至外部，故上述电池单体的散热效率得到提升。

Description

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，特别涉及一种电池单体、电池及用电装置。

背景技术

二次电池一般包括壳体、电芯组件及顶盖组件，电芯组件收容于壳体内并

由顶盖组件进行密封。现有的顶盖组件上设有极柱，电芯组件的极耳通过转接片与顶盖组件上的极柱连接，从而形成完整的过流回路。

电池工作时，电芯组件内部产生的热量将通过极耳传递至转接片，再由转接片传递给极柱，最后由极柱散发到外部环境中。转接片通过焊接的方式与极柱的底座连接，受限于工艺，极柱的底座与转接片之间的焊接区域一般仅占底

座整体面积的百分之五到百分之十。而非焊接区域则可能因存在间隙导致热传导效率较差，故转接片与极柱之间热量传导不畅，从而导致电池内部的热量无法及时散发到外部。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种提升散热效率的电池单体、电池及用电装置。

一种电池单体，包括：

壳体，一侧形成有开口；

电芯组件，收容于所述壳体内，所述电芯组件具有极耳；

顶盖组件，密封设置于所述开口，所述顶盖组件包括盖板及贯穿于所述盖板的极柱，所述极柱的底座上形成有焊接面及包围所述焊接面的涂覆面，所述涂覆面与所述焊接面之间存在高度差；及

转接片，一端与所述极耳焊接，另一端与所述焊接面焊接，且在所述涂覆面与所述转接片之间设置有导热材料。

在其中一个实施例中，所述极柱的底座的中部向内凹陷形成凹槽，并在所述凹槽的底部形成所述焊接面。

在其中一个实施例中，所述极柱的底座的中部向外凸起形成凸台，并在所述凸台的顶部形成所述焊接面。

在其中一个实施例中，所述焊接面与所述涂覆面之间的高度差为0.05mm至3mm。

在其中一个实施例中，所述涂覆面设置为粗糙面。

在其中一个实施例中，所述导热材料为导热硅胶或金属箔材。

在其中一个实施例中，所述焊接面与所述涂覆面相互平行且均垂直于所述极柱的轴线。

在其中一个实施例中，所述盖板呈长条形，且在所述盖板长度方向的两端分别设置有两个所述极柱。

一种电池，包括多个如上述优选实施例中任一项所述的电池单体。

一种用电装置，包括如上述优选实施例中任一项所述的电池单体或如上述实施例中的电池。

上述电池单体，在进行极柱与转接片焊接时，可先在涂覆面上设置导热材料，再将转接片焊接于焊接面。由于焊接面与涂覆面之间存在高度差，故在设置导热材料时能够避免杂质污染焊接面，从而避免因焊接面受污染出现虚焊、炸焊等情况。而且，转接片与涂覆面之间设置有导热材料，故转接片与极柱底座的非焊接区域之间的热传导效率也得到有效提升，从而使得热量能够更快的由转接片传导至极柱并散发至外部，故上述电池单体的散热效率得到提升。

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示意图；

图2为图1所示电池单体中顶盖组件的俯视图；

图3为图2所示顶盖组件沿A-A的剖视图；

图4为图1所示电池单体中极柱与转接片的连接关系示意图；

图5为图4所示极柱与转接片沿B-B的剖视图；

图6为图4所示极柱的结构示意图；

图7为本实用新型另一个实施例中极柱的结构示意图。

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及电池，上述用电装置包括上述电池。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。

请参阅图1，本实用新型提还供了一种电池单体10，上述用电装置也可包括电池单体10，并由电池单体10供能。其中，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)及多个电池单体10。

多个电池单体10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10的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体10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。

在上述电池中，多个电池单体10可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体10之间、电池单体10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10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10为锂离子方形电池。

请一并参阅图4，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体100、电芯组件200、顶盖组件300及转接片400。

壳体100用于容纳电芯组件200、电解液以及其他部件，一般由铝、铝合金以及不锈钢等材料成型，具有较高的机械强度。壳体100的一侧形成有开口(图未标)，可通过该开口将电芯组件200装入壳体100内。具体在本实施例中，壳体100的外部轮廓呈长方体形。

电芯组件200是电池单体10的核心部件。为了适配壳体100的形状，本实施例中的电芯组件200呈扁平状。具体的，电芯组件200一般包括裸电芯210及绝缘片220，每个电芯组件200可包括一个或多个裸电芯210。裸电芯210可由正极片、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。绝缘片220包覆于裸电芯210的外周，并暴露出裸电芯210的极耳。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，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。

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，从而将电芯组件200与外部环境隔绝。顶盖组件300的形状与壳体100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。

请一并参阅图2及图3，顶盖组件300包括盖板310及极柱330。其中，极柱330安装于盖板310并沿厚度方向贯穿于盖板310。

盖板310可以由具有较高机械强度的材料，如铝、铝合金或不锈钢成型。盖板310包括相对设置的外表面及内表面，内表面指的是顶盖组件300密封壳体100的开口时盖板310朝向壳体110内部的表面。盖板310的内表面一般还设置有注塑成型的下塑胶320，下塑胶320与盖板310的形状大致相同，均可呈矩形。盖板310上一般还开设有沿厚度方向贯通的注液孔311，注液孔311一般为圆形孔，下塑胶320与注液孔311对应的位置也均开设有通孔(图未标)。在顶盖组件300密封壳体100的开口后，可通过注液孔311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311封堵。

此外，在本实施例中，盖板310开设有沿厚度方向贯通的防爆孔(图未标)，顶盖组件300还包括防爆阀340，防爆阀340密封设置于防爆孔。当壳体100内的气体压力超过阈值时，防爆阀340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，盖板310上的防爆孔可以省略，而防爆阀340则可设置于壳体100的侧壁。

盖板310及下塑胶320上均开设有供极柱330穿过的安装孔(图未标)。具体的，极柱330穿设于安装孔内，由压圈将极柱330压紧于安装孔的边缘，而极柱330与盖板310的上下两侧之间则分别由上胶圈及密封圈进行绝缘及密封。极柱330一般设置有两个，分布于盖板310长度方向的两端，能够分别作为电池单体10的正极端子及负极端子。

极柱330伸入壳体100内的一端通过转接片400与电芯组件200的极耳电连接。具体的，极柱330伸入壳体100的一端设有底座(图未标)，转接片400的两端分别与电芯组件200的极耳及极柱330的底座焊接。对应的，转接片400也设置有两个，分别将电芯组件200正极和负极的极耳与正极和负极的极柱330电连接。转接片400为金属片状结构，具体的，用于连接正极的极耳与正极的极柱330的转接片400可以是铝片，而用于连接负极的极耳与负极的极柱330的转接片400可以是铜片。

请一并参阅图6及图7，极柱330的底座上形成有焊接面301及涂覆面302，涂覆面302包围焊接面301，且涂覆面302与焊接面301之间存在高度差。也就是说，涂覆面302与焊接面301不在同一个平面内。而且，焊接面301的高度既可以高于涂覆面302，也可以低于涂覆面302。

焊接面301既可以为一个，也可以为相互间隔的多个。当焊接面301为一个时，涂覆面302围绕焊接面301的周向设置；当焊接面301为多个时，涂覆面302整体围绕多个焊接面301的周向设置，并延伸至多个焊接面301之间的间隙内。

如图6所示，在一个实施例中，极柱330的底座的中部向内凹陷形成凹槽331，并在凹槽331的底部形成焊接面301。此时，焊接面301的高度低于涂覆面302的高度。

如图7所示，在另一个实施例中，极柱330的底座的中部向外凸起形成凸台332，并在凸台332的顶部形成焊接面301。此时，焊接面301的高度高于涂覆面302的高度。

请再次参阅图4及图5，转接片400一端与极耳焊接，另一端与焊接面301焊接，且在涂覆面302与转接片400之间设置有导热材料500。转接片400与极柱330底座焊接的部分的形状与底座表面的形状匹配。譬如，当焊接面301形成于凹槽331的底部时，转接片400上形成有能够伸入凹槽331的凸起部；而当焊接面301形成于凸台332的顶部时，转接片400上则形成有供凸台332插入的凹陷部。

在将转接片400焊接于极柱330时，可先在涂覆面302上涂布导热涂料，该导热涂料可以是导热硅胶；或者，也可在涂覆面302上先垫设一层导热性能良好的金属箔材，该金属箔材可以是铜箔、铝箔等。由于焊接面301与涂覆面302之间存在高度差，故能够在涂布导热涂料或垫设金属箔材时避免污染焊接面301，从而保证焊接面301的清洁度。接着，再采用激光焊接等方式将转接片400焊接于焊接面301。此时，转接片400与涂覆面302之间，也即转接片400与极柱330底座的非焊接区域之间由导热涂料、金属箔材等导热材料500填充，故转接片400与极柱330底座的非焊接区域之间的热传导效率将得到有效提升，由电芯组件200传导至转接片400上的热量能够更快速的传导至极柱330。

在本实施例中，焊接面301与涂覆面302之间的高度差为0.05mm至3mm。当焊接面301与涂覆面302之间的高度差小于0.05mm时，无法有效地起到隔离作用，在涂布导热涂料或垫设金属箔材时焊接面301存在被污染的风险；而当焊接面301与涂覆面302之间的高度差大于3mm时，则会导致极柱330底座的厚度过大，从而占用壳体100内部较大的空间，不利于提升电池容量。

在本实施例中，涂覆面302设置为粗糙面。也就是说，涂覆面302的表面形成有微结构，故涂覆面302能够增强与导热材料500之间的附着力，并增加接触面积，从而有利于进一步提升转接片400与极柱330底座的非焊接区域的热传导效率。

在本实施例中，焊接面301与涂覆面302相互平行且均垂直于极柱330的轴线。极柱330的轴线一般沿盖板310的厚度方向延伸，并与转接片400的表面垂直。因此，将焊接面301及涂覆面302设置成垂直于极柱330的轴线，能够使得转接片400与焊接面301及涂覆面302更好地贴合，从而避免产生间隙。

上述电池单体10，在进行极柱330与转接片400焊接时，可先在涂覆面302上设置导热材料500，再将转接片400焊接于焊接面301。由于焊接面301与涂覆面302之间存在高度差，故在设置导热材料500时能够避免杂质污染焊接面301，从而避免因焊接面301受污染出现虚焊、炸焊等情况。而且，转接片400与涂覆面302之间设置有导热材料500，故转接片400与极柱330底座的非焊接区域之间的热传导效率也得到有效提升，从而使得热量能够更快的由转接片400传导至极柱330并散发至外部，故上述电池单体10的散热效率得到提升。

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)

1.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，一侧形成有开口；

电芯组件，收容于所述壳体内，所述电芯组件具有极耳；

顶盖组件，密封设置于所述开口，所述顶盖组件包括盖板及贯穿于所述盖板的极柱，所述极柱的底座上形成有焊接面及包围所述焊接面的涂覆面，所述涂覆面与所述焊接面之间存在高度差；及

转接片，一端与所述极耳焊接，另一端与所述焊接面焊接，且在所述涂覆面与所述转接片之间设置有导热材料。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述极柱的底座的中部向内凹陷形成凹槽，并在所述凹槽的底部形成所述焊接面。

3.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述极柱的底座的中部向外凸起形成凸台，并在所述凸台的顶部形成所述焊接面。

4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述焊接面与所述涂覆面之间的高度差为0.05mm至3mm。

5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述涂覆面设置为粗糙面。

6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述导热材料为导热硅胶或金属箔材。

7.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述焊接面与所述涂覆面相互平行且均垂直于所述极柱的轴线。

8.根据权利要求1至7任一项所述的电池单体，其特征在于，所述盖板呈长条形，且在所述盖板长度方向的两端分别设置有两个所述极柱。

9.一种电池，其特征在于，包括多个如上述权利要求1至8任一项所述的电池单体。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求1至8任一项所述的电池单体或如上述权利要求9所述的电池。