CN219658741U - 集流体、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种集流体、电池单体、电池及用电装置，涉及电池技术领域；集流体包括：集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，集流本体上开设有贯穿第一侧和第二侧的开口；阻挡结构，其设置于开口处，用于阻止固体颗粒物从第一侧穿过开口运动至第二侧。通过阻挡结构，一方面方便电解液能够通过集流体进入壳体内部集流体上方或下方的空间，从而保证电解液浸润电极组件端部并提高壳体内空间利用率；另一方面在阻挡结构能够防止阻止集流体在焊接过程中产生的金属颗粒进入到电极组件内部。

Description

集流体、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池生产技术领域，尤其涉及一种集流体、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

在锂离子电池的生产中，集流体作为电池单体的组成构件，其关乎电池产品的整体性能和可靠性。

电池单体生产过程中，集流体一端与极耳焊接，另一端与极柱焊接，以保证电池单体充放电作业的正常进行。但是，相关技术中，集流体焊接过程存在影响电池单体可靠性的问题。

发明内容

本申请旨在至少部分地解决现有技术存在的技术问题，为此，本申请的目的之一在于提供一种能提高电池单体可靠性的集流体、电池单体、电池及用电装置。

根据本申请的第一方面提供了一种集流体，集流体包括：集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，集流本体上开设有贯穿第一侧和第二侧的开口；阻挡结构，其设置于开口处，用于阻止固体颗粒物从第一侧穿过开口运动至第二侧。通过阻挡结构，一方面方便电解液能够通过集流体进入壳体内部集流体上方或下方的空间，从而保证电解液浸润电极组件端部并提高壳体内空间利用率；另一方面在阻挡结构能够阻止集流体在焊接过程中产生的金属颗粒进入到电极组件内部。

在一些实施方式中，阻挡结构呈网状设置，且挡设于开口。可选地，阻挡结构包括阻挡板，阻挡板开设有多个与开口连通的第一通孔，多个第一通孔间隔设置，以使阻挡板呈网状设置；或者，阻挡结构包括多个交错设置的阻挡条，多个阻挡条形成多个与开口连通的第一通孔；第一通孔用于供液体通过，且能阻止固体颗粒物穿过。将阻挡结构设置呈网状结构，可阻止固体颗粒物从开口的端部的各个位置运动至第二侧，能保证阻挡效果，以阻止集流体在焊接过程中产生的金属颗粒进入到电极组件内部，以能有效提高电池单体的可靠性。

在一些实施例中，第一通孔在阻挡结构背离第二侧的一侧上的口径为100～500μm。可选地，第一通孔在阻挡结构背离第二侧的一侧上的口径为100～200μm。通过将口径限制在500μm以下，能够阻止焊接过程中的金属颗粒通过第一通孔，同时通过将第一通孔的口径设置为100μm以上，能够保证电解液顺利地通过而不会在局部形成堵塞。同时，将口径设置为200μm以下，能够进一步阻止焊接过程中的金属颗粒通过第一通孔，以提到电极组件和电池单体的可靠性。

在一些实施例中，第一通孔的横截面积从第一侧到第二侧逐渐增大。这样设置，既能阻止金属颗粒通过第一通孔，又能保证电解液顺利流动，以保证电极组件的浸润性，能保证电极组件和电池单体的可靠性。

在一些实施方式中，阻挡结构呈筒状结构，且绕开口的周向设置，阻挡结构一端与第一侧连接，另一端向背离第二侧的方向延伸。在一些实施方式中，阻挡结构包括阻挡环，阻挡环绕开口的周向设置，可选地，该阻挡环沿周向是连续的；在另一些实施方式中，阻挡结构包括多个阻挡柱，多个阻挡柱绕开口的周向间隔设置，可选地，各相邻阻挡柱之间的空隙用于供液体通过，且用于阻止固体颗粒物穿过。将阻挡结构设置呈筒状结构，可阻止固体颗粒物从开口的周向的各个位置运动至第二侧，能保证阻挡效果，以阻止集流体在焊接过程中产生的金属颗粒进入到电极组件内部，以能有效提高电池单体的可靠性。

在一些实施例中，在该实施方式中，阻挡结构开设有与开口连通的第二通孔，第二通孔用于供液体通过，且第二通孔能阻止固体颗粒物穿过。一方面，筒状结构的壁部本身具有阻挡焊接过程中飞溅的金属颗粒进入的作用，另一方面，第二通孔能够使电解液通过而无法使金属颗粒通过，能保证电池单体的可靠性。

在一些实施例中，第二通孔在阻挡结构背离开口的一侧上的口径为100～500μm；可选地，第二通孔在阻挡结构背离开口的一侧上的口径为100～200μm。通过将口径限制在500μm以下，能够阻止焊接过程中的金属颗粒通过第二通孔，同时通过将第二通孔的口径设置为100μm以上，能够保证电解液顺利地通过而不会在局部形成堵塞。同时，将口径设置为200μm以下，能够进一步阻止焊接过程中的金属颗粒通过第二通孔，以提到电极组件和电池单体的可靠性。

在一些实施方式中，沿靠近开口的方向，第二通孔的横截面积逐渐增大。这样设置，既能阻止金属颗粒通过第二通孔，又能保证电解液顺利流动，以保证电极组件的浸润性，能保证电极组件和电池单体的可靠性。

在一些实施方式中，在集流本体上绕阻挡结构周向的位置设置有第三通孔，第三通孔用于供液体通过，且第三通孔能阻止固体颗粒物穿过。可选地，第三通孔的数量为多个，且分为多组孔状结构，每组孔状结构均包括多个第三通孔，多组孔状结构绕阻挡结构的周向间隔布置。在一些实施方式中，每组的多个第三通孔呈扇形或圆形或方形阵列设置。可选地，每组孔状结构从阻挡结构位置延伸至集流本体的边缘。通过设置多组第三通孔，增加了电解液通过的效率并且同时在集流体上留下足够的电接触空间，此外，当电极组件内部出现过热等问题需要喷阀泄压时，第三通孔能方便电极组件内部气体通过第三通孔并通过防爆阀泄压，从而避免压力集中于集流体处无法传递至防爆阀并出现喷阀泄压不及时的情况，降低了安全风险。

在一些实施方式中，第三通孔在阻挡结构背离第二侧的一侧上的口径为100～500μm；可选地，第三通孔在阻挡结构背离第二侧的一侧上的口径为100～200μm。通过将口径限制在500μm以下，能够阻止焊接过程中的金属颗粒通过第三通孔，同时通过将第三通孔的口径设置为100μm以上，能够保证电解液顺利地通过而不会在局部形成堵塞。同时，将口径设置为200μm以下，能够进一步阻止焊接过程中的金属颗粒通过第三通孔，以提到电极组件和电池单体的可靠性。

在一些实施方式中，沿靠近开口的方向，第三通孔的横截面积从第一侧到第二侧逐渐增大。这样设置，既能阻止金属颗粒通过第三通孔，又能保证电解液顺利流动，以保证电极组件的浸润性，能保证电极组件和电池单体的可靠性。

在一些实施方式中，第三通孔在集流本体的第一侧上的面积之和为集流本体第一侧的表面积的10%～30%。由此，在集流本体上既预留了足够的焊接空间，也能保证电解液的通过效率。

在一些实施方式中，集流体还包括延伸件，延伸件设置于第一侧的周向边缘，且向背离第二侧方向凸设。可选地，延伸件与集流本体为一体结构。

根据本申请的第二方面提供了一种电池单体，电池单体包括壳体、电极组件、正极集流体以及负极集流体，壳体上设置有正极连接端子和负极连接端子，电极组件设置于壳体内，电极组件的正极输出端通过正极集流体与正极连接端子电连接，电极组件的负极输出端通过负极连接端子与负极连接端子电连接；其中，正极集流体以及负极集流体中的至少一者为如上的集流体。由于该电池单体包括上述的集流体。因此，该电池单体也具有可靠性较高的优点。

根据一些实施方式，壳体包括壳体本体以及盖板，壳体本体设有容纳空间，容纳空间的一端具有敞口，盖板盖设于敞口处，且封闭敞口；负极连接端子设置于盖板，正极连接端子设置于壳体本体与盖板相对的位置；电极组件设置于容纳空间，正极输出端和负极输出端位于电极组件的两端，以分别与正极连接端子和负极连接端子连接。这样设置，可方便电池单体的组装和维护。

根据一些实施方式，正极集流体包括：集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，集流本体上开设有贯穿第一侧和第二侧的开口；阻挡结构，其设置于开口处，用于阻止固体颗粒物从第一侧穿过开口运动至第二侧，阻挡结构呈网状设置，且挡设于开口。通过在正极集流体上设置阻挡结构能阻挡集流体焊接过程产生的金属颗粒通过第一通孔，又能保证电解液顺利流动，能保证电池单体的可靠性。

根据一些实施方式，负极集流体包括：集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，集流本体上开设有贯穿第一侧和第二侧的开口；阻挡结构，其设置于开口处，用于阻止固体颗粒物从第一侧穿过开口运动至第二侧，阻挡结构呈筒状结构，且绕开口的周向设置，阻挡结构一端与第一侧连接，另一端向背离第二侧的方向延伸，并且筒状结构的顶部与盖板接触并支撑盖板，由此增加了盖板的结构强度，减少或改善了盖板的塌陷问题。

在一些实施方式中，电极组件具有注液通道，开口与注液通道相对且连通。可选地，开口的尺寸与注液通道的尺寸匹配。通过设置注液通道利于电池单体的注液作业的进行，利于提高电解液的浸润效率，节约生产时间和成本；将注液通道与开口尺寸设置为相同，利于通过集流体进行注液，能进一步提高注液效率，提高电池单体的可靠性和稳定性。

在一些实施方式中，电极组件通过层叠设置的正极片、隔离膜和负极片卷绕形成，注液通道为正极片、隔离膜和负极片卷绕的起始段形成的中心通道。在该实施方式中，集流本体构造为圆形的，并且阻挡结构的外边界在集流本体上的投影为与集流本体同心的中心圆。这是当电池单体为圆柱电池单体的情况。显然，本领域技术人员能够想到，集流体的集流本体也可以构造为其他形状以适配不同类型的电池单体，阻挡结构的具体形状也不限制为圆形的形状。

在一些实施方式中，正极集流体或负极集流体包括延伸件，延伸件设置于第一侧的周向边缘，且向背离第二侧方向凸设，并且延伸件的外径大于电池单体的壳体的内径。可选地，延伸件的外径比电池单体的壳体的内径大0.2～0.5mm。由此，延伸件在于壳体连接后形成过盈配合，在延伸件沿周缘为连续分布的情况下，集流体与壳体之间实现了所谓的“无缝连接”，从而不仅有利于电池单体的密封性，而且阻止了激光焊接时漏激光的问题。

在一些实施方式中，正极连接端子设置于壳体本体，负极连接端子设置于盖板；电极组件设置于容纳空间，正极输出端和负极输出端位于电极组件的两端，以分别通过正极集流体与正极连接端子连接，通过负极集流体与负极连接端子连接；负极集流体包括延伸件，且延伸件与壳体本体电连接。

在一些实施方式中，正极连接端子开设有注液孔，注液孔处密封设置有胶钉，注液孔与开口相对且连通；或者，负极连接端子上开设有注液孔，注液孔处密封设置有胶钉，注液孔与开口相对且连通。通过在正极连接端子或负极连接端子上开设注液孔，能便于注液作业的进行，提高注液效率。

在一些实施方式中，延伸件的外径比壳体的内径大0.2～0.5mm。这样设置，利于将延伸件包覆在壳体的外周向，以实现二者的密封焊接。

根据本申请的第三方面提供了一种电池，其包括至少一个上述电池单体。

根据本申请的第四方面提供了一种用电装置，其包括上述电池，电池用于为用电装置提供电能。

附图说明

在附图中，除非另外规定相同的附图标记表示相同或相似的部件或元素。附图不一定是按照比例绘制的。应理解，这些附图仅描绘了根据本申请公开的一些实施方式，而不应将其视为是对本申请范围的限制。

图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。

图2为本申请一些实施例提供的电池的爆炸图。

图3为本申请一些实施例提供的电池单体的结构示意图。

图4为本申请一些实施例提供的电池单体的剖视图。

图5为图4中正极方向的局部放大图。

图6为图4中负极方向的局部放大图。

图7为本申请一些实施例提供的集流体的立体图。

图8为图7的俯视图。

图9为本申请一些实施例提供的第一通孔/第二通孔/第三通孔的局部放大剖视图。

图10为本申请一些实施例提供的集流体的立体图。

图11为图10的俯视图。

图12为本申请一些实施例提供的电池单体的剖视图。

图13为图12中正极方向的局部放大图。

图14为图12中负极方向的局部放大图。

附图标记说明

01、车辆；02、电池；03、马达；04、控制器；101、箱体；1011、第一部分；1012、第二部分；102、电池单体；110、正极侧；112、第一侧；113、第二侧；120、负极侧；

10、负极集流体；11、集流本体；12、延伸件；13、第三通孔；14、第一通孔；15、开口；16、筒状结构；17、第二通孔；18、阻挡结构；

20、壳体；21、壳体本体；30、电极组件；31、注液通道；40、盖板；50、极柱；55、注液口；60、密封钉；70、胶钉；80、密封垫；90、正极集流体。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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；也可以是机械连接，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。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申请实施例中的具体含义。

本申请中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方形电池单体和软包电池单体，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动（例如脱嵌）来工作。正极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集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极耳。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集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作为负极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极耳的数量为多个且层叠在一起，负极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为PP（polypropylene，聚丙烯）或PE（polyethylene，聚乙烯）等。此外，电极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。

现有技术中，随着清洁能源的发展，越来越多的设备使用电能作为驱动能，进而作为能够存储较多电能且能够多次往复充放电的动力电池得到快速发展，例如锂离子电池。

本申请的发明人注意到，电池单体生产过程中，集流体一端与极耳焊接，另一端与极柱焊接，以保证电池单体充放电作业的正常进行，在焊接过程中产生的金属颗粒有一定概率会进入到电极组件内部，而颗粒进入电极组件内部可能会导致短路，从而影响电池单体的生产并增加电极组件的安全隐患。

为了解决上述问题，本申请的发明人设计了一种防颗粒的内焊集流体，其集流本体具有相背设置的第一侧和第二侧，在集流本体上开设有贯穿第一侧和第二侧的开口；集流体在开口处设有阻挡结构，用于阻止固体颗粒物从第一侧穿过开口运动至第二侧。通过阻挡结构，一方面方便电解液能够通过集流体进入壳体内部集流体上方或下方的空间，从而保证电解液浸润电极组件端部并提高壳体内空间利用率；另一方面阻挡结构能够阻止集流体与极耳和/或壳体焊接过程中产生的金属颗粒进入到电极组件内部。

本申请实施例描述的技术方案适用于电池以及使用电池的用电装置。

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、电动玩具和电动工具等等。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、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；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。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

以下实施例为了方便说明，以用电装置为车辆为例对电池单体的结构进行说明。

图1为本申请一些实施例提供的车辆01的结构示意图。请参照图1，车辆01的内部设置有电池02，电池02可以设置在车辆01的底部或头部或尾部，甚至可以搭载于车辆01的顶部或侧部。电池02可以用于车辆01的供电，例如，电池02可以作为车辆01的操作电源。

车辆01还可以包括控制器04和马达03，控制器04用来控制电池02为马达03供电，例如，用于车辆01的启动、导航和行驶时的工作用电需求。当然，在本申请一些实施例中，电池02不仅仅可以作为车辆01的操作电源，还可以作为车辆01的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆01提供驱动动力。

图2为本申请一些实施例提供的电池02的爆炸图；电池02包括箱体101和电池单体102，箱体101用于容纳电池单体102。

其中，箱体101是容纳电池单体102的部件，箱体101为电池单体102提供容纳空间，以保证电池单体102的可靠性、稳定性和可靠性。箱体101可以采用多种结构，在一些实施例中，箱体101可以包括第一部分1011和第二部分1012，第一部分1011与第二部分1012相互盖合、扣合或采用其他方式稳定配合，以限定出用于容纳电池单体102的容纳空间。同时，第一部分1011和第二部分1012可以是多种形状，比如，长方体、圆柱体等。第一部分1011可以是一侧开放的空心结构，第二部分1012也可以是一侧开放的空心结构，第二部分1012的开放侧盖合于第一部分1011的开放侧，则形成具有容纳空间的箱体101。也可以是第一部分1011为一侧开放的空心结构，第二部分1012为板状结构，第二部分1012盖合于第一部分1011的开放侧，则形成具有容纳空间的箱体101。第一部分1011与第二部分1012可以通过密封元件来实现密封，密封元件可以是密封圈、密封胶等。

请再次参照图2，在电池02中，电池单体102的数量既可以是一个、也可以是多个。若电池单体102为多个，多个电池单体102之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体102中既有串联又有并联。可以是多个电池单体102先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体101内。也可以是所有电池单体102之间直接串联或并联或混联在一起，再将所有电池单体102构成的整体容纳于箱体101内。

在一些实施例中，电池02还可以包括汇流部件，多个电池单体102之间可通过汇流部件实现电连接，以实现多个电池单体102的串联或并联或混联。汇流部件可以是金属导体，比如，铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。

图3为本申请一些实施例提供的电池单体102的结构示意图，图4为本申请一些实施例提供的电池单体102的剖视图，图5为图4中正极方向的局部放大图，图6为图4中负极方向的局部放大图。

根据本申请的一些实施例，参照图3至图6所示，电池单体102包括壳体20、设置在壳体20内的电极组件30、负极集流体10和正极集流体90、盖板40、正极连接端子（极柱50）和负极连接端子、以及填充在壳体20内的电解液。电极组件30的正极输出端通过正极集流体90与正极连接端子电连接，电极组件30的负极输出端通过负极集流体10与负极连接端子电连接。

图5和图6分别示出电池单体102的正极侧110和负极侧120的局部视图，极柱50位于电池单体102的正极侧110，正极集流体90位于正极侧110的壳体20内，且与电极组件30的正极输出端、即正极耳（图中未示出）连接，负极集流体10位于负极侧120的壳体20内，且与电极组件30的负极输出端、即负极耳（图中未示出）连接。极柱50与壳体20之间设置有密封垫80。

根据本申请的一些实施例，壳体20包括壳体本体21以及盖板40，壳体本体21内设有容纳空间，容纳空间的一端具有敞口，盖板40盖设于敞口处，且封闭敞口。如图4所示，盖板40设置在电池单体102的负极侧120，盖板40能够封闭电池单体102的负极并且同时起到类似于极柱50的导电作用、即可用作电池单体102的负极连接端子，应当理解，在其他实施方式中，盖板40不一定用作负极连接端子，同样，盖板40也可以设置在正极侧110而非负极侧120。

根据一些实施方式，电池单体102的装配步骤大致如下：在装配前，先将正极集流体90与电极组件30的正极耳在壳体20外部固定连接为一个整体，再将极柱50、密封垫80以及正极集流体90与电极组件30的整体依次安装于壳体20内，然后将负极集流体10分别与电极组件30的负极耳和壳体20的内侧固定连接，最后安装盖板40。

负极集流体10与电极组件30的负极耳、壳体20内侧的固定连接一般采用焊接的方式，焊接方式可以为激光焊接或电阻焊接，但不限于此。

根据本申请的一些实施例，参照图4至图6所示，电池单体102采用正极注液模式，此时，位于正极侧110的极柱50上设置有注液口55，电解液从注液口55进入电极组件30内部，注液完成后，依次通过胶钉70和密封钉60实现注液口55的封合。根据本申请的另一些实施例，参照图12至图14所示，电池单体102采用负极注液模式，位于负极侧120的盖板40上设置有注液口55，电解液从注液口55进入电极组件30内部，注液完成后，依次通过胶钉70和密封钉60实现注液口55的封合。

在本申请的实施例中，正极集流体90和负极集流体10的结构可以相同，也可以不同。也即，二者的结构壳均为图7至图11所示的结构，也可以二者中任一者为图7至图11所示的结构，下文中以负极集流体10为图7至图11所示的结构的集流体，正极集流体90为常规的集流体结构为例，对本申请的集流体的结构和设计进行详细地说明。

图7为根据本申请的第一实施方式的集流体的立体图，图8为图7的俯视图，图9为本申请一些实施例提供的第一通孔/第二通孔/第三通孔的局部放大剖视图。

如图7所示，根据本申请的集流体（也即负极集流体10）包括集流本体11，其具有相背设置的第一侧112和第二侧113，集流本体11上开设有贯穿第一侧112和第二侧113的开口15。在图7中，集流本体11的面朝观察者的一侧为第一侧112，其背侧为第二侧113，具体地，第一侧112为集流本体11的远离电极组件30的一侧，而第二侧113为集流本体11的靠近电极组件30的一侧。

现有技术中的一些技术方案中，集流本体上设有中心开口或集流本体上在中心开口附近设有贯通槽，如前文所述，这样的构造可能导致在焊接集流体过程中产生的金属颗粒经由中心开口或贯通槽进入电极组件内部并导致短路等问题。为解决该问题，集流体还包括阻挡结构18，其设置于开口15处，用于阻止固体颗粒物从第一侧112穿过开口15运动至第二侧113，阻挡结构18能够使电解液通过并在壳体20内流动，使得电解液能够浸润电极组件30的端部并且浸润集流本体11背离电极组件30的一侧，从而提高了壳体20内部空间的利用率。

在根据本申请的一些实施方式中，请再次参阅图7至图10，阻挡结构18呈网状设置，且挡设于开口15，这样的网状阻挡结构18能够阻止固体颗粒物从第一侧112穿过开口15运动至第二侧113。可选地，如在图7所示的实施方式中那样，阻挡结构18包括阻挡板，阻挡板开设有多个与开口15连通的第一通孔14，多个第一通孔14间隔设置，以使阻挡板上形成包括多个第一通孔14的网状结构。在图中未示出的另一些实施方式中，阻挡结构18包括多个交错设置的阻挡条，多个阻挡条交错地在彼此之间形成多个与开口15连通的第一通孔14。多个第一通孔14在朝外的一侧、即远离电极组件30的一侧上的口径设计为，使得金属颗粒无法通过。由此，不仅能够保证电解液无障碍地通过集流体，而且阻止了焊接过程中的金属颗粒进入电极组件30内部。在该实施方式中，第一通孔14为圆孔，但本领域技术人员能够理解，第一通孔14可以为各种形状的孔口，例如圆形、方形、狭缝形的孔口，在此不再穷举。

需要说明的是，在本实施例中，第一通孔14可以是均匀分布或不均匀分布的，其口径可以构造为相同的或者不同的，重要的是，所有第一通孔14在外侧、即远离电极组件30的一侧上的口径必须足够小，从而使得焊接过程中产生的金属颗粒无法通过，从而在保证实现电解液流通的同时，能够有效阻止焊接过程中产生的颗粒进入到电极组件30内部。

示例性地，在一些实施方式中，第一通孔14在阻挡结构18背离第二侧113的一侧上的口径为100～500μm、可选为100～200μm。通过将口径限制在500μm以下，能够阻止焊接过程中的金属颗粒通过第一通孔14，同时通过将第一通孔14的口径设置为100μm以上，能够保证电解液顺利地通过而不会在局部形成堵塞。同时，将口径设置为200μm以下，能够进一步阻止焊接过程中的金属颗粒通过第一通孔14，以提到电极组件30和电池单体102的可靠性。在此“口径”的尺寸可使用常规测量工具，例如游标卡尺进行测量。

根据本申请的一些实施例，参照图9所示，第一通孔14的口径为上窄下宽的结构，即其横截面积或者说内径从背离电极组件30的一侧（第一侧112）到朝向电极组件30的一侧（第二侧113）逐渐增大，在图中体现为从上到下或者说从外向内逐渐增大。例如，第一通孔14的剖面可以为梯形结构，但本领域技术人员能够想到其他上窄下宽的类似结构。通过这种设计，在方便电解液顺畅流通的同时，仍能够有效阻止窄口径侧的颗粒进入到电极组件30内部。应当理解，第一通孔14的结构不限于此，也可以为其他类似结构，在此不一一列举。

在一些实施方式中，如图7所示，集流体（也即负极集流体10）还包括延伸件12，其设置于第一侧112的周向边缘，且向背离第二侧113方向凸设。如图7所示，延伸件12设置在集流本体11的外周缘，在安装集流体时，将延伸件12与壳体20的内侧进行焊接。根据一些实施例，延伸件12构成为从集流本体11的外周缘沿着基本上垂直于集流本体11的方向延伸的凸缘，可选地，凸缘在周向上是连续的，从而在周向上不存在缺口，这样在焊接时集流体与壳体20之间不存在使得激光透过的缝隙或缺口，从而避免了将集流体与壳体20激光焊接时存在的漏激光问题，在出现漏激光的情况下，激光可能通过缝隙或缺口进入电极组件30内部，损坏电极组件30并影响良率。

根据本申请的一些实施例，延伸件12与集流本体11为一体结构，例如延伸件12可构造为从集流本体11的外周缘折弯的凸缘，可选地，延伸件12与集流本体11连接处构造有倒角结构。

根据本申请的一些实施例，延伸件12的外径大于电池单体102的壳体20的内径，可选地，延伸件12的外径比电池单体102的壳体20的内径大0.2～0.5mm，从而集流体与壳体20之间存在过盈连接，在延伸件12沿周缘为连续分布的情况下，集流体与壳体20之间实现了所谓的“无缝连接”，从而不仅有利于电池单体102的密封性，而且阻止了激光焊接时漏激光的问题。

可选地，在本实施例中，负极集流体10通过延伸件12与壳体本体21焊接配合。壳体本体21与负极集流体10电连接，使得电池单体102在组装完毕后，壳体本体21能形成带负电的结构，盖板40由于设置有正极集流体90电连接的正极连接端子，因而正极连接端子带正电，从而使得电池单体102能正常进行充放电作业。当然，在本申请的其他实施例中，也可以将正极集流体90设置为图7至图11所示的结构，将正极集流体90设置为圆盘状未伸出壳体20的常规结构，且正极集流体90与壳体本体21带正电，将负极连接端子设置在盖板40上，以与负极集流体10电连接后带负电，本实施例不做限定。

根据图7至图8所示的实施方式，在集流本体11上在阻挡结构18周围设置有第三通孔13，第三通孔13用于供液体通过，且第三通孔13用于阻止固体颗粒物穿过。多个第三通孔13分为多组孔状结构，每组孔状结构均包括多个第三通孔13，多组孔状结构绕阻挡结构18的周向间隔布置。每组的多个第三通孔13呈扇形或圆形或方形阵列设置，图中为扇形阵列。应当理解，孔状结构的形状不限于此。

第三通孔13可以是均匀分布或不均匀分布的，其口径可以构造为相同的或者不同的，重要的是，所有第三通孔13在外侧、即远离电极组件30的一侧上的口径必须足够小，从而使得焊接过程中产生的金属颗粒无法通过，从而在保证实现电解液流通的同时，能够有效阻止焊接过程中产生的颗粒进入到电极组件30内部。在一些实施方式中，第三通孔13在阻挡结构18背离第二侧113的一侧上的口径为100～500μm、可选为100～200μm。通过将口径限制在500μm以下，能够阻止焊接过程中的金属颗粒通过第三通孔13，同时通过将第三通孔13的口径设置为100μm以上，能够保证电解液顺利地通过而不会在局部形成堵塞。同时，将口径设置为200μm以下，能够进一步阻止焊接过程中的金属颗粒通过第三通孔13，以提到电极组件30和电池单体102的可靠性。在此“口径”的尺寸可使用常规测量工具、例如游标卡尺进行测量。

根据本申请的一些实施例，参照图9所示，第三通孔13的口径为上窄下宽的结构，即其横截面积或者说内径从背离电极组件30的一侧（第一侧112）到朝向电极组件30的一侧（第二侧113）逐渐增大，在图中体现为从上到下或者说从外向内逐渐增大。例如，第三通孔13的剖面可以为梯形结构，但本领域技术人员能够想到其他上窄下宽的类似结构。通过这种设计，在方便电解液顺畅流通的同时，仍能够有效阻止窄口径侧的颗粒进入到电极组件30内部。应当理解，第三通孔13的结构不限于此，也可以为其他类似结构，在此不一一列举。

根据本申请的一些实施例，电池单体102还包括防爆阀（未示出），防爆阀例如可以设置在盖板40上，在其他实施例中，可以设置在壳体本体21上，此处不做限定。当电极组件30内部出现过热等安全问题需要喷阀泄压时，根据本申请设置的阻挡结构18能够方便电极组件30内部的气体通过第一通孔14和第三通孔13排出，并通过防爆阀泄压，从而避免压力集中于集流体处而无法传递至防爆阀，避免出现喷阀泄压不及时的情况，降低安全风险。

根据本申请的一些实施例，第三通孔13的多组孔状结构在集流本体11的径向上通过间隙部间隔设置，在图中示出的实施方式中，这些孔状结构呈扇形分布在阻挡结构18的四周，通过在孔状结构之间留有一定不设有通孔的间隙，可以保证集流体与电极组件30的正极连接端子或负极连接端子之间的接触面积，进而提高过流能力，实现优良的导电性能。可选地，第三通孔13在集流本体11的第一侧112上的面积之和为集流本体11的第一侧112的表面积的10%～30%。由此，在集流本体11上既预留了足够的接触面积，也能保证电解液的通过效率。

图10为本申请的第二实施方式的集流体的立体图，图11为图10的俯视图。

参照图10至图11所示，在该实施方式中，集流体同样包括集流本体11和延伸件12。在此与上述第一实施方式的集流体结构相同之处不再赘述，所不同之处在于：在该实施方式中，阻挡结构18呈筒状结构16，且绕开口15的周向设置，阻挡结构18一端与第一侧112连接，另一端向背离第二侧113的方向延伸。由图10可见，筒状结构16在开口15的周边沿基本上垂直于集流本体11的方向向外侧（即远离电极组件30的一侧）延伸，可选地，筒状结构16与集流本体11构成为一体成型结构。在此，筒状结构16的侧壁能够阻挡焊接过程中产生的金属颗粒进入电极组件30内部。在该实施方式中，在集流体焊接后，筒状结构16的顶部与盖板40接触，起到一定的支承作用，从而降低了后续注液时压塌盖板40的风险。

在一些实施方式中，筒状结构16构成为阻挡环，阻挡环绕开口15的周向设置。在可选的实施方式中，如图10所示，筒状结构16的侧壁上设置有多个第二通孔17，第二通孔17能够配合筒状结构本身的侧壁使得焊接过程中产生的金属颗粒无法通过，并且能够使电解液通过。应当理解，第二通孔17不是必须的，在另外的实施方式中，筒状结构16的侧壁可以不设有第二通孔17。

在一些实施方式中，第二通孔17在阻挡结构18背离开口15的一侧上的口径为100～500μm；可选地，第二通孔17在阻挡结构18背离开口15的一侧上的口径为100～200μm。通过将口径限制在500μm以下，能够阻止焊接过程中的金属颗粒通过第二通孔17，同时通过将第二通孔17的口径设置为100μm以上，能够保证电解液顺利地通过而不会在局部形成堵塞。同时，将口径设置为200μm以下，能够进一步阻止焊接过程中的金属颗粒通过第二通孔17，以提到电极组件30和电池单体102的可靠性。

在一些实施方式中，沿靠近开口15的方向（即从背离开口15到靠近开口15的方向），第二通孔17的横截面积逐渐增大。由此，既能阻止金属颗粒通过第二通孔17，又能保证电解液顺利流动，以保证电极组件30的浸润性，能保证电极组件30和电池单体102的可靠性。

在另一些实施方式中，筒状结构16包括多个阻挡柱（图中未示出），多个阻挡柱绕开口15的周向间隔设置，这些阻挡柱彼此之间形成的间隙能够让电解液通过，而无法让固体颗粒通过。

上述实施例是以圆柱电池为例对根据本申请的集流体以及电池单体102进行描述，在此对其结构进行简单描述。在圆柱电池的情况下，电极组件30通过层叠设置的正极片、隔离膜和负极片卷绕形成，在卷绕完成后，在正极片、隔离膜和负极片卷绕的起始段形成的中心通道为电池单体102的注液通道31（例如见图4）。由图6可见，在本申请的第一实施方式中，阻挡结构18的位置对应于电池单体102内部的注液通道31的位置，由此，注液通道31中的电解液可以顺利地经由阻挡结构18上的多个过液孔流向壳体20内的端部位置。在此，集流本体11构造为圆形的薄板状构件，并且阻挡结构18的外边界在集流本体11上的投影为与集流本体11同心的中心圆。可选地，阻挡结构18与集流本体11构成为一体的，换言之，阻挡结构18自身构成为集流本体11的一部分，集流本体11对应于注液通道31的位置设置有多个第一通孔14。在本申请的第二实施方式中，筒状结构16构成为适配于圆柱电池的圆筒结构，该圆筒结构即为上述的阻挡环。当然，本领域技术人员知晓，本申请的技术方案也适用于除圆柱电池之外的电池结构，例如方形电池，集流体的集流本体11也可以构造为其他形状以适配不同类型的电池单体，阻挡结构18的具体形状也不限制为圆形薄板或圆筒的形状。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种电池，包括以上任一方案的电池单体102。电池单体102可以是一个，也可以是多个。若电池单体102为多个，多个电池单体102之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体102中既有串联又有并联。多个电池单体102之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体102构成的整体容纳于箱体内；当然，也可以是多个电池单体102先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。

根据本申请的一些实施例，本申请还提供了一种用电装置（示例性地，可以为车辆01），包括以上任一方案的电池，并且电池用于为用电装置提供电能。

最后应说明的是：以上各实施方式仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施方式对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施方式中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施方式，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (34)

1.一种集流体，其特征在于，包括：

集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，所述集流本体上开设有贯穿所述第一侧和所述第二侧的开口；

阻挡结构，其设置于所述开口处，用于阻止固体颗粒物从所述第一侧穿过所述开口运动至所述第二侧。

2.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述阻挡结构呈网状设置，且挡设于所述开口。

3.根据权利要求2所述的集流体，其特征在于，所述阻挡结构包括阻挡板，所述阻挡板开设有多个与所述开口连通的第一通孔，多个所述第一通孔间隔设置，以使所述阻挡板呈网状设置；或者，所述阻挡结构包括交错设置的多个阻挡条，所述多个阻挡条形成与所述开口连通的多个第一通孔；

所述第一通孔用于供液体通过，且能阻止所述固体颗粒物穿过。

4.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述第一通孔在阻挡结构背离所述第二侧的一侧上的口径为100～500μm。

5.根据权利要求4所述的集流体，其特征在于，所述第一通孔在阻挡结构背离所述第二侧的一侧上的口径为100～200μm。

6.根据权利要求3所述的集流体，其特征在于，所述第一通孔的横截面积从所述第一侧到所述第二侧逐渐增大。

7.根据权利要求1所述的集流体，其特征在于，所述阻挡结构呈筒状结构，且绕所述开口的周向设置，所述阻挡结构一端与所述第一侧连接，另一端向背离所述第二侧的方向延伸。

8.根据权利要求7所述的集流体，其特征在于，所述阻挡结构包括阻挡环，所述阻挡环绕所述开口的周向设置；或者，

所述阻挡结构包括多个阻挡柱，多个阻挡柱绕所述开口的周向间隔设置。

9.根据权利要求7所述的集流体，其特征在于，所述阻挡结构开设有与所述开口连通的第二通孔，所述第二通孔用于供液体通过，且所述第二通孔能阻止所述固体颗粒物穿过。

10.根据权利要求9所述的集流体，其特征在于，所述第二通孔在所述阻挡结构背离所述开口的一侧上的口径为100～500μm。

11.根据权利要求10所述的集流体，其特征在于，所述第二通孔在所述阻挡结构背离所述开口的一侧上的口径为100～200μm。

12.根据权利要求9所述的集流体，其特征在于，沿靠近所述开口的方向，所述第二通孔的横截面积逐渐增大。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的集流体，其特征在于，在所述集流本体上绕所述阻挡结构周向的位置设置有第三通孔，所述第三通孔用于供液体通过，且所述第三通孔能阻止所述固体颗粒物穿过。

14.根据权利要求13所述的集流体，其特征在于，所述第三通孔的数量为多个，且分为多组孔状结构，每组所述孔状结构均包括多个所述第三通孔，多组所述孔状结构绕所述阻挡结构的周向间隔布置。

15.根据权利要求14所述的集流体，其特征在于，每组的多个所述第三通孔呈扇形或圆形或方形阵列设置。

16.根据权利要求14所述的集流体，其特征在于，每组所述孔状结构从靠近所述阻挡结构的位置延伸至所述集流本体的边缘。

17.根据权利要求14所述的集流体，其特征在于，所述第三通孔在所述阻挡结构背离所述第二侧的一侧上的口径为100～500μm。

18.根据权利要求14所述的集流体，其特征在于，所述第三通孔在所述阻挡结构背离所述第二侧的一侧上的口径为100～200μm。

19.根据权利要求13所述的集流体，其特征在于，所述第三通孔的横截面积从所述第一侧到所述第二侧逐渐增大。

20.根据权利要求13所述的集流体，其特征在于，所述第三通孔在集流本体的第一侧上的面积之和为集流本体第一侧的表面积的10%～30%。

21.根据权利要求1至12中任一项所述的集流体，其特征在于，所述集流体还包括延伸件，所述延伸件设置于所述第一侧的周向边缘，且向背离所述第二侧方向凸设。

22.一种电池单体，其特征在于，

所述电池单体包括壳体、电极组件、正极集流体以及负极集流体，所述壳体上设置有正极连接端子和负极连接端子，所述电极组件设置于所述壳体内，所述电极组件的正极输出端通过所述正极集流体与所述正极连接端子电连接，所述电极组件的负极输出端通过所述负极连接端子与所述负极连接端子电连接；

其中，所述正极集流体以及负极集流体中的至少一者为如权利要求1至21中任一项所述的集流体。

23.根据权利要求22所述的电池单体，其特征在于，所述壳体包括壳体本体以及盖板，所述壳体本体设有容纳空间，所述容纳空间的一端具有敞口，所述盖板盖设于所述敞口处，且封闭所述敞口；

所述负极连接端子设置于所述盖板，所述正极连接端子设置于所述壳体本体与所述盖板相对的位置；

所述电极组件设置于所述容纳空间，所述正极输出端和所述负极输出端位于所述电极组件的两端，以分别与所述正极连接端子和所述负极连接端子连接。

24.根据权利要求23所述的电池单体，其特征在于，所述正极集流体包括：

集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，所述集流本体上开设有贯穿所述第一侧和所述第二侧的开口；

阻挡结构，其设置于所述开口处，用于阻止固体颗粒物从所述第一侧穿过所述开口运动至所述第二侧，所述阻挡结构呈网状设置，且挡设于所述开口。

25.根据权利要求23所述的电池单体，其特征在于，所述负极集流体包括：

集流本体，其具有相背设置的第一侧和第二侧，所述集流本体上开设有贯穿所述第一侧和所述第二侧的开口；

阻挡结构，其设置于所述开口处，用于阻止固体颗粒物从所述第一侧穿过所述开口运动至所述第二侧，所述阻挡结构呈筒状结构，且绕所述开口的周向设置，所述阻挡结构一端与所述第一侧连接，另一端向背离所述第二侧的方向延伸，并且所述筒状结构的顶部与所述盖板接触并支撑所述盖板。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件具有注液通道，所述开口与所述注液通道相对且连通。

27.根据权利要求26所述的电池单体，其特征在于，所述开口的尺寸与所述注液通道的尺寸匹配。

28.根据权利要求26所述的电池单体，其特征在于，所述电极组件通过层叠设置的正极片、隔离膜和负极片卷绕形成，所述注液通道为所述正极片、所述隔离膜和所述负极片卷绕的起始段形成的中心通道。

29.根据权利要求23至25中任一项所述的电池单体，其特征在于，所述正极集流体或负极集流体包括延伸件，所述延伸件设置于所述第一侧的周向边缘，且向背离所述第二侧方向凸设，所述延伸件的外径大于电池单体的壳体的内径，且所述延伸件与所述壳体连接。

30.根据权利要求29所述的电池单体，其特征在于，

所述正极连接端子设置于所述壳体本体，所述负极连接端子设置于所述盖板；所述电极组件设置于所述容纳空间，所述正极输出端和所述负极输出端位于所述电极组件的两端，以分别通过所述正极集流体与所述正极连接端子连接，通过所述负极集流体与所述负极连接端子连接；

所述负极集流体包括所述延伸件，且所述延伸件与所述壳体本体电连接。

31.根据权利要求30所述的电池单体，其特征在于，

所述正极连接端子开设有注液孔，所述注液孔处密封设置有胶钉，所述注液孔与所述开口相对且连通；或者，

所述负极连接端子上开设有注液孔，所述注液孔处密封设置有胶钉，所述注液孔与所述开口相对且连通。

32.根据权利要求29所述的电池单体，其特征在于，所述延伸件的外径比所述壳体的内径大0.2～0.5mm。

33.一种电池，其特征在于，

所述电池包括至少一个如权利要求22至32中任一项所述的电池单体。

34.一种用电装置，其特征在于，

所述用电装置包括如权利要求33所述的电池，所述电池用于为所述用电装置提供电能。