CN219779015U - 一种电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电池单体、电池及用电装置，电池单体包括：壳体，具有开口；电极组件，容置于壳体内；以及端盖，密封设置于开口，且具有导电端板及围合于导电端板外周的导电侧板，沿开口的开口方向，导电端板与开口相对设置；其中，导电端板与导电侧板的至少一者用于与电极组件电连接，以使端盖被配置为能够导出电极组件的电能。本申请将电极组件直接与端盖电连接，直接通过端盖将电极组件的电能导出，即使端盖直接作为电池单体的输出极，由此，能够取消端盖上的极柱以及转接片等结构，一方面，使得电池单体的结构更加简单，能够减轻电池单体的整体重量；另一方面，由于取消了端盖上凸出设置的极柱，还能够减小电池单体的整体体积。

Description

一种电池单体、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电装置。

背景技术

随着新能源技术的发展，动力电池在市场上的应用越来越广泛，人们对于动力电池结构及性能的要求也越来越高。其中，动力电池通常由一个或多个电池单体组成，而目前的电池单体的结构较为复杂，不仅使得动力电池的整体重量较重，还提高了组装电池过程中的工艺难度。

实用新型内容

基于此，有必要针对电池单体结构复杂且重量较重的问题，提供一种电池单体、电池及用电装置。

第一方面，本申请提供一种电池单体，包括：

壳体，具有开口；

电极组件，容置于壳体内；以及

端盖，密封设置于开口，且具有导电端板及围合于导电端板外周的导电侧板，沿开口的开口方向，导电端板与开口相对设置；

其中，导电端板与导电侧板中的至少一者用于与电极组件电连接，以使端盖被配置为能够导出电极组件的电能。

通过上述结构，将电极组件直接与端盖电连接，取消极柱结构，从而能够取消转接片、焊接压环、密封圈、上塑胶以及下塑胶等辅助结构，不仅使得电池单体的整体结构更加简单，便于组装，还能够大大减轻电池单体的重量，从而实现电池单体的轻量化设计。此外，导电侧板及导电端板能够大大增加端盖与电极组件的电连接的连接面积，能够使得电极组件直接与端盖连接的过程更加稳定。

在一些实施例中，导电端板和/或导电侧板朝向壳体外部的表面为平面设置。

由此，通过将导电端板及导电侧板朝向壳体外部的表面设置为平面，可以降低电池单体的整体高度，充分利用电池单体的内部空间，从而提高电池单体的体积能量密度。

在一些实施例中，导电端板朝向壳体外部的表面上凹陷形成有泄压部。

通过凹陷形成泄压部，在实现电池单体内部顺利泄压的同时，能够降低电池单体的高度，从而缩小电池单体的整体体积。

在一些实施例中，端盖的材料为导电材料。由此，当电极组件与端盖进行电连接时，端盖能够将电极组件的电能顺利导出。

在一些实施例中，壳体的材料为绝缘材料。当电极组件容置于壳体内部时，绝缘材料可以降低电极组件与壳体接触从而发生短路的风险，使电池单体的结构更加稳定。

在一些实施例中，开口包括相对开设于壳体上的两个子开口，端盖包括两个子盖，各子盖一一对应地密封设置于各子开口；

电极组件包括主体及分别位于主体相对两端的正极耳与负极耳，正极耳与其中一个子盖电连接，负极耳与另一个子盖电连接。

通过设置两个子盖分别密封盖合两个子开口，使得两个子盖可以分别与电极组件的正极耳与负极耳电连接，从而分别形成电池单体的正负极。并且通过绝缘壳体实现正负极之间的绝缘分隔，使电池单体的结构更加稳定可靠。

在一些实施例中，两个所述子盖中的至少一个所述子盖上开设有注液口。

第二方面，本申请提供一种电池，包括至少两个如上所述的电池单体，相邻两个电池单体的端盖之间形成面接触并导电连接。

通过上述结构，当各电池单体相互连接时，可以直接通过相邻两个电池单体的端盖之间形成面接触从而进行导电连接，从而取消汇流排等连接结构，使电池的整体结构更加简单，并且能够减轻电池的整体重量。

在一些实施例中，电池还包括绝缘层，绝缘层覆盖于每一电池单体的端盖中未形成面接触的表面。

通过设置绝缘层，可以使端盖上不需要进行电连接的表面与外部结构之间绝缘设置，降低因误连接而引起短路的风险。

第三方面，本申请提供一种用电装置，包括如上所述的电池。

上述电池单体、电池及用电装置，将电极组件直接与端盖电连接，直接通过端盖将电极组件的电能导出，即使端盖直接作为电池单体的输出极，由此，能够取消端盖上的极柱以及转接片等结构，一方面，使得电池单体的结构更加简单，能够减轻电池单体的整体重量；另一方面，由于取消了端盖上凸出设置的极柱，还能够减小电池单体的整体体积。

附图说明

图1为根据一个或多个实施例的电池单体的结构示意图。

图2为根据一个或多个实施例的电池单体的剖面图。

图3为根据一个或多个实施例的电池中相邻两个电池单体的结构示意图。

附图标记说明：1000、电池；100、电池单体；200、绝缘层；10、壳体；20、电极组件；30、端盖；11、开口；21、主体；22、正极耳；23、负极耳；31、导电端板；32、导电侧板；311、泄压部。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“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，这些术语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的限制。

此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，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。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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，若元件被称为“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。若一个元件被认为是“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。如若存在，本申请所使用的术语“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。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具以及其他领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

电池单体是组成电池的最小单元，一个电池中，可以包括一个或多个电池单体，且多个电池单体之间可以通过串联或者并联或者混联进行连接。其中，混联是指多个电池单体之间既有串联又有并联。

多个电池单体相互连接并按一定顺序进行排列之后，可以直接容置于箱体内，从而组装形成电池。也可以先将多个电池单体组成电池模组，然后再将多个电池模组相互连接并形成一个整体，最终将电池模组的整体容置于箱体中，形成电池。

然而，目前的电池单体结构较为复杂，每个电池单体的结构中，均包括壳体与盖体，盖体上凸出设置有用于与电极组件连接的极柱。此外，为了便于电极组件与极柱连接，在壳体内还设置有焊接压环、密封圈、上塑胶以及下塑胶等辅助结构。

因此，目前的电池单体组装过程较为复杂，并且由于各种辅助结构的设置，导致电池单体的重量较重，进而导致电池单体组装形成电池之后，电池的整体重量较重，不利于使用。

为了解决目前电池单体结构复杂且重量较重的问题，本申请的一个或多个实施例中提供了一种电池单体，将电极组件直接与端盖电连接，直接通过端盖将电极组件的电能导出，即使端盖直接作为电池单体的输出极。由此，能够取消端盖上的极柱以及转接片等辅助结构。一方面，使得电池单体的结构更加简单，能够减轻电池单体的整体重量。另一方面，由于取消了端盖上凸出设置的极柱，还能够减小电池单体的整体体积。

参阅图1及图2，根据一个或多个实施例提供了一种电池单体100，包括壳体10、电极组件20以及端盖30。壳体10具有开口11，电极组件20容置于壳体10内，端盖30密封设置于开口11。其中，电极组件20与端盖30电连接，端盖30被配置为能够导出电极组件20的电能。

需要说明的是，壳体10是指能够用于容纳电极组件20的结构。具体地，壳体10内部形成有用于容纳电极组件20的容纳腔，并且壳体10上开设与容纳腔连通的开口11。端盖30是指盖合于壳体10的开口11处，以将壳体10的内部环境隔绝于外部环境的部件。即端盖30与壳体10共同围合形成密封空间，以将电极组件20容置于该密封空间内。

电极组件20是指电池单体100中发生电化学反应的部件，且壳体10内部可以容置有一个或多个电极组件20。

在目前的电池单体100的结构中，通常包括壳体及盖体，其中，电极组件容置于壳体与盖体共同形成的内部环境中。盖体上凸出设置有极柱，极柱是用于与电极组件电连接，以导出电极组件的电能的部件。

进一步地，在电极组件与极柱的连接过程中，由于极柱能够与电极组件连接的面积较小，为了使电极组件能够与极柱稳定连接，通常需要设置焊接压环。而设置焊接压环之后，为了增加极柱与盖体之间的密封性，又需要设置密封圈。此外，为了避免电极组件直接接触到盖体上除极柱之外的其他位置，还需要在电极组件与盖体之间设置上塑胶以及下塑胶进行绝缘。

除此之外，由于电极组件是由多层正极片、负极片以及隔膜进行层叠卷绕所形成，因此，电极组件在于极柱连接时也是多层同时连接。然而，极柱能够与电极组件连接的面积较小，为了使电极组件的多层结构能够更完整的与极柱连接，还需要在电极组件与极柱之间设置转接片，实现两者的相互连接。

基于此，导致电池单体的结构较为复杂，并且各种辅助结构也会增加电池单体的重量。为了提高电池单体的整体性能，使电池单体的结构满足简约化、轻量化的设计需求，通过对目前的电池单体结构中的各部件及其连接关系进行研究分析，从而提出了本申请的一种电池单体。

经过实验验证，通过上述结构所形成的电池单体100，至少可以实现减重55%-72%，并且电池单体100的重量能量密度至少可以提高5.2%-6.4%，从而有效实现电池单体100的轻量化。

通过上述结构，将电极组件20直接与端盖30电连接，取消极柱结构，从而能够取消转接片、焊接压环、密封圈、上塑胶以及下塑胶等辅助结构，不仅使得电池单体100的整体结构更加简单，便于组装，还能够大大减轻电池单体100的重量，从而实现电池单体100的轻量化设计。

在一些实施例中，端盖30具有导电端板31及围合于导电端板31外周的导电侧板32，沿开口11的开口方向，导电端板31与开口11相对设置。其中，导电端板31与导电侧板32中的至少一者用于与电极组件20电连接。

具体地，将导电侧板32与导电端板31垂直设置，并且导电侧板32围合于导电端板31的外周。端盖30在与壳体10连接的过程中，将导电侧板32密封连接于壳体10的开口11处，从而实现端盖30与壳体10的密封连接。

当端盖30密封盖合于开口11处时，导电端板31与开口11相对设置。电极组件20可以与导电端板31电连接，也可以与导电侧板32电连接，或者同时与导电端板31和导电侧板32电连接。

由此，导电侧板32及导电端板31能够大大增加端盖30与电极组件20的电连接的连接面积，能够使得电极组件20直接与端盖30连接的过程更加稳定。

在一些实施例中，导电端板31和/或导电侧板32朝向壳体10外部的表面为平面设置。

具体地，导电端板31朝向壳体10外部的表面为平面设置，且导电侧板32朝向壳体10外部的表面为平面设置。即导电端板31朝向壳体10外部的表面上的任一位置的高度均相同，导电侧板32朝向壳体10外部的表面上的任一位置的高度均相同。

相比于目前的电池单体的盖体上凸出设置极柱的结构，将导电端板31及导电侧板32的外表面设置为平面，能够有效缩小电池单体100的整体体积，当电池单体100用于组装形成电池时，通过相邻的电池单体100之间更加紧密的排布，能够提高电池的体积能量密度。

经过实验验证，上述结构的电池单体100，在高度上的尺寸至少可以降低5%，且电池单体100的体积能量密度可以至少提高5.7%。

由此，通过将导电端板31及导电侧板32朝向壳体10外部的表面设置为平面，可以降低电池单体100的整体高度，充分利用电池单体100的内部空间，从而提高电池单体100的体积能量密度。

在一些实施例中，导电端板31朝向壳体10外部的表面上凹陷形成有泄压部311。

具体地，在导电端板31朝向壳体10外部的表面上向下凹陷设置一减薄区，当电池单体100内部压力增大时，电池单体100内部的气体可以首先冲开该减薄区排出电池单体100，从而实现泄压。即该减薄区形成为电池单体100的泄压部311。

通过凹陷形成泄压部311，在实现电池单体100内部顺利泄压的同时，能够降低电池单体100的高度，从而缩小电池单体100的整体体积。

在一些实施例中，端盖30的材料为导电材料。由此，当电极组件20与端盖30进行电连接时，端盖30能够将电极组件20的电能顺利导出。

具体地，端盖30的材料可以但不限于采用金属材料。

在一些实施例中，壳体10的材料为绝缘材料。具体地，壳体10的材料可以但不限于采用塑料。当电极组件20容置于壳体10内部时，绝缘材料可以降低电极组件20与壳体10接触从而发生短路的风险，使电池单体100的结构更加稳定。

进一步地，壳体10与端盖30之间可以采用金属纳米注塑前表面处理工艺（Technology Rising from IWATE，简称TRI）进行密封连接，从而提高壳体10与端盖30之间的连接密封性能。

在一些实施例中，开口11包括相对开设于壳体10上的两个子开口，端盖30包括两个子盖，各子盖一一对应地密封设置于各子开口。电极组件20包括主体21及分别位于主体21相对两端的正极耳22与负极耳23，正极耳22与其中一个子盖电连接，负极耳23与另一个子盖电连接。

具体地，在壳体10的相对两端分别开设子开口，即壳体10的内部形成一个中空的通道，两个子开口即为通道的两端开口11。将其中一个子盖密封盖合于其中一个子开口，另一个子盖密封盖合于另一个子开口，从而实现壳体10与端盖30的密封连接。

电极组件20的正极耳22与负极耳23分别形成于主体21的相对两端，当电极组件20容置于壳体10内部时，正极耳22朝向其中一个子盖设置，负极耳23朝向另一个子盖设置。

由此，将正极耳22和与之相对的一个子盖电连接，该子盖即可形成电池单体100的正极。将负极耳23和与之相对的另一个子盖电连接，则该子盖可形成电池单体100的负极。

其中，由于壳体10为绝缘壳体10，并且壳体10连接于两个子盖之间。因此，壳体10能够起到对电池单体100的正负极进行绝缘分隔的作用。

进一步地，泄压部311可以凹陷形成于其中一个子盖朝向壳体10外部的表面上。此外，其中一个子盖朝向壳体10外部的表面上还可以开设有用于注液的注液口，并且注液口可以与泄压部311间隔设置。

通过设置两个子盖分别密封盖合两个子开口，使得两个子盖可以分别与电极组件20的正极耳22与负极耳23电连接，从而分别形成电池单体100的正负极。并且通过绝缘壳体10实现正负极之间的绝缘分隔，使电池单体100的结构更加稳定可靠。

如图3所示，基于与上述电池单体100相同的构思，本申请还提供了一种电池1000，包括至少两个如上所述的电池单体100，相邻两个电池单体100的端盖30之间形成面接触并导电连接。

各电池单体100按照一定的顺序进行排布时，由于端盖30直接作为电池单体100的输出端及输入端，可以将相邻的两个电池单体100的端盖30进行电连接，从而实现相邻两个电池单体100之间的连接。

由于端盖30的外表面均设置为平面，使得每个电池单体100均形成为矩形结构。将相邻的两个电池单体100贴合排布时，端盖30与端盖30之间形成面接触，即可使得相邻的两个电池单体100之间导电连接，无需额外引入汇流排等连接结构，使得电池1000的整体结构更加简单。

具体地，各电池单体100排列时，在电池单体100的高度方向上，即电池单体100两个子盖的排列方向上，相邻的两个电池单体100之间端盖30的导电端板31相互面接触，实现两个电池单体100的导电连接。在电池单体100的厚度方向及宽度方向上，相邻的两个电池单体100之间端盖30的导电侧板32相互面接触，实现两个电池单体100的导电连接。

由此，无论电池单体100沿哪个方向排列，均可通过端盖30之间的面接触实现导电连接。

通过上述结构，当各电池单体100相互连接时，可以直接通过相邻两个电池单体100的端盖30之间形成面接触从而进行导电连接，从而取消汇流排等连接结构，使电池1000的整体结构更加简单，并且能够减轻电池1000的整体重量。

在一些实施例中，电池1000还包括绝缘层200，绝缘层200覆盖于每一电池单体100的端盖30中未形成面接触的表面。

由于端盖30的每一个导电端板31及导电侧板32均可以实现电连接，因此，当各电池单体100相互连接时，不需要进行导电连接的端盖30上的表面可以通过覆盖绝缘层200实现绝缘，能够降低端盖30与外部其他结构之间误连接而引起短路的风险。

具体地，绝缘层200可以但不限于设置为蓝膜、绝缘漆等。

通过设置绝缘层200，可以使端盖30上不需要进行电连接的表面与外部结构之间绝缘设置，降低因误连接而引起短路的风险。

基于与上述电池1000相同的构思，本申请还提供了一种用电装置，包括如上所述的电池1000。

根据一个或多个实施例，首先将电极组件20放置于壳体10内部，电极组件20的正极耳22朝向壳体10的一个子开口，负极耳23朝向壳体10的另一个子开口。将其中一个子盖密封盖合于其中一个子开口，另一个子盖密封盖合于另一个子开口。然而，将正极耳22和与之相对的子盖电连接，将负极耳23和与之相对的子盖电连接。

电池单体100在组装形成电池1000的过程中，将多个电池单体100进行排布，并且相邻的两个电池单体100之间通过端盖30的面接触实现导电连接，最终组装形成电池1000。

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申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请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，具有开口；

电极组件，容置于所述壳体内；以及

端盖，密封设置于所述开口，且具有导电端板及围合于所述导电端板外周的导电侧板，沿所述开口的开口方向，所述导电端板与所述开口相对设置；

其中，所述导电端板与所述导电侧板中的至少一者用于与所述电极组件电连接，以使所述端盖被配置为能够导出所述电极组件的电能。

2.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述导电端板和/或所述导电侧板朝向所述壳体外部的表面为平面设置。

3.根据权利要求2所述的电池单体，其特征在于，所述导电端板朝向所述壳体外部的表面上凹陷形成有泄压部。

4.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述端盖的材料为导电材料。

5.根据权利要求1-4任一项所述的电池单体，其特征在于，所述壳体的材料为绝缘材料。

6.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，所述开口包括相对开设于所述壳体上的两个子开口，所述端盖包括两个子盖，各所述子盖一一对应地密封设置于各所述子开口；

所述电极组件包括主体及分别位于所述主体相对两端的正极耳与负极耳，所述正极耳与其中一个所述子盖电连接，所述负极耳与另一个所述子盖电连接。

7.根据权利要求6所述的电池单体，其特征在于，两个所述子盖中的至少一个所述子盖上开设有注液口。

8.一种电池，其特征在于，包括至少两个如权利要求1-7任一项所述的电池单体，相邻两个所述电池单体的所述端盖之间形成面接触并导电连接。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述电池还包括绝缘层，所述绝缘层覆盖于每一所述电池单体的所述端盖中未形成面接触的表面。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求8或9所述的电池。