CN220106621U - 一种电芯、电池及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了电芯、电池及电池模组，其中，电芯的形状为正多棱柱体；所述电芯包括：至少一个同轴叠设的电芯单元；所述电芯单元，包括：正极极片、负极极片以及隔膜，所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜的形状与所述电芯的径向截面的形状一致，所述隔膜同轴叠设于所述正极极片和所述负极极片之间，在电芯径向截面的任意相同对角线方向上，所述正极极片的对角线长度小于所述负极极片的对角线长度，所述负极极片的对角线长度小于所述隔膜的对角线长度。

Description

一种电芯、电池及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池制备技术领域，特别涉及一种电芯、电池及电池模组。

背景技术

在电池制备技术领域中，电池模组由多个电芯被同一个壳体封装而成，电池模组中的各电芯通过统一的边界与外部进行连接。目前，电芯的形状多为规则的长方体或者圆柱体，在封装电池模组时，需要利用支架固定电芯，并利用连接件将多个电芯连接到一起，再将连接件与极耳连接，对于软包电池，还需要将极耳连接到汇流排上。由此，导致电池模组的壳体内可设置的电芯较少，壳体内部空间利用率不高，不利于电池模组的能量密度的提高。

实用新型内容

为了解决现有技术中的至少一个技术问题，本实用新型实施例提供了一种电芯、电池及电池模组。技术方案如下：

第一方面，一种电芯，所述电芯的形状为正多棱柱体；

所述电芯包括：至少一个同轴叠设的电芯单元；

所述电芯单元，包括：正极极片、负极极片以及隔膜，所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜的形状与所述电芯的径向截面的形状一致，所述隔膜同轴叠设于所述正极极片和所述负极极片之间，在电芯径向截面的任意相同对角线方向上，所述正极极片的对角线长度小于所述负极极片的对角线长度，所述负极极片的对角线长度小于所述隔膜的对角线长度。

进一步地，所述电芯为正六棱柱体；所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜均为正六边形。

进一步地，在任意相同的对角线方向上，所述隔膜的对角线长度与所述负极极片的对角线长度的差值l₁₁≤3mm，所述负极极片的对角线长度和所述正极极片的对角线长度的差值l₁₂≤2mm。

进一步地，所述正极极片，包括：正极集流体和正极活性层，所述负极极片包括：负极集流体和负极活性层，所述隔膜设置在所述正极集流体和所述负极集流体之间，所述正极集流体设置在所述正极活性层和所述隔膜之间，所述负极集流体设置在所述负极活性层和所述隔膜之间。

第二方面，一种电池，包括：

壳体，所述壳体的形状与所述电芯的形状相同，所述壳体具有容纳腔；

如第一方面任一项所述的电芯，所述电芯设置于所述壳体的容纳腔中；

正极极耳，所述正极极耳与所述正极极片连接；

负极极耳，所述负极极耳与所述负极极片连接。

进一步地，与同一个所述电芯单元连接的所述正极极耳和所述负极极耳分别设置于所述电芯单元的不同的侧面。

作为一种实施方式，所述壳体为铝塑膜。

作为另一种实施方式，所述壳体为硬壳结构，优选为铝壳结构。

第三方面，一种电池模组，包括如第二方面所述的电池，且任意相邻的两个所述电池存在至少一个侧面相对设置，所述电池通过串联或并联的方式连接在一起。

在一个实施例中，两个相邻的所述电池相对设置的两个侧面分别引出所述正极极耳和所述负极极耳进行连接，通过两两连接的方式，所述模组中的电池串联连接。

在一个实施例中，两个相邻的所述电池的所述正极极耳和所述负极极耳分别连接，实现电池的并联。

在一个实施例中，任意一组两两相邻的电池沿其串联电流方向形成一列，除最外侧的两列外，其余相邻的两列并联连接。

进一步地，所述电池的侧面直接引出极耳，可将所述相邻的两个电池相对的侧面的极耳通过焊接连接在一起。

作为另一种实施方式，所述相邻的两个电池相对的侧面分别引出正极极耳和负极极耳，在极耳上设置一个或多个通孔，通过对应数量的导电件传设所述通孔进行连接，实现两个电池的电流导通。

优选地，所述导电件在任一方向的长度等于或略大于通孔在该方向上的长度，以提高从极耳到导电件上的电流导通能力。

作为另一种实施方式，所述电池的正极极耳均与正极极柱连接，所述电池的负极极耳均与负极极柱连接，所述正极极柱和负极极柱位于所述电池的同一侧面或者两个不同侧面上，所述两个相邻的电池相对的侧面上分别设置有正极极柱和负极极柱，所述正极极柱和负极极柱通过金属件焊接在一起，实现相邻电池之间的电流导通。

在一个实施例中，当相邻两列的电池采用并联连接时，所述电池模组中所有的最外侧的电池的所述正极极耳均连接于正极导电件上，所述电池模组中所有的最外侧的电池的所述负极极耳均连接于所述负极导电件上。可以理解的是，所述最外侧的电池指的是仅一侧电极与其他电池相连接的电池。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本实用新型实施例公开的电芯设置为与电池形状相同的正多棱柱体，置于电池的壳体中使得电芯与壳体内壁具有相同间距，有利于保证电芯在壳体内的稳定性；

本是实用新型实施例公开的电池设置为正多棱柱体，当多个电芯连接时能够节省连接件，有利于提升电池的能量密度；

本实用新型实施例公开的电池模组，可以有效提高电池组装成电池组的集成效率，减少连接件的使用，提高电池模组内部的空间利用率；电池模组中的电池呈蜂窝结构，由于蜂窝结构的强度高，空间利用率高，进一步提升了整体系统的能量密度和安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例公开的电芯结构示意图；

图2是本实用新型实施例公开的电芯单元尺寸示意图；

图3是本实用新型实施例公开的电芯单元层结构示意图；

图4是本实用新型实施例公开的电芯单元细部层结构示意图；

图5是本实用新型实施例公开的电池模组结构示意图；

图6是本实用新型实施例公开的电池外部结构示意图。

图中：电池模组1000；

电池100；

电芯10；

电芯单元1、壳体2、正极极耳3、负极极耳4；

正极极片11、负极极片12、隔膜13；

正极集流体111、正极活性层112、负极集流体121、负极活性层122；

正极极柱21、负极极柱22、注液孔23、防爆阀24；

连接件200。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型实施例中所使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”、“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对实用新型实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种电芯10，电芯10呈正多棱柱体形状。电芯10包括：至少一个同轴叠设的电芯单元1。如图2所示，电芯单元1包括：正极极片11、负极极片12和隔膜13。正极极片11、负极极片12和隔膜13的形状与电芯10的径向截面的形状相同，均为正多边形。正极极片11、负极极片12和隔膜13同轴叠合设置，隔膜13设置于正极极片11和负极极片12之间。如图2所示，在电芯10径向截面的任意相同对角线方向上，正极极片11的对角线l₁长度最小，隔膜13对角线l₃长度最大，负极极片12的对角线l₂长度介于正极极片11的对角线l₁长度和隔膜13的对角线l₃长度之间。本实用新型实施例中负极活性层的面积大于正极活性层，防止在负极边缘析锂，形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电池内部短路，隔膜的尺寸较大，更好的隔绝正极和负极，相较于等大，可有效防止错位等问题。

在一些实施例中，如图3所示，正极极片11包括：正极集流体111和正极活性层112，所述正极活性层112设置在正极集流体111的一侧或两侧表面，负极极片12包括：负极集流体121和负极活性层122，所述负极活性层122设置在负极集流体121的一侧或两侧表面。正极极片11和负极极片12设置在隔膜13的两侧，为在保证电池容量的基础上，进一步提高电池的能量密度，可将隔膜沿正极极片11的外缘进行折叠，使其与正极极片11存在一定的角度，所述角度优选为90°。

两个电芯单元1之间，一个电芯单元1的负极极片12与另一个电芯单元1的正极极片11靠近同轴叠设。

在一个实施例中，电芯10径向截面的任意的对角线方向上，隔膜13的对角线长度大于正极极片11的对角线长度以及负极极片12的对角线长度，负极极片12的对角线长度大于正极极片11的对角线长度。

为避免多个电芯单元1的隔膜相互影响导致正负极极片在装配过程中发生错位，导致电芯报废，在任意相同的对角线方向上，所述隔膜的对角线长度与所述负极极片的对角线长度的差值l₁₁≤3mm，所述负极极片的对角线长度和所述正极极片的对角线长度的差值l₁₂≤2mm。

在一个优选的实施例中，正极极片11的对角线长度最短，负极极片12的对角线长度比正极极片11的对角线长度大1mm，隔膜13的对角线长度比负极极片12的对角线长度大1.5mm。

本发明对正极集流体112、负极活性层122、正极集流体111和负极集流体121的种类均没有特别限定，在不违背本发明构思的基础上，任何已知的正、负极活性层122片材以及正、负极集流体121均能用于本申请中，下面描述仅作为示意性的举例，而非对保护范围的限定。

正极集流体112可以为包括：磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、三元材料等材质的片材。负极活性层122可以为包括：石墨、无序碳、石墨烯、碳硅复合材料、钛酸锂等材质的片材。正极集流体111可以为金属片材，例如金属箔，金属栅格或筛网，或金属网。具体地，正极集流体111可以由铜，铜复合集流体或本领域技术人员已知的任何其他合适的导电材料形成。负极集流体121可以为金属片材，例如金属箔，金属栅格或筛网，或金属网。具体地，负极集流体121可以由铝，不锈钢和/或镍铜或本领域技术人员已知的任何其他合适的导电材料形成。

在一个实施例中，电芯10的形状可以是正六棱柱体、正八棱柱体等。同样地，正极极片11、负极极片12和隔膜13可以是正六边形、正八边形等。

基于上述本实用新型实施例提供的电芯10，如图4所示，本实用新型还公开一种电池100，包括：壳体2、电芯10、正极极耳3、负极极耳4。壳体2的形状与电芯10的形状相同，壳体2具有容纳腔，电芯10置于容纳腔中。本实用新型实施例不对容纳腔的形状进行限制，容纳腔可以与电芯10形状相同为正多棱柱体空间，或者为长方体、圆柱体空间等。电芯10的组成在本申请说明书的其他部分已进行详述，在此不展开叙述。

在一个实施例中，电芯10的正极极片11的一侧端部延伸有正极极耳3，负极极片12的一侧端部延伸有负极极耳4，所述正极极耳3通过对正极极片11的空箔区域进行模切得到，正极极耳3与正极集流体111为一体结构。同理，负极极耳4由负极极片12的空箔区域模切得到。所述负极极耳4与负极集流体121为一体结构，所述空箔区域指的是集流体未被活性层覆盖的部分。

在一个实施例中，电芯10的正极极片11的一侧连接有正极极耳3，负极极片12的一侧连接有负极极耳4，所述连接方式为焊接，作为一种实施方式，金属导电件与所有同一极性的极片一起进行焊接得到延长的极耳，用于直接引出电池外，或者与极柱进行连接，由极柱实现电池外部的电流导通。

正极极耳3与电芯10的正极极片11连接，负极极耳4与电芯10的负极极片12连接。电芯10中的每个电芯单元1均连接正极极耳3和负极极耳4。正极极耳3与正极极片11一一对应，负极极耳4与负极极片12一一对应，即正极极耳3和负极极耳4的数量均与电芯10包括的电芯单元1的数量一致。

在一个实施例中，与同一个电芯单元1连接的正极极耳3和负极极耳4均连接与电芯单元1的同一个侧面，或者与同一个电芯单元1连接的正极极耳3和负极极耳4分别连接电芯单元1的不同的侧面，为了便于电池100之间的连接、节省空间，优选地，同一个电芯单元1上连接的正极极耳3和负极极耳4分别连接电芯单元1的不同侧面。

基于上述本实用新型实施例公开的电池100，如图5所示，本实用新型实施例还公开一种电池模组1000。电池模组1000包括：至少两个并联或串联连接的电池100，任意相邻的两个所述电池存在至少一个侧面相对设置。其中如图4所示，电池100包括：壳体2、电芯10、正极极耳3和负极极耳4。壳体2为正多棱柱体，具有容纳腔。电芯10形状与壳体2相同，设置于容纳腔内。电芯10包括：至少一个同轴叠设的电芯单元1。电芯单元1包括：形状与电池100径向截面形状相同的正极极片11、负极极片12和隔膜13，隔膜13设置在正极极片11和负极极片12之间，在电芯10径向截面的任意对角线方向上，正极极片11的对角线长度小于负极极片12的对角线长度，负极极片12的对角线长度小于隔膜13的对角线长度。正极极耳3和负极极耳4与电芯单元1一一对应，正极极耳3连接于电芯单元1的正极极片11上，负极极耳4连接于电芯单元1的负极极片12上。

在一个实施例中，两个相邻的电池100的正极极耳3和负极极耳4分别连接，实现电池100的并联。

在一个实施例中，两个相邻的所述电池100其相对设置的两个侧面分别引出正极和负极，进行连接，通过两两连接的方式，所述模组1000中的电池100通过串联连接在一起。可以理解的是，此处的正极指的是正极极耳或正极极柱或其他将电池内所有正极极耳连接在一起由电池内部延伸至电池外部的连接件200，此处的负极指的是负极极耳或负极极柱或其他将电池内所有负极极耳连接在一起由电池内部延伸至电池外部的连接件200。

在一个实施例中，任意一组两两相邻的电池100沿其串联电流方向形成一列，除最外侧的两列外，其余相邻的两列并联连接。此处最外侧电池即指仅存在正极或负极的其中一个与其他电池进行连接的电池。

进一步地，所述电池的侧面直接引出极耳，可将所述相邻的两个电池100相对的侧面的极耳通过焊接连接在一起。

作为另一种实施方式，所述相邻的两个电池100相对的侧面分别引出正极极耳3和负极极耳4，在极耳上设置一个或多个通孔，通过对应数量的导电件传设所述通孔进行连接，实现两个电池的电流导通。

优选地，所述导电件在任一方向的长度等于或略大于通孔在该方向上的长度，以提高从极耳到导电件上的电流导通能力。

作为另一种实施方式，如图6所示，所述电池的正极极耳3均与正极极柱21连接，所述电池的负极极耳4均与负极极柱22连接，所述正极极柱21和负极极柱2位于所述电池的同一侧面或者两个不同侧面上。所述两个相邻的电池相对的侧面上分别设置有正极极柱21和负极极柱22，所述正极极柱21和负极极柱22通过金属件焊接在一起，实现相邻电池之间的电流导通。作为一种情况地，电池上还设置注液孔23和防爆阀24，注液孔23与正极极柱21设置在电池同一个侧面上，防爆阀24与负极极柱22设置在电池的同一个侧面上。

在一个实施例中，当相邻两列的电池采用并联连接时，所述电池模组中所有的最外侧的电池的所述正极极耳3均连接于正极导电件上，所述电池模组中所有的最外侧的电池的所述负极极耳4均连接于所述负极导电件上。可以理解的是，所述最外侧电池即指仅存在正极或负极的其中一个与其他电池进行连接的电池。

在一个实施例中，电池模组1000还包括：正极导电件和负极导电件，正极导电件与电池模组1000中全部的正极极耳3连接，负极极耳4与电池模组1000中全部的负极极耳4连接。

本是实用新型实施例公开的电池100设置为正多棱柱体，当多个电芯10连接时能够节省模组内部空间，有利于提升电池100的能量密度。本实用新型实施例公开的电芯10设置为与电池100形状相同的正多棱柱体，置于电池100的壳体2中使得电芯10与壳体2内壁具有相同间距，有利于保证电芯10在壳体2内的稳定性，并且电芯的形状与壳体相适应时，电芯的尺寸最大，容量最高。本实用新型实施例公开的电池模组1000，可以有效提高电池100组装成电池100组的集成效率，减少连接件200的使用，提高电池模组1000内部的空间利用率；电池模组1000中的电池100呈蜂窝结构，由于蜂窝结构的强度高，空间利用率高，进一步提升了整体系统的能量密度和安全系数。

以上对本申请所提供技术方案，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电芯，其特征在于，所述电芯的形状为正多棱柱体；

所述电芯包括：至少一个同轴叠设的电芯单元；

所述电芯单元，包括：正极极片、负极极片以及隔膜，所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜的形状与所述电芯的径向截面的形状一致，所述隔膜同轴叠设于所述正极极片和所述负极极片之间，在电芯径向截面的任意相同对角线方向上，所述正极极片的对角线长度小于所述负极极片的对角线长度，所述负极极片的对角线长度小于所述隔膜的对角线长度。

2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯为正六棱柱体；所述正极极片、所述负极极片和所述隔膜均为正六边形。

3.如权利要求2所述的电芯，其特征在于，在任意相同的对角线方向上，所述隔膜的对角线长度与所述负极极片的对角线长度的差值l₁₁≤3mm，所述负极极片的对角线长度和所述正极极片的对角线长度的差值l₁₂≤2mm。

4.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极极片，包括：正极集流体和正极活性层，所述负极极片包括：负极集流体和负极活性层，所述隔膜设置在所述正极集流体和所述负极集流体之间，所述正极集流体设置在所述正极活性层和所述隔膜之间，所述负极集流体设置在所述负极活性层和所述隔膜之间。

5.一种电池，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的形状与所述电芯的形状相同，所述壳体具有容纳腔；

如权利要求1-4中任一项所述的电芯，所述电芯设置于所述壳体的容纳腔中；

正极极耳，所述正极极耳与所述正极极片连接；

负极极耳，所述负极极耳与所述负极极片连接。

6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，与同一个所述电芯单元连接的所述正极极耳和所述负极极耳分别设置于所述电芯单元的不同的侧面。

7.一种电池模组，其特征在于，至少包括两个并联连接的如权利要求5或6所述的电池，任意相邻的两个所述电池存在至少一个侧面相对设置。

8.如权利要求7所述的电池模组，其特征在于，两个相邻的所述电池相对设置的两个侧面分别引出所述正极极耳和所述负极极耳进行连接，通过两两连接的方式，所述模组中的电池串联连接。

9.如权利要求7所述的电池模组，其特征在于，两个相邻的所述电池的所述正极极耳和所述负极极耳分别连接，实现电池的并联。