CN220821861U - 一种电池及其电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池，包括电极输出端和至少一层复合集流体，所述复合集流体具有极耳区，所述极耳区和所述电极输出端通过电阻焊焊接，其中，所述电极输出端包括至少一个极柱，所述极柱包括与所述极耳区焊接的焊接盘，所述焊接盘具有朝向所述极耳区的焊接区域，所述焊接区域的面积A介于25mm²～150mm²之间。本实用新型提供的电池，整体体积小、重量低，能量密度高，而且焊接效果好。本实用新型还公开了一种应用有该电池的电池包。

Description

一种电池及其电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及其电池包。

背景技术

集流体是指汇集电流的结构或零件，集流体用于将电池活性物质产生的电流汇集起来以便形成较大的电流输出。随着技术的发展，提出了一种复合集流体，复合集流体一般包括高分子基材层和设于高分子基材层两侧的两导电层，其具有厚度小、稳定性高等优点，从而受到广泛运用。

目前，由于高分子基材层不导电,故上下两导电层没有连通，因此，如图1所示，现有技术通过在两导电层上焊接一个导电延伸件8，从而实现复合集流体上下两导电层的连通，该连接结构使每一片复合集流体的一侧都需要焊接一个导电延伸件8，从而会增加电池的重量，降低电池的能量密度。

实用新型内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型提供一种电池，整体体积小、重量低，能量密度高，而且焊接效果好。

本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：

一种电池，包括电极输出端和至少一层复合集流体，所述复合集流体具有极耳区，所述极耳区和所述电极输出端通过电阻焊焊接，

其中，所述电极输出端包括至少一个极柱，所述极柱包括与所述极耳区焊接的焊接盘，所述焊接盘具有朝向所述极耳区的焊接区域，所述焊接区域的面积A介于25mm²～150mm²之间。

本实用新型所提供的电池，将复合集流体的极耳区直接通过电阻焊与电极输出端进行焊接，以实现电流的汇集，无需加设导电延伸件，整体体积小、重量低，能量密度高；另一方面，将焊接盘中的焊接区域的面积A控制在25mm²～150mm²之间，确保在对待焊接处的复合集流体进行升温加压时，能够较好的将焊接区域内各处的熔融高分子材料完全挤出，使得焊接处的两导电层之间紧密接触导电，过流能力稳定，且电池在进行大电流充放电时不易熔断焊接区域周围的高分子基材层，避免电连接失效。

基于同样的构思，本实用新型还公开了一种电池包，该电池包应用有所述的电池。

附图说明

图1为现有技术的在两导电层上焊接一个导电延伸件的剖视示意图；

图2为本实用新型实施例的电极输出端和复合集流体相连接的剖视示意图；

图3为本实用新型实施例的电极输出端的爆炸示意图；

图4为本实用新型实施例的电极输出端的仰视示意图；

图5为本实用新型实施例的焊接盘的跑道形焊接区域的示意图。

其中，附图标记含义如下：

1、复合集流体；101、极耳区；102、活性物质区；11、第一导电层；12、高分子基材层；13、第二导电层；2、电极输出端；201、焊接区域；21、极柱；211、焊接盘；212、柱体；213、凸起部；22、导电连接座；221、第一安装孔；23、绝缘座；231、第二安装孔；24、压环；25、密封圈；6、极片；7、活性物质层；8、导电延伸件。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。

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实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

参阅图2和图3，本实用新型公开了一种电池，包括电极输出端2和至少一层复合集流体1。另外，本实用新型还公开了一种应用有该电池的电池包。

已知的，参阅图1，复合集流体1包括高分子基材层12和设于高分子基材层12两侧的两导电层11、13，以功能区域区分复合集流体1的表面时，复合集流体1具有活性物质区102和极耳区101，活性物质区102可用于附着活性物质层7，极耳区101裸露以便向外导电连接。

优选的，参阅图2和图4，复合集流体1的极耳区101和电极输出端2通过电阻焊焊接，电极输出端2包括极柱21，极柱21包括相连接的焊接盘211和柱体212，焊接盘211用于与极耳区101焊接，柱体212用于向外导电，重要的，焊接盘211具有朝向极耳区101的焊接区域201，焊接区域201的面积A介于25mm²～150mm²之间。

在电阻焊过程中，焊接盘211的焊接区域201贴合于外层的复合集流体1的外侧，将焊接区域201的面积A控制在25mm²～150mm²之间，确保在对待焊接处的复合集流体1进行升温加压时，能够较好的将焊接区域201内各处的熔融高分子材料完全挤出，使得各个焊接处的两导电层11、13之间紧密接触导电，过流能力稳定，且电池在进行大电流充放电时不易熔断焊接区域201周围的高分子基材层12，避免电连接失效，而且由于两导电层11、13与焊接盘211直接电阻焊焊接在一起(对于多层复合集流体1而言，即将多层复合集流体1的极耳区101叠置后直接通过电阻焊与焊接盘211进行焊接)以实现电流的汇集，能够降低电池的整体体积和重量，提高电池的能量密度，且减少生产物料，降低生产成本。

具体应用时，可在复合集流体1的活性物质区102的表侧涂覆活性物质层7以构成电池中的极片6，复合集流体1的极耳区101即构成极片6的极耳，极片6多层相叠，也即复合集流体1多层相叠，特别的，使多层复合集流体1的极耳区101相叠；前述的将复合集流体1的极耳区101和电极输出端通过电阻焊焊接，也可理解为将极片6的极耳和焊接盘211通过电阻焊焊接。

需要说明的，极耳区101叠置，可以指不同复合集流体1的极耳区101叠置，也可以指复合集流体1的多层极耳区101叠置，或者两种方式的结合。究其原理在于：复合集流体1的层数并不一定等同于极耳区101的层数，特别是在卷绕式电池中，其所应用的复合集流体1上可能冲压出多个极耳区101，经卷绕后重叠。如此，能够实现多层极耳区101叠置即可，本实用新型对复合集流体1的层数并无限定。

参阅图2和图4，优选的，焊接盘211上设有朝向极耳区101凸起的凸起部213，凸起部213位于焊接区域201内。再优选的，凸起部213设有多个，多个凸起部213呈点阵排列，全部凸起部213围成焊接区域201。

当然，凸起部213的数量还可为一个、两个、三个等，凸起部213也可为无序排列的。基于要达到比较好的焊接效果，优选凸起部213设有多个并呈点阵排列，这并不意味着本实用新型要放弃凸起部213的其他数量及排列设置的保护范围。

具体的，柱体212的一端连接于焊接盘211的第一侧面上，凸起部213设于焊接盘211的第二侧面上，焊接区域201同样位于焊接盘211的第二侧面上，其中，焊接盘211的第一侧面为远离极耳区101的侧面，焊接盘211的第二侧面为朝向极耳区101的侧面。优选的，焊接盘211大致呈矩形板状，焊接盘211的第一侧面和第二侧面为相对的两个平整面。

在上述结构中，焊接区域201的面积A指的是包含了多个凸起部213以及凸起部213之间的间隙的整个焊印区域的面积，并非凸起部213的投影面积，也并非焊接盘211的第二侧面的整体面积。

设置凸起部213的意义在于：电阻焊在焊接时为了保证焊接温度，可通过焊接盘211上设置的凸起部213减小过流面积，以实现相同过流下发热更高；同时，由于复合集流体1中间具有不导电的高分子基材层12，在进行电阻焊时，可以通过凸起部213对复合集流体1进行加压和升温，从而将凸起部213对应位置处的复合集流体1中的高分子基材层12熔融后挤向四周，使高分子基材层12两侧的第一导电层11和第二导电层13接触并导电，并完成焊接固定。

在电阻焊焊接复合集流体1时，若焊接区域201的面积A太大，在对焊接处高分子基材层12进行加压熔融时，由于每个凸起部213处被挤出的高分子材料会向该凸起部213的周边扩散，处于中间位置的凸起部213所挤出的高分子材料的流动性会受到周边位置的凸起部213所挤出的高分子材料的阻碍，容易导致焊接区域201越靠近中部的被熔融高分子材料越难向焊接区域201外周扩散而使得中间位置的高分子材料未被完全挤出，进而影响位于中间位置的凸起部213的焊接效果，使得与中部的凸起部213位置对应的两导电层11、13之间接触不紧密(没能完全接触或者接触面积过小)，造成中间位置局部处的过流电阻很大；另一方面，由于客观存在生产零部件时产生的公差以及焊针抵压于极柱21或者极耳区101时受力点位置的偏差，焊接区域201的面积A太大也会使得加压时焊接区域201各处的压力难以保证处处均一，特别是焊接区域201的周边各处，这样就可能导致焊接区域201部分周边的凸起部213相对另一部分周边的凸起部213产生一定的翘曲，进而导致焊接区域201周边的某些局部凸起部213之处的高分子材料未被完全挤出，使得与该周边的凸起部213位置对应的两导电层11、13之间接触不紧密(没能完全接触或者接触面积过小)，造成该周边局部处的过流电阻很大。因此，在过电流进行焊接时，要么焊接区域201内上述局部处焊接失效，要么就需要加大焊接电流，加大焊接电流一是会对焊接设备造成较大的作业功率压力，二是可能导致温度过高极耳熔断。

另外，若焊接区域201的面积A太小，则将导致凸起部213数量少和/或体积小，进而导致焊接区域201的全部凸起部213的整体过流能力差，电池在进行大电流充放电时将使得焊接区域201内的凸起部213温度过高导致焊接区域201周围的高分子基材层12熔断，发生电连接失效。

因此，在本实用新型中，将由凸起部213围成的焊接区域201的面积A控制在25mm²～150mm²之间，确保在对待焊接处的复合集流体1进行升温加压时，能够较好的将焊接区域201内各凸起部213处的被熔融高分子材料完全挤出，使得各个焊接处的两导电层11、13之间紧密接触导电，过流能力稳定，且电池在进行大电流充放电时不易熔断焊接区域201周围的高分子基材层12，避免电连接失效。

参阅图2和图3，在本实施例中，电极输出端2还包括导电连接座22、绝缘座23、压环24和密封圈25，导电连接座22和绝缘座23均设有一个，导电连接座22上间隔设有两第一安装孔221，绝缘座23上间隔设有两第二安装孔231，每一第一安装孔221分别与一第二安装孔231位置对应，极柱21、压环24和密封圈25均设有两个，极柱21、压环24和密封圈25分成两组分别对应安装于第一安装孔221和第二安装孔231中。在具体组装时，绝缘座23贴合安装于电池的盖板的外表面，导电连接座22安装于绝缘座23的一侧，极柱21的柱体212依次穿过盖板、绝缘座23的第二安装孔231和导电连接座22的第一安装孔221；密封圈25套设于柱体212并可与盖板的内表面相抵，密封圈25还能部分插入第二安装孔231中，以实现极柱21与盖板之间的密封和绝缘，以及实现极柱21与绝缘座23之间的密封；压环24位于第一安装孔221内并套设于柱体212的末端，可通过挤压柱体212的末端变形，从而将极柱21铆接固定于导电连接座22，进而将电极输出端2整体固定于电池的盖板上。此时，两个极柱21相间隔设置，两个极柱21为同一电性(均为正极或者均为负极)，每一极柱21的焊接盘211均位于绝缘座23的同一侧并分别用于与复合集流体1的极耳区101通过电阻焊焊接，每一极柱21的柱体212分别与导电连接座22导电。

需要说明的，电极输出端2的极柱21还可设有三个、四个等，根据需要而进行数量设定。

对于容量较大的电池来说，单个极柱21无法满足电池的过流需求，但单个极柱21的焊接区域201的面积A又无法做的太大，故可以一个电极输出端2上可以设置至少两个极柱21，以兼顾两者。

当然，在一些容量较小的的电池中，电极输出端2的极柱21还可仅设有一个，如圆柱电池等。

当然，在其他实施例中，电极输出端2的整体结构还可采用已知的其他结构，以实现该电极输出端2的全部极柱21同性向外导电即可。

优选的，参阅图4，在本实施例中，电极输出端2上的相邻两个极柱21之间的间距L介于0.5cm～10cm之间。

在容量较大的电池中，利用两个或两个以上的极柱21同性向外导电时，极柱21之间的间距L不可太大，否则电极输出端2的尺寸需要做的很大，电池能量密度会因此降低；极柱21之间的间距L也不可太小，太小同时焊接时热量容易聚集，对两个极柱21之间处的极耳区101造成威胁，可能导致此处极耳区101的高分子基材层12熔断。因此，将相邻两个极柱21之间的间距L介于0.5cm～10cm之间，即能满足充分利用电极输出端2的尺寸空间，又能避免焊接时熔断两个极柱21之间处的极耳区101的高分子基材层12。

更优选的，相邻两个极柱21之间的间距L介于2cm～6cm之间。

需要说明的，以图4所展示的电极输出端2为示例，相邻两个极柱21之间的间距L为相邻两个极柱21中的焊接盘211相邻近边沿的距离。

参阅图4，在本实施例中，焊接区域201所在平面上具有相互垂直的第一方向和第二方向，焊接区域201在第一方向和第二方向上的尺寸不同。

在容量较大的电池中，电池的盖板一般是长方形或长条形的，而电极输出端2是安装于盖板上的，故而，焊接区域201的长宽尺寸会受到焊接盘211尺寸的限制，焊接盘211的尺寸又会受到电极输出端2尺寸的限制，电极输出端2尺寸会收到电池盖板的限制，而在盖板的宽度方向上焊接区域的尺寸有限，若要保障焊接区域201满足设计要求，就只能向长度方向延伸，使得焊接区域201在相垂直的两个方向上的尺寸不同，此时，焊接区域201具有较小尺寸的方向与盖板的宽度方向相对应，焊接区域201具有较大尺寸的方向与盖板的长度方向相对应。

特别的，以图4所示的焊接区域201，该焊接区域201呈长方形，长方形的焊接区域201，能够便于凸起部213的矩阵式点阵排列。以图5所示的焊接区域201，该焊接区域201呈跑道形，跑道形的焊接区域201，有效减少对角线的凸起部213之间的距离，减少翘曲的可能性。

当然，在其他实施例中，焊接区域201还可椭圆形等其他形状。

当然，围成焊接区域201的凸起部213的数量根据设计需要而设定，本实用新型对凸起部213的具体数量不限定。

参阅图4，并以图4所示方向为参考，定义第一方向为横向，定义第二方向为竖向，优选的，相邻两个极柱21沿第一方向依次排列，焊接区域201在第一方向上的尺寸大于焊接区域201在第二方向上的尺寸，即在第一方向上的尺寸为焊接区域201的长度，在第二方向上的尺寸为焊接区域201的宽度，如此，将焊接区域201的长度方向与极柱21的排列方向一致，从而充分利用电极输出端2的长度空间来容纳焊接区域201的长度，特别是充分利用绝缘座23的长度空间来容纳焊接区域201的长度，以保障焊接区域201满足过流能力和电池能量密度的设计要求。

特别的，焊接区域201在第一方向上的尺寸小于等于20mm，以控制焊接区域201的长度尺寸，避免焊接区域201的长度尺寸过大而使得在电阻焊时焊接区域201的长度两端出现翘曲。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括电极输出端(2)和至少一层复合集流体(1)，所述复合集流体(1)具有极耳区(101)，所述极耳区(101)和所述电极输出端(2)通过电阻焊焊接，

其中，所述电极输出端(2)包括至少一个极柱(21)，所述极柱(21)包括与所述极耳区(101)焊接的焊接盘(211)，所述焊接盘(211)具有朝向所述极耳区(101)的焊接区域(201)，所述焊接区域(201)的面积A介于25mm²～150mm²之间。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述焊接盘(211)上设有朝向所述极耳区(101)凸起的凸起部(213)，所述凸起部(213)位于所述焊接区域(201)内。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述焊接区域(201)所在平面上具有相互垂直的第一方向和第二方向，所述焊接区域(201)在所述第一方向和所述第二方向上的尺寸不同。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述焊接区域(201)呈长方形或者跑道形或者椭圆形。

5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电极输出端(2)包括至少两个间隔设置的极柱(21)，两个所述极柱(21)为同一电性。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电极输出端(2)上的相邻两个所述极柱(21)之间的间距L介于0.5cm～10cm之间。

7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，相邻两个所述极柱(21)沿所述第一方向依次排列，所述焊接区域(201)在所述第一方向上的尺寸大于所述焊接区域(201)在所述第二方向上的尺寸。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述焊接区域(201)在所述第一方向上的尺寸小于等于20mm。

9.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述电极输出端(2)还包括绝缘座(23)和安装于所述绝缘座(23)的导电连接座(22)，两个所述极柱(21)均安装于所述绝缘座(23)并与所述导电连接座(22)导电连接，且两个所述极柱(21)的焊接盘(211)位于所述绝缘座(23)的同一侧。

10.一种电池包，其特征在于，应用有如权利要求1至9任一项所述的电池。