CN220873729U - 圆柱电池及电池装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及电池技术领域，具体是关于一种圆柱电池及电池装置，所述圆柱电池包括电芯和壳体，所述壳体包括筒体和盖板，所述筒体内设置有具有开口的容置腔，所述电芯设于所述容置腔，所述盖板封堵于所述开口；其中，所述筒体包括主体段和阶梯段，所述阶梯段位于所述主体段靠近所述盖板的一侧，所述阶梯段的内壁沿远离所述电芯的方向凹陷，以在所述筒体的内壁形成定位凸台，所述盖板至少部分抵接于所述定位凸台，所述阶梯段的厚度为a，所述主体段的厚度为b，0.2≤a/b≤0.9。能够提升电池的生产效率。

Description

圆柱电池及电池装置

技术领域

本公开涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种圆柱电池及电池装置。

背景技术

在电动车辆中往往设置有电池装置，电池装置用于向电动车辆提供动力。电池装置内设置有多个电池，电池包括壳体、电芯和电解液，电芯和电解液设于壳体内。为了将电芯和电解液安装于壳体内，壳体包括至少两个分体成型的壳体件，在电芯和电解液安装到位后，将两个壳体件焊接，以实现壳体的密封。相关技术中，两个壳体件焊接时，定位较为困难，导致电池的生产效率低。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种圆柱电池及电池装置，进而至少一定程度上提升电池的生产效率。

根据本公开的一个方面，提供一种圆柱电池，所述圆柱电池包括：

电芯；

壳体，所述壳体包括筒体和盖板，所述筒体内设置有具有开口的容置腔，所述电芯设于所述容置腔，所述盖板封堵于所述开口；

其中，所述筒体包括主体段和阶梯段，所述阶梯段位于所述主体段靠近所述盖板的一侧，所述阶梯段的内壁沿所述圆柱电池的径向向背离所述圆柱电池中轴线的方向凹陷，以在所述筒体的内壁形成定位凸台，所述盖板至少部分抵接于所述定位凸台，所述阶梯段的厚度为a，所述主体段的厚度为b，0.2≤a/b≤0.9。

本公开实施例提供的圆柱电池，包括壳体和电芯，电芯设于壳体内，壳体包括筒体和盖板，筒体上设置有开口，盖板封堵于开口，筒体包括主体段和阶梯段，阶梯段设于主体段靠近盖板的一端，并且阶梯段的内壁沿圆柱电池的径向向背离圆柱电池中轴线的方向凹陷，在筒体的内壁形成定位凸台，盖板至少部分抵接于定位凸台，通过定位凸台对盖板进行定位，降低了盖板和筒体的定位难度，进而能够提升电池的生产效率，并且0.2≤a/b≤0.9，一方面，a/b不可过小，否则焊接热影响区域涵盖住了整个a的宽度，后期焊缝周边容易疲劳断裂，尤其是圆柱电池高膨胀体系，电芯对壳体的膨胀力更大，壳体需要结构强度更高，a/b过小不容易满足焊接强度承压要求(圆柱电池集成时侧壁承压)，另一方面避免了a/b过大而导致的定位凸台的面积过小，进而使得定位效果差的问题。

根据本公开的另一个方面，提供一种电池装置，所述电池装置包括上述的圆柱电池。

本公开实施例提供的电池装置包括电池，在电池中电芯设于壳体内，壳体包括筒体和盖板，筒体上设置有开口，盖板封堵于开口，筒体包括主体段和阶梯段，阶梯段设于主体段靠近盖板的一端，并且阶梯段的内壁沿圆柱电池的径向向背离圆柱电池中轴线的方向凹陷，在筒体的内壁形成定位凸台，盖板至少部分抵接于定位凸台，通过定位凸台对盖板进行定位，降低了盖板和筒体的定位难度，进而能够提升电池的生产效率，并且0.2≤a/b≤0.9，一方面，a/b不可过小，否则焊接热影响区域涵盖住了整个a的宽度，后期焊缝周边容易疲劳断裂，尤其是圆柱电池高膨胀体系，电芯对壳体的膨胀力更大，壳体需要结构强度更高，a/b过小不容易满足焊接强度承压要求(圆柱电池集成时侧壁承压)，另一方面避免了a/b过大而导致的定位凸台的面积过小，进而使得定位效果差的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开示例性实施例提供的第一种电池的结构示意图；

图2为本公开示例性实施例提供的第二种电池的结构示意图；

图3为本公开示例性实施例提供的一种电池的局部放大示意图；

图4为本公开示例性实施例提供的第三种电池的结构示意图；

图5为本公开示例性实施例提供的第四种电池的结构示意图；

图6为本公开示例性实施例提供的一种电池装置的结构示意图。

附图标记说明：

100、电池；10、电芯；20、壳体；21、筒体；211、主体段；212、阶梯段；22、盖板；221、凹陷部；30、电极输出件；200、箱体；210、底板；220、边框。

具体实施方式

下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。

在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。

除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。

本公开示例性实施例首先提供一种圆柱电池100，如图1所示，电池100包括电芯10和壳体20，壳体20包括筒体21和盖板22，筒体21内设置有具有开口的容置腔，盖板22封堵于开口，电芯10设于容置腔；其中，筒体21包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212位于主体段211靠近盖板22的一侧，阶梯段212的内壁沿圆柱电池的径向向背离圆柱电池中轴线的方向凹陷，以在筒体21的内壁形成定位凸台，盖板22至少部分抵接于定位凸台，阶梯段212的厚度为a，主体段211的厚度为b，0.2≤a/b≤0.9。

本公开实施例提供的电池100，包括壳体20和电芯10，电芯10设于壳体20内，壳体20包括筒体21和盖板22，筒体21上设置有开口，盖板22封堵于开口，筒体21包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212设于主体段211靠近盖板22的一端，并且阶梯段212的内壁相对于主体段211的内壁沿远离电芯10的方向凹陷，在筒体21的内壁形成定位凸台，盖板22至少部分抵接于定位凸台，通过定位凸台对盖板22进行定位，降低了盖板22和筒体21的定位难度，进而能够提升电池100的生产效率，并且0.2≤a/b≤0.9，一方面，a/b不可过小，否则焊接热影响区域涵盖住了整个a的宽度，后期焊缝周边容易疲劳断裂，尤其是圆柱电池高膨胀体系，电芯对壳体的膨胀力更大，壳体需要结构强度更高，a/b过小不容易满足焊接强度承压要求(圆柱电池集成时侧壁承压)，另一方面避免了a/b过大而导致的定位凸台的面积过小，进而使得定位效果差的问题。

进一步的，本公开实施例提供的圆柱电池100还可以包括电极输出件30，电极输出件30设于盖板22，并且电极输出件30和电芯10电连接，电极输出件30用于输出电源信号。

下面将对本公开实施例提供的圆柱电池100的各部分进行详细说明：

壳体20用于形成圆柱电池100的外轮廓，并保护壳体20内的电芯10和电解液等器件。壳体20包括筒体21和盖板22，筒体21内设置有具有开口的容置腔，电芯10设于容置腔，盖板22封堵于开口。筒体21包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212位于主体段211靠近盖板22的一侧，阶梯段212的内壁相对于主体段211的内壁沿远离电芯10的方向凹陷，以在筒体21的内壁形成定位凸台，盖板22至少部分抵接于定位凸台，阶梯段212的厚度为a(当阶梯段212的厚度不一致时，阶梯段212的厚度a为阶梯段212的最小厚度)，主体段211的厚度为b，0.2≤a/b≤0.9。

其中，筒体21可以包括侧框和端板，盖板22和端板分别设于侧框的两端。端板和侧框为一体成型结构，比如，端板和侧框通过冲压成型。当然在实际应用中，端板和侧框也可以是分体成型结构，本公开实施例并不以此为限。

筒体21包括主体段211和阶梯段212，也即是侧框包括主体段211和阶梯段212。阶梯段212的内径大于主体段211的内径，主体段211和阶梯段212形成定位凸台，盖板22和定位凸台抵接。通过盖板22和定位凸台抵接，提升了盖板22定位的便利性，从而能够提升圆柱电池100的生产效率，降低圆柱电池100的生产成本。

在本公开实施例中，电池为圆柱电池时，盖板22和端板为圆盘结构，侧框为空心柱状结构。侧框包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212的内径大于主体段211的内径，以在阶梯段212形成凹陷。主体段211的外径和阶梯段212的外径相同。比如，主体段211和阶梯段212为一体成型结构，通过切削在阶梯段212内壁形成凹陷。在此基础上，圆柱电池100的直径为15mm-80mm，0.2mm≤b≤1.5mm。比如，圆柱电池100的直径为15mm、30mm或者80mm等。主体段211的厚度b可以是0.2mm、1mm或者5mm等。

如图2和图3所示，主体段211朝向阶梯段212的一面具有连接区和支撑区，连接区位于支撑区远离圆柱电池中轴线的一侧，阶梯段212连接于连接区，支撑区和盖板22抵接。连接区和支撑区均可以呈环状结构，连接区环绕支撑区，比如，当电池100为圆柱电池时，连接区和支撑区均为圆环结构。

支撑区的表面和阶梯段212的内壁的夹角为α，90°≤α≤165°。比如，支撑区的表面和阶梯段212的内壁的夹角可以是90°、100°、120°或165°等。一方面α大于等于90°，能够避免在支撑区形成过高的凸起，保证支撑区的强度。另一方面α小于等于165°，能够避免由于支撑面的倾斜角度过大而导致的支撑区定位性能变差，进而避免盖板22的位置和预设位置偏离的问题，提升了盖板22的安装精度。

当α不为90度时，支撑区为斜面，在此基础上，盖板22的底面靠近边缘的区域也设置有斜面，也即是盖板22底面的边缘和支撑区相匹配，从而能够保证盖板22和定位凸台紧密贴合，提升定位的准确性。

阶梯段212的高度为c，盖板22的厚度为d，阶梯段212的高度为阶梯段212沿第一方向的尺寸，盖板22的厚度为盖板22靠近电芯10的一面和盖板22远离电芯10的一面的距离，第一方向和盖板22垂直，0.1≤c/d≤1。一方面过大，c/d≤1避免了c大于d时，阶梯段212的顶面超出盖板22的顶面，不利于后期集成时导电排和盖板22的电气间隙控制；另一方面，c/d大于等于0.1，避免了由于c小d大而导致的焊接时最大的有效熔深也相应变小，不利于焊接强度提升的问题。

盖板22的顶面高于阶梯段212的顶面，且盖板22的顶面和阶梯段的顶面的高度差e为0-1mm，盖板22的顶面为盖板22远离电芯10的一面，阶梯段212的顶面为阶梯段212远离主体段211的一面。盖板22的顶面和阶梯段的顶面的高度差e大于等于0且小于等于1mm，避免了盖板22高度过高而导致的占用过多空间的问题，有利于提升电池100的能量密度。

盖板22和阶梯段212焊接，盖板22和阶梯段212之间形成焊接部203，焊接部203位于阶梯段212的内壁和盖板的侧面之间，焊接部203的顶面和阶梯段212的顶面平齐。也即是，并且盖板22和阶梯段212的焊缝位于阶梯段212的顶面和盖板22的侧面之间。阶梯段212的焊熔区从阶梯段212的顶面沿阶梯段212的内壁向下延伸，盖板22的焊熔区设于盖板22侧面和阶梯段212接触的部位。

盖板22上形成有焊接熔池，焊接熔池和盖板22的底面的距离大于0，盖板22的底面为盖板22朝向电芯10的一面。焊接熔池和盖板22的底面的距离大于0，能够至少部分减少焊接热量传递至电芯10，避免焊接时的高温损坏电芯10。

如图4和图5所示，盖板22远离电芯10的一面设置有凹陷部221，并且凹陷部221和盖板22的边缘之间具有预设间隔。比如，盖板22上设置有第一区和第二区，第一区环绕第二区，在第二区设置有凹陷部221。在盖板22上设置凹陷部221，能够减轻盖板22的重量，有利于电池100能量密度的提升，并且提升盖板22的强度。

电极输出件30设于盖板22，并且电极输出件30和电芯10电连接。电极输出件30远离电芯10的一端凸出盖板22远离电芯10的一面。示例的，电极输出件30可以是极柱，极柱穿设于盖板22，并且极柱和电芯10电连接。

在本公开一可行的实施方式中，盖板22和电芯10电连接，电极输出件30为圆柱电池100的一个电极输出端，盖板22为圆柱电池100的另一个电极输出端。

其中，电极输出件30为极柱，极柱和电芯10的一个极耳连接，电芯10的另一个极耳和壳体20连接。比如，极柱和电芯10的正极耳连接，作为圆柱电池100的正极，壳体20和电芯10的负极耳连接，作为圆柱电池100的负极。

在本公开另一可行的实施方式中，盖板22上可以设置有多个电极输出件30，也即是盖板22上设置有多个极柱，多个极柱中具有至少一个正极极柱和至少一个负极极柱。正极极柱和电芯10的正极耳连接，负极极柱和电芯10的负极极耳连接。

电芯10包括电芯主体和极耳，极耳自电芯主体上延伸而出。比如，电芯主体上设置有第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳可以分别从电芯主体的两端延伸而出，或者第一极耳和第二极耳也可以从电芯主体的同一端延伸而出。

电芯10包括第一极片、第二极片和隔膜片，第一极片、隔膜片和第二极片集成为电芯10。第一极片可以包括正极集流体和活性物质层，活性物质层设于正极集流体，第二极片可以包括负极集流体和负极涂层，负极涂层涂覆于负极集流体。

示例的，电芯10可以是叠片式电芯，电芯10具有相互层叠的第一极片、第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片，从而使得多对第一极片和第二极片堆叠形成叠片式电芯。或者电芯10可以为卷绕式电芯，即将第一极片、第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片进行卷绕，得到卷绕式电芯。

需要说明的是，在本公开实施例中圆柱电池100是指单体电池，在电池100中还可以设置有转接件、集流件和电解液等。在壳体20上还可以设置有防爆阀等结构，本公开实施例在此不复赘述。

本公开实施例提供的圆柱电池100，包括壳体20和电芯10，电芯10设于壳体20内，壳体20包括筒体21和盖板22，筒体21上设置有开口，盖板22封堵于开口，筒体21包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212设于主体段211靠近盖板22的一端，并且阶梯段212的内壁相对于主体段211的内壁沿远离电芯10的方向凹陷，在筒体21的内壁形成定位凸台，盖板22至少部分抵接于定位凸台，通过定位凸台对盖板22进行定位，降低了盖板22和筒体21的定位难度，进而能够提升电池100的生产效率，并且0.2≤a/b≤0.9，一方面，a/b不可过小，否则焊接热影响区域涵盖住了整个a的宽度，后期焊缝周边容易疲劳断裂，尤其是圆柱电池高膨胀体系，电芯对壳体的膨胀力更大，壳体需要结构强度更高，a/b过小不容易满足焊接强度承压要求(圆柱电池集成时侧壁承压)，另一方面避免了a/b过大而导致的定位凸台的面积过小，进而使得定位效果差的问题。

本公开示例性实施例还提供一种电池装置，如图6所示，电池装置包括圆柱电池100。

圆柱电池100包括电芯10和壳体20，壳体20包括筒体21和盖板22，筒体21内设置有具有开口的容置腔，盖板22封堵于开口，电芯10设于容置腔；其中，筒体21包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212位于主体段211靠近盖板22的一侧，阶梯段212的内壁沿远离电芯10的方向凹陷，以在筒体21的内壁形成定位凸台，盖板22至少部分抵接于定位凸台，阶梯段212的厚度为a，主体段211的厚度为b，0.2≤a/b≤0.9。

进一步的，本公开实施例提供的电池装置还可以包括箱体200、汇流组件和换热组件等，箱体200具有底板210，圆柱电池100设于底板210且盖板22背离底板210设置。汇流组件用于电连接电池装置中的多个电池100，比如，汇流组件和圆柱电池100的极柱连接。换热组件包括换热板，换热板至少部分和圆柱电池100接触，以通过换热介质实现对电池100的冷却。

示例的，箱体200可以包括底板210和边框220，边框220设于底板210，并形成一个或者多个电池舱，圆柱电池100设于电池舱。箱体200可以呈长方体或者近似长方体的结构。底板210为矩形平板结构，底板210支撑圆柱电池100。底板210可以是单层结构或者多层结构，比如，底板210可以包括支撑圆柱电池100的支撑板，或者底板210可以包括支撑板和底护板，圆柱电池100设于支撑板，底护板位于支撑板远离圆柱电池100的一侧。

边框220可以包括第一边梁、第二边梁、第三边梁和第四边梁，第一边梁、第二边梁、第三边梁和第四边梁依次首尾相接形成矩形框体。边框220内可以设置有一个或者多个分隔梁，分隔梁将边框220内的空间分隔为多个电池舱。比如，边框220内设置有垂直设置的第一分隔梁和第二分隔梁，第一分隔梁和第二分隔梁将边框220内的空间分隔为四个电池舱。

本公开实施例提供的电池装置包括圆柱电池100，在圆柱电池100中电芯10设于壳体20内，壳体20包括筒体21和盖板22，筒体21上设置有开口，盖板22封堵于开口，筒体21包括主体段211和阶梯段212，阶梯段212设于主体段211靠近盖板22的一端，并且阶梯段212的内壁相对于主体段211的内壁沿径向向远离轴线的方向凹陷，在筒体21的内壁形成定位凸台，盖板22至少部分抵接于定位凸台，通过定位凸台对盖板22进行定位，降低了盖板22和筒体21的定位难度，进而能够提升电池100的生产效率，并且0.2≤a/b≤0.9，一方面，a/b不可过小，否则焊接热影响区域涵盖住了整个a的宽度，后期焊缝周边容易疲劳断裂，尤其是圆柱电池高膨胀体系，电芯对壳体的膨胀力更大，壳体需要结构强度更高，a/b过小不容易满足焊接强度承压要求(圆柱电池集成时侧壁承压)，另一方面避免了a/b过大而导致的定位凸台的面积过小，进而使得定位效果差的问题。

本公开实施例提供的电池装置可以应用于电动车辆，当电池装置用于电动车辆时，电池装置可以是电池包，电池包安装于电动车辆上，向电动车辆提供能源。

在实际应用中，电池包可以安装于电动车辆的车架。电池包可以和车架固定连接。或者电池包可以是模块化电池包，模块化电池包能够可拆卸的连接于车辆主体，便于更换。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

Claims (11)

1.一种圆柱电池，其特征在于，所述圆柱电池包括：

电芯；

壳体，所述壳体包括筒体和盖板，所述筒体内设置有具有开口的容置腔，所述电芯设于所述容置腔，所述盖板封堵于所述开口；

其中，所述筒体包括主体段和阶梯段，所述阶梯段位于所述主体段靠近所述盖板的一侧，所述阶梯段的内壁沿所述圆柱电池的径向向背离所述圆柱电池中轴线的方向凹陷，以在所述筒体的内壁形成定位凸台，所述盖板至少部分抵接于所述定位凸台，所述阶梯段的厚度为a，所述主体段的厚度为b，0.2≤a/b≤0.9。

2.如权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述主体段朝向所述阶梯段的一面具有连接区和支撑区，所述连接区位于所述支撑区远离所述圆柱电池中轴线的一侧，所述阶梯段连接于所述连接区，所述支撑区和所述盖板抵接。

3.如权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述支撑区的表面和所述阶梯段的内壁的夹角为α，90°≤α≤165°。

4.如权利要求3所述的圆柱电池，其特征在于，所述阶梯段的高度为c，所述盖板的厚度为d，所述阶梯段的高度为所述阶梯段沿第一方向的尺寸，所述盖板的厚度为所述盖板靠近所述电芯的一面和所述盖板远离所述电芯的一面的距离，所述第一方向和所述盖板垂直，0.1≤c/d≤1。

5.如权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于，所述盖板的顶面高于所述阶梯段的顶面，且所述盖板的顶面和所述阶梯段的顶面的高度差为0-1mm，所述盖板的顶面为所述盖板远离所述电芯的一面，所述阶梯段的顶面为所述阶梯段远离所述主体段的一面。

6.如权利要求5所述的圆柱电池，其特征在于，所述盖板和所述阶梯段焊接，所述盖板和所述阶梯段之间形成焊接部，所述焊接部位于所述阶梯段的内壁和所述盖板的侧面之间。

7.如权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述盖板远离所述电芯的一面设置有凹陷部，并且所述凹陷部和所述盖板的边缘之间具有预设间隔。

8.如权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述圆柱电池还包括：

电极输出件，所述电极输出件设于所述盖板，并且所述电极输出件和所述电芯电连接，所述电极输出件远离所述电芯的一端凸出所述盖板远离所述电芯的一面。

9.如权利要求8所述的圆柱电池，其特征在于，所述盖板和所述电芯电连接，所述电极输出件为所述圆柱电池的一个电极输出端，所述盖板为所述圆柱电池的另一个电极输出端。

10.如权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述圆柱电池的直径为15mm-80mm，0.2mm≤b≤1.5mm。

11.一种电池装置，其特征在于，所述电池装置包括权利要求1-10任一所述的圆柱电池。