CN220895734U - 电池单体、电池、用电设备及储能装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种电池单体、电池、用电设备及储能装置。该电池单体包括外壳。外壳包括壳体和端盖,壳体具有开口,壳体包括第一壁,第一壁包括沿第一方向依次分布的第一开口部和第一本体部,第一本体部相对于第一开口部远离开口,端盖与第一开口部焊接,以封闭开口。其中,第一开口部包括多个第一加厚区和至少一个第一过渡区,多个第一加厚区沿第一方向间隔设置,相邻的两个第一加厚区通过第一过渡区连接,第一加厚区的最大厚度大于第一本体部的厚度,第一过渡区的最大厚度大于或等于第一本体部的厚度,第一加厚区的最大厚度大于第一过渡区的最大厚度。根据本申请实施例提供的技术方案能够提高电池单体的可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体而言,涉及一种电池单体、电池、用电设备及储能装置。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
电池的制造过程中,电池的可靠性是一个不可忽视的问题。因此,如何提高电池的可靠性,是电池技术中一个亟需解决的技术问题。
实用新型内容
本申请提供一种电池单体、电池、用电设备及储能装置,能够提高电池单体的可靠性。
本申请是通过下述技术方案实现的:
第一方面,本申请实施例提供一种电池单体,该电池单体包括外壳。外壳包括壳体和端盖,壳体具有开口,壳体包括第一壁,第一壁包括沿第一方向依次分布的第一开口部和第一本体部,第一方向与端盖的厚度方向平行,第一本体部相对于第一开口部远离开口,端盖与第一开口部焊接,以封闭开口。其中,第一开口部包括多个第一加厚区和至少一个第一过渡区,多个第一加厚区沿第一方向间隔设置,相邻的两个第一加厚区通过第一过渡区连接,第一加厚区的最大厚度大于第一本体部的厚度,第一过渡区的最大厚度大于或等于第一本体部的厚度,第一加厚区的最大厚度大于第一过渡区的最大厚度。
根据本申请实施例的电池单体,第一开口部包括沿第一方向间隔设置的多个第一加厚区,第一加厚区的最大厚度大于第一本体部的厚度,第一加厚区相对于第一本体部加厚处理,使得第一开口部的强度增强,能够降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险,使得电池单体具有较高的使用寿命和可靠性。同时,多个第一加厚区沿第一方向间隔设置,能够便于壳体冲压成型时材料的延展,降低电池单体的制造难度。
根据本申请的一些实施例,第一加厚区的最大厚度与第一本体部的厚度之差大于或等于0.05mm,第一加厚区的最大厚度与第一本体部的厚度之差小于或等于第一本体部的厚度。
在上述方案中,第一加厚区的最大厚度与第一本体部的厚度差满足上述关系,一方面,当第一加厚区的最大厚度与第一本体部的厚度之差大于或等于0.05mm时,第一加厚区具有较高的强度,使得第一开口部具有较高的强度;另一方面,当第一加厚区的最大厚度与第一本体部的厚度之差小于或等于第一本体部的厚度时,第一加厚区占用的空间较小,使得电池单体具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,第一加厚区的最大厚度大于或等于0.25mm,第一加厚区的最大厚度小于或等于2.4mm。
在上述方案中,第一加厚区的最大厚度满足上述关系,一方面,当第一加厚区的最大厚度大于或等于0.25mm时,使得第一加厚区具有较高的强度,另一方面,当第一加厚区的最大厚度小于或等于2.4mm时,使得第一加厚区在第一壁的厚度方向上占用的空间较小,对电池单体的能量密度影响较小。
根据本申请的一些实施例,沿第一方向,相邻两个第一加厚区之间的距离大于或等于2mm,相邻两个第一加厚区之间的距离小于或等于15mm。
在上述方案中,相邻两个第一加厚区之间的距离满足上述关系,一方面,当相邻两个第一加厚区之间的距离小于或等于15mm时,多个第一加厚区在第一方向上具有较大的尺寸,能够提高第一开口部的强度,另一方面,当相邻两个第一加厚区之间的距离大于或等于2mm时,能够便于壳体冲压成型时材料的延展,降低加工制造难度。
根据本申请的一些实施例,第一加厚区的数量为2或3。
在上述方案中,第一加厚区的数量为2或3,在使得第一开口部具有较高的强度的情况下,多个第一加厚区在第一方向上占用的尺寸可以较小,降低第一加厚区与其他部件干涉的风险。
根据本申请的一些实施例,多个第一加厚区包括第一子加厚区和第二子加厚区,第一子加厚区和第二子加厚区沿第一方向间隔设置,第一子加厚区相对于第二子加厚区更靠近开口,端盖与第一子加厚区焊接,沿第一方向,第一子加厚区的最大厚度等于第二子加厚区的最大厚度,第二子加厚区的厚度由靠近第一子加厚区的一端朝背离第一子加厚区的一端逐渐减小。
在上述方案中,第一子加厚区和第二子加厚区沿第一方向间隔设置,使得第一开口部具有较高的强度,能够降低壳体在壳体和端盖的连接位置附近开裂的风险。
根据本申请的一些实施例,多个第一加厚区包括最靠近开口的第一子加厚区,端盖与第一子加厚区焊接;其中,沿第一方向,第一子加厚区的尺寸与端盖的厚度之差大于或等于0,第一子加厚区的尺寸与端盖的厚度之差小于或等于2倍的端盖的厚度。
在上述方案中,端盖与第一子加厚区连接,第一加厚区在第一方向上的尺寸与端盖的厚度差满足上述关系,一方面,当第一子加厚区的尺寸与端盖的厚度之差大于或等于0时,使得端盖与壳体连接稳定的情况下,降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险;另一方面,当第一子加厚区的尺寸与端盖的厚度之差小于或等于2倍的端盖的厚度时,多个第一加厚区在第一方向上的空间占用较小,降低多个第一加厚区与其他部件干涉的风险。
根据本申请的一些实施例,第一壁的数量为两个,两个第一壁在第二方向上相对设置;壳体还包括两个在第三方向上相对设置的第二壁,两个第一壁和两个第二壁围成开口,第一方向、第二方向和第三方向两两垂直,第一壁的外表面的面积大于第二壁的外表面的面积。
在上述方案中,第一壁可以为壳体的大面,设置第一加厚区,能够增强第一壁的强度,降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险。
根据本申请的一些实施例,第二壁包括沿第一方向依次分布的第二开口部和第二本体部,第二开口部相对于第二本体部靠近开口,第二开口部包括多个第二加厚区和至少一个第二过渡区,多个第二加厚区沿第一方向间隔设置,相邻的两个第二加厚区通过第二过渡区连接,多个第二加厚区包括一个第三子加厚区以及至少一个第四子加厚区,第三子加厚区最靠近开口,端盖与第三子加厚区焊接,第三子加厚区的最大厚度与第二本体部的厚度的差大于0.2mm,第四子加厚区的最大厚度大于第二本体部的厚度,第四子加厚区的最大厚度大于第二过渡区的最大厚度,第二过渡区的最大厚度大于或等于第二本体部的厚度。
在上述方案中,第二壁为壳体的侧面,第三子加厚区最靠近开口,第三子加厚区与端盖连接,第三子加厚区的最大厚度、第四子加厚区的最大厚度、第二过渡区的厚度满足上述关系,使得第二壁与端盖连接牢固,使得第二开口部具有较高的强度,降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险;同时,多个第三加厚区沿第一方向间隔设置,能够便于壳体冲压成型时材料的延展,降低电池单体的制造难度。
根据本申请的一些实施例,至少一个第二过渡区包括与第三子加厚区连接的第一子过渡区,第一子过渡区的最大厚度大于第三子加厚区的最大厚度,第一子过渡区与第三子加厚区之间形成第一台阶面,端盖搭接于第一台阶面。
在上述方案中,第一子过渡区的最大厚度大于第三子加厚区的最大厚度,使得第二开口部具有较高的强度,降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险,第一台阶面的设置,便于实现对端盖的定位,便于实现端盖与壳体的装配。
根据本申请的一些实施例,端盖具有背离电池单体内部的第一表面,沿第一方向,多个第一加厚区的背离第一表面的一端与第一表面之间的最大距离小于或等于10mm。
在上述方案中,沿第一方向,多个第一加厚区的背离第一表面的一端与第一表面之间的最大距离小于或等于10mm,既使得第一开口部具有较高的强度,以降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近开裂的风险,还能够便于壳体在加工制造过程中脱模,便于加工制造。
根据本申请的一些实施例,第一壁的数量为两个,两个第一壁在第二方向上相对设置;壳体还包括底壁和两个在第三方向上相对设置的第二壁,两个第一壁和两个第二壁围成开口,沿第一方向,底壁与开口相对设置,第一方向、第二方向和第三方向两两垂直。
在上述方案中,底壁与开口相对设置,在电池单体装配过程中,底壁能够支撑电极组件,以便于对电极组件定位。
根据本申请的一些实施例,壳体为两端具有开口的棱柱状结构,端盖的数量为两个,两个端盖分别封闭两个开口。
在上述方案中,壳体具有两个开口,两个端盖分别封闭两个开口,以便于电极组件与壳体的装配。
第二方面,本申请实施例还提供了一种电池,其包括如上述任一实施例提供的电池单体。
根据本申请的一些实施例,电池单体的数量为多个,多个电池单体沿第二方向层叠设置以形成电池单体组,第二方向与第一壁的厚度方向平行,电池还包括端板,沿第二方向,端板设置于电池单体组的端部,沿第一本体部指向第一开口部的方向,第一开口部的至少部分超过端板。
在上述方案中,端板设置于电池单体组在第三方向上的端部,端板与相邻的电池单体的壳体具有较大的连接面积,以形成对壳体的约束,降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险。
第三方面,本申请实施例还提供了一种用电设备,其包括如上述任一实施例提供的电池单体或电池,电池单体或电池用于提供电能。
第四方面,本申请实施例还提供了一种储能装置,其包括如上述任一实施例提供的电池单体或电池。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本申请的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本申请的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,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相关的附图。
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分解示意图;
图3为本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图;
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的A处局部放大图;
图6为本申请一些实施例提供的壳体的第一壁的结构示意图;
图7为本申请一些实施例提供的端盖与第二壁的装配示意图;
图8为本申请一些实施例提供的第二壁的结构示意图;
图9为本申请一些实施例提供的端板与电池单体组的装配示意图;
图10为本申请一些实施例提供的端板与电池单体的装配示意图;
图11为图10的B处局部放大图。
图标:100-电池;10-箱体;11-第一子箱体;12-第二子箱体;20-电池单体;20a-电池单体组;21-外壳;211-壳体;212-端盖;212a-第一表面;213-开口;214-第一熔接区;215-第二熔接区;216-底壁;22-电极组件;23-电极端子;30-第一壁;31-第一开口部;311-第一加厚区;311a-第一子加厚区;311b-第二子加厚区;312-第一过渡区;32-第一本体部;40-第二壁;41-第二开口部;411-第二加厚区;411a-第三子加厚区;411b-第四子加厚区;412-第二过渡区;412a-第一子过渡区;413-第一台阶面;42-第二本体部;50-端板;200-控制器;300-马达;1000-车辆;X-第一方向;Y-第二方向;Z-第三方向。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,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,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义,本申请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;本申请中在申请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,不是旨在于限定本申请;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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象,而不是用于描述特定顺序或主次关系。
在本申请中提及“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,本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。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。
本申请中术语“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,本申请中字符“/”,一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本申请中出现的“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)。
在一些实施例中,电池可以为电池模块,电池单体有多个时,多个电池单体排列并固定形成一个电池模块。
在一些实施例中,电池可以为电池包,电池包包括箱体和电池单体,电池单体或电池模块容纳于箱体中。
在一些实施例中,箱体可以作为车辆的底盘结构的一部分。例如,箱体的部分可以成为车辆的地板的至少一部分,或者,箱体的部分可以成为车辆的横梁和纵梁的至少一部分。
在一些实施例中,电池可以为储能装置。储能装置包括储能集装箱、储能电柜等。
本申请实施例中,电池单体可以为二次电池,二次电池是指在电池单体放电后可通过充电的方式使活性材料激活而继续使用的电池单体。
电池单体可以但不限于为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等。
电池单体一般包括电极组件。电极组件包括正极、负极以及隔离件。在电池单体充放电过程中,活性离子(例如锂离子)在正极和负极之间往返嵌入和脱出。隔离件设置在正极和负极之间,可以起到防止正负极短路的作用,同时可以使活性离子通过。
在一些实施例中,正极可以为正极片,正极片可以包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。
作为示例,正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。
作为示例,正极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用表面镀银处理的铝、表面镀银处理的不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。
作为示例,正极活性材料可包括以下材料中的至少一种:含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。
在一些实施例中,负极可以为负极片,负极片可以包括负极集流体。
作为示例,负极集流体可采用金属箔片或复合集流体。例如,作为金属箔片,可以采用表面镀银处理的铝、表面镀银处理的不锈钢、不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。
在一些实施例中,负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面,负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。
作为示例,负极活性材料可采用本领域公知的用于电池的负极活性材料。作为示例,负极活性材料可包括以下材料中的至少一种:人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。硅基材料可选自单质硅、硅氧化合物、硅碳复合物、硅氮复合物以及硅合金中的至少一种。锡基材料可选自单质锡、锡氧化合物以及锡合金中的至少一种。但本申请并不限定于这些材料,还可以使用其他可被用作电池负极活性材料的传统材料。这些负极活性材料可以仅单独使用一种,也可以将两种以上组合使用。
在一些实施方式中,隔离件为隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制,可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。
作为示例,隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯,陶瓷中的至少一种。隔离膜可以是单层薄膜,也可以是多层复合薄膜,没有特别限制。在隔离膜为多层复合薄膜时,各层的材料可以相同或不同,没有特别限制。隔离件可以是单独的一个部件位于正负极之间,也可以附着在正负极的表面。
在一些实施方式中,隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间,同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
在一些实施方式中,电极组件为卷绕结构。正极片、负极片卷绕成卷绕结构。
在一些实施方式中,电极组件为叠片结构。
在一些实施方式中,电池单体可以包括外壳。外壳用于封装电极组件及电解质等部件。外壳可以为钢壳、铝壳或复合金属壳(如铜铝复合外壳)等。
在一些实施方式中,外壳包括端盖和壳体,壳体设有开口,端盖封闭开口以形成用于容纳电极组件和电解质等物质的密闭空间。壳体可设有一个或多个开口。端盖也可设置一个或者多个。
在一些实施方式中,外壳上设置有至少一个电极端子,电极端子与电极组件的极耳电连接。电极端子可以与极耳直接连接,也可以通过转接件与极耳间接连接。电极端子可以设置于端盖上,也可以设置在壳体上。
在一些实施方式中,外壳上设置有防爆阀。防爆阀用于泄放电池单体的内部压力。
作为示例,电池单体可以为棱柱电池单体或其它形状的电池单体,棱柱电池单体包括方壳电池单体、刀片形电池单体、多棱柱电池,多棱柱电池例如为六棱柱电池等。
电池技术的发展要同时考虑多方面的设计因素,例如,能量密度、放电容量、充放电倍率等性能参数,另外,还需要考虑电池的可靠性。
在一些实施例中,电池单体包括外壳和电极组件,电极组件设置于外壳内。外壳包括壳体和端盖,壳体具有开口,端盖封闭开口。端盖通常与壳体焊接,由于端盖与壳体焊接时温度较高,使得端盖和壳体焊接位置附近的区域形成热影响区,热影响区处的部分的强度降低。在电池单体充放电循环过程中,或者电极组件产气较大时,又或者电池单体热失控时,容易导致壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂,使得壳体损坏,降低电池单体的使用寿命和可靠性。
鉴于此,本申请实施例提供了一种技术方案,电池单体包括外壳,外壳包括壳体和端盖,壳体具有开口,壳体包括第一壁,第一壁包括沿第一方向依次分布的第一开口部和第一本体部,第一方向与端盖的厚度方向平行,第一本体部相对于第一开口部远离开口,端盖与第一开口部焊接以封闭开口。其中,第一开口部包括多个第一加厚区,多个第一加厚区沿第一方向间隔设置,任意相邻的两个第一加厚区通过第一过渡区连接,第一加厚区的最大厚度大于第一本体部的厚度,第一过渡区的厚度大于或等于第一本体部的厚度,第一加厚区的最大厚度大于第一过渡区的最大厚度,使得第一开口部具有较高的强度,能够降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险,提高电池单体的使用寿命和可靠性。
在这样的电池单体中,第一加厚区相对于第一本体部加厚处理,使得第一加厚区具有较高的强度,能够增强第一开口部的强度,提高端盖与第一壁的连接稳定性,降低壳体在壳体和端盖的焊接位置附近的区域开裂的风险,使得电池单体具有较高的使用寿命和可靠性。同时,多个第一加厚区沿第一方向间隔设置,能够便于壳体冲压成型时材料的延展,降低电池单体的制造难度。
本申请实施例公开的电池可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本申请公开的电池组成该用电设备的电源系统。
本申请实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备,用电设备可以为但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中,电动玩具可以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,航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
以下实施例为了方便说明,以本申请一实施例的一种用电设备为车辆1000为例进行说明。
请参照图1,图1为本申请一些实施例提供的车辆的结构示意图。车辆1000可以为燃油汽车、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。车辆1000的内部设置有电池100,电池100可以设置在车辆1000的底部或头部或尾部。电池100可以用于车辆1000的供电,例如,电池100可以作为车辆1000的操作电源,用于车辆1000的电路系统,例如用于车辆1000的启动、导航和运行时的工作用电需求。
车辆1000还可以包括控制器200和马达300,控制器200用来控制电池100为马达300供电,例如,用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施例中,电池100不仅可以作为车辆1000的操作电源,还可以作为车辆1000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。
请参照图2,图2为本申请一些实施例提供的电池的分解示意图。电池100包括箱体10和电池单体20,电池单体20容纳于箱体10内。其中,箱体10用于为电池单体20提供容纳空间,箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中,箱体10可以包括第一子箱体11和第二子箱体12,第一子箱体11与第二子箱体12相互盖合,第一子箱体11和第二子箱体12共同限定出用于容纳电池单体20的容纳空间。第二子箱体12可以为一端开口的空心结构,第一子箱体11可以为板状结构,第一子箱体11盖合于第二子箱体12的开口侧,以使第一子箱体11与第二子箱体12共同限定出容纳空间;第一子箱体11和第二子箱体12也可以是均为一侧开口的空心结构,第一子箱体11的开口侧盖合于第二子箱体12的开口侧。
在电池100中,电池单体20可以是多个,多个电池单体20之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体20中既有串联又有并联。多个电池单体20之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体20构成的整体容纳于箱体10内;当然,电池100也可以是多个电池单体20先串联或并联或混联组成电池模块形式,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10内。电池100还可以包括其他结构,例如,该电池100还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体20之间的电连接。
其中,电池单体20可以为二次电池或一次电池;电池单体20还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。
请参照图3,图3为本申请一些实施例提供的电池单体的分解示意图。如图3所示,电池单体20包括外壳21、电极组件22及其他功能性部件。外壳21包括壳体211和端盖212,壳体211具有开口,端盖212封闭开口,以将电池单体20的内部环境与外部环境隔绝。
壳体211是用于配合端盖212以形成电池单体20的内部环境的组件,其中,形成的内部环境可以用于容纳电极组件22、电解液以及其他部件。壳体211和端盖212可以是独立的部件。壳体211可以是多种形状和多种尺寸的。具体地,壳体211的形状可以根据电极组件22的具体形状和尺寸大小来确定。壳体211的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等。
端盖212是指盖合于壳体211的开口处以将电池单体20的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,端盖212的形状可以与壳体211的形状相适应以配合壳体211。可选地,端盖212可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,端盖212在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体20能够具备更高的结构强度,可靠性也可以有所提高。端盖212上可以设置有如电极端子23等的功能性部件。电极端子可以用于与电极组件22电连接,以用于输出或输入电池单体20的电能。端盖212的材质也可以是多种的,比如,铜、铁、铝、不锈钢、铝合金等,本申请实施例对此不作特殊限制。在一些实施例中,在端盖212的内侧还可以设置有绝缘结构,绝缘结构可以用于隔离壳体211内的电连接部件与端盖212,以降低短路的风险。示例性的,绝缘结构可以是塑料、橡胶等。
电极组件22是电池单体20中发生电化学反应的部件。壳体211内可以包含一个或更多个电极组件22。电极组件22主要由正极极片和负极极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔离膜,隔离膜用于分隔正极极片和负极极片,以避免正极极片和负极极片内接短路。正极极片和负极极片具有活性物质的部分构成电极组件的主体部,正极极片和负极极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。
请参照图4至图6,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的A处局部放大图,图6为本申请一些实施例提供的壳体的第一壁的结构示意图,其中,图6为端盖与壳体装配前,第一壁的结构示意图。根据本申请的一些实施例,本申请实施例提供了一种电池单体20,该电池单体20包括外壳21。外壳21包括壳体211和端盖212,壳体211具有开口213,壳体211包括第一壁30,第一壁30包括沿第一方向X依次分布的第一开口部31和第一本体部32,第一方向X与端盖212的厚度方向平行,第一本体部32相对于第一开口部31远离开口213,端盖212与第一开口部31焊接,以封闭开口213。其中,第一开口部31包括多个第一加厚区311和至少一个第一过渡区312,多个第一加厚区311沿第一方向X间隔设置,相邻的两个第一加厚区311通过第一过渡区312连接,第一加厚区311的最大厚度大于第一本体部32的厚度,第一过渡区312的最大厚度大于或等于第一本体部32的厚度,第一加厚区311的最大厚度大于第一过渡区312的最大厚度。
图中,字母X所指示的方向可以为第一方向。字母Y所指示的方向可以与第一壁30的厚度方向平行。第一壁30的厚度方向可以与电池单体20的宽度方向平行,或者,第一壁30的厚度方向可以与电池单体20的长度方向平行。
端盖212设置于开口213内,端盖212具有面向壳体211的内表面的侧面,侧面与壳体211的内表面连接,以便于端盖212与壳体211的焊接。
沿第一方向X,第一开口部31和第一本体部32依次分布,第一开口部31围成开口213,用于与端盖212连接。
相邻的两个第一加厚区311通过第一过渡区312连接,使得第一过渡区312将相邻的两个第一加厚区311分隔开,使得第一加厚区311和第一过渡区312在第一方向X上交错分布,以便于壳体211冲压成型时材料的延展。
在一些实施例中,第一加厚区311可以为变厚结构,也可以为等厚结构。当第一加厚区311为变厚结构时,第一加厚区311的最大厚度为第一加厚区311的厚度最大位置处的厚度。当第一加厚区311为等厚结构时,第一加厚区311的最大厚度为第一加厚区311任意位置处的厚度。
可选地,靠近第一本体部32的一个第一加厚区311可以为变厚结构,该第一加厚区311的厚度可以由远离第一本体部32的一端指向靠近第一本体部32的一端逐渐较小。
在一些实施例中,第一本体部32可以为等厚结构,便于加工制造。当第一本体部32为等厚结构时,第一本体部32的厚度为第一本体部32任意位置处的厚度。
在其他一些实施例中,第一本体部32也可以为变厚结构,此时,第一本体部32的厚度可以为第一本体部32的最大厚度。
在一些实施例中,第一过渡区312可以为等厚结构,例如,第一过渡区312的厚度可以等于第一本体部32的厚度;或者,第一过渡区312也可以为变厚结构,第一过渡区312的最大厚度可以大于或等于第一本体部32的厚度。
第一过渡区312的最大厚度可以大于或等于第一本体部32的厚度,使得第一过渡区312可以相对于第一本体部32加厚处理,进一步增强第一开口部31的强度。
在一些实施例中,第一本体部32具有面向电池单体20内部的第二表面,第一加厚区311可以凸出于第二表面。
在一些实施例中,第一本体部32具有背离电池单体20内部的第三表面,第一加厚区311可以凸出于第三表面。
在一些实施例中,第一本体部32具有面向电池单体20内部的第二表面和背离电池单体20内部的第三表面,第一加厚区311可以凸出于第二表面和第三表面。
在一些实施例中,第一加厚区311可以为第一壁30的本体部进行加厚处理之后形成的区域,例如,在第一加厚区311所在的区域,第一壁30的本体部和加厚部件连接形成第一加厚区311。
在一些实施例中,第一壁30可以一体成型,例如,第一开口部31和第一本体部32可以冲压成型;或者,第一过渡区312和第一本体部32可以削薄加工成型。第一过渡区312位于相邻的两个第一加厚区311之间,第一加厚区311与第一本体部32连接。
根据本申请实施例的电池单体20,第一开口部31包括沿第一方向X间隔设置的多个第一加厚区311,第一加厚区311的最大厚度大于第一本体部32的厚度,第一加厚区311相对于第一本体部32加厚处理,使得第一开口部31的强度增强,能够降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险,使得电池单体20具有较高的使用寿命和可靠性。同时,多个第一加厚区311沿第一方向X间隔设置,能够便于壳体211冲压成型时材料的延展,降低电池单体20的制造难度。
请参照图5和图6,根据本申请的一些实施例,第一加厚区311的最大厚度与第一本体部32的厚度之差大于或等于0.05mm,第一加厚区311的最大厚度与第一本体部32的厚度之差小于或等于第一本体部32的厚度。
第一本体部32的厚度为W1,第一加厚区311的最大厚度为W2,满足,0.05mm≤W2-W1≤W1。
第一本体部32可以为等厚结构,W1可以为第一本体部32的任意位置处的厚度。
W2-W1可以为第一加厚区311相对于第一本体部32加厚的最大厚度。
可选地,W2-W1可以为但不限于0.05mm、0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.5*W1、0.6*W1、0.7*W1、0.8*W1、0.9*W1、W1等。
在上述方案中,第一加厚区311的最大厚度与第一本体部32的厚度差满足上述关系(0.05mm≤W2-W1≤W1),一方面,当W2-W1≥0.05mm时,第一加厚区311具有较高的强度,使得第一开口部31具有较高的强度;另一方面,当W2-W1≤W1时,第一加厚区311占用的空间较小,使得电池单体20具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,0.2mm≤W2-W1≤0.8*W1。
在上述方案中,相较于W2-W1<0.2mm,当W2-W1≥0.2mm时,进一步使得第一加厚区311具有较高的强度,使得第一开口部31具有较高的强度;相较于W2-W1>0.8*W1,当W2-W1≤0.8*W1时,进一步使得第一加厚区311占用的空间较小,使得电池单体20具有较高的可靠性。
根据本申请的一些实施例,第一加厚区311的最大厚度大于或等于0.25mm,第一加厚区311的最大厚度小于或等于2.4mm。
可选地,W2可以为但不限于0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm等。
在上述方案中,第一加厚区311的最大厚度满足上述关系(0.25mm≤W2≤2.4mm),一方面,当W2≥0.25mm时,使得第一加厚区311具有较高的强度,另一方面,当W2≤2.4mm时,使得第一加厚区311在第一壁30的厚度方向上占用的空间较小,对电池单体20的能量密度影响较小。
根据本申请的一些实施例,0.8mm≤W2≤1.8mm。
可选地,W2可以为但不限于0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm、1.2mm、1.25mm、1.3mm、1.35mm、1.4mm、1.45mm、1.5mm、1.55mm、1.6mm、1.65mm、1.7mm、1.75mm、1.8mm等。
在上述方案中,相较于W2<0.8mm,当W2≥0.8mm时,进一步增强第一加厚区311的强度,使得第一开口部31具有较高的强度;相较于W2>1.8mm,当W2≤1.8mm时,进一步使得第一加厚区311在第一壁30的厚度方向上占用较小的空间,降低对电池单体20的能量密度的影响。
根据本申请的一些实施例,第一本体部32的厚度大于或等于0.2mm,第一本体部32的厚度小于或等于1.2mm。
可选地,W1可以为但不限于0.2mm、0.25mm、0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.05mm、1.1mm、1.15mm、1.2mm等。
在上述方案中,第一本体部32的厚度满足上述关系(0.2mm≤W1≤1.2mm),一方面,当W1≥0.2mm时,第一本体部32具有较高的强度,使得第一壁30具有较高的强度;另一方面,当W1≤1.2mm时,第一本体部32在第一壁30的厚度方向上占用的空间较小,使得电池单体20具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,0.6mm≤W1≤1mm。
可选地,W1可以为但不限于0.6mm、0.65mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.85mm、0.9mm、0.95mm、1mm等。
在上述方案中,相较于W1<0.6mm,当W1≥0.6mm时,进一步使得第一本体部32具有较高的强度,使得第一壁30具有较高的强度。相较于W1>1mm,当W1≤1mm时,进一步使得第一本体部32在第一壁30的厚度方向上占用的空间较小,使得电池单体20具有较高的能量密度。
根据本申请的一些实施例,请参照图5,第一过渡区的最大厚度可以为W7,满足,W7≥W1。
可选地,0<W2-W7≤W1。
请参照图6,根据本申请的一些实施例,沿第一方向X,相邻两个第一加厚区311之间的距离大于或等于2mm,相邻两个第一加厚区311之间的距离小于或等于15mm。
沿第一方向X,相邻两个第一加厚区311之间的距离为h1,满足,2mm≤h1≤15mm。
可选地,h1可以为但不限于2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm等。
在上述方案中,相邻两个第一加厚区311之间的距离满足上述关系(2mm≤h1≤15mm),一方面,当h1≤15mm时,能够提高第一开口部31的强度,另一方面,当h1≥2mm时,能够便于壳体211冲压成型时材料的延展。
根据本申请的一些实施例,5mm≤h1≤10mm。
可选地,h1可以为但不限于5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm、10mm等。
在上述方案中,相较于h1<5mm,当h1≥5mm时,进一步便于壳体211冲压成型时材料的延展;相较于h1>10mm,当h1≤10mm时,进一步使得第一开口部31具有较高的强度,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险。
根据本申请的一些实施例,第一加厚区311的数量为2或3。
第一加厚区311的数量越多,第一开口部31在第一方向X上占用的空间越大,容易与电池单体20内部的其他部件干涉。
例如,请参照图5和图6,第一加厚区311的数量为2,第一过渡区312的数量为1,第一加厚区311、第一过渡区312、第一加厚区311及第一本体部32沿第一方向X依次分布。
在上述方案中,第一加厚区311的数量为2或3,在使得第一开口部31具有较高的强度的情况下,多个第一加厚区311在第一方向X上占用的尺寸可以较小,降低第一加厚区311与其他部件干涉的风险。
请参照图5,根据本申请的一些实施例,多个第一加厚区311包括第一子加厚区311a和第二子加厚区311b,第一子加厚区311a和第二子加厚区311b沿第一方向X间隔设置,第一子加厚区311a相对于第二子加厚区311b更靠近开口213(请参照图3),端盖212与第一子加厚区311a焊接,沿第一方向X,第一子加厚区311a的最大厚度等于第二子加厚区311b的最大厚度,第二子加厚区311b的厚度由靠近第一子加厚区311a的一端朝背离第一子加厚区311a的一端逐渐减小。
第一子加厚区311a为多个第一加厚区311中与端盖212连接的区域,第一子加厚区311a与端盖212焊接形成第一熔接区214。在壳体211与端盖212装配之前,第一子加厚区311a可以为等厚结构,也即,沿第一方向X,第一子加厚区311a任意位置的厚度均相等。在壳体211与端盖212焊接之后,第一子加厚区311a的最大厚度可以大于第一本体部32的厚度。
在上述方案中,第一子加厚区311a和第二子加厚区311b沿第一方向X间隔设置,使得第一开口部31具有较高的强度,能够降低壳体211在壳体211和端盖212的连接位置附近开裂的风险。
请参照图5和图6,根据本申请的一些实施例,多个第一加厚区311包括最靠近开口213的第一子加厚区311a,端盖212与第一子加厚区311a焊接;其中,沿第一方向,第一子加厚区的尺寸与端盖的厚度之差大于或等于0,第一子加厚区的尺寸与端盖的厚度之差小于或等于2倍的端盖的厚度。
端盖212的厚度为h2,沿第一方向X,第一子加厚区311a的尺寸为h3,满足,0≤h3-h2≤2*h2。
第一子加厚区311a为多个第一加厚区311中用于与端盖212连接的部分。
端盖212与第一子加厚区311a焊接形成第一熔接区214,第一熔接区214可以称为焊印。
可选地,h3-h2可以为但不限于0.1*h2、0.2*h2、0.3*h2、0.4*h2、0.5*h2、0.6*h2、0.7*h2、0.8*h2、0.9*h2、h2、1.1*h2、1.2*h2、1.3*h2、1.4*h2、1.5*h2、1.6*h2、1.7*h2、1.8*h2、1.9*h2、2*h2等。
在上述方案中,端盖212与第一子加厚区311a连接,第一加厚区311在第一方向X上的尺寸与端盖212的厚度差满足上述关系,一方面,当h3-h2≥0时,使得端盖212与壳体211连接稳定的情况下,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险;另一方面,当h3-h2≤2*h2时,多个第一加厚区311在第一方向X上的空间占用较小,降低多个第一加厚区311与其他部件干涉的风险。
根据本申请的一些实施例,0≤h3-h2≤1.2*h2。
可选地,h3-h2可以为但不限于0.2*h2、0.4*h2、0.6*h2、0.8*h2、h2、1.2*h2等。
在上述方案中,相较于h3-h2>1.2*h2,当h3-h2≤1.2*h2时,降低第一子加厚区311a在第一方向X上的空间占用,进一步降低多个第一加厚区311在第一方向X上的空间占用,降低多个第一加厚区311与其他部件干涉的风险。
请参照图3,根据本申请的一些实施例,第一壁30的数量为两个,两个第一壁30在第二方向Y上相对设置;壳体211还包括两个在第三方向Z上相对设置的第二壁40,两个第一壁30和两个第二壁40围成开口213,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直,第一壁30的外表面的面积大于第二壁40的外表面的面积。
图中,字母Y所指示的方向可以为第二方向,第二方向Y可以与电池单体20的宽度方向平行。字母Z所指示的方向可以为第三方向,第三方向Z可以与电池单体20的长度方向平行。
第一壁30在第三方向Z上的两端分别与两个第二壁40连接,第二壁40在第二方向Y上的两端分别与两个第一壁30连接,以使得两个第一壁30和两个第二壁40围成开口213。
在一些实施例中,第一壁30的外表面的面积大于端盖212的外表面的面积,第一壁30可以壳体211的大面,第二壁40可以为壳体211的侧面。
在上述方案中,第一壁30可以为壳体211的大面,设置第一加厚区311,能够增强第一壁30的强度,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险。
请参照图7和图8,图7为本申请一些实施例提供的端盖与第二壁的装配示意图,图8为本申请一些实施例提供的第二壁的结构示意图,图8为端盖与壳体装配之前,第二壁的结构示意图。根据本申请的一些实施例,第二壁40包括沿第一方向X依次分布的第二开口部41和第二本体部42,第二开口部41相对于第二本体部42靠近开口213,第二开口部41包括多个第二加厚区411和至少一个第二过渡区412,多个第二加厚区411沿第一方向X间隔设置,相邻的两个第二加厚区411通过第二过渡区412连接,多个第二加厚区411包括一个第三子加厚区411a以及至少一个第四子加厚区411b,第三子加厚区411a最靠近开口213,端盖212与第三子加厚区411a焊接,第三子加厚区411a的最大厚度与第二本体部42的厚度的差大于0.2mm,第四子加厚区411b的最大厚度大于第二本体部42的厚度,第四子加厚区411b的最大厚度大于第二过渡区412的最大厚度,第二过渡区412的最大厚度大于或等于第二本体部42的厚度。
第二本体部42的厚度为W3,第三子加厚区411a的最大厚度为W4,第四子加厚区411b的最大厚度为W5,第二过渡区412的最大厚度为W6,满足,W4>W3-0.2mm,W5>W3,W5>W6,W6≥W3。
沿第一方向X,第二开口部41和第二本体部42依次分布,第二开口部41围成开口213,端盖212与第二开口部41连接。
第三子加厚区411a相较于第二过渡区412和第四子加厚区411b更靠近开口213,第三子加厚区411a构成开口213的一部分。
多个第二加厚区411沿第一方向X间隔设置,第二过渡区412将相邻的两个第二加厚区411分隔开,使得第二加厚区411和第二过渡区412在第一方向X上交错分布,以便于壳体211冲压成型时材料的延展。例如,当多个第二加厚区411包括第三子加厚区411a和第四子加厚区411b时,第三子加厚区411a、第二过渡区412、第四子加厚区411b及第二本体部42沿第一方向X依次分布。
在电池单体20制造过程中,端盖212与壳体211装配时,通常在壳体211的侧面的开口处做减薄处理,例如,侧面的开口处的尺寸相较于侧面的本体部的尺寸小0.2mm左右,以便于端盖212与壳体211焊接。第三子加厚区411a为第二壁40的用于与端盖212连接的区域,沿第一方向X,端盖212与第三子加厚区411a焊接形成第二熔接区215,第二熔接区215可以称为焊印。第三子加厚区411a的最大厚度W4与第二本体部42的厚度W3满足上述关系(W4>W3-0.2mm),第二加厚区411具有较高的强度,能够提高第二开口部41的强度,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险。
可选地,W4≥W3,可以使得第三子加厚区411a可以相较于常规的壳体211的侧面的开口处进行加厚处理,提高第二开口部41的强度。
可选地,第四子加厚区411b的最大厚度W5与第三子加厚区411a的最大厚度W4满足,W5≥W4。
在一些实施例中,在壳体211与端盖212装配之前,第三子加厚区411a可以为等厚结构,以便于加工制造。在端盖212与第三子加厚区411a焊接之后,第三子加厚区411a的一部分形成第二热熔区,第三子加厚区411a成为变厚结构,第三子加厚区411a的最大厚度可以大于第二本体部42的厚度,以使得第二壁40与端盖212连接牢固。
当W5>W6,W6≥W3时,第二开口部41相对于第二本体部42做加厚处理,使得第二开口部41具有较高的强度,能够有效降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险,有效延长壳体211的使用寿命,提高电池单体20的可靠性。
在上述方案中,第二壁40为壳体211的侧面(或窄面),第三子加厚区411a最靠近开口213,第三子加厚区411a与端盖212连接,第三子加厚区411a的最大厚度、第四子加厚区411b的最大厚度、第二过渡区412的最大厚度满足上述关系,使得第二壁40与端盖212连接牢固,使得第二开口部41具有较高的强度,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险;同时,多个第二加厚区411沿第一方向X间隔设置,能够便于壳体211冲压成型时材料的延展,降低电池单体20的制造难度。
在一些实施例中,第二加厚区411可以为第二壁40的本体部进行加厚处理之后形成的区域,例如,在第二加厚区411所在的区域,第二壁40的本体部和加厚部件连接形成第二加厚区411。
在一些实施例中,第二壁40可以一体成型,例如,第二开口部41和第二本体部42可以冲压成型;或者,第二过渡区412和第二本体部42可以削薄加工成型。
请参照图7和图8,根据本申请的一些实施例,至少一个第二过渡区412包括与第三子加厚区411a连接的第一子过渡区412a,第一子过渡区412a的最大厚度大于第三子加厚区411a的最大厚度,第一子过渡区412a与第三子加厚区411a之间形成第一台阶面413,端盖212搭接于第一台阶面413。
第一子过渡区412a连接第三子加厚区411a和第四子加厚区411b,第一子过渡区412a可以为变厚结构,沿第三子加厚区411a指向第四子加厚区411b的方向,第一子过渡区412a的厚度逐渐增大,使得第一子过渡区412a与第三子加厚区411a之间形成第一台阶面413。在端盖212与壳体211装配时,端盖212可以搭接于第一台阶面413,以便于实现对端盖212的定位。
在上述方案中,第一子过渡区412a的最大厚度大于第三子加厚区411a的最大厚度,使得第二开口部41具有较高的强度,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险,第一台阶面413的设置,便于实现对端盖212的定位,便于实现端盖212与壳体211的装配。
请参照图8,根据本申请的一些实施例,沿第一方向X,相邻的两个第二加厚区411之间的距离为h4,满足,2mm≤h4≤15mm。
可选地,5mm≤h4≤10mm。
根据本申请的一些实施例,沿所述第一方向X,所述第三子加厚区411a的尺寸为h5,满足,0≤h5-h2≤2*h2。
根据本申请的一些实施例,0.3mm≤W5≤2.5mm。
可选地,0.9mm≤W5≤1.9mm。
可选地,W5可以为但不限于0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm等。
根据本申请的一些实施例,0.3mm≤W3≤1.3mm。
可选地,0.7mm≤W3≤1.1mm。
可选地,W3可以为但不限于0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm等。
根据本申请的一些实施例,0.3mm≤W4≤1.3mm。
可选地,0.7mm≤W4≤1.1mm。
可选地,W4可以为但不限于0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm等。
根据本申请的一些实施例,0.25mm≤W6≤2.4mm。
可选地,0.8mm≤W6≤1.8mm。
可选地,W6可以为但不限于0.25mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm等。
请参照图5,根据本申请的一些实施例,端盖212具有背离电池单体20内部的第一表面212a,沿第一方向X,多个第一加厚区311的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离小于或等于10mm。
多个第一加厚区311的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离可以为h6,满足h6≤10mm。
多个第一加厚区311的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离是指多个第一加厚区311的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离,也即,多个第一加厚区311中最靠近第一本体部32的一个第一加厚区311的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离。
第一加厚区311与端盖212焊接形成第一熔接区214,第一熔接区214附近的区域形成热影响区,壳体211处于热影响区的部分的强度变弱,第一加厚区311的最大厚度大于第一本体部32的厚度,使得第一加厚区311的强度增强,当沿第一方向X,多个第一加厚区311的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离小于或等于10mm时,既能够增强第一加厚区311的强度,还能够便于壳体211在加工制造过程中脱模,便于加工制造。
根据本申请的一些实施例,端盖212具有背离电池单体20内部的第一表面212a,沿第一方向X,多个第二加厚区411的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离小于或等于10mm。
多个第二加厚区411的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离是指多个第二加厚区411的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离,也即,多个第二加厚区411中最靠近第二本体部42的一个第二加厚区411的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离。
第二加厚区411与端盖212焊接形成第二熔接区,第二熔接区附近的区域形成热影响区,壳体211处于热影响区的部分的强度变弱,第二加厚区411的最大厚度大于第二本体部42的厚度,使得第二加厚区411的强度增强,当沿第一方向X,多个第二加厚区411的背离第一表面212a的一端与第一表面212a之间的最大距离小于或等于10mm时,既能够增强第二加厚区411的强度,还能够便于壳体211在加工制造过程中脱模,便于加工制造。
请参照图3,根据本申请的一些实施例,第一壁30的数量为两个,两个第一壁30在第二方向Y上相对设置;壳体211还包括底壁216和两个在第三方向Z上相对设置的第二壁40,两个第一壁30和两个第二壁40围成开口213,沿第一方向X,底壁216与开口213相对设置,第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两垂直。
开口213的数量为一个,端盖212的数量为一个,两个第一壁30和两个第二壁40围设于底壁216的边缘,两个第一壁30的远离端盖212的一端与底壁216连接,两个第二壁40的远离端盖212的一端与底壁216连接。
底壁与开口213在第一方向X上相对设置,在电池单体20装配过程中,电极组件22设置于壳体211内时,底壁216可以支撑电极组件22。
在一些实施例中,两个第一壁30、两个第二壁40及底壁216一体成型,便于加工制造,壳体211具有较高的强度。
根据本申请的一些实施例,壳体211为两端具有开口213的棱柱状结构,端盖212的数量为两个,两个端盖212分别封闭两个开口213。
当壳体211为棱柱状结构时,电池单体20可以为方形电池。在其他实施例中,壳体211可以为六棱柱、八棱柱等。
当正极极耳和负极极耳设置于电极组件的两端时,壳体211具有两个开口213,正极电极端子和负极电极端子可以分别设置于两个端盖212上,以能分别与正极极耳和负极极耳电连接,以便于电池单体20充放电。
在上述方案中,壳体211具有两个开口213,两个端盖212分别封闭两个开口213,以便于电极组件与壳体211的装配。壳体211的两端分别设置开口213,第一壁30在第一方向X上的两端均设置有第一开口部31,在第一方向X上的每一端的第一开口部31围成对应的开口213,第一加厚区311的设置,能够增强壳体211在开口213附近的强度,以降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接区域附近开裂的风险。
根据本申请的一些实施例,本申请实施例还提供了一种电池100,其包括如上述任一实施例提供的电池单体20。
请参照图9至图11,图9为本申请一些实施例提供的端板与电池单体组的装配示意图,图10为本申请一些实施例提供的端板与电池单体的装配示意图,图11为图10的B处局部放大图。根据本申请的一些实施例,电池单体20的数量为多个,多个电池单体20沿第二方向Y层叠设置以形成电池单体组20a,第二方向Y与第一壁30的厚度方向平行,电池100还包括端板50,沿第二方向Y,端板50设置于电池单体组20a的端部,沿第一本体部32指向第一开口部31的方向,第一开口部31的至少部分超过端板50。
多个电池单体20沿第二方向Y层叠设置,沿第二方向Y,端板50设置于电池单体组20a的端部,端板50与电池单体组20a的位于第二方向Y的端部的电池单体20连接,端板50能够对该端部的电池单体20限位,约束该电池单体20变形。
在上述方案中,端板50设置于电池单体组20a在第三方向Z上的端部,端板50与相邻的电池单体20的壳体211具有较大的连接面积,以形成对壳体211的约束,降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险。
根据本申请的一些实施例,端板50面向第一壁30设置。
在上述方案中,端板50面向第一壁30设置,端板50与第一本体部32具有较大的接触面积,在电池单体20充放电循环过程中,端板50能够对第一壁30进行约束,以降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险。
根据本申请的一些实施例,本申请实施例还提供了一种用电设备,其包括如上述任一实施例提供的电池单体20或电池100,电池单体20或电池100用于提供电能。
用电设备可以为上述任一应用电池单体20或电池的系统或装置,电池单体20或电池100用于提供电能。
根据本申请的一些实施例,本申请实施例还提供了一种储能装置,其包括如上述任一实施例提供的电池单体20或电池100。
根据本申请的一些实施例,请参照图3至图7,本申请实施例提供了一种电池单体20,该电池单体20呈长方体。该电池单体20包括外壳21和电极组件,电极组件设置于外壳21内。外壳21包括壳体211和端盖212,壳体211具有开口213,端盖212封闭开口213。壳体211包括沿第二方向Y相对设置的两个第一壁30、沿第三方向Z相对设置的两个第二壁40、以及底壁216,第一壁30在第三方向Z上的两端分别与两个第二壁40连接,两个第一壁30和两个第二壁40围成开口213,沿第一方向X,底壁216与开口213相对设置。第一壁30的外表面的面积大于第二壁40的外表面的面积。第一壁30包括沿第一方向X依次设置的第一开口部31和第一本体部32,第一本体部32相对于第一开口部31远离开口213,端盖212与第一开口部31焊接。第一开口部31包括多个第一加厚区311和至少一个第一过渡区312,多个第一加厚区311沿第一方向X间隔设置,相邻的两个第一加厚区311通过第一过渡区312连接,第一加厚区311的最大厚度大于第一本体部32的厚度,第一过渡区312的最大厚度大于或等于第一本体部32的厚度,第一加厚区311的最大厚度大于第一过渡区312的最大厚度。第一加厚区311的数量为2,第一过渡区312的数量为1,第一加厚区311与第一本体部32连接。
根据本申请实施例的电池单体20,第一开口部31包括沿第一方向X间隔设置的多个第一加厚区311,第一加厚区311的最大厚度大于第一本体部32的厚度,第一加厚区311相对于第一本体部32加厚处理,使得第一开口部31的强度增强,能够降低壳体211在壳体211和端盖212的焊接位置附近的区域开裂的风险,使得电池单体20具有较高的使用寿命和可靠性。同时,多个第一加厚区311沿第一方向X间隔设置,能够便于壳体211冲压成型时材料的延展,降低电池单体20的制造难度。第一加厚区311的数量为两个,在使得第一开口部31具有较高的强度的情况下,两个个第一加厚区311在第一方向X上占用的尺寸可以较小,降低第一加厚区311与其他部件干涉的风险。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述,但在不脱离本申请的范围的情况下,可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施例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例,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (17)
1.一种电池单体,其特征在于,包括:
外壳,包括壳体和端盖,所述壳体具有开口,所述壳体包括第一壁,所述第一壁包括沿第一方向依次分布的第一开口部和第一本体部,所述第一方向与所述端盖的厚度方向平行,所述第一本体部相对于所述第一开口部远离所述开口,所述端盖与所述第一开口部焊接,以封闭所述开口;
其中,所述第一开口部包括多个第一加厚区和至少一个第一过渡区,多个所述第一加厚区沿所述第一方向间隔设置,相邻的两个所述第一加厚区通过所述第一过渡区连接,所述第一加厚区的最大厚度大于所述第一本体部的厚度,所述第一过渡区的最大厚度大于或等于所述第一本体部的厚度,所述第一加厚区的最大厚度大于所述第一过渡区的最大厚度。
2.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一加厚区的最大厚度与所述第一本体部的厚度之差大于或等于0.05mm,所述第一加厚区的最大厚度与所述第一本体部的厚度之差小于或等于所述第一本体部的厚度。
3.根据权利要求2所述的电池单体,其特征在于,所述第一加厚区的最大厚度大于或等于0.25mm,所述第一加厚区的最大厚度小于或等于2.4mm。
4.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,沿所述第一方向,相邻两个所述第一加厚区之间的距离大于或等于2mm,相邻两个所述第一加厚区之间的距离小于或等于15mm。
5.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一加厚区的数量为2或3。
6.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,多个所述第一加厚区包括第一子加厚区和第二子加厚区,所述第一子加厚区和所述第二子加厚区沿所述第一方向间隔设置,所述第一子加厚区相对于所述第二子加厚区更靠近所述开口,所述端盖与所述第一子加厚区焊接,沿所述第一方向,所述第一子加厚区的最大厚度等于所述第二子加厚区的最大厚度,所述第二子加厚区的厚度由靠近所述第一子加厚区的一端朝背离所述第一子加厚区的一端逐渐减小。
7.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述多个第一加厚区包括最靠近所述开口的第一子加厚区,所述端盖与所述第一子加厚区焊接;
其中,沿所述第一方向,所述第一子加厚区的尺寸与所述端盖的厚度之差大于或等于0,所述第一子加厚区的尺寸与所述端盖的厚度之差小于或等于2倍的所述端盖的厚度。
8.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一壁的数量为两个,两个所述第一壁在第二方向上相对设置;
所述壳体还包括两个在第三方向上相对设置的第二壁,两个所述第一壁和两个所述第二壁围成所述开口,所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直,所述第一壁的外表面的面积大于所述第二壁的外表面的面积。
9.根据权利要求8所述的电池单体,其特征在于,所述第二壁包括沿所述第一方向依次分布的第二开口部和第二本体部,所述第二开口部相对于所述第二本体部靠近所述开口,所述第二开口部包括多个第二加厚区和至少一个第二过渡区,多个所述第二加厚区沿所述第一方向间隔设置,任意相邻的两个所述第二加厚区通过所述第二过渡区连接,所述多个第二加厚区包括一个第三子加厚区以及至少一个第四子加厚区,所述第三子加厚区最靠近所述开口,所述端盖与所述第三子加厚区焊接,所述第三子加厚区的最大厚度与所述第二本体部的厚度的差大于0.2mm,所述第四子加厚区的最大厚度大于所述第二本体部的厚度,所述第四子加厚区的最大厚度大于所述第二过渡区的最大厚度,所述第二过渡区的最大厚度大于或等于所述第二本体部的厚度。
10.根据权利要求9所述的电池单体,其特征在于,所述至少一个第二过渡区包括与所述第三子加厚区连接的第一子过渡区,所述第一子过渡区的最大厚度大于所述第三子加厚区的最大厚度,所述第一子过渡区与所述第三子加厚区之间形成第一台阶面,所述端盖搭接于所述第一台阶面。
11.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述端盖具有背离所述电池单体内部的第一表面,沿所述第一方向,多个所述第一加厚区的背离所述第一表面的一端与所述第一表面之间的最大距离小于或等于10mm。
12.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述第一壁的数量为两个,两个所述第一壁在第二方向上相对设置;
所述壳体还包括底壁和两个在第三方向上相对设置的第二壁,两个所述第一壁和两个所述第二壁围成所述开口,沿所述第一方向,所述底壁与所述开口相对设置,所述第一方向、所述第二方向和所述第三方向两两垂直。
13.根据权利要求1所述的电池单体,其特征在于,所述壳体为两端具有所述开口的棱柱状结构,所述端盖的数量为两个,两个所述端盖分别封闭两个所述开口。
14.一种电池,其特征在于,包括如权利要求1-13中任一项所述的电池单体。
15.根据权利要求14所述的电池,其特征在于,所述电池单体的数量为多个,多个所述电池单体沿第二方向层叠设置以形成电池单体组,所述第二方向与所述第一壁的厚度方向平行,所述电池还包括端板,沿所述第二方向,所述端板设置于所述电池单体组的端部,沿所述第一本体部指向所述第一开口部的方向,所述第一开口部的至少部分超过所述端板。
16.一种用电设备,其特征在于,包括如权利要求1-13中任一项所述的电池单体或如权利要求14-15中任一项所述的电池,所述电池单体或所述电池用于提供电能。
17.一种储能装置,其特征在于,包括如权利要求1-13中任一项所述的电池单体或如权利要求14-15中任一项所述的电池。
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