CN220984564U - 一种电池以及电池包 - 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，所述电极输出端具有用于与焊接设备导电的导电端部和朝向所述极耳区的焊接面，所述焊接面上设有至少一个与所述极耳区焊接的凸起部，所述导电端部的导电接触面积A大于全部所述凸起部在所述焊接面上的投影面积之和B，且所述导电接触面积A大于等于所述导电端部在所述焊接面上的投影面积D。本实用新型提供的电池，整体体积小、重量低，能量密度高，且提高整体强度高，焊接稳固性好。本实用新型还公开了一种应用有该电池的电池包。

Description

一种电池以及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池以及电池包。

背景技术

集流体是锂离子电池的关键辅材，主要作用是导电，通过将电池的活性物质产生的电流汇集起来以形成较大的电流输出，从而实现化学能转化为电能的过程。现有的复合集流体一般为“三明治”结构，具体为两层导电层中夹设高分子基材层，具有高安全性、高能量密度的优势，但是，由于高分子基材层不导电，常规焊接方式无法实现对极耳的焊接。故，如图1所示，现有通过在复合集流体1的极耳区101的两导电层11、13上焊接一个导电延伸件8(此时，导电延伸件8作为极耳)，再将多个导电延伸件8层叠后与电极输出端焊接，从而保障电池的正常使用。但是，由于增加了导电延伸件8，在多层复合集流体1叠加应用时，将会导致其整体重量增加，还可能导致整体厚度增加、能量密度降低、成本增加等缺陷。

因此，有必要研究一种如何实现两导电层与电极输出端直接导通的新方案。

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，且提高整体强度高，焊接稳固性好。

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，所述电极输出端具有用于与焊接设备导电的导电端部和朝向所述极耳区的焊接面，所述焊接面上设有至少一个与所述极耳区焊接的凸起部，所述导电端部的导电接触面积A大于全部所述凸起部在所述焊接面上的投影面积之和B，且所述导电接触面积A大于等于所述导电端部在所述焊接面上的投影面积D。

本实用新型所提供的电池，将复合集流体的极耳区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，在进行电阻焊焊接时，凸起部抵接于一外层的极耳区，焊接设备的一个焊针抵接于导电端部，焊接设备的另一个焊针抵接于另一外层的极耳区，通过控制导电端部的导电接触面积A大于全部凸起部在焊接面上的投影面积之和B，导电接触面积A大于等于导电端部在焊接面上的投影面积D，以使得导电端部的过流面积大于全部凸起部的过流面积，进而使得相同过流下凸起部的发热效率大于导电端部的发热效率，减少或避免导电端部在焊接发热时产生的热冲击对靠近凸起部的极耳区的影响，确保多层极耳区均达到焊接效果时温差较小或接近无温差，提高整体强度和焊接稳固性。

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极柱的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例的极柱的仰视示意图；

图5为本实用新型实施例的焊针与极柱相抵的一种示意图；

图6为本实用新型实施例的焊针与极柱相抵的另一种示意图。

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、极柱；21、焊盘；22、柱体；23、沉槽；24、环状端面；201、焊接面；202、凸起部；203、导电端部；3、焊针；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，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具有极耳区101和活性物质区102，复合集流体1包括第一导电层11、高分子基材层12和第二导电层13，第一导电层11和第二导电层13叠置后中间夹设高分子基材层12，其中，复合集流体1的一部分表面附着活性物质层7为活性物质区102，复合集流体1的一部分表面裸露以作为极耳区101。

优选的，参阅图2，复合集流体1的极耳区101和电极输出端通过电阻焊焊接，在电阻焊过程中，焊接设备上下焊针将电极输出端与复合集流体1压合以使电机输出端朝向复合集流体1的焊接面201上的凸起部202与复合集流体1紧密接触，并对电极输出端进行升温加压，将凸起部202对应位置处的复合集流体1内的高分子基材层12熔融并压向周围，从而使得第一导电层11和第二导电层13接触导电，进而再将上下电极导通电流，将复合集流体1的两导电层11、13与电极输出端通过自身电阻发热而直接焊接在一起(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电极输出端进行焊接)以实现电流的汇集，如此，电池能量密度高；同时，该直接电阻焊的焊接效率远高于现有技术中拼接导电延伸件8后再焊接电极输出端的焊接效率，并且可以减少生产物料，在生产成本方面具有很大的优势。

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可多层相叠，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的极耳和电极输出端通过电阻焊焊接。

需要说明的，在实际使用过程中，电池中极片层层堆叠也即多层复合集流体相叠，为了便于理解，在图2中，复合集流体1的层数仅示意了三层，本实用新型对复合集流体1的层数并无限定。

参阅图2，优选的，电极输出端具有导电端部203和焊接面201，导电端部203背向极耳区101并用于与焊接设备导电，焊接面201朝向极耳区101，焊接面201上设有至少一个与极耳区101焊接的凸起部202。

结合图3，作为一个具体的示例，电极输出端包括极柱2，极柱2包括相连接的焊盘21和柱体22，焊盘21用于与复合集流体1的极耳区101通过电阻焊焊接，柱体22用于向外导电。

当然，在其他实施例中，电极输出端还可采用已知的其他结构，本实用新型对电极输出端的具体结构不做限定。另外，在电极输出端与复合集流体1的极耳区101电阻焊焊接的结构中，电极输出端还可采用汇流盘或转接片这样的部件来实现与复合集流体1的极耳区101进行电阻焊焊接，此时，导电端部203、焊接面201和凸起部202可设于汇流盘或转接片上。

当然，优选为利用极柱2的焊盘21来实现与复合集流体1的极耳区101进行电阻焊焊接。

结合图2和图3，基于以极柱2来连接极耳区101，此时，焊接面201为极柱2朝向极耳区101的一侧面，导电端部203和凸起部202相对设于极柱2的两相对端，从而便于焊接设备中的焊针3提供挤压力。具体的，导电端部203设有向远离焊接面201方向开口的沉槽23，导电端部203在沉槽23开口周向形成有环状端面24，如此，可利用沉槽23增大焊针与导电端部的接触面积，从而增大过流面积，降低焊接时接触界面的发热量；同时沉槽23与焊针3相配合还可便于焊针3进行定位，提高焊接效率。

基于上述的极柱2的结构，柱体22的第一端连接于焊盘21的第一侧面，柱体22的第二端设有导电端部203，也即可理解为，沉槽23和环状端面24设于柱体22的第二端，焊盘21的第二侧面为焊接面201，凸起部202设于焊盘21的第二侧面。如此，焊针3的电流经过柱体22和焊盘21后，由凸起部202向极耳区101流通，柱体22和焊盘21能够起到散热的作用。

设置凸起部202的意义在于：电阻焊在焊接时为了保证焊接温度，可通过焊接面201上设置的凸起部202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202对复合集流体1进行加压和升温，从而将凸起部202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。

特别的，导电端部203的导电接触面积A大于全部凸起部202在焊接面201上的投影面积之和B，且导电接触面积A大于等于导电端部203在焊接面201上的投影面积D。

发明人经研究发现如下问题：以图2所示方向为参考，电阻焊在焊接时，焊接设备会有上下两个焊针3，将多层复合集流体1的极耳区101叠置后，多层叠置的极耳区101中有两个外层的极耳区101(最上层的极耳区101和最下层的极耳区101)，焊接设备的一个焊针3由上至下的抵接于导电端部203，凸起部202抵接于最上层的极耳区101，焊接设备的另一个焊针3由下至上的抵接于最下层的极耳区101。由于极柱2一般是铜或铝，而与导电端部203相抵导电的焊针3通常为氧化铝铜合金(需要补充说明的，与极耳区101导电的焊针3通常为钨铜合金，对两个焊针的材质进行说明，是为了方便理解所要讲述的问题，并非意在限定焊针3的材质)，焊针3与极柱2的材质不同，因此焊针3与导电端部203之间除了金属自身的电阻外还存在较大的界面电阻，导电端部203的导电接触面积A若小于焊接面201上全部凸起部202的投影面积，会导致导电端部203的发热效率大于凸起部202的发热效率，若导电端部203处的发热效率更高，那么多层极耳区101中靠近极柱2的极耳区101(最上层的极耳区101)相较于远离极柱2的极耳区101(最下层的极耳区101)的温度更高，为了保证最下层的极耳区101也达到焊接效果，最上层极耳区101的温度可能会过高，导致最上层极耳区101的高分子基材层12软化，强度变差。

因此，综合上述方案，通过控制导电端部203的导电接触面积A大于全部凸起部202在焊接面201上的投影面积之和B，导电接触面积A大于等于导电端部203在焊接面201上的投影面积D，以使得导电端部203的过流面积大于全部凸起部202的过流面积，进而使得相同过流下凸起部202的发热效率大于导电端部203的发热效率，减少或避免导电端部203在焊接发热时产生的热冲击对靠近凸起部202的极耳区101的影响，确保多层极耳区101均达到焊接效果时温差较小或接近无温差，提高整体强度和焊接稳固性。

在本实施例中，参阅图3，为了在有限的空间中提高沉槽23的表面积，进而提高导电接触面积A，优选的，沉槽23呈倒圆台状，沉槽23具有底壁和倾斜的周向侧壁，焊针3头部的形状与沉槽23的形状相适配，在与焊针3导电连接时，焊针3插入沉槽23中，焊针3能够与沉槽23的底壁和周向侧壁相抵导电，如此形状的沉槽23，即能提高导电接触面积A，也能便于焊针的插入和定位(倾斜的周向侧壁具有导向作用)。

参阅图2和图3，沉槽23的底壁优选为平面状或者球面状。

优选的，沉槽23的锥度介于1:2～3:1之间,作为一个可选的具体示例，沉槽23的锥度为5:3。如此，焊针插入容易，且在提供挤压力时不易出现晃动。

参阅图5和图6，本实施例具体公开了如下的两种导电端部203造型：

(一)结合图3和图5，在方案一中，由于导电端部203在沉槽23开口周向形成有环状端面24，使得沉槽23的开口面积E小于导电端部203在焊接面201上的投影面积D，此时，导电接触面积A等于底壁的面积A1与周向侧壁的面积A2以及环状端面24的面积A3三者之和。电阻焊焊接时，焊针3可以与沉槽23的底壁、周向侧壁以及环状端面24相抵导电。

(一)参阅图6，在方案二中，沉槽23的开口做到最大，取消了环状端面24，使得沉槽23的开口面积E等于导电端部203在焊接面201上的投影面积D，此时，导电接触面积A等于底壁的面积A1与周向侧壁的面积A2之和。电阻焊焊接时，焊针3仅与沉槽23的底壁和周向侧壁相抵导电。

在本实施例中，优选的，导电端部203的导电接触面积A与全部凸起部202在焊接面201上的投影面积之和B的比值介于1.5～15之间。如此，在满足焊接时最热的位置是凸起部202后，控制导电端部203不至于过大而避免焊针出现不易定位的问题。再优选的，导电接触面积A与投影面积之和B的比值介于1.5～8之间。

在本实施例中，参阅图4，全部凸起部202在焊接面201上的投影面积之和B与焊接面201的面积C的比值介于0.02～0.5之间。具体的，单个凸起部202在焊接面201上的投影面积为B1，凸起部202的数量为n，则B＝B1*n。由于焊盘21的第二侧面为焊接面201，凸起部202设于焊盘21的第二侧面，焊盘21可以充当散热盘，避免电阻焊时温度在凸起部202附近聚集，通过控制投影面积之和B与面积C的比值，从而间接控制焊盘21的散热效果及其温度，进而减少对外层的极耳区101的热冲击，避免熔断或软化非焊接位置的高分子基材层12，还可控制焊盘21的大小，避免焊盘21重量或体积过大而影响电池能量密度。

参阅图2和图4，作为一个具体示例，凸起部202设有九个，九个凸起部202呈矩阵式的点阵排列，凸起部202的半径可为0.6mm，故而投影面积B1≈1.13mm²，进而投影面积之和B≈10.17mm²；沉槽23的上底半径为2mm，沉槽23的下底半径为1mm，沉槽23的高度为1.2mm，环状端面24的外半径为3mm，故而底壁的面积A1≈3.14mm²，周向侧壁的面积A2≈14.72mm²，环状端面24的面积A3≈15.7mm²，进而导电接触面积A≈17.86mm²或33.56mm²；焊接面201大致呈矩形状，其宽度为13mm，其长度为15mm，其拐角处的倒圆角半径为3mm，故而其面积C≈187.26mm²。此时，A/B≈1.76或者3.3，B/C≈0.054。

当然，多个凸起部202的排列方式还可为圆周式的点阵排列。凸起部202的数量根据实际需要进行设定，本实用新型对凸起部202的具体数量不做限定。

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)和所述电极输出端通过电阻焊焊接，

其中，所述电极输出端具有用于与焊接设备导电的导电端部(203)和朝向所述极耳区(101)的焊接面(201)，所述焊接面(201)上设有至少一个与所述极耳区(101)焊接的凸起部(202)，所述导电端部(203)的导电接触面积A大于全部所述凸起部(202)在所述焊接面(201)上的投影面积之和B，且所述导电接触面积A大于等于所述导电端部(203)在所述焊接面(201)上的投影面积D。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述导电端部(203)的导电接触面积A与全部所述凸起部(202)在所述焊接面(201)上的投影面积之和B的比值介于1.5～15之间。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，全部所述凸起部(202)在所述焊接面(201)上的投影面积之和B与所述焊接面(201)的面积C的比值介于0.02～0.5之间。

4.根据权利要求1至3任一项所述的电池，其特征在于，所述电极输出端包括极柱(2)，所述焊接面(201)为所述极柱(2)朝向所述极耳区(101)的一侧面，所述凸起部(202)和所述导电端部(203)相对设于所述极柱(2)的两相对端，所述导电端部(203)设有向远离所述焊接面(201)方向开口的沉槽(23)，所述沉槽(23)的开口面积E小于等于所述导电端部(203)在所述焊接面(201)上的投影面积D。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述沉槽(23)呈倒圆台状，所述沉槽(23)具有底壁和倾斜的周向侧壁。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述沉槽(23)的开口面积E等于所述导电端部(203)在所述焊接面(201)上的投影面积D，所述导电接触面积A等于所述底壁的面积A1与所述周向侧壁的面积A2之和。

7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述沉槽(23)的开口面积E小于所述导电端部(203)在所述焊接面(201)上的投影面积D，所述导电端部(203)在所述沉槽(23)开口周向形成有环状端面(24)，所述导电接触面积A等于所述底壁的面积A1与所述周向侧壁的面积A2以及所述环状端面(24)的面积A3三者之和。

8.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述沉槽(23)的锥度介于1:2～3:1之间。

9.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述极柱(2)包括焊盘(21)和柱体(22)，所述柱体(22)的第一端连接于所述焊盘(21)的第一侧面，所述柱体(22)的第二端设有所述导电端部(203)，所述焊盘(21)的第二侧面为所述焊接面(201)，所述凸起部(202)设于所述焊盘(21)的第二侧面。

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。