WO2025092238A1 - 电池单体、电池包和用电设备 - Google Patents

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WO2025092238A1
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pole
battery cell
core
shell
collecting plate
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贾晓辉
徐航
黄珊
唐文琳
倪杰
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比亚迪股份有限公司
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present application relates to the field of battery technology, and in particular to a battery cell, a battery pack and an electrical device.
  • an escape space is provided between the first side wall of the current collecting plate and the inner wall of the shell, the current collecting plate is provided with a through hole, and the second pole ear extends into the escape space through the through hole.
  • the extension positions of the plurality of second pole tabs 22 can be set to be located on the second circle, the second circle is located radially outside the first circle, and the curvature of each second pole tab 22 can be set to have a value range of 0.35 rad to 0.45 rad.
  • the curvature of the second pole tab 22 can be set to 0.37 rad; or, the curvature of the second pole tab 22 can be set to 0.40 rad; or, the curvature of the second pole tab 22 can be set to 0.43 rad, and this application does not limit this.
  • a plurality of first pole tabs 21 may be arranged to be inwardly bent and extend to the winding center hole 23 , so that each first pole tab 21 has a covering portion covering the winding center hole 23 , and the covering portions of the plurality of first pole tabs 21 are arranged to overlap along the axial direction of the pole core 2 , and when the pole core 2 is installed in the accommodating cavity 14 , the plurality of covering portions may contact and be welded to the pole 13 .
  • the plurality of covering portions may be welded together, and the covering portion close to the pole 13 may be welded to the pole 13 ; or, the plurality of covering portions may be welded to the pole 13 , and the present application does not limit this.
  • the plurality of first pole tabs 21 may be electrically connected to the pole 13 , which is beneficial to improving the reliability of the battery cell 100 .
  • the pole core 2 is cylindrical, and the radius of the pole core 2 can be set to R, which can usually be 15 mm to 40 mm, and the radius of the winding center hole 23 can be set to r, and the extension positions of multiple first pole ears 21 can be set as the first circle, and the radius r1 of the first circle is 0.35R to 0.45R.
  • the radius of the first circle and the second circle refers to the radius from the center of the circle where the extension position is located to the inner side of the corresponding pole ear, wherein the inner side is the side surface of the pole ear facing the center of the pole core 2.
  • a1 can be taken as 0.4, and a2 can be taken as 1.3, so that the extension length L1 of the first pole ear 21 is 0.4 times the radius R of the pole core 2 plus 1.3 times the radius r of the winding center hole 23; or, a1 can be taken as 0.4, and a2 can be taken as 1.4, so that the extension length L1 of the first pole ear 21 is 0.4 times the radius R of the pole core 2 plus 1.4 times the radius r of the winding center hole 23, and the present application does not impose any restrictions on this.
  • a1 can be taken as 0.42, and a2 can be taken as 1.3, so that the extension length L1 of the first pole ear 21 is 0.42 times the radius R of the pole core 2 plus 1.3 times the radius r of the winding center hole 23; or, a1 can be taken as 0.42, and a2 can be taken as 1.4, so that the extension length L1 of the first pole ear 21 is 0.42 times the radius R of the pole core 2 plus 1.4 times the radius r of the winding center hole 23, and the present application does not impose any restrictions on this.
  • the first pole lug 21 covers the winding center hole 23, so that the first pole lug 21 can be stably connected to the pole 13, and the first pole lug 21 can be prevented from being too long, which saves materials and is conducive to reducing interference between multiple first pole lugs 21, thereby improving the reliability of the battery cell 100.
  • each second pole tab 22 may be bent in a direction away from the center of the pole core 2 and attached to a side of the current collecting plate 3 away from the pole core 2.
  • the second pole tab 22 may be prevented from being electrically connected to the first pole tab 21, and the distance between the second pole tab 22 and the middle of the pole core 2 may be shortened, which is beneficial to shortening the current path and improving the conductivity of the battery cell 100.
  • a1 can be taken as 0.29R, so that the extension length L2 of the second pole ear 22 is 0.21 times the radius R of the pole core 2; or, when the radius r2 of the second circle is 0.74, a1 can be taken as 0.21, so that the extension length L2 of the second pole ear 22 is 0.21 times the radius R of the pole core 2, and the present application does not limit this.
  • the second pole ear 22 can have a sufficient contact surface with the collecting plate 3, which is beneficial to reducing the resistance and can prevent the second pole ear 22 from extending to the radial outside of the pole core 2 after being laid down, so as to prevent the second pole ear 22 from interfering with the installation process, thereby improving the reliability of the battery cell 100.
  • the radius of the pole core 2 is R
  • the extending positions of the multiple first pole ears 21 are located on the first circle
  • the extending positions of the multiple second pole ears 22 are located on the second circle
  • the radius of the first circle is r1
  • the radius of the pole core 2 can be set to R, the extension positions of the plurality of first pole tabs 21 are located on the first circle, and the extension positions of the plurality of second pole tabs 22 are located on the second circle, the first circle and the second circle are arranged along the circumferential extension of the pole core 2, and the second circle is located radially outside the first circle.
  • the radius of the first circle can be set to r1
  • a4 can be set to 0.4 to set the radius r1 of the first circle to 0.4R
  • a5 can be set to 0.7 to set the radius of the second circle to 0.7R, so that the spacing distance between the first pole tab 21 and the second pole tab 22 is set to 0.3R.
  • the battery cell 100 further includes an insulating spacer 5, which is sandwiched between the end of the pole core 2 and the housing 1, and is used to separate the first pole tab 21 from the second pole tab 22 to prevent the first pole tab 21 from being electrically connected to the second pole tab 22.
  • an insulating spacer 5 which is sandwiched between the end of the pole core 2 and the housing 1, and is used to separate the first pole tab 21 from the second pole tab 22 to prevent the first pole tab 21 from being electrically connected to the second pole tab 22.
  • the manufacturing steps of the battery cell 100 are as follows:
  • the positive and negative electrodes of the battery cell 100 are laser die-cut to form ear parts on the same side of the positive and negative electrodes.
  • the size of the ear parts is calculated based on the first ear 21, the second ear 22, the diaphragm and the effect to be presented after actual winding.
  • the positive electrode sheet, the negative electrode sheet and the separator are wound together into a pole core 2, the positive electrode sheet and the negative electrode sheet are separated by the separator, the pole ear portion of the positive electrode sheet and the pole ear portion of the negative electrode sheet are located at the same end of the pole core 2, and the pole ear portion is wound into a multi-layer cylinder.
  • the separator is set to protrude from both ends of the pole core 2 to completely separate the positive electrode sheet from the negative electrode sheet.
  • a hardware tool or laser die-cutting is used to process the pole ear portion, so as to process a plurality of first pole ears 21 and a plurality of second pole ears 22 at the same end of the pole core 2, respectively.
  • the plurality of first pole ears 21 are evenly distributed in a ring shape
  • the second pole ears 22 are located on the side of the first pole ears 21 away from the center of the pole core 2, and the plurality of second pole ears 22 are evenly distributed in a ring shape.
  • both the first pole ears 21 and the second pole ears 22 have a multi-layer structure distributed in the radial direction.
  • ultrasonic pre-welding is performed on the first pole tab 21 and the second pole tab 22 respectively, so that the first pole tab 21 and the second pole tab 22 are formed into a whole.
  • a plurality of first pole tabs 21 are stacked in sequence after being radially bent toward the winding center hole 23.
  • the second pole tab 22 is inserted into the through hole 33 and extends to the side of the current collecting plate 3 away from the pole core 2.
  • the second pole tab 22 can be It is radially outwardly bent on the first side wall 3a of the collector plate 3, and then the second pole ear 22 is welded to the collector plate 3 by using a laser with a lower intensity.
  • an insulating spacer 5 can be placed on the end face of the pole core 2, and then the pole core 2 is placed in the accommodating cavity 14, so that the first pole ear 21 is against the pole column 13, and a welding head needle is inserted from the other end of the pole core 26 through the winding center hole 23.
  • the welding head needle is used to perform ultrasonic torque welding on the contact position of the first pole ear 21 and the pole column 13 to weld the first pole ear 21 and the pole column 13 together.
  • the cover plate portion 12 and the main body portion 11 are assembled. After the assembly is completed, the connection position of the cover plate portion 12 and the main body portion 11 is laser sealed and welded along the circumference of the cover plate portion 12, and the shell 1 and the current collecting plate 3 can be penetrated and welded through the welding groove 111. In this way, the processing of the battery cell 100 can be completed.
  • the present application also proposes a battery pack 1000 .
  • a battery pack 1000 includes: a battery cell 100 and a shell 200 according to any of the above embodiments, wherein the battery cell 100 is disposed in the shell 200, and the shell 200 is used to protect the battery cell 100, thereby preventing the battery cell 100 from being directly impacted when the battery pack 1000 collides.
  • the first pole ear 21 is provided to be directly conductively connected to the pole 13, and the second pole ear 22 is provided to be conductively connected to the shell 1 through the collecting plate 3, which is beneficial to reducing the number of parts, reducing the difficulty of installation, and improving the yield rate of the battery cell 100, which is beneficial to improving the practicality of the battery cell 100 and ensuring the reliability of the battery pack 1000.
  • the present application further proposes an electrical device 3000 .
  • the power-consuming device 3000 includes: a battery pack 1000 according to any of the above embodiments or a battery cell 100 according to any of the above embodiments, and a power-consuming body 2000, wherein the battery pack 1000 or the battery cell 100 is disposed in the power-consuming body 2000.
  • the power-consuming body 2000 may be a new energy vehicle, a hybrid vehicle, an aircraft, an energy storage cabinet, etc.
  • the first pole ear 21 is provided to be directly conductively connected to the pole 13, and the second pole ear 22 is provided to be conductively connected to the shell 1 through the collecting plate 3, which is beneficial to reducing the number of parts, reducing the difficulty of installation, and improving the yield rate of the battery cell 100. It is beneficial to improve the practicality of the battery cell 100, ensure the reliability of the battery pack 1000, and improve the overall performance of the electrical equipment 3000.
  • first and second are used for descriptive purposes only and should not be understood as indicating or implying relative importance or The term “first” or “second” may explicitly or implicitly indicate the number of the indicated technical features. Thus, a feature defined as “first” or “second” may explicitly or implicitly include one or more of the features. In the description of this application, “plurality” means more than two, unless otherwise explicitly and specifically defined.
  • the terms “installed”, “connected”, “connected”, “fixed” and the like should be understood in a broad sense, for example, it can be a fixed connection, a detachable connection, or an integral connection; it can be a mechanical connection or an electrical connection; it can be a direct connection or an indirect connection through an intermediate medium, it can be the internal connection of two elements or the interaction relationship between two elements.
  • installed can be a fixed connection, a detachable connection, or an integral connection
  • it can be a mechanical connection or an electrical connection
  • it can be a direct connection or an indirect connection through an intermediate medium, it can be the internal connection of two elements or the interaction relationship between two elements.
  • a first feature being “above” or “below” a second feature may mean that the first and second features are in direct contact, or the first and second features are in indirect contact through an intermediate medium.
  • a first feature being “above”, “above”, and “above” a second feature may mean that the first feature is directly above or obliquely above the second feature, or simply means that the first feature is higher in level than the second feature.
  • a first feature being “below”, “below”, and “below” a second feature may mean that the first feature is directly below or obliquely below the second feature, or simply means that the first feature is lower in level than the second feature.

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Abstract

一种电池单体，该电池单体包括壳体、极芯和集流盘，该壳体内形成有容纳腔，且该壳体的一端设有极柱，该极柱与该壳体绝缘设置；该极芯安装在该容纳腔内，该极芯对应该极柱的端部设有第一极耳和第二极耳；该集流盘夹设于该壳体与该极芯的端部之间，该集流盘形成有避让通孔，该第一极耳穿设于该避让通孔且与该极柱导电连接，且该集流盘分别与该第二极耳和该壳体导电连接。

Description

电池单体、电池包和用电设备
相关申请的交叉引用
本申请基于申请号为202322946527.0、申请日为2023年10月31日的中国专利申请提出，并要求上述中国专利申请的优先权，上述中国专利申请的全部内容在此引入本申请作为参考。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池单体、电池包和用电设备。
背景技术
相关技术中，圆柱电池包括极芯和壳体，极芯的同一端设有正极片和负极片，正极片和负极片关于极芯的径向对称设置，壳体上设有极柱，正极片通过汇流片与壳体电连接，负极片通过汇流片与极柱电连接且通过绝缘片与正极片隔开，零件较多，安装难度高，良品率低，存在改进的空间。
申请内容
本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本申请的一个目的在于提出一种电池单体，零件数量少，安装难度低，电池单体的良品率高。
根据本申请实施例的电池单体，包括：壳体，所述壳体内形成有容纳腔，且所述壳体的一端设有极柱，所述极柱与所述壳体绝缘设置；极芯，所述极芯安装在所述容纳腔内，所述极芯对应所述极柱的端部设有第一极耳和第二极耳；集流盘，所述集流盘夹设于所述壳体与所述极芯的端部之间，所述集流盘形成有避让通孔，所述第一极耳穿设于所述避让通孔且与所述极柱导电连接，且所述集流盘分别与所述第二极耳和所述壳体导电连接。
根据本申请实施例的电池单体，通过设置第一极耳直接与极柱导电连接，且设置第二极耳通过集流盘与壳体导电连接，利于减少零件数量，降低安装难度，提高了电池单体的良品率，有利于提高电池单体的实用性。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述集流盘的第一侧壁设有朝向所述壳体凸出的连接凸起，所述连接凸起与所述壳体导电连接。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述集流盘的第一侧壁与所述壳体的内壁之间设有避让空间，所述集流盘设有贯穿孔，所述第二极耳通过所述贯穿孔伸至所述避让空间内且 与所述第一侧壁导电连接。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述第二极耳与所述第一侧壁的导电连接的部分位于所述贯穿孔背离所述极芯的中心的一侧。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述连接凸起的凸出高度为f，所述第二极耳的厚度为h，满足：f≥h+0.5mm。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述连接凸起的厚度为2mm～3mm。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述第二极耳位于所述第一极耳背离所述极芯的中心的一侧，且所述集流盘中部形成有所述避让通孔。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述第一极耳为多个且沿所述极芯的周向间隔设置；和/或，所述第二极耳为多个且沿所述极芯的周向间隔设置。
根据本申请一些实施例的电池单体，多个所述第一极耳的伸出位置位于第一圆上，每个所述第一极耳的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad；和/或多个所述第二极耳的伸出位置位于第二圆上，每个所述第二极耳的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述极芯形成有卷绕中心孔，所述卷绕中心孔的至少部分覆盖有至少一个所述第一极耳的至少一部分。
根据本申请一些实施例的电池单体，每个所述第一极耳具有覆盖所述卷绕中心孔的覆盖部分，多个所述覆盖部分重叠设置，所述极柱与所述覆盖部分导电连接。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述极芯呈圆柱状，所述极芯的半径为R，所述卷绕中心孔的半径为r，所述第一极耳的延伸长度为L1，满足：L1＝R*a1+a2*r；其中，a1的取值范围为0.35～0.45，a2的取值范围为1.1～1.5。
根据本申请一些实施例的电池单体，每个所述第二极耳沿背离所述极芯的中心的方向弯折并贴合于所述集流盘远离所述极芯的一侧。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述极芯呈圆柱状，所述极芯的半径为R，所述第二极耳的延伸长度为L2，满足：L2＝a3*R；其中，a3为0.2～0.3。
根据本申请一些实施例的电池单体，所述极芯的半径为R，多个所述第一极耳的伸出位置位于第一圆上，多个所述第二极耳的伸出位置位于第二圆上，所述第一圆的半径为r1，所述第二圆的半径为r2，满足：r1＝R*a4，r2＝R*a5；其中，a4为0.35～0.45，a5为0.65～0.75。
本申请还提出了一种电池包。
根据本申请实施例的电池包，包括：根据上述任一实施例所述的电池单体和外壳，所述电池单体设于所述外壳内。
本申请又提出了一种用电设备。
根据本申请实施例的用电设备，包括：根据上述任一实施例所述的电池包或根据上述任一实施例所述的电池单体，以及用电主体，所述电池包或所述电池单体设于所述用电主体内。
所述电池包、所述用电设备与所述电池单体相较于现有技术具有的优势相同，在此不再赘述。
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
图1是根据本申请实施例的电池单体的剖视图；
图2是根据本申请实施例的电池单体的爆炸图；
图3是根据本申请实施例的极芯的示意图；
图4是根据本申请实施例的极芯与集流盘的安装示意图；
图5是根据本申请一种实施例的用电设备的示意图；
图6是根据本申请另一种实施例的用电设备的示意图。
附图标记：
电池包1000，用电主体2000，用电设备3000，
电池单体100，外壳200，
壳体1，主体部11，焊接槽111，盖板部12，极柱13，容纳腔14，
极芯2，第一极耳21，第二极耳22，卷绕中心孔23，
集流盘3，第一侧壁3a，避让通孔31，连接凸起32，贯穿孔33，避让空间4，绝缘隔圈5，绝缘套筒6。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
下面，参考附图，描述根据本申请实施例的电池单体100。
如图1-图6所示，根据本申请实施例的电池单体100，包括：壳体1、极芯2和集流盘3，壳体1内形成有容纳腔14，且壳体1的一端设有极柱13，极柱13与壳体1绝缘设置；极芯2安装在容纳腔14内，极芯2对应极柱13的端部设有第一极耳21和第二极耳22；集流盘3夹设于壳体1与极芯2的端部之间，集流盘3形成有避让通孔31， 第一极耳21穿设于避让通孔31且与极柱13导电连接，且集流盘3分别与第二极耳22和壳体1导电连接。
由此，利于减少零件数量，降低安装难度，提高了电池单体100的良品率，且可以降低加工成本，有利于提高电池单体100的实用性。
例如，参照图1-图4所示，电池单体100包括壳体1，壳体1构造为圆筒状，壳体1包括主体部11和盖板部12，主体部11构造为圆筒状，主体部11形成有具有敞开端的容纳腔14，盖板部12盖设于主体部11的敞开端且用于封闭容纳腔14，且在主体部11的另一端设有极柱13，极柱13沿轴向贯穿主体部11，极柱13通过绝缘套筒6与主体部11绝缘隔开，且极柱13和壳体1中的一个引出正极且另一个引出负极。
其中，电池单体100还包括极芯2和集流盘3，极芯2与容纳腔14匹配设置，极芯2用于安装在容纳腔14内，极芯2对应极柱13的一端设有第一极耳21和第二极耳22，第二极耳22间隔开布置，第一极耳21和第二极耳22中的一个为正极耳且另一个为负极耳。集流盘3夹设于壳体1与极芯2的端部之间，集流盘3设有避让通孔31，避让通孔31分别与极柱13和第一极耳21相对，第一极耳21穿设于避让通孔31内且与极柱13焊接连接，如可以将第一极耳21与极柱13通过超声波焊接相连，以将第一极耳21与极柱13导电连接。可以理解的是，第一极耳21需绝缘的穿设于避让通孔31，避免第一极耳21与集流盘3短接，例如，第一极耳21不与避让通孔31的内壁接触，或者第一极耳21与避让通孔31之间设置绝缘件。集流盘3与第二极耳22正对设置且与第二极耳22焊接相连，且集流盘3可以与壳体1的端面焊接相连，以使第二极耳22可以通过集流盘3与壳体1导电连接。需要说明的是，壳体1与集流盘3可以采用穿透焊的方式进行焊接。
根据本申请实施例的电池单体100，通过设置第一极耳21直接与极柱13导电连接，且设置第二极耳22通过集流盘3与壳体1导电连接，利于减少零件数量，降低安装难度，提高了电池单体100的良品率，有利于提高电池单体100的实用性。
在本申请的一些实施例中，集流盘3的第一侧壁3a设有朝向壳体1凸出的连接凸起32，连接凸起32与壳体1导电连接。例如，参照图1-图4所示，可以将集流盘3朝向壳体1的一侧设为第一侧壁3a，第一侧壁3a上设有连接凸起32，连接凸起32构造为环状结构，连接凸起32环绕避让通孔31设置且朝向壳体1凸出设置。当极芯2安装到容纳腔14内后，连接凸起32可以止抵在壳体1的内壁上且与壳体1焊接相连，以实现集流盘3与壳体1的导电连接。由此，可以避免集流盘3与壳体1的大面积接触，利于提高集流盘3与壳体1的连接稳定性。
进一步地，如图2所示，可以设置连接凸起32沿避让通孔31的边沿延伸布置。由 此，利于简化集流盘3的结构，降低了集流盘3的加工难度。
在实际的布置中，如图1-图2所示，可以在壳体1背离容纳腔14的一侧设有焊接槽111，焊接槽111构造为环形，焊接槽111与连接凸起32正对设置，当极芯2安装至容纳腔14后，可以在焊接槽111处对集流盘3进行穿透焊，以实现壳体1与集流盘3的连接。
在本申请的一些实施例中，集流盘3的第一侧壁3a与壳体1的内壁之间设有避让空间4，集流盘3设有贯穿孔33，第二极耳22通过贯穿孔33伸至避让空间4内且与第一侧壁3a导电连接。
例如，参照图1-图2所示，集流盘3的第一侧壁3a与壳体1的内壁间隔开设置且共同限定出避让空间4，集流盘3上对应避让空间4设有贯穿孔33，贯穿孔33与第二极耳22匹配设置，使得第二极耳22可以从集流盘3朝向极芯2的一侧通过贯穿孔33伸至避让空间4内，第二极耳22适于沿径向伏倒在集流盘3的第一侧壁3a上且与集流盘3焊接相连，以实现集流盘3与第二极耳22的导电连接。通过上述设置，可以降低集流盘3与第二极耳22的焊接难度，便于进行焊接质量检测，防止出现虚焊和漏焊现象，有利于提高电池单体100的质量。
在本申请的一些实施例中，第二极耳22与第一侧壁3a的导电连接的部分位于贯穿孔33背离极芯2的中心的一侧。例如，参照图4所示，第二极耳22间隔设于第一极耳21背离极芯2的中心的一侧，且在集流盘3的中部设有避让通孔31，第一极耳21绝缘穿设于避让通孔31内且与极柱13焊接连接。其中，可以设置第二极耳22沿径向向外伏倒，以使得第二极耳22与第一侧壁3a的导电连接的部分位于贯穿孔33背离极芯2的中心的一侧，规避了第二极耳22向内伏倒且与第一极耳21接触的情况，且可以使第二极耳22的伸出位置(即凸出于极芯2的表面的位置)靠近极芯2的中部，利于缩短电流路径。由此，可以提高电池单体100的实用性。
在本申请的一些实施例中，连接凸起32的凸出高度为f，第二极耳22的厚度为h，满足：f≥h+0.5mm。例如，参照图1所示，可以将连接凸起32的凸出高度设为f，且可以将第二极耳22的厚度设置为h，满足：f≥h+0.5mm，即连接凸起32的凸出高度与第二极耳22的厚度的差值大于等于0.5mm，如0.6mm、0.8mm或1mm，本申请对此不做限制。通过上述设置，当第二极耳22伏倒在第一侧壁3a后，第二极耳22朝向壳体1的一侧可以与壳体1保持间隔，以防止连接凸起32与壳体1之间出现接触不良的情况，保证了连接凸起32与壳体1之间的连接可靠性，提高了电池单体100的整体质量。
需要说明的是，可以将每个第二极耳22设为多层结构，第二极耳22的层数设为c，单层的厚度设为d，h等于d*c。这样，可以通过调整第二极耳22的层数，以调整第二 极耳22的厚度。由此，利于满足不同工况。
在本申请的一些实施例中，如图2所示，可以将连接凸起32构造为圆环状或矩形状，且可以设置连接凸起32的厚度为2mm～3mm，如2.1mm、2.2mm、2.3mm等，此处的厚度为连接凸起32在从集流盘3的中心到外侧的方向上的壁厚。通过上述设置，可以使连接凸起32具有足够的结构强度，利于提高集流盘3的可靠性，且可以使连接凸起32与壳体1之间具有足够的接触面积，利于提高连接凸起32与壳体1之间的连接稳定性，提高了电池单体100的可靠性。
在本申请的一些实施例中，第二极耳22位于第一极耳21背离极芯2的中心的一侧，集流盘3中部形成有避让通孔31。例如，参照图4所示，第二极耳22间隔设于第一极耳21背离极芯2的中心的一侧，且集流盘3的中部设有避让通孔31，第一极耳21绝缘穿设于避让通孔31内且与极柱13焊接连接。通过上述设置，在安装任意角度下，集流盘3或极柱13均不会同时与第一极耳21和第二极耳22进行导电连接，可以防止短路，有利于降低极芯2的组装难度，提高了电池单体100的良品率。
在本申请的一些实施例中，第一极耳21为多个且沿极芯2的周向间隔设置；和/或，第二极耳22为多个且沿极芯2的周向间隔设置。例如，参照图1、图3和图4所示，可以将第一极耳21设为多个，多个第一极耳21沿极芯2的周向间隔开布置，多个第一极耳21用于共同与极柱13导电连接。同时，可以将第二极耳22设为多个，多个第二极耳22沿极芯2的周向间隔开设置，多个第二极耳22用于分别与集流盘3导电连接。通过上述设置，可以减小电池单体100的电阻，利于提高电池单体100的实用性。
在本申请的一些实施例中，可以设置多个第一极耳21的伸出位置位于第一圆上，每个第一极耳21的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad；和/或多个第二极耳22的伸出位置位于第二圆上，每个第二极耳22的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad。
例如，如图1-图4所示，可以设置多个第一极耳21的伸出位置位于第一圆上，且可以设置每个第一极耳21的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad。举例地，可以将第一极耳21的弧度取为0.37rad；或者，可以将第一极耳21的弧度取为0.40rad；又或者，可以将第一极耳21的弧度取为0.43rad，本申请对此不做限制。
同时，可以设置多个第二极耳22的伸出位置位于第二圆上，第二圆位于第一圆的径向外侧，且可以设置每个第二极耳22的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad。举例地，可以将第二极耳22的弧度取为0.37rad；或者，可以将第二极耳22的弧度取为0.40rad；又或者，可以将第二极耳22的弧度取为0.43rad，本申请对此不做限制。
通过上述设置，可以使第一极耳21和第二极耳22具有合适的弧度，以避免弧度过小而难以焊接，且可以避免弧度过大而导致第一极耳21和第二极耳22在安装过程中产 生撕裂，提高了电池单体100的设计合理性。
进一步地，如图3所示，可以设置第一极耳21与第二极耳22的数量相同，多个第一极耳21与多个第二极耳22沿径向一一正对，且设置第一极耳21的弧度与第二极耳22的弧度相同。在具体的加工过程中，可以通过激光模切在正极片和负极片的同一侧分别加工出极耳部，然后将正极片、负极片和隔膜共同进行卷绕以加工出极芯2，此时，极耳部卷绕为筒状，可以通过激光模切对极耳部进行切割，以分别加工出第一极耳21和第二极耳22。
通过上述设置，可以降低第一极耳21和第二极耳22的加工难度，提高了电池单体100的可靠性。
在本申请的一些实施例中，极芯2形成有卷绕中心孔23，卷绕中心孔23的至少部分覆盖有至少一个第一极耳21的至少一部分。例如，参照图1-图4所示，极芯2为卷绕成型，极芯2的中部形成有卷绕中心孔23，极柱13与卷绕中心孔23相对设置，多个第一极耳21均位于卷绕中心孔23的径向外侧，多个第一极耳21向内伏倒以伸向卷绕中心孔23，使得卷绕中心孔23的至少部分覆盖有至少一个第一极耳21的至少一部分，第一极耳21覆盖在卷绕中心孔23的部分与极柱13相对且与极柱13焊接相连，以实现第一极耳21与极柱13的导电连接。
通过上述设置，可以对第一极耳21进行定位，以确保极芯2在装入容纳腔14后第一极耳21可以与极柱13接触，提高了极柱13与第一极耳21之间的连接可靠性，且在焊接过程中，焊头针可以从极芯2的另一端通过卷绕中心孔23以对接触位置进行焊接，焊接难度低，利于提高电池单体100的设计合理性。
在本申请的一些实施例中，每个第一极耳21具有覆盖卷绕中心孔23的覆盖部分，多个覆盖部分重叠设置并与极柱13导电连接。
例如，参照图4所示，可以设置多个第一极耳21向内伏倒且伸至卷绕中心孔23处，以使每个第一极耳21具有覆盖卷绕中心孔23的覆盖部分，多个第一极耳21的覆盖部分沿极芯2的轴向重叠设置，当极芯2安装至容纳腔14后，多个覆盖部分可以与极柱13接触且焊接相连。具体地，可以将多个覆盖部分焊接在一起，并将靠近极柱13的部分覆盖部分与极柱13焊接相连；或者，可以将多个覆盖部分均与极柱13焊接相连，本申请对此不作限制。由此，可以确保多个第一极耳21均可与极柱13导电连接，利于提高电池单体100的可靠性。
在本申请的一些实施例中，极芯2呈圆柱状，极芯2的半径为R，卷绕中心孔23的半径为r，第一极耳21的延伸长度为L1，满足：L1＝R*a1+a2*r；其中，a1的取值范围为0.35～0.45，a2的取值范围为1.1～1.5。
例如，参照图1-图2所示，极芯2构造为圆柱状，可以将极芯2的半径设为R，极芯2的半径R通常可以取为15mm～40mm，且可以将卷绕中心孔23的半径设为r，可以设置多个第一极耳21的伸出位置为第一圆，第一圆的半径r1为0.35R～0.45R。同时，可以将第一极耳21的延伸长度设为L1，满足：L1＝R*a1+a2*r；其中，a1的取值范围为0.35～0.45，a2的取值范围为1.1～1.5。这里，需要说明的是，第一圆、第二圆的半径指的是伸出位置所在圆的圆心到对应极耳的内侧面的半径，其中内侧面为极耳朝向极芯2的中心的一侧表面。
具体地，当第一圆的半径r1为0.4R时，可以将a1取为0.4，且可以将a2取为1.3，以使第一极耳21的延伸长度L1为0.4倍的极芯2的半径R加1.3倍的卷绕中心孔23的半径r；或者，可以将a1取为0.4，且可以将a2取为1.4，以使第一极耳21的延伸长度L1为0.4倍的极芯2的半径R加1.4倍的卷绕中心孔23的半径r，本申请对此不作限制。
而当第一圆的半径r1为0.42R时，可以将a1取为0.42，且可以将a2取为1.3，以使第一极耳21的延伸长度L1为0.42倍的极芯2的半径R加1.3倍的卷绕中心孔23的半径r；或者，可以将a1取为0.42，且可以将a2取为1.4，以使第一极耳21的延伸长度L1为0.42倍的极芯2的半径R加1.4倍的卷绕中心孔23的半径r，本申请对此不作限制。
通过上述设置，可以确保第一极耳21的至少部分覆盖卷绕中心孔23，以使第一极耳21可以与极柱13稳定相连，且可以避免第一极耳21过长，节约材料，有利于减少多个第一极耳21之间的干涉，提高了电池单体100的可靠性。
在本申请的一些实施例中，如图4所示，可以设置每个第二极耳22沿背离极芯2的中心的方向弯折并贴合于集流盘3远离极芯2的一侧。通过上述设置，可以防止第二极耳22与第一极耳21导电连接，且可以缩短第二极耳22与极芯2的中部之间的距离，有利于缩短电流路径，提高了电池单体100的导电性能。
在本申请的一些实施例中，极芯2呈圆柱状，极芯2的半径为R，第二极耳22的延伸长度为L2，满足：L2＝a3*R；其中，a3为0.2～0.3。
例如，参照图1-图4所示，极芯2呈圆柱状，极芯2的半径设为R，第二圆的半径为0.65R～0.75R，第二极耳22的延伸长度为L2，满足：L2＝a3*R；其中，a3为0.2～0.3。举例地，当第二圆的半径r2为0.6R时，可以将a1取为0.29R时，以使第二极耳22的延伸长度L2为0.21倍的极芯2的半径R；或者，当第二圆的半径r2为0.74时，可以将a1取为0.21，以使第二极耳22的延伸长度L2为0.21倍的极芯2的半径R，本申请对此不作限制。
通过上述设置，使得第二极耳22可以与集流盘3具有足够的接触面，利于减小电阻，且可以避免第二极耳22在伏倒后伸至极芯2的径向外侧，以防止第二极耳22干扰安装过程，提高了电池单体100的可靠性。
在本申请的一些实施例中，极芯2的半径为R，多个第一极耳21的伸出位置位于第一圆上，多个第二极耳22的伸出位置位于第二圆上，第一圆的半径为r1，第二圆的半径为r2，满足：r1＝R*a4，r2＝R*a5；其中，a4为0.35～0.45，a5为0.65～0.75。
例如，参照图1和图4所示，可以将极芯2的半径设为R，多个第一极耳21的伸出位置位于第一圆上，且多个第二极耳22的伸出位置位于第二圆上，第一圆和第二圆沿极芯2的周向延伸布置且第二圆位于第一圆的径向外侧。其中，可以将第一圆的半径设为r1，且可以将第二圆的半径设为r2，满足：r1＝R*a4，r2＝R*a5；其中，a4为0.35～0.45，a5为0.65～0.75。举例地，可以将a4取为0.4，以将第一圆的半径r1设为0.4R，且可以将a5取为0.7，以将第二圆的半径设为0.7R，以使第一极耳21和第二极耳22之间的间隔距离设为0.3R。
通过上述设置，使得第一极耳21和第二极耳22之间可以具有足够的间隙，以避免第一极耳21和第二极耳22导电连接而导致短路，利于提高电池单体100的可靠性。
进一步地，如图1-图2所示，电池单体100还包括绝缘隔圈5，绝缘隔圈5夹设于极芯2的端部和壳体1之间，绝缘隔圈5用于将第一极耳21和第二极耳22隔开，以防止第一极耳21和第二极耳22产生导电连接。由此，可以提高电池单体100的可靠性。
具体地，电池单体100的制造步骤如下所示：
第一步，先将电池单体100的正极片和负极片进行激光模切，以在正极片和负极片上的同一侧分别加工出极耳部，极耳部的尺寸根据第一极耳21、第二极耳22、隔膜以及实际卷绕后需呈现的效果计算得出。
第二步，将正极片、负极片与隔膜一同卷绕成极芯2，正极片与负极片之间由隔膜隔开，正极片的极耳部和负极片的极耳部位于极芯2的同一端，且极耳部卷绕为多层筒状。需要说明的是，隔膜设置为凸出于极芯2的两端，以将正极片与负极片完全隔开。
第三步，使用五金刀具或激光模切对极耳部进行加工，以在极芯2的同一端分别加工出多个第一极耳21和多个第二极耳22，多个第一极耳21呈环形均匀分布，第二极耳22位于第一极耳21背离极芯2的中心的一侧，且多个第二极耳22呈环形均匀分布。需要说明的是，第一极耳21和第二极耳22均具有沿径向分布的多层结构。
第四步，分别对第一极耳21和第二极耳22进行超声预焊，以使得第一极耳21、第二极耳22形成为整体。多个第一极耳21沿径向朝卷绕中心孔23伏倒后依次堆叠，第二极耳22穿设于贯穿孔33内且伸至集流盘3背离极芯2的一侧，第二极耳22可以 沿径向向外伏倒在集流盘3的第一侧壁3a上，再通过使用强度较低的激光将第二极耳22与集流盘3进行焊接。接着，可以在极芯2的端面上放置绝缘隔圈5，然后将极芯2装入容纳腔14内，使得第一极耳21与极柱13相抵，并从极芯26的另一端通过卷绕中心孔23放入焊头针，焊头针用于对第一极耳21与极柱13的接触位置进行超声扭矩焊，以将第一极耳21与极柱13焊接在一起。
第五步，将盖板部12与主体部11进行装配，在完成装配后，沿着盖板部12的周向对盖板部12与主体部11的连接位置进行激光封口焊，且可以通过焊接槽111将壳体1与集流盘3进行穿透焊。由此，可以完成电池单体100的加工。
本申请还提出了一种电池包1000。
如图6所示，根据本申请实施例的电池包1000，包括：根据上述任一实施例的电池单体100和外壳200，电池单体100设于外壳200内，外壳200用于对电池单体100进行保护，可以避免电池包1000发生碰撞时电池单体100受到直接冲击。
根据本申请实施例的电池包1000，通过设置第一极耳21直接与极柱13导电连接，且设置第二极耳22通过集流盘3与壳体1导电连接，利于减少零件数量，降低安装难度，提高了电池单体100的良品率，有利于提高电池单体100的实用性，保证了电池包1000的可靠性。
本申请又提出了一种用电设备3000。
如图5和图6所示，根据本申请实施例的用电设备3000，包括：根据上述任一实施例的电池包1000或根据上述任一实施例的电池单体100，以及用电主体2000，电池包1000或池单体100设于用电主体2000内。举例地，用电主体2000可以为新能源车、混动车、飞行器、储能柜等。
根据本申请实施例的用电设备3000，通过设置第一极耳21直接与极柱13导电连接，且设置第二极耳22通过集流盘3与壳体1导电连接，利于减少零件数量，降低安装难度，提高了电池单体100的良品率，有利于提高电池单体100的实用性，保证了电池包1000的可靠性，提升了用电设备3000的整体性能。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或 者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；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或两个元件的相互作用关系。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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (17)

  1. 一种电池单体(100)，其中，包括：
    壳体(1)，所述壳体(1)内形成有容纳腔(14)，且所述壳体(1)的一端设有极柱(13)，所述极柱(13)与所述壳体(1)绝缘设置；
    极芯(2)，所述极芯(2)安装在所述容纳腔(14)内，所述极芯(2)对应所述极柱(13)的端部设有第一极耳(21)和第二极耳(22)；
    集流盘(3)，所述集流盘(3)夹设于所述壳体(1)与所述极芯(2)的端部之间，所述集流盘(3)形成有避让通孔(31)，所述第一极耳(21)穿设于所述避让通孔(31)且与所述极柱(13)导电连接，且所述集流盘(3)分别与所述第二极耳(22)和所述壳体(1)导电连接。
  2. 根据权利要求1所述的电池单体(100)，其中，所述集流盘(3)的第一侧壁(3a)设有朝向所述壳体(1)凸出的连接凸起(32)，所述连接凸起(32)与所述壳体(1)导电连接。
  3. 根据权利要求2所述的电池单体(100)，其中，所述集流盘(3)的第一侧壁(3a)与所述壳体(1)的内壁之间设有避让空间(4)，所述集流盘(3)设有贯穿孔(33)，所述第二极耳(22)通过所述贯穿孔(33)伸至所述避让空间(4)内且与所述第一侧壁(3a)导电连接。
  4. 根据权利要求3所述的电池单体(100)，其中，所述第二极耳(22)与所述第一侧壁(3a)的导电连接的部分位于所述贯穿孔(33)背离所述极芯(2)的中心的一侧。
  5. 根据权利要求3或4所述的电池单体(100)，其中，所述连接凸起(32)的凸出高度为f，所述第二极耳(22)的厚度为h，满足：f≥h+0.5mm。
  6. 根据权利要求3-5中任一项所述的电池单体(100)，其中，所述连接凸起(32)的厚度为2mm～3mm。
  7. 根据权利要求1-6中任一项所述的电池单体(100)，其中，所述第二极耳(22)位于所述第一极耳(21)背离所述极芯(2)的中心的一侧，且所述集流盘(3)中部形成有所述避让通孔(31)。
  8. 根据权利要求1-7中任一项所述的电池单体(100)，其中，所述第一极耳(21)为多个且沿所述极芯(2)的周向间隔设置；和/或，所述第二极耳(22)为多个且沿所述极芯(2)的周向间隔设置。
  9. 根据权利要求8所述的电池单体(100)，其中，多个所述第一极耳(21)的伸出位置位于第一圆上，每个所述第一极耳(21)的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad；和/ 或
    多个所述第二极耳(22)的伸出位置位于第二圆上，每个所述第二极耳(22)的弧度的取值范围为0.35rad～0.45rad。
  10. 根据权利要求8或9所述的电池单体(100)，其中，所述极芯(2)形成有卷绕中心孔(23)，所述卷绕中心孔(23)的至少部分覆盖有至少一个所述第一极耳(21)的至少一部分。
  11. 根据权利要求10所述的电池单体(100)，其中，每个所述第一极耳(21)具有覆盖所述卷绕中心孔(23)的覆盖部分，多个所述覆盖部分重叠设置并与所述极柱(13)导电连接。
  12. 根据权利要求11所述的电池单体(100)，其中，所述极芯(2)呈圆柱状，所述极芯(2)的半径为R，所述卷绕中心孔(23)的半径为r，所述第一极耳(21)的延伸长度为L1，满足：L1＝R*a1+a2*r；其中，a1的取值范围为0.35～0.45，a2的取值范围为1.1～1.5。
  13. 根据权利要求8-12中任一项所述的电池单体(100)，其中，每个所述第二极耳(22)沿背离所述极芯(2)的中心的方向弯折并贴合于所述集流盘(3)远离所述极芯(2)的一侧。
  14. 根据权利要求13所述的电池单体(100)，其中，所述极芯(2)呈圆柱状，所述极芯(2)的半径为R，所述第二极耳(22)的延伸长度为L2，满足：L2＝a3*R；其中，a3为0.2～0.3。
  15. 根据权利要求8-14中任一项所述的电池单体(100)，其中，所述极芯(2)的半径为R，多个所述第一极耳(21)的伸出位置位于第一圆上，多个所述第二极耳(22)的伸出位置位于第二圆上，所述第一圆的半径为r1，所述第二圆的半径为r2，满足：r1＝R*a4，r2＝R*a5；其中，a4为0.35～0.45，a5为0.65～0.75。
  16. 一种电池包(1000)，其中，包括：根据权利要求1-15中任一项所述的电池单体(100)和外壳(200)，所述电池单体(100)设于所述外壳(200)内。
  17. 一种用电设备(3000)，其中，包括：根据权利要求16所述的电池包(1000)或根据权利要求1-15中任一项所述的电池单体(100)，以及用电主体(2000)，所述电池包(1000)或所述电池单体(100)设于所述用电主体(2000)内。
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