发明内容
本发明的目的之一在于:针对现有技术的不足,提供一种二次电池,省去了转接片,简化生产零件和工序,有助于降低生产成本。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种二次电池,包括顶盖片,电芯组件,以及设置在所述顶盖片和电芯组件之间、隔离所述电芯组件与所述顶盖片的绝缘件;至少一个电芯组件,所述电芯组件包括电芯本体及设在所述电芯本体的极耳;极柱,所述极柱穿过所述顶盖片和所述绝缘件并与所述极耳连接;所述极柱的下端沿所述绝缘件的下表面延伸形成延伸部,所述延伸部和所述极耳固定连接。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述绝缘件将所述顶盖片和所述延伸部隔离,所述延伸部沿所述顶盖片的宽度方向Y延伸。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述延伸部沿所述顶盖片的长度方向X延伸。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述绝缘件包括耐高温部,所述耐高温部设置在所述延伸部上方,所述耐高温部由耐高温材料制成。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述绝缘件与所述耐高温部一体或分体设置。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述极柱靠近所述电芯组件的一端设置有凹槽。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述耐高温部的下表面至少覆盖第一焊印区。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述极耳包括依次连接的第一连接部和第一弯折部,所述第一弯折部连接所述电芯本体和所述第一连接部,所述第一连接部与所述延伸部固定连接。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述延伸部和所述极耳通过焊接形成第一焊印区,所述第一焊印区的面积和所述延伸部的下表面的面积之比小于0.95;所述第一焊印区的边缘与所述延伸部的边缘的水平距离为0.25mm-20mm;所述延伸部的下表面经过压花工艺处理。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,包括保护件,所述保护件包括依次连接的第二连接部和第二弯折部,所述第二连接部通过焊接固定于所述第一连接部的下表面,所述第二弯折部沿着第一弯折部的内表面弯折,所述第一连接部和所述第二连接部通过焊接形成第二焊印区。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,保护件还包括回折部,所述回折部连接于所述第二弯折部,所述第二连接部、所述第二弯折部、所述回折部形成U形结构。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,所述顶盖片还设置有防爆阀孔和注液孔中的至少一种;所述极柱依次套设有塑胶件、密封圈;所述极柱包括第一极柱和第二极柱,所述第一极柱、与所述第一极柱电连接的所述极耳、所述保护件均为铝材料,所述第二极柱、与所述第二极柱电连接的所述极耳、所述保护件均为铜材料;在所述顶盖片的长度方向上,所述铜材料的保护件和所述铝材料的保护件中的一个设置有防呆部,所述保护件的厚度为0.1-3mm。
作为本发明所述的一种二次电池的一种改进,至少两个所述电芯组件沿着所述顶盖片的宽度方向并排设置,在所述顶盖片的宽度方向Y上,极性相同的所述极耳的第一连接部焊接于所述延伸部的下表面,极性相同的所述极耳的第一弯折部向并排的所述电芯组件的中心弯折。
本发明的目的之二在于提供一种电池模组,包括上述的二次电池。
本发明的目的之三在于提供一种用电装置,包括上述的二次电池。
本发明的有益效果在于,本发明包括顶盖片,电芯组件,以及设置在所述顶盖片和电芯组件之间、隔离所述电芯组件与所述顶盖片的绝缘件;至少一个电芯组件,所述电芯组件包括电芯本体及设在所述电芯本体的极耳;极柱,所述极柱穿过所述顶盖片和所述绝缘件并与所述极耳连接;所述极柱的下端沿所述绝缘件的下表面延伸形成延伸部,所述延伸部和所述极耳固定连接。由于现有结构中,电芯极耳先和转接片超焊在一起,然后置于顶盖极柱的底部激光焊接,实现电芯功能,但此结构成本高,工序较多,而且转接片厚度还会增加电芯内部空间,因此,在极柱上设置延伸部,将延伸部和极耳固定在一起,即将极柱和极耳电连接,实现电芯功能,相比现有的结构,将极柱和极耳直接固定连接,省去了安装转接件,简化生产工序,且避免转接件占用电池高度方向的空间,有助于提高电池内部的空间利用率,从而提高电池的能量密度,同时,极柱的下端沿绝缘件的下表面延伸形成延伸部,有助于增加极耳和延伸部之间的接触面积,提高电池的过流性能,还能提高极耳和延伸部之间的稳固性,降低极耳和延伸部发生断路的概率,其中,电芯本体的一侧形成两个极耳,两个极耳分别与顶盖片的两个极性相异的极柱固定连接,实现极柱和电芯本体之间的电连接,绝缘件起到隔离顶盖片和延伸部的作用,降低顶盖片和延伸部发生接触的概率,有助于提高电池的安全性。本发明省去了转接片,简化生产零件和工序,有助于降低生产成本。
附图说明
下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
图1为本发明中实施方式一的结构示意图。
图2为本发明中实施方式二的结构示意图。
图3为本发明中实施方式三的结构示意图。
图4为本发明中实施方式四的结构示意图。
图5为本发明中实施方式四的极耳和保护件焊接后的结构示意图。
图6为本发明中实施方式四的第一极柱安装在顶盖片后的结构示意图。
图7为图6的A处放大图。
图8为本发明中实施方式四的第二极柱安装在顶盖片后的结构示意图。
图9为图8的B处放大图。
图10为本发明的实施方式二和两个电芯组装后的结构示意图。
图11为本发明的实施方式二和四个电芯组装后的结构示意图。
图12为本发明的实施方式四和两个电芯组装后的结构示意图。
图13为本发明的实施方式四和四个电芯组装后的结构示意图。
其中,附图标记说明如下:
1-顶盖片;11-防爆阀孔;12-注液孔;
2-极柱;20-延伸部;21-第一极柱;22-第二极柱;23-本体部;201-耐高温部;
3-电芯本体;
4-极耳;41-第一连接部;42-第一弯折部;
51-焊印;
6-保护件;61-第二连接部;62-第二弯折部;63-回折部;64-防呆部;
7-塑胶件;8-密封圈;9-绝缘件;
X-长度方向;Y-宽度方向。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题,基本达到技术效果。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明中,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,或一体地连接 ;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。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发明中的具体含义。
以下结合附图1~13对本发明作进一步详细说明,但不作为对本发明的限定。
实施方式一
二次电池,包括顶盖片1,电芯组件,以及设置在顶盖片1和电芯组件之间、隔离电芯组件与顶盖片1的绝缘件9;至少一个电芯组件,电芯组件包括电芯本体3及设在电芯本体3的极耳4;极柱2,极柱2穿过顶盖片1和绝缘件9并与极耳4连接;极柱2的下端沿绝缘件9的下表面延伸形成延伸部20,延伸部20和极耳4固定连接。
由于现有结构中,电芯极耳先和转接片超焊在一起,然后置于顶盖极柱的底部激光焊接,实现电芯功能,但此结构成本高,工序较多,而且转接片厚度还会增加电芯内部空间,因此,在极柱2上设置延伸部20,将延伸部20和极耳4固定在一起,即将极柱2和极耳4电连接,实现电芯功能,相比现有的结构,将极柱2和极耳4直接固定连接,省去了安装转接件,简化生产工序,且避免转接件占用电池高度方向的空间,有助于提高电池内部的空间利用率,从而提高电池的能量密度,同时,极柱2的下端沿绝缘件9的下表面延伸形成延伸部20,有助于增加极耳4和延伸部20之间的接触面积,提高电池的过流性能,还能提高极耳4和延伸部20之间的稳固性,降低极耳4和延伸部20发生断路的概率,其中,电芯本体3的一侧形成两个极耳4,两个极耳4分别与顶盖片1的两个极性相异的极柱2固定连接,实现极柱2和电芯本体3之间的电连接,绝缘件9起到隔离顶盖片1和延伸部20的作用,降低顶盖片1和延伸部20发生接触的概率,有助于提高电池的安全性。
于本实施方式中,延伸部20和极耳4之间固定方式包括但不限于焊接、粘接、铆接或卡接,优选采用超声焊接。
在根据本发明的二次电池中,延伸部20和极耳4通过焊接形成第一焊印区,第一焊印区的面积和延伸部20的下表面的面积之比小于0.95。具体的,极耳4通过超声焊固定于延伸部20,通过形成第一焊印区,使得极耳4和极柱2的延伸部20固定在一起,而且,第一焊印区的面积小于延伸部20的面积,不仅避免第一焊印区超出延伸部20,导致顶盖片1或其他零部件受到损伤的情况,还能提高极耳4和延伸部20之间的稳固性,减少焊接过程中的焊渣产生,有助于提高电池的性能,同时,第一焊印区的面积稍小于延伸部20的面积,增加两者接触面积,有助于提高极耳4和极柱2之间的过流能力,从而提高电池的性能。在一些实施方式中,极耳4包括依次连接的第一连接部41和第一弯折部42,第一弯折部42连接电芯本体3和第一连接部41,第一连接部41与延伸部20固定连接,实现极耳4和极柱2之间的电连接,且通过设置第一弯折部42,使得极耳4在装配时,整体平滑过渡,降低刮蹭或损伤极耳4的概率。
于本实施方式中,至少两个电芯组件沿着顶盖片1的宽度方向Y并排设置,在顶盖片1的宽度方向Y上,极性相同的极耳4的第一连接部41焊接于延伸部20的下表面,极性相同的极耳4的第一弯折部42向并排的电芯组件的中心弯折。具体的,若干个电芯组件并排设置,多个极性相同的极耳4连接同一个极柱2的延伸部20,且延伸部20的下表面面积较大,使得延伸部20可连接多个极性相同的极耳4,即实现多个电芯本体3之间的并联连接,通过增加电池内电芯电芯本体3的数量,有助于提高电池的能量密度。
在根据本发明的二次电池中第一焊印区的边缘与延伸部的边缘的水平距离为0.25mm-20mm。限定两者的边缘之间的距离,防止两者的边缘之间的距离过小,部分第一焊印区可能超出延伸部20的面积,导致顶盖片1或其他零部件受到损伤的情况,同时,防止两者的边缘之间的距离过大,极耳4和延伸部20的边缘接触面积过小,影响两者的边缘之间的稳固性。在一些实施方式中,第一焊印区的边缘与延伸部20的边缘的水平距离也可限定为1mm-18mm,在一些实施方式中,第一焊印区的边缘与延伸部20的边缘的水平距离也可为4mm、7mm、10mm、13mm、16mm。
在根据本发明的二次电池中,延伸部20的下表面经过压花工艺处理。具体的,延伸部20对应极耳4的表面经过压花处理,能够提高延伸部20与极耳4的焊接效果,防止在焊接时发生打滑的情况。
在根据本发明的二次电池中,第一焊印区均匀设有若干个焊印51;焊印51的形状为方形、圆形或椭圆形。第一焊印区均布有焊印51,使得极耳4和延伸部20的受力均匀,同时,充分利用极耳4表面的空间,有助于提高极耳4和延伸部20之间的稳固性。
在根据本发明的二次电池中,极柱2靠近电芯组件的一端设置有凹槽,绝缘件9包括耐高温部,耐高温部201设置在延伸部20上方,耐高温部201由耐高温材料制成,于本实施方式中,凹槽设置在极柱2大致中央的位置,极柱2包括本体部23,凹槽对应本体部23的位置,延伸部20环绕本体部23的边缘设置,延伸部20和顶盖片1之间设置有耐高温部201,延伸部20环绕本体部23的边缘设置,能够增加延伸部20的面积,即增加延伸部20和极耳4的接触面积,有助于提高两者间的过流性能,具体的,延伸部20可沿顶盖片1的宽度方向Y延伸,延伸部20也可沿顶盖片1的长度方向X延伸,有助于延伸部20和极耳4之间的接触面积,有助于提高两者整体的稳固性,在焊接时,延伸部20的上方对应金属的顶盖片1,焊接时温度可能较高,所以在延伸部20和顶盖片1之间设耐高温部201,具体的,若采用普通绝缘的绝缘件9,会导致延伸部20融穿,穿过绝缘件9,导致延伸部20与极柱2导通,特别是在负极,会使得电池短路,此外,由于耐高温的绝缘件9成本比较高,优选在焊接对应部位设置耐高温绝缘件20,其余部分可以用普通绝缘件9,也可以全用耐高温绝缘件9。在一些实施方式中,绝缘件9与耐高温部201可采用一体设置,有助于提高绝缘件9整体的机械性能,简化装配工序,同时,也可根据实际生产需求和成本,绝缘件9与耐高温部201也可采用分体设置。在一些实施方式中,耐高温部201的下表面至少覆盖第一焊印区。
本发明的工作原理是:
在极柱2上设置延伸部20,将延伸部20和极耳4固定在一起,即将极柱2和极耳4电连接,实现电芯功能,相比现有的结构,将极柱2和极耳4直接固定连接,省去了安装转接件,简化生产工序,且避免转接件占用电池高度方向的空间,有助于提高电池内部的空间利用率,从而提高电池的能量密度,同时,极柱2的下端沿绝缘件9的下表面延伸形成延伸部20,有助于增加极耳4和延伸部20之间的接触面积,提高电池的过流性能,还能提高极耳4和延伸部20之间的稳固性,降低极耳4和延伸部20发生断路的概率,绝缘件9起到隔离顶盖片和延伸部20的作用,降低顶盖片和延伸部20发生接触的概率,有助于提高电池的安全性
实施方式二
与实施方式一不同的是:本实施方式包括两个电芯本体3,其中一个电芯本体3的两个极耳4分别与两个极柱2的延伸部20固定连接,另一个电芯本体3的两个极耳4也分别与两个极柱2的延伸部20固定连接。于本实施方式中,电芯本体3并排设置,两个极性相同的极耳4连接同一个极柱2的延伸部20,且延伸部20环绕本体部23的边缘设置,使得同一个延伸部20可连接两个极性相同的极耳4,即实现两个电芯本体3之间的并联连接,增加电池内电芯电芯本体3的数量,有助于提高电池的能量密度。
此外,在一些实施方式中,还可以包括四个电芯本体3,具体的,四个电芯组件沿着顶盖片1的宽度方向Y并排设置,极性相同的极耳4的第一弯折部42向并排的电芯组件的中心弯折,第一弯折部42形成类似弧形或L形的结构,同理,可以扩展到多个电芯本体3,具体弯折,可参看图10和图11所示,当电芯本体3的数量为偶数时,多个电芯本体3的极耳4形成大致对称的结构,当电芯本体3的数量为奇数时,多个电芯本体3的极耳4为非对称结构,在宽度方向Y上,极耳4的弯折的形状可以根据实际电池的结构进行调整。
其他结构与实施方式一相同,这里不再赘述。
实施方式三
与实施方式一不同的是:本实施方式还包括保护件6,保护件6包括依次连接的第二连接部61和第二弯折部62,第二连接部61通过焊接固定于第一连接部41的下表面,第二弯折部62沿着第一弯折部42的内表面弯折,第一连接部41和第二连接部61通过焊接形成第二焊印区,保护件6还包括回折部63,回折部63连接于第二弯折部62,第二连接部61、第二弯折部62、回折部63形成U形结构。于本实施方式中,增加保护件6,可以防止极耳4的翻折部分插入电芯本体3;防止焊接产生的毛刺穿过极耳4,甚至插入电芯本体3,为了将保护件6固定在极耳4的内表面,采用超声焊接的方式将保护件6和极耳4固定连接,形成第二焊印区,具体的,极耳4的第一连接部41的下表面和保护件6的第二连接部61通过超声焊固定连接,极耳4的第一弯折部42和保护件6的第二弯折部62通过超声焊固定连接,有助于增加超声焊的面积,从而提高极耳4和保护件6之间的稳固性;在一些的实施方式中,极耳4与保护片6超声焊后,再通过激光焊穿透保护片6、极耳4及极柱2,将保护片6、极耳4及极柱2连在一起,有助于提高保护片6、极耳4及极柱2之间的稳固性,还省去了对极耳4和极柱2进行超声焊的工序,增加回折部63,能够防止极耳4发生倒插的情况,起到对极耳4进行限位的作用,其中,极耳4的第一弯折部42和保护件6的第二弯折部62可以采用倒圆角的结构,有助于降低刮蹭极耳4的概率,从而提高电池的质量。
其他结构与实施方式一相同,这里不再赘述。
实施方式四
与实施方式三不同的是:本实施方式包括两个电芯本体3和四个保护件6,其中一个电芯本体3的两个极耳4分别与两个极柱2的延伸部20固定连接,另一个电芯本体3的两个极耳4也分别与两个极柱2的延伸部20固定连接,四个保护件6分别固定在四个极耳4的内表面,在顶盖片1的宽度方向Y上,两个极性相同的极耳4相对焊接于延伸部20的底面。于本实施方式中,电芯本体3并排设置,两个极性相同的极耳4连接同一个极柱2的延伸部20,且延伸部20环绕本体部23的边缘设置,使得延伸部20可连接两个极性相同的极耳4,即实现两个电芯本体3之间的并联连接,增加电池内电芯电芯本体3的数量,有助于提高电池的能量密度,四个保护件6可以防止顶盖片1的毛刺插入电芯本体3,导致电芯本体3受损的情况,还有助于防止电池内部发生短路,也起到间隔极耳4和顶盖片1的作用。
此外,在一些实施方式中,还可以包括四个电芯本体3,具体的,四个电芯组件沿着顶盖片1的宽度方向Y并排设置,极性相同的极耳4的第一弯折部42向并排的电芯组件的中心弯折,第一弯折部42形成类似弧形或L形的结构,同理,可以扩展到多个电芯本体3,具体弯折,可参看图12和图13所示。
其他结构与实施方式三相同,这里不再赘述。
实施方式五
与实施方式三不同的是:本实施方式顶盖片1还设置有防爆阀孔11和注液孔12中的至少一种;极柱2依次套设有塑胶件7、密封圈8;极柱2包括第一极柱21和第二极柱22,第一极柱21、与第一极柱21电连接的极耳4、保护件6均为铝材料,第二极柱22、与第一极柱21电连接的极耳4、保护件6均为铜材料,保护件6的厚度为0.1-3mm,在顶盖片1的长度方向X上,铜材料的保护件6和铝材料的保护件6中的一个设置有防呆部64。具体的,将塑胶件7套在极柱2上,使极柱2紧固在顶盖片1,不仅起到顶盖片1和极柱2之间的绝缘作用,还能确保顶盖片1和极柱2之间的密闭性;极柱2的延伸部20穿过顶盖片1固定于极耳4,能够提高极柱2和极耳4之间的稳固性,避免极耳4脱落,有助于提高电池的安全性;密封圈8由氟塑胶注塑成型或氟橡胶模切成型,制成的装配件,具有良好电绝缘性能、高度的耐热性、耐油性、耐溶剂、耐磨性、耐湿性和耐低温性,有助于延长密封圈8的使用寿命,从而提高电芯安全性能,其中,极耳4能够与保护件6焊接在一起,简化生产工序,且避免转接件占用电池高度方向的空间,有助于提高电池内部的空间利用率,从而提高电池的能量密度。注液孔12便于将电解液注入到电池内部,顶盖片1安装有防爆阀,防爆阀孔11顶部安装有保护膜,防爆阀能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时,使电池自动快速泄压,避免电池爆炸导致安全事故的发生,保护膜能够防止外界杂质进入到防爆阀内,影响防爆阀的功能。此外,保护件6增加防呆部64,具体的,在顶盖片1的长度方向X上,铜材料的保护件6和铝材料的保护件6中的一个设置有防呆部64,专用于铜极耳的保护片6或专用于铝极耳的保护片6中的任意一个上面做个区别出来,即形成防呆部64,方便机器或人眼识别,有助于提高电池的质量;限定保护件6的厚度,防止保护件6的厚度过大,导致生产成本上升,且侵占顶盖高度方向的空间,不利于提高电池内部的空间利用率,同时,防止保护件6的厚度过小,影响保护件6整体的机械强度,不利于延长电池的使用寿命在一些实施方式中,防止保护件6的厚度也可限定为1mm-3mm,在一些实施方式中,保护件6的厚度也可为1.5mm、2mm、2.5mm。
其他结构与实施方式三相同,这里不再赘述。
电池模组和用电装置
本发明的电池模组包括实施方式一~五的二次电池。
需要说明的是,电池包括壳体和顶盖片1,壳体包括多个壁围设形成的收容空间以及形成于收容空间一侧的开口。顶盖片1布置在开口处以封闭收容空间。顶盖片1上设置有极柱2,极柱2作为电池的外导通端,其用于与其他部件电性连接。同一电池上具有两个极柱,也即一个正极柱和一个负极柱。
电芯本体3可以是卷绕式的结构,也可以是叠片式的结构。电芯本体3包括正极极片、负极极片和隔离膜。具体地,隔离膜的材质可以为PP或PE等。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等;负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面,负极集流体的材料为铜,负极活性物质可以为碳或硅等。
极耳4用于与极柱2电连接以将电极组件的电能引出到电池外部。极耳4一般会设置在电芯本体3中的正极极片和负极极片上,极耳4一般包括正极极耳和负极极耳。为了保证通过大电流而不发生熔断,正极极耳的数量为多个且层叠在一起,负极极耳的数量也为多个且层叠在一起。可以理解的,极耳4可以直接与极柱2连接,即极耳4直接与极柱2焊接在一起。
本发明的用电装置包括实施方式一~五的二次电池。
需要说明的是,该用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、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;航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等;电动玩具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;电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具,例如,电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等,本发明对上述用电装置不做特殊限制。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。