CN115588822A

CN115588822A - 电池和电池组

Info

Publication number: CN115588822A
Application number: CN202211587759.5A
Authority: CN
Inventors: 柳宁; 吴华
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2022-12-12
Publication date: 2023-01-10
Anticipated expiration: 2042-12-12
Also published as: WO2024125013A1; US20240243443A1; CN115588822B

Abstract

本申请公开了一种电池和电池组。电池包括外壳、极柱、电芯以及转接件。外壳包括第一侧板。极柱安装于第一侧板。电芯容纳于外壳内。电芯包括电芯主体和第一极耳，第一极耳从电芯主体面向第一侧板的一端伸出。转接件包括第一连接部、第一弯折部、第二连接部、第二弯折部和第三连接部。第一连接部连接于第一极耳，第一弯折部连接第一连接部和第二连接部。第一连接部在第一侧板上的投影与第二连接部在第一侧板上的投影不重叠，第一连接部比第二连接部更靠近第一侧板。第三连接部位于第二连接部和第一侧板之间，第二弯折部连接第二连接部和第三连接部，第三连接部连接于第一侧板或极柱。

Description

电池和电池组

技术领域

本申请涉及电池领域，特别是涉及一种电池和电池组。

背景技术

可再充电电池，是指在放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池。可再充电电池广泛用于电子设备，例如手机、笔记本电脑等等。如何改善电池的安全性，一直是业内的研究方向。

发明内容

本申请提供一种电池和电池组，其能提高电池内部空间的利用率，降低安全风险。

第一方面，本申请提供一种电池，其包括外壳、极柱、电芯以及转接件。外壳包括第一侧板，极柱安装于第一侧板，电芯容纳于外壳内。电芯包括电芯主体和第一极耳，第一极耳从电芯主体面向第一侧板的一端伸出。转接件包括第一连接部、第一弯折部、第二连接部、第二弯折部和第三连接部。第一连接部连接于第一极耳，第一弯折部连接第一连接部和第二连接部。第一连接部在第一侧板上的投影与第二连接部在第一侧板上的投影不重叠。第三连接部位于第二连接部和第一侧板之间，第二弯折部连接第二连接部和第三连接部，第三连接部连接于第一侧板或极柱。

在电池受到外部冲击时，电芯在外壳内可能会出现晃动，从而造成第一连接部与第一极耳的连接处以及第三连接部与极柱的连接处（或第三连接部与第一侧板的连接处）受到拉扯。第一弯折部和第二弯折部可通过变形释放应力，从而起到缓冲的作用，减小第一连接部与第一极耳的连接处的受力以及第三连接部与极柱的连接处的受力，降低第一连接部与第一极耳连接失效的风险以及第三连接部与极柱连接失效的风险，提高电池的安全性。第一连接部相对于第二连接部朝向第一侧板弯折，以减小第一连接部与第一侧板之间的距离，并为第一极耳提供更多的折叠空间，提高电池内部空间的利用率和电池的能量密度。

在一些实施例中，第三连接部连接于极柱，第一连接部面向第一侧板的表面比第三连接部面向第一侧板的表面更靠近第一侧板，可进一步减小第一连接部与第一侧板之间的距离，并为第一极耳提供更多的折叠空间。

在一些实施例中，第一极耳的一部分位于第一连接部和第一侧板之间并连接于第一连接部。

第一极耳可利用第一连接部和第一侧板之间的空间，从而进一步增大空间利用率，提高电池的能量密度。第一连接部可以支撑第一极耳，在电池受到外部冲击时降低第一极耳撕裂的风险，提高电池的循环寿命。

在一些实施例中，第一连接部面向电芯主体的表面贴附有绝缘片。绝缘片可以将第一连接部与电芯主体绝缘隔离，以在电池受到外部冲击时降低第一连接部接触电芯主体的可能性，降低第一连接部将电芯主体的正负极导通的风险，提高安全性。

在一些实施例中，第二弯折部设有削弱结构。通过在第二弯折部开设削弱结构，可降低第二弯折部的强度，使第二弯折部更易弯折成型。在电池受到外部冲击时，第二弯折部更易通过弹性变形释放应力。

在一些实施例中，削弱结构包括孔、槽和缺口中的至少一者。

在一些实施例中，电芯主体和第一侧板沿第一方向布置，第一连接部在第一侧板上的投影与第二连接部在第一侧板上的投影沿第二方向布置。外壳包括壳体和盖板，壳体沿第三方向的一端具有开口，盖板连接于第一侧板并盖合开口。第一方向、第二方向以及第三方向两两垂直。

在一些实施例中，第二弯折部连接第二连接部靠近盖板的一端和第三连接部靠近盖板的一端。第二弯折部可以在第三连接部连接到极柱之后，再弯折成型，可简化电池的装配工艺。

在一些实施例中，在第三方向上，电芯的尺寸为H，转接件的最大尺寸为h，h和H满足：1mm≤h≤H-0.3mm。将h的值限定在1mm≤h≤H-0.3mm，可提高转接件的过流能力，并降低转接件与盖板干涉的风险。

在一些实施例中，第一弯折部相对于第一连接部朝向电芯主体弯折，第一弯折部相对于第一连接部弯折的角度为θ，0°＜θ≤45°。将θ限定为0°＜θ≤45°，以降低第一连接部和第一侧板接触、导通的风险。

第二方面，本申请提供一种电池组，其包括多个第一方面任一实施例提供的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请一些实施例提供的电池的爆炸示意图；

图2为本申请一些实施例提供的电池的俯视示意图，其中盖板省略；

图3为图2在方框A处的放大示意图；

图4为本申请一些实施例提供的电池的转接件的结构示意图；

图5为图4所示的转接件从第一方向上观察的示意图；

图6为图4所示的转接件从第三方向上观察的示意图；

图7为图4所示的转接件在展开状态下的结构示意图；

图8为图2在方框B处的放大示意图；

图9为本申请一些实施例提供的电池组的结构示意图。

具体实施方式的附图标记如下：

1000、电池；

1、外壳；11、壳体；111、第一侧板；11a、开口；12、盖板；

2、极柱；

3、电芯；31、电芯主体；32、第一极耳；33、第二极耳；

4、转接件；41、第一连接部；42、第一弯折部；43、第二连接部；44、第二弯折部；441、削弱结构；45、第三连接部；

5、绝缘片；

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。

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。在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。

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。

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”、“连接”等应做广义理解，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。

在本申请的实施例中，“平行”不仅包括绝对平行的情况，也包括了工程上常规认知的大致平行的情况；同时，“垂直”也不仅包括绝对垂直的情况，还包括工程上常规认知的大致垂直的情况。示例性地，两个方向的夹角为80°-90°，可认为两个方向垂直；两个方向的夹角为0°-10°，可认为两个方向平行。

下面结合附图描述本申请的电池和电池组。

参照图1至图4，本申请实施例的电池1000包括外壳1、极柱2、电芯3和转接件4。外壳1包括第一侧板111。极柱2安装于第一侧板111。电芯3容纳于外壳1内。电芯3包括电芯主体31和第一极耳32，第一极耳32从电芯主体31面向第一侧板111的一端伸出。

本申请实施例的电池1000可以是锂离子电池、钠锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池或其它类型的电池，本申请实施例对此并不限定。

电芯3可为卷绕式电芯、叠片式电芯或其它类型的电芯。

外壳1内部具有容纳腔，容纳腔可用于容纳电芯3、电解液以及其它部件。

外壳1可以是多种形状，例如，外壳可以是圆柱体或长方体。示例性地，若电芯3为圆柱体结构，则可选用圆柱体外壳；若电芯3为长方体结构，则可选用长方体外壳。

外壳1的材质也可以是多种，比如铜、铁、铝、不锈钢、铝合金、塑胶等，本申请实施例对此不作特殊限制。

电芯3包括第一极片、第二极片和隔离膜，第一极片和第二极片中的一者为正极极片，第一极片和第二极片中的另一者为负极极片，隔离膜将第一极片和第二极片绝缘隔离。电芯3主要依靠金属离子在第一极片和第二极片之间的移动来工作。

第一极片包括涂覆有活性物质层的第一涂覆区和未涂覆活性物质层的第一未涂覆区，第二极片可包括涂覆有活性物质层的第二涂覆区和未涂覆活性物质层的第二未涂覆区。活性物质层可根据极片的极性确定。示例性地，正极极片的活性物质层可包括三元锂、锰酸锂、磷酸铁锂或其它活性物质，负极极片的活性物质层可包括石墨或硅。

电芯主体31可包括第一涂覆区、隔离膜和第二涂覆区，第一极耳32可包括第一未涂覆区。

示例性地，电芯3还包括第二极耳33，第二极耳33的极性与第一极耳32的极性相反。第二极耳33可以从电芯主体31面向第一侧板111的一端伸出，也可以从电芯主体31背离第一侧板111的一端伸出。可选地，第二极耳33包括第二未涂覆区。

极柱2电连接于电芯3。示例性地，极柱2可以电连接于第一极耳32，也可以电连接于第二极耳33。

极柱2可露出到电池1000的外部并作为电池1000的输出极。极柱2可将电芯3与外电路电连接，以实现电芯3的充放电。

转接件4可用于将电芯3连接到电池1000的输出极。

在一些实施例中，电池1000可以第一侧板111和一个极柱2作为两个输出极；此时，第一侧板111和极柱2中的一者通过一个转接件4电连接于第一极耳32，第一侧板111和极柱2中的另一者通过另一个转接件4电连接于第二极耳33。在另一些实施例中，电池1000可设有两个极柱2，并以两个极柱2作为两个输出极；此时，一个极柱2通过一个转接件4电连接于第一极耳32，另一个极柱2通过另一个转接件4电连接于第二极耳33。

下面详细描述本申请实施例的电池的转接件4。

参照图3至图7，在一些实施例中，转接件4包括第一连接部41、第一弯折部42、第二连接部43、第二弯折部44和第三连接部45。第一连接部41连接于第一极耳32，第一弯折部42连接第一连接部41和第二连接部43。第一连接部41在第一侧板111上的投影与第二连接部43在第一侧板111上的投影不重叠，第一连接部41比第二连接部43更靠近第一侧板111。第三连接部45位于第二连接部43和第一侧板111之间，第二弯折部44连接第二连接部43和第三连接部45，第三连接部45连接于第一侧板111或极柱2。

第一极耳32既可以通过转接件4电连接到第一侧板111，也可以通过转接件4电连接到极柱2。

第一弯折部42相对于第一连接部41和第二连接部43均弯折，第二弯折部44相对于第二连接部43和第三连接部45均弯折。

在电池1000受到外部冲击时，电芯3在外壳1内可能会出现晃动，从而造成第一连接部41与第一极耳32的连接处以及第三连接部45与极柱2的连接处（或第三连接部45与第一侧板111的连接处）受到拉扯。第一弯折部42和第二弯折部44可通过变形释放应力，从而起到缓冲的作用，减小第一连接部41与第一极耳32的连接处的受力以及第三连接部45与极柱2的连接处的受力，降低第一连接部41与第一极耳32连接失效的风险以及第三连接部45与极柱2连接失效的风险，提高电池1000的安全性。第一连接部41相对于第二连接部43朝向第一侧板111弯折，以减小第一连接部41与第一侧板111之间的距离，并为第一极耳32提供更多的折叠空间，提高电池1000内部空间的利用率和电池1000的能量密度。

在一些实施例中，外壳1为长方体结构，第一侧板111呈平板状。

在一些实施例中，极柱2贯穿第一侧板111并铆接到第一侧板111上。

在一些实施例中，极柱2与第一侧板111绝缘。

在一些实施例中，第一极耳32在第一侧板111上的投影与第二连接部43在第一侧板111上的投影不重叠，这样可以降低第二连接部43干涉第一极耳32与第一连接部41连接的风险。

在一些实施例中，第一极耳32焊接于第一连接部41。

在一些实施例中，第三连接部45连接于极柱2。第一连接部41面向第一侧板111的表面比第三连接部45面向第一侧板111的表面更靠近第一侧板111。本申请实施例可进一步减小第一连接部41与第一侧板111之间的距离，并为第一极耳32提供更多的折叠空间。

极柱2位于第三连接部45背离第二连接部43的一侧。可选地，第三连接部45焊接于极柱2。

在一些实施例中，第一连接部41、第二连接部43和第三连接部45均为平板结构。对应地，第一连接部41面向第一侧板111的表面以及第三连接部45面向第一侧板111的表面均为平面。

在一些实施例中，第一连接部41、第二连接部43和第三连接部45两两平行。

在一些实施例中，第一弯折部42为平板结构。

在一些实施例中，第二弯折部44弯折为弧形。

在一些实施例中，第一极耳32为正极性的极耳。极柱2为电池1000的正输出极。可选地，第一侧板111电连接于负极性的第二极耳33，即第一侧板111可作为电池1000的负输出极。

在一些实施例中，第一极耳32的一部分位于第一连接部41和第一侧板111之间并连接于第一连接部41。

第一极耳32可利用第一连接部41和第一侧板111之间的空间，从而进一步增大空间利用率，提高电池的能量密度。第一连接部41可以支撑第一极耳32，在电池1000受到外部冲击时降低第一极耳32撕裂的风险，提高电池的循环寿命。

电芯主体31和第一侧板111沿第一方向X布置。第一极耳32的上端可折弯，以减小第一极耳32在第一方向X上占用的空间，提高空间利用率。

第一连接部41面向电芯主体31的表面贴附有绝缘片5。绝缘片5可以将第一连接部41与电芯主体31绝缘隔离，以在电池1000受到外部冲击时降低第一连接部41接触电芯主体31的可能性，降低第一连接部41将电芯主体31的正负极导通的风险，提高安全性。

在一些实施例中，绝缘片5的材质可为PET。

在一些实施例中，第一连接部41焊接于第一极耳32并形成焊印。绝缘片5覆盖焊印。绝缘片5可以固定焊印上残留的金属颗粒，降低金属颗粒掉入电芯主体31的风险，提高安全性。焊印凹部不平，绝缘片5还可以降低焊印划伤其它部件（例如第一极耳32和电芯主体31）的风险。

在一些实施例中，第一极耳32的位于第一连接部41和第一侧板111之间的部分也贴附有绝缘片（未示出）。绝缘片可以将第一极耳32与第一侧板111绝缘隔离，以降低第一极耳32与第一侧板111导通的风险。

在一些实施例中，第二连接部43面向电芯主体31的表面也贴附有绝缘片（未示出）。

在一些实施例中，第二弯折部44设有削弱结构441。通过在第二弯折部44开设削弱结构441，可降低第二弯折部44的强度，使第二弯折部44更易弯折成型。在电池受到外部冲击时，第二弯折部44更易通过弹性变形释放应力。

在一些实施例中，削弱结构441包括孔、槽和缺口中的至少一者。当然，削弱结构441也可为其它能够降低第二弯折部44的强度的结构。

在一些实施例中，削弱结构441包括两个缺口，两个缺口分别开设于第二弯折部44的两端。

请一并参照图1至图7，在一些实施例中，电芯主体31和第一侧板111沿第一方向X布置，第一连接部41在第一侧板111上的投影与第二连接部43在第一侧板111上的投影沿第二方向Y布置。外壳1包括壳体11和盖板12，壳体11沿第三方向Z的一端具有开口11a，且壳体11包括第一侧板111，盖板12连接于第一侧板111并盖合开口11a。第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z两两相交。示例性地，盖板12可通过焊接、粘接或其它方式连接于壳体11。

在一些实施例中，第一方向X、第二方向Y以及第三方向Z两两垂直。

在一些实施例中，壳体11包括四个侧板和底板，四个侧板围成开口11a，底板连接于四个侧板并与开口11a相对。示例性地，第一侧板111可为四个侧板中的一个。

在一些实施例中，盖板12的面积大于第一侧板111的面积。可选地，盖板12大于四个侧板中任一个侧板的面积。

本申请实施例可增大开口11a的面积，以便于电芯3等部件安装到壳体11内，提高空间利用率。

在一些实施例中，第二弯折部44连接第二连接部43靠近盖板12的一端和第三连接部45靠近盖板12的一端。

示例性地，电池1000可按照下述步骤装配：

步骤S1、如图7所示，提供L形的转接片4；

步骤S2、将电芯3的第一极耳32焊接于转接片4的第一连接部41；

步骤S3、将转接片4折弯并形成第一弯折部42；

步骤S4、将转接片4的第三连接部45经由开口11a插入壳体11，并焊接第三连接部45和极柱2；

步骤S5、再次弯折转接片4，并将电芯3经由开口11a翻入壳体11内，转接片4弯折后形成第二弯折部44；

步骤S6、连接壳体11和盖板12，以使盖板12覆盖开口11a。

在基于上述的方法装配电池时，不必按照上述步骤依次进行，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中提及的顺序执行步骤，或者若干步骤同时执行。例如，步骤S3可以在步骤S2之前执行，也可以在步骤S2之后执行。

第二弯折部44可以在第三连接部45连接到极柱2之后，再弯折成型，可简化电池的装配工艺。

在一些实施例中，在第三方向Z上，电芯3的尺寸为H，转接件4的最大尺寸为h，h和H满足：1mm≤h≤H-0.3mm。

h的值与转接件4的过流能力正相关，如果h过小，则易造成转接件4过流能力不足，在充放电时转接件4的产热较多，影响电池的循环性能。h越大，转接件4在第三方向Z上占用的空间越大，转接件4与盖板12干涉的风险越高。

发明人经过大量的研究和试验，将h的值限定在1mm≤h≤H-0.3mm，可提高转接件4的过流能力，并降低转接件4与盖板12干涉的风险。

在一些实施例中，第一弯折部42相对于第一连接部41朝向电芯主体31弯折，第一弯折部42相对于第一连接部41弯折的角度为θ，0°＜θ≤45°。

在第一弯折部42沿第二方向Y的尺寸一定的前提下，θ越大，第一连接部41与第一侧板111的间距越小；如果θ过大，将造成第一连接部41与第一侧板111之间的间距过小，引发第一连接部41和第一侧板111接触、导通的风险。

鉴于此，发明人经过大量的研究和试验，将θ限定为0°＜θ≤45°，以降低第一连接部41和第一侧板111接触、导通的风险。

可选地，θ为5°、15°、25°、35°或45°。

在一些实施例中，在第二方向Y上，第三连接部45的尺寸W大于或等于1mm，以提高第三连接部45的过流能力。

在一些实施例中，电池1000为长方体结构。第一方向X为电池1000的长度方向，第二方向Y为电池1000的宽度方向，第三方向Z为电池1000的厚度方向。

在一些实施例中，如图8所示，在一些实施例中，第二极耳33通过另一个转接片4电连接第一侧板111。可选地，连接第二极耳33和第一侧板111的转接片4与连接第一极耳32和极柱2的转接片4可采用相同的结构。

具体地，对于连接第二极耳33和第一侧板111的转接片4，第一连接部41连接于第二极耳33，第三连接部45连接于第一侧板111。

如图9所示，本申请一些实施例还提供了一种电池组，电池组包括多个电池1000。电池1000可为上述任一实施例提供的电池。

在一些实施例中，多个电池1000可以串联、并联或混联的方式电连接。混联是指多个电池1000中既有串联又有并联。

在一些实施例中，电池组还包括箱体、电路板等部件。箱体用于容纳多个电池1000，电路板可用于监控多个电池1000的状态。

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

1.一种电池，其特征在于，包括：

外壳，包括第一侧板；

极柱，安装于所述第一侧板；

电芯，容纳于所述外壳内，所述电芯包括电芯主体和第一极耳，所述第一极耳从所述电芯主体面向所述第一侧板的一端伸出；以及

转接件，包括第一连接部、第一弯折部、第二连接部、第二弯折部和第三连接部；所述第一连接部连接于所述第一极耳，所述第一弯折部连接第一连接部和第二连接部；所述第一连接部在所述第一侧板上的投影与所述第二连接部在所述第一侧板上的投影不重叠；所述第三连接部位于所述第二连接部和所述第一侧板之间，所述第二弯折部连接所述第二连接部和所述第三连接部，所述第三连接部连接于所述第一侧板或所述极柱。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第三连接部连接于所述极柱；

所述第一连接部面向所述第一侧板的表面比所述第三连接部面向所述第一侧板的表面更靠近所述第一侧板。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一极耳的一部分位于所述第一连接部和所述第一侧板之间并连接于所述第一连接部。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述第一连接部面向所述电芯主体的表面贴附有绝缘片。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二弯折部设有削弱结构。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述削弱结构包括孔、槽和缺口中的至少一者。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，

所述电芯主体和所述第一侧板沿第一方向布置，所述第一连接部在所述第一侧板上的投影与所述第二连接部在所述第一侧板上的投影沿第二方向布置；

所述外壳包括壳体和盖板，所述壳体沿第三方向的一端具有开口，所述盖板连接于所述第一侧板并盖合所述开口；

所述第一方向、所述第二方向以及所述第三方向两两垂直。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述第二弯折部连接所述第二连接部靠近所述盖板的一端和所述第三连接部靠近所述盖板的一端。

9.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，在所述第三方向上，所述电芯的尺寸为H，所述转接件的最大尺寸为h，h和H满足：1mm≤h≤H-0.3mm。

10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一弯折部相对于所述第一连接部朝向所述电芯主体弯折，所述第一弯折部相对于所述第一连接部弯折的角度为θ，0°＜θ≤45°。

11.一种电池组，其特征在于，包括多个根据权利要求1-10任一项所述的电池。