CN115986286A - 电池、电池包及车辆 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池、电池包及车辆，所述电池在第一方向上的长度和在第二方向上的尺寸分别为400mm‑2500mm,所述电池在第三方向上的尺寸为5mm‑30mm。本申请的电池为扁平状、大而薄、具有大面尺寸的电池，大面尺寸的电池与电池包中托盘的尺寸相当，可直接平铺在电池包的托盘中，有效减少了电池包中电池的数量，减少连接片的使用，降低焊接成本。

Description

电池、电池包及车辆

技术领域

本申请涉及电池制造技术领域，更具体地，涉及一种电池、电池包和具有该电池的车辆。

背景技术

现有的车辆电池通常为小面尺寸，需要电池的个数较多，导致电池之间的连接需要消耗大量的连接片和焊接资源，焊接成本较高。

发明内容

本申请的一个目的是提供一种电池、电池包及车辆的新技术方案，至少能够解决现有技术中的车辆电池总数较多，需要消耗大量的连接片和焊接资源的问题。

根据本申请的第一方面，提供了一种电池，所述电池在第一方向上的长度和在第二方向上的尺寸分别为400mm-2500mm,所述电池在第三方向上的尺寸为5mm-30mm。

可选地，所述电池的形状为方形体，所述电池的长度方向为所述第一方向，所述电池的宽度方向为所述第二方向，所述电池的高度方向为所述第三方向，所述电池在所述第一方向上的相对两侧或在第二方向上的相对两侧设有极柱，且所述极柱的长度尺寸与所述电池在所述第一方向或所述第二方向上的长度尺寸的比值为0.01-0.66。

可选地，所述电池包括壳体和极芯单元，所述极芯单元设于所述壳体内，所述极芯单元的高度方向的相对两侧分别设有加强板，以增强所述极芯单元的结构强度。

可选地，所述极芯单元的个数为一个，所述电池包括一个所述极芯单元。

可选地，所述极芯单元包括极片和隔膜，所述极片上具有极耳，所述极片与所述隔膜热压形成，所述极耳从所述电池的一侧引出，且所述极耳与所述极柱相对应，所述极耳的长度与所述极耳对应的所述极片的截面长度的尺寸的比例为(1:1)～(1:5)。

可选地，所述极芯单元为多个，每个所述极芯单元构造成软包电池，多个所述软包电池串联组成所述电池。

可选地，由多个所述软包电池组成的所述电池的所述极柱在所述壳体的同一侧或相对两侧。

可选地，所述电池还包括：防爆阀，所述防爆阀设于所述壳体上，所述防爆阀配置成，在所述壳体内产生的气体压力大于或等于预设值时，所述防爆阀打开，并排出所述壳体内产生的气体。

可选地，所述防爆阀的个数为一个，且所述防爆阀设在所述壳体的任意一条边上。

可选地，所述防爆阀的个数为多个，多个所述防爆阀间隔开设于所述壳体的任意一条边上。

根据本申请的第二方面，提供一种电池包，包括：

托盘，所述托盘内限定有容纳腔；

至少一组如上述实施例中所述的电池，所述电池设于所述容纳腔内，且多个所述电池沿第三方向堆叠；

上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体分别设在所述托盘的高度方向的相对两侧，以将所述电池盖合在所述托盘内。

根据本申请的第三方面，提供一种车辆，包括上述实施例中所述电池。

根据本公开的一个实施例，电池在第一方向和第二方向上的尺寸分别为400mm-2500mm，第三方向上的尺寸为5mm-30mm，构造出扁平状、大而薄、具有大面尺寸的电池。本申请的电池与电池包中托盘的尺寸相当，可直接平铺在电池包的托盘中，有效减少了电池包中电池的数量，减少了电池10之间连接所需连接片的数量，节省了连接片的使用，降低焊接成本。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1是本发明的电池的一个剖面图；

图2是本发明的电池中加强板的剖面图；

图3是本发明的电池中极耳与极片的剖面图；

图4是本发明的电池的另一个剖面图；

图5是本发明的电池中极芯单元的串联组成方式图；

图6是本发明的电池包的一个结构示意图；

图7是图6的爆炸图；

图8是本发明的电池包的另一个结构示意图；

图9是本发明的电池包的又一个结构示意图。

附图标记：

电池10；极柱11；

极芯单元20；极片21；正极片211；负极片212；极耳22；腔体23；

连接片30；

加强板40；

壳体50；

电池包200；托盘210；上壳体220；下壳体230。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

下面结合附图具体描述根据本发明实施例的电池10。

如图1至图9所示，根据本发明实施例的电池10在第一方向上的长度和在第二方向上的尺寸分别为400mm-2500mm,电池10在第三方向上的尺寸为5mm-30mm。

换言之，参见图1，根据本发明实施例的电池10可以设置成大面尺寸的片状结构。电池10在第一方向上的尺寸可以为400mm-2500mm，电池10在第二方向上的尺寸可以为400mm-2500mm(第一方向和第二方向如图1中箭头方向所示)。电池10在第三方向上的尺寸为5mm-30mm(第三方向如图6中箭头方向所示)。电池10的第一方向、第二方向和第三方向分别为三个不同方向。通过将电池10在第一方向和第二方向上的长度分别设计为400mm-2500mm，第三方向上的长度设计为5mm-30mm，可以构造出扁平状、大而薄、具有大面尺寸的电池10。本申请的电池10与电池包200中托盘210的尺寸相当，可直接平铺在电池包200的托盘210中，有效减少了电池包200中电池10的数量，减少了电池10之间连接所需连接片30的数量，节省了连接片30的使用，降低焊接成本。

在本申请中，电池10可以为规则的大面片状结构，也可以为不规则的大面片状结构。电池10的具体形状可以根据实际需要进行具体设定，只要能满足电池包200的托盘210的装配需求的设计，均应落入本申请的保护范围。

由此，根据本发明实施例的电池10在第一方向和第二方向上的尺寸分别为400mm-2500mm，第三方向上的尺寸为5mm-30mm，构造出扁平状、大而薄、具有大面尺寸的电池10。本申请的电池10与电池包200中托盘210的尺寸相当，可直接平铺在电池包200的托盘210中，有效减少了电池包200中电池10的数量，减少了电池10之间连接所需连接片30的数量，节省了连接片30的使用，降低焊接成本。

根据本发明的一个实施例，电池10的形状为方形体，电池10的长度方向为第一方向，电池10的宽度方向为第二方向，电池10的高度方向为第三方向，电池10在第一方向上的相对两侧或在第二方向上的相对两侧设有极柱11，且极柱11的长度尺寸与电池10在第一方向或第二方向上的长度尺寸的比值为0.01-0.66。

也就是说，如图1所示，电池10的形状可以设计成方形体，在本申请的下述实施例中，以电池10为长方体为例，电池10的长度方向为第一方向，电池10的宽度方向为第二方向，电池10的高度方向(或者本申请的高度方向可以理解为厚度方向)为第三方向。电池10在长度方向的相对两侧(电池10的两个长边)设置有极柱11。或者，电池10在宽度方向的相对两侧(电池10的两个短边)设置有极柱11。极柱11可以设置成长条形、圆形或其他形状。在本申请的下述实施例中，可以以极柱11为长条形进行具体说明，极柱11可以沿电池10的长边方向或短边方向延伸。极柱11的长度与电池10短边的长度的比值为0.01-0.66，或者极柱11的长度与电池10长边的长度的比值也可以为0.01-0.66。由于本申请的电池10的长边和宽边的尺寸均在400mm-2500mm的范围内，因此，本申请的极柱11的长度可能会远远大于现有技术中的极柱11的长度，以满足电池10的高功率设计。

以极柱11设置在电池10的两个短边(第二方向或宽度方向)上为例，参见图1，极柱11可以沿电池10短边方向延伸，极柱11的长度与电池10在短边的长度的比值为0.01-0.66。同样的道理，以极柱11设置在电池10的两个长边(第一方向或长度方向)上为例，长条形的极柱11可以沿电池10长边方向延伸，极柱11的长度与电池10在长边的长度的比值为0.01-0.66，能够更加满足电池10的高功率设计。

在本发明的一些具体实施方式中，电池10包括壳体50和极芯单元20，极芯单元20设于壳体50内，极芯单元20的高度方向(厚度方向)的相对两侧分别设有加强板40。在本申请中，电池10由多张大极片21层层堆叠后形成一个极芯单元20，并组装形成大面尺寸的电池10。由于组成电池10的极片21面积太大，容易出现软塌现象，不利于后期组装。参见图2，本申请通过在极芯单元20的两个大面上分别设置加强板40可以增强极芯单元20的结构强度。

本申请的加强板40可以采用高分子聚合物板或高分子聚合物复合板。例如，在本申请中可以采用PP板，PP材料是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂，是无毒、无臭、无味的高结晶的聚合物，具有一定的结构强度，防止极芯单元20出现软塌变形的现象。

根据本发明的一个实施例，极芯单元20的个数为一个，电池10包括一个极芯单元20。也就是说，电池10由壳体50和设置在壳体50内的一个极芯单元20组成。由于组成电池10的极片21面积太大，容易出现软塌现象，不利于后期组装。本申请通过在极芯单元20的两个大面上分别设置加强板40可以增强极芯单元20的结构强度。本申请的电池10与电池包200中托盘210的尺寸相当，可直接平铺在电池包200的托盘210中，有效减少了电池包200中电池10的数量，减少连接片30的使用，降低焊接成本。本申请的电池10拥有超大极片21，当发生内短路或遭受异物刺穿时，短路所产生的电回路路径长，失控难度提升，有利于增强电池10的安全阈值。

在本发明的一些具体实施方式中，极芯单元20包括极片21和隔膜，极片21上具有极耳22，极片21与隔膜热压形成，极耳22从电池10的一侧引出，且极耳22与极柱11相对应，极耳22的长度与极耳22对应的极片21的截面长度的尺寸的比例为(1:1)～(1:5)。

也就是说，参见图3，极芯单元20主要由极片21和隔膜和极耳22，其中，极片21包括正极片211和负极片212，极耳22包括正极耳和负极耳，正负极耳是正负极片上集流体的一部分。一片集流体中未敷料部分经过裁切后形成的区域称为极耳22，用来导流。隔膜可以采用涂胶隔膜，为了保证极片21之间不移动错位，极芯单元20在正负极片、隔膜均到位之后，增加一个热压工艺，使正极片211、负极片212和隔膜粘成一个整体。因此，在本申请中，隔膜可以采用涂胶隔膜。

为了满足本申请的大面尺寸的电池10的强度要求，以及方便电池10的制造、转移和安装。本申请可以通过两种方式来增强电池10大面强度，第一种是在电池10内部极片21之间的隔膜使用涂胶隔膜，生产过程中的叠片工艺结束后，对极芯进行热压，使胶熔融从而将极片21固定在一起。这一方面可以防止极片21之间的相对位移，另一方面可以使得极芯单元20中的多层极片21被固定成一个整体，保证整个极芯单元20整体强度增大。第二种，在极片21的大面上设置有加强板40，以此增强极芯单元20的结构强度，进而保证电池10的强度。

在本申请中，如图3所示，极耳22从电池10的一侧引出，并且极耳22与极柱11相对应。电池10的极芯单元20可采用叠片工艺，方便制作过程。电池10中的极片21较大，充放电时回路较长，为了满足极芯单元20充电时的均匀性和放电时的功率，电池10优先设计为全极耳，全极耳为在制备过程中，不需要切割或切割的尺寸很小的极耳22。极耳22与极耳22所在极片21长度方向的比例为(1:1)～(1:5)之间，满足极耳的设计尺寸要求，提高电池10的充放电能力和功率特性。极耳22可以设置在电池10的长边方向，也可以设置在电池10的短边方向。极耳22可以在电池10的同侧引出，也可以电池10的相对方向引出。

在本申请中，极片21尺寸较大，为简化制作难度，极芯中隔膜的存在形式可以采用Z型折叠的叠片形式。大面尺寸的电池10拥有超大极片21，当发生内短路或遭受异物刺穿时，短路所产生的电回路路径长，失控难度提升，有利于增强电池10的安全阈值。并且当电池包200中若单个电池10发生失控，热量将很快被较大的极片21匀开，促进失控电池10热量的消散，有利于提升整包的热扩散安全。

根据本发明的一个实施例，如图4和图5所示，极芯单元20为多个，每个极芯单元20可以形成被隔离膜封装的极芯。并且在该种形成的电池10中，被隔离膜封装的极芯小单元不等同于极芯单元20，极芯小单元的尺寸不做限制，可以做到很小。

在本申请中，极芯单元20的尺寸受电池10尺寸限制，每个极芯单元20由一种特殊的隔离膜封装，然后串联组装成电池10。每个极芯单元20可以构造成软包电池，单个的软包电池既能单独作为电池10使用，同时多个软包电池还可以串联组成一个大的电池10。由多个软包电池组成的电池10的极柱11在壳体50的同一侧或相对两侧。也就是说，多个软包电池串联组成电池10，串联后引出正负极，正负极可以在电池10的同一侧，也可以在电池10的相对侧。

在本申请中，多个软包电池可以在电池10的长度方向上串联组合而成，也可以在电池10的宽度方向上串联组合而成。在本申请中，极芯单元20可以采用卷绕或叠片形式。电池10通过多个小软包电池串联组成，可以有效提升电池10的电压，进而提升电池包的电压。

在本申请中，如图4和图5所示，电池10内部的极芯单元20的排列方式可以沿电池10的长边方向排列，也可以沿电池10的短边方向排列。内部极芯单元20的串联方式可以有两种，一种是从电池10的长边方向引出串联，这种串联方式的优点在于连接片30的过流能力强，大电流充放电时的产热少。另一种是从电池10的短边引出串联，这种方式的优点在于能更多的利用电池10内部的空间，从而实现更大的能量密度。组合极芯可以采用叠片或卷绕形式。极芯单元20的数量可以根据电池10的电压需求设计。

在本申请中，每个软包电池(或者称为极芯单元20)分别具有独立的腔体23，每个极芯单元20不与其他极芯单元20共用电解液，极芯单元20的独立腔体23可以由一种特殊的隔离膜(例如：铝塑膜)制作而成。

在本发明的一些具体实施方式中，电池10还包括：防爆阀，防爆阀设于壳体50上，防爆阀配置成，在壳体50内产生的气体压力大于或等于预设值时，防爆阀打开，并排出壳体50内产生的气体，防止电池10爆炸。在本申请中，当电池10内产生的气体压力大于或等于预设值时，防爆阀打开，并排出壳体50内产生的气体，防止电池10爆炸。当然，对于本领域技术人员来说，电池10产生的气体压力的预设值(或者称为阈值)可以根据实际情况进行具体限定，在本申请中不再详细赘述。

可选地，防爆阀的个数为一个，并且防爆阀可以设置在壳体50的任意一条边上。在本申请中，防爆阀可以放在4个边的任何一个边，可以在极柱边，也可以在非极柱边。

在本申请中，防爆阀的个数为多个，多个防爆阀间隔开设于壳体50的任意一个边上。通过设计多个防爆阀可以保证电池10在滥用工况下失控后的排气通畅性。可选地，在本申请中，防爆阀的个数为2个，两个防爆阀分别设置在电池10的侧面里，防爆阀可以设置在设有极耳22一边上，也可以设置在没有极耳22的一边上。当防爆阀的数量为3个时，可以2个在极柱边，一个在非极柱边，也可以2个在非极柱边，一个在极柱边。也可以3个同时在极柱边，也可以3个同时在非极柱边。当防爆阀的数量为4个时，可以2*2在极柱边，也可以2*2在非极柱边。也可以2个在极柱边，2个在非极柱边(1+1)。当然，为满足排气需求，防爆阀可以有2个以上，其具体的个数以及防爆阀在电池10边上的具体位置可以根据实际排气需要进行具体限定，在本申请中不再详细赘述。

总而言之，根据本发明实施例的电池10为扁平状、大而薄、具有大面尺寸的电池10。本申请的电池10与电池包200中托盘210的尺寸相当，可直接平铺在电池包200的托盘210中，有效减少了电池包200中电池10的数量，减少了电池10之间连接所需连接片30的数量，节省了连接片30的使用，降低焊接成本。

根据本申请的第二方面，提供一种电池包200包括托盘210、电池10、上壳体220和下壳体230。

具体而言，托盘210内限定有容纳腔。至少一组如上述实施例中的电池10，电池10设于容纳腔内，且多个电池10沿第三方向堆叠。上壳体220和下壳体230分别设在托盘210的高度方向的相对两侧，以将电池10盖合在托盘210内。

也就是说，如图6和图7所示，根据本发明实施例的电池包200主要由托盘210、电池10、上壳体220和下壳体230组成，其中，托盘210内设置有容纳腔。至少一组如上述实施例中的电池10设置在容纳腔内。在本申请中，扁平状、大而薄、具有大面尺寸的电池10可以直接平铺在托盘210的容纳腔中，减少了电池包200中电池10的数量，减少了电池10之间连接所需连接片30的数量，节省了连接片30的使用，降低组包时的焊接成本。同时降低电池包200重量，增大电池包200内的空间利用率，提升能量密度。

在本申请中，单个电池10的面积略小于托盘210，托盘210上可以设置一组电池10沿托盘210的高度方向(第三方向)层叠排列组成电池包200。电池包200内部配套有电池10管理系统根据需求配置空间。本申请组成电池包200的电池10数量大大降低，减少了电池10之间电连接所需的材料和工艺，从而达到降低成本的目的。并且该种电池包200横向的膨胀较小，无需横向拘束，可取消端板设计，更改为固定位置的边框，进一步降低成本。

上壳体220和下壳体230分别设置在托盘210的高度方向的相对两侧，以将电池10盖合在托盘210内。电池包200的上壳体220和下壳体230能有效抑制极芯单元20的膨胀，从而取消端板设计，进一步降低成本。

当然，参见图8和图9，本申请的电池包200还可以设置两组、三组或更多组的电池10，满足电池包200的高功率需求，在本申请中不再详细赘述。

因此，本申请的电池包200，减少了电池10数量，可以取消端板设计，减少连接片30的使用，降低组包时的焊接成本。同时降低电池包200重量，增大电池包200内的空间利用率，提升能量密度。

根据本申请的第三方面，还提供一种车辆，包括上述实施例中的电池10。由于根据本发明实施例的电池10和电池包200具有技术效果，因此，根据本发明实施例的车辆也应具有相应的技术效果，即本申请的车辆通过采用该电池10或电池包200，能够减少电池10数量，取消端板设计，减少连接片30的使用，降低组包时的焊接成本。同时还可以降低电池包200重量，满足车辆轻量化设计，增大电池包200内的空间利用率，提升能量密度。

当然，对于本领域技术人员来说，电池10、电池包200和车辆的其他结构及其工作原理是可以理解并且能够实现的，在本申请中不再详细赘述。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。

Claims (12)

1.一种电池，其特征在于，所述电池在第一方向上的尺寸和在第二方向上的尺寸分别为400mm-2500mm,所述电池在第三方向上的尺寸为5mm-30mm。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池的形状为方形体，所述电池的长度方向为所述第一方向，所述电池的宽度方向为所述第二方向，所述电池的高度方向为所述第三方向，所述电池在所述第一方向上的相对两侧或在第二方向上的相对两侧设有极柱，且所述极柱的长度尺寸与所述电池在所述第一方向或所述第二方向上的长度尺寸的比值为0.01-0.66。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述电池包括壳体和极芯单元，所述极芯单元设于所述壳体内，所述极芯单元的高度方向的相对两侧分别设有加强板，以增强所述极芯单元的结构强度。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述极芯单元的个数为一个，所述电池包括一个所述极芯单元。

5.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述极芯单元包括极片和隔膜，所述极片与所述隔膜热压形成，所述极片上具有极耳，所述极耳从所述电池的一侧引出，且所述极耳与所述极柱相对应，所述极耳的长度与所述极耳对应的所述极片的截面长度的尺寸的比例为(1:1)～(1:5)。

6.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述极芯单元为多个，每个所述极芯单元构造成软包电池，多个所述软包电池串联组成所述电池。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，由多个所述软包电池组成的所述电池的所述极柱在所述壳体的同一侧或相对两侧。

8.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述电池还包括：防爆阀，所述防爆阀设于所述壳体上，所述防爆阀配置成，在所述壳体内产生的气体压力大于或等于预设值时，所述防爆阀打开，并排出所述壳体内产生的气体。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述防爆阀的个数为一个，且所述防爆阀设在所述壳体的任意一条边上。

10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述防爆阀的个数为多个，多个所述防爆阀间隔开设于所述壳体的任意一条边上。

11.一种电池包，其特征在于，包括：

托盘，所述托盘内限定有容纳腔；

至少一组如权利要求1-10中任一项所述的电池，所述电池设于所述容纳腔内，且多个所述电池沿第三方向堆叠；

上壳体和下壳体，所述上壳体和所述下壳体分别设在所述托盘的高度方向的相对两侧，以将所述电池盖合在所述托盘内。

12.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1-10中所述电池。

Images