CN118867595A - 电芯及电池包 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域,公开了电芯及电池包。电芯包括:壳体、盖板组件、极组及连接片。连接片呈折弯状,可以提高连接片的结构强度,第一连接区与第二连接区相对,便于连接片与极耳、极柱的分别焊接,极耳从第一连接区的下侧向上穿过第一连接区后再朝向第一连接区的上表面弯折,极耳与第一连接区之间形成上下方向的彼此限位,保证相对稳定性,提高焊接质量,还可以减小极耳与第一连接区装配后的总厚度,同时,通过限定b+0.2mm≤F≤R,在保证极耳不会与第二连接区发生干涉的同时,尽可能地减小连接片沿上下方向的总尺寸,从而在实现第二连接区不会压伤极耳且不会与极耳搭接短路的同时,尽可能地提高电芯内部空间利用率。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,具体涉及电芯及电池包。
背景技术
随着电池广泛应用于电动汽车和储能等领域中,客户对电池安全性能的要求日益升高。电芯是电池包安全性及装配的核心部件,电芯的结构设计对电池安全至关重要。电芯通常包括壳体、盖板组件及位于壳体内部的极组,极组上的极耳与盖板组件上的极柱电性连接。现有技术中通常在盖板组件与极组之间设置连接片,连接片分别与盖板组件中的极柱、极组上的极耳焊接,从而实现盖板组件与极组的电性连接。
然而,现有技术中的电芯通常是先将极耳弯折后,将极耳的上表面与连接片的下表面焊接,呈弯折状的极耳本身沿电芯的高度方向就具有一定的尺寸,再者由于极耳、连接片、极柱沿电芯的高度方向依次连接,则会占用电芯内部较多的空间,使得电芯内部空间利用率较低,不利于提升电芯整体能量密度的提升,严重影响电芯的整体性能。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种电芯及电池包,以解决电芯内部空间利用率较低的问题。
第一方面,本发明提供了一种电芯,包括:壳体,具有开口端;盖板组件,设置在所述壳体的开口端,以封闭所述壳体,所述盖板组件包括盖板及设置在所述盖板上的极柱;极组,设置在所述壳体内部,所述极组上朝向所述盖板组件的一侧设置有极耳;连接片,位于所述盖板组件与所述极组之间,所述连接片包括第一连接区、第二连接区及连接段,所述连接段固定连接在所述第一连接区与所述第二连接区之间,所述连接段包括弯折部,所述弯折部呈弧形弯折,以使所述第一连接区与所述第二连接区相对设置,所述极耳由所述第一连接区的下侧向上穿过所述第一连接区后朝向所述第一连接区的上表面弯折,所述极耳与所述第一连接区的上表面焊接,所述第二连接区的上表面与所述极柱的下表面焊接;所述第一连接区的上表面与所述第二连接区的下表面之间的距离为F,所述极耳上位于所述第一连接区上侧的部分沿上下方向的尺寸为b,呈弧形弯折的所述弯折部所在圆环的内圆半径为R,其中,b+0.2mm≤F≤R。
有益效果:通过设置连接片的第一连接区与极耳焊接且第二连接区与极柱焊接,实现极组与极柱的电性连接,并且通过设置连接片上的连接段包括呈弧形弯折的弯折部,使得第一连接区与第二连接区相对,连接片整体呈折弯状,一方面便于连接片与极耳、极柱的分别焊接,另一方面可以提高连接片的结构强度,通过设置极耳从第一连接区的下侧向上穿过第一连接区后再朝向第一连接区的上表面弯折,使得弯折后的极耳部分与第一连接区的上表面贴合,则极耳与第一连接区之间形成上下方向的彼此限位,便于后续焊接过程中的相对稳定性,有利于提高焊接质量,且可以减小极耳与第一连接区装配后沿上下方向的总厚度尺寸,同时,通过限定第一连接区的上表面与第二连接区的下表面之间的距离F与极耳上位于第一连接区上侧的部分沿上下方向的尺寸b、呈弧形的弯折部所在圆环的内圆半径R之间满足b+0.2mm≤F≤R,在保证极耳不会与第二连接区发生干涉的同时,尽可能地减小连接片沿上下方向的总尺寸,从而在实现第二连接区不会压伤极耳且不会与极耳搭接短路的同时,尽可能地提高电芯内部空间利用率,有利于提高电芯容量及能量密度。
在一种可选的实施方式中,呈弧形弯折的所述弯折部所在圆环的内圆半径R与所述连接片的本体厚度H1之间满足:1.5×H1≤R≤2×H1。
有益效果:既可以保证连接片顺利成型,保证生产过程中整体良率较高,又可以避免连接片沿上下方向占用过多空间,从而提高电芯内部空间利用率。
在一种可选的实施方式中,所述连接片的本体厚度H1的取值范围为:0.6mm-1mm。
有益效果:既可以保证连接片具有足够的强度,保证连接片弯折后状态的稳定性,避免发生变形或折断,又可以避免连接片因厚度及强度过大而增加弯折过程的难度,从而保证连接片能够顺利进行弯折,提高加工效率,并避免连接片重量过大,从而降低成本,提高电芯的能量密度。
在一种可选的实施方式中,所述连接段还包括:连接在所述第一连接区与所述弯折部之间的第一本体部、连接在所述弯折部与所述第二连接区之间的第二本体部,所述第一本体部与所述第一连接区在同一平面上,所述第二本体部高于所述第二连接区或与所述第二连接区齐平,所述第二本体部的上表面与所述第二连接区的上表面之间沿上下方向的距离为H0;所述极柱包括柱体和底板,所述柱体穿设在盖板上开设的极柱孔中,所述底板位于所述盖板的下侧,所述底板沿上下方向的尺寸为K,所述底板的上表面与所述盖板的下表面之间的距离为N,其中,(K+N)-H0≥N。
有益效果:将第二本体部的上表面与第二连接区的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板沿上下方向的尺寸K及底板的上表面与盖板的下表面之间的距离N关联起来,根据电芯内部的实际空间设计各个零部件的尺寸,充分利用电芯内部空间的同时,保证连接片弯折位置不与下塑件发生干涉,避免下塑件与连接片相互挤压造成变形,从而保证影响电芯的质量。
在一种可选的实施方式中,所述底板沿上下方向的尺寸K的取值范围为:1.5mm≤K≤2.5mm;和/或,所述底板的上表面与所述盖板的下表面之间的距离N的取值范围为:0.6mm≤N≤1mm。
有益效果:通过设置底板沿上下方向的尺寸K在1.5mm至2.5mm范围内取值,既可以保证极柱具有足够的结构强度,保证电芯质量,又可以尽可能地减轻极柱的重量及成本,有利于提高电芯的能量密度。通过设置底板的上表面与盖板的下表面之间的距离N在0.6mm至1mm范围内取值,既可以避免极柱的底板压伤密封圈或下塑件,从而保证极柱与盖板之间的绝缘性,又可以保证极柱能够充分压缩密封圈,保证极柱与盖板之间的密封性。
在一种可选的实施方式中,所述弯折部上开设有N个通孔,在沿所述连接段的宽度方向上,所述弯折部上相距最远的两个侧边之间的距离为L,N个所述通孔沿所述连接段的宽度方向的尺寸总和为W,其中,L与W之间满足关系式:0.3≤W/L≤0.7,N为大于等于1的正整数。
有益效果:通过在第一连接区与第二连接区之间的连接段上构造弯折部,并在弯折部上开设通孔,减小了弯折部沿宽度方向上的实体部分,使得该部分的抗弯折强度得到一定程度的减小,从而便于实现连接片从弯折部处弯折,降低加工难度,提高生产效率,并且,通过限定通孔沿宽度方向的尺寸W与弯折部沿宽度方向的尺寸L的比值在0.3至0.7范围内取值,既可以避免因通孔相对于弯折部的尺寸过小而对弯折部强度的减小不明显,又可以避免因通孔相对于弯折部的尺寸过大而导致弯折部的强度过低,从而既可以保证连接片能够顺利实现弯折,又可以保证弯折后的连接片形状的稳定性,保证连接片的质量,有利于实现批量生产。
在一种可选的实施方式中,所述弯折部沿所述连接段的宽度方向的尺寸L的取值范围为:40mm-50mm;和/或,所述通孔沿所述连接段的宽度方向的尺寸W的取值范围为:15mm-35mm。
有益效果:通过设置弯折部沿连接段的宽度方向的尺寸L在40mm-50mm范围内取值,既可以保证连接片能够顺利从弯折部处进行弯折,提高加工效率,又可以保证弯折后的连接片仍具有足够的强度,保证连接片弯折状态的稳定性,从而提高连接片的质量及可靠性。通过设置通孔沿弯折部的宽度方向的尺寸W在15mm-35mm范围内取值,既可以在一定程度上减弱连接段的抗弯折强度,提高对连接片进行弯折加工的加工效率,又可以避免连接片在弯折部处的强度过低,从而保证连接片的稳定性和可靠性。
在一种可选的实施方式中,所述连接段的本体宽度为L0,所述连接段的本体宽度L0与所述弯折部沿所述连接段的宽度方向的尺寸L之间满足关系式:0≤(L0-L)/L0<0.2;和/或,所述第一连接区包括一个或多个焊接部,每个所述焊接部适于与至少一个极耳焊接;和/或,所述电芯还包括:绝缘板,所述绝缘板位于所述极组与所述连接片之间,所述绝缘板上开设有通槽,所述极耳穿过所述通槽后与所述连接片焊接。
有益效果:限定弯折部与连接段的本体之间的尺寸关系满足0≤(L0-L)/L0<0.2,可以有效防止弯折部由于在弯折过程中受挤压而沿宽度方向延伸出连接段的本体宽度所在范围,从而进一步提高安全性。一个连接片可以实现同时与一个或多个极组的电性连接,即多个极组可连接到同一个整体的连接片上,把传统的多个连接片优化为一个,零件数量减少,工序简化,实现降本。通过在极组与盖板之间设置绝缘板,并在绝缘板上开设通槽,使得极耳收拢后从绝缘板上的通槽中穿过,可以更好保护极耳,降低极耳收拢不良、撕裂的风险;并且,绝缘板为一个整板,盖板组件直接压在绝缘板上,绝缘板向极组施加的压力更均匀,可以更好固定极组、减小极片被压伤的风险。
在一种可选的实施方式中,所述绝缘板沿上下方向的尺寸H2的取值范围:0.5mm-1mm;和/或,所述盖板组件还包括下塑件,所述下塑件支撑在所述盖板与所述绝缘板之间,所述下塑件沿上下方向的尺寸H3的取值范围:2mm-4mm。
有益效果:通过设置绝缘板的厚度H2在0.5mm-1mm范围内取值,既可以保证绝缘板具有足够的强度,保证绝缘板结构的稳定性,避免损伤极组,又可以避免绝缘板重量过重,从而降低成本。通过设置下塑件的高度在2mm-4mm范围内取值,既可以保证盖板与极组之间具有合理的空间,避免极组被压伤,又可以保证盖板组件对极组的固定作用,从而保证电芯的质量。
第二方面,本发明还提供了一种电池包,包括:上述的电芯。因为电池包包括电芯,具有与电芯相同的效果,在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的电芯的分解示意图;
图2为图1所示的电芯中的极组、绝缘板及连接片装配后的结构示意图;
图3为图1所示的电芯装配后的俯视图;
图4为图3中A-A方向的剖视图;
图5为图4中D的局部放大示意图;
图6为图3中B-B方向的剖视图;
图7为图6中电芯上部的局部放大示意图;
图8为图7中E的局部放大示意图;
图9为图3中C-C方向的剖视图;
图10为图9中电芯上部的局部放大示意图;
图11为本发明实施例的一种绝缘板的结构示意图;
图12为图11所示的绝缘板的俯视图;
图13为图11所示的绝缘板的侧视图;
图14为本发明实施例的一种连接片的结构示意图;
图15为图14所示的连接片的主视图;
图16为图14所示的连接片的仰视图;
图17为本发明实施例的呈一种弯折角度的连接片的侧视图;
图18为本发明实施例的呈另一种弯折角度的连接片的侧视图;
图19为本发明实施例的呈再一种弯折角度的连接片的侧视图;
图20为图14所示的连接片未弯折时的结构示意图。
附图标记说明:
1、连接片;101、第一连接区;111、焊接部;102、第二连接区;103、连接段;113、弯折部;123、第一本体部;133、第二本体部;104、通孔;2、壳体;3、盖板;4、极柱;401、柱体;402、底板;5、极组;501、极耳;511、根部;521、连接部;6、下塑件;7、绝缘板;701、通槽;8、密封圈;9、上塑件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图20,描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例,一方面,提供了一种电芯,包括:壳体2、盖板组件、极组5及连接片1。壳体2具有开口端;盖板组件设置在壳体2的开口端,以封闭壳体2,盖板组件包括盖板3及设置在盖板3上的极柱4;极组5设置在壳体2内部,极组5上朝向盖板组件的一侧设置有极耳501;连接片1位于盖板组件与极组5之间,连接片1包括第一连接区101、第二连接区102及连接段103,连接段103固定连接在第一连接区101与第二连接区102之间,连接段103包括弯折部113,弯折部113呈弧形弯折,以使第一连接区101与第二连接区102相对设置,极耳501由第一连接区101的下侧向上穿过第一连接区101后朝向第一连接区101的上表面弯折,极耳501与第一连接区101的上表面焊接,第二连接区102的上表面与极柱4的下表面焊接;第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离为F,极耳501上位于第一连接区101上侧的部分沿上下方向的尺寸为b,呈弧形弯折的弯折部113所在圆环的内圆半径为R,其中,b+0.2mm≤F≤R。其中,上下方向指的是沿图4至图10中箭头所指的“上”所在的方向,与图2中直角坐标系中的Y轴同向,箭头所指的“上”与Y轴的正方向同向,箭头所指的“下”与Y轴的负方向同向;弯折部113具有一定的厚度,呈弧形弯折后,在连接片1的侧视图中,弯折部113呈圆环的一部分,圆环具有尺寸较大的外环和尺寸较小的内环,内圆指的是尺寸较小的内环所在的圆形。
应用本实施例的电芯,通过设置连接片1的第一连接区101与极耳501焊接且第二连接区102与极柱4焊接,实现极组5与极柱4的电性连接,并且通过设置连接片1上的连接段103包括呈弧形弯折的弯折部113,使得第一连接区101与第二连接区102相对,连接片1整体呈折弯状,一方面便于连接片1与极耳501、极柱4的分别焊接,另一方面可以提高连接片1的结构强度,通过设置极耳501从第一连接区101的下侧向上穿过第一连接区101后再朝向第一连接区101的上表面弯折,使得弯折后的极耳501部分与第一连接区101的上表面贴合,则极耳501与第一连接区101之间形成上下方向的彼此限位,便于保证后续焊接过程中的相对稳定性,有利于提高焊接质量,且可以减小极耳501与第一连接区101装配后沿上下方向的总厚度尺寸,同时,通过限定第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F与极耳501上位于第一连接区101上侧的部分沿上下方向的尺寸b、呈弧形的弯折部113所在圆环的内圆半径R之间满足b+0.2mm≤F≤R,将第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F与极耳501上位于第一连接区101上侧的部分沿上下方向的尺寸b、呈弧形的弯折部113所在圆环的内圆半径R关联起来,在保证极耳501不会与第二连接区102发生干涉的同时,尽可能地减小连接片1沿上下方向的总尺寸,从而在实现第二连接区102不会压伤极耳501且不会与极耳501搭接短路的同时,尽可能地提高电芯内部空间利用率,有利于提高电芯容量及能量密度。
需要说明的是,连接片1需要由图20所示的展开状态弯折至图14至图19所示的折弯状态后再装配到电芯中,连接片1从连接段103上的弯折部113进行弯折,折痕沿连接片1的宽度方向延伸,弯折后的连接片1上的第一连接区101与第二连接区102相对,则连接片1整体呈弯折状,可以充分利用极组本体与盖板组件之间的空间;第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F为弯折装的连接片1的上下两层之间的最小距离;极耳501包括相连接的根部511和连接部521,连接部521与根部511呈夹角设置,根部511与极组本体连接,连接部521连接在根部511上远离极组本体的一端,根部511穿过第一连接区101,连接部521位于第一连接区101的上侧且与第一连接区101焊接,优选地,根部511与连接部521相垂直,连接部521与第一连接区101平行且与第一连接区101的上表面贴合;传统的极耳与连接片在连接过程中,通常是先将极耳弯折成“S”型,再将极耳501的上表面与连接片的下表面焊接,两者焊接之后沿上下方向的总厚度尺寸较大,而本实施例的极耳501由下至上穿过连接片1上的第一连接区101后再弯折,弯折后形成的连接部521的下表面与第一连接区101的上表面贴合并焊接,极耳501充分利用了第一连接区101上方的空间,因此可以减小两者的总厚度。
其中,由于第一连接区101与第二连接区102相对设置,至少有部分连接部521的区域位于第一连接区101与第二连接区102之间的间隙中,因此,需保证第一连接区101与第二连接区102之间的距离F大于连接部521的厚度b(即极耳501的厚度),若第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F小于b+0.2mm,则第二连接区102与第一连接区101之间的距离过小,存在第二连接区102压伤极耳501的连接部521或第二连接区102与连接部521搭接风险,当第二连接区102与连接部521搭接时,第二连接区102与连接部521短路,会改变电芯中的电流流向,具有较高的危险性;若第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F大于呈弧形的弯折部113所在圆环的内圆半径R,即第二连接区102位于第二本体部133的上方,连接片1呈向外张口的设计,则第二连接区102与第一连接区101之间的距离过大,沿上下方向占用过多的内部空间,不利于提高电芯内部空间利用率。其中,上方指的是图8及图17中箭头所指的“上”所在的方向,与图2所示的直角坐标系的Y轴的正方向同向;下指的是图8及图17中箭头所指的“下”所在的方向,与图2所示的直角坐标系的Y轴的负方向同向。
在一个实施例中,呈弧形弯折的弯折部113所在圆环的内圆半径R与连接片1的本体厚度H1之间满足:1.5×H1≤R≤2×H1。需要说明的是,连接片1的本体厚度指的是连接片1呈如图20所示的展开状态时,在垂直于其展开平面的方向上的尺寸,即连接片1呈如图17所示的折弯状态时,第一连接区101、第二连接区102、第一本体部123、第二本体部133各自沿上下方向的尺寸,弯折部113所在环形的环宽。若R小于1.5×H1,则弯折部113的弯折半径过小,连接片1折弯成型困难,且容易折断,整体良率较低;若R大于1.5×H1,则弯折部113的弯折半径过大,连接片1折弯后沿上下方向的整体尺寸较大,连接片1所占电芯内部空间过大,不利于提高电芯内部空间利用率。因此,通过设置1.5×H1≤R≤2×H1,既可以保证连接片1顺利成型,保证生产过程中整体良率较高,又可以避免连接片1沿上下方向占用过多空间,从而提高电芯内部空间利用率。其中,连接片1折弯后沿上下方向的整体尺寸指的是第二本体部133的上表面与第一连接区101的下表面之间沿上下方向的距离。
优选地,呈弧形的弯折部113所在圆环的内圆半径R=1.5×H1。
在一个实施例中,连接片1的本体厚度H1的取值范围为:0.6mm-1mm。第一连接区101、第二连接区102及连接段103的厚度均相等,均为H1。若连接片1的本体厚度H1小于0.5mm,则连接片1过薄,强度不足,容易发生变形甚至折断,可靠性较差;若连接片1的本体厚度H1大于1mm,则连接片1过厚,不易进行弯折加工,且重量过大,成本较高,不利于提高电芯的体积能量密度。因此,通过设置连接片1的本体厚度H1在0.5mm-1mm范围内取值,既可以保证连接片1具有足够的强度,保证连接片1弯折后状态的稳定性,避免发生变形或折断,又可以避免连接片1因厚度及强度过大而增加弯折过程的难度,从而保证连接片1能够顺利进行弯折,提高加工效率,并避免连接片1重量过大,从而降低成本,提高电芯的能量密度。
取第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F采用不同参数值的电芯,实验验证电芯的性能,以下记述F采用不同参数值对电芯的影响的实验验证结果。
表1 F的不同取值对电芯的影响
由表1可以看出,对于实施案例1至实施案例5的电芯,连接片1的第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F与极耳501上位于第一连接区101上侧的部分沿上下方向的尺寸b、呈弧形的弯折部113所在圆环的内圆半径R之间均满足b+0.2mm≤F≤R的关系,即F在b+0.2mm至R之间取值,在本身请的限定范围内,将连接片1装配到电芯中,极耳弯折无异常、无压伤搭接短路情况,电芯情况良好;然而,对于对比案例1和对比案例2的电芯,b的取值为0.5mm,F的取值为0.6mm,F小于b+0.2mm,均不在本申请限定的范围内,将连接片1装配到电芯中,极耳正面局部有压痕,具有连接片的第二连接区与极耳搭接的风险;对于对比案例3的电芯,R的取值为0.9mm,F的取值为1.2mm,F大于R,不在本申请限定的范围内,极耳弯折无异常、无压伤搭接短路情况,但连接片1沿上下方向的占用空间多0.3mm以上,对电芯容量提升有影响。
综上,当第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F在本申请限定的b+0.2mm≤F≤R范围内取值时,既可以保证将连接片1装配到电芯中,极耳弯折无异常、无压伤搭接短路情况,电芯情况良好,又可以尽可能地减小连接片1沿上下方向的总尺寸,从而提高电芯内部空间利用率,有利于提升电芯容量。
另外,对于实施案例1至实施案例5的电芯,R=1.5×H1,满足1.5×H1≤R≤2×H1的关系式,在本身请的限定范围内,将连接片1装配到电芯中,极耳弯折无异常、无压伤搭接短路情况,电芯情况良好;然而,对于对比案例4的电芯,H1的取值为1mm,R的取值为2.5mm,R大于2×H1,不在本申请限定的范围内,将连接片1装配到电芯中,虽然极耳弯折无异常、无压伤搭接短路情况,但连接片1沿上下方向的占用空间多0.5mm以上,占用电芯高度方向的空间过多,不利于提高电芯内部空间利用率,对电芯容量提升有影响;对于对比案例5的电芯,H1的取值为0.6mm,R的取值为0.8mm,R小于1.5×H1,不在本申请限定的范围内,连接片弯折空间小,弯折部位表面不光顺,影响产线效率。综上,当呈弧形的弯折部113所在圆环的内圆半径R在1.5×H1至2×H1范围内取值时,既可以保证连接片1顺利成型,保证生产过程中整体良率较高,又可以避免连接片1沿上下方向占用过多空间,从而提高电芯内部空间利用率。
需要说明的是,连接片1由图20所示的展开状态进行弯折加工而成为图14至图19所示的折弯状态,理想状态下,连接片1呈如图17所示的状态,第一连接区101与第二连接区102平行,但由于连接片1材质为金属,本身具有一定的抗弯折强度,因此,在经弯折设备进行弯折加工后所形成的折弯状态的连接片1张开一定的角度,呈如图18至图19所示的状态,第一连接区101所在平面、第二连接区102所在平面相交所形成夹角θ。
在一个实施例中,第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ的取值范围为:0°≤θ≤10°。连接片1在进行弯折后装配到电芯中,沿图4至图10所指的上下方向上,第一连接区101与第二连接区102之间具有一定间隙,第二连接区102远离第一连接区101的一侧与极柱4连接,第一连接区101远离第二连接区102的一侧与极耳501连接,若第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ大于10°,则连接片1张开的角度过大,不便于安装到极组5与极柱4之间,即使在连接片1装入电芯中之后,对极耳501、极柱4具有较大的推力,存在压伤极耳501的风险,从而导致断路,影响电芯质量。因此,通过设置第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ在0°至10°范围内取值,可以保证弯折后的连接片1能够顺利安装到极柱4与极组5之间,并且稳定性较好,可以避免损伤极耳501,从而保证电芯的质量。
需要说明的是,对于连接片1的弯折加工,可以将连接片1弯折至第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ在0°到10°之间的任一角度。优选地,第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ的取值范围为:0°≤θ≤8°。
在一个实施例中,如图17所示,第一连接区101与第二连接区102之间的夹角为0°,即第一连接区101与第二连接区102平行,便于安装,不会对极柱4及极耳501施加推力,有利于保护电芯内部结构。在连接片呈折弯状态且第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ为0°时,第一本体部123与第一连接区101在同一平面上,第二连接区102到第一连接区101的垂直距离小于第二本体部133到第一连接区101的垂直距离。
另外,在其他实施例中,如图18所示,第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ为5°,第一连接区101与第二连接区102之间具有较小的张开角度,则在对连接片1进行弯折过程中所需施加的压力可以适当减小,对加工设备的要求降低,成本降低,且可以提高加工效率。需要说明的是,第一连接区101与第二连接区102之间张开的角度较小,在安装到电芯中之后,只需极柱4与极组5之间对连接片1施加较小的压力即可,不会损伤极柱4及极耳501。
另外,在其他实施例中,如图19所示,第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ为8°,同样可以满足装配的要求,并且可以进一步提高加工效率。
需要说明的是,当第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ大于0°时,第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的距离F指的是第一连接区101的上表面与第二连接区102的下表面之间的最小距离。
在一个实施例中,连接段103还包括:连接在第一连接区101与弯折部113之间的第一本体部123、连接在弯折部113与第二连接区102之间的第二本体部133,第一本体部123与第一连接区101在同一平面上,第二本体部133高于第二连接区102或与第二连接区102齐平,第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离为H0;极柱4包括柱体401和底板402,柱体401穿设在盖板3上开设的极柱孔中,底板402位于盖板3的下侧,底板402沿上下方向的尺寸为K,底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离为N,其中,(K+N)-H0≥N。其中,第二本体部133高于第二连接区102高于指的是在沿上下方向上,第二本体部133位于第二连接区102的上方;上下方向指的是图4至图10中箭头所指的“上下”方向;下侧指的是图4至图10中箭头所指的“下”所在方向的一侧,盖板3的下侧朝向壳体2内部。通过设置第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板402沿上下方向的尺寸K、底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N之间满足(K+N)-H0≥N的关系式,将第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板402沿上下方向的尺寸K及底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N关联起来,根据电芯内部的实际空间设计各个零部件的尺寸,充分利用电芯内部空间的同时,保证连接片1弯折位置不与下塑件6发生干涉,避免下塑件6与连接片1相互挤压造成变形,从而保证影响电芯的质量。
需要说明的是,极柱孔为盖板3上沿上下方向贯通的通孔,极柱4的底板402在垂直于上下方向的平面上的投影面积大于柱体401在该平面上的投影面积,且大于极柱孔在该平面上的投影面积,因此底板402被盖板3限位与盖板3的下侧;极柱4与极柱孔之间设置有密封圈8、下塑件6、上塑件9,以保证极柱4与盖板3绝缘,密封圈8被压缩,底板402的上表面与盖板3的下表面之间具有密封圈8的部分结构及下塑件6的部分结构,底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N等于位于底板402的上表面与盖板3的下表面之间部分的密封圈8被压缩后的沿上下方向的尺寸,则(K+N)表示极柱4的下表面与盖板3的下表面之间的距离ΔH,则公式(K+N)-H0≥N表示为ΔH-H0≥N;进一步结合图5和图8所示,连接片1的第二连接区102的上表面与极柱4的下表面相抵接,连接片1上未与极柱4焊接的部分也位于盖板3下侧的下塑件6与极组5之间,与连接片1上未与极柱4焊接的部分相对应的下塑件6上的区域的下表面与底板402的上表面齐平,由于第二本体部133高于第二连接区102或与第二连接区102齐平,则在沿上下方向上,第二本体部133上一定包含了连接片1上距离盖板3最近的位置,H0为第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离,H0≥0,则(K+N)-H0表示连接片1与盖板3之间沿上下方向的最小距离,若(K+N)-H0小于底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N,则会出现连接片1弯折位置(具体为第二本体部133)与下塑件6干涉的情况,下塑件6及连接片1相互挤压造成变形,影响电芯的质量。
优选地,第二本体部133高于第二连接区102,第二连接区102与连接段103呈阶梯状连接,H0>0,(K+N)-H0>N。进一步结合图17所示,在连接片1呈折弯状态时,第一连接区101与第一本体部123位于同一侧且在同一平面上,第二连接区102与第二本体部133位于同一侧,但第二连接区102与第二本体部133不在同一平面上,第二连接区102的上表面与第二本体部133的上表面之间沿上下方向具有高度差H0,第二连接区102到第一连接区101的垂直距离F小于第二本体部133到第一连接区101的垂直距离H4,呈折弯状态的连接片在第二连接区102所对应区域的总厚度小于在第二本体部133所对应区域的总厚度,进一步结合图7至图8所示,第二连接区102与极柱4相对应,第二本体部133位于下塑件6与极组之间的空隙中,极柱4的下表面低于与第二本体部133相对应的下塑件6处的下表面,极柱4与极组5之间的距离较小,因此,通过设置第二连接区102与连接段103呈阶梯状连接,第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板402沿上下方向的尺寸K及底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N之间满足关系式(K+N)-H0>N,在连接片1处于折弯状态时与电芯内部的空间布局更匹配,能够充分利用电芯内部空间,提高电芯内部空间利用率,有利于提高电芯容量,并且通过设置第二本体部133到第一连接区101的距离较大,更便于对连接片1从弯折部113处进行弯折,有利于提高加工效率。其中,下表面指的是沿图8中箭头所指的“下”所在方向的表面;由于第一本体部123与第一连接区101在同一平面上,则第二本体部133到第一连接区101的垂直距离等于第二本体部133到第一本体部123的垂直距离。
在一个实施例中,底板402沿上下方向的尺寸K的取值范围为:1.5mm≤K≤2.5mm。其中,底板402沿上下方向的尺寸即为底板402的厚度。若底板402沿上下方向的尺寸K小于1.5mm,则底板402的厚度过小,结构强度较弱,极柱4稳定性较差,影响电芯质量;若底板402沿上下方向的尺寸K大于2.5mm,则底板402的厚度过大,成本较高,且重量过大,不利于提高电芯的能量密度。因此,通过设置底板402沿上下方向的尺寸K在1.5mm至2.5mm范围内取值,既可以保证极柱4具有足够的结构强度,保证电芯质量,又可以尽可能地减轻极柱4的重量及成本,有利于提高电芯的能量密度。考虑结构成本,优选地,底板402沿上下方向的尺寸K为2mm。
在一个实施例中,底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N的取值范围为:0.6mm≤N≤1mm。密封圈8的部分结构及下塑件6的部分结构伸进底板402的上表面与盖板3的下表面之间,若底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N小于0.6mm,则底板402与盖板3之间的距离过小,会对密封圈8及下塑件6造成过度挤压,具有压伤密封圈8及下塑件6的风险,从而影响极柱4与盖板3之间的绝缘性;若底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N大于1mm,则底板402与盖板3之间的距离过大,不能充分压缩密封圈8,影响密封性。因此,通过设置底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N在0.6mm至1mm范围内取值,既可以避免极柱4的底板402压伤密封圈8或下塑件6,从而保证极柱4与盖板3之间的绝缘性,又可以保证极柱4能够充分压缩密封圈8,保证极柱4与盖板3之间的密封性。
取第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板402沿上下方向的尺寸K、底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N采用不同参数值的电芯,实验验证电芯的性能,以下记述H0、K、N采用不同参数值对电芯的影响的实验验证结果。
表2 H0、K、N的不同取值对电芯的影响
由表2可以看出,对于实施案例6至实施案例8的电芯,连接片1的第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板402沿上下方向的尺寸K、底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N之间的关系式为(K+N)-H0>N,在本身请的限定范围内,将连接片1装配到电芯中,连接片弯折位置无异常、无压伤下塑胶的情况,电芯状态良好;对于实施案例9至实施案例10的电芯,(K+N)-H0=N,在本身请的限定范围内,将连接片1装配到电芯中,连接片弯折位置无异常、与下塑胶接触无压伤,电芯合格;然而,对于对比案例6的电芯,N的取值为0.6mm,(K+N)-H0的取值为0.5mm,(K+N)-H0小于N,不在本申请限定的范围内,且(K+N)-H0的值与N的取值相差0.1mm,将连接片1装配到电芯中,连接片弯折位置与下塑胶干涉、下塑胶挤压变形;对于对比案例7和对比案例8的电芯,(K+N)-H0小于N,不在本申请限定的范围内,且(K+N)-H0的值与N的取值相差0.2mm,极柱4的下表面到盖板3的下表面的距离过小,将连接片1装配到电芯中,连接片弯折位置与下塑胶干涉、下塑胶及连接片均挤压变形。
综上,当第二本体部133的上表面与第二连接区102的上表面之间沿上下方向的距离H0、底板402沿上下方向的尺寸K、底板402的上表面与盖板3的下表面之间的距离N之间满足(K+N)-H0≥N的关系式时,可以充分利用电芯内部空间的同时,保证连接片1弯折位置不与下塑件6发生干涉,避免下塑件6与连接片1相互挤压造成变形,从而能够保证影响电芯的质量。
在一个实施例中,弯折部113上开设有N个通孔104,在沿连接段103的宽度方向上,弯折部113上相距最远的两个侧边之间的距离为L,N个通孔104沿连接段103的宽度方向的尺寸总和为W,其中,L与W之间满足关系式:0.3≤W/L≤0.7,N为大于等于1的正整数。需要说明的是,连接段103包括弯折部113,连接段103适于在弯折部113处弯折;宽度方向指的是沿图15至图16中箭头所指的“宽度方向”,与图2中直角坐标系中的X轴方向同向;弯折部113上相距最远的两个侧边指的是在沿宽度方向上,弯折部113最外侧的两个侧边。通过在第一连接区101与第二连接区102之间的连接段103上构造弯折部113,并在弯折部113上开设通孔104,减少了弯折部113沿宽度方向上的实体部分,使得该部分的抗弯折强度得到一定程度的减小,从而便于实现连接片1从弯折部113处弯折,降低加工难度,提高生产效率,并且,通过限定所有通孔104沿宽度方向的尺寸总和W与弯折部113沿宽度方向的最外侧两个侧边之间的距离L的比值在0.3至0.7范围内取值,既可以避免因通孔104相对于弯折部113的尺寸过小而对弯折部113强度的减小不明显,又可以避免因通孔104相对于弯折部113的尺寸过大而导致弯折部113的强度过低,从而既可以保证连接片1能够顺利实现弯折,又可以保证弯折后的连接片1形状的稳定性,保证连接片1的质量,有利于实现批量生产。
需要说明的是,弯折部113为连接段103上的一段,第一本体部123、弯折部113、第二本体部133依次连接,通过在弯折部113上开设通孔104,减弱了弯折部113的强度,以便于连接片1从弯折部113处进行弯折,在沿连接段103的宽度方向上,若通孔104的尺寸W与弯折部113的尺寸L之间的比值小于0.3,则通孔104在弯折部113上所占的面积过小,即通孔104相对于弯折部113的尺寸过小,对弯折部113强度的减弱效果不明显,弯折部113仍具有较高的抗弯强度,连接片1弯折过程较为费力,生产加工效率较低,较难实现批量生产;若通孔104的尺寸W与弯折部113的尺寸L之间的比值大于0.7,则通孔104在弯折部113上所占的面积过大,即通孔104相对于弯折部113的尺寸过大,弯折部113上除通孔104外剩余的实体部分过少,弯折部113的强度过小,虽然容易实现连接片1的弯折,但弯折后的连接片1的强度不行,形状不稳定,质量较差,不符合标准。
在一个实施例中,N=1,弯折部113上开设有1个通孔104,W即为一个通孔104沿连接段103的宽度方向的尺寸。
另外,在其他实施例中,N为大于1的正整数,弯折部113上开设有多个通孔104,则W即为每个通孔104在沿连接段103的宽度方向的尺寸相加得到的总和。
在一个实施例中,弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L的取值范围为:40mm-50mm。连接片1从弯折部113处进行弯折,折痕沿连接段103的宽度方向,若弯折部113沿宽度方向的尺寸L大于50mm,则弯折部113沿宽度方向的尺寸过大,强度较高,弯折过程中较为费力,加工效率较低;若弯折部113沿宽度方向的尺寸L小于40mm,则弯折部113沿宽度方向的尺寸过小,虽然容易实现弯折,但弯折后的连接片1的强度较差,形状不稳定,质量较差。因此,通过设置弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L在40mm-50mm范围内取值,既可以保证连接片1能够顺利从弯折部113处进行弯折,提高加工效率,又可以保证弯折后的连接片1仍具有足够的强度,保证连接片1弯折状态的稳定性,从而提高连接片1的质量及可靠性。
在一个实施例中,通孔104沿连接段103的宽度方向的尺寸W的取值范围为:15mm-35mm。若通孔104的宽度尺寸W小于15mm,则通孔104的尺寸过小,对弯折部113强度的减弱效果较差,连接片1弯折过程较为费力,生产加工效率较低;若通孔104的宽度尺寸W大于35mm,则通孔104的尺寸过大,弯折部113上的实体部分过少,弯折部113的强度过小,弯折后的连接片1的强度较差,形状不稳定,可靠性较差,甚至会出现折断的风险。因此,通过设置通孔104沿弯折部113的宽度方向的尺寸W在15mm-35mm范围内取值,既可以在一定程度上减弱连接段103的抗弯折强度,提高对连接片1进行弯折加工的加工效率,又可以避免连接片1在弯折部113处的强度过低,从而保证连接片1的稳定性和可靠性。
在一个实施例中,进一步结合图15至图16所示,连接段103的本体宽度为L0,连接段103的本体宽度L0与弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L之间满足关系式:0≤(L0-L)/L0<0.2。连接段103的本体包括连接在第一连接区101与弯折部113之间的第一本体部123、连接在弯折部113与第二连接区102之间的第二本体部133,第一本体部123、弯折部113、第二本体部133依次连接形成连接段103,弯折部113为连接段103上位于连接段103上中间部位的一段。若(L0-L)/L0大于0.2,则弯折部113沿宽度方向的尺寸过小,强度较差,连接片1弯折后形状不稳定,还具有折断的风险。因此,通过设置连接段103的本体宽度L0与弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L之间满足关系式0≤(L0-L)/L0<0.2,来限定弯折部113与连接段103的本体之间的尺寸关系,既可以防止弯折部113延伸出连接段103的本体宽度所在范围而损伤电芯内的其他相邻零件,又可以保证弯折部113具有足够的结构强度,从而保证弯折后的连接片形状的稳定性,从而进一步提高安全性。优选地,连接段103的本体宽度与第二连接区102的宽度相同,其中,连接段103的本体指的是第一本体部123和第二本体部133。
需要说明的是,弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L小于等于连接段103的本体宽度L0。若弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L大于连接段103的本体宽度L0,则在宽度方向上,弯折部113延伸出连接段103的本体所在范围,容易刺伤电芯内部其他零件,因此,通过设置弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L小于或等于连接段103的本体宽度L0,可以防止弯折部113上延伸出的部分刺伤电芯内的其他部件,从而提高电芯的安全性。
优选地,弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L小于连接段103的本体宽度L0。在连接片1沿弯折部113弯折过程中,弯折部113受挤压,弯折部113上的实体部分会沿图16所示的宽度方向朝向两侧延伸,可能会延伸出连接段103的本体宽度所在范围,通过设置弯折部113沿宽度方向的尺寸L小于连接段103的本体宽度L0,在沿宽度方向上,弯折部113的两侧到连接段103的本体的侧边均具有一定的间距,即为弯折部113沿宽度方向的延伸预留了让位空间,可以防止弯折部113延伸出连接段103的本体宽度所在范围,从而防止弯折部113上延伸出的部分刺伤电芯内的其他部件,从而提高电芯的安全性。
连接片1的弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L、通孔104沿连接段103的宽度方向的尺寸W、W/L、第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ均为连接片1本身相关的参数值,以下记述L、W、W/L、θ采用不同参数值的连接片1的实验验证结果。
表3 L、W、W/L、θ采用不同参数值的连接片的验证结果
其中,以实施案例11为例进行说明,实施案例11指的是连接片1的弯折部113沿连接段103的宽度方向的尺寸L取42mm,通孔104沿连接段103的宽度方向的尺寸W取15mm,W/L的值为0.357,将应用该组参数的连接片1弯折至第一连接区101与第二连接区102之间的夹角θ在5°到10°之间的任一角度,统计实施案例1的连接片的弯折效率为25ea/min,即每分钟加工25件。
由表3可以看出,对于实施案例11至实施案例20的连接片,W/L的值均在0.3至0.7范围内,即在本申请限定的范围内,弯折效率在25 ea/min至35 ea/min,连接片1在弯折后的弯折状态无明显异常,加工效率均满足批量生产的要求;然而,对于对比案例9和对比案例10的连接片,W/L的值均小于0.3,不在本申请限定的范围内,弯折效率分别为17 ea/min、20 ea/min,虽然连接片弯折状态无明显异常,但效率过低、没法批量生产;对于对比案例11至对比案例13的连接片,W/L的值均大于0.7,不在本申请限定的范围内,弯折效率分别为37ea/min、39 ea/min、40 ea/min,虽然弯折效率较高,但连接片弯折后强度不行,形状不稳定,产品不符合标准。
综上,当通孔104沿宽度方向的尺寸W与弯折部113沿宽度方向的尺寸L的比值在本申请限定的0.3至0.7范围内取值时,既可以保证连接片1能够顺利实现弯折,又可以保证弯折后的连接片1仍具有足够的连接强度,保证连接片1的稳定性,实现批量生产。
进一步地,实施案例15的连接片的W/L的值为0.667,实施案例20的连接片的W/L的值为0.700,实施案例19的连接片的W/L的值为0.6,对应地,实施案例15和实施案例20的连接片的弯折效率为35 ea/min,实施案例19的连接片的弯折效率为30 ea/min,上述三个实施例的连接片的加工效率较高,结果最优;实施案例13的连接片的W/L的值为0.452,实施案例14的连接片的W/L的值为0.500,实施案例18的连接片的W/L的值为0.500,对应地,实施案例13和实施案例18的连接片的弯折效率为30 ea/min,实施案例14的连接片的弯折效率为31 ea/min,上述三个实施例的连接片的生产效率效率适中;实施案例11的连接片的W/L的值为0.357,实施案例12的连接片的W/L的值为0.405,实施案例16的连接片的W/L的值为0.340,实施案例17的连接片的W/L的值为0.400,对应地,实施案例11和实施案例16的连接片的弯折效率为25 ea/min,实施案例12和实施案例17的连接片的弯折效率为26 ea/min,上述四个实施例的连接片在满足批量生产的基础上,效率偏低。可以进一步得出,当W/L的值在本申请限定的范围内前提下,W/L的值越大,弯折效率越高,越适合批量生产。
另外,对于实施案例11至实施案例20的连接片,弯折部113沿宽度方向的尺寸L均在本申请限定的40mm-50mm范围内,通孔104沿宽度方向的尺寸W均在本申请限定的15mm-35mm范围内,W/L的值均在本申请限定的0.3至0.7范围内,将连接片进行弯折,第一连接区101与第二连接区102之间的夹角加工至本申请限定的0°至10°范围内,连接片1在弯折后的弯折状态无明显异常,加工效率均满足批量生产的要求;而对于对比案例9和对比案例10的连接片,通孔104沿宽度方向的尺寸W均小于15mm,不在本申请的范围内,导致W/L的值小于本申请限定的范围,弯折过程较为困难,弯折效率过低;对于对比案例12和对比案例13的连接片,通孔104沿宽度方向的尺寸W均大于35mm,不在本申请的范围内,导致W/L的值大于本申请限定的范围,弯折部的强度过低,导致连接片弯折后强度不行,形状不稳定,产品不符合标准,无法生产;对于对比案例11的连接片,虽然弯折部113沿宽度方向的尺寸L及通孔104沿宽度方向的尺寸W均在本申请限定的范围内,但W/L的值大于0.7,不在本申请限定的范围内,同样存在弯折部的强度过低的问题,导致连接片弯折后强度不行,形状不稳定,产品不符合标准,无法生产。综上,当弯折部113沿宽度方向的尺寸L、通孔104沿宽度方向的尺寸W及W/L的值均在本申请限定的范围内时,既可以保证连接片弯折状态无明显异常,又可以保证弯折效率可以批量生产的要求。
在一个实施例中,第一连接区101包括一个焊接部111,焊接部111适于与至少一个极耳501焊接,实现连接片1与极组5的电性连接。
另外,在其他实施例中,第一连接区101包括多个焊接部111,每个焊接部111适于与至少一个极耳501焊接,则一个连接片1可以实现同时与多个极组5的电性连接,即多个极组5连接到同一个整体的连接片上,把传统的多个连接片优化为一个,零件数量减少,工序简化,实现降本。
优选地,第一连接区101包括两个焊接部111,每个焊接部111上焊接两个极耳501,实现对四极组电芯的连接。对应地,极柱4的数量为两个,两个极柱4在盖板3上间隔设置,分别为正极柱、负极柱,连接片1的数量为两个且与两个极柱4一一对应,一个连接片1与极组5的正极耳连接,另一个连接片1与极组5的负极耳连接;极组5的数量为四个,每个极组5具有一个正极耳和一个负极耳,连接片1上具有两个焊接部111,每个焊接部111上焊接两个极耳,即四个正极耳焊接在同一个连接片1上,四个负极耳焊接在另一个连接片1上,与传统的四极组的电芯采用四个连接片的形式相比,本实施例在正负极各采用一个整体的连接片,减少了连接片1的数量,零件数量减少,工艺相对简单,有利于提高电芯的装配效率。具体地,在沿图2中直角坐标系的Z轴方向上,两个焊接部111之间具有间隔,两个焊接部111沿X轴方向的端部连接在一起,四个极组沿图2中直角坐标系的Z轴方向排列,极耳501的根部511从两个焊接部111之间的间隔中穿出或从第一连接区101位于Z轴方向的两侧的侧边处穿过,从而实现极耳501从连接片1的下侧穿至第一连接区101的上侧,极耳501沿上下方向穿过第一连接区101后进行弯折,使得位于第一连接区101上方的部分与焊接部111的上表面贴合,弯折的部分即形成的连接部521,便于连接部521与焊接部111焊接。
在一个实施例中,电芯还包括:绝缘板7,绝缘板7位于极组5与连接片1之间,绝缘板7上开设有通槽701,极耳501穿过通槽701后与连接片1焊接。需要说明的是,传统的电芯通常通过盖板组件中的下塑件6直接与极组抵接来实现盖板组件对极组的固定,然而,下塑件6通常仅通过其上的朝向远离盖板3方向凸起的凸起部来压在极组上,对极组施加的作用力不均匀,存在极组局部被压伤的风险,并且下塑件6对极耳501无保护作用,极耳501容易发生挤压撕裂。本实施例的电芯,通过在极组5与盖板3之间设置绝缘板7,并在绝缘板7上开设通槽701,使得极耳501收拢后从绝缘板7上的通槽701中穿过,可以更好保护极耳501,降低极耳501收拢不良、撕裂的风险;并且,绝缘板7为一个整板,盖板组件直接压在绝缘板7上,绝缘板7向极组5施加的压力更均匀,可以更好固定极组5、减小极片被压伤的风险。
在一个实施例中,绝缘板7沿上下方向的尺寸H2的取值范围:0.5mm-1mm。若绝缘板7的厚度H2小于0.5mm,则绝缘板7过薄,强度不足,容易被压变形,进而损伤极组5;若绝缘板7的厚度H2大于1mm,则绝缘板7过厚,重量过大。因此,通过设置绝缘板7的厚度H2在0.5mm-1mm范围内取值,既可以保证绝缘板7具有足够的强度,保证绝缘板7结构的稳定性,避免损伤极组5,又可以避免绝缘板7重量过重,从而降低成本。
在一个实施例中,盖板组件还包括下塑件6,下塑件6支撑在盖板3与绝缘板7之间,下塑件6沿上下方向的尺寸H3的取值范围:2mm-4mm。其中,下塑件6的高度指的是下塑件6沿图5中箭头所指的“上下”方向的尺寸,与绝缘板7的厚度方向同向。若下塑件6的高度小于2mm,则下塑件6的高度过小,导致盖板3与极组5之间的间隔过小,没有足够的空间来容纳极柱4、极耳501及连接片1,存在压伤极组5的风险,影响电芯质量;若下塑件6的高度大于4mm,则下塑件6的高度过大,盖板3与极组5之间的间隔过大,不能很好地起到对极组5及连接片1的固定作用,电芯内部结构稳定性较差,容易出现晃动而造成极耳501撕裂,同样会破坏电芯的质量。因此,通过设置下塑件6的高度在2mm-4mm范围内取值,既可以保证盖板与极组之间具有合理的空间,避免极组被压伤,又可以保证盖板组件对极组5的固定作用,从而保证电芯的质量。
需要说明的是,传统电芯内部空间利用率因结构原因很难提升,本实施例的电芯通过在盖板组件与极组5之间增加绝缘板7,可以通过绝缘板7更好压缩极组5中的极片和隔膜,实现压缩后的空间最大,并且通过绝缘板7对极组5进行固定,对下塑件6的需求减小,可以相应减小下塑件6的厚度,传统的无绝缘板7的电芯中下塑件6的高度为5.5mm-7.5mm,本实施例的下塑件高度可减少1.5mm-2mm,降低了盖板组件的占用空间,盖板组件加上绝缘板7的总厚度与传统的电芯相比,可以节省1mm-1.5mm的空间。
根据本发明的实施例,另一方面,还提供了一种电池包,包括:上述的电芯。优选地,电芯的数量为多个。
虽然结合附图描述了本发明的实施例,但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型,这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种电芯,其特征在于,包括:
壳体,具有开口端;
盖板组件,设置在所述壳体的开口端,以封闭所述壳体,所述盖板组件包括盖板及设置在所述盖板上的极柱;
极组,设置在所述壳体内部,所述极组上朝向所述盖板组件的一侧设置有极耳;
连接片,位于所述盖板组件与所述极组之间,所述连接片包括第一连接区、第二连接区及连接段,所述连接段固定连接在所述第一连接区与所述第二连接区之间,所述连接段包括弯折部,所述弯折部呈弧形弯折,以使所述第一连接区与所述第二连接区相对设置,所述极耳由所述第一连接区的下侧向上穿过所述第一连接区后朝向所述第一连接区的上表面弯折,所述极耳与所述第一连接区的上表面焊接,所述第二连接区的上表面与所述极柱的下表面焊接;
所述第一连接区的上表面与所述第二连接区的下表面之间的距离为F,所述极耳上位于所述第一连接区上侧的部分沿上下方向的尺寸为b,呈弧形弯折的所述弯折部所在圆环的内圆半径为R,其中,b+0.2mm≤F≤R。
2.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,呈弧形弯折的所述弯折部所在圆环的内圆半径R与所述连接片的本体厚度H1之间满足:1.5×H1≤R≤2×H1。
3.根据权利要求2所述的电芯,其特征在于,所述连接片的本体厚度H1的取值范围为:0.6mm-1mm。
4.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述连接段还包括:连接在所述第一连接区与所述弯折部之间的第一本体部、连接在所述弯折部与所述第二连接区之间的第二本体部,所述第一本体部与所述第一连接区在同一平面上,所述第二本体部高于所述第二连接区或与所述第二连接区齐平,所述第二本体部的上表面与所述第二连接区的上表面之间沿上下方向的距离为H0;
所述极柱包括柱体和底板,所述柱体穿设在盖板上开设的极柱孔中,所述底板位于所述盖板的下侧,所述底板沿上下方向的尺寸为K,所述底板的上表面与所述盖板的下表面之间的距离为N,其中,(K+N)-H0≥N。
5.根据权利要求4所述的电芯,其特征在于,所述底板沿上下方向的尺寸K的取值范围为:1.5mm≤K≤2.5mm;
和/或,所述底板的上表面与所述盖板的下表面之间的距离N的取值范围为:0.6mm≤N≤1mm。
6.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述弯折部上开设有N个通孔,在沿所述连接段的宽度方向上,所述弯折部上相距最远的两个侧边之间的距离为L,N个所述通孔沿所述连接段的宽度方向的尺寸总和为W,其中,L与W之间满足关系式:0.3≤W/L≤0.7,N为大于等于1的正整数。
7.根据权利要求6所述的电芯,其特征在于,所述弯折部沿所述连接段的宽度方向的尺寸L的取值范围为:40mm-50mm;
和/或,所述通孔沿所述连接段的宽度方向的尺寸W的取值范围为:15mm-35mm。
8.根据权利要求1所述的电芯,其特征在于,所述连接段的本体宽度为L0,所述连接段的本体宽度L0与所述弯折部沿所述连接段的宽度方向的尺寸L之间满足关系式:0≤(L0-L)/L0<0.2;
和/或,所述第一连接区包括一个或多个焊接部,每个所述焊接部适于与至少一个极耳焊接;
和/或,所述电芯还包括:绝缘板,所述绝缘板位于所述极组与所述连接片之间,所述绝缘板上开设有通槽,所述极耳穿过所述通槽后与所述连接片焊接。
9.根据权利要求8所述的电芯,其特征在于,所述绝缘板沿上下方向的尺寸H2的取值范围:0.5mm-1mm;
和/或,所述盖板组件还包括下塑件,所述下塑件支撑在所述盖板与所述绝缘板之间,所述下塑件沿上下方向的尺寸H3的取值范围:2mm-4mm。
10.一种电池包,其特征在于,包括:
权利要求1至9中任一项所述的电芯。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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