方形电芯及电池

文档序号:1892331 发布日期:2021-11-26 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 方形电芯及电池 (Square electric core and battery ) 是由 李树人 聂荣健 常兴奇 李硕 史童男 于 2021-08-27 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种方形电芯及电池,方形电芯包括:壳体,壳体内设有容纳空间;极组,极组设在容纳空间内,极组的长度方向的一端设有正极耳且另一端设有负极耳,正极耳和负极耳沿着极组的宽度方向延伸;正极连接组件,位于容纳空间内的部分正极连接组件沿着正极耳的延伸方向连接正极耳;负极连接组件,位于容纳空间内的部分负极连接组件沿着负极耳的延伸方向连接负极耳。本发明通过设置正极耳与负极耳沿着极组的宽度方向延伸,设置部分正极连接组件沿着正极耳的延伸方向连接正极耳,设置部分负极连接组件沿着负极耳的延伸方向连接负极耳,改善电流密度分散情况,提高方形电芯性能。(The invention discloses a square battery cell and a battery, wherein the square battery cell comprises: the shell is internally provided with an accommodating space; the pole group is arranged in the accommodating space, one end of the pole group in the length direction is provided with a positive pole lug, the other end of the pole group is provided with a negative pole lug, and the positive pole lug and the negative pole lug extend along the width direction of the pole group; the positive electrode connecting assembly is positioned in the accommodating space and is connected with the positive electrode lug along the extending direction of the positive electrode lug; and the part of the negative electrode connecting assembly positioned in the accommodating space is connected with the negative electrode lug along the extending direction of the negative electrode lug. According to the invention, the positive electrode lug and the negative electrode lug extend along the width direction of the electrode group, part of the positive electrode connecting assembly is arranged to be connected with the positive electrode lug along the extending direction of the positive electrode lug, and part of the negative electrode connecting assembly is arranged to be connected with the negative electrode lug along the extending direction of the negative electrode lug, so that the current density dispersion condition is improved, and the performance of a square battery cell is improved.)

方形电芯及电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域,尤其是涉及一种方形电芯及电池。

背景技术

目前市场上的电池中,锂离子电池(锂离子电池和锂高聚合物电池)的性能最好,同 质量的锂离子电池其能量是铅酸电池的4~6倍,是镍氢电池的2~3倍。

锂离子电池目前主要分为三大类,分别是方形、圆柱、软包;其中方形和圆柱的外壳主要采用的是铝合金,不锈钢等硬壳,软包的外壳则采用的是铝塑膜。相对于圆柱和 软包,方形电芯具有以下优势:1)方形电芯的空间利用率更高,所以方形电芯的能量 密度更高;2)方形电芯的散热性相对更好;3)方形电芯的循环性能更好;4)方形电 芯的制造设备投入门槛低,目前电动车用动力锂离子电池多采用方形电芯来提高电池性 能,降低成本,提高电池安全性。但是目前市场上的方形电芯性能差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种方形 电芯,增大过流面积,提高方形电芯的性能。

本发明还提出一种电池,增大过流面积,提高电池的性能。

根据本发明实施例的一种方形电芯,包括:壳体,所述壳体内设有容纳空间;极组,所述极组设在所述容纳空间内,所述极组的长度方向的一端设有正极耳且另一端设有负极耳,所述正极耳和所述负极耳沿着所述极组的宽度方向延伸;正极连接组件,设在所 述壳体上且部分延伸至所述容纳空间内,位于所述容纳空间内的部分所述正极连接组件 沿着所述正极耳的延伸方向连接所述正极耳;负极连接组件,设在所述壳体上且部分延 伸至所述容纳空间内,位于所述容纳空间内的部分所述负极连接组件沿着所述负极耳的 延伸方向连接所述负极耳。

根据本发明实施例的方形电芯,通过设置正极耳与负极耳沿着极组的宽度方向延伸, 增大正极耳与负极耳的面积,正极耳、负极耳与极组的连接部位面积更大,改善电流密度分散情况,提高方形电芯性能;通过设置部分正极连接组件沿着正极耳的延伸方向连 接正极耳,在增大正极耳的面积的基础上增大正极耳与正极连接组件的接触面积,增大 过流面积;通过设置部分负极连接组件沿着负极耳的延伸方向连接负极耳,在增大负极 耳的面积的基础上增大负极耳与负极连接组件的接触面积,增大过流面积,改善电流密 度分散情况,降低方形电芯温升,提高方形电芯的性能。

一些实施例中,所述正极连接组件包括:正极柱和正极连接板,所述正极柱设在所述壳体上,所述正极连接板位于所述容纳空间内且连接所述正极柱,所述正极连接板沿 着所述正极耳的延伸方向抵接在所述正极耳上;所述负极连接组件包括:负极柱和负极 连接板,所述负极柱设在所述壳体上,所述负极连接板位于所述容纳空间内且连接所述 负极柱,所述负极连接板沿着所述负极耳的延伸方向抵接在所述负极耳上。

具体地,所述正极连接板和/或所述负极连接板上设有过流保护结构,所述过流保护 结构能在所述正极连接板或所述负极连接板上电流过保时断开电路。

更具体地,所述正极连接板包括:第一连接部和第二连接部,所述第一连接部连接所述正极柱,所述第二连接部连接所述正极耳;所述过流保护结构包括:多个间隔开设 置的连接柱,每个所述连接柱的一端连接所述第一连接部且另一端连接所述第二连接 部。

另一些具体实施例中,所述壳体包括:机壳,所述正极连接板和所述负极连接板设在所述机壳内;顶盖,所述顶盖设在所述机壳上,所述正极柱和所述负极柱设在所述顶 盖上。

另一些具体实施例中,所述正极耳、所述正极连接板及所述壳体之间形成有第一预 留空间,所述负极耳、所述负极连接板所述壳体之间形成有第二预留空间,所述第一预留空间和所述第二预留空间用于填充电解液。

更具体地,所述方形电芯还包括:用于吸附气体的吸附物,所述吸附物设在所述第一预留空间和所述第二预留空间内。

可选地,所述壳体的长度为W,宽度为T,高度为H,其中,130mm≤W≤170mm, 0.15W≤T≤0.2W,0.6W≤H≤0.7W。

一些实施例中,所述极组包括:多个正极片,每个所述正极片上设有所述正极耳,所述正极耳的长度与所述正极片的宽度相等;多个负极片,多个所述负极片和多个所述 正极片依次交错堆叠设置,每个所述负极片上设有所述负极耳,所述负极耳的长度与所 述负极片的宽度相等;隔膜,任意相邻的所述正极片和所述负极片之间设有所述隔膜, 且最外侧的所述正极片和最外侧的所述负极片上设有所述隔膜。

根据本发明实施例的一种电池,电池包括:多个方形电芯,所述方形电芯为上述的方形电芯。

根据本发明实施例的电池,通过设置正极耳与负极耳沿着极组的宽度方向延伸,增 大正极耳与负极耳的面积,正极耳、负极耳与极组的连接部位面积更大,改善电流密度分散情况,提高方形电芯性能,提高电池性能;通过设置部分正极连接组件沿着正极耳 的延伸方向连接正极耳,在增大正极耳的面积的基础上增大正极耳与正极连接组件的接 触面积,增大过流面积;通过设置部分负极连接组件沿着负极耳的延伸方向连接负极耳, 在增大负极耳的面积的基础上增大负极耳与负极连接组件的接触面积,增大过流面积, 改善电流密度分散情况,降低方形电芯温升,提高方形电芯的性能,提高电池的性能。

本发明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,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明 显和容易理解,其中:

图1为本发明实施例中方形电芯的机构示意图;

图2为本发明实施例中正极连接板的结构示意图。

附图标记:

100、方形电芯;

10、壳体;11、机壳;12、顶盖;13、容纳空间;

20、极组;24、正极耳;25、负极耳;

30、正极连接组件;31、正极柱;32、正极连接板;321、第一连接部;322、第 二连接部;323、过流保护结构;3231、连接柱;

40、负极连接组件;41、负极柱;42、负极连接板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,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,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、 “下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、 “内”、“外”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 便于描述本发明和简化描述,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发明的限制。

此外,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,用于区别描述特征,无顺序之分,无轻重之分。

在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”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,可以具体 情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图描述本发明实施例的方形电芯100。

如图1所示,根据本发明实施例的一种方形电芯100,包括:壳体10、极组20、正 极连接组件30及负极连接组件40。

壳体10内设有容纳空间13,通过设置容纳空间13,容纳空间13容纳方形电芯100内的各种零部件,壳体10保护容纳空间13内的零部件,壳体10提高了方形电芯100 的安全性。

极组20设在容纳空间13内,极组20的长度方向的一端设有正极耳24且另一端设有负极耳25,正极耳24和负极耳25沿着极组20的宽度方向延伸。正极耳24与负极耳 25分别处于极组20的长度方向的两端,正极耳24与负极耳25不会增加方形电芯100 的高度,减少方形电芯100的高度尺寸,而且极组20的长度方向的两端可为正极耳24 与负极耳25提供更大的空间,正极耳24与负极耳25可以沿着极组20的宽度方向延伸 的更长,正极耳24与负极耳25的面积得到增大,从而使正极耳24、负极耳25与极组 20的连接面更大,增大过流面积,改善电流密度的分散状况,使方形电芯100内部的温 度分布均匀,提高方形电芯100的性能。

正极连接组件30设在壳体10上且部分延伸至容纳空间13内,位于容纳空间13内的部分正极连接组件30沿着正极耳24的延伸方向连接正极耳24,通过设置部分正极连 接组件30沿着正极耳24的延伸方向连接正极耳24,在正极耳24增大面积的基础上增 大正极连接组件30与正极耳24的接触面积,增大过流面积,改善电流密度的分散状况, 使方形电芯100内部的温度分布均匀,进一步提高方形电芯100的性能。

负极连接组件40设在壳体10上且部分延伸至容纳空间13内,位于容纳空间13内的部分负极连接组件40沿着负极耳25的延伸方向连接负极耳25,通过设置部分负极连 接组件40沿着负极耳25的延伸方向连接正极耳24,在负极耳25增大面积的基础上增 大负极连接组件40与负极耳25的接触面积,增大过流面积,改善电流密度的分散状况, 使方形电芯100内部的温度分布均匀,进一步提高方形电芯100的性能。

根据本发明实施例的方形电芯100,通过设置正极耳24与负极耳25沿着极组20的宽度方向延伸,增大正极耳24与负极耳25的面积,正极耳24、负极耳25与极组20 的连接部位面积更大,改善电流密度分散情况,提高方形电芯100性能;通过设置部分 正极连接组件30沿着正极耳24的延伸方向连接正极耳24,在增大正极耳24的面积的 基础上增大正极耳24与正极连接组件30的接触面积,增大过流面积;通过设置部分负 极连接组件40沿着负极耳25的延伸方向连接负极耳25,在增大负极耳25的面积的基 础上增大负极耳25与负极连接组件40的接触面积,增大过流面积,改善电流密度分散 情况,降低方形电芯100温升,提高方形电芯100的性能。

如图1所示,一些实施例中,正极连接组件30包括:正极柱31和正极连接板32, 正极柱31设在壳体10上,正极连接板32位于容纳空间13内且连接正极柱31,正极连 接板32沿着正极耳24的延伸方向抵接在正极耳24上。例如,正极耳24的延伸方向为 上下方向,正极连接板32沿着上下方向延伸,在上下方向上,正极耳24与正极连接板 32完全贴合,增大过流面积。

负极连接组件40包括:负极柱41和负极连接板42,负极柱41设在壳体10上,负 极连接板42位于容纳空间13内且连接负极柱41,负极连接板42沿着负极耳25的延伸 方向抵接在负极耳25上。例如,负极耳25的延伸方向为上下方向,负极连接板42沿 着上下方向延伸,在上下方向上,负极耳25与负极连接板42完全贴合,增大过流面积。

如图1所示,可选地,正极柱31与负极柱41设在极组20的同一侧,通过将正极柱 31与负极柱41设在极组20的同一侧,方形电芯100同侧出正极柱31与负极柱41,方 形电芯100与现有技术中的标准模组相匹配,提高通用性。

如图2所示,具体地,正极连接板32和/或负极连接板42上设有过流保护结构323,过流保护结构323能在正极连接板32或负极连接板42上电流过保时断开电路。例如, 正极连接板32上设有过流保护结构323,过流保护结构323在正极连接板32上的电流 过保时断开电路;或者,负极连接板42上设有过流保护结构323,过流保护结构323 在负极连接板42上的电流过保时断开电路;在或者,正极连接板32和负极连接板42 上均设有过流保护结构323。

如图2所示,更具体地,正极连接板32包括:第一连接部321和第二连接部322, 第一连接部321连接正极柱31,第二连接部322连接正极耳24。

过流保护结构323包括:多个间隔开设置的连接柱3231,每个连接柱3231的一端连接第一连接部321且另一端连接第二连接部322。例如,连接柱3231设有两个,两个 连接柱3231间隔开设置,两个连接柱3231的上端连接第一连接部321,两个连接柱3231 的下端连接第二连接部322,在发生电流过流时,较高的温度将两个连接柱3231熔断, 从而对方形电芯100进行保护,提高安全性。

一些实施例中,第一连接部321焊接在正极柱31上,第二连接部322焊接在正极耳24上。

一些实施例中,负极连接板42包括:第一连接部321和第二连接部322,第一连接部321连接负极柱41,第二连接部322连接负极耳25。

过流保护结构323包括:多个间隔开设置的连接柱3231,每个连接柱3231的一端连接第一连接部321且另一端连接第二连接部322。例如,连接柱3231设有两个,两个 连接柱3231间隔开设置,两个连接柱3231的上端连接第一连接部321,两个连接柱3231 的下端连接第二连接部322,在发生电流过流时,较高的温度将两个连接柱3231熔断, 从而对方形电芯100进行保护,提高安全性。

一些实施例中,第一连接部321焊接在负极柱41上,第二连接部322焊接在负极耳25上。

如图1所示,另一些具体实施例中,壳体10包括:机壳11及顶盖12。

正极连接板32和负极连接板42设在机壳11内。顶盖12设在机壳11上,正极柱 31和负极柱41设在顶盖12上。例如,顶盖12设在机壳11的顶端,顶盖12封闭容纳 空间13,正极柱31与负极柱41设在顶盖12的上侧,正极柱31设在顶盖12的左侧, 负极柱41设在顶盖12的右侧。

另一些具体实施例中,正极耳24、正极连接板32及壳体10之间形成有第一预留空间(图未示出),负极耳25、负极连接板42壳体10之间形成有第二预留空间(图未示 出),第一预留空间和第二预留空间用于填充电解液,通过设置第一预留空间及第二预 留空间,第一预留空间及第二预留空间用于填充电解液,增加了方形电芯100的注液量, 提高方形电芯100的循环性能。其中,电解液的具有高导电率,电解液在负10摄氏度 的情况下电解液的导电率大于4mS/cm。

更具体地,方形电芯100还包括:用于吸附气体的吸附物(图未示出),吸附物设 在第一预留空间和第二预留空间内,通过设置吸附物,吸附物吸附容纳空间13内的气 体,减少方形电芯100的产气情况。其中,吸附物为包硅改性纳米碳酸钙、金属有机骨 架、氧化镁掺杂硅基介孔材料、硅胶、从介孔分子筛原粉、毛竹活性炭中的一种或者多 种。例如,极组20的涂层材料为NCM材料,NCM材料会产生气体,导致方形电芯100 出现问题,吸附物为毛竹活性炭,毛竹活性炭将MCN产生的气体吸附在其内部。可以 理解,电解液具有一定腐蚀性,吸附物的材质使其不会在电解液中被腐蚀,而且吸附物 在吸附气体后本身体积无任何变化,同时吸附物在高温或者低温环境中依然具有良好的 吸附效果,同时吸附物的材质具有一定的仿生性质。

可选地,壳体10的长度为W,宽度为T,高度为H,其中,130mm≤W≤170mm, 0.15W≤T≤0.2W,0.6W≤H≤0.7W。例如,W为130mm,T为20mm,H为80mm; 或者,W为150mm,T为25mm,H为100mm;再或者,W为170mm,T为30mm,H 为110mm。

一些实施例中,极组20包括:多个正极片(图未示出)、多个负极片(图未示出) 及隔膜(图未示出)。

每个正极片上设有正极耳24,正极耳24的长度与正极片的宽度相等,通过设置正极耳24的长度等于正极片的宽度,增大正极耳24与正极片的连接面积,增大过流面积, 使电流密度分散良好,提高方形电芯100各部位温度的一致性。例如,正极耳24在上 下方向上的尺寸为正极耳24的长度,正极片在上下方向上的尺寸为正极片的宽度,相 比较现有技术中正极片模切出正极耳24,本发明通过设置正极耳24的长度等于正极片 的宽度,省去模切工序,降低成本。

多个负极片和多个正极片依次交错堆叠设置,每个负极片上设有负极耳25,负极耳 25的长度与负极片的宽度相等,通过设置负极耳25的长度等于负极片的宽度,增大负极耳25与负极片的连接面积,增大过流面积,使电流密度分散良好,提高方形电芯100 各部位温度的一致性。例如,负极耳25在上下方向上的尺寸为负极耳25的长度,负极 片在上下方向上的尺寸为负极片的宽度,相比较现有技术中负极片模切出负极耳25,本 发明通过设置负极耳25的长度等于负极片的宽度,省去模切工序,降低成本。

任意相邻的正极片和负极片之间设有隔膜,且最外侧的正极片和最外侧的负极片上 设有隔膜。

一些实施例中,正极片的材质为铝,负极片的材质为铜。

具体地,正极片上设有正极涂层(图未示出),正极涂层的材料为NCM532、NCM111中一种,当然,正极涂层的材料还可以为其他倍率性能较好的材料。例如,正极涂层的 材料为NCM532,提高安全性能,能过针刺、1.5倍过充、150℃热箱的安全性测试。

更具体地,负极片上设有负极涂层(图未示出),负极涂层的材料为石墨外包覆软碳材料。

一些实施例中,隔膜为16um基膜。

下面结合图1及图2,描述本发明方形电芯100的一个具体实施例。

一种方形电芯100包括:壳体10、极组20、正极连接组件30、负极连接组件40、 吸附物。

壳体10包括机壳11及顶盖12。机壳11上设有容纳空间13。顶盖12设在机壳11 上。壳体10的长度为W,宽度为T,高度为H,其中,W为150mm,T为25mm,H 为100mm。

极组20设在容纳空间13内,极组20包括:多个正极片、多个负极片及隔膜。

正极片的左端设有正极耳24,正极耳24的长度与正极片的宽度相等。多个负极片和多个正极片依次交错堆叠设置,每个负极片的右端设有负极耳25,负极耳25的长度 与负极片的宽度相等。隔膜设在任意相邻的正极片与负极片之间,且最外侧的正极片和 最外侧的负极片上设有隔膜。

正极连接组件30包括正极柱31和正极连接板32。正极柱31设在顶盖12上。正极 连接板32包括:过流保护结构323、第一连接部321及第二连接部322。第一连接部321 连接正极柱31,第二连接部322连接正极耳24,第二连接部322沿着正极耳24的延伸 方向抵接在正极耳24上,即正极连接板32沿着上下方向抵接在正极耳24上;过流保 护结构323包括两个间隔开设置的连接柱3231,每个连接柱3231的一端连接第连接部 且另一端连接第二连接部322。

负极连接组件40包括负极柱41和负极连接板42,负极柱41设在顶盖12上,负极 连接板42位于容纳空间13内且连接负极柱41,负极连接板42沿着负极耳25的延伸方 向抵接在负极耳25上,即负极连接板42沿着上下方向抵接在正极耳24上。

其中,正极耳24、正极连接板32及壳体10之间形成有第一预留空间,负极耳25、 负极连接板42壳体10之间形成有第二预留空间,第一预留空间和第二预留空间用于填 充电解液。

吸附物为硅胶,吸附物用于吸附气体,吸附物设在第一预留空间和第二预留空间内。

根据本发明实施例的一种电池,电池包括:多个方形电芯100,方形电芯100为上述的方形电芯100。

根据本发明实施例的电池,通过设置正极耳24与负极耳25沿着极组20的宽度方向延伸,增大正极耳24与负极耳25的面积,正极耳24、负极耳25与极组20的连接部位 面积更大,改善电流密度分散情况,提高方形电芯100性能,提高电池性能;通过设置 部分正极连接组件30沿着正极耳24的延伸方向连接正极耳24,在增大正极耳24的面 积的基础上增大正极耳24与正极连接组件30的接触面积,增大过流面积;通过设置部 分负极连接组件40沿着负极耳25的延伸方向连接负极耳25,在增大负极耳25的面积 的基础上增大负极耳25与负极连接组件40的接触面积,增大过流面积,改善电流密度 分散情况,降低方形电芯100温升,提高方形电芯100的性能,提高电池的性能。

根据本发明实施例的方形电芯100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而 言都是已知的,这里不再详细描述。

在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“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发明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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的 方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱 离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

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