本发明涉及电池,具体涉及电芯及电池包。
背景技术:
1、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。
2、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。
技术实现思路
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
6、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。
7、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。
8、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。
9、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。
10、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。
11、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。
12、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。
13、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。
14、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。
15、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。
16、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。
17、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。
18、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。
19、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。
20、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。
1.一种电芯,其特征在于,包括:
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;
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;
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;
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;
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;
10.一种电池包,其特征在于,包括:
