一种单体电池及电池包的制作方法

1.本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种单体电池及电池包。


背景技术：

2.电动汽车相较于传统燃油车，续航里程短、充电时间长，这成为阻碍其发展的主要问题。因此，快充技术成为电池厂和整机厂的发展目标。电芯在快充时会产生大量的热量，如果不能均匀有效地散去热量，会引发电芯性能急剧衰减，并引发相应的安全问题。目前使用长电芯的ctp模组，大多数采用底部水冷却的方式进行散热。但长电芯在快充时产生的热量主要集中在极耳及连接片处，研究表明，极耳及连接片处的温升最大。目前长电芯的极耳及连接片处的热量，其冷却热传导路径主要分为两种，一种是连接片
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极耳
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卷芯
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mylay
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铝壳
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冷却板，另一种是极耳
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连接片
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极柱
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顶盖
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铝壳
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冷却板。
3.但这两种冷却热传导路径均较长，从而导致长电芯的散热效率较低，容易累积热量导致热失控现象发生。并且，长电芯因其在z轴具有较长的距离，滥用时会加剧电芯内部热反应的进行，进行热反应产生的气体不能及时逃逸至顶盖上的防爆阀位置，存在一定的安全隐患。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中，长电芯的极耳及连接片处的冷却热传导路径较长，从而导致长电芯的散热效率较低，容易累积热量导致热失控现象发生的问题，提供一种单体电池及电池包。
5.为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种单体电池，包括电芯、正极连接组件、负极连接组件、导热垫组件、壳体及顶盖组件，所述壳体具有开口，所述顶盖组件用于密封所述壳体的开口，所述电芯设置在所述壳体内，所述电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜；
6.所述正极片的一端通过所述正极连接组件与所述顶盖组件连接，所述负极片的一端通过所述负极连接组件与所述顶盖组件连接；所述导热垫组件设置在所述壳体内，所述导热垫组件与所述壳体内壁接触，且所述导热垫组件与所述正极连接组件或所述负极连接组件接触。
7.可选地，所述正极连接组件包括正极极耳和正极连接片，所述正极极耳设置在所述正极片的一端上，所述正极极耳与所述正极连接片连接，并通过所述正极连接片与所述顶盖组件连接；所述导热垫组件的一部分伸入在所述正极极耳与所述正极连接片之间，所述导热垫组件同时与所述正极极耳的表面、所述正极连接片的表面直接接触；
8.所述负极连接组件包括负极极耳和负极连接片，所述负极极耳设置在所述负极片的一端上，所述负极极耳与所述负极连接片连接，并通过所述负极连接片与所述顶盖组件连接；所述导热垫组件的一部分伸入在所述负极极耳与所述负极连接片之间，所述导热垫组件同时与所述负极极耳的表面、所述负极连接片的表面直接接触。
9.可选地，所述顶盖组件包括第一顶盖组件及第二顶盖组件，所述壳体具有相对的两个开口，所述第一顶盖组件用于密封所述壳体的其中一个开口，所述第二顶盖组件用于密封所述壳体的另外一个开口；所述正极片的一端通过所述正极连接组件与所述第一顶盖组件连接，所述负极片的一端通过所述负极连接组件与所述第二顶盖组件连接。
10.可选地，所述导热垫组件包括第一导热垫及第二导热垫，所述第一导热垫包括两个平行的第一导热部及连接在两个平行的第一导热部之间的第一接触部，所述第一接触部与所述正极连接组件直接接触，所述第一接触部覆盖在所述电芯正对所述第一顶盖组件的端面上，其中一个所述第一导热部覆盖所述电芯的底面并由所述壳体的底壁支撑，另一个所述第一导热部覆盖所述电芯的顶面并与所述壳体的顶壁正对；
11.所述第二导热垫包括两个平行的第二导热部及连接在两个平行的第二导热部之间的第二接触部，所述第二接触部与所述负极连接组件直接接触，所述第二接触部覆盖在所述电芯正对所述第二顶盖组件的端面上，其中一个所述第二导热部覆盖所述电芯的底面并由所述壳体的底壁支撑，另一个所述第二导热部覆盖所述电芯的顶面并与所述壳体的顶壁正对。
12.可选地，所述第一接触部的侧壁上设有朝向所述正极连接组件凹陷的第一缺口，所述第一接触部通过所述第一缺口卡合在所述正极连接组件上以实现所述第一接触部与所述正极连接组件的接触；
13.所述第二接触部的侧壁上设有朝向所述负极连接组件凹陷的第二缺口，所述第二接触部通过所述第二缺口卡合在所述负极连接组件上以实现所述第二接触部与所述负极连接组件的接触。
14.可选地，所述第一导热垫在背离所述电芯的表面上设置有朝向所述壳体凸出的第一凸筋，所述第一凸筋沿所述第一导热垫自身的弯折方向延伸，所述第一凸筋用于支撑所述第一导热垫；
15.所述第二导热垫在背离所述电芯的表面上设置有朝向所述壳体凸出的第二凸筋，所述第二凸筋沿所述第二导热垫自身的弯折方向延伸，所述第二凸筋用于支撑所述第二导热垫。
16.可选地，所述电池还包括mylar膜，所述mylar膜包裹所述电芯，所述第一导热垫及所述第二导热垫均覆盖在所述mylar膜的外表面上，所述mylar膜上设有多个第一排气孔；所述第一导热垫及所述第二导热垫上设有多个第二排气孔。
17.可选地，所述导热垫组件的形状为回形框结构，所述导热垫组件框设在所述电芯的外表面上，所述导热垫组件的外侧表面与所述壳体内壁接触，所述导热垫组件的侧壁与所述正极连接组件或所述负极连接组件接触。
18.可选地，所述导热垫组件上设有朝向所述正极连接组件凹陷的第一缺口，所述导热垫组件通过所述第一缺口卡合在所述正极连接组件上以实现所述导热垫组件与所述正极连接组件的接触；
19.所述导热垫组件上设有朝向所述负极连接组件凹陷的第二缺口，所述导热垫组件通过所述第二缺口卡合在所述负极连接组件上以实现所述导热垫组件与所述负极连接组件的接触。
20.根据本发明实施例的单体电池，在壳体内设置导热垫组件，导热垫组件与正极连
接组件或负极连接组件接触，并且导热垫组件还与壳体内壁接触；这样单体电池在正极连接组件或负极连接组件处的热量便可以直接通过导热垫组件传递到壳体上，而不必再需要通过诸多其它结构才能将热量传递到壳体上，以使得单体电池在正极连接组件或负极连接组件处的冷却热传导路径缩短，从而提高单体电池的散热效率，避免热量累积导致热失控现象发生。
21.另一方面，本发明实施例还提供一种电池包，其特征在于，包括多个上述的单体电池，多个所述单体电池电性连接在一起。
22.根据本发明实施例的电池包，因为采用了上述的单体电池，每个单体电池的散热效率都得到提高，可以使得整个电池包的散热效率得到极大提高，改善电池包的散热效果。
附图说明
23.图1是本发明第一实施例提供的单体电池的结构示意图；
24.图2是图1中a-a方向的剖面示意图；
25.图3是图2中b-b方向的剖面示意图；
26.图4是本发明第一实施例提供的单体电池的第一导热垫的结构示意图；
27.图5是本发明第一实施例提供的单体电池的第一导热垫的俯视图；
28.图6是本发明第一实施例提供的单体电池的mylar膜的展开图。
29.说明书中的附图标记如下：
30.1、电芯；2、正极连接组件；21、正极极耳；22、正极连接片；3、负极连接组件；31、负极极耳；32、负极连接片；4、导热垫组件；41、第一导热垫；411、第一导热部；412、第一接触部；412a、第一缺口；413、第一凸筋；42、第二导热垫；43、第二排气孔；5、壳体；6、第一顶盖组件；61、正极极柱；62、防爆阀；7、第二顶盖组件；71、负极极柱；8、mylar膜；81、第一排气孔。
具体实施方式
31.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.第一实施例
34.如图1-6所示，本发明第一实施例提供的单体电池，包括电芯1、正极连接组件2、负极连接组件3、导热垫组件4、壳体5及顶盖组件，所述壳体5具有开口，所述顶盖组件用于密封所述壳体5的开口，所述电芯1设置在所述壳体5内，所述电芯1包括正极片(图中未示出)、负极片(图中未示出)以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜(图中未示出)。所述电芯1可由正极片、负极片和隔膜通过卷绕或堆叠或折叠等现有的电芯加工工艺制成。
35.所述正极片的一端通过所述正极连接组件2与所述顶盖组件连接，所述负极片的
一端通过所述负极连接组件3与所述顶盖组件连接。所述导热垫组件4设置在所述壳体5内，所述导热垫组件4与所述壳体5内壁接触，且所述导热垫组件4与所述正极连接组件2或所述负极连接组件3直接接触。所述导热垫组件4由散热性能良好的绝缘材料制成。例如，所述导热垫组件4的材质可以是硅胶。
36.所述单体电池的底部设置有液冷装置(图中未示出)，所述液冷装置可以快速冷却所述壳体5的底部，从而使得所述正极连接组件2或所述负极连接组件3处的热量经所述导热垫组件4传递至所述壳体5的底部再由所述液冷装置传递到所述单体电池的外部环境中，以对所述单体电池进行更好的散热。
37.第一实施例中，如图1所示，所述顶盖组件包括第一顶盖组件6及第二顶盖组件7，所述壳体5具有相对的两个开口，所述第一顶盖组件6用于密封所述壳体5的其中一个开口，所述第二顶盖组件7用于密封所述壳体5的另外一个开口。所述正极片的一端通过所述正极连接组件2与所述第一顶盖组件6连接，所述负极片的一端通过所述负极连接组件3与所述第二顶盖组件7连接。所述第一顶盖组件6上设有正极极柱61，所述第二顶盖组件7上设有负极极柱71。
38.所述第一顶盖组件6上还设有防爆阀62，所述防爆阀62用于在所述壳体5内部空间压力达到预设的爆破值时打开所述防爆阀62，以对所述壳体5的内部空间泄压，避免所述单体电池发生爆炸。
39.当然，在其它实施例中，也可以将所述正极极柱设置在所述第二顶盖组件上，将所述负极极柱设置在所述第一顶盖组件上。
40.第一实施例中，如图2-3所示，所述正极连接组件2包括正极极耳21和正极连接片22，所述正极极耳21设置在所述正极片的一端上，所述正极极耳21与所述正极连接片22连接，并通过所述正极连接片22与所述第一顶盖组件6上的所述正极极柱61电性连接。
41.所述正极极耳21与所述正极连接片22焊接在一起，焊接完成后所述正极连接片22呈弯折状态。所述导热垫组件4的一部分伸入在所述正极极耳21与所述正极连接片22之间，所述导热垫组件4同时与所述正极极耳21的表面、所述正极连接片22的表面直接接触。
42.所述负极连接组件3包括负极极耳31和负极连接片32，所述负极极耳31设置在所述负极片的一端上，所述负极极耳31与所述负极连接片32连接，并通过所述负极连接片32与所述第二顶盖组件7上的所述负极极柱71电性连接。
43.所述负极极耳31与所述负极连接片32焊接在一起，焊接完成后所述负极连接片32呈弯折状态。所述导热垫组件4的一部分伸入在所述负极极耳31与所述负极连接片32之间，所述导热垫组件4同时与所述负极极耳31的表面、所述正极连接片22的表面直接接触。
44.第一实施例中，如图2-4所示，所述导热垫组件4包括第一导热垫41及第二导热垫42，所述第一导热垫41包括两个平行的第一导热部411及连接在两个平行的第一导热部411之间的第一接触部412，所述第一接触部412伸入所述正极极耳21与所述正极连接片22之间以与所述正极连接组件2直接接触，且所述第一接触部412覆盖在所述电芯1正对所述第一顶盖组件6的端面上，其中一个所述第一导热部411覆盖所述电芯1的底面并由所述壳体5的底壁支撑，另一个所述第一导热部411覆盖所述电芯1的顶面并与所述壳体5的顶壁正对。
45.覆盖所述电芯1的顶面并与所述壳体5的顶壁正对的所述第一导热部411与所述壳体5的顶壁接触，以使得所述第一导热垫41的两个所述第一导热部411均可以将所述第一接
触部412的热量传递到所述壳体5上。
46.在其它实施例中，覆盖所述电芯1的顶面并与所述壳体5的顶壁正对的所述第一导热部411也可以与所述壳体5的顶壁留有一定间隙而不接触，所述导热垫组件4仅依靠另外一个所述第一导热部411将所述第一接触部412的热量传递到所述壳体5底部。
47.所述第二导热垫42包括两个平行的第二导热部及连接在两个平行的第二导热部之间的第二接触部，所述第二接触部伸入所述负极极耳31与所述负极连接片32之间以与所述负极连接组件3直接接触，且所述第二接触部覆盖在所述电芯1正对所述第二顶盖组件3的端面上，其中一个所述第二导热部覆盖所述电芯1的底面并由所述壳体5的底壁支撑，另一个所述第二导热部覆盖所述电芯1的顶面并与所述壳体5的顶壁正对。
48.覆盖所述电芯1的顶面并与所述壳体5的顶壁正对的所述第二导热部与所述壳体5的顶壁接触，以使得所述第二导热垫42的两个所述第二导热部均可以将所述第二接触部的热量传递到所述壳体5上。
49.在其它实施例中，覆盖所述电芯1的顶面并与所述壳体5的顶壁正对的所述第二导热部也可以与所述壳体5的顶壁留有一定间隙而不接触，所述导热垫组件4仅依靠另外一个所述第二导热部将所述第二接触部的热量传递到所述壳体5底部。
50.第一实施例中，如图3所示，覆盖所述电芯1的底面并由所述壳体5的底壁支撑的所述第一导热垫41的第一导热部411与覆盖所述电芯1的底面并由所述壳体5的底壁支撑的所述第二导热垫42的第二导热部直接连接在一起。
51.在其它实施例中，覆盖所述电芯的底面并由所述壳体的底壁支撑的所述第一导热垫的第一导热部与覆盖所述电芯的底面并由所述壳体的底壁支撑的所述第二导热垫的第二导热部也可以相互正对，二者并不连接，相互独立，在二者中间留有一定间隙。
52.第一实施例中，如图3所示，覆盖所述电芯1的顶面的所述第一导热部411与覆盖所述电芯1的顶面的所述第二导热部直接连接在一起。
53.在其它实施例中，覆盖所述电芯的顶面的所述第一导热部与覆盖所述电芯的顶面的所述第二导热部也可以相互正对，二者并不连接，相互独立，在二者中间留有一定间隙。
54.第一实施例中，如图4所示，所述第一接触部412的侧壁上设有朝向所述正极连接组件2凹陷的第一缺口412a，所述第一接触部412通过所述第一缺口412a卡合在所述正极连接组件2上以实现所述第一接触部412与所述正极连接组件2的直接接触。
55.所述第二导热垫42与所述第一导热垫41的形状相同，所述第二接触部的侧壁上设有朝向所述负极连接组件3凹陷的第二缺口，所述第二接触部通过所述第二缺口卡合在所述负极连接组件3上以实现所述第二接触部与所述负极连接组件3的直接接触。
56.通过设置所述第一缺口412a，使得所述第一导热垫41在安装时能更容易地实现与所述正极连接组件2的直接接触，同时也使得二者的接触方式更加稳定；通过设置所述第二缺口，使得所述第二导热垫42在安装时能更容易地实现与所述负极连接组件3的直接接触，同时也使得二者的接触方式更加稳定。
57.第一实施例中，如图4所示，所述第一导热垫41在背离所述电芯1的表面上设置有朝向所述壳体5凸出的第一凸筋413。所述第一凸筋413沿所述第一导热垫41自身的弯折方向延伸，即所述第一凸筋413的两端与所述第一导热垫41的两端对齐。所述第一凸筋413用于支撑所述第一导热垫41。
58.所述第一凸筋413沿所述第一导热垫41的宽度方向设置有多条，相邻的两条所述第一凸筋413之间形成为第一侧面排气通道。所述电芯1产生的气体可以通过所述第一侧面排气通道逃逸到所述防爆阀62处，以避免发生安全事故。
59.如果未设置所述第一凸筋413，则不能形成所述第一侧面排气通道；当所述电芯1沿所述壳体5的轴线方向具有较长距离时，所述电芯1产生的气体不能及时逃逸至所述防爆阀7处，从而不能使所述防爆阀7及时爆破以释放所述壳体5内部的压力，容易发生安全事故。
60.所述第二导热垫42与所述第一导热垫41的形状相同，所述第二导热垫42在背离所述电芯的表面上设置有朝向所述壳体凸出的第二凸筋，所述第二凸筋沿所述第二导热垫自身的弯折方向延伸，即所述第二凸筋的两端与所述第二导热垫的两端对齐。所述第二凸筋用于支撑所述第二导热垫。所述第二凸筋沿所述第二导热垫42的宽度方向设置有多条，相邻的两条所述第二凸筋之间形成为第二侧面排气通道。
61.所述电芯1在所述第二导热垫42覆盖处产生的气体可以从所述第二侧面排气期通道流动到所述第一侧面排气通道进而逃逸到所述防爆阀62处。
62.在本发明的其它一些实施例中，也可以在所述第二顶盖组件上设置防爆阀。此时，所述电芯1在所述第二导热垫42覆盖处产生的气体可以直接从所述第二侧面排气期通道逃逸至所述第二顶盖组件上的防爆阀处，从而起到更好的排气作用。
63.第一实施例中，如图2-3所示，所述电池还包括mylar膜8，所述mylar膜8包裹所述电芯1，以对所述电芯1起到绝缘作用。所述第一导热垫41及所述第二导热垫42均覆盖在所述mylar膜8的外表面上。
64.参照图6及图4，所述mylar膜8上设有多个第一排气孔81。与之相适应地，所述导热垫组件4的第一导热垫及第二导热垫上设有多个第二排气孔43。
65.所述电芯1内部产生的气体通过所述mylar膜8上的所述第一排气孔81和所述导热垫组件4上的所述第二排气孔43排出至所述第一侧面排气通道和所述第二侧面排气通道，从而可以逃逸至所述防爆阀62处，以避免所述单体电池发生爆炸。
66.另外，需要说明的是，虽然所述mylar膜8上设有所述第一排气孔81，但因为所述导热垫组件4上设置有所述第一凸筋413及所述第二凸筋，所述第一凸筋413及所述第二凸筋自身的厚度为所述mylar膜8与所述壳体5内壁之间预留了空隙，可以保证所述壳体5与所述电芯1绝缘。
67.优选地，所述第一排气孔81与所述第二排气孔43交错设置。通过交错设置所述第一排气孔81与所述第二排气孔43，可以使所述第一排气孔81被所述导热垫组件4遮挡覆盖，从而使得所述壳体5的绝缘性能得到双重保障。
68.本发明第一实施例提供的单体电池，在壳体内设置导热垫组件，导热垫组件与正极连接组件或负极连接组件接触，并且导热垫组件还与壳体内壁接触；这样单体电池在正极连接组件或负极连接组件处的热量便可以直接通过导热垫组件传递到壳体上，而不必再需要通过诸多其它结构才能将热量传递到壳体上，以使得单体电池在正极连接组件或负极连接组件处的冷却热传导路径缩短，从而提高单体电池的散热效率，避免热量累积导致热失控现象发生。
69.第二实施例
70.本发明第二实施例提供一种单体电池，其与第一实施例的区别之处在于，所述导热垫组件的形状为回形框结构，所述导热垫组件框设在所述电芯的外表面上，所述导热垫组件的外侧表面与所述壳体内壁接触，所述导热垫组件的侧壁与所述正极连接组件或所述负极连接组件直接接触。
71.优选地，所述导热垫组件上设有朝向所述正极连接组件凹陷的第一缺口，所述导热垫组件通过所述第一缺口卡合在所述正极连接组件上以实现所述导热垫组件与所述正极连接组件的直接接触；
72.所述导热垫组件上设有朝向所述负极连接组件凹陷的第二缺口，所述导热垫组件通过所述第二缺口卡合在所述负极连接组件上以实现所述导热垫组件与所述负极连接组件的直接接触。
73.本发明第二实施例提供的单体电池，将导热垫组件设置为一个回形框架的整体，在导热垫组件安装好之后，可以同时实现与正极连接组件和负极连接组件的接触，从而可以将正极连接组件和负极连接组件处的热量直接通过导热垫组件传递到壳体上，以使得单体电池在正极连接组件和负极连接组件处的冷却热传导路径缩短，提高单体电池的散热效率，避免热量累积导致热失控现象发生。
74.第三实施例
75.本发明第三实施例提供一种电池包，包括上述实施例的单体电池，多个所述单体电池电性连接在一起。
76.本发明第三实施例提供的电池包，因为采用了上述实施例的单体电池，每个单体电池的散热效率都得到提高，可以使得整个电池包的散热效率得到极大提高，改善电池包的散热效果。
77.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。