电池结构的制作方法

1.本实用新型实施例涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池结构。


背景技术：

2.锂离子电池是一种体积小、重量轻且具有高比能量的清洁能源，目前被广泛应用于各个领域内。为构成大功率的储能设备，延长电子设备的供电时间，通常将裸电芯并联使用。
3.然而，在使用过程中，并联的裸电芯之间容易产生交互充放电现象，进而导致锂离子电池使用安全性降低。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供一种电池结构，用以解决相关技术中电池结构使用安全性降低的问题。
5.本实用新型实施例提供一种电池结构，包括依次排布的至少两个裸电芯、以及控制件，至少两个所述裸电芯沿所述裸电芯的宽度方向排列；相邻的所述裸电芯中相邻且相同极性的极耳之间通过所述控制件连接；
6.所述控制件用于在所述控制件所连接的所述裸电芯的电流大于预设电流和/或所述裸电芯的温度高于预设温度时，断开与对应的所述裸电芯的电连接。
7.在一种可能的实现方式中，所述控制件包括第一连接端、第二连接端和第三连接端，所述第二连接端与所述控制件所连接的前一所述裸电芯的极耳电连接，所述第三连接端与所述控制件所连接的后一所述裸电芯的极耳电连接；
8.所述第一连接端与所述第二连接端之间具有用于断开所述控制件所连接的前一所述裸电芯的电连接的第一控制元件；
9.和/或，
10.所述第一连接端与所述第三连接端之间具有用于断开所述控制件所连接的后一所述裸电芯的电连接的第二控制元件。
11.在一种可能的实现方式中，所述第一控制元件和所述第二控制元件为多个。
12.在一种可能的实现方式中，所述第一控制元件为陶瓷电阻和/或热敏电阻，和/或，所述第二控制元件为陶瓷电阻和/或热敏电阻。
13.在一种可能的实现方式中，所述第二连接端与所述控制件所连接的前一所述裸电芯的极耳的连接处包覆有绝缘层；
14.和/或，
15.所述第三连接端与所述控制件所连接的后一所述裸电芯的极耳的连接处包覆有绝缘层。
16.在一种可能的实现方式中，还包括壳体，所述壳体具有腔体，所述裸电芯位于所述腔体内。
17.在一种可能的实现方式中，至少两个所述裸电芯位于同一腔体内，相邻的所述裸电芯之间设置有粘接胶。
18.在一种可能的实现方式中，所述壳体具有至少两个腔体，每个所述裸电芯位于相应的所述腔体内，所述裸电芯与所述腔体之间设置有粘接胶。
19.在一种可能的实现方式中，所述壳体内还设置有框架，所述框架与所述腔体连接，所述框架用于固定所述裸电芯。
20.在一种可能的实现方式中，还包括壳体，所述壳体具有腔体，所述裸电芯位于所述腔体内；
21.所述壳体包括用于密封所述裸电芯的极耳的密封部；
22.所述极耳包括延伸至所述密封部外的外漏部，所述控制件与所述极耳的外漏部连接；
23.所述控制件位于所述壳体的密封部上。
24.在一种可能的实现方式中，所述控制件包括连接所述第一连接端和第二连接端的第一连接段以及连接所述第三连接端和所述第一连接端的第二连接段；
25.所述第一连接段和所述第二连接段位于所述密封部上。
26.在一种可能的实现方式中，所述极耳的外漏部包括弯折至所述密封部上的弯折部；
27.所述第二连接端与所述控制件所连接的前一所述裸电芯的弯折部的背离所述密封部的一侧表面电连接；
28.所述第三连接段与所述控制件所连接的后一所述裸电芯的弯折部的背离所述密封部的一侧表面电连接。
29.本实用新型实施例提供一种电池结构，包括依次排布的至少两个裸电芯、以及控制件，至少两个裸电芯沿裸电芯的宽度方向排列；相邻的裸电芯中相邻且相同极性的极耳之间通过控制件连接；控制件用于在控制件所连接的裸电芯的电流大于预设电流和/或裸电芯的温度高于预设温度时，断开与对应的裸电芯的电连接。在电池结构工作时，对应的裸电芯的温度过高，和/或裸电芯内的电流过大，控制件将控制该裸电芯所在的电路断开，以避免电池结构损坏，进而提高了电池结构的使用安全性。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
31.图1为本实用新型实施例提供的未封装的电池结构的剖面图一；
32.图2为本实用新型实施例提供的电池结构的剖面图二；
33.图3为本实用新型实施例提供的控制件的结构示意图一；
34.图4为本实用新型实施例提供的控制件的结构示意图二；
35.图5为本实用新型实施例提供的电池结构的侧视图。
36.附图标记说明：
37.10、壳体；
38.11、腔体；
39.12、密封部；
40.20、裸电芯；
41.201、外漏部；
42.21、第一极耳；
43.211、绝缘垫；
44.22、第二极耳；
45.23、电芯；
46.30、控制件；
47.31、第一连接端；
48.32、第二连接端；
49.33、第三连接端；
50.341、第一控制元件；
51.342、第二控制元件；
52.40、粘接胶。
具体实施方式
53.在使用过程中，并联的电池组对裸电芯的一致性要求很高，否则高电压的裸电芯会向低电压的裸电芯以接近短路的电流进行充电，当电压差较大时，会损坏电池组，进而导致电池结构使用安全性降低。
54.有鉴于此，本实用新型实施例提供一种电池结构，包括依次排布的多个裸电芯，任意相邻两个裸电芯之间设置有控制件，控制件用于在控制件所连接的裸电芯的电流大于预设电流和/或裸电芯的温度高于预设温度时，断开与对应的裸电芯的电连接。在电池结构工作时，裸电芯的温度过高，和/或裸电芯内的电流过大，控制件将控制该裸电芯所在的电路断开，以避免电池结构损坏，进而提高了电池结构的使用安全性。
55.下面结合附图对本实用新型的几种可选地实现方式进行介绍，当本领域技术人员应当理解，下述实现方式仅是示意性的，并非是穷尽式的列举，在这些实现方式的基础上，本领域技术人员可以对某些特征或者某些示例进行替换、拼接或者组合，这些仍应视为本实用新型的公开内容。
56.如图1所示，电池结构包括依次排布的至少两个裸电芯20。至少两个裸电芯20沿裸电芯20的宽度方向排列，且位于同一平面内。值得说明的是，裸电芯20的宽度方向为图示中的第一方向。裸电芯20是依靠锂离子在正负极之间往复运动，完成充放电过程的储能装置。本实施例中，裸电芯20可以包括卷绕式裸电芯20或者叠片式裸电芯20中的一种，在此不做具体限定。值得说明的是，卷绕式裸电芯20指的是将辊压后的正极片、负极片和隔膜通过卷绕机进行卷绕形成的电极组合体，卷绕过程中隔膜将正极片和负极片分开，卷绕之后还伴随着热压整形等过程；叠片式裸电芯20指的是将辊压后的正极片、隔膜、负极片按顺序叠加形成的极耳组合体。值得说明的是，隔膜是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路的结构，还具有使电解质离子通过的功能；正极片和负极片均由活性物质和集流体组成，
负极集流体上面涂覆有负极活性物质，正极集流体上涂覆有正极活性物质。
57.裸电芯20包括第一极耳21和第二极耳22，第一极耳21和第二极耳22用于将裸电芯20内部的电能传递到外部电路。例如，当第一极耳21为正极耳，第二极耳22为负极耳时，电流由第一极耳21流入裸电芯20内部，再由第二极耳22从裸电芯20内部流出；反之，当第一极耳21为负极耳，第二极耳22为正极耳时，电流由第二极耳22流入裸电芯20内部，再由第一极耳21从裸电芯20内部流出。
58.电池结构还包括控制件30，控制件30设置在相邻两个裸电芯20之间，且控制件30位于相邻裸电芯20中相邻且相同极性的极耳之间。控制件30用于在前一裸电芯20的电流大于预设电流和/或前一裸电芯的温度高于预设温度时断开前一裸电芯20的电连接，控制件30还用于在后一裸电芯20的电流大于预设电流和/或后一裸电芯的温度高于预设温度时断开后一裸电芯20的电连接。值得说明的是，在相邻的两个裸电芯20中，由于控制件30设置在前一裸电芯20和后一裸电芯20之间，控制件30实际上能够实现前一裸电芯20和后一裸电芯20的并联，并且，控制件30能够分别断开前一裸电芯20和后一裸电芯20的电连接。本实施例中，控制件30可以根据裸电芯20的电流和温度控制相应电路的通断。值得说明的是，当裸电芯20内的电流过大，和/或裸电芯20的温度过高时，裸电芯20容易发生损坏；本实施例中，当裸电芯20的电流和/或温度达到预设值时，控制件30将该裸电芯20所在的电路断开，有利于防止裸电芯20损坏，提高电池结构的安全性。
59.进一步地，控制件30可以设置在任意相邻的两个裸电芯20之间，从而进一步提高电池结构的安全性。
60.本实用新型实施例提供一种电池结构，包括依次排布的至少两个裸电芯20、以及控制件30，相邻裸电芯20中相邻且相同极性的极耳之间通过控制件30连接，至少两个裸电芯20沿裸电芯20的宽度方向排列；相邻裸电芯20中，控制件30用于在前一裸电芯20的电流大于预设电流和/或前一裸电芯的温度高于预设温度时断开前一裸电芯20的电连接，控制件30还用于在后一裸电芯20的电流大于预设电流和/或后一裸电芯的温度高于预设温度时断开后一裸电芯20的电连接。在电池结构工作时，裸电芯20的温度过高，和/或裸电芯20内的电流过大，控制件30将断开该裸电芯20所在电路的电连接，以避免电池结构损坏，进而提高了电池结构的使用安全性。
61.本实施例中，控制件30可以包括第一连接端31、第二连接端32和第三连接端33。示例性的，控制件30可以大致呈“山”字结构，其中，第二连接端32位于图3中控制件30的左端，第三连接端33位于图3中控制件30的右端，第一连接端31位于图3中控制件30的中部。第二连接端32和第三连接端33分别与相邻的两个裸电芯20连接，以使相邻的两个裸电芯20能够并联在一起，第一连接端31用于与外部电连接，以使裸电芯20内部的电能传递到外部电路。
62.请参照图2和图3，依次排布的两个裸电芯20中，第二连接端32可以与前一裸电芯20的极耳电连接，第三连接端33可以与后一裸电芯20的极耳电连接，并且，前一裸电芯20的极耳与后一裸电芯20的极耳极性相同。示例性的，极耳与裸电芯20连接。依次排布的两个裸电芯20中，前一裸电芯20的极耳排布位置与后一裸电芯20的极耳排布位置相反。例如，前一裸电芯20中，第一极耳21位于裸电芯20的左侧，第二极耳22位于裸电芯20的右侧；后一裸电芯20中，第二极耳22位于裸电芯20的左侧，第一极耳21位于裸电芯20的右侧。由于控制件30位于前一裸电芯20和后一裸电芯20之间，控制件30的第二连接端32可以与前一裸电芯20的
第二极耳22连接，第三连接端33可以与后一裸电芯20的第二极耳22连接。
63.进一步地，第一连接端31与第二连接端32之间可以具有用于断开前一裸电芯20的电连接的第一控制元件341，和/或，第一连接端31与第三连接端33之间可以具有用于断开后一裸电芯20的电连接的第二控制元件342。当第一极耳21为负极耳，第二极耳22为正极耳时，电流由控制件30的第一连接端31同时流向第一控制元件341和第二控制元件342，对于前一裸电芯20来说，电流由第一控制元件341流入，由前一裸电芯20的第一极耳21流出，当前一裸电芯20的电流和/或温度达到预设值时，第一控制元件341将该裸电芯20所在的电路断开；对于后一裸电芯20来说，电流由第二控制元件342流入，由后一裸电芯20的第一极耳21流出，当后一裸电芯20的电流和/或温度达到预设值时，第二控制元件342将该裸电芯20所在的电路断开。本实施例中，通过在任意相邻的两个裸电芯20之间设置控制件30，有利于提高裸电芯20的一致性，提高电池结构的安全性，并且，有利于提高电池结构的生产效率。
64.值得说明的是，在一些其他示例中，第一极耳21可以为正极耳，第二极耳22可以为负极耳，第一控制元件341和第二控制元件342的工作过程与上述过程相同，在此不再赘述。
65.可选地，第一控制元件341和/或第二控制元件342可以为一个或者多个。如图2所示，本实施例中可以为一个第一控制元件341和一个第二控制元件342，第一控制元件341和第二控制元件342用于根据裸电芯20的电流和/或温度控制相应电路的通断。值得说明的是，本实施例中可以为多个第一控制元件341和多个第二控制元件342，多个第一控制元件341或者多个第二控制元件342可以依次连接在一起，以进一步提高控制件30的控制准确性。第一控制元件341和第二控制元件342的个数可以相同，也可以不相同，在此不做限定。
66.可选地，第一控制元件341可以为陶瓷电阻和/或热敏电阻，和/或，第二控制元件342可以为陶瓷电阻和/或热敏电阻。本实施例中，当裸电芯20内的电流达到预设值时，陶瓷电阻的电阻值变大，直至使该裸电芯20所在的电路断开；相似的，当裸电芯20内的温度达到预设值时，热敏电阻的电阻值变大，直至使该裸电芯20所在的电路断开。通过设置陶瓷电阻和/或热敏电阻有利于防止裸电芯20损坏，提高电池结构的安全性。进一步地，热敏电阻还具有灵敏度高、稳定性好、适用范围广等优点，有利于提高控制件30的适配性和应用性；陶瓷电阻还具有耐高温的特性，有利于进一步提高电池结构的安全性，能够保证控制件30的使用寿命和效率。
67.继续参照图1和图2，电池结构还包括壳体10，壳体10具有腔体11，至少两个裸电芯20位于腔体11内。壳体10的腔体11可以采用冲坑的工艺形成，冲坑是一种成型工序，就是用成型模具在加热的情况下，在壳体10上冲出一个能够容纳至少一个裸电芯20的坑。
68.在一种具体的实施例中，当裸电芯20厚度大于8mm，壳体10可以冲双坑，当裸电芯20厚度为4-8mm，壳体10冲单或者双坑均可，当裸电芯20厚度小于4mm，壳体10可以冲单坑，进而防止壳体10的变形量太大突破其变形极限导致破裂。
69.如图1和图2所示，至少两个裸电芯20可以位于同一腔体11内，壳体10的截面面积可以大于多个裸电芯20的截面面积，以使壳体10能够用于封装多个裸电芯20，以构成电芯23。多个裸电芯20可以位于同一腔体11内，能够实现在同一工艺步骤中同时加工多个电芯23，有利于避免裸电芯20在生产过程中发生制程波动，进而有利于提高裸电芯20的一致性，提高电池结构的生产效率，同时还有利于节省壳体10内多个裸电芯20的安装空间，提高了电池结构的电池容量和能量密度。本实施例中，能量密度指的是指在一定的空间或质量物
质中储存能量的大小。
70.在至少两个裸电芯20可以位于同一腔体11内的实施例中，任意相邻两个裸电芯20之间还可以设置有粘接胶40。通过将相邻的两个裸电芯20粘接在一起，可以有效的占用裸电芯20边缘的空间，使裸电芯20之间具有较小的厚度差，从而提高腔体11内多个裸电芯20的平整度。
71.当然，在一些其他的实施例中，腔体11可以为至少两个，每个裸电芯20位于相应的腔体11内。腔体11的形状可以根据裸电芯20的形状进行设置，以使裸电芯20能够放置在腔体11内。在本实施例中，裸电芯20和壳体11之间还可以设置有粘接胶40，使得裸电芯20与腔体11紧密接触，防止裸电芯20出现相对移动。
72.在上述两种实施方式中，粘接胶40例如可以包括热熔胶、海绵橡胶等。
73.值得说明的是，控制件30的第一连接端31、第二连接端32和第三连接端33可以均为金属连接件，并且金属连接件的材质可以包括镍、铜镍合金、铜镀镍等。进一步地，第一控制元件341可以焊接在第一连接端31和第二连接端32之间，并且第二控制元件342可以焊接在第一连接端31和第三连接端33之间。
74.可选地，壳体10还可以具有用于密封裸电芯20的极耳的密封部12，参照图1，密封部12是一种壳体10包覆电芯23以后，在电芯23顶部形成的封边结构。极耳包括延伸至密封部12外的外漏部201，控制件30与极耳的外漏部201连接；且控制件30位于壳体的密封部12上。如图3所示，控制件30与裸电芯20的极耳可以采用如下连接方式：可以将第二连接端32和第三连接端33分别贴附在前一裸电芯20和后一裸电芯20的极耳上，并且分别进行焊接，以保证控制件30与裸电芯20之间的连接强度；
75.可选地，极耳的外漏部201包括弯折至密封部12上的弯折部；第二连接端与控制件所连接的前一裸电芯的弯折部的背离密封部12的一侧表面电连接；第三连接段与控制件所连接的后一裸电芯的弯折部的背离密封部12的一侧表面电连接。如图4所示，控制件30与裸电芯20的极耳可以采用如下连接方式：可以将控制件30倒置后，使其第二连接端32和第三连接端33分别贴附在前一裸电芯20和后一裸电芯20的极耳上，并且分别进行焊接，然后对控制件30整体进行翻折，以保证控制件30与裸电芯20之间的连接强度。
76.可选地，控制件包括连接第一连接端和第二连接端的第一连接段以及连接第三连接端和第一连接端的第二连接段；第一连接段和第二连接段位于密封部12上。第一连接段和第二连接段位于壳体10的密封部12处，有效利用了裸电芯20密封部12的空间，不必额外增加裸电芯20的厚度。参照图5，多个裸电芯20厚度与单个裸电芯20的厚度基本一致，使得电池结构在没有增加裸电芯20厚度的前提下，提高了电池结构的电池容量和能量密度。
77.可选地，依次排布的两个裸电芯20中，第二连接端32可以与前一裸电芯20的极耳焊接在一起，以保证第二连接端32与前一裸电芯20之间的连接强度，并且第二连接端32与前一裸电芯20的极耳外包覆有绝缘层，以保证第二连接端32与前一裸电芯20之间的电连接可靠性与安全性；相同的，第三连接端33可以与后一裸电芯20的极耳焊接在一起，以保证第三连接端33与后一裸电芯20之间的连接强度，并且第三连接端33与后一裸电芯20的极耳外均包覆有绝缘层，以保证第三连接端33与后一裸电芯20之间的电连接可靠性与安全性。在一种具体的实现方式中，绝缘层可以为美纹纸或者绝缘胶带。焊接工艺例如可以采用激光焊接或者超声焊接，焊接的焊点例如可以为2-8个，从而进一步提高控制件30与裸电芯20之
间的连接可靠性，提高电池结构的生产效率。
78.本实施例中，壳体10可以包括第一隔离层、第二隔离层以及第三隔离层，第一隔离层可以位于壳体10背离裸电芯20的一侧，第三隔离层可以位于壳体10靠近裸电芯20的一侧，第二隔离层可以位于第一隔离层和第三隔离层之间。壳体10例如可以为铝塑膜壳体10。第一隔离层可以为尼龙层，第一隔离层用于保证壳体10的外形结构，阻止空气的渗透，防止壳体10内部器件氧化。第二隔离层可以为金属层，例如可以为铝箔，第二隔离层能够防止外部环境中的水汽进入壳体10内，同时，第二隔离层有利于保证铝箔具有良好的形变能力。第三隔离层可以为有机聚合物层，例如可以为聚丙烯层，由于聚丙烯层具有不融于有机物的特点，第三隔离层能够避免裸电芯20内部电解质与第二隔离层接触，以避免第二隔离层被腐蚀。在后续封头加热的工艺步骤中，第三隔离层会融化并固化黏结在一起。
79.可选地，电池结构还包括绝缘垫211，绝缘垫211位于裸电芯20的极耳与壳体10之间，绝缘垫211可以与极耳一体成型。示例性的，部分绝缘垫211可以位于壳体10内部，部分绝缘垫211可以位于壳体10外部，以密封壳体10和极耳之间的缝隙。进一步地，绝缘垫211的材质例如可以为聚丙烯，绝缘垫211的厚度可以为0.05-1.00mm，从而进一步提高壳体10和极耳之间的密封性。
80.可选地，壳体10内还可以设置有框架，框架与腔体11连接，框架用于固定裸电芯20。框架例如可以大致为六面体结构，裸电芯20固定于框架内，框架于腔体11连接，进而防止裸电芯20在腔体11内出现相对移动，从而提高电池结构的安全性。
81.在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
82.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
83.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
84.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进
行结合和组合。
85.最后应说明的是：以上实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施方式对本实用新型已经进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施方式技术方案的范围。