电池单体、电池以及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池以及用电装置。


背景技术：

2.可充放电的电池具有体积小、自放电小、无记忆效应、安全性高和绿色环保等优点，是具有发展前景的高效二次电池和化学储能电源；在电动汽车、储能和通信等领域得到了广泛应用。
3.随着电动汽车等对续航里程要求的提高，对可充放电的电池的续航性能要求越来越高，而决定电池续航性能的关键性因素为电池的能量密度，能量密度的提升通常需要增大电池的电极组件体积，电极组件体积的增大会导致可充放电的电池整体体积增大，而电动汽车给与电池的安装空间一般都为有限空间，如此将不利于在有限的空间内进行多组电池的组装。


技术实现要素：

4.本技术提供一种电池单体、电池以及用电装置，旨在提高电池的能量密度。
5.一方面，本技术提出了一种电池单体，其包括，电极组件，包括第一极耳和第二极耳，第一极耳和第二极耳分别位于电极组件的第一方向的两端；第一电极端子和第二电极端子，第一电极端子、第二电极端子分别位于电极组件的第一方向的两侧；第一转接件，用于连接第一极耳与第一电极端子；以及第二转接件，用于连接第二极耳与第二电极端子；其中，第一转接件、第二转接件均包括至少两个非弯折部以及连接相邻两个非弯折部的弯折部，第二转接件的非弯折部的数量大于第一转接件的非弯折部的数量。根据本技术实施例的电池单体包括第一转接件和第二转接件，第一转接件和第二转接件均包括至少两个非弯折部以及连接于每相邻两个非弯折部之间的弯折部，第一转接件和第二转接件均为层叠式结构，占用空间小，可提高电池单体的空间利用率；且相比于第二转接件的非弯折部数量，将第一转接件的非弯折部的数量降低，相对减少第一转接件的弯折次数，降低第一转接件的占用空间，可进一步提高电池单体的空间利用率，从而提高电池单体的能量密度，进而提升电池的续航性能。
6.根据本技术的一个实施例，第一转接件的至少两个非弯折部包括第一非弯折部和第二非弯折部，第一非弯折部与第一电极端子连接，第二非弯折部与第一极耳连接；第二转接件的至少两个非弯折部包括第三非弯折部、第四非弯折部以及第五非弯折部，第三非弯折部与第二电极端子连接，第四非弯折部与第二极耳连接，第五非弯折部设置于第三非弯折部与第四非弯折部之间。层叠式的第一转接片，不需对第一转接片的整体焊接，极大的降低了第一转接片和第一电极端子以及第一极耳的焊接难度。
7.根据本技术的一个实施例，第二转接件的电阻率小于第一转接件的电阻率。减小第一转接片和第二转接件之间的电阻差值，使得第一转接件和第二转接件产生的热量接近，提高电池单体的一致性。
8.根据本技术的一个实施例，第一转接片的材质为铝，第二转接片的材质为铜。
9.根据本技术的一个实施例，第二转接片的长度大于第一转接片的长度。使得第一转接片和第二转接片的热设计更为均衡。
10.根据本技术的一个实施例，弯折部的最小厚度小于非弯折部的最小厚度。第一转接片和第二转接片更易弯折，降低入壳难度；且弯折形成的层叠式第一转接件和第二转接件在弯折处间隙更小，可提高电池单体的空间利用率。
11.根据本技术的一个实施例，弯折部包括过渡段，过渡段与非弯折部连接，过渡段的厚度在远离所连接的非弯折部的方向上逐渐减小。可以减小弯折部和所连接的非弯折部于连接处的应力，降低第一转接件和第二转接件发生断裂的可能性。
12.根据本技术的一个实施例，第一电极端子贯穿并连接第一转接件的非弯折部。可以对第一电极端子和第一转接件的焊接位置进行准确定位，提高焊接良率。
13.根据本技术的一个实施例，第一电极端子包括第一端子本体和分别与第一端子本体连接的第一平台部和第一凸起部，第一凸起部贯穿并连接第一转接件的非弯折部，第一平台部与第一转接件的非弯折部背离第一极耳的一侧抵接。第一平台部用于限制第一凸起部在第一方向的位移，防止在未焊接前第一电极端子滑脱出第一转接件。
14.另一个方面，本技术提供一种电池，其包括如上述实施例的电池单体。通过提高电池单体的能量密度，以此提高电池的续航性能。
15.再一个方面，本技术提供一种用电装置，其包括如上述实施例的电池单体。电池单体用于提供电能。通过提高电池单体的能量密度，以此提高用电装置的续航性能。
附图说明
16.下面将参考附图来描述本技术示例性实施例的特征、优点和技术效果。
17.图1a是本技术一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
18.图1b是本技术一实施例公开的一种电池的结构示意图；
19.图2是本技术一实施例公开的一种电池模组的结构示意图；
20.图3是本技术一实施例公开的一种电池模组的分解结构示意图；
21.图4是本技术一实施例公开的一种电池单体的分解结构示意图；
22.图5是图4的俯视结构示意图；
23.图6是图5沿a-a方向的剖视结构示意图；
24.图7是第二端盖组件的分解结构示意图；
25.图8是第二端盖组件的剖视图；
26.图9是第二转接片的非弯折状态结构示意图；
27.图10是第二转接片沿b-b方向的剖视结构示意图；
28.图11是图10的i局部放大结构示意图；
29.图12是第一端盖组件的分解结构示意图；
30.图13是第一转接片的非弯折状态结构示意图；
31.图14是第一转接片沿c-c方向的剖视结构示意图；
32.图15是电池单体的制作工序图。
33.在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
34.其中，图中各附图标记：
35.1、车辆；1a、马达；1b、控制器；
36.10、电池；11、第一部分；12、第二部分；
37.20、电池模组；
38.30、外壳；31、筒体；32、第一盖体；33、第二盖体；
39.40、电池单体；
40.50、壳体；
41.60、电极组件；61、第一极耳；62、第二极耳；
42.70、端盖；71、铆接块；72、第一绝缘件；73、顶盖片；74、第二绝缘件；75、密封件；
43.801、第一电极端子；81、第一端子本体；82、第一平台部；83、第一凸起部；
44.802、第二电极端子；84、第二端子本体；85、第二平台部；86、第二凸起部；90、第一转接件；91、第一非弯折部；92、第二非弯折部；93、第一弯折部；
45.100、第二转接件；110、第三非弯折部；111、第一通孔；120、第五非弯折部；121、第二通孔；140、第四非弯折部；
46.130、弯折部；131、过渡段；132、中间段。
具体实施方式
47.下面结合附图和实施例对本技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本技术的原理，但不能用来限制本技术的范围，即本技术不限于所描述的实施例。
48.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。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。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
49.在本技术的描述中，还需要说明的是，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
50.申请人在注意到现有电池单体提升电池能量密度的方式通常是增大电池的电极组件体积，而电极组件体积的增大会导致与电极组件相关联的其他组件体积增大，例如容纳电极组件的壳体，如此将导致电池单体的整体占有空间增大，不利于在有限空间内进行多组电池单体的组装，且会导致投入成本大幅度增加，不利于实际应用。为避免电池单体的整体体积的增大导致的不利问题，申请人从电池单体内部的空间利用率出发，提升空间利用率，以此来增加电池能量密度，申请人对转接片的结构形式进行了设计，发现折弯层叠后的转接片占用空间少，且层叠后的转接片过流能力大，可以大幅地提升电池的空间利用率，提升能量密度，正负极转接片一般采用相同层叠数量的结构，申请人发现即使减少一端转接片的层叠数量，也可满足生产要求；因此采用相同层叠数量的正负极转接片造成了电池
单体内部空间的浪费，降低了空间利用率。
51.基于申请人发现的上述问题，申请人对电池单体的结构进行改进，下面对本技术实施例进行进一步描述。
52.为了更好地理解本技术，下面结合图1a至图15对本技术实施例进行描述。
53.本技术实施例提供一种使用电池10作为电源的用电装置。该用电装置可以但不仅限于为车辆、船舶或飞行器等。参见图1a所示，本技术的一个实施例提供一种车辆1。车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车。新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。在本技术一实施例中，车辆1可以包括马达1a、控制器1b以及电池10。控制器1b用来控制电池10为马达1a供电。马达1a通过传动机构与车轮连接，从而驱动车辆1行进。电池10可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。在一个示例中，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于为车辆1供电。在一个示例中，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统。示例性地，电池10可以用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。
54.参见图1b所示，电池10包括箱体。箱体的类型不受限制。箱体可为框状箱体、盘状箱体或盒状箱体等。示例性地，箱体包括第一部分11和与第一部分11盖合的第二部分12。第二部分12和第一部分11盖合后形成容纳部。
55.图2示意性显示了一实施例的电池模组20，该电池模组20设置于箱体内。电池模组20包括多个电池单体40。
56.在一些实施例中，为了满足不同的使用电力需求，电池10可以包括多个电池单体40，其中，多个电池单体40之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。也就是说，多个电池单体40可以直接设置于箱体的容纳部内以组成电池10。
57.参见图2和图3所示，电池模组20包括外壳30以及设置于外壳30内的电池单体40。在一个示例中，外壳30包括筒体31、第一盖体32和第二盖体33。第一盖体32和第二盖体33分别设置于筒体31的两端。第一盖体32和第二盖体33分别与筒体31可拆卸连接。例如，可以第一盖体32和第二盖体33分别与筒体31卡接或者使用螺钉连接。筒体31、第一盖体32和第二盖体33组装后形成容纳空间。电池单体40设置于外壳30的容纳空间内。
58.应当理解的是，外壳30的结构不限于上述的实施例，例如，外壳30由两个开口的罩状部分扣合形成，只要能够实现组装多个电池单体40即可。
59.参见图4所示，本技术实施例的电池单体40包括壳体50以及设置于壳体50内的电极组件60。本技术实施例的壳体50为圆筒结构或其他结构。壳体50具有容纳电极组件60和电解液的内部空间以及与内部空间相连通的开口。壳体50可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。本技术实施例的电极组件60可通过将第一极片、第二极片以及隔膜一同堆叠或卷绕形成，其中，隔膜是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。在本实施例中，示例性地以第一极片为正极片，第二极片为负极片进行说明。正极片和负极片均包括涂覆区和未涂覆区。正极片活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极片活性物质被涂覆在负极片的涂覆区上。在涂覆区上，活性物质被涂覆在由金属薄板形成的集流体上，在未涂覆区上没有涂覆活性物质。
60.参见图5和图6所示，电极组件60包括主体部、第一极耳61和第二极耳62。主体部具有相对设置的两个端部。第一极耳61和第二极耳62分别位于电极组件60的第一方向的两
端。可以理解的是，第一方向可以是电极组件60的长度方向。在本技术实施例中，示例性地以第一极耳61为正极耳，第二极耳62为负极耳为例进行说明。正极片的未涂覆区层叠形成正极耳，而负极片的未涂覆区层叠形成负极耳。正极耳和负极耳分别从主体部的一个端部上延伸。
61.参见图4和图6所示，本技术实施例的电池单体40还包括端盖组件，端盖组件包括端盖70、电极端子和转接片。端盖70与壳体50密封连接。电极端子设置于端盖70上。电极端子通过转接片与电极组件60电连接。转接片对电极端子和电极组件60起到引流作用，可以保证电极端子和电极组件60正常的电流导通。端盖70的数量、电极端子的数量以及转接片的数量均为两个。电极组件60的第一方向的两侧(即电极组件60长度方向相对的两侧)中的每一侧对应设置一个端盖组件。
62.请参见图6和图7以及图12，其中，图6示出的电池单体中的转接片为于弯折状态下的结构；图7示出的第二端盖组件中的转接片为于非弯折状态下的结构；图12示出的第一端盖组件中的转接片为非弯折状态下的结构；示例性地，在电极组件60的第一方向的两侧分别设置第一端盖组件和第二端盖组件。第一端盖组件包括端盖70、第一电极端子801和第一转接片90，第一电极端子801和第一极耳61可以通过第一转接件90连接。第二端盖组件可以包括端盖70、第二电极端子802和第二转接片100，第二电极端子802和第二极耳62可以通过第二转接件100连接。
63.请参见图6～图12，第一转接件90、第二转接件100均可以包括至少两个非弯折部以及连接于每相邻两个非弯折部之间的弯折部130，第二转接件100的非弯折部的数量大于第一转接件90的非弯折部的数量。入壳后的第一转接件90和第二转接件100均为层叠式结构，层叠式结构占用空间小，可提高电池单体40的空间利用率，进一步提高电池单体40的能量密度；且相比于第二转接件100的非弯折部数量，将第一转接件90的非弯折部的数量降低，相对减少第一转接件90的弯折次数，降低第一转接件90的占用空间，可进一步提高电池单体的空间利用率，从而提高电池单体40的能量密度，进而提升电池的续航性能。
64.请参见图6～图11，示例性地，第二转接件100的至少两个非弯折部包括第三非弯折部110、第四非弯折部140以及第五非弯折部120，第三非弯折部110与第二电极端子802连接，第四非弯折部140与第二极耳62连接，第五非弯折部120设置于第三非弯折部110与第四非弯折部140之间。第二转接片100和第二极耳62以及第二电极端子802通常采用焊接的方式进行连接，例如激光焊接、超声焊接，对第二转接片100和第二极耳62焊接时，只需焊接第四非弯折部140与第二极耳62；对第二转接片100和第二电极端子802焊接时，只需焊接第三非弯折部110与第二电极端子802；层叠式的第二转接片100，不需对第二转接片100的整体焊接，极大的降低了第二转接片100和第二电极端子802以及第二极耳62的焊接难度。
65.在一些实施例中，第二电极端子802也可以贯穿并连接第二转接件100的非弯折部，作为示例，第二电极端子802包括第二端子本体84和第二凸起部86，第二转接件100的非弯折部的均设有第三通孔，第二凸起部86设于第三通孔内，以实现第二凸起部86与第二转接件100的连接。通过第二凸起部86和第三通孔的配合，可以减小第二电极端子802和第二转接件100所占高度的总和，进一步提高电池单体40的能量密度，同时可以对焊接位置进行准确定位，焊接过程简单，易于装配。示例性地，第二凸起部86和第二转接件100可以采用对缝焊接的方式进行焊接。当然，第二电极端子802也可以与第二转接件100的非弯折部的一
侧直接焊接，不需第二电极端子802与第二转接件100整体焊接，可降低焊接难度。在此并不对第二电极端子802和第二转接件100的具体焊接方式进行限定。
66.在一些实施例中，第二电极端子802也可设置第二平台部85，第二平台部85与第二转接件100的非弯折部背离第二极耳62的一侧抵接，第二平台部85抵接于第三非弯折部110上。
67.在一些实施例中，为增加电解液的浸润，可以于与第二极耳62连接的非弯折部上开设通孔。作为示例，第二转接件100的第四非弯折部上可以开设第二通孔121。
68.请参见图6和图12～图14，示例性地，第一转接件90的至少两个非弯折部可以包括第一非弯折部91和第二非弯折部92，第一非弯折部91与第一电极端子801连接，第二非弯折部92与第一极耳61连接。第一转接片90和第一极耳61以及第一电极端子801通常采用焊接的方式进行连接，例如激光焊接、超声焊接等，对第一转接片90和第一极耳61焊接时，只需焊接第二非弯折部92与第一极耳61；对第一转接片90和第一电极端子801焊接时，只需焊接第一非弯折部91与第一电极端子801；层叠式的第一转接片90，不需对第一转接片90的整体焊接，极大的降低了第一转接片90和第一电极端子801以及第一极耳61的焊接难度。
69.在一些实施例中，第一电极端子801可以贯穿并连接第一转接件90的非弯折部；作为示例，第一电极端子801包括第一端子本体81和第一凸起部83，第一转接件90的第一非弯折部91设有第一通孔111，第一凸起部83设于第一通孔111内，以实现第一凸起部83与第一转接件90的连接。通过第一凸起部83和第一通孔111的配合，可以减小第一电极端子801和第一转接件90所占高度的总和，进一步提高电池单体40的能量密度，同时可以对焊接位置进行准确定位，焊接过程简单，易于装配。示例性地，第一凸起部83和第一转接件90可以采用对缝焊接的方式进行焊接。当然第一电极端子801也可以与第一转接片90的非弯折部的一侧直接焊接，不需第一电极端子801与第一转接片90整体焊接，可降低焊接难度。在此并不对第一电极端子801与第一转接片90的具体焊接方式进行限定。
70.在一些实施例中，第一电极端子801还可以设置第一平台部82，第一平台部82与第一转接件90的第一非弯折部91背离第一极耳61的一侧抵接，第一平台部82抵接于第一非弯折部91上，可以对第一凸起部83起到限位作用，限制第一凸起部83在第一方向的位移，防止在未焊接前第一电极端子801滑脱出第一转接件90。
71.在一些实施例中，为增加电解液的浸润，可以于与第一极耳61连接的非弯折部上开设通孔。作为示例，第一转接件90的第二非弯折部92上可以开设第二通孔121。
72.在一些实施例中，请参见图7～图12，转接片的弯折部130的最小厚度可以小于非弯折部的最小厚度。如果弯折部130和非弯折部采用同等厚度，对转接片折弯时，弯折部130会朝向所连接的非弯折部的方向凸出，折弯后的弯折部130的高度高出所连接的非弯折部的高度，导致层叠后的转接片的高度较高，占用空间大。而本实施例的弯折部130的最小厚度更小，在对转接片进行折弯时，折弯压力更小，折弯更容易；且将弯折部130折弯为弧形，可以降低弯折部130朝向所连接的非弯折部的方向凸出的可能性，弯折形成的层叠式转接件在弯折处间隙更小，以此减少弯折部130的占用空间，提高电池单体的空间利用率，进而提升电池单体的能量密度。可以减少层叠后的转接片占用的空间，提高电池单体的空间利用率，进而提升电池单体的能量密度。
73.作为示例，第一转接片90的弯折部130的最小厚度可以小于非弯折部的厚度。可以
是，第一转接片90的弯折部130的最小厚度小于第一非弯折部91和第二非弯折部92任意一个的最小厚度，或第一转接片90的弯折部130的最小厚度小于第一非弯折部91和第二非弯折部92其中一个的最小厚度。
74.作为示例，第二转接片100的弯折部130的最小厚度可以小于非弯折部的最小厚度。第二转接片100的弯折部130的最小厚度可以小于第三非弯折部110、第四非弯折部140以及第五非弯折部120任意一者的最小厚度。
75.在一些实施例中，弯折部130可以包括过渡段131和中间段132，中间段132的两端分别连接一个过渡段131，过渡段131与非弯折部连接，过渡段131的厚度在远离所连接的非弯折部的方向上逐渐减小；弯折部130和所连接的非弯折部圆滑过渡连接。减小弯折部130和所连接的非弯折部于连接处的应力，降低第一转接件90和第二转接件100发生断裂的可能性。可以理解的是，可以将弯折部130和非弯折部作为一体结构；当然也可将弯折部130和非弯折部作为分体结构，连接如焊接而成，在此并不对其进行具体限定。
76.请参见图15，图15a示出了第二转接片100与第二极耳62激光焊接的示意图，图15b示出了二次折弯后的第二转接片100的示意图，图15c示出了第一转接片90与第一极耳61激光焊接的示意图，图15d示出了第一转接片90和第二转接片100折弯入壳后的示意图。在本技术实施例中，第一转接片90和第二转接片100入壳工序，可以包括以下步骤：
77.s100，将第二转接片100与电极组件60的第二极耳62激光焊接；
78.s200，将第二转接片100进行一级折弯；
79.s300，将第二转接片100进行二级折弯；
80.s400，将第二转接片100与电极组件60伸入壳中，使延伸形成第一极耳61的主体部的端部高出壳体50的壳口；
81.s500，将第一转接片90与电极组件60的第一极耳61激光焊接；
82.s600，将第一转接片90进行一级折弯；
83.s700，第一转接片90和第二转接片100折弯入壳。
84.本实施例的第二转接件100与电极组件60在电池装配过程中无需翻转，装配易于实现；第一转接件90与电极组件60在电池装配过程中只需进行一次折弯，可准确与电极组件60进行定位，方便入壳。
85.在一些实施例中，第二转接件100的电阻率小于第一转接件90的电阻率，以减小两个转接件之间的电阻差值，使得第一转接件90和第二转接件100产生的热量接近，提高电池单体40的一致性。示例性地，以第一转接片90为正极转接片，第二转接片100为负极转接片为例进行说明。例如，第一转接片90的材质为铝，第二转接片100的材质为铜。正极转接片的电阻率大于负极转接片的电阻率，相同规格的正极转接片和负极转接片，相比于正极转接片，负极转接片会产生更多的热量，正负极转接片会存在温度分布不均匀，局部温升过高等问题。
86.在一些实施例中，为使得正极转接片和负极转接片的热设计更为均衡，第二转接片100的长度大于第一转接片90的长度。示例性地，以第一转接片90为正极转接片，第二转接片100为负极转接片为例进行说明，可以将负极转接片的长度设置为大于正极转接片的长度。
87.虽然已经参考优选实施例对本技术进行了描述，但在不脱离本技术的范围的情况
下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。