电池单体、电池及用电设备的制作方法

1.本技术涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池单体、电池及用电设备。


背景技术：

2.在电池单体的制造过程中，顶盖与壳体密封多采用激光焊接方式实现。传统激光焊接生产效率低，设备投入成本高、尺寸公差要求高，且电池单体装配复杂，导致电池单体装配效率和生产优率低。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有的电池单体装配效率和生产优率低的问题，提供一种电池单体、电池及用电设备。
4.一种电池单体包括壳体、电极组件及端盖，壳体至少一端部具有开口；电极组件收容于壳体内，端盖可拆卸地设于开口；其中，端盖包括本体及围设于本体的侧部，侧部可拆卸地设于开口，导电区设于本体并与电极组件的极耳贴合。上述的电池单体，通过在端盖设置导电区，并将端盖可拆卸地连接于壳体，端盖与壳体装配过程简单，拆装便捷，有利于提高电池单体的装配效率和生产优率。
5.在其中一些实施例中，导电区呈同心圆环形、螺旋环形、同心矩形、双曲线状、网格状或放射状中的任一种。如此，端盖的导电区能够根据实际使用需求及空间灵活设置，便于快速生产加工且能够有效保障导电区的过流能力。
6.在其中一些实施例中，极耳包括正极耳及负极耳，导电区包括与正极耳贴合的第一导电区、与负极耳贴合的第二导电区。如此，能够使电极组件的正极耳及负极耳分别电连接于对应的导电区域，结构设计简单合理，且便于快速拆装，利于提高装配效率及生产优率。
7.在其中一些实施例中，正极耳与负极耳位于电极组件的同一侧，同一端盖开设绝缘设置的第一导电区及第二导电区。如此，能够使电极组件的正极耳及负极耳分别电连接于对应的导电区域，结构设计简单合理。
8.在其中一些实施例中，正极耳与负极耳位于电极组件的不同侧，不同开口对应的两个端盖中，其中一个端盖设有第一导电区，另一个端盖设有第二导电区。如此，能够使电极组件的正极耳及负极耳分别电连接于对应的导电区域，结构设计简单合理，导电分区设置更安全。
9.在其中一些实施例中，电池单体还包括密封胶，密封胶涂覆于本体靠近壳体的一侧或壳体。如此，将密封胶涂覆于本体靠近壳体的一侧或壳体靠近本体的表面，能够实现壳体与端盖的过盈密封。
10.在其中一些实施例中，电池单体还包括密封件，密封件设于壳体及本体之间。如此，将密封件设于壳体及本体之间，能够实现壳体与端盖的过盈密封。
11.在其中一些实施例中，电池单体还包括绝缘件，绝缘件设于壳体及侧部之间。如
此，绝缘件设于壳体及侧部之间，能够实现壳体与端盖之间的绝缘。
12.在其中一些实施例中，绝缘件与密封件为一体成型结构。如此，绝缘密封为一体结构，整体性好且机械强度高，装配动作单一且生产效率高，能够有效降低电池单体的生产成本。
13.在其中一些实施例中，电池单体还包括绝缘层，绝缘层设于侧部靠近壳体的一侧和/或壳体靠近侧部的表面。如此，绝缘层设于侧部靠近壳体的一侧和/或壳体靠近侧部的表面，能够实现壳体与端盖之间的绝缘。
14.在其中一些实施例中，壳体与端盖通过螺纹连接。如此，端盖与壳体顺畅地实现可拆卸连接，装配动作单一且生产效率高，能够有效降低电池单体的生产成本。
15.一种电池包括上述的电池单体。上述的电池，电池单体的装配效率和生产优率高，有利于降低电池的生产成本。
16.一种用电设备包括上述的电池。上述的用电设备，电池的装配效率和生产优率高，有利于降低用电设备的生产成本。
附图说明
17.图1为一实施例中用电设备的示意图；
18.图2为一实施例中电池的示意图；
19.图3为一实施例中电池单体的示意图；
20.图4为图3所示电池单体中端盖的示意图；
21.图5为另一实施例中电池单体的壳体的示意图。
22.附图标记：
23.10、车辆；11、控制器；12、马达；20、电池；21、箱体；21a、第一部分；21b、第二部分；22、电池单体；100、壳体；101、开口；200、端盖；201、导电区；210、本体；220、侧部；300、密封件；400、绝缘件。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
26.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
28.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
29.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
30.在本技术实施例的描述中，技术术语“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技术实施例和简化描述，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实施例的限制。
31.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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技术实施例中的具体含义。
32.随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的充放电性能、续航能力等日益引起人们的关注和重视。动力电池为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。
33.电池单体的结构中，顶盖与壳体密封多采用激光焊接方式实现。传统激光焊接生产效率低，设备投入成本高、尺寸公差要求高，且电池单体装配复杂，导致电池单体装配效率和生产优率低。
34.基于上述考虑，经深入研究，设计了一种电池单体、电池及用电设备。在电池单体中，电极组件收容于壳体内，壳体至少一端部具有开口，端盖可拆卸地设于开口，端盖内设有导电区，导电区与电极组件的极耳电连接。也即，通过在端盖设置导电区，并将端盖可拆卸地连接于壳体，以提高电池单体的装配效率和生产优率。
35.本技术实施例提供一种使用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
36.以下实施例为了方便说明，以本技术一实施例的一种用电设备为车辆10为例进行说明。
37.请参考图1，图1为本技术一些实施例提供的车辆10的结构示意图。车辆10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。车辆10的内部设置有电池20，电池20可以设置在车辆10的底部或头部或尾部。电池20可以用于车辆10的供电，例如，电池20可以作为车辆10的操作电源。车辆10还可以包括控制器11和马达12，控制器11用来控制电池20为马达12供电，例如，用于车辆10的启动、导航和行驶时的工作用电需求。在本技术的另一些实施例中，电池20不仅可以作为车辆10的操作电源，还可以作为车辆10的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆10提供驱
动力。
38.请参照图2，图2为本技术一些实施例提供的电池20的爆炸图。电池20包括箱体21和电池单体22，电池单体22容纳于箱体21内。其中，箱体21用于为电池单体22提供容纳空间，箱体21可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体21可以包括第一部分21a和第二部分21b，第一部分21a和第二部分21b相互盖合，第一部分21a和第二部分21b共同限定出用于容纳电池单体22的容纳空间。第二部分21b可以为一端开口的空心结构，第一部分21a可以为板状结构，第一部分21a盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分21a和第二部分21b共同限定出容纳空间；第一部分21a和第二部分21b也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分21a 的开口侧盖合于第二部分21b的开口侧。当然，第一部分21a和第二部分21b形成的箱体21可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
39.在电池20中，电池单体22可以是多个，多个电池单体22之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体22中既有串联又有并联。多个电池单体22之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体22构成的整体容纳于箱体内；当然，电池也可以是多个电池单体22先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。电池20还可以包括其他结构，例如，该电池20还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体22之间的电连接。
40.其中，每个电池单体22可以为二次电池或一次电池；还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池，但不局限于此。电池单体22可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。本技术中，电池单体22可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本技术实施例对此并不限定。电池单体22可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本技术实施例对此也不限定。电池单体22一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体22、方形电池单体22和软包电池单体22，本技术实施例对此也不限定。
41.请参考图3，一实施例中的电池单体22包括壳体100、电极组件及端盖200，电极组件收容于壳体100内，壳体100至少一端部具有开口101，端盖200可拆卸地设于开口101。其中，结合参考图3及图4，端盖200包括本体210及围设于本体210的侧部220，侧部220可拆卸地设于开口101，导电区201设于本体210并与电极组件的极耳贴合。
42.本技术中，壳体100是用于配合端盖200以形成内部环境的组件，其中，形成的内部环境可以用于容纳电极组件、电解液以及其他部件。
43.本技术中，端盖200是指盖合于壳体100的开口101处以将内部环境隔绝于外部环境的部件。
44.本技术中，电极组件是电池单体22中发生电化学反应的部件。壳体100内可以包含一个或更多个电极组件。电极组件主要由正极片和负极片卷绕或层叠放置形成，并且通常在正极片与负极片之间设有隔膜。正极片和负极片具有活性物质的部分构成电极组件的主体部，正极片和负极片不具有活性物质的部分各自构成极耳。正极极耳和负极极耳可以共同位于主体部的一端或是分别位于主体部的两端。在电池的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应，极耳连接电极端子以形成电流回路。
45.本技术中，壳体100至少一端部具有开口101，可以理解为，壳体100的一个端部具有开口101，或者壳体100的两个端部均具有开口101。
46.本技术中，端盖200可拆卸地设于开口101，也即，端盖200可以通过螺纹连接、卡
接、插接等多种方式可拆卸地设于开口101。
47.此处需说明的是，壳体100及端盖200的材质可以设置为相同也可以不同。例如，壳体100的材质可以为钢、铝等金属或非金属材料，端盖200的材质也可以为钢、铝等金属或非金属材料。进一步地，壳体100还可以设计为整体厚度均匀、局部减薄或局部加厚，以满足实际使用需求。
48.需说明的是，收容于壳体100内的电极组件的端面可以呈平面、凹面、凸面或其他不规则形状，以便于与端盖200紧密贴合。电极组件的极耳与端盖200的导电区201贴合后，端盖200与电极组件可以通过激光焊接、摩擦焊接、超声焊接、电阻焊接、静电纺丝、导电胶、铆接等方式实现电连接。
49.在本实施例中，本体210与侧部220为一体成型结构，整体性好且机械强度高。在其他实施例中，本体210与侧部220还可以为分体式结构，本体210与侧部220可以通过铆接或焊接方式固定。
50.在本实施例中，本体210呈圆形，侧部220呈圆环状。在其他实施例中，本体210呈矩形或其他形状，侧部220可以呈方形或其他形状。
51.上述的电池单体22，通过在端盖200设置导电区201，并将端盖200可拆卸地连接于壳体100，端盖200与壳体100装配过程简单，拆装便捷，有利于提高电池单体22的装配效率和生产优率；将端盖200的侧部220连接于壳体100且在本体210设置导电区201，实现端盖200与壳体100可拆卸连接，同时使容置于壳体100内的电极组件与端盖200电连接。
52.根据本技术的一些实施例，请参考图4，导电区201呈同心圆环形、螺旋环形、同心矩形、双曲线状、网格状或放射状中的任一种。
53.本技术中，导电区201呈同心圆环形也即绕本体210的外周边缘围设成的若干同心的中空环形。如此，能使电极组件的极耳贴合于本体210的边缘，且不影响本体210中空部与其他部件的连接。
54.本技术中，导电区201呈螺旋环形也即在本体210的表面设置螺旋状连续环形。如此，能增大导电区201的覆盖区域，便于电极组件的极耳贴合于本体210。
55.本技术中，导电区201呈同心矩形也即在本体210的表面设置若干同心的矩形图案。如此，导电区201的分布较规则，便于电极组件的极耳贴合于本体210。
56.本技术中，导电区201呈双曲线状也即在在本体210的表面设置双曲线图案。如此，导电区201的分布较规则，便于电极组件的极耳贴合于本体210。
57.本技术中，导电区201呈网格状也即在本体210的表面设置若干网格，网格可以呈菱形、圆形或其形状。如此，能增大导电区201的覆盖区域，便于电极组件的极耳贴合于本体210。
58.本技术中，导电区201呈放射状也即在本体210的表面设置多个小区域并使其呈放射状分布。如此，能增大导电区201的覆盖区域，便于电极组件的极耳贴合于本体210。
59.此处，本体210上的导电区201还可以朝向靠近电极组件的方向向下凹陷，以使导电区201更好地与电极组件的极耳贴合。
60.通过上述设置，端盖200的导电区201能够根据实际使用需求及空间灵活设置，便于快速生产加工且能够有效保障导电区201的过流能力。
61.根据本技术的一些实施例，请参考图4，极耳包括正极耳及负极耳，导电区201包括
与正极耳贴合的第一导电区、与负极耳贴合的第二导电区。
62.此处，第一导电区为正导电区，第二导电区为负导电区，第一导电区与第二导电区的形状及尺寸可以相同也可以不相同。例如，第一导电区可以呈圆环形、螺旋环形、矩形或放射状中的任一种，第二导电区可以呈圆环形、螺旋环形、矩形或放射状中的任一种。
63.如此，能够使电极组件的正极耳及负极耳分别电连接于对应的导电区域，结构设计简单合理，且便于快速拆装，利于提高装配效率及生产优率。
64.根据本技术的一些实施例，请参考图3及图4，正极耳与负极耳位于电极组件的同一侧，同一端盖200开设绝缘设置的第一导电区及第二导电区。
65.该实施例中，参考图3，仅在壳体100的一个端部设置开口101，也即壳体100具有一开口端及一封闭端，仅在一个开口端设置端盖200以使开口端封闭，该端盖200设有第一导电区及第二导电区，第一导电区及第二导电区之间绝缘设置。电极组件收容于壳体100内，且正极耳与负极耳均位于开口端。
66.在其他实施例中，参考图5，还可以在壳体100的两个端部均设置开口101，也即壳体100具有两个开口端，两个开口端分别设有一个端盖200以使开口端封闭，其中一个端盖200设有第一导电区及第二导电区，第一导电区及第二导电区之间绝缘设置。电极组件收容于壳体100内，且正极耳与负极耳均位于设有第一导电区及第二导电区的端盖200对应的开口端。
67.通过上述设置，能够使电极组件的正极耳及负极耳分别电连接于对应的导电区域，结构设计简单合理。
68.根据本技术的一些实施例，请参考图3及图5，正极耳与负极耳位于电极组件的不同侧，不同开口101对应的两个端盖200中，其中一个端盖200设有第一导电区，另一个端盖200设有第二导电区。
69.该实施例中，参考图5，在壳体100的两个端部均设置开口101，也即壳体100具有两个开口端，两个开口端分别设有一个端盖200以使开口端封闭，其中一个端盖200设有第一导电区，另一个端盖200设有第二导电区。电极组件收容于壳体100内，且正极耳位于设有第一导电区的端盖200对应的开口端，负极耳位于设有第二导电区的端盖200对应的开口端。
70.此处需说明的是，在上述实施例中，端盖200的本体210呈圆形且端盖200的侧部220呈环形，对应地，壳体100呈圆柱状。在其他实施例中，本体210呈矩形或其他形状，侧部220可以呈方形或其他形状，对应地，壳体100也可以呈棱柱状或其他形状。
71.通过上述设置，能够使电极组件的正极耳及负极耳分别电连接于对应的导电区域，结构设计简单合理，导电分区设置更安全。
72.根据本技术的一些实施例，请参考图3，壳体100与端盖200通过螺纹连接。
73.在本实施例中，端盖200的侧部220设有内螺纹，壳体100的外周设有与内螺纹配合的外螺纹。在其他实施例中，也可以在端盖200的侧部220设置外螺纹，壳体100的内周设置与外螺纹配合的内螺纹。
74.通过上述设置，端盖200与壳体100顺畅地实现可拆卸连接，装配动作单一且生产效率高，能够有效降低电池单体22的生产成本。
75.根据本技术的一些实施例，请参考图3及图4，电池单体22还包括密封胶，密封胶涂覆于本体210靠近壳体100的一侧或壳体100靠近本体210的表面。
76.此处，密封胶可以为硅酮密封胶、聚氨酯密封胶、聚硫密封胶、丙烯酸密封胶、厌氧密封胶、环氧密封胶、丁基密封胶、氯丁密封胶、pvc密封胶中的任一种。
77.可以理解的是，壳体100与端盖200可拆卸连接时，在壳体100与端盖200的相交处易出现间隙而影响电池单体22的密封性。通过上述设置，将密封胶涂覆于本体210靠近壳体100的一侧或壳体100靠近本体210的表面，能够实现壳体100与端盖200的过盈密封。
78.根据本技术的一些实施例，请参考图3及图4，电池单体22还包括密封件300，密封件300设于壳体100及本体210之间。
79.此处，密封件300可以为密封圈，密封圈的材质可以为丁腈橡胶、硅橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶等可压缩的具有密封功能的材料。
80.可以理解的是，壳体100与端盖200可拆卸连接时，在壳体100与端盖200的相交处易出现间隙而影响电池单体22的密封性。通过上述设置，将密封件300设于壳体100及本体210之间，能够实现壳体100与端盖200的过盈密封。
81.根据本技术的一些实施例，请参考图3及图4，电池单体22还包括绝缘件400，绝缘件400设于壳体100及侧部220之间。
82.此处，绝缘件400可以为绝缘垫圈，绝缘垫圈的材质可以为橡胶、云母、陶瓷纤维及尼龙中的至少一种。
83.可以理解的是，壳体100与端盖200可拆卸连接时，为了防止壳体100与端盖200之间出现短路，绝缘件400设于壳体100及侧部220之间，能够实现壳体100与端盖200之间的绝缘。
84.根据本技术的一些实施例，请参考图3，绝缘件400与密封件300为一体成型结构。
85.通过上述设置，绝缘密封为一体结构，整体性好且机械强度高，装配动作单一且生产效率高，能够有效降低电池单体22的生产成本。
86.根据本技术的一些实施例，请参考图3及图4，电池单体22还包括绝缘层，绝缘层设于侧部220靠近壳体100的一侧和/或壳体100靠近侧部220的表面。
87.此处，绝缘层为金属氧化物颗粒涂层，其材质的成分具体包括金属氧化物颗粒、聚偏氟乙烯和n-甲基吡咯烷酮，其中的金属氧化物颗粒的材质，又可以从三氧化二铝、二氧化钛、氧化锌、氧化镁及其组合中选择采用。
88.可以理解的是，壳体100与端盖200可拆卸连接时，为了防止壳体100与端盖200之间出现短路，绝缘层设于侧部220靠近壳体100的一侧和/或壳体100靠近侧部220的表面，能够实现壳体100与端盖200之间的绝缘。
89.请参考图2，一实施例中的电池20包括上述的电池单体22。上述的电池20，电池单体22的装配效率和生产优率高，有利于降低电池的生产成本。
90.请参考图1，一实施例中的用电设备包括上述的电池20，电池20用于为用电设备供电。上述的用电设备，电池20的装配效率和生产优率高，有利于降低用电设备的生产成本。
91.根据本技术的一些实施例中，参考图3至图5，一实施例中的电池单体22包括壳体100、电极组件及端盖200，壳体100至少一端部具有开口101，电极组件收容于壳体100内，端盖200包括本体210及围设于本体210的侧部220，侧部220可拆卸地设于开口101，导电区201设于本体210并与电极组件的极耳贴合，导电区201呈同心圆环形、螺旋环形、同心矩形、双曲线状、网格状或放射状中的任一种。
92.其中，极耳包括正极耳及负极耳，导电区201包括与正极耳贴合的第一导电区、与负极耳贴合的第二导电区。正极耳与负极耳位于电极组件的同一侧，同一端盖200开设绝缘设置的第一导电区及第二导电区。或者，正极耳与负极耳位于电极组件的不同侧，不同开口101对应的两个端盖200中，其中一个端盖200设有第一导电区，另一个端盖200设有第二导电区。
93.电池单体22还包括密封胶或密封件300，密封胶涂覆于本体210靠近壳体100的一侧或壳体100靠近本体210的表面，或者密封件300设于壳体100及本体210之间。电池单体22还包括绝缘件400，绝缘件400设于壳体100及侧部220之间，绝缘件400与密封件300为一体成型结构。或者电池单体22还包括绝缘层，绝缘层设于侧部220靠近壳体100的一侧和/或壳体100靠近侧部220的表面。壳体100与端盖200通过螺纹连接。
94.根据本技术的一些实施例中，参考图2，一实施例中的电池20包括上述的电池单体22。上述的电池20，电池单体22的装配效率和生产优率高，有利于降低电池的生产成本。
95.根据本技术的一些实施例中，参考图1，一实施例中的用电设备包括上述的电池20，电池20用于为用电设备供电。上述的用电设备，电池20的装配效率和生产优率高，有利于降低用电设备的生产成本。
96.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例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技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。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。