二次电池以及电池模组的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种二次电池以及电池模组。

背景技术：

随着科学技术的发展，二次电池在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备中得到了广泛使用，并且在电动汽车、电动自行车等电动交通工具及储能设施等大中型电动设备方面有着广泛的应用前景，成为解决能源危机和环境污染等全球性问题的重要技术手段。现有技术中，二次电池包括壳体、设置于壳体内的电极组件以及与电极组件相连接的集流构件。电极组件具有扁平状的本体部以及从本体部延伸出的极耳。现有技术中，集流构件设置于极耳与壳体之间，并且集流构件的连接区域沿壳体容纳孔的轴向延伸，从而集流构件会占用更多的壳体在轴向上的空间，影响二次电池的能量密度。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种二次电池以及电池模组。二次电池的集流件的延伸部和集流部相交设置，从而与极耳相连接的集流部沿第二方向延伸，从而降低对壳体容纳孔的轴向上的空间占用率，有利于提高二次电池能量密度。

一方面，本实用新型实施例提出了一种二次电池，包括：壳体，壳体包括具有开口的容纳孔；顶盖组件，顶盖组件与壳体密封连接以盖闭开口；电极组件，设置于容纳孔内，电极组件包括沿与容纳孔的轴向相垂直的第一方向相对设置的两个端面以及从每个端面延伸出的极耳，电极组件的数量为两组以上，两组以上的电极组件沿轴向层叠设置；集流件，集流件包括延伸部和与极耳连接固定的集流部，延伸部沿轴向延伸，集流部具有沿与轴向和第一方向相垂直的第二方向延伸的连接端，集流部通过连接端连接于延伸部远离顶盖组件的端部。

根据本实用新型实施例的一个方面，延伸部的数量为两个以上，两个以上的延伸部沿第二方向间隔设置，且延伸部与集流部一一对应设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，延伸部的数量和集流部的数量均与电极组件的数量相同，延伸部、集流部与极耳一一对应设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，各个集流部和各个极耳均沿轴向间隔设置，并且各个延伸部和各个极耳均沿轴向不重叠。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流部和极耳沿轴向的投影至少部分重叠，延伸部和极耳沿轴向的投影至少部分重叠。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流部具有与极耳固定连接的连接面，并且集流部远离延伸部的表面形成连接面。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流部为片状结构，集流部的厚度方向与第一方向平行。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流部为片状结构，集流部的厚度方向与轴向平行。

根据本实用新型实施例的一个方面，每组电极组件包括两个电极单元，两个电极单元沿轴向层叠设置，电极单元具有子端面和从子端面延伸出的子极耳，两个同侧的子端面形成端面，两个同极的子极耳汇集形成极耳，一个电极单元的子极耳在轴向上从子端面靠近另一个电极单元的区域延伸出。

根据本实用新型实施例的一个方面，电极单元具有两个宽面和连接两个宽面的两个窄面，两个宽面沿轴向相对设置，宽面和窄面交替设置，极耳从端面靠近两个电极单元相邻的两个宽面的区域延伸出。

根据本实用新型实施例的一个方面，子极耳相对于一个窄面更靠近另一个窄面设置。

根据本实用新型实施例提供的二次电池，其包括壳体、设置于壳体内的电极组件以及集流件。集流件包括沿壳体的容纳孔的轴向延伸的延伸部以及与延伸部相交的集流部。连接于延伸部的集流部沿第二方向延伸并且与极耳相连接，从而集流部不会过多占用壳体沿轴向的空间，有利于提高二次电池的能量密度。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种电池模组，包括两个以上的如上述实施例的二次电池，两个以上的二次电池并排设置。

附图说明

下面将通过参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一实施例的电池模组的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的二次电池的结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的二次电池的分解结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的电极单元的结构示意图；

图5是本实用新型一实施例的电极单元的剖视结构示意图；

图6是本实用新型一实施例的集流件的结构示意图；

图7是本实用新型又一实施例的集流件的结构示意图；

图8是本实用新型又一实施例的二次电池的分解结构示意图；

图9是本实用新型另一实施例的二次电池的分解结构示意图；

图10是图9中A处的放大图；

图11是本实用新型另一实施例的集流件的结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

10、二次电池；

11、壳体；11a、容纳孔；

12、顶盖组件；121、顶盖板；122、极柱；

13、电极组件；13a、端面；13b、极耳；

131、电极单元；131a、宽面；131b、窄面；131c、子端面；131d、子极耳；

14、集流件；141、延伸部；142、集流部；142a、连接端；142b、连接面；143、第一片材；144、第二片材；144a、凸台；

X、轴向；Y、第一方向；Z、第二方向；

20、电池模组。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型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实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，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“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图11对本实用新型实施例的电池模组20和二次电池10进行详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种电池模组20，其包括：两个以上的本实施例的二次电池10以及用于连接两个二次电池10的汇流排。两个以上的二次电池10沿同一方向并排设置。汇流排的一端与两个二次电池10中的一个二次电池10连接固定，另一端与另一个二次电池10连接固定。本实施例的两个以上的二次电池10能够沿自身厚度方向并排设置以形成电池模组20。

参见图2和图3所示，本实用新型实施例的二次电池10包括壳体11、设置于壳体11内的电极组件13以及与壳体11密封连接的顶盖组件12。

本实施例的壳体11可以是四棱柱体形状或其他形状。壳体11包括具有开口的容纳孔11a。容纳孔11a用于容纳电极组件13和电解液。壳体11可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。

本实用新型实施例的电极组件13包括沿与容纳孔11a的轴向X相垂直的第一方向Y相对的两个端面13a以及从每个端面13a延伸出的极耳13b。其中，本实施例的容纳孔11a的轴向X与容纳孔11a自身延伸方向平行。本实施例中，电极组件13的每个端面13a上延伸出一个极耳13b。每个电极组件13具有沿第一方向Y相对的两个极耳13b，其中一个极耳13b作为正极耳，另一个作为负极耳。

参见图4和图5所示，本实施例的电极组件13包括一个或两个以上的沿容纳孔11a的轴向X层叠设置的电极单元131。电极单元131具有子端面131c和从子端面131c延伸出的子极耳131d。本实施例的电极单元131可通过将第一极片、第二极片以及隔膜一同堆叠或者卷绕而形成本体以及与本体相连接的子极耳131d。隔膜是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。本实施例的电极单元131包括一层隔膜、一层第一极片，一层隔膜和一层第二极片。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。同样地，在其他的实施例中，第一极片还可以为负极片，而第二极片为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从本体延伸出的多个未涂覆区则作为子极耳131d。一个电极单元131包括沿第一方向Y相对设置的两个子极耳131d，即正极耳和负极耳。正极耳从正极片的涂覆区延伸出；负极耳从负极片的涂覆区延伸出。第一方向Y垂直于轴向X，这里的垂直并不仅限于数学意义上的严格垂直定义。每个电极组件13的端面13a包括各个电极单元131的子端面131c，也即所有的电极单元131的所有子端面131c共同形成端面13a。一组电极组件13的极耳13b包括各个电极单元131的子极耳131d，也即所有电极单元131的所有子极耳131d共同形成极耳13b。在一个实施例中，参见图4所示，电极单元131为扁平状结构，其具有两个宽面131a和连接两个宽面131a的两个窄面131b。两个宽面131a沿轴向X相对设置。宽面131a和窄面131b交替设置。

本实施例的顶盖组件12与壳体11密封连接以盖闭开口。在一个实施例中，顶盖组件12包括顶盖板121和极柱122。顶盖组件12通过顶盖板121密封连接于壳体11。极柱122设置于顶盖板121并且与电极组件13通过集流件14电连接。

参见图3所示，本实用新型实施例的二次电池10包括两组以上的电极组件13。两组以上的电极组件13沿轴向X层叠设置。集流件14包括延伸部141和与极耳13b连接固定的集流部142。延伸部141沿轴向X延伸。集流部142具有沿与轴向X和第一方向Y相垂直的第二方向Z延伸的连接端142a。集流部142通过连接端142a连接于延伸部141远离顶盖组件12的端部。延伸部141与集流部142相交设置。连接于延伸部141的集流部142沿第二方向Z延伸并且与极耳13b相连接，从而集流部142不会过多占用壳体11沿轴向X的空间，有利于缩小二次电池10在轴向X上的尺寸或增大电极组件13在轴向X上的尺寸，以此提高二次电池10的能量密度。

参见图6和图7所示，本实施例的延伸部141的数量为两个以上。两个以上的延伸部141沿第二方向Z间隔设置，并且延伸部141与集流部142一一对应设置。延伸部141的数量和集流部142的数量相同。一个集流件14可以通过两个以上的集流部142连接于多个电极组件13的极耳13b，提升集流件14的过流能力以及适应能力。电极组件13的数量可以大于或等于集流部142的数量。电极组件13大于集流部142的数量时，多余的极耳13b可以通过其它的集流部142件引出。另外，由于集流部142与极耳13b的连接区域会产生大量的热量，因此设置多个集流部142和多个极耳13b相连接时，有利于分散各个集流部142与极耳13b的连接区域所释放的热量，降低仅适用一个集流部142连接多个极耳13b时，热量发生集聚而导致集流部142与极耳13b的连接区域温升过高的可能性，保证集流部142与极耳13b的连接区域的连接稳定性。

在一个实施例中，参见图8所示，延伸部141的数量和集流部142的数量均与电极组件13的数量相同，延伸部141、集流部142与极耳13b一一对应设置。通过使用一个本实施例的集流件14就能够实现所有电极组件13的充电或放电，从而有利于减少零部件数量，保证二次电池10内部布局紧凑，有利于提高二次电池10的能量密度。

在一个实施例中，参见图6所示，各个集流部142沿轴向X间隔设置，相对应地，从各组电极组件13延伸出的各个极耳13b也沿轴向X间隔设置。并且，各个延伸部141沿轴向X不重叠，而各个极耳13b沿轴向X也不重叠。这样，由于集流部142和极耳13b一一对应设置，因此各个集流部142和各个极耳13b均在轴向X上相互错开，一方面有利于各个连接区域的散热，另一方面有利于在连接过程中对各个集流部142和各个极耳13b进行焊接操作，彼此位置不干涉。由于两个以上的延伸部141在第二方向Z上间隔设置，同时各个延伸部141在轴向X上间隔设置，因此在各个集流部142与相对应的各个极耳13b进行焊接操作时，相邻两个集流部142或相邻两个延伸部141彼此之间不会出现位置干涉而导致无法焊接或增加焊接难度。可选地，参见图6和图7所示，两个以上的延伸部141的端部在第二方向Z上彼此错开且在轴向X上不重叠，同时各个端部在轴向X上呈阶梯式分布，从而相对应地，两个以上的集流部142以及两个以上的极耳13b在轴向X上也呈阶梯式分布。

在一个实施例中，集流部142以及位置相对应的极耳13b沿轴向X的投影至少部分地重叠。延伸部141和位置相对应的极耳13b沿轴向X的投影至少部分地重叠。延伸部141、集流部142以及位置相对应的极耳13b三者在轴向X上相继分布。这样，在轴向X上，延伸部141、集流部142以及位置相对应的极耳13b相继分布，同时能够降低延伸部141和集流部142在第二方向Z上的空间占用率，有利于提高二次电池10的能量密度。

在一个实施例中，集流部142具有与极耳13b连接固定的连接面142b，并且集流部142远离延伸部141的表面形成连接面142b。极耳13b延伸至集流部142和壳体11之间的区域并与集流部142远离延伸部141的连接面142b相连接。这样，延伸部141不会对极耳13b形成位置干涉，因此极耳13b不需要绕过延伸部141再与集流部142相连接，有利于提升极耳13b与连接面142b连接便利性。两个以上的集流部142中，各个集流部142的连接面142b均背向顶盖组件12。

可选地，参见图6和图8所示，集流部142为片状结构，并且集流部142的厚度方向与轴向X平行。集流部142从主体部上朝向壳体11延伸。在一个示例中，极耳13b能够与集流部142背向顶盖组件12的表面相连接。集流部142背向顶盖组件12的表面和部分极耳13b朝向集流部142的表面能够基本处于同一平面，在一定程度上，可以减小极耳13b弯折程度即可与集流部142的连接面142b实现连接固定，降低极耳13b折弯而导致自身断裂或撕裂的可能性。同时，由于集流部142在轴向X上的相对两侧具有更大的空间，因此便于使用焊接设备从集流部142的相对两侧夹住集流部142，并对极耳13b和集流部142焊接连接，有效降低焊接连接过程操作难度。

可选地，参见图9至图11所示，集流部142为片状结构，并且集流部142的厚度方向与第一方向Y平行。集流部142相对于第一方向Y翻折，使得连接面142b朝向壳体11或朝向电极组件13。在集流部142与极耳13b连接固定后，将集流部142进行翻折操作，从而减小集流部142在第一方向Y上的尺寸，有利于降低集流部142和极耳13b形成的连接结构的空间占用率，有利于提高二次电池10的能量密度。优选地，集流部142的连接面142b朝向壳体11。与集流部142的连接面142b相连接后的极耳13b端部因受到集流部142和延伸部141的隔离，不会与电极组件13发生接触，从而降低翻折后的极耳13b不会刮伤或刺破电极组件13的可能性。

在一个实施例中，参见图9所示，每组电极组件13包括两个电极单元。两个电极单元沿轴向X层叠设置。电极单元具有子端面131c和从子端面131c延伸出的子极耳131d。两个同侧的子端面131c形成端面13a。两个同极的子极耳131d汇集形成极耳13b。一个电极单元的子极耳131d在轴向X上从子端面131c靠近另一个电极单元的区域延伸出，从而两个电极单元各自的子极耳131d相互靠近并且延伸出较短的距离即可汇集成与集流部142连接固定的极耳13b。这样，一方面，子极耳131d不会由于自身延伸长度过长而导致出现长度冗余的情况。子极耳131d出现冗余情况时，容易导致子极耳131d折弯时出现应力集中区域而发生断裂的情况，另一方面，子极耳131d的延伸尺寸控制在较小的范围内，有利于降低子极耳131d汇集形成的极耳13b空间占用率，提高二次电池10的能量密度。

在一个实施例中，电极单元具有两个宽面131a和连接两个宽面131a的两个窄面131b，两个宽面131a沿轴向X相对设置，宽面131a和窄面131b交替设置，极耳13b从端面13a靠近两个电极单元相邻的两个宽面131a的区域延伸出，从而在轴向X方向上，极耳13b大致处于端面13a的中央区域，保证从两个电极单元引出的两个子极耳131d的尺寸大致相同，有利于电极单元加工制造工序一致性，降低加工制造成本。在一个实施例中，在第二方向Z上，极耳13b的尺寸与端面13a的尺寸的比值为1/10至2/5。本实施例的极耳13b易于折弯变形，降低在折弯过程中因受到较大拉伸应力而发生断裂的可能性。在一个实施例中，电极单元的数量为一个或两个。子极耳131d偏置设置，也即子极耳131d相对于一个窄面131b更靠近另一个窄面131b设置。

在一个实施例中，参见图6或图11所示，集流件14还包括第一片材143和第二片材144。第一片材143和第二片材144相交设置。延伸部141连接于第一片材143，而第二片材144用于与极柱相连接。本实施例中，电极组件13通过集流部142、延伸部141、第一片材143以及第二片材144与极柱相连接。本实施例的第二片材144的厚度方向与轴向X相同。第二片材144具有远离电极组件13的凸台144a。第二片材144通过凸台144a与顶盖组件12所包括的极柱电连接。

本实用新型实施例的电池模组20包括多个沿同一方向并排设置的二次电池10。由于本实施例的各个二次电池10所包括的电极单元沿壳体11的容纳孔11a的轴向X层叠设置。本实施例的电极单元发生膨胀时，主要沿容纳孔11a的轴向X膨胀变形，而在二次电池10的排列方向上的膨胀量较小。这样，各个二次电池10在排列方向上累积的膨胀合力较小。在二次电池10的排列方向上，电池模组20不需要使用具有较高强度的结构件来约束抵消膨胀力或使用较低强度的结构件即可约束抵消膨胀力，从而有效降低电池模组20的整体质量，使得电池模组20自身结构更加紧凑，有效提升电池模组20的能量密度。同时，电池模组20自身在二次电池10自身厚度方向上膨胀量较小或无膨胀量，能够有效提升使用过程安全性。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，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。本实用新型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。