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，二次电池包括具有电极组件以及与电极组件连接的集流单元。电极组件具有端面以及从端面延伸出的极耳，由于集流单元与端面之间预留间隙较小，因此导致使用焊接设备将集流单元和极耳进行焊接操作时，操作难度大，易于导致集流单元和极耳出现虚焊的情况。

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。二次电池所包括的极耳能够通过集流单元与顶盖组件相连接，本实施了的集流单元结构简单、紧凑，有利于提高二次电池的能量密度。

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的两个端面以及从每个端面延伸出的极耳，电极组件包括两个以上沿轴向层叠设置的电极单元；集流单元，集流单元包括第一片材和连接于第一片材的第一集流片，第一片材和第一集流片均沿轴向延伸，极耳相对于第一方向弯折并且电连接于第一集流片。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一集流片具有与第一片材连接的第一连接端，第一连接端沿与轴向和第一方向相垂直的第二方向延伸。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一集流片位于第一片材靠近壳体的一侧，极耳与第一集流片背向第一片材的表面连接固定。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流单元还包括连接于第一片材的第二集流片，第一集流片和第二集流片均沿轴向延伸，且两者沿轴向至少部分重叠设置，电极组件的数量为两组，两组电极组件沿轴向层叠设置，一组电极组件的极耳与第一集流片电连接，另一组电极组件的极耳与第二集流片电连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一集流片和第二集流片均位于第一片材靠近壳体的一侧，第一集流片和第二集流片朝靠近彼此的方向延伸。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一片材包括沿轴向延伸的主体部以及连接于主体部的第一外延部，第一外延部沿与轴向和第一方向相垂直的第二方向向主体部的外侧延伸，第一集流片和第二集流片分别连接于第一外延部沿轴向的两端。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一片材还包括连接于主体部的第二外延部，第一外延部与第二外延部沿轴向间隔设置以形成避空缺口，沿轴向，避空缺口位于第一集流片靠近顶盖组件的一侧，极耳能够穿过避空缺口与第一集流片相连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，避空缺口沿第二方向延伸并越过第一集流片。

根据本实用新型实施例的一个方面，在轴向上，第一外延部的至少一部分和第二外延部重叠设置。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流单元还包括与顶盖组件相连接的第二片材，主体部和第二片材相交设置，第一片材、第二片材、第一集流片及第二集流片为一体式结构。

根据本实用新型实施例的一个方面，集流单元的数量为两个，在第一方向上，电极组件设置于两个集流单元之间，两个集流单元各自通过第一集流片与相对应的极耳电连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，电极组件的数量为两组，两组电极组件沿轴向层叠设置，每组电极组件均包括两个电极单元，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一侧延伸出。

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，极耳从端面的靠近两个电极单元相邻两个宽面的区域延伸出。

根据本实用新型实施例提供的二次电池，其包括具有容纳孔的壳体、设置于壳体内的电极组件以及用于对电极组件输入或输出电能的集流单元。集流单元包括第一片材以及连接于第一片材的第一集流片。第一集流片和第一片材均沿容纳孔的轴向延伸。由于第一片材靠近电极组件，而第一集流片与电极组件距离较远，从而能够预留出让位空间，便于通过使用焊接设备将第一集流片与极耳进行焊接操作，从而有效降低焊接操作难度，提高焊接质量。另一方面，由于第一集流片沿轴向延伸，从而减小在第一方向上的空间占用率，因此也有利于提高二次电池的能量密度。

另一个方面，本实用新型实施例还提供一种电池模组，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组件的本体的剖视结构示意图；

图5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6是图5中集流单元与极耳连接固定的结构示意图；

图7是本实用新型一实施例的电极单元的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例的集流单元的结构示意图；

图9是本实用新型另一实施例的集流单元的结构示意图。

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、集流单元；14a、第一集流片；14b、第二集流片；14c、第一连接端；14d、第二连接端；141、第一片材；141a、主体部；141b、第一外延部；141c、第二外延部；141d、避空缺口；142、第二片材；142a、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8根据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。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2至图4所示，本实施例的电极组件13包括两个以上的沿容纳孔11a的轴向X层叠设置的电极单元131。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。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。从本体延伸出的未涂覆区则作为子极耳。电极单元131包括沿第一方向Y相对设置的两个子极耳，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，而每个电极组件13的极耳13b包括各个电极单元131的子极耳131d。在一个实施例中，参见图3所示，电极单元131为扁平状结构，其具有两个宽面和连接两个宽面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通过集流单元电连接。

参见图2所示，本实用新型实施例的二次电池10还包括将电极组件13与顶盖组件12相连接的集流单元14。在一个示例中，极耳13b通过集流单元14与极柱122连接。本实施例的集流单元14包括第一片材141和连接于第一片材141的第一集流片14a。第一片材141和第一集流片14a均沿轴向X延伸。在一个实施例中，在第一方向Y上，第一集流片14a的厚度方向和第一片材141的厚度方向均与第一方向Y相同。进一步地，第一集流片14a和第一片材141至少部分重叠设置。在一个实施例中，第一片材141的至少一部分位于电极组件13的一个端面13a和壳体11之间，而第一集流片14a连接于第一片材141位于电极组件13的一个端面13a和壳体11之间的部分上。极耳13b相对于第一方向Y弯折并且电连接于第一集流片14a。在一个实施例中，极耳13b弯折后的部分沿轴向X延伸。进一步可选地，在第一方向Y上，极耳13b连接于第一集流片14a的部分、第一集流片14a和第一片材141三者至少部分重叠设置。

根据本实用新型实施例提供的二次电池10，其包括具有容纳孔11a的壳体11、设置于壳体11内的电极组件13以及用于对电极组件13输入或输出电能的集流单元14。集流单元14包括第一片材141以及连接于第一片材141的第一集流片14a。第一集流片14a和第一片材141均沿容纳孔11a的轴向X延伸。由于本实用新型实施例的集流单元14所包括的第一片材141和第一集流片14a，因此第一片材141和第一集流片14a自身尺寸小，占用壳体11内部空间少，从而有利于节省壳体11内部空间，提高二次电池10的能量密度，另一方面，由于第一集流片14a沿轴向X延伸，从而减小在第一方向Y上的空间占用率，因此也有利于提高二次电池10的能量密度。另外，本实用新型实施例的集流单元14能够将电极组件13的极耳13b与顶盖组件12的极柱122电连接。第一集流片14a包括用于与极耳13b电连接的第一集流片14a。第一集流片14a能够与相应的极耳13b连接固定。本实施例的集流单元14通过设置于第一片材141上的第一集流片14a与极耳13b连接固定。在本实施例的集流单元14使用状态下，第一集流片14a与电极组件13距离较远，从而能够预留出让位空间，便于通过使用焊接设备将第一集流片14a与极耳13b进行焊接操作，从而有效降低焊接操作难度，提高焊接质量，进而有利于提升第一集流片14a与极耳13b连接的稳定性，使得彼此不易发生分离，保证二次电池20使用过程的稳定性和安全性。

本实用新型实施例的第一集流片14a具有与第一片材141连接的第一连接端14c。第一连接端14c沿与轴向X和第一方向Y相垂直的第二方向Z延伸，第二方向Z与二次电池10的自身厚度方向平行。第一集流片14a通过第一连接端14c与第一片材141相连接。由于第一连接端14c沿第二方向Z延伸，从而保证第一集流片14a背向电极组件13的表面面积较大，因此极耳13b与第一集流片14a连接更加可靠稳定。在一个实施例中，极耳13b沿第二方向Z上的长度大于沿轴向X的厚度，而第一集流片14a在第二方向Z上的长度大于自身沿第一方向Y的厚度，从而保证第一集流片14a和极耳13b的连接区域较大。在一个示例中，第一集流片14a为矩形结构体。可选地，本实施例的第一集流片14a和极耳13b可以通过超声波焊接连接。

本实施例的第一集流片14a位于第一片材141靠近壳体11的一侧。极耳13b与第一集流片14a背向第一片材141的表面连接固定。第一片材141位于第一集流片14a和电极组件13的端面13a之间。第一集流片14a不会与电极组件13的端面13a发生接触，避免在安装过程中或后期使用过程中第一集流片14a刮伤或损坏电极组件13中的电极单元131。由于极耳13b连接固定于第一集流片14a背向第一片材141的表面，从而极耳13b的自由端部也不会在安装过程中或后期使用过程中翻折而与电极组件13的端面13a接触，进而降低极耳13b翻折插入端面13a而导致电极单元131发生结构性损坏或破损的可能性。另外，极耳13b、第一集流片14a和第一片材141三者在第一方向Y上的总厚度较小，有效减少占用端面13a和壳体11之间的空间，从而有效提高二次电池10的能量密度。

参见图5和图6所示，本实施例的集流单元14还包括连接于第一片材141的第二集流片14b。第一集流片14a和第二集流片14b均沿轴向X延伸，并且两者沿轴向X至少部分重叠设置，从而减少第一集流片14a和第二集流片14b在第二方向Z上的尺寸。第二集流片14b具有沿第二方向Z延伸的第二连接端。第二集流片14b通过第二连接端与第一片材141相连接。电极组件13的数量为两组。两组电极组件13沿轴向X层叠设置，一组电极组件13的极耳13b与第一集流片14a电连接，另一组电极组件13的极耳13b与第二集流片14b电连接。通过使用第一集流片14a和第二集流片14b将两组电极组件13的同极极耳13b连接起来并实现电流汇集。这样，一方面，能够避免出现多个电极单元131通过一个极耳13b连接于第一集流片14a时，导致极耳13b和第一集流片14a连接位置温度过高的情况；另一方面，极耳13b延伸出较短的尺寸即可与位置相对应的第一集流片14a或第二集流片14b连接固定，从而不需要极耳13b延伸出端面13a的尺寸过长连接于第一集流片14a，进而使得电极单元131加工尺寸统一、加工工序统一，降低加工制造难度和加工成本。

在一个实施例中，每组电极组件13均包括两个电极单元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。两个同侧的子端面131c形成端面13a，而两个同极的子极耳131d汇集形成极耳13b。一个电极单元131的子极耳131d在轴向上从子端面131c靠近另一个电极单元131的区域延伸出，从而两个电极单元131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第一集流片14a和第二集流片14b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占用空间率，提高二次电池10的能量密度。

本实施例的第一集流片14a和第二集流片14b均位于第一片材141靠近壳体11的一侧。第一集流片14a和第二集流片14b均沿轴向X延伸。第一集流片14a和第二集流片14b朝靠近彼此的方向延伸，从而第一集流片14a和第二集流片14b与端面13a之间被第一片材141隔离开，使得第一集流片14a和第二集流片14b均不会与电极组件13的端面13a相接触。由于第一集流片14a和第二集流片14b朝靠近彼此的方向延伸，从而降低在轴向X上占用空间率，有利于提高二次电池10的能量密度。可选地，第二集流片14b的厚度方向与第一片材141的厚度方向相同，并且两者的厚度方向与第一方向Y相同。第二集流片14b和第一集流片14a的结构相同。可选地，本实施例的第二集流片14b和极耳13b可以通过超声波焊接连接。

参见图7所示，本实施例的第一片材141包括沿轴向X延伸的主体部141a以及连接于主体部141a的第一外延部141b。第一外延部141b沿与轴向X和第一方向Y相垂直的第二方向Z向主体部141a的外侧延伸。第一集流片14a和第二集流片14b分别连接于第一外延部141b沿轴向X的两端。两组电极组件13沿轴向X层叠设置，因此各自的极耳13b沿轴向X间隔设置。位于电极组件13同一侧的两个极耳13b能够分别绕过第一外延部141b沿轴向X的相对两个端部而与第一集流片14a和第二集流片14b连接固定。由于第一集流片14a和第二集流片14b分别连接于第一外延部141b相对的两端，从而延伸出的极耳13b的尺寸不需要太长即可与第一集流片14a或第二集流片14b连接固定，因此有效缩短极耳13b延伸出的长度，有利于降低极耳13b的空间占用率，提高二次电池10的能量密度，同时也有效降低加工成本。

参见图8所示，本实施例的第一片材141还包括连接于主体部141a的第二外延部141c。第一外延部141b与第二外延部141c沿轴向X间隔设置以形成避空缺口141d。沿容纳孔11a的轴向X，避空缺口141d位于第一集流片14a靠近顶盖组件12的一侧。极耳13b能够穿过避空缺口141d与第一集流片14a相连接。第一片材141可以通过主体部141a和第二外延部141c共同与极柱122电连接。第二外延部141c能够增强第一片材141的强度和刚度以及第一片材141的过流面积。在一个实施例中，避空缺口141d沿与轴向X和第一方向Y相垂直的第二方向Z延伸并越过第一集流片14a。这样，极耳13b在从避空缺口141d穿过时，极耳13b不会与主体部141a发生接触而导致主体部141a对极耳13b形成挤压，从而降低极耳13b被主体部141a挤压发生变形或破损的可能性，同时也降低极耳13b发生错位而导致与第一集流片14a连接区域不精确、不稳定的可能性。在一个示例中，避空结构为沿第二方向Z延伸的槽体。

在一个实施例中，在轴向X上，第一外延部141b的至少一部分和第二外延部141c重叠设置。这样，在不增大第一片材141整体尺寸的前提下，能够保证在第一片材141上设计出避空缺口141d，同时保证主体部141a和第二片材连接过渡区具有更大的过流面积，从而一方面有利于提高第一片材141的结构紧凑性，有利于提高二次电池10的能量密度，另一方面也保证第一片材141和第二片材之间具有良好的过流能力，提升二次电池10工作稳定性和可靠性。

参见图7或图8所示，本实施例的集流单元14还包括与顶盖组件12相连接的第二片材142。主体部141a和第二片材142相交设置。第二片材142沿第一方向Y延伸。本实施例的第二片材142的厚度方向与轴向X相同。第二片材142具有远离电极组件13的凸台142a。第二片材142通过凸台142a与顶盖组件12所包括的极柱122电连接。在一个实施例中，第一片材141、第二片材142、第一集流片14a及第二集流片14b为一体式结构，从而一方面保证集流单元14的整体结构强度和抗冲击能力，另一方面，集流单元14能够通过一体成型加工方式加工制造，减少加工工序，降低加工成本。

在一个实施例中，集流单元14的数量可以是一个。一个电极组件13的两个极耳13b分别是正极耳和负极耳。集流单元14所包括的第一集流片14a可以与正极耳或负极耳电连接。在另一个实施例中，参见图3或图5所示，集流单元14的数量为两个。两个集流单元14在第一方向Y上间隔设置。在第一方向Y上，电极组件13设置于两个集流单元14之间。电极组件13所包括的电极单元131的本体处于两个集流单元14之间，而电极组件13所包括的两个极耳13b分别对应两个集流单元14。一个极耳13b和一个集流单元14相连接，另一个极耳13b和另一个集流单元14相连接。本实施例中，两个集流单元14各自通过第一集流片14a与相对应的极耳13b电连接。

在一个实施例中，电极组件13包括两个电极单元131。电极单元131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131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131引出的两个子极耳131d的尺寸大致相同，有利于电极单元131加工制造工序一致性，降低加工制造成本。

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131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131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。