一种双通单体电池和电池包的制作方法

[0001]
本申请涉及电池的技术领域，尤其涉及一种双通单体电池和电池包。


背景技术：

[0002]
随着新能源行业的蓬勃发展以及新能源电动汽车的进一步普及，人民群众对新能源乘用车的认可也逐步提升。对于动力电芯制造商来说，如何进一步提升动力电芯模组的体积空间利用率，在有限的乖用车空间内，提升装载电量，满足长续航要求，并可采用低成本高可靠性的体系方案，无疑是最关键的技术难点。
[0003]
有鉴于此，亟需开发一款高能量密度的电池包。


技术实现要素：

[0004]
本申请的目的是提供一种双通单体电池和电池包以解决电动汽车的续航问题。
[0005]
为实现上述目的本申请采用以下技术方案实现的：提供一种双通单体电池，该双通单体电池包括电芯、第一电极组件、第二电极组件和壳体，第一电极组件与电芯的一端电性连接；第二电极组件与电芯的相对一端电性连接；壳体包括周壁和端壁，周壁围设形成双通的容纳腔，端壁与周壁的一端连接，端壁开设有通孔，第一电极组件、电芯和第二电极组件整体插入容纳腔中，第一电极组件与端壁连接且进一步穿设通孔，第二电极组件与周壁连接且盖封容纳腔。
[0006]
进一步地，第一电极组件包括第一端盖、第一连接片和第一极柱，第一端盖与端壁连接且盖设通孔，第一连接片与电芯的一端电性连接，第一极柱与第一连接片电性连接，且穿设第一端盖。
[0007]
进一步地，通孔为圆形，第一端盖为圆形。
[0008]
进一步地，电芯为全极耳结构，第一连接片包括第一固定部、第二固定部和主体部，主体部的相对两端分别设置有第一固定部和第二固定部以构成u型结构，第一固定部和第二固定部分别与电芯电性连接，第一极柱穿设主体部。
[0009]
进一步地，电芯为模切极耳结构，第一连接片包括第一固定部、第二固定部和主体部，主体部的相对两端分别设置有与主体部层叠设置的第一固定部和第二固定部，第一固定部和第二固定部分别与电芯电性连接，第一极柱穿设主体部。
[0010]
进一步地，第一端盖设置有搭接部，搭接部搭设在端壁的内侧面上。
[0011]
进一步地，端壁的内侧面设置有限位槽，搭接部收纳于限位槽中。
[0012]
进一步地，第二电极组件包括第二端盖、第二连接片和第二极柱，第二端盖与周壁连接且盖封容纳腔，第二连接片与电芯的远离第一电极组件的一端电性连接，第二极柱与第二连接片电性连接，且穿设第二端盖。
[0013]
进一步地，双通单体电池还包括胶塞，周壁上开设有用于向容纳腔中注入电解液的注液孔，胶塞过盈配合于注液孔中。
[0014]
为解决上述技术问题，本申请还提供一种电池包，电该池包包括外包壳和多个上
述的双通单体电池，多个双通单体电池并排排列于外包壳中，双通单体电池的第一电极组件和第二电极组件朝向外包壳的厚度区域。
[0015]
本申请实施例的有益效果为：首先第一电极组件、电芯和第二电极组件在壳体的外部装配好，然后第一电极组件、电芯和第二电极组件整体插入容纳腔中，第一电极组件封盖壳体的一端，第二电极组件封盖壳体的相对一端以形成双通单体电池。因为第一电极组件和第二电极组件在壳体外分别与电芯两端的极耳连接在一起，所以可以在没有壳体遮挡的前提下利用较短的极耳将第一电极组件和第二电极组件分别与电芯连接在一起，避免过多的极耳占用空间，提高了壳体空间利用率。
附图说明
[0016]
为了更清楚地说明本申请实施例或前期研发中的技术方案，下面将对实施例或前期研发描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
[0017]
图1是本申请提供的电池包的结构示意图；
[0018]
图2是本申请提供的双通单体电池的第一状态分解结构示意图；
[0019]
图3是本申请提供的双通单体电池的第二状态分解结构示意图；
[0020]
图4是本申请提供的第一电极组件的装配结构示意图；
[0021]
图5是本申请提供的第一电极组件的分解结构示意图；
[0022]
图6是本申请提供的第一电极组件的截面结构示意图；
[0023]
图7是本申请提供的图2中a区域的局部放大截面示意图；
[0024]
图8是本申请提供的第二电极组件的装配结构示意图；
[0025]
图9是本申请提供的第二电极组件的分解结构示意图；
[0026]
图10是本申请提供的第二电极组件的截面结构示意图；
[0027]
图11为本申请提供的双通单体电池的另一实施例的分解结构示意图；
[0028]
图12为本申请提供的双通单体电池的在冲压前的局部放大截面示意图；
[0029]
图13为本申请提供的双通单体电池的在冲压后的局部放大截面示意图；
[0030]
图14是本申请提供的双通单体电池的组装方法的流程示意图。
[0031]
图示标记如下：
[0032]
电池包100
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外包壳20
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双通单体电池10
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电芯11
[0033]
第一电极组件12 第一端盖121 第一连接片122
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第一极柱123
[0034]
第一塑胶垫124
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第一绝缘圈125 搭接部1214
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第一固定部1221
[0035]
第二固定部1223 主体部1225
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第二电极组件13
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第二端盖131
[0036]
第二连接片132
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第二极柱133
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第二塑胶垫134
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第二绝缘圈135
[0037]
壳体14
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容纳腔141
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通孔143
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周壁142
[0038]
注液孔145)
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端壁144
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限位槽147
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胶塞15
具体实施方式
[0039]
在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或
暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0040]
在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
[0041]
请参阅图1，图1是本申请提供的电池包100的结构示意图。
[0042]
本申请的电池包100安装于电动汽车的底盘上，作为蓄能部件。电池包100包括外包壳20和多个双通单体电池10，多个双通单体电池10并排排列于外包壳20中，双通单体电池10的第一电极组件12 和第二电极组件13朝向外包壳20的厚度区域，即双通电池的端部朝向底盘的高度区域。
[0043]
请参阅图1至图3，图2是本申请提供的双通单体电池10的第一状态分解结构示意图，图3是本申请提供的双通单体电池10的第二状态分解结构示意图。图2和图3均是双通单体电池10的分解结构示意图，图3相对于图2进一步将第一电极组件12和第二电极组件13分别与电芯11分离。
[0044]
本申请的双通单体电池10包括电芯11、第一电极组件12、第二电极组件13和壳体14，第一电极组件12与电芯11的一端电性连接；第二电极组件13与电芯11的相对一端电性连接，第一电极组件12 和第二电极组件13分别为正负极用于将电芯11中的电量导出；壳体 14包括周壁142和端壁144，周壁142围设形成双通的容纳腔141，端壁144与周壁142的一端连接，端壁144开设有通孔143，周壁142 和端壁144可以一体成型连接，也可以焊接连接；第一电极组件12、电芯11和第二电极组件13在壳体14的外部装配好，第一电极组件 12、电芯11和第二电极组件13整体插入容纳腔141中，电芯11收容于容纳腔141中，第一电极组件12与端壁144连接且进一步穿设通孔143，以封堵通孔143，第二电极组件13与周壁142连接且盖封容纳腔141。
[0045]
在本实施例中，首先第一电极组件12、电芯11和第二电极组件 13在壳体14的外部装配好，然后第一电极组件12、电芯11和第二电极组件13整体插入容纳腔141中，第一电极组件12封盖壳体14 的一端，第二电极组件13封盖壳体14的相对一端以形成双通单体电池10。因为第一电极组件12和第二电极组件13在壳体14外分别与电芯11两端的极耳连接在一起，所以可以在没有壳体14遮挡的前提下利用较短的极耳将第一电极组件12和第二电极组件13分别与电芯11连接在一起，避免过多的极耳占用空间，提高了壳体14空间利用率。
[0046]
如果先把电芯11装配于容纳腔141中，再在壳体14的两端将第一电极组件12和第二电极组件13与电芯11连接在一起，这会导致如下几个缺点：1、操作难度大，空间不足，难以焊接、除尘；2、壳体14高度空间的利用率降低，体积能量密度同样降低；3、制造成本高昂。
[0047]
另外，第一电极组件12和第二电极组件13分布在壳体14的两端，因此双通单体电池10可以做的又窄又长，从而双通单体电池10 便于以卧倒的方式排布于电动汽车的底盘中，即第一电极组件12和第二电极组件13朝向底盘的高度部分，双通单体电池10完全占用底盘的高度空间，从而提高了底盘高度部分的空间利用率。另外，双通单体电池10的体积做大后，可以减少单体电池的数量，进而减少辅助材料例如壳体对底盘空间的占用。
[0048]
在此需要解释的是，在电动汽车领域，单体电池一般为单通电池，即第一电极组件12和第二电极组件13分别在电池的一端，为了同时容下第一电极组件12和第二电极组件13，单体电池的端部会做的比较长，从而导致第一电极组件12和第二电极组件13朝向底盘的上端面摆放(如果正负极朝向底盘的高度部分，单体电池无法摆放)，为了排布分别与第
一电极组件12和第二电极组件13电性连接的导线，导致底盘的高度空间被过多占用。事实上，因为电动汽车制造标准的原因，底盘高度空间是固定的，因此底盘高度空间的利用率的提高也同样提高了电池包100的能量密度。
[0049]
双通单体电池10还包括胶塞15，周壁142上开设有用于向容纳腔141中注入电解液的注液孔145，胶塞15过盈配合于注液孔145 中。在注液时，双通单体电池10卧倒，以降低重心，从周壁142上的注液孔145向壳体14的内部注射电解液。另外，注液孔145设置在周壁142上远离第一电极组件12和第二电极组件13，从而避免向注液孔145注液过程中外溢的电解液污染并腐蚀第一电极组件12和第二电极组件13。
[0050]
请参阅图3至图7，图4是本申请提供的第一电极组件12的装配结构示意图，图5是本申请提供的第一电极组件12的分解结构示意图，图6是本申请提供的第一电极组件12的截面结构示意图，图 7是本申请提供的图2中a区域的局部放大截面示意图。
[0051]
第一电极组件12包括第一端盖121、第一连接片122和第一极柱123，第一端盖121与端壁144连接且盖设通孔143，第一连接片 122与电芯11的一端电性连接，第一极柱123与第一连接片122电性连接，且穿设第一端盖121至壳体14的外部。电芯11与第一连接片122电性导通，第一连接片122与第一极柱123电性导通。
[0052]
需要解释的是，正如上述实施例所介绍的，第一连接片122与电芯11在壳体14外连接，从而可以在没有壳体14遮挡的前提下利用较短的极耳将第一连接片122和与电芯11连接在一起，避免过多的极耳占用空间，提高了壳体14空间利用率。连接方式可以是超声波焊接、摩擦焊接。
[0053]
可选地，通孔143为圆形，对应地，第一端盖121的外轮廓也为圆形。圆形的第一端盖121和圆形的通孔143配合，以提高容错能力。
[0054]
第一端盖121设置有搭接部1214，搭接部1214搭设在端壁144 的内侧面上，以对第一端盖121形成限位的作用，防止第一端盖121 在从容纳腔141中运动至通孔143处时从通孔143穿出，起到对第一端盖121在后续与壳体14的焊接工程中的定位作用。进一步地，端壁144开设有限位槽147，搭接部1214限位于容置于限位槽147中。
[0055]
第一电极组件12还包括第一塑胶垫124和第一绝缘圈125。第一塑胶垫124设置在第一端盖121和第一连接片122之间，以使第一端盖121和第一连接片122之间绝缘。第一绝缘圈125套设在第一极柱123上，以使第一极柱123与第一端盖121绝缘。
[0056]
第一塑胶垫124的长度大于电芯11的长度，这样在电芯11放置于壳体14的过程中第一塑胶垫124可以防止电芯11剐蹭到壳体14 上而使电芯11碰伤。
[0057]
请参阅图3、图8至图10，图8是本申请提供的第二电极组件 12的装配结构示意图，图9是本申请提供的第二电极组件12的分解结构示意图，图10是本申请提供的第二电极组件12的截面结构示意图。
[0058]
第二电极组件13包括第二端盖131、第二连接片132和第二极柱133，第二端盖131与周壁142连接且盖封容纳腔141，第二连接片132与电芯11的远离第一电极组件12的一端电性连接，第二极柱 133与第二连接片132电性连接，且穿设第二端盖131，第二极柱133 用于使电芯11充放电。
[0059]
需要解释的是，正如上述实施例所介绍的，第二连接片132与电芯11在壳体14外连接，从而可以在没有壳体14遮挡的前提下利用较短的极耳将第二连接片132和与电芯11连
接在一起，避免过多的极耳占用空间，提高了壳体14空间利用率。连接方式可以是超声波焊接、摩擦焊接。
[0060]
值得注意的是，在一种情况下，第一极柱123为正极，第二极柱 133为负极；在另一种情况下，第一极柱123为负极，第二极柱133 为正极。
[0061]
第二电极组件13还包括第二塑胶垫134和第二绝缘圈135。第二塑胶垫134设置在第二端盖131和第二连接片132之间，以使第二端盖131和第二连接片132之间绝缘。第二绝缘圈135套设在第二极柱133上，以使第二极柱133与第二端盖131绝缘。
[0062]
第二塑胶垫134的长度大于电芯11的长度，这样在电芯11放置于壳体14的过程中第二塑胶垫134可以防止电芯11剐蹭到壳体14 上而使电芯11碰伤。
[0063]
请继续参阅图2，在一实施例中，电芯11为全极耳结构112，首先将多层铜箔卷绕，然后将卷芯的端部整体压设形成作为极耳的全极耳结构，全极耳结构的优势在于导电面积大，从而电阻小，发热小。第一连接片122包括第一固定部1221、第二固定部1223和主体部 1225，主体部1225的相对两端分别设置有第一固定部1221和第二固定部1223以构成u型结构，第一固定部1221和第二固定部1223分别与电芯11电性连接，第一极柱123穿设主体部1225。同理，第二连接片132也可以有与第一连接片122相同的结构以与全极耳结构 112连接。
[0064]
请参阅图11，在另一实施例中，电芯11为模切极耳结构114。具体地，请参阅图11至图13，图11为本申请提供的双通单体电池 10的另一实施例的分解结构示意图，图12为本申请提供的双通单体电池10的在冲压前的局部放大截面示意图，图13为本申请提供的双通单体电池10的在冲压后的局部放大截面示意图。
[0065]
电芯11为模切极耳结构114，首先将铜箔的边缘冲切形成极耳片，然后多层铜箔卷绕后，多个极耳片叠加在一起形成作为极耳的模切极耳结构114，模切极耳结构114的优势在于面积小，易变形方便折弯。第一连接片122包括第一固定部1221、第二固定部1223和主体部1225，主体部1225的相对两端分别设置有与主体部1225层叠设置的第一固定部1221和第二固定部1223，第一固定部1221和第二固定部1223分别与电芯11电性连接，第一极柱123穿设主体部 1225。
[0066]
具体的装配过程为：第一固定部1221和第二固定部1223分别与主体部1225呈90度，将极耳分别与第一固定部1221和第二固定部 1223连接在一起，然后侧向推压第一固定部1221和第二固定部1223，直至第一固定部1221和第二固定部1223分别与主体部1225层叠设置，从而减少极耳在空间上的占用率。同理，第二连接片132也可以有与第一连接片122相同的结构以与全极耳结构112连接。
[0067]
请参阅图2和图14，图14是本申请提供的双通单体电池10的组装方法的流程示意图。
[0068]
双通单体电池10包括电芯11、第一电极组件12、第二电极组件 13和壳体14。
[0069]
s101：将第一电极组件12和第二电极组件13分别与电芯11的相对两端电性连接在一起。
[0070]
在一种情况下，第一电极组件12为正极，第二电极组件13为负极；在另一种情况下，第一电极组件12为负极，第二电极组件13为正极，在此不做限定。
[0071]
在壳体14外，首先将第一电极组件12与电芯11的一端连接在一起，然后将第二电
极组件13与电芯11的相对一端连接在一起，使电芯11、第一电极组件12和第二电极组件13连接在一起形成一个整体。
[0072]
s102：提供一个包括周壁142和与周壁142的一端连接的端壁 144的壳体14，周壁142围设形成双通的容纳腔141，端壁144开设有通孔143。
[0073]
周壁142围设形成双通的容纳腔141，端壁144封盖周壁142的一端，端壁144开设有通孔143。端壁144可以和周壁142一体成型，例如拉伸成型、压铸成型、注塑成型等等。端壁144也可以和周壁 142焊接连接。壳体14的材质可以是铝、铜、不锈钢等。
[0074]
s103：将第一电极组件12、电芯11和第二电极组件13整体插入容纳腔141中，第一电极组件12依次穿过容纳腔141和通孔143 与端壁144连接，第二电极组件13与周壁142连接且盖封容纳腔141。
[0075]
第一电极组件12朝向端壁144，将第一电极组件12、电芯11 和第二电极组件13整体插入容纳腔141中，第一电极组件12依次穿过容纳腔141和通孔143与端壁144连接，连接方式可以是焊接，第二电极组件13与周壁142连接且盖封容纳腔141。
[0076]
在本实施例中，首先第一电极组件12、电芯11和第二电极组件 13在壳体14的外部装配好，然后第一电极组件12、电芯11和第二电极组件13整体插入容纳腔141中，第一电极组件12封盖壳体14 的一端，第二电极组件13封盖壳体14的相对一端以形成双通单体电池10。因为第一电极组件12和第二电极组件13在壳体14外分别与电芯11两端的极耳连接在一起，所以可以在没有壳体14遮挡的前提下利用较短的极耳将第一电极组件12和第二电极组件13分别与电芯 11连接在一起，避免过多的极耳占用空间，提高了壳体14空间利用率。
[0077]
本申请的双通单体电池10的组装方法还可以在上述任一实施例的双通单体电池10的基础上进行实施，在此不一一赘述。
[0078]
以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。