单体电池、电池模组、电池包及车辆的制作方法

1.本公开涉及电池技术领域，具体地，涉及一种单体电池、电池模组、电池包及车辆。


背景技术：

2.在相关技术的单体电池中，在壳体与极芯之间、金属盖板与极芯之间设置各种绝缘件，以实现壳体与极芯之间，金属盖板与极芯的顶壁之间的绝缘，例如，在金属盖板的内侧设置由塑料件注塑成型的顶部隔圈，在壳体的内设置绝缘片或喷涂绝缘层。然而，这种设计需要绝缘的零部件种类多，且需要各种工艺成型，导致用于电池内部绝缘的成本无法降低，而且增加了电池制作工序，增加了电池制造成本。


技术实现要素：

3.本公开的目的是提供一种单体电池、电池模组、电池包及车辆，在该单体电池中，有利于简化单体电池的结构和装配工艺，降低成本。
4.为了实现上述目的，本公开提供一种单体电池，包括极芯组、绝缘膜、金属盖板、电极端子及壳体，所述极芯组容置在所述壳体内，所述金属盖板用于封盖住所述壳体的开口，所述电极端子安装在金属盖板上，所述绝缘膜包括第一部分，所述第一部分位于所述极芯组与所述金属盖板之间，并且所述第一部分覆盖住位于所述极芯组的顶壁的电极引出件，所述第一部分上设置有第一孔，所述电极端子穿设于所述第一孔以与所述电极引出件电连接，所述绝缘膜还包括与所述第一部分相连的第二部分，所述第二部分用于覆盖住所述极芯组的侧壁。
5.可选地，所述单体电池为方形电池，所述第二部分包括与所述第一部分相连的两个主体部，所述两个主体部沿第一方向分布于所述第一部分相对的两侧；所述第二部分还包括与每个所述主体部对应相连的两个第一延伸部，所述两个第一延伸部沿第二方向分布于对应的所述主体部相对的两侧，所述第一方向与所述第二方向相垂直；所述极芯组的侧壁包括沿所述第一方向相对的两个第一表面及沿所述第二方向相对的两个第二表面，在所述第二方向上，位于所述第一部分同一端的两个第一延伸部共同覆盖住同一所述第二表面，两个所述主体部一一对应覆盖住两个所述第一表面。
6.可选地，所述绝缘膜还包括与所述第一部分相对设置的第三部分，所述第三部分包括与每个所述主体部对应相连的第二延伸部，两个所述第二延伸部共同覆盖住所述极芯组的底壁。
7.可选地，两个所述第二延伸部层叠设置，每个所述第二延伸部上设有多个第二孔，两个所述第二延伸部上的第二孔彼此错开。
8.可选地，所述电极端子包括极柱和用于与所述电极引出件相连的连接件，所述连接件穿设于所述第一孔并与所述极柱连接。
9.可选地，所述绝缘膜的厚度为0.05mm
‑
0.2mm。
10.可选地，所述金属盖板上设有防爆阀，所述第一部分上还设置有第三孔，所述第三
孔用于避让所述防爆阀，和/或，所述金属盖板上设有注液孔，所述第一部分上还设置有第四孔，所述第四孔用于与所述注液孔连通。
11.根据本公开的另一方面，提供一种电池模组，包括上述的单体电池。
12.根据本公开的又一方面，提供一种电池包，包括上述的单体电池或上述的电池模组。
13.根据本公开的再一方面，提供一种车辆，包括上述的电池包。
14.在本公开提供的单体电池中，由于设置有绝缘膜，并且绝缘膜的第一部分覆盖住极芯组的顶壁，并覆盖住极芯组的电极引出件，能够实现极芯组的电极引出件与金属盖板的绝缘。因此，有利于避免在金属盖板与极芯组之间设置相关技术中的注塑绝缘件，从而有利于简化单体电池的结构和装配工艺，降低成本。另外，绝缘膜的第二部分覆盖住极芯组的侧壁，故通过设置绝缘膜，能够同时实现极芯组与金属盖板和壳体的侧壁之间的绝缘。
15.本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
16.附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
17.图1是本公开一种实施方式提供的单体电池的剖视示意图，其中，未示出单体电池的壳体；
18.图2是本公开一种实施方式提供的单体电池的剖视示意图，其中，示出了单体电池的壳体；
19.图3是本公开一种实施方式提供的金属盖板的轴侧(顶侧)示意图；
20.图4是本公开一种实施方式提供的金属盖板的轴侧(底侧)示意图；
21.图5是本公开一种实施方式提供的金属盖板的剖视示意图；
22.图6是本公开一种实施方式提供的呈展开状态的绝缘膜的俯视示意图；
23.图7是本公开一种实施方式提供的呈展开状态的绝缘膜的轴侧示意图；
24.图8至图12是利用本公开一种实施方式提供的绝缘膜对极芯组进行包覆的过程的示意图，其中，未示出单体电池的壳体。
25.附图标记说明
26.100
‑
单体电池；10
‑
极芯组；101
‑
极芯；11
‑
电极引出件；20
‑
绝缘膜；21
‑
第一部分；211
‑
第一孔；212
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第三孔；213
‑
第四孔；22
‑
第二部分；221
‑
主体部；222
‑
第一延伸部；23
‑
第三部分；231
‑
第二延伸部；2311
‑
第二孔；30
‑
金属盖板；40
‑
电极端子；41
‑
极柱；411
‑
正极柱；412
‑
负极柱；42
‑
连接件；50
‑
壳体；51
‑
壳体的侧壁；52
‑
壳体的底壁；70
‑
防爆阀；80
‑
注液孔。
具体实施方式
27.以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
28.在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是基于相关零部件之间的相对位置定义的。“内、外”是指相关的零部件的内、外。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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和中间件间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
30.如图1至图12所示，本公开提供了一种单体电池100、包括该单体电池100的电池模组、包括该电池模组或单体电池100的电池包、以及包括电池包的车辆。
31.其中，多个单体电池100可通过串联或并联成电池模组，并可以置入包体(即动力电池的外壳)内而形成电池包，例如，动力电池。此外，除动力电池领域外，本公开中提供的各种技术方案还可以广泛应用于其他的电池领域中。
32.如图1、图2、图6和图7所示，本公开提供的单体电池100包括极芯组10、绝缘膜20、金属盖板30、电极端子40及壳体50，极芯组10容置在壳体50内，金属盖板30用于封盖住壳体50的开口，极柱40安装在金属盖板30上，例如，电极端子40可以通过绝缘套绝缘安装在金属盖板30上。绝缘膜20包括第一部分21，第一部分21位于极芯组10与金属盖板30之间，并且第一部分21覆盖住位于极芯组10的顶壁的电极引出件11，实现电极引出件11与金属盖板30之间的绝缘，其中，第一部分21上设置有第一孔211，电极端子40穿设于第一孔211以与电极引出件11电连接。绝缘膜20还包括与第一部分21相连的第二部分22，第二部分22用于覆盖住极芯组10的侧壁，以实现极芯组10与壳体的侧壁51之间的绝缘。
33.在本公开提供的单体电池100中，由于设置有绝缘膜20，并且绝缘膜20的第一部分21覆盖住极芯组10的顶壁，并覆盖住极芯组10的电极引出件11，能够实现极芯组10的电极引出件11与金属盖板30的绝缘。因此，如图1至图5所示，有利于避免在金属盖板30与极芯组10之间设置相关技术中的注塑绝缘件，从而有利于简化单体电池100的结构和装配工艺，降低成本。另外，绝缘膜20的第二部分22覆盖住极芯组10的侧壁，故通过设置绝缘膜20，能够同时实现极芯组10与金属盖板30和壳体的侧壁51之间的绝缘。
34.可选地，第二部分22和第一部分21为一体成型结构，如此设计，能够保证第一部分21和第二部分22的连接位置不存在间隙，避免极芯组10的电极引出件11从第一部分21与第二部分22之间的连接位置伸出，从而进一步提升了极芯组10的电引出件11与金属盖板30之间的绝缘效果。
35.可以理解的是，在本公开中的其他实施方式中，绝缘膜20的第二部分22和第一部分21可以是分体结构，例如，两者可采用热熔等方式相连。
36.另外，相对于注塑件，绝缘膜20的厚度相对较小，通过合理选取第一部分21的厚度，有利于提升单体电池100的内部空间利用效率，从而有利于增大极芯组10的体积，增大单体电池100的容量。
37.在本公开中，绝缘膜20的厚度可以取任意适当的值，本公开对此不作限定。可选地，在本公开的一种实施方式中，绝缘膜20的厚度可以为0.05mm
‑
0.2mm，优选地，绝缘膜20的厚度可以为0.08mm
‑
0.15mm。即，绝缘膜20的第一部分21的厚度可以为0.05mm
‑
0.2mm，优选地，可以为0.08mm
‑
0.15mm。
38.相关技术中的顶部隔圈的厚度一般设计为0.5
‑
1.5mm。设置顶部隔圈等绝缘件占用电池内部的高度空间。研究表明，电池内部的高度空间对于电池尤为重要，损失1mm的高度空间，将使电池容量损失超过1％。
39.在本公开提供的单体电池100中，第一部分21的厚度在0.05mm
‑
0.2mm的范围能够极大程度减小绝缘膜20占用的单体电池100的高度空间，因此，能够有效提升单体电池100的内部空间利用效率，从而能够增大极芯组10的体积，增大单体电池100的容量。
40.如图1所示，在本公开的一种实施方式中，电极端子40可以包括极柱41和用于与电极引出件11相连的连接件42，连接件42穿设于第一孔211并与极柱41连接。
41.可以理解的是，在本公开的其他实施方式中，可不设置上述的连接件42，而是直接将极柱41穿设于上述的第一孔211，并将极柱41与极芯组10的电极引出件11电连接。
42.如图3至图5所示，极柱41可包括正极柱411和负极柱412，连接件42可为两个，其中一个连接件42用于连接正极柱411与极性为正的电极引出件11，另一个连接件42用于连接负极柱412和极性为负的电极引出件11。
43.如图7所示，绝缘膜20的第一部分21上可以设置有两个第一孔211，以分别供两个连接件42穿过。另外，可选地，如图3至图5、图7所示，金属盖板30上设有防爆阀70和/或注液孔80，绝缘膜20的第一部分21上可以还设置有第三孔212和第四孔213，第三孔212用于避让防爆阀60。第四孔213用于与金属盖板30上的注液孔80连通。
44.可选地，如图1和图2所示，在本公开的一种实施方式中，单体电池100可以为方形电池，极芯组10为长方体结构。如图6至图12所示，第二部分22可以包括与第一部分21相连的两个主体部221，两个主体部221沿第一方向分布于第一部分21相对的两侧。第二部分22还可以包括与每个主体部221对应相连的两个第一延伸部222，两个第一延伸部222沿第二方向分布于对应的主体部221相对的两侧，第一方向与第二方向相垂直。极芯组10的侧壁包括沿第一方向相对的两个第一表面及沿第二方向相对的两个第二表面，在所述第二方向上，位于第一部分21同一端的两个第一延伸部222共同覆盖住同一第二表面，两个主体部221一一对应覆盖住两个第一表面。
45.装配时，可分别将图6和图7所示的两个主体部221相对于第一部分21折叠，使第一部分21位于金属盖板30的内侧，并使两个主体部221分别覆盖住极芯组10的侧壁的两个第一表面，如图8所示。然后，可将位于第一部分21同一端的两个第一延伸部222朝着彼此折叠，以使两个第一延伸部222配合以覆盖住极芯组10的侧壁的同一个第二表面。如图9和图12所示，如此，即可使绝缘膜20的第二部分22覆盖住极芯组10的整个侧壁，保证了极芯组10的侧壁与壳体的侧壁51之间的绝缘。
46.可以理解的是，在本公开中，极芯组10中极芯101的数量可以为任意适当的数量，例如，极芯组10中极芯101的数量可以是一个、两个(如图1和图2)或者更多个，本公开对此不作限定。
47.每个极芯101可以呈方形，包括沿第一方向相对的两个大面及沿第二方向相对的两个小面，大面的面积大于小面的面积。
48.当极芯组10包含一个极芯101时，极芯101的两个大面可以分别为两个第一表面，极芯10的两个小面分别为第二表面，极芯101的顶面为极芯组10的顶壁，极芯101的底面为极芯组10的底壁，极芯101的极耳即为极芯组10的电极引出件11；
49.当极芯组10包含至少两个沿第一方向依次排布的极芯101时，在第一方向上，位于首尾两端的两个极芯10彼此背离的两个大面可以分别为两个第一表面。在第二方向上，位于每个极芯101一端的小面共同构成一个第二表面，位于每个极芯101另一端的小面共同构
成另一个第二表面。至少两个极芯101的顶面共同构成极芯组10的顶壁，至少两个极芯101的底面共同构成极芯组10的底壁，至少两个极芯101的的极耳构成极芯组10的电极引出件11。其中，每个极芯101的正极耳通过同一个连接件42与正极柱连接，每个极芯101的负极耳通过同一个连接件42与负极柱连接。也即，多个极芯可以是并联的。可选地，两个第一延伸部222的尺寸既可以相等，也可以不等，只要能够保证两个第一延伸部222配合能够完全覆盖住极芯组10的侧壁的一个第二表面即可，本公开对此不作限定。可选地，如图6和图7所示，在本公开的一种实施方式中，两个第一延伸部222的截面积相等，以便于加工，简化结构。
50.在相关技术中，在极芯组的底壁和壳体的底壁上设置有绝缘层，以实现极芯组的底壁与壳体的底壁之间的绝缘，并且，在极芯组的底壁还设置有底部垫片，绝缘层和底部垫片通过超声焊或热熔复合在一起。其中，绝缘层厚度为0.05
‑
0.2mm，底部垫片厚度为0.1
‑
0.8mm。底部垫片和绝缘层配合后的厚度较大，占用了电池内部过多的高度方向空间，造成极芯组的空间利用率下降，影响极芯组的容量。
51.鉴于此，如图6、图7和图9所示，在本公开的一种实施方式中，绝缘膜20还可以包括与第一部分21相对设置的第三部分23，第三部分23可以包括与每个主体部221对应相连的第二延伸部231，两个第二延伸部231共同覆盖住极芯组10的底壁。参照图7，在绝缘膜20包覆在极芯组10上之前呈展开状态时，两个第二延伸部231在第二方向间隔布置。参见图10和图11，在绝缘膜20包覆在极芯组10上后，两个第二延伸部231共同配合覆盖在极芯组10的底壁上。
52.通过设置两个第二延伸部231，可以避免极芯组10的底壁与壳体的底壁52直接接触，能够保证极芯组10的底壁与壳体的底壁52之间的绝缘。同时，由于省去了厚度较大的底部垫片，有利于提升单体电池100的内部空间的利用效率，从而有利于增大极芯组10的体积，增大单体电池100的容量。
53.综上可知，通过绝缘膜20的第一部分21、第二部分22和第三部分23，能够实现极芯组10的顶壁与金属盖板30的绝缘，实现极芯组10的电极引出件11与金属盖板30的绝缘。同时，还能够实现极芯组10的侧壁与壳体的侧壁51的绝缘，实现极芯组10的底壁与壳体的底壁52的绝缘。
54.其中，两个第二延伸部231的截面积既可以相等，也可以不等，本公开对此不作限定，只要两个第二延伸部231配合能够覆盖住极芯组10的底壁即可。可选地，如图6和图7所示，在本公开的一种实施方式中，两个第二延伸部231的截面积相等，以便于加工，简化结构。并且，可选地，两个第二延伸部的截面积可均大致与极芯组10的底壁的截面积相等。
55.可以理解的是，在本公开中的其他实施方式中，绝缘膜20的第三部分23和第二部分22可以是一体成型结构，也可以是分体结构，如两者可采用热熔等方式相连。
56.如图11所示，两个第二延伸部231层叠设置，每个第二延伸部231上设有多个第二孔2311，两个第二延伸部231的第二孔2311彼此错开，第二孔2311用以供排气和供电解液通过。第二孔2311和第三孔2321错开布置，避免了第二孔2311和第三孔2321正对，在保证电解液正常通过以对极芯组10中的极芯101浸润的同时，还有利于提升极芯组10的底壁与壳体的底壁52之间的绝缘效果。
57.在本公开中，第二部分22的两个主体部221和两个第一延伸部222，第三部分23的
两个第二延伸部231的厚度可以为0.05mm
‑
0.2mm，优选地，可以为0.08mm
‑
0.15mm。
58.本公开对绝缘膜20的材质不作限定，可选地，绝缘膜20可以由pp、pet等有机聚合物高分子材料制成。
59.可选地，为了提升绝缘膜的耐高温和绝缘性，可在绝缘膜20上，尤其在绝缘膜20的第一部分21上增加一层耐高温涂层。
60.以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
61.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
62.此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。