圆柱形电池单元、电池组、车辆和集流板的制作方法

本公开涉及一种圆柱形电池单元以及包括该圆柱形电池单元的电池组和车辆。

背景技术：

1、二次电池由于其易于应用于各种产品的特点和诸如高能量密度之类的电气特性，不仅普遍应用于便携式装置，而且普遍应用于由电力驱动源驱动的电动车辆(ev)或混合电动车辆(hev)。

2、这种二次电池因其显著减少化石燃料的使用并且不产生能量使用的副产品的主要优势而受到关注，使其成为一种新的生态友好和节能的能源。

3、目前广泛使用的二次电池类型包括锂离子电池、锂聚合物电池、镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等。该单元式二次电池单元的操作电压约为2.5v至4.5v。

4、因此，当需要更高的输出电压时，可以将多个电池单元串联连接，形成电池组。此外，可以根据电池组所需的充/放电容量，通过并联连接多个电池单元来制造电池组。因此，包括在电池组中的电池单元的数量和电连接类型可以根据所需的输出电压或充/放电容量中的至少一者而不同地设定。

5、同时，二次电池单元包括圆柱形、方形和袋型电池单元。通过如下操作制造圆柱形电池单元：将正极和负极以及插设在其间的绝缘体或隔膜卷绕，以形成卷芯型电极组件，并将卷芯型电极组件与电解质一起插入电池罐中。

6、这里，当电池罐与负极或正极(通常是负极)连接并具有极性时，电池罐和卷芯型电极组件之间的绝缘是必要的。

7、同时，近来，随着圆柱形电池单元在电动车辆中的应用，圆柱形电池单元的外形因数也在增大。即，与具有18650、21700外形因数的圆柱形电池单元相比，圆柱形电池单元的直径和高度增大。外形因数的增大导致能量密度增加，对抗热失控的安全性增强，并且冷却效率提高。

8、这里，随着外形因数的增大，保护圆柱形电池单元免受过电流影响的需求也在增加，作为一个实施例，集流板上可以形成熔断部。然而，当集流板上形成熔断部时，集流板的熔断部被过电流切断时产生的异物可能流入卷芯型电极组件中。在这种情况下，隔膜可能会受到异物损害，由于异物可能会发生内部短路。

技术实现思路

1、技术问题

2、本公开旨在解决现有技术的问题，因此本公开旨在提供一种圆柱形电池单元，该圆柱形电池单元可以通过适当调整熔断部在集流板中的位置，防止熔断部被切断时产生的异物流入卷芯型电极组件中，并且本公开旨在提供包括该圆柱形电池单元的电池组和车辆。

3、本公开还旨在提供一种使用具有改进结构的圆柱形电池单元制作的电池组以及包括该电池组的车辆。

4、然而，本公开要解决的技术问题并不限于上述问题，本领域技术人员根据以下描述将清楚地了解这些问题和其它问题。

5、技术方案

6、在本公开的一方面中，提供了一种圆柱形电池单元，该圆柱形电池单元包括：卷芯型电极组件，该电极组件具有其中均为片状的第一电极板和第二电极板夹着隔膜沿一个方向卷绕的结构，所述第一电极板包括在长边的端部处没有涂覆活性材料层的第一非涂覆区，所述第一非涂覆区相对于所述电极组件的中心形成多个卷绕匝并暴露于所述隔膜的外部从而本身用作电极接头；电池罐，该电池罐具有容纳所述电极组件的开口部和设置在所述开口部的相对侧的部分闭合部，所述电池罐与所述第二电极板电连接；集流板，该集流板与所述第一电极板的所述第一非涂覆区电连接，并具有熔断部，该熔断部在过电流流动时被切断；以及电池单元端子，该电池单元端子穿过所述电池罐的所述闭合部的通孔与所述集流板连接。

7、优选地，所述电池单元端子的底表面的至少一部分上可以形成有与所述电池罐的所述闭合部的内表面平行的平坦部，并且所述集流板可以与所述电池单元端子的所述平坦部联接。

8、优选地，所述集流板可以联接在通过弯折所述第一非涂覆区的端部而形成的联接表面上。

9、优选地，所述电极组件可以包括沿所述电极组件的径向方向的焊接目标区域，并且所述集流板可以在所述焊接目标区域内与所述第一非涂覆区联接。

10、在一个实施方式中，所述集流板可以包括：边框部，该边框部布置在所述电极组件的上部分处；非涂覆区联接部，该非涂覆区联接部配置成从所述边框部向内延伸并与所述第一非涂覆区联接；端子联接部，所述端子联接部与所述非涂覆区联接部间隔开，并与所述电池单元端子联接；以及连接部，该连接部配置成从所述边框部向内延伸成与所述端子联接部连接，并具有所述熔断部，其中，在相同电流流动的条件下，所述熔断部与其它区域相比具有较大的电阻。

11、优选地，所述边框部可以具有边框形状，其中内部区域的至少一部分是空的。

12、优选地，所述非涂覆区联接部和所述端子联接部可以借助所述边框部电连接。

13、优选地，所述端子联接部可以位于所述边框部的内部空间的中心。

14、优选地，所述端子联接部的直径可以为存在于所述电极组件的芯中的中空部的直径的100％至110％。

15、在一个实施方式中，所述熔断部可以是形成在所述连接部中的至少一个凹口槽。

16、优选地，所述凹口槽可以形成在所述连接部的宽度方向上的端部处、所述连接部的上表面处或所述连接部的下表面处。

17、优选地，所述凹口槽可以形成为在逐步或连续地减小所述连接部的宽度或厚度的方向上朝向所述连接部的内部凹陷。

18、优选地，所述熔断部的最小宽度可以为0.5mm至4.0mm。

19、在另一实施方式中，所述熔断部可以是形成在所述连接部中的至少一个通孔。

20、优选地，所述通孔的最大宽度可以为0.2mm至6mm。

21、在再一实施方式中，所述熔断部可以由带围绕。

22、优选地，所述带可以含有聚酰亚胺(pi)材料。

23、优选地，所述熔断部可以在所述连接部上形成为与所述电极组件的中心间隔开所述电极组件的最大半径的40％至90％的距离。

24、在一个实施方式中，所述第一非涂覆区的至少一部分可以沿所述电极组件的卷绕方向被划分为多个区段。

25、优选地，所述多个区段的至少一部分可以沿所述电极组件的径向方向弯折。

26、优选地，所述多个区段的至少一部分可以沿所述电极组件的径向方向以多层交叠。

27、在另一实施方式中，所述的多个区段中的其它区段可以没有弯折，并且所述熔断部可以偏离所述多个区段中的未弯折区段，并定位在所述多个区段中的弯折区段上方。

28、在再一实施方式中，所述多个区段中的其它区段可以被切割，并且所述熔断部可以偏离所述多个区段中的切割区段，并定位在所述多个区段中的弯折区段上方。

29、优选地，由形成在所述集流板的所述端子联接部的一个表面上的焊珠所绘制的焊接图案可以是以围绕所述电池单元端子的底表面的中心的形式绘制的。

30、优选地，所述焊接图案可以是连续或不连续地形成的。

31、优选地，形成在所述集流板的所述端子联接部与所述电池单元端子的底表面之间的焊接部的拉力可以为2kgf以上。

32、优选地，由形成在所述集流板的所述端子联接部的一个表面上的所述焊珠绘制的所述焊接图案的转换直径可以为2mm以上。转换直径是指当焊接图案的面积转换成圆的面积时该圆的直径。

33、在一个实施方式中，所述圆柱形电池单元可以进一步包括：帽板，该帽板配置成封闭所述电池罐的所述开口部。

34、优选地，所述帽板可以与所述电极组件电分离，并且是无极性的。

35、优选地，所述闭合部可以具有通孔，并且所述电池单元端子可以与所述通孔联接。

36、优选地，所述圆柱形电池单元可以进一步包括：插设在所述闭合部与所述集流板之间的绝缘体。

37、优选地，所述绝缘体可以包括绝缘聚合物材料。

38、优选地，所述绝缘体可以由弹性材料制成。

39、优选地，所述绝缘体在中心处可以具有中心孔，所述中心孔具有预设的直径。

40、优选地，所述绝缘体的厚度可以与所述电池罐的所述闭合部的内表面和所述集流板之间的距离对应。

41、优选地，所述绝缘体的上表面可以与所述电池罐的所述闭合部的内表面接触，并且所述绝缘体的下表面可以与所述集流板的上表面接触。

42、在一个实施方式中，所述电池单元端子可以包括端子插入部，并且所述端子插入部可以穿过所述通孔插入所述电池罐内。

43、优选地，所述电池单元端子可以在将所述端子插入部的下边缘朝向所述电池罐的上端的内表面铆接的同时固定至所述通孔。

44、优选地，所述绝缘体的所述中心孔的直径可以等于或大于所述端子插入部的直径。

45、优选地，所述电池单元端子的所述端子插入部可以穿过所述绝缘体的所述中心孔。

46、优选地，所述电池单元端子的所述端子插入部可以穿过所述绝缘体的所述中心孔与所述集流板电联接。

47、在一个实施方式中，所述圆柱形电池单元可以进一步包括：密封垫圈，所述密封垫圈在所述帽板的边缘与所述电池罐的所述开口部之间，所述电池罐可以包括在与所述开口部相邻的区域内朝向所述电池罐的内部压配合的卷边部，并且所述电池罐可以包括压接部，该压接部朝向所述电池罐的内侧延伸并弯折，以围绕所述帽板的所述边缘，并且连同所述密封垫圈一起固定所述帽板的所述边缘。

48、优选地，所述压接部可以基于所述电池罐的放置形成在所述电池罐的下部。

49、优选地，所述帽板可以包括通气凹口，该通气凹口配置成当所述电池罐的内部压力高于阈值时断裂。

50、优选地，所述通气凹口可以形成在所述帽板的两个表面上，并且可以在所述帽板的表面上形成连续的圆形图案、不连续的圆形图案和线性图案中的至少一种。

51、优选地，所述通气凹口可以基于所述电池罐的放置形成在所述电池罐的底部上，并且当所述通气凹口断裂时，所述电池罐中的气体可以经由所述电池罐的所述底部排出。

52、在另一实施方式中，所述圆柱形电池单元可以进一步包括：联接到所述电极组件的底部的下集流板。

53、优选地，所述下集流板的边缘的至少一部分可以与所述卷边部电联接，并且除所述下集流板的所述边缘外的其余区域的至少一部分可以与所述第二电极板的第二非涂覆区电连接。

54、优选地，所述下集流板的所述边缘的至少一部分可以与所述卷边部的上表面和下表面中的与所述压接部相邻的表面电联接。

55、优选地，所述下集流板和所述卷边部可以是通过激光焊接的。

56、在本公开的另一方面中，还提供一种包括至少一个圆柱形电池单元的电池组，并且提供一种包括至少一个电池组的车辆。

57、在本公开的另一方面中，还提供一种集流板，该集流板将圆柱形电池单元的电池罐的闭合部上的电池单元端子与电极组件电连接，该集流板包括：边框部；非涂覆区联接部，该非涂覆区联接部配置成从所述边框部向内延伸，并与所述电极组件的非涂覆区联接；端子联接部，该端子联接部与所述非涂覆区联接部间隔开，两者之间具有空间；以及连接部，该连接部配置成从所述边框向内延伸，以连接到所述端子联接部；以及熔断部，该熔断部形成在所述连接部上，并且在施加相同电流的条件下，与其它区域相比具有较大的电阻。

58、有利效果

59、根据本公开的一个方面，通过适当地调整熔断部在集流板中的位置，可以防止熔断部被切断时产生的异物流入卷芯型电极组件中。

60、根据本公开的另一个方面，能够提供一种使用具有改进的结构的圆柱形电池单元制作的具有改进的容量的电池组以及包括该电池组的车辆。