单体电池以及车辆的制作方法

1.本技术涉及电池技术领域，具体涉及一种单体电池以及车辆。


背景技术：

2.随着经济全球化的进程和化石燃料的大量使用，环境污染和能源短缺的问题日益受到关注。寻找新的储能装置已经成为新能源相关领域的研究热点。电池凭借高能量密度、低自放电、循环性能好、无记忆效应等优势迅速发展成为新一代储能设备，用于信息技术、电动车、航空航天等领域的动力支持。
3.单体电池包括电芯、壳体和极柱。电芯可以位于壳体的内部。极柱可以设置于壳体的一端。电芯的一端可以引出极耳。极柱可以用于与外部电路连接。极耳与极柱在单体电池的内部电连接。相关技术中，极耳与极柱连接后占用单体电池内部的部分空间，容易影响单体电池的能量密度。


技术实现要素：

4.本技术提供一种单体电池以及车辆，可以解决极耳与极柱连接后占用单体电池内部的部分空间，影响单体电池的能量密度的问题。
5.一方面，本技术提供一种单体电池，其包括：
6.电芯，包括极耳；
7.壳体，电芯位于壳体；
8.极柱，沿第一方向，设置于壳体的端部，极柱设置有避让通孔，避让通孔贯穿极柱，部分极耳位于避让通孔内，极柱与极耳电连接；
9.连接件，包括相连接的连接本体和芯体，极耳和极柱均与连接本体相连，连接本体位于避让通孔内，部分芯体位于极柱背向电芯的一侧，芯体受力可与连接本体分离。
10.本技术提供的单体电池，壳体和极柱可以形成容纳空间。电芯可以位于容纳空间内。电芯一端引出的极耳的部分可以位于极柱的避让通孔的内部，并且电芯的一端可以伸出至单体电池的外部，从而可以减少极耳占用容纳空间而影响电芯尺寸的可能性，有利于提高单体电池的能量密度。
11.根据本技术的一个实施例，连接件包括断裂部，沿第一方向，断裂部位于连接本体和芯体之间，断裂部位于避让通孔内。
12.根据本技术的一个实施例，连接本体包括第一连接部和第二连接部，第一连接部位于极耳内，第二连接部位于避让通孔内，沿第一方向，第二连接部位于第一连接部和断裂部之间。
13.根据本技术的一个实施例，连接本体还包括搭接部，搭接部位于避让通孔，沿第一方向，搭接部位于第一连接部和第二连接部之间，搭接部面向第一连接部的一端与极耳连接。
14.根据本技术的一个实施例，避让通孔包括相连通的第一通孔、第二通孔和第三通
孔，沿第一方向，第二通孔位于第一通孔和第三通孔之间，部分极耳和搭接部位于第一通孔内，第二连接部和断裂部位于第二通孔内，芯体穿设于第三通孔，部分芯体位于极柱背向第二连接部的一侧。
15.根据本技术的一个实施例，第一连接部插入于极耳背向电芯的端面，端面与搭接部相连。
16.根据本技术的一个实施例，沿第二方向，连接本体和芯体的任一者的尺寸大于断裂部的尺寸，第一连接部和第二连接部的任一者的尺寸小于搭接部的尺寸。
17.根据本技术的一个实施例，位于第一通孔内的极耳的截面形状与第一通孔的截面形状相匹配，截面垂直于第一方向；和/或，
18.搭接部的截面形状与第一通孔的截面形状相匹配，截面垂直于第一方向；和/或，
19.第二连接部的截面形状与第二通孔的截面形状相匹配，截面垂直于第一方向。
20.根据本技术的一个实施例，连接件的数量为多个，多个连接件沿第三方向间隔设置；
21.或者，极耳与连接本体相连，极耳与连接件为一体结构。
22.另一方面，本技术提供的一种车辆，包括如上述实施例的单体电池。单体电池的数量为多个。多个单体电池之间相互串联。
附图说明
23.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
24.图1为本技术一实施例的单体电池的结构示意图；
25.图2为本技术一实施例的单体电池的分解结构示意图；
26.图3为本技术一实施例的单体电池的局部分解的剖视结构示意图；
27.图4为本技术一实施例的单体电池的芯体脱离前的局部剖视结构示意图；
28.图5为本技术一实施例的单体电池的芯体脱离后的局部剖视结构示意图；
29.图6为本技术一实施例的连接件的轴侧结构示意图；
30.图7为本技术另一实施例的连接件的轴侧结构示意图；
31.图8为本技术又一实施例的连接件的轴侧结构示意图；
32.图9为本技术一实施例的单体电池的局部结构示意图；
33.图10为本技术再一实施例的连接件的轴侧结构示意图；
34.图11为本技术另一实施例的单体电池的局部分解的剖视结构示意图。
35.附图标记说明：
36.100、单体电池；100a、容纳空间；
37.110、电芯；
38.111、极耳；
39.120、壳体；
40.130、极柱；
41.130a、避让通孔；
42.130aa、第一通孔；130ab、第二通孔；130ac、第三通孔；
43.140、连接件；
44.141、连接本体；
45.1411、第一连接部；1412、第二连接部；1413、搭接部；
46.142、芯体；
47.143、断裂部；
48.150、泄放通道板
49.160、防爆阀；
50.x、第一方向；y、第二方向；z、第三方向。
51.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
52.这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
53.本技术实施例的单体电池100可以包括锂离子二次电池、锂硫电池或钠锂离子电池等。本技术实施例的单体电池100可以是固态电池或半固态电池。在本技术中不作限定。单体电池100按封装的方式一般可以分成方形电池和软包电池。在本技术中不作限定。
54.本技术的多个单体电池100可以串联以形成电池模组，从而可以为车辆、船舶、小型飞机等设备提供能量。以车辆为例，本技术的车辆可以是新能源汽车。该新能源汽车可以是纯电动汽车，也可以是混合动力汽车或增程式汽车。
55.单体电池100可以作为汽车的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆提供驱动动力。示例性地，单体电池100可以为驱动电机提供电能。驱动电机通过传动机构与车辆上的车轮连接从而驱动车辆行进。具体地，多个单体电池100串联后形成的电池模组可水平设置于车辆的底部。
56.单体电池100包括电芯110。电芯110包括正极片、隔膜和负极片。正极片、隔膜和负极片可以采用卷绕的加工工艺形成卷绕式电芯。或者，正极片、隔膜、负极片和隔膜也可以依次叠放以形成叠片式电芯。或者，正极片、隔膜和负极片可以采用卷绕工艺与叠片工艺相结合的形式形成电芯。
57.以单体电池100可以是锂离子电池为例。单体电池100主要依靠锂离子在正极片和负极片之间的移动进行充电和放电。单体电池100在充电过程中，锂离子从正极片脱嵌，然后经过隔膜再嵌入负极片。
58.单体电池100还包括壳体120和极柱130。极柱130可以设置于壳体120的一端。极柱130可以用于与外部电路连接。壳体120和极柱130可以形成用于容纳电芯110的容纳空间100a。壳体120可以具有保护电芯110的作用。以叠片式电芯为例，电芯110的一端可以引出多层极性相同的极片。多层极片之间可以相互连接以形成极耳111。极耳111与极柱130在单体电池100的内部电连接。
59.申请人发现，相关技术中，多层极片形成极耳后可以占用单体电池内部的部分空间，并且极耳与极柱在单体电池的内部连接，因此极耳会占用部分容纳空间，从而容纳空间内的电芯的尺寸受限，容易导致单体电池能量密度降低的现象。
60.基于上述问题，申请人对单体电池100的结构进行了改进。本技术中，极柱130上设置有避让通孔130a。部分极耳111可以位于避让通孔130a的内部，以减少极耳111占据壳体120的内部空间，有利于提高电芯110的尺寸，从而有利于提高单体电池100的能量密度。
61.下面结合具体实施例对本技术提供的单体电池100进行进一步说明。
62.在一些可实现的方式中，见图1至图6所示，本技术实施例的单体电池100包括电芯110、壳体120、极柱130和连接件140。
63.电芯110包括极耳111。电芯110可以位于壳体120。沿第一方向x，极柱130设置于壳体120的端部。极柱130设置有避让通孔130a。避让通孔130a贯穿极柱130。部分极耳111位于避让通孔130a内。极柱130与极耳111电连接。
64.连接件140包括相连接的连接本体141和芯体142。极耳111和极柱130均与连接本体141相连。连接本体141位于避让通孔130a内。部分芯体142位于极柱130背向电芯110的一侧。芯体142受力可与连接本体141分离。
65.本技术实施例的壳体120和极柱130可以形成容纳空间100a。电芯110可以位于容纳空间100a内。电芯110一端引出的极耳111的部分可以位于极柱130的避让通孔130a的内部，从而可以减少极耳111占用容纳空间100a而影响电芯110尺寸的可能性，有利于提高单体电池100的能量密度。
66.参见图3至图5所示，由于极耳111与连接件140相连接，极耳111与极柱130的装配过程中，装配人员可以将连接件140穿设于避让通孔130a，以使部分芯体142可以位于极柱130的外侧。然后，装配人员可以从极柱130的外侧通过机械设备抓取外露的芯体142。其次，装配人员可以对芯体142施加背向电芯110的作用力，以使极耳111可以位于避让通孔130a的内部，并且极耳111可以与避让通孔130a的内壁紧密连接。再次，装配人员可以对芯体142施加较大的作用力，以使芯体142可以与连接本体141分离，以降低芯体142外露于极柱130的外部而影响单体电池100之间的电连接的可能性。最后，对极柱130的外表面进行密封处理，从而实现极耳111与极柱130之间的固定连接。
67.在一些示例中，对极柱130外表面的密封方式可以是焊接或者粘接。在本技术中不作限定。
68.在一些示例中，本技术以单体电池100可以是方形单体电池为例对具体实施方式进行说明。第一方向x可以是单体电池100的长度方向。
69.在一些可实现的方式中，参见图5至图8所示，本技术实施例的连接件140包括断裂部143。沿第一方向x，断裂部143位于连接本体141和芯体142之间。断裂部143位于避让通孔130a内。
70.断裂部143可以是连接件140上的薄弱区域，即易发生断裂的区域。连接件140的芯体142受到背向电芯110的作用力时，连接件140可以从断裂部143处断开，以形成独立的连接本体141和芯体142。
71.在一些示例中，断裂部143的材料的强度可以较弱于连接本体141的材料强度，同时也较弱于芯体142的材料强度，从而当芯体142受力时，连接件140可以在断裂部143处发
生断裂。
72.或者，参见图7和图8所示，断裂部143可以设置有易发生断裂的结构，以使芯体142受力时，连接件140可以在断裂部143处发生断裂。例如，断裂部143上可以设置有凹槽或者多个孔洞。
73.在一些可实现的方式中，参见图5和图6所示，本技术实施例的连接本体141包括第一连接部1411和第二连接部1412。第一连接部1411位于极耳111内。第二连接部1412位于避让通孔130a内。沿第一方向x，第二连接部1412位于第一连接部1411和断裂部143之间。
74.本技术实施例的第一连接部1411和第二连接部1412相连接。第一连接部1411可以用于连接极耳111和第二连接部1412。第一连接部1411可以位于极耳111的内部，以与极耳111可以充分接触。
75.在一些可实现的方式中，参见图5和图6所示，本技术实施例的连接本体141还包括搭接部1413。搭接部1413位于避让通孔130a内。沿第一方向x，搭接部1413位于第一连接部1411和第二连接部1412之间。搭接部1413面向第一连接部1411的一端与极耳111连接。
76.搭接部1413面向电芯110的端面可以与极耳111连接，以增大连接件140与极耳111的接触面积，从而有利于提高连接件140与极耳111的连接稳定性。
77.本技术实施例的搭接部1413可以连接第一连接部1411和第二连接部1412。搭接部1413可以与避让通孔130a的内壁相连。从而极耳111可以通过与极柱130直接相连，以实现二者的电性导通。同时，极耳111也可以通过搭接部1413和第二连接部1412实现与极柱130的电性导通，以增大极耳111与极柱130之间电性导通的接触面积。
78.在一些可实现的方式中，参见图3和图5所示，本技术实施例的避让通孔130a包括相连通的第一通孔130aa、第二通孔130ab和第三通孔130ac。沿第一方向x，第二通孔130ab位于第一通孔130aa和第三通孔130ac之间。部分极耳111和搭接部1413位于第一通孔130aa内。第二连接部1412和断裂部143位于第二通孔130ab内。芯体142穿设于第三通孔130ac。部分芯体142位于极柱130背向第二连接部1412的一侧。
79.避让通孔130a可以沿第一方向x贯穿极柱130。第一通孔130aa可以用于容纳极耳111。位于第一通孔130aa内的极耳111的外侧壁可以与第一通孔130aa的内壁连接。搭接部1413位于第一通孔130aa内。搭接部1413的一部分可以与极耳111连接，另一部分可以与极柱130连接。
80.第二通孔130ab可以用于容纳第二连接部1412和断裂部143。芯体142可以通过第三通孔130ac穿出至极柱130的外部。
81.在一些可实现的方式中，参见图3至图5所示，本技术实施例的第一连接部1411可以插入于极耳111背向电芯110的端面。极耳111背向电芯110的端面与搭接部1413相连。
82.极耳111可以是多个正极片或负极片叠加而形成。第一连接部1411可以插入于极耳111面向极柱130的一侧。第一连接部1411可以与极耳111充分接触，以使连接件140可以与极耳111紧密连接。
83.在一些示例中，可以首先将连接件140插入极耳111内；然后，可以采用焊接工艺将搭接部1413与极耳111连接；再次，可以将连接件140背向电芯110的一端穿过避让通孔130a，以使部分芯体142可以外露。
84.在一些可实现的方式中，参见图5和图6所示，沿第二方向y，连接本体141和芯体
142的任一者的尺寸大于断裂部143的尺寸。第一连接部1411和第二连接部1412的任一者的尺寸小于搭接部1413的尺寸。本技术的第二方向y可以是单体电池100的厚度方向。
85.沿第二方向y，连接件140上的断裂部143的尺寸可以是最小的。连接件140上芯体142远离第一连接部1411的一端受到背向电芯110方向的作用力时，连接件140的断裂部143处发生断裂，以使芯体142和连接本体141分离。断裂后，断裂部143的至少部分仍然可以与芯体142连接。即断裂部143可以随芯体142一起脱落。
86.需要说明的是，参见图9所示，芯体142与连接本体141分离后，需要对第二通孔130ab进行密封处理。例如，采用焊接工艺对第二通孔130ab进行密封处理时，可以将位于第二通孔130ab内的第二连接部1412与极柱130也相连，同时封堵第二通孔130ab。
87.搭接部1413和第一连接部1411均与极耳111相连。沿第二方向y，搭接部1413的尺寸可以与位于第一通孔130aa内的极耳111的尺寸相同，以使二者彼此相对的表面可以充分接触，从而可以提高极耳111与连接件140的连接紧密性。
88.沿第二方向y，连接件140上的搭接部1413的尺寸可以是最大的。相对应地，沿第二方向y，第一通孔130aa的尺寸可以大于第二通孔130ab的尺寸。第一通孔130aa的内壁与第二通孔130ab的内壁之间设置有过渡端面。过渡端面朝向电芯110设置。芯体142远离第一连接部1411的一端受到背向电芯110方向的作用力时，搭接部1413背向电芯110的端面可以抵接于过渡端面上。过渡端面可以阻挡搭接部1413也向背向电芯110的方向运动，从而可以降低第一连接部1411与极耳111分离的可能性。
89.在一些可实现的方式中，位于第一通孔130aa内的极耳111的截面形状与第一通孔130aa的截面形状相匹配。截面垂直于第一方向x。
90.在一些示例中，位于第一通孔130aa内的极耳111的截面形状可以是长条形。短边可以沿第二方向y设置。长边可以沿第三方向z设置，以提高极耳111与极柱130的连接面积。第三方向z可以是单体电池100的宽度方向。第一方向x、第二方向y和第三方向z可以相互垂直。
91.本技术实施例的第一通孔130aa内的极耳111的截面形状与第一通孔130aa的截面形状相匹配，可以降低极耳111在第一通孔130aa内沿第三方向z发生滑动的可能性。
92.在一些可实现的方式中，参见图6所示，搭接部1413的截面形状与第一通孔130aa的截面形状相匹配，截面垂直于第一方向x。
93.在一些示例中，搭接部1413的截面形状可以是长条形。搭接部1413的截面形状中的短边可以沿第二方向y设置。长边可以沿第三方向z设置，以提高搭接部1413与极耳111、极柱130之间的连接面积。搭接部1413的截面形状与第一通孔130aa的截面形状相匹配可以降低搭接部1413在第一通孔130aa内沿第三方向z发生滑动的可能性。
94.在一些可实现的方式中，参见图6所示，第二连接部1412的截面形状与第二通孔130ab的截面形状相匹配，截面垂直于第一方向x。
95.在一些示例中，第二连接部1412的截面形状可以是长条形。第二连接部1412的截面形状的短边可以沿第二方向y设置。长边可以沿第三方向z设置，以提高第二连接部1412与搭接部1413和极柱130的连接面积。第二连接部1412的截面形状与第二通孔130ab的截面形状相匹配可以降低第二连接部1412在第二通孔130ab内沿第三方向z发生滑动的可能性。
96.在一些可实现的方式中，连接件140的数量为多个。多个连接件140沿第三方向z间
隔设置。
97.在一些示例中，参见图10所示，连接件140也可以是柱状结构。多个连接件140可以沿第三方向z间隔设置，并且相邻两个连接件140之间的间距可以相同。
98.在一些示例中，可以首先将多个连接件140依次与极耳111连接；然后将多个连接件140背向电芯110的一端依次穿过避让通孔130a，以使每个连接件140各自的部分芯体142可以外露。需要说明的是，每个连接件140的芯体142脱离后，需要对极柱130的第二通孔130ab密封处理。
99.在一些可实现的方式中，极耳111与连接本体141相连。参见图11所示，极耳111与连接件140可以为一体结构。
100.在一些示例中，极耳111与连接件140可以为一体结构。可以理解的是，电芯110的一端引出的极耳111可以包括连接件140的结构，即连接件140可以是极耳111的一部分，从而可以省去连接件140与极耳111之间的焊接工序，有利于提高单体电池100的装配效率。
101.本技术实施例还提供一种车辆，车辆包括上述实施例的单体电池100。单体电池100的数量为多个。多个单体电池100之间可以相互串联。
102.在一些可实现的方式中，单体电池100可以包括两个极柱130。沿第一方向x，两个极柱130可以分别设置于壳体120的两端。壳体120和极柱130均可以是具有导电性的金属材料。壳体120和极柱130可以绝缘连接。壳体120可以具有较高的强度，以降低单体电池100在搬运或运输过程中壳体120被刺穿，损坏电芯110的可能性。
103.在一些示例中，单体电池100还可以包括泄放通道板150和防爆阀160。泄放通道板150可以位于壳体120的内部。防爆阀160可以位于壳体120的外部。泄放通道板150与防爆阀160可以对应设置。泄放通道板150可以用于支撑电芯110，以使电芯110与壳体120的内壁之间可以具有间隙，从而当单体电池100发生异常时，电芯110不易封堵防爆阀160而导致防爆阀160失效。
104.示例性地，壳体120的材料可以是铝、铝合金、钢或者是不锈钢等。极柱130的材料可以是铝。在本技术中不作限定。
105.在本技术实施例的描述中，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”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
106.在本技术实施例或者暗示所指的装置或者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技术实施例的限制。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
107.本技术实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
108.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它
步骤或单元。
109.本文中的术语“多个”是指两个或两个以上。本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系；在公式中，字符“/”，表示前后关联对象是一种“相除”的关系。
110.可以理解的是，在本技术的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本技术的实施例的范围。
111.可以理解的是，在本技术的实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术的实施例的实施过程构成任何限定。