电池及电池组的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电池组。


背景技术：

2.相关技术中，电池在使用过程中，均是将多个电池堆叠于电池箱体中，以此满足能量需求。相关技术中可以采用叠片方式形成较长的电芯，由于叠片方式形成的电芯较长，存在电解液难以均匀浸润的问题。


技术实现要素：

3.本实用新型提供一种电池及电池组，以改善电池的使用性能。
4.根据本实用新型的第一个方面，提供了一种电池，包括：
5.电池壳体，电池壳体具有长度方向和高度方向，电池壳体的长度为l，电池壳体的高度为w，l/w≥2.5且l≥300mm；
6.至少一个电芯，电芯设置于电池壳体内，且电芯为卷绕式电芯，以在电芯的相对两端形成卷绕开口端，卷绕开口端所在平面与电池壳体长度方向所在的表面相对设置。
7.本实用新型实施例的电池包括电池壳体和至少一个电芯，电芯设置于电池壳体内，而电池壳体具有长度方向和高度方向，电池壳体的长度为l，电池壳体的高度为w，l/w≥2.5，l≥300mm，即电池为长高比较大的电池，且通过将电芯设置为卷绕式电芯，电芯的卷绕开口端所在平面与电池壳体长度方向所在的表面相对设置，以此使得卷绕电芯的卷绕开口端与电池长度方向的表面相对设置，显著增加电解液的浸润速率，同时可以保证电池的整体能量密度，生产效率显著提升，并且有利于电子传输路径显著缩短，从而改善电池的使用性能。
8.根据本实用新型的第二个方面，提供了一种电池组，包括上述的电池。
9.本实用新型实施例的电池组包括电池，电池包括电池壳体和至少一个电芯，电芯设置于电池壳体内，而电池壳体具有长度方向和高度方向，电池壳体的长度为l，电池壳体的高度为w，l/w≥2.5，l≥300mm，即电池为长高比较大的电池，且通过将电芯设置为卷绕式电芯，电芯的卷绕开口端所在平面与电池壳体长度方向所在的表面相对设置，以此使得卷绕电芯的卷绕开口端与电池长度方向的表面相对设置，显著增加电解液的浸润速率，同时可以保证电池的整体能量密度，生产效率显著提升，并且有利于电子传输路径显著缩短，从而改善电池的使用性能。
附图说明
10.为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。
11.其中：
12.图1是根据一示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
13.图2是根据第一个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
14.图3是根据第二个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
15.图4是根据第三个示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
16.图5是根据一示例性实施方式示出的一种电池的电池壳体和电芯的结构示意图；
17.图6是根据一示例性实施方式示出的一种电池的电芯的结构示意图；
18.图7是根据一示例性实施方式示出的一种电池组的结构示意图。
19.附图标记说明如下：
20.10、电池壳体；11、盖板；12、壳体件；13、第一表面；14、第二表面；15、第三表面；20、电芯；21、卷绕开口端；22、第一极耳；23、第二极耳；30、极柱；40、注液孔；50、防爆阀；60、底板。
具体实施方式
21.下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。
22.在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
23.除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
24.进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
25.本实用新型的一个实施例提供了一种电池，请参考图1至图6，电池包括：电池壳体10，电池壳体10具有长度方向和高度方向，电池壳体10的长度为l，电池壳体10的高度为w，l/w≥2.5且l≥300mm；至少一个电芯20，电芯20设置于电池壳体10内，且电芯20为卷绕式电芯，以在电芯20的相对两端形成卷绕开口端21，卷绕开口端21所在平面与电池壳体10长度方向所在的表面相对设置。
26.本实用新型一个实施例的电池包括电池壳体10和至少一个电芯20，电芯20设置于电池壳体10内，而电池壳体10具有长度方向和高度方向，电池壳体10的长度为l，电池壳体
10的高度为w，l/w≥2.5，l≥300mm，即电池为长高比较大的电池，且通过将电芯20设置为卷绕式电芯，电芯20的卷绕开口端21所在平面与电池壳体10长度方向所在的表面相对设置，以此使得卷绕电芯的卷绕开口端21与电池长度方向的表面相对设置，显著增加电解液的浸润速率，同时可以保证电池的整体能量密度，生产效率显著提升，并且有利于电子传输路径显著缩短，从而改善电池的使用性能。
27.需要说明的是，电池包括电芯20和电解质，能够进行诸如充电/放电的电化学反应的最小单元。电芯是指将堆叠部卷绕形成的单元，该堆叠部包括第一极片、分隔物以及第二极片。当第一极片为正极片时，第二极片为负极片。其中，第一极片和第二极片的极性可以互换。第一极片和第二极片涂布活性物质。
28.卷绕式电芯是将第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片在卷针上进行卷绕，得到卷绕式电芯。当然，在某些实施例中，不排除可以去除隔膜片。
29.在一个实施例中，卷绕开口端21所在平面平行于长度方向，从而可以获得一个结构较为齐整的电芯20，提高电芯20的使用性能。
30.结合图3所示，电池壳体10的长度为l，电池壳体10的高度为w，l/w≥2.5，l≥300mm，即电池壳体10的长度较大，而电池壳体10的高度相对较小，电池壳体10内设置有电芯20，当沿着电池壳体10的长度方向上，电池壳体10内仅设置有一个电芯20时，电芯20的长度会较大，考虑到电芯20的卷绕开口端21所在平面平行于长度方向，此时，大尺寸的卷绕式电芯可以是沿着电芯的长度方向卷绕，并且卷针变粗设计，卷绕后压缩实现电芯的成型。
31.卷绕式电芯在通过卷针进行卷绕后，将卷针取下，后形成一个卷芯孔，而对电芯进行压缩后，会使得卷芯孔被压缩，此时，原有卷芯孔的上下两端可以认为是形成了相对的两个卷绕开口端21，而在将电芯20装入到电池壳体10之后，卷绕开口端21所在平面平行于长度方向，即卷绕开口端21朝向电池壳体10沿着长度方向延伸的壁面，例如，电池为四棱柱型电池时，沿着长度方向延伸的壁面可以是四个，而相对的两个卷绕开口端21可以分别朝向相对的两个壁面。
32.图5中示出的电池壳体10和电芯20，电芯20为卷绕式电芯，卷绕式电芯可以形成有卷绕开口端21。结合图6所示，卷绕式电芯形成有卷绕开口端21，卷绕式电芯是由多层堆叠部卷绕而成。
33.结合图3所示，而电池壳体10具有长度方向a、高度方向b以及厚度方向(图中未示出)，厚度方向同时垂直于长度方向a和高度方向b，电池壳体10的长度可以表示为l，电池壳体10的高度可以表示为w，而l/w≥2.5，且l≥300mm，从而可以使得电池为长高比较大的电池，不仅可以保证电池的容量，并且也可以方便后续电池的成组，以此改善电池的使用性能。
34.在一个实施例中，如图3所示，卷绕开口端21所在平面垂直于高度方向，不仅可以方便电芯20的设置，并且也可以方便后续电芯20与电极结构进行连接，以此提高电池的组装效率。
35.电极结构可以是极柱、转接件或者汇流排等导电结构，以此用于电池的充电和放电。例如，极柱可以与电芯20的极耳进行电连接，或者，极柱可以通过转接件与极耳进行电连接，或者，在某些实施例中，不排除汇流排可以直接与极耳进行电连接。
36.在一些实施例中，卷绕开口端21所在平面可以垂直于厚度方向。
37.在一个实施例中，电芯20的厚度≥20mm，即电芯20的厚度相对较大，而电芯20为卷绕式电芯，不仅方便成型，且相比于厚度较大的叠片式电芯，叠片式电芯的极耳存在内阻较大且虚焊的风险，而本实施例中的卷绕式电芯可以获得较大厚度的电芯20，并且可以避免极耳内阻较大且虚焊的风险，以此提高电池的安全使用性能，且可以保证电池的高性能。
38.电芯20的厚度是指沿着电芯20压缩方向的尺寸，即电芯20卷绕的层数相对较多，从而可以保证电池的容量。
39.在一个实施例中，如图1所示，电池壳体10基本为矩形体，电池壳体10还具有厚度方向，电池壳体10包括相对的两个第一表面13、两个第二表面14以及两个第三表面15，第一表面13的面积大于第二表面14的面积，第二表面14的面积大于第三表面15的面积，长度方向垂直于第三表面15，高度方向垂直于第二表面14，厚度方向垂直于第一表面13，从而可以使得电池为长度和高度之比相对较大的电池，进而来提高电池的容量，并且可以方便后续电池的成组，以此提高电池的成组能力，从而来提高电池组的空间利用率。
40.电芯20的相对的两个卷绕开口端21可以朝向相对的两个第二表面14，或者，电芯20的相对的两个卷绕开口端21可以朝向相对的两个第一表面13。
41.在一个实施例中，电芯20的同一端引出有极性相反的第一极耳22和第二极耳23，第一极耳22和第二极耳23沿着同一卷绕开口端21引出，即电芯20的一个卷绕开口端21可以引出有第一极耳22和第二极耳23，从而可以降低电池壳体10的高度空间，由此提高电池的空间利用率。
42.在一个实施例中，电芯20的相对两端引出有极性相反的第一极耳22和第二极耳23，即电芯20的相对的两个卷绕开口端21可以引出有第一极耳22和第二极耳23，从而可以降低电子传输路径，提高电子传输速率，并且产热可以较低，由此提高电池的安全使用性能。
43.在一个实施例中，如图1和图2所示，电池还包括极柱30，极柱30设置于电池壳体10上，以与电芯20电连接，从而可以使得极柱30作为电池的充电和放电端使用，以此方便后续电池成组，即电池成组时，相邻两个电池可以通过汇流排与极柱30的进行连接，以此实现至少两个电池的串联或者并联。
44.极柱30可以是两个，两个极柱30可以分别与第一极耳22和第二极耳23进行电连接。或者，极柱30可以是一个，极柱30可以与第一极耳22进行电连接，而第二极耳23可以与电池壳体10进行电连接，此时，极柱30与电池壳体10之间可以绝缘设置。
45.在一个实施例中，极柱30设置于电池壳体10与卷绕开口端21相对的表面上，从而可以方便极柱30与电芯20上的第一极耳22或者第二极耳23进行电连接，以此提高电池的制作效率。
46.电芯20的卷绕开口端21可以朝向第二表面14，而两个极柱30可以均设置于一个第二表面14上。或者，两个极柱30可以设置于两个第二表面14上。
47.在一个实施例中，极柱30可以设置于电池壳体10与长度方向相垂直的表面上，例如，极柱30可以为两个，两个极柱30可以分别设置于相对的两个第三表面15上，此时，两个极柱30可以分别通过两个转接件与第一极耳22和第二极耳23进行电连接。
48.在一个实施例中，极柱30设置于电池壳体10与卷绕开口端21不相对的表面上，且
该表面平行于长度方向。
49.例如，电芯20的卷绕开口端21可以朝向第二表面14，而两个极柱30可以均设置于同一个第一表面13上。或者，两个极柱30可以分别设置于两个第一表面13上。
50.在一个实施例中，电池还包括注液孔40，注液孔40设置于极柱30上，和/或，电池还包括防爆阀50，防爆阀50设置于极柱30上。
51.极柱30上可以集成有注液孔40和/或防爆阀50，从而可以提高电池整体的集成度，进而减少电池的部件数量，从而可以提高电池的能量密度。
52.防爆阀50可以是连接于极柱30上的防爆片，或者，防爆阀50可以是在极柱30上形成的刻痕。
53.防爆阀50为防爆片时，不排除注液孔40可以作为防爆孔使用，例如，通过注液孔40进行注液之后，可以将防爆阀50连接于极柱30上，以此密封注液孔40。
54.在一个实施例中，如图1和2所示，电池还包括注液孔40，注液孔40设置于电池壳体10上，以此通过注液孔40实现对电池内部电解液的注入。
55.电池壳体10设置有注液孔40的表面平行于长度方向，从而可以在电解液注入电池壳体10内部之后，可以使得电解液沿着电池壳体10的长度方向两侧进行流通，进而提高电解液的浸润速率。
56.或者，电池壳体10设置有注液孔40的表面垂直于长度方向。
57.在一个实施例中，注液孔40设置于电池壳体10与卷绕开口端21相对的表面上，从而可以使得电解液快速浸润到电芯20内部，以此提高电解液的浸润速率，从而提高电池的制作效率。
58.在一个实施例中，如图2所示，电池还包括防爆阀50，防爆阀50设置于电池壳体10上，从而在电池内部压力达到一定高度后，防爆阀50可以爆开，从而来提高电池的安全性能。
59.电池壳体10设置有防爆阀50的表面平行于长度方向，从而可以增加气体存储空间，并且在防爆阀50爆开之后，可以提高气体的扩散，进而增加气体的排放速率，提高电池的散热能力。
60.或者，电池壳体10设置有防爆阀50的表面垂直于长度方向。
61.在一个实施例中，防爆阀50设置于电池壳体10与卷绕开口端21相对的表面上，从而来提高与靠近防爆阀50侧的其他存储能力，并且在防爆阀50爆开之后，气体通过防爆阀50的路径变短，进而增加气体的扩散速率。
62.在一个实施例中，防爆阀50与极柱30设置于电池壳体10的相对两个表面上，从而可以使得防爆阀50与极柱30能够合理利用电池壳体10的表面，并且可以使得防爆阀50爆开后，喷出的热气不会影响到极柱30，由此提高电池的安全使用性能。
63.结合图2所示，防爆阀50与极柱30设置于电池壳体10的相对两个表面上，防爆阀50可以设置于电池壳体10的底面，而极柱30可以设置于电池壳体10的顶面。
64.需要说明的是，极柱30、注液孔40以及防爆阀50可以设置于电池壳体10的同一表面上，例如，极柱30、注液孔40以及防爆阀50均可以设置于一个第二表面14上。或者，极柱30、注液孔40以及防爆阀50中的一个或者两个可以设置于电池壳体10的一个表面上，而其他的可以设置于电池壳体10的另一个表面上，例如，极柱30和注液孔40可以设置于一个第
二表面14上，而防爆阀50可以设置于另一个第二表面14上，或者，注液孔40可以设置于一个第二表面14上，而极柱30和防爆阀50可以设置于另一个第二表面14上。对于极柱30、注液孔40以及防爆阀50的具体布置方式，此处不作限定。
65.在一个实施例中，如图3所示，沿长度方向上，电池壳体10内仅设置有一个电芯20，沿厚度方向上，电池壳体10内可以设置有一个电芯20或者多个电芯20，即电芯20为长电芯，从而可以提高电池的制作效率，即可以提高电芯20的安装效率，以此提高电池的成型效率。
66.在一个实施例中，电池壳体10内仅设置有一个电芯20，即沿长度方向以及厚度方向上，电池壳体10内仅设置有一个电芯20，一个长电芯20可以形成一个电池。
67.在一个实施例中，电芯20的长度和高度之比≥2.5，电芯20的长度不小于250mm，从而可以使得一个卷绕式电芯20就有相对较大的容量，从而提高电池的容量，并且可以提高电池的制作效率。
68.进一步的，电芯20的长度可以不小于280mm。
69.长度较长的电芯20可以在一个较粗的卷针上卷绕形成，并且通过压缩后形成，此时，形成的电芯20的长度和高度比值较大，并且电芯20的厚度可以不小于20mm。
70.在一个实施例中，如图4所示，至少两个电芯20沿长度方向排列，从而可以使得多个电芯20实现在电池壳体10内部的设置，以此保证电池的容量，并且也可以方便电芯20的成型。
71.多个电芯20在电池壳体10内部排布，从而来形成长度较长的电池，即电芯20的长度可以相对较短，以此方便电芯20的成型。
72.至少两个电芯20电连接，电芯20可以串联，例如，相邻两个电芯20的第一极耳22和第二极耳23相连接，第一极耳22和第二极耳23可以是直接相连接，或者第一极耳22和第二极耳23可以是通过其他导电结构相连接的，此处不作限定。或者，电芯20可以并联。极耳之间可以通过焊接连接，超声焊接、激光焊接或电阻焊接等焊接方式，或极耳之间可通过导电胶粘接或极耳之间通过物理接触等方式连接，此处连接方式不进行限定。
73.电池壳体10内的多个电芯20可以共用极柱30，例如，电池壳体10内可以设置有两个电芯20，此时，两个电芯20可以串联，例如，一个电芯20的第一极耳22和另一个电芯20的第二极耳23相连接，此时，一个电芯20的第二极耳23和另一个电芯20的第一极耳22可以分别连接两个极柱30。
74.在一个实施例中，至少两个电芯20串联连接，电芯20的第一极耳22和第二极耳23沿着同一卷绕开口端21引出，相邻电芯20之间极性相反的第一极耳22和第二极耳23电连接设置，不仅可以有效实现相邻两个电芯20的串联连接，且可以使得电芯20占用的空间较小，由此可以提高电池的能量密度。
75.在一个实施例中，电池壳体10还具有厚度方向，沿厚度方向上，电池壳体10内设置有至少两个电芯20，即电池壳体10内的电芯20可以是至少两层电芯，从而来提高电池的容量。
76.例如，电池壳体10内部可以设置有两个电芯20，此时，每个电芯20均可以是长电芯20，即电芯20的长度和高度之比≥2.5，电芯20的长度不小于250mm，而两个电芯20沿着厚度方向叠放。
77.或者，电池壳体10内部可以设置有6个电芯20，而三个电芯20沿着长度方向形成一
层，电芯20为两层，此时，电芯20为短电芯。
78.需要说明的是，对于电池壳体10内的电芯20的数量不作限定，可以根据需求进行选择。
79.在一个实施例中，如图1所示，电池壳体10包括盖板11和壳体件12，一个卷绕开口端21朝向盖板11设置。盖板11和壳体件12的设置可以方便电池壳体10的连接，进而来降低电池壳体10的制作难度，从而提高电池的制作效率。
80.需要说明的是，极柱30、注液孔40以及防爆阀50的至少之一可以设置在盖板11上。
81.在某些实施例中，不排除电池壳体10可以包括两个盖板和一个具有两端开口的壳体。或者，电池壳体10可以包括两个具有容纳腔的壳体件。
82.在一个实施例中，电池壳体10的厚度可以为0.1mm-0.5mm，从而可以降低电池壳体10的重量，以此提高电池的能量密度。
83.在一个实施例中，电池可以为方形电池，即电池可以为四棱柱型电池，四棱柱型电池主要是指外形为棱柱形状，但不严格限定棱柱每条边是否一定为严格意义的直线，边与边之间的拐角不一定为直角，可以为圆弧过渡。
84.本实用新型的一个实施例还提供了一种电池组，包括上述的电池。
85.本实用新型一个实施例的电池组包括电池，电池包括电池壳体10和至少一个电芯20，电芯20设置于电池壳体10内，而电池壳体10具有长度方向和高度方向，电池壳体10的长度为l，电池壳体10的高度为w，l/w≥2.5，l≥300mm，即电池为长高比较大的电池，且通过将电芯20设置为卷绕式电芯，电芯20的卷绕开口端21所在平面与电池壳体10长度方向所在的表面相对设置，以此使得卷绕电芯的卷绕开口端21与电池长度方向的表面相对设置，显著增加电解液的浸润速率，同时可以保证电池的整体能量密度，生产效率显著提升，并且有利于电子传输路径显著缩短，从而改善电池的使用性能。
86.在一个实施例中，电池组为电池模组或电池包。
87.电池模组包括多个电池，电池可以是方形电池，电池模组还可以包括端板和侧板，端板和侧板用于固定多个电池。
88.电池包包括多个电池和电池箱体，电池箱体用于固定多个电池。
89.需要说明的是，电池包包括电池，电池可以为多个，多个电池设置于电池箱体内。其中，多个电池可以形成电池模组后安装于电池箱体内。或者，多个电池可以直接设置在电池箱体内，即无需对多个电池进行成组，利用电池箱体对多个电池进行固定。
90.在一个实施例中，如图7所示，电池组还包括底板60，电池设置于底板60上，电池的长度方向平行底板60大面设置，电池的高度方向垂直底板60大面设置，从而可以将电池可靠地设置于底板60上，由此提高电池组的安全稳定性能。
91.在一个实施例中，如图7所示，电池的防爆阀50设置于电池壳体10的底面，以朝向底板60设置，从而可以使得防爆阀50能够利用电池和底板60之间的预留安全间隙，提高电池组的空间利用率，并且在防爆阀50爆开后，也可以避免热气直接冲向上方，从而可以提高电池组的安全性能，避免热气喷向车辆的驾驶舱。
92.在一个实施例中，电池为多个，多个电池沿电池的厚度方向堆叠，从而可以使得各个电池的大表面形成堆叠，以此提高电池的成组效率，并且可以提高电池组的空间利用率。
93.在一个实施例中，电池组还包括电池箱体，多个电池设置于电池箱体内，从而实现
对多个电池的可靠固定，电池组可以安装于车辆上，或者，电池组可以用于储能等等。底板60可以是电池箱体的底部结构，或者，底板60可以是用于在电池箱体内分隔出用于放置电池的第一空间和用于排气的第二空间的分隔结构，此处不作限定，最终电池都是设置在底板60上的。
94.需要说明的是，在某些实施例中，不排除电池箱体可以仅包括底板60，例如，电池组用于储能时。
95.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
96.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。