电池单体及电池模组的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池单体及电池模组。


背景技术：

2.目前，锂离子电池技术的发展越来越成熟，锂离子电池广泛应用于电动汽车领域中。现在的电池大多采用立式结构设计，使得电池在水平方向上有较好的空间利用率，在竖直方向上的利用率却极为的低，致使电池模组整体能量处于远不饱和状态。
3.在组装电池模组时需要将电池放置在竖直方向上进行堆叠，但是由于电池顶盖上的电极柱突出顶盖表面，造成上下两节电池之间放置不稳，从而无法在竖直方向上很好地整合。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种电池单体及电池模组，以解决在竖直方向上无法稳定地堆叠电池单体的技术问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池单体，其包括：壳体，所述壳体包括底壁及侧壁，所述侧壁围合呈中空状，且两端均具有开口，所述底壁设于所述侧壁的一侧，并封盖其中一所述开口；
6.顶盖，所述顶盖包括沿第一方向相对设置的第一侧面及第二侧面，所述顶盖上开设有贯穿所述第一侧面及所述第二侧面的电极柱孔，其特征在于，所述顶盖的第一侧面上沿所述电极柱孔的外周设有凹槽，所述凹槽与所述电极柱孔连通；以及电极柱，所述电极柱穿设于所述电极柱孔内，所述电极柱具有沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部，且所述电极柱的第一端部与所述第一侧面相平齐或者低于所述第一侧面；
7.所述顶盖与所述壳体相连，并封盖另一所述开口，所述第二侧面朝向所述底壁。
8.优选地，所述顶盖上沿第二方向间隔开设有两个所述电极柱孔，分别为正电极柱孔及负电极柱孔，所述电极柱设置为两个，分别为正电极柱及负电极柱，所述正电极柱穿设于所述正电极柱孔内，所述负电极柱穿设于所述负电极柱孔内，且所述顶盖的第一侧面上沿各所述电极柱孔的外周分别设有所述凹槽，其中所述第二方向与所述第一方向互相垂直。
9.优选地，所述顶盖包括相对设置的第一端面及第二端面，两个所述凹槽连通形成贯穿槽，所述贯穿槽沿第二方向延伸并分别贯穿于所述第一端面及所述第二端面。
10.优选地，所述顶盖上开设有贯穿所述第一侧面及所述第二侧面的注液孔。
11.优选地，所述电池单体还包括：
12.防爆阀，所述防爆阀设于所述侧壁上；
13.防爆阀贴片，所述防爆阀贴片设于所述防爆阀的表面。
14.优选地，所述顶盖为长方体，沿所述第一方向，所述凹槽的深度小于所述顶盖的厚度，所述凹槽深度与所述顶盖厚度的比值为：0.5～0.8。
15.优选地，沿所述第三方向，所述凹槽宽度大于所述极柱孔宽度，所述凹槽宽度与所述极柱孔宽度的比值为：1.5～2，并且所述凹槽的宽度小于或等于所述顶盖的宽度，其中，所述第三方向与所述第二方向互相垂直。
16.优选地，沿所述第二方向所述凹槽长度大于所述极柱孔的长度，并且所述凹槽的长度小于或等于所述顶盖的长度，所述凹槽长度与所述顶盖长度的比值为0.4～0.7。
17.优选地，所述侧壁围合呈立方体状，所述侧壁包括两个第一侧壁及两个第二侧壁，两个所述第一侧壁与两个所述第二侧壁首尾依次交替连接。
18.优选地，其中一所述第一侧壁包括有凸面，另一所述第一侧壁包括有与所述凸面相对应的凹面。
19.优选地，所述顶盖的第一侧面面积大于所述第一侧壁的面积以及所述第二侧壁的面积。
20.优选地，所述顶盖的第一侧面面积与所述第一侧壁的面积的比值为：1.8～2.5，并且，所述顶盖的第一侧面面积与所述第二侧壁的面积的比值为：3～3.5。
21.优选地，所述电池单体包括：
22.外包膜，所述第一侧壁、所述第二侧壁及所述底壁的表面均贴设有所述外包膜，所述外包膜上开设有与所述防爆阀相对应的避让孔。
23.本实用新型还提供一种电池模组，其包括：
24.至少两个沿第一方向堆叠的所述的电池单体，在所述第二方向上的任意相邻两个电池单体中，其中一所述电池单体的第一侧面与另一所述电池单体的底壁相接。
25.本实用新型实施例一种电池单体与现有技术相比，其有益效果在于：
26.本实用新型通过在电池单体顶盖上的电极柱孔外周设置凹槽，电极柱上和凹槽朝向一致的端部与第一侧面相平齐或者低于第一侧面，以使电极柱不突出第一侧面，当两节电池单体在竖直方向上进行组装时，下节电池单体的电极柱不会顶到上节电池单体的底部，上下两节电池单体间在结构上互不干涉，可以稳定地堆叠形成电池模组。
附图说明
27.图1是本实用新型实施例电池单体顶盖的结构示意图；
28.图2是本实用新型实施例电池单体顶盖的另一结构示意图；
29.图3是本实用新型实施例电池单体的结构示意图；
30.图4是本实用新型实施例电池单体的另一结构示意图；
31.图5是本实用新型实施例电池单体与外包膜的结构示意图；
32.图6是本实用新型实施例电池模组的结构示意图。
33.图中，100、电池顶盖组件；1、顶盖；2、电极柱；201、第一端部；3、注液孔；11、第一侧面；12、第二侧面；13、电极柱孔；14、凹槽；15、第一端面；16、第二端面；17、贯穿槽；200、壳体；21、底壁；22、侧壁；221、第二侧壁；222、第一侧壁；2221、凸面；2222、凹面；300、防爆阀；400、外包膜；401、避让孔；1000、电池单体；z、第一方向；x、第二方向；y、第三方向。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下
实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
35.在本实用新型的描述中，应当说明的是，本实用新型中采用术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置和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实用新型的限制。
36.在本实用新型的描述中，应当理解的是，本实用新型中采用术语“第一”、“第二”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语，这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，“第一”信息也可以被称为“第二”信息，类似的，“第二”信息也可以被称为“第一”信息。
37.如图1-6所示，本实用新型优选实施例的一种电池顶盖组件，其包括顶盖1和电极柱2，顶盖1包括沿第一方向z相对设置的第一侧面11及第二侧面12，顶盖1上开设有贯穿第一侧面11及第二侧面12的电极柱孔13，且顶盖1的第一侧面11上沿电极柱孔13的外周设有凹槽14；凹槽14和电极柱孔13连通；电极柱2穿设于电极柱孔13内，电极柱2包括沿第一方向z相对设置的第一端部201和第二端部，且电极柱2的第一端部201与第一侧面11相平齐或者低于第一侧面11。
38.基于上述技术方案，如图1和图6所示，本实施例通过在顶盖1上的电极柱孔13外周设置凹槽14，电极柱2的第一端部201与第一侧面11相平齐或者低于第一侧面11，当电极柱2穿设于电极柱孔13后，在第一方向z上，电极柱2的第一端部201不会超过第一侧面11的高度，以使电极柱2不突出第一侧面11，当两节电池单体在竖直方向上进行组装时，下节电池单体的电极柱不会顶到上节电池单体的底部，上下两节电池单体间在结构上互不干涉，可以稳定地堆叠形成电池模组。
39.如图3-图6所示，本实用新型还提供一种电池单体1000，其包括壳体200和电池顶盖组件100，壳体200包括底壁21及侧壁22，侧壁22合围呈中空状，且两端均具有开口，底壁21设于侧壁22的一侧，并封盖其中一开口；侧壁22和底壁合围形成一个容纳空间，电极组件放置于容纳空间内，电极组件和顶盖1上的电极柱2连接。顶盖1与壳体200相连，顶盖1封盖另一开口，顶盖1的第二侧面12朝向底壁21。具体如图6所示，本实施例的电池单体在竖直方向上堆叠时，下节电池单体的电极柱不会顶到上节电池单体的底部，上下两节电池单体之间在结构上互不干涉，稳定地堆叠形成电池模组。
40.具体地，如图1所示，本实施例中电池单体1000的顶盖1上沿第二方向x间隔开设有两个电极柱孔13，分别为正电极柱孔及负电极柱孔，电极柱2设置为两个，分别为正电极柱及负电极柱，正电极柱穿设于正电极柱孔内，负电极柱穿设于负电极柱孔内，且顶盖1的第一侧面11上沿各电极柱孔13的外周分别设有凹槽14。正电极柱及负电极柱分别穿设于正电极柱孔及负电极柱孔内，正电极柱及负电极柱的端部与第一侧面11相平齐或者低于第一侧面11，不会与别的电池单体底部产生干涉。
41.如图1和图2所示，本实用新型提供另一种实施例，本实施例中电池单体1000的顶盖1包括相对设置的第一端面15及第二端面16，两个凹槽14连通形成贯穿槽17，贯穿槽17沿第一方向x延伸并分别贯穿于第一端面15及第二端面16，贯穿槽17和正极柱孔以及负极柱孔均连通。本实施例形成贯穿槽17既可以增大电池模组装配空间，又可以减少顶盖装配材料，降低电池生产成本。
42.进一步地，如图1所示，本实施例中电池单体1000的顶盖1上开设有贯穿第一侧面11极第二侧面的12的注液孔3，通过注液孔3向电池单体1000的电极组件注入电解液。
43.进一步地，如图3和图4所示，本实施例中电池单体1000还包括防爆阀300和防爆阀贴片，防爆阀300设于侧壁22上，其具体设置可以是侧壁22上设置有通孔，防爆阀300安装与通孔位置。也可以是侧壁22上设置有相对薄弱的区域，该薄弱区域形成防爆阀300。防爆阀贴片设于防爆阀300的表面。当电池单体1000升温电池单体1000内部气体膨胀，压力增大到一定程度时防爆阀300破裂、放气、泄压，从而避免电池单体1000突然爆炸。
44.进一步地，本实施例中，顶盖1为长方体顶盖，沿第一方向z，凹槽14的深度小于顶盖1的厚度。
45.进一步地，本实施例中，凹槽14的深度与顶盖1的厚度的比值为：0.5～0.8，示例性的，凹槽14的深度与顶盖1的厚度的比值可为0.5、0.6、0.7、0.8，凹槽14的深度与顶盖1的厚度的比值在这一范围内时，在顶盖上开设凹槽14的工艺简单，且能够保证顶盖的正常承压能力，同时增加了相邻两个单体电池1000之间装配的便捷性和装配后的稳定性。
46.进一步地，本实施例中，凹槽14的深度和顶盖片1的厚度可用游标卡尺测量得出。
47.进一步地，本实施例中，沿第三方向y，凹槽14宽度大于极柱孔13宽度，并且凹槽14的宽度小于或等于顶盖1的宽度。
48.进一步地，本实施例中，凹槽14宽度与极柱孔13宽度的比值为：1.5～2，示例性的，凹槽14宽度与极柱孔13宽度的比值可为1.5、1.6、1.7、1.8，1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5，凹槽14宽度与极柱孔13宽度的比值在这一范围内时，在顶盖上开设凹槽的工艺简单，且能够保证顶盖的正常承压能力，同时增加了相邻两个单体电池之间装配的便捷性和装配后的稳定性。
49.进一步地，本实施例中，凹槽14的宽度和极柱孔13的宽度可用游标卡尺测量得出。
50.进一步地，本实施例中，沿第二方向x，凹槽14长度大于极柱孔13的长度，并且凹槽的长度小于或等于顶盖1的长度。
51.进一步地，本实施例中，凹槽14长度与顶盖1长度的比值为0.4～0.7。示例性的，凹槽14长度与顶盖1长度的比值可为0.4、0.5、0.6、0.7，凹槽14长度与顶盖1长度的比值在这一范围内时，在顶盖上开设凹槽的工艺简单，且能够保证顶盖1的正常承压能力，同时增加了相邻两个单体电池之间装配的便捷性和装配后的稳定性。
52.进一步地，本实施例中，凹槽14的长度和顶盖片1的长度可用游标卡尺测量得出。
53.需要说明的是，第一方向z、第二方向x、第三方向y两两之间相互垂直。
54.进一步地，本实施例中侧壁22围合呈立方体状，侧壁22包括两个第一侧壁222及两个第二侧壁221，两个第一侧壁222与两个第二侧壁221首尾依次交替连接，形成立方体状的电池结构，例如，电池单体1000可以为长方体结构，更有利于电池单体1000进行堆叠。
55.进一步地，本实施例如图3和图4所示，其中一第一侧壁222包括有凸面2221，另一第一侧壁222包括有与凸面2221相对应的凹面2222，换言之，每个电池单体1000的相对两侧设置有凸面2221和凹面2222，在堆叠电池模组时，左右相邻的电池单体1000之间通过各个凸面2221和凹面2222互相配合形成更加稳定的电池模组结构。
56.进一步地，顶盖1的第一侧面11面积大于第一侧壁222的面积以及第二侧壁221的面积，即电池单体1000为扁平状的电池结构，更有效地利用竖直方向的空间，便于电池单体
1000在竖直方向上进行堆叠。
57.进一步地，顶盖1的第一侧面11面积与所述第一侧壁222的面积的比值为：1.8～2.5，示例性的，顶盖1的第一侧面11面积与所述第一侧壁222的面积的比值可以为1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5，并且，顶盖1的第一侧面11与第二侧壁221的面积的比值为：3～3.5，示例性的，顶盖1的第一侧面11与第二侧壁221的面积的比值可以为3、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5。当比值在上述范围内时，电池单体1000为扁平状的电池结构，更有效地利用竖直方向的空间，便于电池单体1000在竖直方向上进行堆叠。
58.进一步的，可以用游标卡尺分别侧出单体电芯的长度、宽度、及高度，通过长方形面积计算公式分别计算第一侧面11、第一侧壁222和第二侧壁221的面积。
59.更进一步地，如图5所示，本实施例中电池单体1000包括外包膜400，第一侧壁222、第二侧壁221及底壁21的表面均贴设有外包膜400用于保护电池单体1000，且外包膜400上开设有与防爆阀300相对应的避让孔401。
60.如图3和图6所示，本实用新型还提供一种电池模组，包括至少两个沿第一方向z堆叠的电池单体1000，在第二方向x上的任意相邻两个电池单体1000中，其中一电池单体1000的第一侧面11与另一电池单体1000的底壁21贴合。
61.综上，本实用新型实施例提供一种电池单体及电池模组，通过在顶盖上的电极柱孔外周设置凹槽，电极柱上第一端部与第一侧面相平齐或者低于第一侧面，当电极柱穿设于电极柱孔后，在第一方向z上，电极柱的第一端面不会超过第一侧面的高度，使得电极柱不突出于第一侧面，当两节电池单体在竖直方向上进行组装时，下节电池单体的电极柱不会顶到上节电池单体的底部，上下两节电池单体间在结构上互不干涉，可以稳定地堆叠形成电池模组。
62.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种电池单体(1000)，其特征在于，包括：壳体(200)，所述壳体(200)包括底壁(21)及侧壁(22)，所述侧壁(22)围合呈中空状，且两端均具有开口，所述底壁(21)设于所述侧壁(22)的一侧，并封盖其中一所述开口；顶盖(1)，所述顶盖(1)包括沿第一方向(z)相对设置的第一侧面(11)及第二侧面(12)，所述顶盖(1)上开设有贯穿所述第一侧面(11)及所述第二侧面(12)的电极柱孔(13)，其特征在于，所述顶盖(1)的第一侧面(11)上沿所述电极柱孔(13)的外周设有凹槽(14)，所述凹槽(14)与所述电极柱孔(13)连通；以及电极柱(2)，所述电极柱(2)穿设于所述电极柱孔(13)内，所述电极柱(2)包括沿第一方向(z)相对设置的第一端部(201)和第二端部，且所述电极柱(2)的第一端部(201)与所述第一侧面(11)相平齐或者低于所述第一侧面(11)；所述顶盖(1)与所述壳体(200)相连，并封盖另一所述开口，所述第二侧面(12)朝向所述底壁(21)。2.根据权利要求1所述的电池单体(1000)，其特征在于，所述顶盖(1)上沿第二方向(x)间隔开设有两个所述电极柱孔(13)，分别为正电极柱孔及负电极柱孔，所述电极柱(2)设置为两个，分别为正电极柱及负电极柱，所述正电极柱穿设于所述正电极柱孔内，所述负电极柱穿设于所述负电极柱孔内，且所述顶盖(1)的第一侧面(11)上沿各所述电极柱孔(13)的外周分别设有所述凹槽(14)，其中所述第二方向(x)与所述第一方向(z)互相垂直。3.根据权利要求2所述的电池单体(1000)，其特征在于，所述顶盖(1)包括相对设置的第一端面(15)及第二端面(16)，两个所述凹槽(14)连通形成贯穿槽(17)，所述贯穿槽(17)沿第二方向(x)延伸并分别贯穿于所述第一端面(15)及所述第二端面(16)。4.根据权利要求2所述的电池单体(1000)，其特征在于，所述顶盖(1)上开设有贯穿所述第一侧面(11)及所述第二侧面(12)的注液孔(3)。5.根据权利要求1所述的电池单体，其特征在于，还包括：防爆阀(300)，所述防爆阀(300)设于所述侧壁(22)上；防爆阀贴片，所述防爆阀贴片设于所述防爆阀(300)的表面。6.根据权利要求1所述的电池单体(1000)，其特征在于，所述顶盖(1)为长方体，沿所述第一方向(z)，所述凹槽(14)深度与所述顶盖(1)厚度的比值为：0.5～0.8。7.根据权利要求1所述的电池单体(1000)，其特征在于，沿第三方向(y)，所述凹槽(14)宽度与所述极柱孔(13)宽度的比值为：1.5～2，并且所述凹槽(14)的宽度小于或等于所述顶盖(1)的宽度，其中，第三方向(y)与第二方向(x)互相垂直。8.根据权利要求7所述的电池单体(1000)，其特征在于，沿所述第二方向(x)，所述凹槽(14)长度大于所述极柱孔(13)的长度，并且所述凹槽(14)长度与所述顶盖(1)长度的比值为0.4～0.7。9.根据权利要求1所述的电池单体(1000)，其特征在于，所述侧壁(22)合围呈立方体状，所述侧壁(22)包括两个第一侧壁(222)及两个第二侧壁(221)，两个所述第一侧壁(222)与两个所述第二侧壁(221)首尾依次交替连接，其中一所述第一侧壁(222)包括有凸面(2221)，另一所述第一侧壁(222)包括有与所述凸面(2221)相对应的凹面(2222)。10.根据权利要求9所述的电池单体(1000)，其特征在于，所述顶盖(1)的第一侧面(11)面积与所述第一侧壁(222)的面积的比值为：1.8～2.5，并且，所述顶盖(1)的第一侧面(11)面积与所述第二侧壁(221)的面积的比值为：3～3.5。11.根据权利要求5所述的电池单体(1000)，其特征在于，包括：
外包膜(400)，第一侧壁(222)、第二侧壁(221)及所述底壁(21)的表面均贴设有所述外包膜(400)，所述外包膜(400)上开设有与所述防爆阀(300)相对应的避让孔(401)。12.一种电池模组，其特征在于，包括：至少两个沿第一方向(z)堆叠的如权利要求1-11任一所述的电池单体(1000)，在所述第二方向(x)上的任意相邻两个电池单体(1000)中，其中一所述电池单体(1000)的第一侧面(11)与另一所述电池单体(1000)的底壁(21)相接。

技术总结
本实用新型涉及动力电池技术领域，公开了一种电池单体及电池模组，其包括：顶盖，顶盖包括沿第一方向相对设置的第一侧面及第二侧面，顶盖上开设有贯穿所述第一侧面及第二侧面的电极柱孔，顶盖的第一侧面上沿电极柱孔的外周设有凹槽，凹槽与电极柱孔连通；以及电极柱，电极柱穿设于电极柱孔内，电极柱具有沿第一方向相对设置的第一端部和第二端部，且电极柱的第一端部与第一侧面相平齐或者低于第一侧面；当两节电池单体在竖直方向上进行组装时，下节电池单体的电极柱不会顶到上节电池单体的底部，上下两节电池单体间在结构上互不干涉，可以稳定地堆叠形成电池模组。定地堆叠形成电池模组。定地堆叠形成电池模组。


技术研发人员：杨伟
受保护的技术使用者：欣旺达电动汽车电池有限公司
技术研发日：2023.02.17
技术公布日：2023/9/13