一种电池单元和电池的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种电池单元和电池。


背景技术：

2.随着锂电池技术的日益成熟，锂电池作为动力电池广泛应用于电动汽车领域中，随行业发展，对于锂电池的要求越来越严格。电池安全中，电池的密封是非常关键的。良好的密封能保证电池的循环寿命，防止电池内部电解液等泄漏。


技术实现要素：

3.本实用新型针对电池封装的密封性可能不足的问题，提供一种电池单元，该电池单元通过设置密封结构，能实现内极柱与外极柱连接位置处壳体内外侧的密封，从而对电池单元形成双重密封效果，进而极大地提升了电池单元的密封效果。
4.本实用新型提供一种电池单元，包括壳体、芯堆和一对极柱结构，
5.所述芯堆位于所述壳体内；
6.所述一对极柱结构分设于所述壳体的相对两侧壁上，且所述一对极柱结构分别与所述芯堆的第一极和第二极位置相对应并连接；
7.所述极柱结构包括内极柱和外极柱，
8.所述内极柱位于所述壳体的内侧，所述外极柱位于所述壳体的外侧，所述外极柱贯穿所述壳体侧壁并与所述内极柱连接；
9.还包括密封结构，位于所述内极柱与所述壳体之间以及所述外极柱与所述壳体之间，以使所述内极柱与所述壳体之间以及所述外极柱与所述壳体之间密封并绝缘。
10.在一些实施例中，所述密封结构包括密封圈，
11.所述壳体包括相对设置的第一侧壁，所述第一侧壁上开设有开口；
12.所述外极柱贯穿所述开口并与所述内极柱连接；
13.所述密封圈包覆所述开口的四周边缘。
14.在一些实施例中，所述密封圈的垂直于所述第一侧壁的截面形状为u形，所述密封圈包覆所述开口的四周边缘以及边缘端面。
15.在一些实施例中，所述密封圈包括第一密封圈和第二密封圈，
16.所述第一密封圈位于所述第一侧壁与所述内极柱之间，且所述第一密封圈在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口的四周边缘；
17.所述第二密封圈位于所述第一侧壁与所述外极柱之间，且所述第二密封圈在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口的四周边缘。
18.在一些实施例中，所述第一密封圈和所述第二密封圈的垂直于所述第一侧壁的截面形状包括圆形或者方形。
19.在一些实施例中，所述密封结构还包括内绝缘件，位于所述第一侧壁与所述内极柱之间，
20.所述内绝缘件在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口和所述密封圈在所述第一侧壁上的正投影以外的区域。
21.在一些实施例中，所述密封结构还包括外绝缘件，位于所述第一侧壁与所述外极柱之间，
22.所述外绝缘件在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口的四周边缘区域，且所述外绝缘件在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口和所述密封圈在所述第一侧壁上的正投影以外的区域。
23.在一些实施例中，所述外极柱包括主体部、第一连接部和第二连接部，
24.所述第一连接部和所述第二连接部分设于所述主体部的相对两侧，且所述第一连接部和所述第二连接部分别与所述主体部连接；
25.所述第一连接部与所述内极柱连接；所述第二连接部用于与另一个所述电池单元串联连接或者与用电设备连接。
26.在一些实施例中，所述主体部和所述第一连接部均为板状，且所述主体部与所述第一连接部相互平行且叠置，
27.所述第一连接部的板面平行于所述第一侧壁，所述第一连接部的板面形状与所述开口的形状相适配，所述第一连接部的板面面积小于所述开口的面积。
28.在一些实施例中，所述第一连接部的板面面积小于所述主体部的板面面积，
29.所述主体部和所述第一连接部的垂直于所述主体部的板面的截面形状为t形；
30.所述主体部的连接所述第一连接部的一侧板面与所述密封圈和所述外绝缘件接触。
31.在一些实施例中，所述第二连接部的形状包括圆锥台形，
32.所述第二连接部的锥面与所述主体部的板面接触并连接。
33.在一些实施例中，所述内极柱包括第三连接部和第四连接部，所述第三连接部和所述第四连接部连接，
34.所述第三连接部连接所述芯堆的第一极或者第二极；
35.所述第四连接部连接所述第一连接部。
36.在一些实施例中，所述第三连接部和所述第四连接部均为板状，所述第四连接部的板面平行于所述第一侧壁；
37.所述第三连接部垂直于所述第四连接部；所述第三连接部与所述第四连接部的连接位置还设置有加强部；
38.所述加强部为板状，且所述加强部既垂直于所述第三连接部，又垂直于所述第四连接部。
39.在一些实施例中，所述开口为长条形；
40.所述第三连接部的数量为多个，多个所述第三连接部沿所述开口的长度方向依次排布，且沿所述开口的宽度方向，任意相邻两个所述第三连接部位置相互错开；
41.所述芯堆的数量为多个，多个所述芯堆的第一极或者第二极与多个所述第三连接部一一对应连接。
42.在一些实施例中，所述密封结构还包括多个支撑块，位于所述内绝缘件的背离所述第一侧壁的一侧，且与所述内绝缘件连接为一体；
43.所述支撑块至少分布于所述内绝缘件的沿所述开口长度方向和宽度方向的相对两端。
44.在一些实施例中，所述密封圈采用柔性绝缘材料。
45.本实用新型还提供一种电池，包括上述电池单元。
46.本实用新型的有益效果：本实用新型所提供的电池单元，通过设置密封结构，能实现内极柱与外极柱连接位置处壳体内外侧的密封，从而对电池单元形成双重密封效果，进而极大地提升了电池单元的密封效果。
47.本实用新型所提供的电池，通过采用上述实施例中的电池单元，提升了电池的密封效果，从而提升了电池的品质。
附图说明
48.图1为本实用新型实施例中电池单元的局部结构示意图；
49.图2为图1中电池单元在未焊接封装前沿aa＇剖切线的结构剖视图；
50.图3为图1中电池单元在焊接封装后沿aa＇剖切线的一种结构剖视图；
51.图4为本实用新型实施例中电池单元壳体的结构示意图；
52.图5为本实用新型实施例中电池单元外极柱的结构示意图；
53.图6为本实用新型实施例中电池单元内极柱的结构示意图；
54.图7为图1中电池单元在焊接封装后沿aa＇剖切线的另一种结构剖视图。
55.其中的附图标记为：
56.1、壳体；100、第一侧壁；101、开口；2、芯堆；3、内极柱；31、第三连接部；32、第四连接部；33、加强部；4、外极柱；41、主体部；42、第一连接部；43、第二连接部；5、密封圈；51、第一密封圈；52、第二密封圈；6、内绝缘件；7、外绝缘件；8、支撑块。
具体实施方式
57.为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型一种电池单元和电池作进一步详细描述。
58.相关技术中，电池的封装方式为将芯堆装入外壳内，然后通过激光焊接或者铆接+激光焊接的方式实现电池内外极柱的连接以及芯堆的密封封装。
59.激光焊接或者铆接+激光焊接的方式多用于外壳形状为方形和圆柱形的电池的封装，但该封装方式局限性比较大，同时激光焊接存在一定的风险。另外，电池内外极柱连接处的封装使用单侧密封，密封性可能存在不足的情况。
60.为了解决目前电池封装的密封性可能不足的问题，本实用新型实施例提供一种电池单元，如图1、图2和图3所示，包括壳体1、芯堆2和一对极柱结构，芯堆2位于壳体1内；一对极柱结构分设于壳体1的相对两侧壁上，且一对极柱结构分别与芯堆2的第一极(图中未示出)和第二极(图中未示出)位置相对应并连接；极柱结构包括内极柱3和外极柱4，内极柱3位于壳体1的内侧，外极柱4位于壳体1的外侧，外极柱4贯穿壳体1侧壁并与内极柱3连接；还包括密封结构，位于内极柱3与壳体1之间以及外极柱4与壳体1之间，以使内极柱3与壳体1之间以及外极柱4与壳体1之间密封并绝缘。
61.该电池单元，通过设置密封结构，能实现内极柱3与外极柱4连接位置处壳体1内外
侧的密封，从而对电池单元形成双重密封效果，相比于相关技术中电池内外极柱连接处的封装使用单侧密封的方案，极大地提升了电池单元的密封效果。
62.在一些实施例中，如图2-3和图4所示，密封结构包括密封圈5，壳体1包括相对设置的第一侧壁100，第一侧壁100上开设有开口101；外极柱4贯穿开口101并与内极柱3连接；密封圈5包覆开口101的四周边缘。
63.在一些实施例中，如图2和图3所示，密封圈5的垂直于第一侧壁100的截面形状为u形，密封圈5包覆开口101的四周边缘以及边缘端面。
64.在一些实施例中，密封圈5采用柔性绝缘材料。如聚酰亚胺、透明光学胶或者橡胶等材料。
65.在一些实施例中，如图1-3所示，密封结构还包括内绝缘件6，位于第一侧壁100与内极柱3之间，内绝缘件6在第一侧壁100上的正投影覆盖开口101和密封圈5在第一侧壁100上的正投影以外的区域。即内绝缘件6用于第一侧壁100与内极柱3之间开口101和密封圈5以外区域的密封。其中，内绝缘件6在第一侧壁100和内极柱3之间起辅助支撑和绝缘的作用。
66.在一些实施例中，密封结构还包括外绝缘件7，位于第一侧壁100与外极柱4之间，外绝缘件7在第一侧壁100上的正投影覆盖开口101的四周边缘区域，且外绝缘件7在第一侧壁100上的正投影覆盖开口101和密封圈5在第一侧壁100上的正投影以外的区域。即外绝缘件7用于第一侧壁100与外极柱4之间开口101和密封圈5以外区域的密封。其中，外绝缘件7在第一侧壁100和外极柱4之间起辅助支撑和绝缘的作用。
67.在一些实施例中，内绝缘件6和外绝缘件7可以采用具有一定硬度的绝缘材料，如硬质树脂或者硬质塑料等材质。
68.在一些实施例中，如图5所示，外极柱4包括主体部41、第一连接部42和第二连接部43，第一连接部42和第二连接部43分设于主体部41的相对两侧，且第一连接部42和第二连接部43分别与主体部41连接；第一连接部42与内极柱3连接；第二连接部43用于与另一个电池单元串联连接或者与用电设备连接。
69.在一些实施例中，如图5所示，主体部41和第一连接部42均为板状，且主体部41与第一连接部42相互平行且叠置，第一连接部42的板面平行于第一侧壁100，第一连接部42的板面形状与开口101的形状相适配，第一连接部42的板面面积小于开口101的面积，如此，第一连接部42能穿过开口101并与内极柱3连接。
70.在一些实施例中，如图2、图3和图5所示，第一连接部42的板面面积小于主体部41的板面面积，主体部41和第一连接部42的垂直于主体部41的板面的截面形状为t形；主体部41的连接第一连接部42的一侧板面与密封圈5和外绝缘件7接触。如此设置，主体部41能起到很好的对外极柱4整体的限位作用，外绝缘件7能很好地使壳体1与主体部41之间绝缘密封。
71.在一些实施例中，如图5所示，第二连接部43的形状包括圆锥台形，第二连接部43的锥面与主体部41的板面接触并连接。
72.需要说明的是，本实施例中的电池单元可以通过圆锥台形的第二连接部43与另一个电池单元串联连接，如另一个电池单元上设置有串联连接结构，该串联连接结构与第二连接部43的形状相适配，如该串联连接结构为圆锥形筒状，通过将圆锥台形的第二连接部
43插入圆锥形筒状的串联连接结构，能更加稳定地实现本实施例中电池单元与另一个电池单元之间的串联连接。另外，本实施例中的电池单元通过第二连接部43与用电设备连接也同理。
73.在一些实施例中，如图6所示，内极柱3包括第三连接部31和第四连接部32，第三连接部31和第四连接部32连接，第三连接部31连接芯堆的第一极或者第二极；第四连接部32连接第一连接部42。
74.在一些实施例中，第三连接部31和第四连接部32均为板状，第四连接部32的板面平行于第一侧壁100；第三连接部31垂直于第四连接部32；第三连接部31与第四连接部32的连接位置还设置有加强部33；加强部33为板状，且加强部33既垂直于第三连接部31，又垂直于第四连接部32。加强部33能对第三连接部31与第四连接部32形成支撑，加强第三连接部31与第四连接部32之间的连接结构稳定性。
75.在一些实施例中，如图1所示，开口101为长条形；第三连接部31的数量为多个，多个第三连接部31沿开口101的长度方向y依次排布，且沿开口的宽度方向x，任意相邻两个第三连接部31位置相互错开；芯堆2的数量为多个，多个芯堆2的第一极或者第二极与多个第三连接部31一一对应连接。即该电池单元由多个芯堆2并联连接而形成。
76.其中，芯堆2采用螺旋绕制结构或者叠片结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂(或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等)及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。芯堆2内充有有机电解质溶液。
77.在一些实施例中，如图1-3所示，密封结构还包括多个支撑块8，位于内绝缘件6的背离第一侧壁100的一侧，且与内绝缘件6连接为一体；支撑块8至少分布于内绝缘件6的沿开口101长度方向y和宽度方向x的相对两端。支撑块8能对内绝缘件6以及内极柱3形成稳定的支撑，使该电池单元的内极柱3和外极柱4连接位置处的结构更加牢固稳定，确保其密封性能。
78.本实施例中，如图2所示，当内极柱3和外极柱4之间未紧密接触并焊接时，各部件(第一侧壁100、密封圈5、内绝缘件6和外绝缘件7)之间存在间隙，同时密封圈5变形需预留变形空间，黑色填充区域表示各部件之间的间隙。如图3所示，折线部分表示内极柱3和外极柱4焊接连接。当内极柱3和外极柱4通过压紧焊接后，压缩密封圈5变形，填充开口101边缘端面与外极柱4之间的间隙、开口101四周边缘与内极柱3之间的间隙以及开口101四周边缘与外极柱4之间的间隙，实现内极柱3和外极柱4连接位置处第一侧壁100上开口101内外侧的密封，形成双重密封效果，极大提升了电池单元的密封效果。
79.本实用新型实施例提供一种电池单元，与上述实施例中的电池单元不同的是，如图7所示，密封圈包括第一密封圈51和第二密封圈52，第一密封圈51位于第一侧壁100与内极柱3之间，且第一密封圈51在第一侧壁100上的正投影覆盖开口101的四周边缘；第二密封圈52位于第一侧壁100与外极柱4之间，且第二密封圈52在第一侧壁100上的正投影覆盖开口101的四周边缘。
80.在一些实施例中，第一密封圈51和第二密封圈52的垂直于第一侧壁100的截面形状为圆形或者方形。
81.当然，第一密封圈51和第二密封圈52的垂直于第一侧壁100的截面形状也可以为
椭圆形或者其他的形状。
82.当内极柱3和外极柱4通过压紧焊接后，压缩第一密封圈51和第二密封圈52变形，填充开口101边缘端面与外极柱4之间的间隙、开口101四周边缘与内极柱3之间的间隙以及开口101四周边缘与外极柱4之间的间隙，实现内极柱3和外极柱4连接位置处第一侧壁100上开口101内外侧的密封，形成双重密封效果。
83.本实施例中电池单元的其他结构与上述实施例中相同，这里不再赘述。
84.本实用新型中所提供的电池单元，通过设置密封结构，能实现内极柱与外极柱连接位置处壳体内外侧的密封，从而对电池单元形成双重密封效果，进而极大地提升了电池单元的密封效果。
85.本实用新型实施例还提供一种电池，包括上述实施例中的电池单元。
86.通过采用上述实施例中的电池单元，提升了电池的密封效果，从而提升了电池的品质。
87.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种电池单元，包括壳体、芯堆和一对极柱结构，所述芯堆位于所述壳体内；所述一对极柱结构分设于所述壳体的相对两侧壁上，且所述一对极柱结构分别与所述芯堆的第一极和第二极位置相对应并连接；所述极柱结构包括内极柱和外极柱，所述内极柱位于所述壳体的内侧，所述外极柱位于所述壳体的外侧，所述外极柱贯穿所述壳体侧壁并与所述内极柱连接；其特征在于，还包括密封结构，位于所述内极柱与所述壳体之间以及所述外极柱与所述壳体之间，以使所述内极柱与所述壳体之间以及所述外极柱与所述壳体之间密封并绝缘。2.根据权利要求1所述的电池单元，其特征在于，所述密封结构包括密封圈，所述壳体包括相对设置的第一侧壁，所述第一侧壁上开设有开口；所述外极柱贯穿所述开口并与所述内极柱连接；所述密封圈包覆所述开口的四周边缘。3.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述密封圈的垂直于所述第一侧壁的截面形状为u形，所述密封圈包覆所述开口的四周边缘以及边缘端面。4.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述密封圈包括第一密封圈和第二密封圈，所述第一密封圈位于所述第一侧壁与所述内极柱之间，且所述第一密封圈在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口的四周边缘；所述第二密封圈位于所述第一侧壁与所述外极柱之间，且所述第二密封圈在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口的四周边缘。5.根据权利要求4所述的电池单元，其特征在于，所述第一密封圈和所述第二密封圈的垂直于所述第一侧壁的截面形状包括圆形或者方形。6.根据权利要求2-5任意一项所述的电池单元，其特征在于，所述密封结构还包括内绝缘件，位于所述第一侧壁与所述内极柱之间，所述内绝缘件在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口和所述密封圈在所述第一侧壁上的正投影以外的区域。7.根据权利要求6所述的电池单元，其特征在于，所述密封结构还包括外绝缘件，位于所述第一侧壁与所述外极柱之间，所述外绝缘件在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口的四周边缘区域，且所述外绝缘件在所述第一侧壁上的正投影覆盖所述开口和所述密封圈在所述第一侧壁上的正投影以外的区域。8.根据权利要求7所述的电池单元，其特征在于，所述外极柱包括主体部、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部分设于所述主体部的相对两侧，且所述第一连接部和所述第二连接部分别与所述主体部连接；所述第一连接部与所述内极柱连接；所述第二连接部用于与另一个所述电池单元串联连接或者与用电设备连接。
9.根据权利要求8所述的电池单元，其特征在于，所述主体部和所述第一连接部均为板状，且所述主体部与所述第一连接部相互平行且叠置，所述第一连接部的板面平行于所述第一侧壁，所述第一连接部的板面形状与所述开口的形状相适配，所述第一连接部的板面面积小于所述开口的面积。10.根据权利要求9所述的电池单元，其特征在于，所述第一连接部的板面面积小于所述主体部的板面面积，所述主体部和所述第一连接部的垂直于所述主体部的板面的截面形状为t形；所述主体部的连接所述第一连接部的一侧板面与所述密封圈和所述外绝缘件接触。11.根据权利要求10所述的电池单元，其特征在于，所述第二连接部的形状包括圆锥台形，所述第二连接部的锥面与所述主体部的板面接触并连接。12.根据权利要求10所述的电池单元，其特征在于，所述内极柱包括第三连接部和第四连接部，所述第三连接部和所述第四连接部连接，所述第三连接部连接所述芯堆的第一极或者第二极；所述第四连接部连接所述第一连接部。13.根据权利要求12所述的电池单元，其特征在于，所述第三连接部和所述第四连接部均为板状，所述第四连接部的板面平行于所述第一侧壁；所述第三连接部垂直于所述第四连接部；所述第三连接部与所述第四连接部的连接位置还设置有加强部；所述加强部为板状，且所述加强部既垂直于所述第三连接部，又垂直于所述第四连接部。14.根据权利要求13所述的电池单元，其特征在于，所述开口为长条形；所述第三连接部的数量为多个，多个所述第三连接部沿所述开口的长度方向依次排布，且沿所述开口的宽度方向，任意相邻两个所述第三连接部位置相互错开；所述芯堆的数量为多个，多个所述芯堆的第一极或者第二极与多个所述第三连接部一一对应连接。15.根据权利要求6所述的电池单元，其特征在于，所述密封结构还包括多个支撑块，位于所述内绝缘件的背离所述第一侧壁的一侧，且与所述内绝缘件连接为一体；所述支撑块至少分布于所述内绝缘件的沿所述开口长度方向和宽度方向的相对两端。16.根据权利要求2所述的电池单元，其特征在于，所述密封圈采用柔性绝缘材料。17.一种电池，其特征在于，包括权利要求1-16任意一项所述的电池单元。

技术总结
本实用新型提供一种电池单元，包括壳体、芯堆和一对极柱结构，芯堆位于壳体内；一对极柱结构分设于壳体的相对两侧壁上，且一对极柱结构分别与芯堆的第一极和第二极位置相对应并连接；极柱结构包括内极柱和外极柱，内极柱位于壳体的内侧，外极柱位于壳体的外侧，外极柱贯穿壳体侧壁并与内极柱连接；还包括密封结构，位于内极柱与壳体之间以及外极柱与壳体之间，以使内极柱与壳体之间以及外极柱与壳体之间密封并绝缘。该电池单元通过设置密封结构，能实现内极柱与外极柱连接位置处壳体内外侧的密封，从而对电池单元形成双重密封效果，进而极大地提升了电池单元的密封效果。而极大地提升了电池单元的密封效果。而极大地提升了电池单元的密封效果。


技术研发人员：陈剑伟 李水源 薛彤 李明会 郭元
受保护的技术使用者：孚能科技（赣州）股份有限公司
技术研发日：2023.02.27
技术公布日：2023/7/28