一种固态电池和电池模组的制作方法

1.本发明涉及新能源动力电池领域，具体地说，涉及一种固态电池和电池模组。


背景技术：

2.自1991年含有液态电解液的锂离子电池被应用到电子设备以来，液态锂电池已经成为目前最为成熟、使用最广泛的技术路线之一，而近年来科学界认为液态锂离子电池已经到达极限，固态电池被视为可以继承锂离子电池地位的电池。顾明思义，固态电池的原理与液态锂离子电池相似，只不过电解质为固态，其具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，从而传导更大的电流，进而提升电池容量，因此同样的电量，固态电池体积将变得更小，可以适应在电池体积不宜过大的场合。而不管是液态锂离子电池还是固态电池，其电流引出端都较为重要。
3.经检索发现的公开号为cn218498163u的中国专利文献，其公开了单体电池及电池包，其中为了固定极柱，在极柱圆周外侧套设第一绝缘件、第二绝缘件和下塑胶件，通过第二绝缘件、下塑胶件和盖板的卡合将极柱和盖板固定在一起，另外还将极柱和转接片进行焊接，从而实现极柱和电芯的电性连接。此种极柱连接结构无疑较为复杂，对电芯组装或电芯后续对极柱部分的维修拆卸都造成极大的不便。


技术实现要素：

4.1、要解决的问题
5.针对现有技术中，常规的极柱连接结构较为复杂，极柱安装和拆卸不便利的问题，本发明提供一种固态电池，不需焊接、铆接等复杂的固定方式，能够通过简单的结构固定极柱，并实现极柱和电芯之间稳定的电性连接。
6.本发明还提供一种电池模组，其采用多个互相连接的固定电池，通过导电磁铁极柱的结构设计，简洁快速地实现了两个相邻固态电池间的磁性电连接，便于电池模组的组装加工。
7.2、技术方案
8.为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
9.一种固态电池，包括具有内腔的壳体，和位于壳体两端封闭内腔的盖板，所述内腔自其一端开口插入有电芯，电芯两端具有极耳，所述内腔两端均设置有与对应极耳电连接的连接片，连接片上具有导电磁铁部，所述壳体两端均设置有将电芯电流引出的导电磁铁极柱，导电磁铁极柱和导电磁铁部磁性电连接。该技术方案与传统电池中盖板和极柱复杂的连接结构不同，其采用导电磁铁极柱和导电磁铁部磁性连接的方式，通过简单的结构即可实现极柱和电芯的电连接，并且这种连接方式也方便极柱的拆卸更换，可以适应更多应用场景的需求；并且多个电池互联时，相邻两个电池可以通过各自的导电磁铁极柱抵靠磁吸相连，省去了大量的辅助连接件，简化了整体结构。
10.进一步地，所述导电磁铁部具有限位凸台，所述导电磁铁极柱具有和限位凸台相
配合的限位凹槽。可以在安装导电磁铁极柱时，通过限位凸台和限位凹槽的配合实现导电磁铁极柱的快速定位。
11.进一步地，所述导电磁铁部围绕限位凸台开设有与导电磁铁极柱外形相匹配的环形槽。通过环形槽和导电磁铁极柱外轮廓的配合，辅助限位凹槽和限位凸台对导电磁铁极柱的安装进行定位和限位。
12.进一步地，所述导电磁铁部与连接片分体设置，导电磁铁部安装在连接片主侧面，导电磁铁部的边缘部分抵靠在对应的盖板上。导电磁铁部与连接片分体设置可以方便加工，也方便在导电磁铁部遭到损坏、磁力失效或磁力不够时进行便捷地更换，导电磁铁部的边缘部分抵靠在盖板上，可以进一步对盖板进行支撑，并且进一步限制导电磁铁部和连接片的位置，使得电池整体结构更加紧凑，提升电池整体的稳定性。
13.进一步地，所述盖板具有通孔，所述导电磁铁极柱具有穿过通孔与导电磁铁部磁性连接的穿插部，和抵靠在盖板上的抵靠部。可以在安装导电磁铁极柱时对其起到定位和限位的作用，可以避免导电磁铁极柱过度挤压导电磁铁部和连接片，减少磨损，增加电池寿命。
14.进一步地，所述电芯为方形叠芯，其两端均设置有两个极耳。方形叠芯的设计更利于在电池模组中进行空间的最大化利用，其一侧双极耳的设计可以降低在电芯挤压试验中由于挤压导致极耳内插进入极片而引起的内短路的风险，提升电池供电时的稳定性。
15.进一步地，所述连接片两侧与极耳相连的连接部向盖板方向弯折凹陷，连接部与电芯端面之间形成容纳极耳的弯折空间。此种设计为极耳弯折预留了空间，可以避免极耳受到过度挤压而遭到损坏，并且可以减少极耳对两个连接片之间空间的占用，可以提高电池的电容量和能量密度，使得电池整体结构更加紧凑。
16.进一步地，所述连接部抵靠在对应的盖板上。可以进一步辅助支撑盖板，使得电池整体结构更加紧凑。
17.进一步地，所述壳体一端导电磁铁极柱的顶部开设有卡接槽，另一端导电磁铁极柱的顶部开设有与卡接槽配合的卡接部。方便多个电池进行互联。
18.一种电池模组，包括上述的固态电池，多个固态电池排列连接，相邻两个固态电池通过相互磁吸的导电磁铁极柱磁性电连接，通过简单的磁吸结构便可实现两个电池的电连接。
19.进一步地，相邻两个固态电池的导电磁铁极柱分别通过卡接槽和卡接部的配合连接在一起。此种结构可以快速实现两个导电磁铁极柱的磁性电连接，即通过导电磁铁极柱自身的结构设计便可实现两个电池的电连接，省去了传统电池模组中需要添加的辅助连接件，降低了电池模组的生产成本和重量，且可以最大限度的提高电池模组的电容量和能量密度。
20.3、有益效果
21.相比于现有技术，本发明的有益效果为：
22.(1)本发明提供的固态电池，抛弃传统电池中盖板和极柱复杂的连接结构，采用导电磁铁极柱和导电磁铁部磁性连接的方式，可以通过简单的结构即可将极柱和电芯电性连接，这也便于拆卸和安装极柱，方便电池的维修和极柱更换，简化了电池结构的复杂度，可以提升电池的能量密度，同时还可以避免生产装配过程中大量的焊接过程，节约能耗。
23.(2)本发明提供的固态电池，通过限位凸台和限位凹槽的设置，可以在安装导电磁铁极柱实现其快速定位，导电磁铁部围绕限位凸台设置的环形槽既可以进一步起到快速定位作用，又可以对极柱进行限位；另外，导电磁铁部和连接片分体设置的方式，可以方便加工，也方便导电磁铁部的更换。
24.(3)本发明提供的固态电池，通过对导电磁铁极柱进行结构设计，形成穿插部和抵靠部，可以加固导电磁铁极柱、盖板和导电磁铁部的连接，另外，壳体两端导电磁铁极柱顶部分别设置卡接槽和卡接部，在两个或多个电池电连接时，通过卡接槽和卡接部的匹配，可以快速实现两个导电磁铁极柱之间的磁性电连接，还可以起到限位加固的作用，防止二者之间发生位置偏移。
25.(4)本发明提供的固态电池，在电芯两端均设置两个极耳，可以增加电池的导电性，同时降低在电芯挤压试验中由于挤压导致极耳内插进入极片而引起的内短路的风险，而极耳弯折空间的设置则为极耳预留了空间，可以增大电芯的电容量，提高电池的能量密度，将导电磁铁部的边缘部分和连接片的连接部抵靠在对应的盖板上，可以增强电池结构的稳定性。
26.(5)本发明提供的电池模组，采用多个固态电池互连，其中相邻两电池间可以通过导电磁铁极柱的卡接槽和卡接部的配合，快速实现两个导电磁铁极柱的磁性电连接，即通过导电磁铁极柱自身的结构设计便可实现两个电池的电连接，省去了传统电池模组中需要添加的辅助连接件，降低了电池模组的生产成本和重量，且可以最大限度的提高电池模组的电容量和能量密度。
附图说明
27.图1为本实施例1中固态电池的结构示意图；
28.图2为本实施例1中固态电池一端导电磁铁极柱连接的结构示意图；
29.图3为本实施例1中固态电池另一端导电磁铁极柱连接的结构示意图；
30.图4为本实施例1中连接片和导电磁铁部连接的结构示意图。
31.图中：
32.1、壳体；2、盖板；201、通孔；3、电芯；4、极耳；5、连接片；501、连接部；6、导电磁铁部；601、限位凸台；602、环形槽；7、导电磁铁极柱；701、限位凹槽；702、穿插部；703、抵靠部；704、卡接槽；705、卡接部；8、弯折空间。
具体实施方式
33.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于了解，下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
34.实施例1
35.本实施例提供一种固态电池，如图1所示，主要由壳体1、壳体1内的电芯3以及设置在壳体1两端将电芯3的电流引出的极柱组成。
36.其中壳体1具有至少一端开口的内腔，壳体1两端设置有封闭内腔的盖板2，内腔自其一端开口插入电芯3，电芯3两端具有极耳4，分别是正极耳和负极耳，其中壳体1与盖板2可以采用熔焊的方式进行焊接闭合。另外，内腔两端均设置有与对应极耳4电连接的连接片
5，如图2和图3所示，连接片5上具有导电磁铁部6，并且壳体1两端设置有将电芯3电流引出的导电磁铁极柱7，分别是正极柱和负极柱，导电磁铁极柱7和导电磁铁部6磁性电连接。通过此种简单的磁性连接结构即可将极柱和电芯3电性连接，这也便于拆卸和安装极柱，方便电池的维修和极柱更换，简化了电池结构的复杂度，可以提升电池的能量密度，避免生产装配过程中大量的焊接过程，节约能耗，并且导电磁铁极柱7和导电磁铁部6之间的磁吸力可以辅助固定盖板2，加强电池结构稳定性。
37.其中为了方便导电磁铁部6的加工、安装和更换，如图4所示，导电磁铁部6为与连接片5分体设置的片状结构，导电磁铁部6安装在连接片5主侧面，其中连接片5与导电磁铁部6进行铆接或者其他可行方式进行固定，导电磁铁部6的边缘部分抵靠在对应的盖板2上，如此在导电磁铁部6磁性失效时，可以方便更换，并且有助于电池结构的稳定性。
38.为了方便安装导电磁铁极柱7，在导电磁铁部6上设有限位凸台601，导电磁铁极柱7具有和限位凸台601相配合的限位凹槽701，如此安装导电磁铁极柱7时，可以通过限位凸台601和限位凹槽701的配合，实现导电磁铁极柱7的快速定位。进一步地，导电磁铁部6围绕限位凸台601还开设有与导电磁铁极柱7外形相匹配的环形槽602，通过环形槽602和导电磁铁极柱7外轮廓的配合可以辅助定位，实现导电磁铁极柱7的快速安装。在一种可能的实施例中，限位凸台601的高度为1.6mm，可以辅助导电磁铁极柱7进行恰当的定位和限位。
39.为了方便安装导电磁铁极柱7，在盖板2上设有通孔201，导电磁铁极柱7具有穿过通孔201与导电磁铁部6磁性连接的穿插部702，和抵靠在盖板2上的抵靠部703，如此在安装时，将穿插部702穿过通孔201，再通过抵靠部703抵靠在盖板2上，可以对导电磁铁极柱7进行限位，提升电池结构整体的稳定性能。
40.此外，在电动汽车等应用领域，通常会应用电池包，电池包中会设置数个串联或并联的单体电池，传统的电池结构需要另外设置连接结构辅助两个单体电池的连接，如此使得电池包结构趋于复杂，增加了生产成本和电池包的重量，为此，如图2和图3所示，本实施例在壳体1一端导电磁铁极柱7的顶部开设有卡接槽704，另一端导电磁铁极柱7的顶部开设有与卡接槽704配合的卡接部705，如此，当电池包中两个相邻单体电池连接时，通过两个导电磁铁极柱7卡接槽704和卡接部705的配合，可以快速实现二者的磁性电连接，卡接槽704和卡接部705可以起到定位和限位的作用。
41.在另一种可能的实施例中，电芯3为方形叠芯，具体的，生产该电芯3时，首先负极材料涂布到6微米厚铜箔上，正极材料涂布在12微米厚的铝箔上。负极极片经过辊压烘干后再次涂布一层固态电解质涂料。再次经过烘干等处理后堆叠一层正极极片，再覆盖一层两面都带固态电解质的负极极片，如此往复叠加到需要的层数，然后进行热压处理，使叠芯接触更为紧密，降低电池阻抗。叠芯四周采用绝缘胶封闭，确保正负极极片不被接触在一起引起内短路。该电芯3两端均设置有两个极耳4，一侧双极耳4的设计可以增加电池的导电性，同时能够降低在电芯3挤压试验中由于挤压导致极耳4内插进入极片而引起内短路的风险。至于极耳4与连接片5之间可以采用超声波焊机或者激光焊接方式固定。
42.另外为了方便连接片5和极耳4的连接，连接片5两侧与极耳4相连的连接部向盖板2方向弯折凹陷，连接部与电芯3端面之间形成极耳4的弯折空间8，为极耳4预留了空间，可以增大电芯3的电容量，提高电池的能量密度，同时连接片5可以与绝缘胶层接触，连接部抵靠在对应的盖板2上，增加连接片5的稳定性。在一种可能的实施例中，连接片5和导电磁铁
部6的厚度均为0.5-3mm，优选为1.5mm，可以帮助连接片5进行适当的弯折，以及帮助导电连接部6与连接片5进行恰当的贴合。
43.实施例2
44.本实施例提供一种电池模组，采用实施例1中的固态电池，多个固态电池排列连接，其相互之间可以是串联或并联，相邻两个固态电池的导电磁铁极柱7通过磁吸力连接在一起，另外还分别通过卡接槽704和卡接部705的配合辅助其进行连接。其中相邻两电池间可以通过导电磁铁极柱7的卡接槽704和卡接部705的配合，快速实现两个导电磁铁极柱7的磁性电连接，即通过导电磁铁极柱7自身的结构设计便可实现两个电池的电连接，省去了传统电池模组中需要添加的辅助连接件，降低了电池模组的生产成本和重量，且可以最大限度的提高电池模组的电容量和能量密度。
45.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“前”、“后”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或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专利的限制。
46.在本专利中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。
47.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本领域的普通技术人员应当了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都应落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

技术特征：
1.一种固态电池，包括具有内腔的壳体(1)，和位于壳体(1)两端封闭内腔的盖板(2)，所述内腔自其一端开口插入有电芯(3)，电芯(3)两端具有极耳(4)，其特征在于，所述内腔两端均设置有与对应极耳(4)电连接的连接片(5)，连接片(5)上具有导电磁铁部(6)，所述壳体(1)两端均设置有将电芯(3)电流引出的导电磁铁极柱(7)，导电磁铁极柱(7)和导电磁铁部(6)磁性电连接。2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于：所述导电磁铁部(6)具有限位凸台(601)，所述导电磁铁极柱(7)具有和限位凸台(601)相配合的限位凹槽(701)。3.根据权利要求2所述的固态电池，其特征在于：所述导电磁铁部(6)围绕限位凸台(601)开设有与导电磁铁极柱(7)外形相匹配的环形槽(602)。4.根据权利要求2所述的固态电池，其特征在于：所述导电磁铁部(6)与连接片(5)分体设置，导电磁铁部(6)安装在连接片(5)主侧面，导电磁铁部(6)的边缘部分抵靠在对应的盖板(2)上。5.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于：所述盖板(2)具有通孔(201)，所述导电磁铁极柱(7)具有穿过通孔(201)与导电磁铁部(6)磁性连接的穿插部(702)，和抵靠在盖板(2)上的抵靠部(703)。6.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于：所述电芯(3)为方形叠芯，其两端均设置有两个极耳(4)。7.根据权利要求6所述的固态电池，其特征在于：所述连接片(5)两侧与极耳(4)相连的连接部(501)向盖板(2)方向弯折凹陷，连接部(501)与电芯(3)端面之间形成容纳极耳(4)的弯折空间(8)。8.根据权利要求7所述的固态电池，其特征在于：所述连接部(501)抵靠在对应的盖板(2)上。9.根据权利要求1-8任一项所述的固态电池，其特征在于：所述壳体(1)一端导电磁铁极柱(7)的顶部开设有卡接槽(704)，另一端导电磁铁极柱(7)的顶部开设有与卡接槽(704)配合的卡接部(705)。10.一种电池模组，其特征在于：包括权利要求9所述的固态电池，多个固态电池排列连接，相邻两个固态电池的导电磁铁极柱(7)分别通过卡接槽(704)和卡接部(705)的配合连接在一起。

技术总结
本发明涉及一种固态电池和电池模组，属于新能源动力电池领域，固态电池包括具有内腔的壳体，和位于壳体两端封闭内腔的盖板，内腔自其一端开口插入有电芯，电芯两端具有极耳，内腔两端均设置有与对应极耳电连接的连接片，连接片上具有导电磁铁部，壳体两端设置有将电芯电流引出的导电磁铁极柱，导电磁铁极柱和导电磁铁部磁性电连接。本发明采用导电磁铁极柱和导电磁铁部磁性连接的方式，可以通过简单的结构即可将极柱和电芯电性连接，这也便于拆卸和安装极柱，方便电池的维修和极柱更换，简化了电池结构的复杂度，可以提升电池的能量密度，同时还可以避免生产装配过程中大量的焊接过程，节约能耗。节约能耗。节约能耗。


技术研发人员：查文兵 曹勇 何帆 贺文文 李林阳 吴长军 凌生斌 张宏立
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/8/6