电池单体及电池模块论文和设计-王鹏

全文摘要

本实用新型提供电池单体及电池模块，包括电极组件、电池壳体、防爆阀、第一电极端子和第二电极端子，电极组件包括第一极片、第二极片以及隔膜。通过第一极片、第二极片和隔膜组成电极组件，并将电机组件放置于电池壳体内，并在电池壳体的盖板上安装第一电极端子、第二电极端子和防爆阀。具体的，第一电极端子位于盖板的宽度中心线的一侧上，而第二电极端子则位于盖板的宽度中心线的另一侧上，使得第一电极端子与第二电极端子分开位于盖板的宽度中心线的两侧上，而防爆阀位于盖板宽度中心线一侧即可。因此达到将电池壳体的盖板的宽度中心线处的位置空出的效果，便于布置电芯采样结构或连接铜铝排结构，提高电池单体或电池模块的灵活性。

主设计要求

1.电池单体，其特征在于，包括：电池壳体，所述电池壳体具有开口；电极组件，所述电极组件容纳于所述电池壳体内，所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜；盖板，所述盖板覆盖所述开口；第一电极端子，所述第一电极端子与所述第一极片电连接；第二电极端子，所述第二电极端子与所述第二极片电连接，以及防爆阀，所述防爆阀设置在所述第一电极端子与所述第二电极端子之间；其中，所述第一电极端子、所述第二电极端子和所述防爆阀设置于所述盖板上，所述第一电极端子与所述第二电极端子分别位于所述盖板的宽度中心线的两侧，所述防爆阀位于所述盖板的宽度中心线的一侧。

设计方案

1.电池单体，其特征在于，包括：

电池壳体，所述电池壳体具有开口；

电极组件，所述电极组件容纳于所述电池壳体内，所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜；

盖板，所述盖板覆盖所述开口；

第一电极端子，所述第一电极端子与所述第一极片电连接；

第二电极端子，所述第二电极端子与所述第二极片电连接，以及

防爆阀，所述防爆阀设置在所述第一电极端子与所述第二电极端子之间；

其中，所述第一电极端子、所述第二电极端子和所述防爆阀设置于所述盖板上，所述第一电极端子与所述第二电极端子分别位于所述盖板的宽度中心线的两侧，所述防爆阀位于所述盖板的宽度中心线的一侧。

2.电池模块，其特征在于，包括：

电池单体排列结构，所述电池单体排列结构设置有多个第一电池单体和多个第二电池单体，所述第一电池单体和所述第二电池单体为权利要求1所述电池单体，多个所述第一电池单体和多个所述第二电池单体沿水平方向排列设置，所述盖板的宽度中心线两侧分别为第一侧和第二侧，所述第一电池单体的所述第一电极端子位于所述第一侧，所述第一电池单体的所述第二电极端子位于所述第二侧，所述第二电池单体的所述第一电极端子位于所述第二侧，所述第二电池单体的所述第二电极端子位于所述第一侧，所述第一电池单体和所述第二电池单体依次间隔排列；以及，

汇流排，所述汇流排连接所述第一电池单体和所述第二电池单体。

3.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述汇流排沿着所述水平方向延伸。

4.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述盖板竖直设置。

5.根据权利要求4所述的电池模块，其特征在于，所述盖板为矩形，在所述电池单体排列结构中，所述第一电池单体的所述盖板的短边与所述第二电池单体的所述盖板的短边邻接；

所述电池模块包括沿竖直方向堆叠的两层以上的所述电池单体排列结构。

6.根据权利要求5所述的电池模块，其特征在于，所述电极组件为卷绕式结构且为扁平状，所述电极组件的外表面包括两个扁平面，两个所述扁平面沿所述竖直方向相互面对；或，所述电极组件为叠片式结构，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片沿所述竖直方向层叠。

7.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述第一电池单体的所述第一电极端子和所述第一电池单体的所述第二电极端子分别设置于所述盖板长度方向中心线的两侧；和\/或，

所述第二电池单体的所述第一电极端子和所述第二电池单体的所述第二电极端子分别设置于所述盖板长度方向中心线的两侧。

8.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述电池单体的所述防爆阀设置于所述盖板的长度方向的中心。

9.根据权利要求2所述的电池模块，其特征在于，所述电池模块还包括：

采样结构，所述采样结构沿着所述盖板的宽度中心线延伸。

10.根据权利要求9所述的电池模块，其特征在于，所述采样结构与所述第一电池单体的所述防爆阀以及所述第二电池单体的所述防爆阀互相避让设置。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及电池单体及电池模块。

背景技术

现有的电池单体，其位于盖板上的电极端子普遍设计为居中且对称布置，因此在电池单体成组过程中形成了诸多限制，特别是对采样结构的影响极大。具体的，现有的电池单体的防爆阀位于盖板的中部，加之防爆阀在电池包使用过程中不可被遮挡，因此采样结构需要使用较为复杂的结构，对防爆阀做避让处理，设计复杂，且提高了采样结构的生产成本。

实用新型内容

为此，需要提供电池单体及电池模块，解决现有的电池单体，在连接采样结构时结构复杂的问题。

为实现上述目的，发明人提供了电池单体，包括：电池壳体，所述电池壳体具有开口；电极组件，所述电极组件容纳于所述电池壳体内，所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜；盖板，所述盖板覆盖所述开口；第一电极端子，所述第一电极端子与所述第一极片电连接；第二电极端子，所述第二电极端子与所述第二极片电连接，以及防爆阀，所述防爆阀设置在所述第一电极端子与所述第二电极端子之间；其中，所述第一电极端子、所述第二电极端子和所述防爆阀设置于所述盖板上，所述第一电极端子与所述第二电极端子分别位于所述盖板的宽度中心线的两侧，所述防爆阀位于所述盖板的宽度中心线的一侧。

发明人还提供了电池模块，包括：电池单体排列结构，所述电池单体排列结构设置有多个第一电池单体和多个第二电池单体，所述第一电池单体和所述第二电池单体为上述电池单体，多个所述第一电池单体和多个所述第二电池单体沿水平方向排列设置，所述盖板的宽度中心线两侧分别为第一侧和第二侧，所述第一电池单体的所述第一电极端子位于所述第一侧，和所述第一电池单体的所述第二电极端子位于分别位于所述第一侧和所述第二侧，所述第二电池单体的所述第一电极端子位于所述第二侧，和所述第二电池单体的所述第二电极端子位于分别位于所述第二侧和所述第一侧，所述第一电池单体和所述第二电池单体依次间隔排列；以及，汇流排，所述汇流排连接所述第一电池单体和所述第二电池单体。

作为本实用新型的一种优选结构，所述汇流排沿着所述水平方向延伸。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电极组件为卷绕式结构且为扁平状，所述电极组件的外表面包括两个扁平面，两个所述扁平面沿所述竖直方向相互面对；或，所述电极组件为叠片式结构，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片沿所述竖直方向层叠。

作为本实用新型的一种优选结构，所述第一电池单体的所述第一电极端子和所述第一电池单体的所述第二电极端子分别设置于所述盖板长度方向中心线的两侧；和\/或，

所述第二电池单体的所述第一电极端子和所述第二电池单体的所述第二电极端子分别设置于所述盖板长度方向中心线的两侧。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池单体的所述防爆阀设置于所述盖板的长度方向的中心。

作为本实用新型的一种优选结构，所述电池模块还包括：

采样结构，所述采样结构沿着所述盖板的宽度中心线延伸。

作为本实用新型的一种优选结构，所述采样结构与所述第一电池单体的所述防爆阀以及所述第二电池单体的所述防爆阀互相避让设置。

作为本实用新型的一种优选结构，所述盖板竖直设置。

作为本实用新型的一种优选结构，所述盖板为矩形，在所述电池单体排列结构中，所述第一电池单体的所述盖板的短边与所述第二电池单体的所述盖板的短边邻接；所述电池模块包括沿竖直方向堆叠的两层以上的所述电池单体排列结构。

区别于现有技术，上述技术方案通过第一电极端子位于盖板的宽度中心线的一侧上，而第二电极端子则位于盖板的宽度中心线的另一侧上，使得第一电极端子与第二电极端子分开位于盖板的宽度中心线的两侧上，而防爆阀位于盖板宽度中心线一侧，实现电池壳体的盖板的宽度中心线处的位置空出的效果，便于布置采样结构，提高电池单体或电池模块的灵活性。

附图说明

图1为具体实施方式所述的具有采样结构的电池模块的结构图；

图2为具体实施方式所述的电池模块的通过汇流排连接的结构图；

图3为具体实施方式所述的电池单体的爆炸图；

图4为具体实施方式所述的卷绕式结构电极组件的电池单体的剖视图；

图5为具体实施方式所述的叠片式结构电极组件的电池单体的剖视图；

图6为具体实施方式所述的电池模块的示意图；

图7为具体实施方式所述的电池模块的电池单体的正视图；

图8为具体实施方式所述的电池模块的具有多层的电池单体排列结构的示意图。

附图标记说明：

1、电池单体排列结构；

11、电池单体；

11c、第一电池单体；11d、第二电池单体；

111、电极组件；112、电池壳体；113、盖板；

114、第一电极端子；115、第二电极端子；116、防爆阀；

117、电极端子连接件；

1110、扁平面；1111、第一极片；1112、第二极片；

1113、隔膜；1121、第一表面；1122、第二表面；

111a、卷绕式结构电极组件；111b、叠片式结构电极组件；

1131、盖板的宽度中心线；1132、盖板的长度中心线；

2、汇流排；

3、采样结构；

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本申请的描述中，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；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个以上；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；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发明中的具体含义。

在本申请的描述中，所有附图中箭头X所指方向为长度方向，箭头Y所指方向为宽度方向，箭头Z所指方向为竖直方向。水平方向为平行于水平面的方向，既可以是上述长度方向也可以是上述宽度方向。另外，水平方向不仅包括绝对平行于水平面的方向，也包括了工程上常规认知的大致平行于水平面的方向。竖直方向为垂直于水平面的方向，竖直方向不仅包括绝对垂直于水平面的方向，也包括了工程上常规认知的大致垂直于水平面的方向。此外，本申请描述的“上”、“下”、“顶”、“底”等方位词均是相对于竖直方向来进行理解的。为了便于理解和说明，下文中会根据附图内的X、Y、Z坐标系进行方向的描述。

如图1和图2所示，本实施例提供电池单体及电池模块，电池模块包括：电池单体排列结构1、汇流排2和采样结构3，电池单体排列结构1设置有多个电池单体11，多个电池单体11沿着水平方向(X轴方向排列)排列放置；汇流排2将多个电池单体11串并联，以达到电池模块所设计的电压电流参数；采样结构3用于采集电池单体11的性能参数，以实现对电池单体11的实时监控。

如图3所示，电池单体11包括电极组件111、电池壳体112、盖板113、第一电极端子114、第二电极端子115和防爆阀116；本实施例中电池壳体112为矩形体(六面体)。电池壳体112具有开口，电极组件111容纳在电池壳体112内，再将盖板113覆盖在开口上，将电极组件111封闭在电池壳体112内。第一电极端子114、第二电极端子115和防爆阀116设置于盖板113上，电极组件111与电极端子之间通过电极端子连接件117电连接，以实现电极组件电性能的输出。电池壳体112可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。

具体地，电极组件111包括第一极片1111、第二极片1112以及设置于第一极片1111和第二极片1112之间的隔膜1113。第一极片1111可以是正极片或负极片，第二极片1112与第一极片1111的极性相反，相应地，第二极片1112为负极片或正极片。其中，隔膜1113是介于第一极片1111和第二极片1112之间的绝缘体。第一电极端子114与第一极片111电连接，第二电极端子115与第二极片1112电连接。

示例性地以第一极片1111为正极片，第二极片1112为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片1111还可以为负极片，而第二极片1112为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从涂覆区延伸出的未涂覆区则作为极耳，电极组件111包括两个极耳，即正极耳和负极耳，正极耳从正极片的涂覆区延伸出；负极耳从负极片的涂覆区延伸出。正极耳与正电极端子之间通过正极端子连接件电连接，负极耳与负电极端子之间通过负极端子连接件电连接。

电池壳体112为六面体结构，并以其中一面为开口，电池壳体112包括两个第一表面1121和两个第二表面1122，第一表面1121的面积大于第二表面1122的面积。在电池单体11中，每个电池单体11的两个第二表面1122沿水平方向(例如，X轴方向)相互面对，每个电池单体11的两个第一表面1121沿竖直方向(Z轴方向)相互面对。如图4以及图5所示，本实施例中，电极组件111可以采用卷绕式结构电极组件111a或叠片式结构电极组件111b。当电极组件111为卷绕式结构时，电极组件111的扁平面1110朝向竖直方向(Z轴方向)。当电极组件111为叠片式结构时，电极组件111的第一极片1111和第二极片1112沿竖直方向(Z轴方向)层叠。

如图4所示，当电极组件111为卷绕式结构时，电极组件111为扁平状，并且电极组件111的外表面包括两个扁平面1110，两个扁平面1110沿竖直方向(Z轴方向)相互面对，即扁平面1110与第一表面1121相互面对。电极组件111大致为六面体结构，扁平面1110大致平行于卷绕轴线且为面积最大的外表面。

如图5所示，当电极组件111为叠片式结构时，第一极片1111、隔膜1113和第二极片1112沿竖直方向层叠，即第一极片1111的表面与第一表面1121相互面对。

如图6所示，电池单体11在盖板的宽度中心线1131的两侧为第一侧和第二侧，电池单体排列结构设置有多个第一电池单体11c和多个第二电池单体11d，第一电池单体11c的第一电极端子114和第二电极端子115分别位于第一侧和第二侧，第二电池单体11d的第一电极端子114和第二电极端子115分别位于第二侧和第一侧。即第一电池单体11c中，第一电极端子114在盖板113竖直方向(Z轴方向)的上方，而第二电极端子115在盖板113竖直方向(Z轴方向)的下方；而在第二电池单体11d中，第一电极端子114在盖板113竖直方向(Z轴方向)的下方，而第二电极端子115在盖板113竖直方向(Z轴方向)的上方。如此，达到了将电池单体11的两个电极端子分列于电池单体11在盖板宽度中心线1131的两侧的效果，进而达到将电池单体11在该宽度中心线处的位置空置的目的。在本实施例的电池单体阵列结构1中，第一电池单体11c和第二电池单体11d依次间隔排列，即每相邻的两个第一电池单体11c之间设置有一个第二电池单体11d，汇流排2沿着水平方向延伸，将相邻的第一电池单体11c和第二电池单体11d相邻的第一电极端子114和第二电极端子115连接，实现多个电池单体11的串联。第一电池单体11c和第二电池单体11d的依次排列使得汇流排2只在水平方向延伸即可实现电池单体11的电连接，不需跨过盖板的宽度中心线1131，为采样结构3预留盖板113宽度方向中心位置，进一步简化结构设计，提高空间利用率。

如图7所示，第一电极端子114与第二电极端子115的分别位于盖板的宽度中心线1131的两侧，防爆阀116位于盖板的宽度中心线1131的一侧，防爆阀116可以位于第一电极端子114所在的一侧也可以位于第二电极端子115所在的一侧。第一电极端子114、第二电极端子115以及防爆阀116置于盖板的宽度中心线1131的两侧，预留出盖板的宽度中心线1131的位置，在电池单体11组成电池模块时，能够将采样结构3设置在盖板的宽度中心线1131位置上，不需要设计额外的避让结构，设计简单，节约空间。

如图7所示，在本实施例中第一电极端子114和第二电极端子115布置在电池单体11的盖板长度方向中心线1132的两侧，即第一电极端子114和第二电极端子115设置在盖板113的对角线上。在电池单体11应用于电池模块时，可以缩短汇流排2的长度，提高电池模块的能量密度。

在本实施例中，防爆阀116与第二电极端子115沿着同一水平高度(X轴方向)设置，在其它实施例中防爆阀116也可以与第一电极端子114沿着同一水平高度(X轴方向)设置，且防爆阀116位于盖板113长度(X轴方向)的中心位置上。防爆阀116位于长度中心位置，有利于防爆阀116的爆破，提高了电池单体11的安全性能。

如图6至图8所示，所有电池单体11的盖板113的板面(平行于X轴与Z轴所在面)都相同朝向，在布置采样结构3时，只需在一面上进行安装，提高了对电池模块安装的便利性。在电池单体11的盖板宽度中心线1131处不具有第一电极端子114、第二电极端子115和防爆阀116，在电池单体排列结构1上采样结构3可以沿着水平方向(X轴方向)直线布置，即降低了采样结构3的在结构上的复杂性，又提高了布置采样结构3的便利性。且采样结构3与防爆阀116相互避让设置，避免采样结构3覆盖于防爆阀116的表面造成防爆阀不能及时爆破，影响电池单体11安全性能。

如图8所示，电池单体排列结构1中具有多个电池单体11，多个电池单体11沿着水平方向(X轴方向)排列，本实施中的电池单体11的盖板113为矩形，且盖板113的板面与竖直面(Z轴与X轴所在面)相互平行，电池单体11与电池单体11之间以盖板113的短边(平行于Z轴方向)进行邻接，即相邻电池单体11的第二表面1122相对设置。如图8所示，电池模块包括多个电池单体排列结构1，且多个的电池单体排列结构1沿着竖直方向(Z轴方向)堆叠，即电池单体11的第一表面1121与另一个电池单体11的第一表面1121邻接堆叠，使得电池模块为多层结构，堆叠的层数少于电池单体排列结构1中的电池单体11的数量，例如电池单体排列结构1中的电池单体11的数量为六，则电池模块堆叠的层数小等于五层。在优选的实施例中，电池单体排列结构1堆叠两层。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

设计图

电池单体及电池模块论文和设计

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设计说明书

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