集流盘、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，特别涉及一种集流盘、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

在电池装配工艺中，极卷装入壳体并焊接集流盘后，还需要将集流盘焊接于极柱上。目前，常见的焊接方式是采用焊针穿过极卷中心孔，并以扭矩焊的方式使集流盘与极柱完成焊接。但是，通过扭矩焊的方式实现焊接的集流盘与极柱之间的焊印面积较小，导致极柱与集流盘之间的过流能力较差。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提升极柱与集流盘之间过流能力的集流盘及电池单体。

一种集流盘，用于与极柱焊接，所述极柱安装于壳体的极柱孔，且所述极柱开设有沿轴向贯通所述极柱的操作孔，所述集流盘包括主体及由所述主体一侧延伸出的凸出部，所述凸出部能够由内向外穿入所述操作孔，并能够在所述凸出部的外壁与所述操作孔的内壁之间围设成焊接槽，所述焊接槽的开口背向所述主体设置，且所述焊接槽沿所述凸出部的周向设置。

在其中一个实施例中，所述凸出部的外壁能够与所述操作孔的内壁间围设构成宽度沿所述凸出部的伸出方向逐渐递增的焊接槽。

在其中一个实施例中，所述凸出部能够在伸入所述操作孔时朝径向内侧收拢并对所述操作孔的内壁施加弹性回复力。

在其中一个实施例中，所述主体的中部形成有避位通孔，所述凸出部设置成环形筒状并围绕所述避位通孔的边缘分布。

在其中一个实施例中，所述凸出部远离所述主体的一端边缘朝所述主体弯折，并形成与所述操作孔连通的收容槽，所述收容槽的底部形成有导流孔，所述导流孔由封堵件覆盖，且所述封堵件能够在外力作用下打开所述导流孔。

在其中一个实施例中，所述收容槽的直径在由开口指向底部的方向上逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述封堵件能够在外力作用下与所述收容槽脱离，以打开所述导流孔。

在其中一个实施例中，所述封堵件能够在外力作用下破裂，以打开所述导流孔。

一种电池单体，包括：

壳体，所述壳体的一端开设有极柱孔；

极卷，收容于所述壳体内；

极柱，安装于所述极柱孔，且所述极柱开设有沿轴向贯通的操作孔；

如上述优选实施例中任一项所述集流盘，所述主体设置于所述极卷与所述极柱之间，所述凸出部穿入所述操作孔，并在所述凸出部的外壁与所述操作孔的内壁之间围设成所述焊接槽，所述焊接槽内填充有焊料，以将所述凸出部焊接于所述操作孔的内壁；及

密封件，设置于所述极柱背向所述集流盘的一侧并密封所述操作孔。

在其中一个实施例中，所述凸出部的至少部分外壁与所述操作孔内壁间成夹角设置，且沿所述凸出部的伸出方向，所述操作孔内壁与所述凸出部外壁之间的径向间距递增。

在其中一个实施例中，所述操作孔呈锥形，且内径沿所述凸出部的伸出方向逐渐增大，所述凸出部的外壁相对于所述主体的表面垂直延伸；或者，所述操作孔呈圆柱形，所述凸出部呈锥形，且外径沿所述凸出部的伸出方向逐渐减小。

在其中一个实施例中，所述操作孔为阶梯孔，或者所述凸出部呈阶梯状。

上述集流盘及电池单体，极柱可预先压铆于壳体的极柱孔。在进行电池单体的装配时，可先将焊接有集流盘的极卷装入壳体，并使将凸出部由内向外穿入操作孔，从而在凸出部的外壁与操作孔的内壁之间围设成焊接槽。接着，通过操作孔沿焊接槽进行填缝焊，便可在焊接槽内填充焊料，以将凸出部焊接于操作孔的内壁，从而实现极柱与集流盘的电连接。可见，凸出部与操作孔的内壁之间进行焊接的区域较大，可形成面积较大的焊印。因此，极柱与集流盘之间的过流面积将显著增大，从而能够提升极柱与集流盘之间的过流能力。

此外，本发明还提供一种电池及用电装置。

一种电池，包括多个如上述优选实施例所述的电池单体。

一种用电装置，包括如上述优选实施例所述的电池单体或如上述实施例所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明较佳实施例中电池单体的剖视图；

图2为图1所示电池单体中局部结构的放大示意图；

图3为图1所示电池单体中集流盘的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本发明公开了一种用电装置、电池及电池单体，上述用电装置包括上述电池或上述电池单体，并能够由上述电池或上述电池单体提供电能。其中，上述用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电装置不做特殊限制。

对于新能源汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

上述电池可以是电池包或电池模组。当上述电池为电池包时，电池包具体包括电池管理系统(BMS)及多个上述电池单体。多个电池单体之间可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统进行通讯连接，以组成电池包，上述电池管理系统对各个电池单体的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体也可先进行串联和/或并联，并与模组管理系统组成电池模组，再由多个电池模组通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统共同构成电池包。

其中，上述电池包或电池模组中的多个电池单体可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体之间、电池单体与电池管理系统之间可通过汇流部件，如巴片进行电连接。上述电池单体可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体为锂离子圆柱电池。

请参阅图1及图2，本发明较佳实施例中的电池单体10包括壳体100、极卷200、极柱300、集流盘400及密封件500。

壳体100为筒状结构，可以是铝壳或钢壳结构，可采用冲压的工艺成型。由于本实施例中的电池单体100为圆柱电池，故壳体100的外部轮廓也呈圆柱形。极卷200收容于壳体100内，装配时可通过壳体100一端的开口将极卷200装入，再通过顶盖和/或底盖将壳体100的开口密封。

壳体100的一端开设有极柱孔(图未示)，极柱孔用于安装极柱300。具体的，极柱300可采用压铆的方式安装于极柱孔。极柱300的一端形成有限位环310，极柱300装配时先由内向外穿过极柱孔，直至限位环310与壳体100的内壁抵接。接着，对极柱300伸出壳体100的一端进行压铆操作并形成翻边320，便可将极柱300固定于壳体100上。

极柱300与壳体100之间绝缘。具体的，壳体100的内外两侧还分别设置有下绝缘件600及上绝缘件700，下绝缘件600及上绝缘件700可均由橡胶等绝缘材料成型。下绝缘件600夹持于限位环310与壳体100的内壁之间，上绝缘件700夹持于翻边320与壳体100的外壁之间。而且，下绝缘件600填充于极柱300外周壁以及极柱孔的内周壁之间，从而能够实现极柱300和壳体100之间的完全绝缘。当然，在一些替换实施例中，也可以是上绝缘件700或者上绝缘件700和下绝缘件600一起填充于极柱300的外周壁以及极柱孔的内周壁之间进而实现壳体100和极柱300之间的绝缘。

极柱300开设有操作孔301，操作孔301沿轴向贯通极柱300。操作孔301通常为圆孔，能够连通壳体100的内部与外部。密封件500设置于极柱300背向电芯200的一侧并密封操作孔301，从而将壳体100内部与外部隔离。更具体的，密封件500可通过焊接、螺纹紧固或者过盈配合的方式安装于极柱300。需要指出的是，在对电池单体10组装完成之前，密封件500与极柱300需处于分离状态。

极卷200是电池单体100的核心部件，本实施例中的极卷200呈圆柱形。极卷200一般由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕的方式成型。卷绕成型的极卷200呈圆柱状，两端分别设置有极耳，分别为正极耳及负极耳。通常情况下，正极耳通过集流盘400与极柱300电连接，负极耳则与壳体100电连接。

集流盘400可以由铝、铜等良导体成型，其外部轮廓大致呈圆盘状，以与壳体100的内部空间相适配。集流盘400设置于极卷200与极柱300之间，且集流盘300朝向极卷200的一侧与极耳(具体为正极耳)焊接，另一侧则与极柱300焊接，从而将极卷200电连接于极柱300。

请一并参阅图3，集流盘400包括主体410及凸出部420，凸出部420由主体410一侧延伸出。主体410及凸出部420一般一体成型，且主体410通常呈圆盘状。其中，凸出部420由内向外穿入操作孔301，并在凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间围设成焊接槽401。焊接槽401的开口背向主体410设置，且焊接槽401沿凸出部420的周向设置。焊接槽401内填充有焊料，以将凸出部420焊接于操作孔301的内壁，从而将集流盘400焊接于极柱300。

具体的，凸出部420的外壁靠近主体410的一部分与操作孔301的内壁连续抵接，而远离主体410的一部分至少部分与操作孔301的内壁间隔设置，从而在出部420的外壁与操作孔301的内壁之间围设成焊接槽401。为了增加极柱300与集流盘400之间焊接的可靠性，本实施例中的焊接槽401可以呈连续环状。

显然，其他实施例中的焊接槽401也可以包括多个沿凸出部420的周向设置的弧形段，以呈非连续的环状。

在进行电池单体10组装时，可先将主体410背向凸出部420的一侧焊接于极卷200的正极耳；再将电芯200及集流盘400共同装入壳体100，并使凸出部420伸入操作孔310内，从而在凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间围设成焊接槽401；接着，通过操作孔301沿焊接槽401便可进行填缝焊以在焊接槽401内填充焊料，从而将凸出部420焊接于操作孔301的内壁，并实现极柱300与集流盘400的电连接；焊接完成后，再利用密封件500将操作孔301封闭即可保证壳体100的气密性。

由于可采用填缝焊进行焊接，且填充于焊接槽401的焊料可在极柱300的内壁与凸出部420的外壁之间形成沿凸出部420的周向分布的焊印，故凸出部420与操作孔301的内壁之间进行焊接的区域较大，所形成的焊印面积较大。因此，极柱300与集流盘400之间的过流面积将显著增大，从而能够提升极柱300与集流盘400之间的过流能力。而且，焊接槽401内能够填充较多的焊料，可增加集流盘400与极柱300之间焊接的牢固程度，故还能够提升电池单体10的可靠性。

进一步的，由于可以直接从操作孔301进行焊接操作，故在将极柱300与集流盘400进行焊接时，焊针可通过操作孔301直接伸入焊接槽401并沿焊接槽401进行填缝焊。因此，避免了传统扭矩焊需要将焊针穿过极卷200中心孔的操作，还能够降低焊接作业的难度。

在本实施例中，在凸出部420的伸出方向上，焊接槽401的宽度逐渐递增。

如图2所示，凸出部420的伸出方向即为从下往上的方向，焊接槽401呈上宽下窄的结构。由于焊接槽401的开口较大，故更加方便焊针伸入焊接槽401内。而且，上宽下窄的焊接槽401还具有导流作用。焊接过程中产生的熔融状态的焊料能够在焊接槽401的导流作用下自动向下沉积，有助于使焊料填充更紧密，从而形成质地更紧密的焊印，进一步提升集流盘400与极柱300之间过流能力及可靠性。

具体的，凸出部420的至少部分外壁与操作孔301内壁间成夹角设置，且沿凸出部420的伸出方向，操作孔301内壁与凸出部420外壁之间的径向间距递增。如此，便可形成上宽下窄的焊接槽401。

进一步的，在本实施例中，操作孔301呈锥形，且内径沿凸出部420的伸出方向逐渐增大，凸出部420的外壁相对于主体410的表面垂直延伸。

具体的，凸出部420则大致呈圆柱形。由于操作孔301朝远离集流盘400的方向内径逐渐增大，故凸出部420远离主体410的部分将无法与操作孔301的内壁实现抵接。而且，越远离主体410，则凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间的间隙越大。如此，凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间便可形成上宽下窄的焊接槽401。

需要指出的是，在其他实施例中，操作孔301也可设置成圆柱形，而凸出部420则设置成锥形。如此，也可在凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间形成上宽下窄的焊接槽401。

此外，凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间也可通过其他方式形成焊接槽401。譬如，操作孔301可设置成台阶孔，且具有孔径较大的上段及孔径较小的下段；凸出部420则设置成圆柱形且外径与操作孔301下段的内径相匹配。因此，当凸出部420伸入操作孔301，其靠近主体410的一段将与操作孔301下段抵接，而远离主体410的一段将与操作孔301上段间隔设置并形成焊接槽401。

或者，操作孔301可设置成圆孔，凸出部420则设置成阶梯状且具有靠近主体410设置的第一段及远离主体410设置的第二段，第一段的外径大于第二段的外径并与操作孔301的孔径相匹配。因此，当凸出部420伸入操作孔301时，其第一段将与操作孔301的内壁抵接，而第二段则与操作孔301的内壁间隔设置并形成焊接槽401。

在本实施例中，凸出部420能够在伸入操作孔301时朝径向内侧收拢并对操作孔301的内壁施加弹性回复力。也就是说，凸出部420具有弹性形变的能力，其能够卡接在操作孔301中，采用这样的设计一方面能够实现对凸出部420的定位，避免在焊接时产生位移导致出现焊接瑕疵，另一方面，采用这样的设计还能够保证凸出部420与操作孔301内壁之间的可靠抵接，避免熔化的焊料自凸出部与420与操作孔内壁301间漏出。

请再次参阅图2及图3，在本实施例中，主体410的中部形成有避位通孔411，凸出部420设置成环形筒状并围绕避位通孔411的边缘分布。

也就是说，凸出部420为中空结构，且能够通过避位通孔411将主体410的两侧连通。因此，在密封件500将操作孔301封闭之前，还可由操作孔301向壳体100内注入电解液。具体的，注液针可由操作孔301伸入凸出部420内，并在穿过凸出部420后伸入集流盘400朝向极卷200的一侧。此时，注液针便可进行注液。注液完成后，再由密封件500将操作孔301封闭即可。

由此可见，操作孔301不仅能够为焊接操作提供通道，还能够作为注液孔。如此，便无需在壳体100上另外开孔，从而在简化加工步骤、降低生产成本的同时还有助于提升壳体100的结构强度。

进一步的，在本实施例中，凸出部420远离主体410的一端边缘朝主体410弯折，并形成与操作孔301连通的收容槽421，收容槽421的底部形成有导流孔4211，导流孔4211由封堵件800覆盖，且封堵件800能够在外力作用下打开导流孔4211。

中空的凸出部420与操作孔301连通，故收容槽421也与操作孔301连通，在沿焊接槽410进行焊接所产生的焊渣将落入收容槽421并被收集。如此，可有效地避免焊渣落入极卷200的中心孔并进入极卷200内部，有助于减少极卷200中的杂质，从而能够显著降低电池的安全隐患。

封堵件800能够封闭导流孔4211，从而能够避免收容槽421内的焊渣经导流孔4211落入极卷200内。而在注液时，注液针则可由操作孔301伸入收容槽410，并作用于封堵件800以打开导流孔4211；注液针再由导流孔4211伸入极卷200内部，便可进行注液。

收容槽421设置于凸出部420远离主体的一端，一方面，能够方便集流盘一次冲压成型，降低生产成本并提高生产效率。另一方面，能够整体抬高收容槽421的高度，由此在进行注射操作时，注射针的下降行程能够得以缩短一部分，提高了注液操作的效率。

具体在本实施例中，收容槽421的直径在由开口指向底部的方向上逐渐减小。即，收容槽421靠近操作孔301的一端直径较大，远离操作孔301的一端直径较小，收容槽421整体呈漏斗状。如此，能够更加方便收容槽421对焊接过程中产生的焊渣进行收集，且收集到的焊渣能够汇集于收容槽421的底部，从而方便对焊渣进行清理。

封堵件800可以是膜状、板状或盖状结构，只要能够覆盖收容槽421底部的导流孔4211即可。

在本实施例中，封堵件800能够在外力作用下与收容槽421脱离，以打开导流孔4211。此时，封堵件800可以是板状或盖状结构，并采用粘接、卡接等方式安装于收容槽421的底部。

在注液之前，还需要通过操作孔301对收容槽421内的焊渣进行清理，以避免封堵件800脱落时焊渣从导流孔4211落入极卷200内部。接着，注液针从操作孔301伸入并抵持封堵件800以使封堵件800脱落，注液针便能够穿过导流孔4211并伸入至极卷200内以进行注液。

此外，在另一个实施例中，封堵件800能够在外力作用下破裂，以打开导流孔4211。此时，封堵件800可采用塑料等质地较脆的材料成型，故容易破裂。

同样的，在注液之前也需要通过操作孔301对收容槽4211内的焊渣进行清理，以避免封堵件800破裂后焊渣从导流孔4211落入极卷200内部。接着，注液针从操作孔301伸入并抵持封堵件800以使封堵件800破裂，注液针便能够穿过导流孔4211并伸入至极卷200内以进行注液。

上述集流盘400及电池单体100，极柱300可预先压铆于壳体100的极柱孔。在进行电池单体10的装配时，可先将焊接有集流盘400的极卷200装入壳体100，并使将凸出部420由内向外穿入操作孔301，从而在凸出部420的外壁与操作孔301的内壁之间围设成焊接槽401。接着，通过操作孔301沿焊接槽401进行填缝焊，便可在焊接槽401内填充焊料，以将凸出部420焊接于操作孔301的内壁，从而实现极柱300与集流盘400的电连接。可见，凸出部420与操作孔301的内壁之间进行焊接的区域较大，可形成面积较大的焊印。因此，极柱300与集流盘400之间的过流面积将显著增大，从而能够提升极柱300与集流盘400之间的过流能力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。