电芯、电池模组、电池包及储能设备和固定方法与流程

1.本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，本发明涉及电芯、电池模组、电池包及储能设备和固定方法。


背景技术：

2.双电芯电池是将两个电芯并联设置在一起，从而使得电池具有更大的容量，提升电池的续航能力。目前双电芯的连接方式主要是将两个电芯进行并联，两个电芯间隔设置，通过将两个电芯的对应极耳焊接连接来实现两个电芯的并联。焊接连接时，将各电芯的相应正极极耳焊接在相应正极连接片的同一侧面上，两正极极耳间隔一定距离，需要进行两次焊接操作。同样对于双电芯的负极来讲，双电芯的两个负极极耳焊在负极连接片的同一侧面上并间隔一定距离，同样需要焊接两次。
3.在正极极耳、负极极耳焊接时，常由于电芯、连接片、保护片发生位移而导致极耳在连接片上发生错位，从而导致焊接时发生虚焊。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种电芯、电池模组、电池包及储能设备和固定方法。本发明通过保护件上设置的第一配合部和连接件上设置的第二配合部相配合，以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间，由此避免了因外力导致极耳在连接件上发生错位从而导致焊接时发生虚焊的情况，进一步确保了电芯的充放电性能，提高了电芯的良率。
5.在本发明的第一个方面，本发明提出了一种电芯。根据本发明的实施例，所述电芯包括：
6.电芯盖板，所述电芯盖板上设有极柱；
7.极芯，所述极芯包括极芯主体和由所述极芯主体延伸出的极耳；
8.连接件，所述连接件包括第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述极柱相连；
9.保护件，所述极耳层叠设置在所述保护件与所述第二连接部之间，所述保护件包括与所述极耳的重叠区域和非重叠区域，所述非重叠区域设有至少一个第一配合部，所述第二连接部上设有至少一个第二配合部，所述第一配合部与所述第二配合部相配合以使所述保护件与所述第二连接部能够相固定。
10.根据本发明上述实施例的电芯，在将层叠的保护件、极耳和连接件的第二连接部焊接之前，通过保护件上设置的第一配合部和连接件上设置的第二配合部相配合，以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间，由此避免了因外力导致极耳在连接件上发生错位从而导致焊接时发生虚焊的情况，进一步确保了电芯的充放电性能，提高了电芯的良率。
11.另外，根据本发明上述实施例的电芯还可以具有如下附加的技术特征：
12.在本发明的一些实施例中，沿第一方向，所述保护件的两端分别伸出所述极耳的两端，在所述保护件的伸出所述极耳的两端区域分别设置至少一个所述第一配合部，所述第一方向为所述保护件的长度方向或宽度方向。
13.在本发明的一些实施例中，所述保护件沿所述第一方向的两端的所述第一配合部之间的距离不小于所述极耳沿所述第一方向的尺寸。
14.在本发明的一些实施例中，所述保护件沿所述第一方向的两端的所述第一配合部之间的距离与所述极耳的沿所述第一方向尺寸之间的差值为0.5-1.5mm。
15.在本发明的一些实施例中，所述第一配合部为卡槽，所述第二配合部为卡凸。
16.在本发明的一些实施例中，所述第一配合部为卡凸，所述第二配合部为卡槽。
17.在本发明的一些实施例中，所述保护件沿所述第一方向具有第一端部和第二端部，靠近所述第一端部的卡槽与所述第一端部之间的沿所述第一方向的距离为1-4mm，靠近所述第二端部的卡槽与所述第二端部之间的沿所述第一方向的距离为1-4mm。
18.在本发明的一些实施例中，所述保护件沿第二方向具有第三端部和第四端部，所述卡槽与所述第三端部之间的沿所述第二方向的距离为2.5-5mm，所述卡槽与所述第四端部之间的沿所述第二方向的距离为2.5-5mm，所述第二方向为所述保护件的宽度方向或长度方向，且所述第二方向与所述第一方向相垂直。
19.在本发明的一些实施例中，所述卡槽设置在所述保护件沿第二方向的中间区域。
20.在本发明的一些实施例中，所述第二连接部沿所述第一方向具有第一边缘部和第二边缘部，靠近所述第一边缘部的卡槽与所述第一边缘部之间的沿所述第一方向的距离为1-4mm，靠近所述第二边缘部的卡槽与所述第二边缘部之间的沿所述第一方向的距离为1-4mm。
21.在本发明的一些实施例中，沿第三方向，所述卡凸的尺寸不小于所述极耳和所述保护件的尺寸之和，所述第三方向为所述保护件的厚度方向。
22.在本发明的一些实施例中，沿所述第三方向，所述卡凸的尺寸与所述极耳和所述保护件的尺寸之和的差值为0.2-1mm。
23.在本发明的一些实施例中，沿第三方向，所述卡凸的尺寸不小于所述极耳和所述第二连接部的尺寸之和，所述第三方向为所述保护件的厚度方向。
24.在本发明的一些实施例中，沿所述第三方向，所述卡凸的尺寸与所述极耳和所述第二连接部的尺寸之和的差值为0.2-1mm。
25.在本发明的一些实施例中，沿着远离所述第二连接部的方向，所述卡凸的横截面积降低。
26.在本发明的一些实施例中，沿着远离所述保护件的方向，所述卡凸的横截面积降低。
27.在本发明的第二个方面，本发明提出了一种电池模组。根据本发明的实施例，所述电池模组具有以上实施例所述的电芯。由此，进一步确保了电池模组的充放电性能，提高了电池模组的良率。
28.在本发明的第三个方面，本发明提出了一种电池包。根据本发明的实施例，所述电池包具有以上实施例所述的电池模组。由此，进一步确保了电池包的充放电性能，提高了电
池包的良率。
29.在本发明的第四个方面，本发明提出了一种储能设备。根据本发明的实施例，所述储能设备具有以上实施例所述的电池包。由此，进一步确保了储能设备中的电池包的充放电性能，进一步满足了消费者的使用需求。
30.在本发明的第五个方面，本发明提出了一种以上实施例所述的电芯的保护件、极耳和连接件在焊接前的固定方法。根据本发明的实施例，所述固定方法包括：
31.将保护件、极耳和连接件的第二连接部依次层叠放置；
32.将所述保护件上设置的第一配合部和所述第二连接部设置的第二配合部相配合，以使所述极耳固定在所述保护件和所述第二连接部之间。
33.根据本发明上述实施例的固定方法，在将层叠的保护件、极耳和连接件的第二连接部焊接之前，通过保护件上设置的第一配合部和连接件上设置的第二配合部相配合，以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间，由此避免了因外力导致极耳在连接件上发生错位从而导致焊接时发生虚焊的情况，进一步确保了电芯的充放电性能，提高了电芯的良率。
34.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
35.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
36.图1是根据本发明实施例的电芯的焊接时的示意图；
37.图2是根据本发明实施例的极耳、连接件和保护件的连接示意图；
38.图3是根据本发明实施例的保护件的结构示意图；
39.图4是根据本发明实施例的连接件的结构示意图。
40.附图标注：
41.1-极芯主体，2-极耳，3-电芯盖板，4-极柱，5-连接件，5-1-第一连接部，5-2-第二连接部，5-2-1-第二固定配合部，5-2-2-第一边缘部，5-2-3-第二边缘部，6-保护件，6-1-第一配合部，6-2-第一端部，6-3-第二端部，6-4-第三端部，6-5-第四端部。
具体实施方式
42.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
43.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”、“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。
44.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。
45.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“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。
46.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。
47.在本发明的一个方面，本发明提出了一种电芯，参考附图1-4，电芯包括：电芯盖板3，电芯盖板3上设有极柱4；极芯，极芯包括极芯主体1和由极芯主体1延伸出的极耳2；连接件5，连接件5包括第一连接部5-1和第二连接部5-2，第一连接部5-1与极柱4相连；保护件6，极耳2层叠设置在保护件6与第二连接部5-2之间，保护件6包括与极耳2的重叠区域和非重叠区域，非重叠区域设有至少一个第一配合部6-1，第二连接部5-2上设有至少一个第二配合部6-2，第一配合部6-1与第二配合部6-2相配合以使保护件6与第二连接部5-2能够相固定。由此，在将层叠的保护件、极耳和连接件的第二连接部焊接之前，通过保护件上设置的第一配合部和连接件上设置的第二配合部相配合，以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间，由此避免了因外力导致极耳在连接件上发生错位从而导致焊接时发生虚焊的情况，进一步确保了电芯的充放电性能，提高了电芯的良率。下面进一步对根据本发明实施例的电芯进行详细描述。
48.具体地，在将保护件、极耳和连接件的第二连接部层叠时，保护件与极耳相互接触的区域为重叠区域，其他区域则为非重叠区域。通过在保护件的非重叠区域设置至少一个第一配合部，同时在第二连接部的相应位置设置少一个第二配合部，二者相配合以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间。第一配合部在保护件的非重叠区域的具体位置并不受特别限制，可以设置在保护件的沿第一方向的端部区域，也可以设置在保护件的沿第二方向的端部区域。需要解释的是，第一方向指的是保护件的长度方向或者宽度方向，相应地，第二方向指的是保护件的宽度方向或者长度方向，且第二方向与第一方向相垂直，第三方向指的是保护件的厚度方向。
49.具体地，将保护件、极耳和连接件的第二连接部进行层叠焊接过程如下：首先将保护件、极耳和连接件的第二连接部层叠放置，同时将保护件上设置的第一配合部和第二连接部设置的第二配合部相配合，使极耳牢固地固定在保护件和第二连接部之间，避免保护件、极耳和连接件的第二连接部在第一方向和/或第二方向上彼此发生错位，从而避免了焊接时发生虚焊的情况；然后对层叠的保护件、极耳和连接件的第二连接部进行焊接。
50.根据本发明的一个具体实施例，沿第一方向，保护件的两端分别伸出极耳的两端，在保护件的伸出极耳的两端区域分别设置至少一个第一配合部，由此，通过在保护件的两
端区域分别设置至少一个第一配合部，使保护件与连接件之间的固定更加牢固，从而使极耳在焊接前能够更加稳定地固定在保护件和连接件之间。
51.根据本发明的再一个具体实施例，保护件沿第一方向的两端的第一配合部之间的距离不小于极耳沿第一方向的尺寸，由此，使极耳固定在两端的第一配合部之间，从而进一步使极耳在焊接前能够更加稳定地固定在保护件和连接件之间。可以理解的是，如果两端的第一配合部之间的距离小于极耳的尺寸，则极耳无法固定在两端的第一配合部之间。进一步地，保护件沿第一方向的两端的第一配合部之间的距离与极耳沿第一方向的尺寸之间的差值为0.5-1.5mm，由此，进一步使极耳更加稳定的固定在两端的第一配合部之间。可以理解的是，如果两端的第一配合部之间的距离与极耳沿第一方向的尺寸之间的差值过大，有可能会造成极耳在两端的第一配合部之间晃动的情况，从而导致极耳在保护件和连接件之间的固定不太稳定。
52.在本发明的实施例中，第一配合部和第二配合部的结构并不受特别限定，只要二者能相互配合，达到将极耳固定在保护件和连接件的第二连接部之间的作用即可。作为一个具体示例，第一配合部为卡槽，第二配合部为卡凸，在外力的作用下，通过将保护件上的卡槽和第二连接部上的卡凸相配合(即将第二连接部上的卡凸卡入保护件上的卡槽中)，起到将保护件和第二连接部相固定的效果。
53.在本发明的实施例中，参考附图3，保护件6沿第一方向具有第一端部6-2和第二端部6-3，保护件沿第二方向具有第三端部6-4和第四端部6-5。根据本发明的又一个具体实施例，靠近第一端部的卡槽与第一端部之间的沿第一方向的距离为1-4mm，靠近第二端部的卡槽与第二端部之间的沿第一方向的距离为1-4mm，由此，不仅有效保证了保护件的力学强度，同时还能使保护件和第二连接部之间达到较好的固定效果。发明人发现，如果靠近第一端部的卡槽与第一端部之间的沿第一方向的距离或者靠近第二端部的卡槽与第二端部之间的沿第一方向的距离过小，则卡槽距离保护件的端部太近，无法确保保护件的力学强度，从而无法有效保护极耳；如果卡槽距离保护件的端部太远，可能又无法达到预期的固定效果。
54.进一步地，卡槽与第三端部之间的沿第二方向的距离为2.5-5mm，卡槽与第四端部之间的沿第二方向的距离为2.5-5mm，由此，进一步有效保证了保护件的力学强度，同时还能使保护件和第二连接部之间达到较好的固定效果。优选地，将卡槽设置在保护件沿第二方向的中间区域。
55.进一步地，沿第三方向，第二连接部上的卡凸的尺寸不小于极耳和保护件的尺寸之和，即第二连接部上的卡凸的高度大于等于极耳和保护件的厚度之和，由此，才能将确保保护件上的卡槽完全被第二连接部上的卡凸卡接住，进一步确保了保护件和第二连接部之间的固定效果。优选地，沿第三方向，卡凸的尺寸与极耳和保护件的尺寸之和的差值为0.2-1mm，由此，进一步避免了卡接后的保护件和第二连接部在较大的第一方向或者第二方向外力的作用下发生位移导致极耳在连接件上发生错位的情况。
56.进一步地，沿着远离第二连接部的方向，卡凸的横截面积逐渐降低，由此，进一步方便了第二连接部上的卡凸在第三方向外力作用下卡入保护件上的卡槽。
57.作为再一个具体示例，第一配合部为卡凸，第二配合部为卡槽，在外力的作用下，通过将保护件上的卡凸和第二连接部上的卡槽相配合(即将保护件上的卡凸卡入第二连接
部上的卡槽中)，起到将保护件和第二连接部相固定的效果。
58.在本发明的实施例中，参考附图4，第二连接部5-2沿第一方向具有第一边缘部5-2-2和第二边缘部5-2-3。根据本发明的又一个具体实施例，靠近第一边缘部的卡槽与第一边缘部之间的沿第一方向的距离为1-4mm，靠近第二边缘部的卡槽与第二边缘部之间的沿第一方向的距离为1-4mm。由此，不仅有效保证了第二连接部的力学强度，同时还能使保护件和第二连接部之间达到较好的固定效果。发明人发现，如果靠近第一边缘部的卡槽与第一边缘部之间的沿第一方向的距离或者靠近第二边缘部的卡槽与第二边缘部之间的沿第一方向的距离过小，则卡槽距离第二连接部的边缘部太近，无法确保第二连接部的力学强度；如果卡槽距离第二连接部的边缘部太远，可能又无法达到预期的固定效果。
59.作为再一个具体示例，第一配合部为卡凸，第二配合部为卡槽，在外力的作用下，通过将保护件上的卡凸和第二连接部上的卡槽相配合(即将保护件上的卡凸卡入第二连接部上的卡槽中)，起到将保护件和第二连接部相固定的效果。
60.在本发明的实施例中，第二连接部沿第一方向具有第一边缘部和第二边缘部。根据本发明的又一个具体实施例，靠近第一边缘部的卡槽与第一边缘部之间的沿第一方向的距离为1-4mm，靠近第二边缘部的卡槽与第二边缘部之间的沿第一方向的距离为1-4mm，由此，不仅有效保证了第二连接部的力学强度，同时还能使保护件和第二连接部之间达到较好的固定效果。发明人发现，如果靠近第一边缘部的卡槽与第一边缘部之间的沿第一方向的距离或者靠近第二边缘部的卡槽与第二边缘部之间的沿第一方向的距离过小，则卡槽距离第二连接部的边缘部太近，无法确保第二连接部的力学强度；如果卡槽距离第二连接部的边缘部太远，可能又无法达到预期的固定效果。
61.进一步地，沿第三方向，保护件上的卡凸的尺寸不小于极耳和第二连接部的尺寸之和，即保护件上的卡凸的高度大于等于极耳和第二连接部的厚度之和，由此，才能将确保第二连接部上的卡槽完全被保护件上的卡凸卡接住，进一步确保了保护件和第二连接部之间的固定效果。优选地，沿第三方向，卡凸的尺寸与极耳和第二连接部的尺寸之和的差值为0.2-1mm，由此，进一步避免了卡接后的保护件和第二连接部在较大的第一方向或者第二方向外力的作用下发生位移导致极耳在连接件上发生错位的情况。需要说明的是，第三方向分别垂直于第一方向和第二方向。
62.进一步地，沿着远离保护件的方向，卡凸的横截面积逐渐降低，由此，进一步方便了保护件上的卡凸在第三方向外力作用下卡入第二连接部上的卡槽。
63.本发明的电芯可以是单体电芯，也可以是双电芯电池，只要其采用本发明的极耳、保护件和连接件的连接结构，就在本发明的保护范围内。双电芯电池是将两个电芯并联设置在一起，双电芯的连接方式主要是将两个电芯进行并联，两个电芯间隔设置，通过将两个电芯的对应极耳焊接连接来实现两个电芯的并联。焊接连接时，将各电芯的相应正极极耳焊接在相应正极连接件的同一侧面上，两正极极耳间隔一定距离，需要进行两次焊接操作。同样对于双电芯的负极来讲，双电芯的两个负极极耳焊在负极连接件的同一侧面上并间隔一定距离，同样需要焊接两次。在正极极耳、负极极耳焊接时，常由于电芯、连接件、保护件发生位移而导致极耳在连接件上发生错位，从而导致焊接时发生虚焊。通过保护件上设置的第一配合部和连接件上设置的第二配合部相配合，以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间，由此避免了因外力导致极耳在
连接件上发生错位从而导致焊接时发生虚焊的情况。
64.在本发明的第二个方面，本发明提出了一种电池模组。根据本发明的实施例，电池模组具有以上实施例的电芯。由此，进一步确保了电池模组的充放电性能，提高了电池模组的良率。
65.在本发明的第三个方面，本发明提出了一种电池包。根据本发明的实施例，电池包具有以上实施例的电池模组。由此，进一步确保了电池包的充放电性能，提高了电池包的良率。
66.在本发明的第四个方面，本发明提出了一种储能设备。根据本发明的实施例，储能设备具有以上实施例的电池包。由此，进一步确保了储能设备中的电池包的充放电性能，进一步满足了消费者的使用需求。具体地，该储能设备可以包括用于电力系统的发电侧的电力储能装置、用于电力系统的配电侧的电力储能装置(例如电化学储能装置)和用于电力系统的用户侧的电力储能装置中的至少之一。
67.在本发明的第五个方面，本发明提出了一种以上实施例所述的电芯的保护件、极耳和连接件在焊接前的固定方法。根据本发明的实施例，所述固定方法包括：
68.在第一外力的作用下，将保护件、极耳和连接件的第二连接部依次层叠放置；
69.在第二外力的作用下，将保护件上设置的第一配合部和第二连接部设置的第二配合部相配合，例如将第二连接部上的卡凸卡入保护件上的卡槽中，以使极耳能够牢固地固定在保护件和第二连接部之间。
70.由此，在将层叠的保护件、极耳和连接件的第二连接部焊接之前，通过保护件上设置的第一配合部和连接件上设置的第二配合部相配合，以使保护件与连接件能够相固定，从而使极耳在焊接前能够稳定地固定在保护件和连接件之间，由此避免了因外力导致极耳在连接件上发生错位从而导致焊接时发生虚焊的情况，进一步确保了电芯的充放电性能，提高了电芯的良率。
71.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
72.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。