CN120657331A - 电芯盖板组件、电芯及电池包 - Google Patents

电芯盖板组件、电芯及电池包

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CN120657331A CN202510835696.8A CN202510835696A CN120657331A CN 120657331 A CN120657331 A CN 120657331A CN 202510835696 A CN202510835696 A CN 202510835696A CN 120657331 A CN120657331 A CN 120657331A
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Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种电芯盖板组件、电芯及电池包。其中，电芯盖板组件包括：盖本体，设有第一通孔，盖本体的宽度为W；极柱，包括极柱本体和极柱底座，至少部分极柱本体穿设于第一通孔内；极柱底座位于第一通孔外且远离盖本体的一侧表面设有第一焊印，第一焊印的宽度为a，第一焊印的额定电流为I，第一焊印的过流系数为σ，第一焊印的边缘与极柱底座的对应边缘之间的距离为b，极柱底座的长度为L1，极柱底座的宽度为W1，其中，a、b、W1之间的关系满足：a+2*b≤W1≤W‑4mm；a、b、I、σ、L1之间的关系满足：I/(σ*a)+2b≤L1≤I/(σ*a)+2b+3mm。通过对极柱底座与第一焊印的尺寸进行限定，保证了第一焊印和极柱底座尺寸的合理性。

Description

电芯盖板组件、电芯及电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯盖板组件、电芯及电池包。
背景技术
随着动力电池在车辆的应用越来越广泛，用户对电池快充的需求越来越高。其次，由于电池需要借助极耳和极柱将电流引入或引出电池，因此极耳与极柱的连接设计至关重要。然而，目前焊印尺寸与极柱底座之间也存在尺寸匹配不合理的情况，这就导致极柱底座的设计存在冗余，从而增加了电池的生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电芯盖板组件、电芯及电池包，以解决现有技术中极耳与极柱之间的焊印尺寸与焊印的额定电流不匹配导致极耳与极柱连接处温升较高的问题以及极柱底座的设计冗余导致电池生产成本上升的问题。
第一方面，本发明提供了一种电芯盖板组件，包括：
盖本体，设有第一通孔，所述盖本体的宽度为W；
极柱，包括极柱本体和设置在所述极柱本体一端的极柱底座，至少部分所述极柱本体穿设于所述第一通孔内；所述极柱底座位于所述第一通孔外且远离所述盖本体的一侧表面设有第一焊印，所述第一焊印、所述极柱底座以及所述盖本体的长度方向和宽度方向相一致；
所述第一焊印的宽度为a，所述第一焊印的额定电流为I，所述第一焊印的过流系数为σ，沿所述盖本体的宽度方向或长度方向，所述第一焊印的边缘与所述极柱底座的对应边缘之间的距离为b，所述极柱底座的长度为L1，所述极柱底座的宽度为W1，其中，a、b、W1之间的关系满足：a+2*b≤W1≤W-4mm；a、b、I、σ、L1之间的关系满足：I/(σ*a)+2b≤L1≤I/(σ*a)+2b+3mm。
有益效果：本发明在极柱底座远离盖本体一侧设置与极柱底座、盖本体长宽方向一致的第一焊印，并规定a、b、W1之间的关系满足a+2b≤W1≤W-4mm，a、b、I、σ、L1之间的关系满足I/(σ*a)+2b≤L1≤I/(σ*a)+2b+3mm，不仅能够使第一焊印的尺寸与额定电流相匹配，优化极耳与极柱的连接结构(即优化第一焊印的面积)，降低二者连接处的温升；同时还可以优化极柱底座的尺寸，避免极柱底座的设计冗余，缩减材料用量，从而降低电芯的生产成本。
在一种可选的实施方式中，所述第一焊印的宽度a的取值范围为2mm≤a≤6mm，所述第一焊印的边缘与所述极柱底座对应边缘之间的距离b的取值范围为2mm≤b≤5mm，所述第一焊印的过流系数σ的取值范围为5A/mm2≤σ≤8A/mm2。
有益效果：本发明将第一焊印的宽度a限定在2mm至6mm之间，既能确保极耳与极柱底座之间拥有足够的焊接面积，保证电气连接的可靠性，又能避免因第一焊印宽度过窄影响电芯的过流能力；而限定边缘距离b的范围为2mm至5mm，不仅能够防止焊接部位出现应力集中问题，同时还可以避免焊料扩散至极柱底座的边缘的情况；而将过流系数σ取值限制在5A/mm2至8A/mm2之间，可以使焊印宽度与通过电流相适配，控制第一焊印处的温升，提升电芯盖板组件的可靠性和安全性。此外，由于极柱底座的长度和宽度依赖于a、b以及σ，因此通过按照上述参数设置a、b以及σ，可以确定极柱底座的合理长度L1和宽度W1，避免设计冗余。如此一来，能够在保证性能的前提下，减少材料的使用，降低电芯盖板组件的生产成本。
在一种可选的实施方式中，还包括设于所述盖本体背离所述极柱底座一侧的铆接块，所述铆接块上设有与所述第一通孔同轴设置的第二通孔，至少部分所述极柱本体穿设于所述第一通孔和所述第二通孔内；所述铆接块背离所述极柱底座一侧的表面上设有一对第二焊印，一对所述第二焊印分别位于所述第二通孔在所述铆接块长度方向的相对两侧，所述第二通孔、所述第二焊印、所述铆接块以及所述盖本体的长度方向和宽度方向相一致。
有益效果：本发明通过在盖本体上设置铆接块，并在铆接块上设置与第一通孔同轴设置的第二通孔，能够使极柱本体的至少部分穿设于第二通孔内，以便完成后续极柱本体与铆接块的铆接，如此，能够使极柱本体更稳固地安装在盖本体上，降低极柱本体因振动、外力等从盖本体上脱落的可能性。而在铆接块背离极柱底座一侧设置一对第二焊印，并使第二通孔、第二焊印、铆接块及盖本体的长宽方向一致，一方面增加了焊接接触面积，优化了电流传导路径，有助于降低铆接块与其他部件连接的电阻，减少连接处的热量产生，另一方面对称分布的第二焊印设计，能够均衡受力，避免局部应力集中。
在一种可选的实施方式中，所述第二焊印的额定电流为I’，所述第二焊印的过流系数为γ；沿所述盖本体的长度方向，所述第二通孔的长度为g，沿所述盖本体的宽度方向，所述铆接块的边缘与所述盖本体的对应边缘之间的距离均为c，所述第二焊印的边缘与所述铆接块的对应边缘之间的距离均为d；沿所述盖本体的长度方向，所述第二焊印与所述第二通孔之间的距离或所述第二焊印与所述铆接块的对应边缘之间的距离均为e；所述铆接块的宽度为W2，所述铆接块的长度为L2，所述第二焊印的宽度为W3，其中，W2、W、c之间的关系满足：W2≤W-2c，W3、W2、d之间的关系满足：W3≤W2-2d，L2、I’、γ、W3、e、g之间的关系满足：L2≥I’/(γ*W3)+4e+g。
有益效果：本发明将W2、W、c之间的关系限定为W2≤W-2c，不仅能够合理控制铆接块的宽度，避免因铆接块尺寸过大导致的成本增加，同时还确保铆接块能够与盖本体适配安装；而将W3、W2、d之间的关系限定为W3≤W2-2d，能够保证第二焊印在铆接块上的布局合理性，避免因第二焊印宽度过大而溢料；而将L2、I’、γ、W3、e、g之间的关系限位L2≥I’/(γ*W3)+4e+g，能使第二焊印的尺寸与额定电流I’相适配，优化电流传导性能，降低第二焊印处的温升。其次，本发明将第二焊印与铆接块的边缘间隔设置，不仅能够为焊接工艺预留操作空间，避免焊料溢出的干扰，同时还能释放焊接过程中的热应力和机械应力，增强结构稳定性和可靠性。
在一种可选的实施方式中，所述第二焊印的过流系数γ的取值范围为5A/mm2≤γ≤8A/mm2，所述铆接块的边缘与所述盖本体的对应边缘之间的距离c的取值范围为3mm≤c≤5mm，所述第二焊印的边缘与所述铆接块的对应边缘之间的距离d的取值范围为2.7mm≤d≤5mm，所述第二焊印与所述第二通孔之间的距离e的取值范围为3.2mm≤e≤5mm。
有益效果：本发明将第二焊印过流系数γ限定5A/mm2≤γ≤8A/mm2，可确保第二焊印在合适的电流承载能力下工作，既能满足电池包的过流需求，又避免因过流系数过高导致第二焊印过热或过低造成材料浪费，优化电流传导效率；铆接块与盖本体的边缘距离c的范围3mm≤c≤5mm、第二焊印与铆接块的边缘距离d的范围2.7mm≤d≤5mm以及第二焊印与第二通孔的距离e的范围3.2mm≤d≤5mm，一方面为焊接工艺提供了充足的操作空间，防止焊料溢出影响其他部件，另一方面可以有效释放焊接过程中的热应力，避免因应力集中导致的结构损坏，增强电芯盖板组件的结构稳定性与装配适配性。
在一种可选的实施方式中，所述极柱本体的横截面形状为田径跑道状。
有益效果：本发明将极柱的横截面形状设计为环形跑道状田径跑道状，可以使极柱在有限空间内获得更大的有效过流面积，相比传统形状(圆柱状)能承载更大的大电流，契合电芯快充需求；同时，田径跑道的形状优化了电流分布路径，避免电流集中在局部区域，降低了因电流密度不均导致的电阻升高和发热问题，确保极柱在充放电过程中温度稳定。
在一种可选的实施方式中，所述极柱本体和所述盖本体的长度方向和宽度方向相一致，所述极柱本体包括铆接段和限位段，所述铆接段穿设于所述第一通孔内，所述限位段位于所述第一通孔和所述第二通孔外并与所述极柱底座相连接；沿所述盖本体的宽度方向，所述铆接段的宽度为W4，所述铆接段的边缘与所述铆接块的对应边缘之间的距离为f，所述限位段的宽度为W5；W2、W4、f之间的关系满足W4≤W2-2f，W4、W5之间的关系满足W5≥W4+0.4mm。
有益效果：本发明将极柱本体分为铆接段和限位段，并通过限定W2、W4、f之间的关系(W4≤W2-2f)，能够合理控制铆接段的宽度，确保其与铆接块适配安装，避免因尺寸过大产生干涉或过小导致连接强度不足；而通过限定W4、W5之间的关系(W5≥W4+0.4mm)，可使限位段的宽度大于铆接段的宽度，从而能够在极柱底座与铆接块之间形成稳固的限位结构，增强极柱本体与盖板组件的连接稳定性，防止极柱在使用过程中发生位移或松动现象，从而提升电芯盖板组件整体的机械强度与可靠性。
在一种可选的实施方式中，所述极柱本体的过流系数为β，β的取值范围为8A/mm2≤β≤10A/mm2；沿所述盖本体的长度方向，所述极柱本体的长度为L3，L3、I、β、W5之间的关系满足L3≥4I/(β*π*W5)，L3、g之间的关系满足：g≤L3-0.4mm。
有益效果：本发明将β取值范围设定为8A/mm2≤β≤10A/mm2，可以确保极柱本体在合理的电流承载能力下工作，如此，既能满足大电流的传输需求，又能避免因过流能力不足导致的过热问题。其次，通过限定L3、I、β、W5之间的关系，能够使极柱本体长度与额定电流相匹配，优化电流传导路径，降低电阻与温升；而通过L3、g之间的关系(g≤L3-0.4mm)，保证第二通孔的长度适配极柱本体的长度，避免因两者尺寸不当造成的安装干涉或连接不紧密问题，增强极柱与铆接块、盖本体之间的装配稳定性与结构可靠性，从而提升电芯及电池包的整体性能和安全性，减少故障风险，降低生产成本。
第二方面，本发明还提供了一种电芯，包括：
极组，一端设有极耳；
上述电芯盖板组件，所述极柱底座远离所述盖本体的一侧与所述极耳焊接，以形成所述第一焊印。
有益效果：本发明的电芯包括如上所述的电芯盖板组件，具有该电芯盖板组件的全部有益技术效果，在此不再赘述。
第三方面，本发明还提供了一种电池包，包括：多个上述的电芯。
有益效果：本发明的电池包包括如上所述的电芯，具有该电芯的全部有益技术效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例的一种电芯盖板组件的结构示意图；
图2为图1所示的电芯盖板组件在另一视角下的结构示意图；
图3为图1所示的电芯盖板组件在铆接块上形成第二焊印后的俯视图；
图4为图1所示的电芯盖板组件在极柱底座上形成第一焊印后的仰视图；
图5为本发明实施例的一种极柱的结构示意图；
图6为本发明实施例的一种电芯的部分结构示意图。
附图标记说明：
1、盖本体；2、极柱；201、极柱本体；2011、铆接段；2012、限位段；202、极柱底座；3、第一焊印；4、铆接块；5、第二焊印；6、极组；601、极耳；7、下塑胶；701、翻边。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中极耳与极柱之间的焊印尺寸与焊印的额定电流不匹配导致极耳与极柱连接处温升较高的问题以及极柱底座的设计冗余导致电池生产成本上升的问题，本发明提供了一种电芯盖板组件、电芯及电池包。
下面结合图1至图6，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，如图1、图2以及图4所示，一方面，提供了一种电芯盖板组件，包括：盖本体1和极柱2。
具体地，盖本体1设有第一通孔，盖本体1的宽度为W；极柱2包括极柱本体201和设置在极柱本体201一端的极柱底座202，至少部分极柱本体201穿设于第一通孔内；极柱底座202位于第一通孔外且远离盖本体1的一侧表面设有第一焊印3，第一焊印3、极柱底座202以及盖本体1的长度方向和宽度方向相一致；第一焊印3的宽度为a，第一焊印3的额定电流为I，第一焊印3的过流系数为σ，沿盖本体1的宽度方向或长度方向，第一焊印3的边缘与极柱底座202的对应边缘之间的距离为b，极柱底座202的长度为L1，极柱底座202的宽度为W1，其中，a、b、W1之间的关系满足：a+2*b≤W1≤W-4mm；a、b、I、σ、L1之间的关系满足：I/(σ*a)+2b≤L1≤I/(σ*a)+2b+3mm。
本发明实施例在极柱底座202远离盖本体1一侧设置与极柱底座202、盖本体1长宽方向一致的第一焊印3，并规定a、b、W1之间的关系满足a+2b≤W1≤W-4mm，a、b、I、σ、L1之间的关系满足I/(σ*a)+2b≤L1≤I/(σ*a)+2b+3mm，不仅能够使第一焊印3的尺寸与额定电流相匹配，优化极耳601与极柱2的连接结构(即优化第一焊印3的面积)，降低二者连接处的温升；同时还可以优化极柱底座202的尺寸，避免极柱底座202的设计冗余，缩减材料用量，从而降低电芯的生产成本。
需要说明的是，极柱底座202的宽度的最大值之所以为W-4mm，是因为电芯盖板组件还包括下塑胶7，沿盖本体1的厚度方向，下塑胶7设置在盖本体1的下表面并套设在极柱底座202的外侧。进一步地，沿盖本体1的宽度方向，下塑胶7的相对两侧下表面均设有翻边701。其中，在现有的设计中，翻边701的自身壁厚通常大于等于0.75mm，翻边701距离盖本体1对应边缘的距离通常大于等于1.25mm，所以极柱底座202的宽度W1的最大值为W-2*(1.25mm+0.75mm)。
可以理解是，本实施例中的第一焊印3的长度为I/(σ*a)。之所以第一焊印3的长度为I/(σ*a)，是因为在本实施例中的第一焊印3的形状为长方形，且过流系数σ表示单位横截面积的焊印所能通过的电流，因此在a为第一焊印3宽度的情况下，本实施例中的第一焊印3的长度便等于I/(σ*a)。
需要补充说明的是，为将电流从外部引进电芯内部或将电流从电芯内部引出，目前需要将极柱2的极柱底座202与极组6的极耳601相焊接。因此，本实施例中极柱底座202上的第一焊印3便是极柱底座202与极耳601焊接后，在极柱底座202上留下的焊接痕迹。
此外，相较于直接将极柱2与极耳601焊接，本发明实施例借助极柱底座202将极柱2与极耳601相连接，能够增大极柱2与极耳601的焊接接触面积，确保焊印有效过流面积满足设计要求，从而减少电流传输过程中的能量损耗与发热现象，提升电芯充放电效率与安全性。而相较于将极柱2的尺寸做大，本发明实施例极柱2借助极柱底座202将极柱2与极耳601相连接，不仅可以避免因极柱2自身截面积增大导致的材料成本上升，同时还可以避免因极柱2自身截面积增大而占据较多的空间。
另外，本实施例中的盖本体1可以是但不限于长方形的光铝片，本实施例中极柱底座202的横截面形状可以是但不限于长方形。具体地，极柱底座202的横截面是指极柱底座202与电流流动方向相垂直方向的截面。
需要说明的是，如图4所示，本实施例中盖本体1的长度为L，L的取值范围为90mm≤L≤215mm。此外，本实施例中盖本体1的宽度W的取值范围为14mm≤L≤22mm。本实施例中I的取值范围为80A≤I≤500A。
根据本发明的一个实施例，第一焊印3的宽度a的取值范围为2mm≤a≤6mm，第一焊印3的边缘与极柱底座202对应边缘之间的距离b的取值范围为b≥2mm，第一焊印3的过流系数σ的取值范围为5A/mm2≤σ≤8A/mm2。本发明实施例将第一焊印3的宽度a限定在2mm至6mm之间，既能确保极耳601与极柱底座202之间拥有足够的焊接面积，保证电气连接的可靠性，又能避免因第一焊印3宽度过窄影响电芯的过流能力；而限定边缘距离b的范围为2mm至5mm不仅能够防止焊接部位出现应力集中问题，同时还可以避免焊料扩散至极柱底座202的边缘的情况；而将过流系数σ取值限制在5A/mm2至8A/mm2之间，可以使焊印宽度与通过电流相适配，控制第一焊印3处的温升，提升电芯盖板组件的可靠性和安全性。此外，由于极柱底座202的长度和宽度依赖于a、b以及σ，因此通过按照上述参数设置a、b以及σ，可以确定极柱底座202的合理长度L1和宽度W1，避免设计冗余。如此一来，能够在保证性能的前提下，减少材料的使用，降低电芯盖板组件的生产成本。
可以理解的是，本实施例中a的取值范围可以是但不限于2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm。σ的取值范围可以是但不限于5A/mm2、5.5A/mm2、6A/mm2、6.5A/mm2、7A/mm2、7.5A/mm2、8A/mm2。
根据本发明的一个实施例，还包括设于盖本体1背离极柱底座202一侧的铆接块4，铆接块4上设有与第一通孔同轴设置的第二通孔，至少部分极柱本体201穿设于第一通孔和第二通孔内；铆接块4背离极柱底座202一侧的表面上设有一对第二焊印5，一对第二焊印5分别位于第二通孔在铆接块4长度方向的相对两侧，第二通孔、第二焊印5、铆接块4以及盖本体1的长度方向和宽度方向相一致。本发明实施例通过在盖本体1上设置铆接块4，并在铆接块4上设置与第一通孔同轴设置的第二通孔，能够使极柱本体201的至少部分穿设于第二通孔内，以便完成后续极柱本体201与铆接块4的铆接，如此，能够使极柱本体201更稳固地安装在盖本体1上，降低极柱本体201因振动、外力等从盖本体1上脱落的可能性。而在铆接块4背离极柱底座202一侧设置一对第二焊印5，并使第二通孔、第二焊印5、铆接块4及盖本体1的长宽方向一致，一方面增加了焊接接触面积，优化了电流传导路径，有助于降低铆接块4与其他部件连接的电阻，减少连接处的热量产生，另一方面对称分布的第二焊印5设计，能够均衡受力，避免局部应力集中。
需要说明的是，为实现多个电芯之间的串联连接和/或并联连接，通常会借助汇流排将相邻两个电芯盖板组件上的铆接块4连接在一起。同时，为保证汇流排与铆接块4的连接稳定性，目前会通过超声焊将二者连接在一起。因此，本实施例中的第二焊印5便是铆接块4与汇流排焊接过后，在铆接块4上形成的焊接痕迹。
根据本发明的一个实施例，如图3所示，第二焊印5的额定电流为I’，第二焊印5的过流系数为γ；沿盖本体1的长度方向，第二通孔的长度为g，沿盖本体1的宽度方向，铆接块4的边缘与盖本体1的对应边缘之间的距离均为c，第二焊印5的边缘与铆接块4的对应边缘之间的距离均为d；沿盖本体1的长度方向，第二焊印5与第二通孔之间的距离或第二焊印5与铆接块4的对应边缘之间的距离均为e；铆接块4的宽度为W2，铆接块4的长度为L2，第二焊印5的宽度为W3，其中，W2、W、c之间的关系满足：W2≤W-2c，W3、W2、d之间的关系满足：W3≤W2-2d，L2、I’、γ、W3、e、g之间的关系满足：L2≥I’/(γ*W3)+4e+g。
需要说明的是，本实施例中的第二通孔通常为阶梯孔，且该阶梯孔沿盖本体的厚度方向，从上至下，其尺寸由于大变小，因此本实施例中第二通孔的长度g是指阶梯孔上半部分在盖本体的长度方向上的长度。
本发明实施例将W2、W、c之间的关系限定为W2≤W-2c，不仅能够合理控制铆接块4的宽度，避免因铆接块4尺寸过大导致的成本增加，同时还确保铆接块4能够与盖本体1适配安装；而将W3、W2、d之间的关系限定为W3≤W2-2d，能够保证第二焊印5在铆接块4上的布局合理性，避免因第二焊印5宽度过大而溢料；而将L2、I’、γ、W3、e、g之间的关系限位L2≥I’/(γ*W3)+4e+g，能使第二焊印5的尺寸与额定电流I’相适配，优化电流传导性能，降低第二焊印5处的温升。其次，本发明实施例将第二焊印5与铆接块4的边缘间隔设置，不仅能够为焊接工艺预留操作空间，避免焊料溢出的干扰，同时还能释放焊接过程中的热应力和机械应力，增强结构稳定性和可靠性。
可以理解是，本实施例中的第二焊印5的长度为I’/(γ*W3)。之所以第二焊印5的长度为I’/(γ*W3)，是因为在本实施例中的第二焊印5的形状为长方形，且过流系数γ表示单位横截面积的焊印所能通过的电流，因此在W3为第二焊印5宽度的情况下，本实施例中的第一焊印3的长度便等于I’/(γ*W3)。
需要说明的是，本实施例中的铆接块4的横截面形状可以是但不限于长方形。此外，第二焊印5是为了便于将多个电芯进行串联和/或并联，因此本实施例中第二焊印5的额定电流I’实际为多个电芯串联和/或并联后所形成的电池包的过流需求。
需要补充说明的是，本实施例中额定电流I’的取值范围为120A≤I’≤600A。
根据本发明的一个实施例，第二焊印5的过流系数γ的取值范围为5A/mm2≤γ≤8A/mm2，铆接块4的边缘与盖本体1的对应边缘之间的距离c的取值范围为3mm≤c≤5mm，第二焊印5的边缘与铆接块4的对应边缘之间的距离d的取值范围为2.7mm≤d≤5mm，第二焊印5与第二通孔之间的距离e的取值范围为3.2mm≤e≤5mm。本发明实施例将第二焊印5过流系数γ限定5A/mm2≤γ≤8A/mm2，可确保第二焊印5在合适的电流承载能力下工作，既能满足电池包的过流需求，又避免因过流系数过高导致第二焊印5过热或过低造成材料浪费，优化电流传导效率；铆接块4与盖本体1的边缘距离的范围3mm≤c≤5mm、第二焊印5与铆接块4的边缘距离的范围2.7mm≤d≤5mm以及第二焊印5与第二通孔的距离e的范围3.2mm≤d≤5mm，一方面为焊接工艺提供了充足的操作空间，防止焊料溢出影响其他部件，另一方面可以有效释放焊接过程中的热应力，避免因应力集中导致的结构损坏，增强电芯盖板组件的结构稳定性与装配适配性。具体地，通过合理的限定c，能够避免后续将电芯盖板组件与电芯壳体进行焊接的过程中对电芯盖板组件中的上塑胶产生热影响。通过合理的设置d和e，能够为焊接保护罩提供所需占据的空间，避免与极柱2发生干涉。
可以理解的是，本实施例中γ的取值范围可以是但不限于5A/mm2、5.5A/mm2、6A/mm2、6.5A/mm2、7A/mm2、7.5A/mm2、8A/mm2。
根据本发明的一个实施例，如图5所示，极柱本体201的横截面形状为田径跑道状。本发明实施例将极柱2的横截面形状设计为环形跑道状田径跑道状，可以使极柱2在有限空间内获得更大的有效过流面积，相比传统形状(圆柱状)能承载更大的大电流，契合电芯快充需求；同时，田径跑道的形状优化了电流分布路径，避免电流集中在局部区域，降低了因电流密度不均导致的电阻升高和发热问题，确保极柱2在充放电过程中温度稳定。
根据本发明的一个实施例，如图1和图5所示，极柱本体201和盖本体1的长度方向和宽度方向相一致，极柱本体201包括铆接段2011和限位段2012，铆接段2011穿设于第一通孔内，限位段2012位于第一通孔和第二通孔外并与极柱底座202相连接；沿盖本体1的宽度方向，铆接段2011的宽度为W4，铆接段2011的边缘与铆接块4的对应边缘之间的距离为f，限位段2012的宽度为W5；W2、W4、f之间的关系满足W4≤W2-2f，W4、W5之间的关系满足W5≥W4+0.4mm。本发明实施例将极柱本体201分为铆接段2011和限位段2012，并通过限定W2、W4、f之间的关系(W4≤W2-2f)，能够合理控制铆接段2011的宽度，确保其与铆接块4适配安装，避免因尺寸过大产生干涉或过小导致连接强度不足；而通过限定W4、W5之间的关系(W5≥W4+0.4mm)，可使限位段2012的宽度大于铆接段2011的宽度，从而能够在极柱底座202与铆接块4之间形成稳固的限位结构，增强极柱本体201与盖板组件的连接稳定性，防止极柱2在使用过程中发生位移或松动现象，从而提升电芯盖板组件整体的机械强度与可靠性。
需要说明的是，本实施例中f的取值范围为f≥2mm。此外，之所以要将W5和W4之间的最小差值设定为0.4mm，为了避免造成成本浪费的同时，保证铆接强度。
根据本发明的一个实施例，如图1和图5所示，限位段2012远离铆接块4的一端设有极柱底座202，极柱本体201的中心轴线与极柱底座202的中心轴线共线设置，极柱本体201的中心轴线与铆接块4的中心轴线共线设置。为满足电芯极耳601的焊接要求，极耳601的偏心距不能大小，因此在目前采用双极柱设计的电芯中，其中一个极柱本体的极柱底座的部分通常无法与极耳601焊接，因此便需要增加另一个极柱本体的极柱底座长度，以此来保证电芯的过流能力。但是，极柱底座的未利用部分和极柱底座的加长部分会导致材料利用率降低，生产成本上升。此外，由于在双极柱设计的电芯中，两个极柱本体需要彼此间隔一段距离，这就使得极柱本体相对于极柱底座必须为偏心结构。基于此，本发明实施例将极柱本体201的中心轴线与极柱底座202的中心轴线共线设置，不仅能够优化电流传导路径，避免因偏心带来的性能损耗与结构隐患，同时单极柱2设计无需额外加长极柱底座202，从而提升了材料利用率，降低了生产成本，在满足电芯过流能力与极耳601焊接要求的同时，提高了电芯整体的安全性、可靠性与经济性。
根据本发明的一个实施例，如图3和图5所示，极柱本体201的过流系数为β，β的取值范围为8A/mm2≤β≤10A/mm2；沿盖本体1的长度方向，极柱本体201的长度为L3，L3、I、β、W5之间的关系满足L3≥4I/(β*π*W5)，L3、g之间的关系满足：g≤L3-0.4mm。其中，L3≤18mm。
本发明实施例将β取值范围设定为8A/mm2≤β≤10A/mm2，可以确保极柱本体201在合理的电流承载能力下工作，如此，既能满足大电流的传输需求，又能避免因过流能力不足导致的过热问题。其次，通过限定L3、I、β、W5之间的关系，能够使极柱本体201长度与额定电流相匹配，优化电流传导路径，降低电阻与温升；而通过L3、g之间的关系(g≤L3-0.4mm)，保证第二通孔的长度适配极柱本体201的长度，避免因两者尺寸不当造成的安装干涉或连接不紧密问题，增强极柱2与铆接块4、盖本体1之间的装配稳定性与结构可靠性，从而提升电芯及电池包的整体性能和安全性，减少故障风险，降低生产成本。
可以理解的是，本实施例中β的取值范围可以是但不限于8A/mm2、8.5A/mm2、9A/mm2、9.5A/mm2、10A/mm2。
根据本发明的实施例，另一方面，如图6所示，还提供了一种电芯，包括：极组6和上述电芯盖板组件。具体地，极组6的一端设有极耳601；极柱底座202远离盖本体1的一侧与极耳601焊接，以形成第一焊印3。本发明实施例的电芯包括如上所述的电芯盖板组件，具有该电芯盖板组件的全部有益技术效果，在此不再赘述。
需要说明的是，本实施例中的电芯可以为锂离子电池、钠离子电池、钠锂离子电池、锂金属电池、钠金属电池、锂硫电池、镁离子电池、镍氢电池、镍镉电池、铅蓄电池等，本申请实施例对此并不限定。
在一个实施例中，本实施例中的极组6包括多个交替设置的正极片和负极片以及设置在正极片和负极片之间的隔离件。
具体地，正极片包括正极集流体以及设置在正极集流体至少一个表面的正极活性材料。作为示例，正极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，正极活性材料设置在正极集流体相对的两个表面的任意一者或两者上。作为示例，正极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。例如，作为金属箔片，可采用银表面处理的铝或不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、碳、镍或钛等。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。复合集流体可通过将金属材料(铝、铝合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。作为示例，正极活性材料可包括以下材料中的至少一种：含锂磷酸盐、锂过渡金属氧化物及其各自的改性化合物。但本申请并不限定于这些材料，还可以使用其他可被用作电池正极活性材料的传统材料。这些正极活性材料可以仅单独使用一种，也可以将两种以上组合使用。其中，含锂磷酸盐的示例可包括但不限于磷酸铁锂(如LiFePO4(也可以简称为LFP))、磷酸铁锂与碳的复合材料、磷酸锰锂(如LiMnPO4)、磷酸锰锂与碳的复合材料、磷酸锰铁锂、磷酸锰铁锂与碳的复合材料中的至少一种。
在一些实施例中，负极片可以包括负极集流体以及设置在负极集流体至少一个表面上的负极活性材料。作为示例，负极集流体具有在其自身厚度方向相对的两个表面，负极活性材料设置在负极集流体相对的两个表面中的任意一者或两者上。作为示例，负极集流体可采用金属箔片、泡沫金属或复合集流体。例如，作为金属箔片，可以采用银表面处理的铝或不锈钢、铜、铝、镍、炭精电极、用碳、镍或钛等。复合集流体可包括高分子材料基层和金属层。泡沫金属可以为泡沫镍、泡沫铜、泡沫铝、泡沫合金、或泡沫碳等。复合集流体可通过将金属材料(铜、铜合金、镍、镍合金、钛、钛合金、银及银合金等)形成在高分子材料基材(如聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚苯乙烯、聚乙烯等的基材)上而形成。作为示例，负极活性材料可采用本领域公知的用于电池单体的负极活性材料。作为示例，负极活性材料可包括以下材料中的至少一种：人造石墨、天然石墨、软炭、硬炭、硅基材料、锡基材料和钛酸锂等。
在一些实施方式中，隔离件为隔离膜。本申请对隔离膜的种类没有特别的限制，可以选用任意公知的具有良好的化学稳定性和机械稳定性的多孔结构隔离膜。作为示例，隔离膜的主要材质可选自玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯，陶瓷中的至少一种。
在一些实施方式中，隔离件为固态电解质。固态电解质设于正极和负极之间，同时起到传输离子和隔离正负极的作用。
需要补充说明的是，本实施例中的极耳601包括正极极耳和负极极耳。其中，正极极耳由上述正极片上不具有活性物质的部分构成，负极极耳由上述负极片上不具有活性物质的部分构成。负极极耳和正极极耳可以共同位于极组6的一端或是分别位于极组6的两端。
根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种电池包，包括：多个上述的电芯。本发明实施例的电池包包括如上所述的电芯，具有该电芯的全部有益技术效果，在此不再赘述。
下面结合部分实施例和对比例，对本发明方案的效果进行说明。
表一
实施例1至实施例10的试验效果的相同，且均为：过流仿真及热电偶实测，第一焊印3位置处的温升和第二焊印5位置处的温升均小于55℃，满足设计要求；同时极柱底座202、铆接块4的焊印尺寸均已达到极限，无设计冗余；
对比例1的试验效果为过流仿真及热电偶实测，第一焊印3位置处的温升和第二焊印5位置处的温升均小于55℃，满足设计要求；但是极柱底座202和铆接块4均未满焊，设计有冗余，仍有降本空间；
对比例2的试验效果为过流仿真，第一焊印3位置处的温升和第二焊印5位置处的温升均不满足设计要求，极柱底座202及铆接块4尺寸均偏小，第一焊印3的面积、第二焊印5的面积不够；
对比例3的试验效果为过流仿真，第一焊印3位置处的温升为56.9℃不满足设计要求，极柱底座202及铆接块4尺寸均偏小，第一焊印3的面积、第二焊印5的面积不够；第二焊印5位置处的温升满足设计要求；
对比例4的试验效果为过流仿真及热电偶实测，第一焊印3位置处的温升和第二焊印5位置处的温升均小于55℃，满足设计要求；但是极柱底座202和铆接块4均未满焊，设计有冗余，仍有降本空间。
可见，当极柱底座202的尺寸满足：L1≥I/(σ*a)+2b，a+2*b≤W1≤W-4mm；极柱2的尺寸满足：L3≥4I/(β*π*W5)，W5≥W4+0.4mm，g≤L3-0.4mm；铆接块4的尺寸满足：W2≤W-2c，L2≥I’/(γ*W3)+4e+g时，各结构可以满足过流设计要求，同时极柱2过流、极柱底座202和铆接块4焊接均无设计冗余，电芯盖板组件的成本已达到最低；否则，要么不满足过流需求，要么设计有冗余，制造成本增加。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯盖板组件，其特征在于，包括：
盖本体，设有第一通孔，所述盖本体的宽度为W；
极柱，包括极柱本体和设置在所述极柱本体一端的极柱底座，至少部分所述极柱本体穿设于所述第一通孔内；所述极柱底座位于所述第一通孔外且远离所述盖本体的一侧表面设有第一焊印，所述第一焊印、所述极柱底座以及所述盖本体的长度方向和宽度方向相一致；
所述第一焊印的宽度为a，所述第一焊印的额定电流为I，所述第一焊印的过流系数为σ，沿所述盖本体的宽度方向或长度方向，所述第一焊印的边缘与所述极柱底座的对应边缘之间的距离为b，所述极柱底座的长度为L1，所述极柱底座的宽度为W1，其中，a、b、W1之间的关系满足：a+2*b≤W1≤W-4mm；a、b、I、σ、L1之间的关系满足：I/(σ*a)+2b≤L1≤I/(σ*a)+2b+3mm。
2.根据权利要求1所述的电芯盖板组件，其特征在于，所述第一焊印的宽度a的取值范围为2mm≤a≤6mm，所述第一焊印的边缘与所述极柱底座对应边缘之间的距离b的取值范围为2mm≤b≤5mm，所述第一焊印的过流系数σ的取值范围为5A/mm2≤σ≤8A/mm2。
3.根据权利要求1所述的电芯盖板组件，其特征在于，还包括设于所述盖本体背离所述极柱底座一侧的铆接块，所述铆接块上设有与所述第一通孔同轴设置的第二通孔，至少部分所述极柱本体穿设于所述第一通孔和所述第二通孔内；所述铆接块背离所述极柱底座一侧的表面上设有一对第二焊印，一对所述第二焊印分别位于所述第二通孔在所述铆接块长度方向的相对两侧，所述第二通孔、所述第二焊印、所述铆接块以及所述盖本体的长度方向和宽度方向相一致。
4.根据权利要求3所述的电芯盖板组件，其特征在于，所述第二焊印的额定电流为I’，所述第二焊印的过流系数为γ；沿所述盖本体的长度方向，所述第二通孔的长度为g，沿所述盖本体的宽度方向，所述铆接块的边缘与所述盖本体的对应边缘之间的距离均为c，所述第二焊印的边缘与所述铆接块的对应边缘之间的距离均为d；沿所述盖本体的长度方向，所述第二焊印与所述第二通孔之间的距离或所述第二焊印与所述铆接块的对应边缘之间的距离均为e；所述铆接块的宽度为W2，所述铆接块的长度为L2，所述第二焊印的宽度为W3，其中，W2、W、c之间的关系满足：W2≤W-2c，W3、W2、d之间的关系满足：W3≤W2-2d，L2、I’、γ、W3、e、g之间的关系满足：L2≥I’/(γ*W3)+4e+g。
5.根据权利要求4所述的电芯盖板组件，其特征在于，所述第二焊印的过流系数γ的取值范围为5A/mm2≤γ≤8A/mm2，所述铆接块的边缘与所述盖本体的对应边缘之间的距离c的取值范围为3mm≤c≤5mm，所述第二焊印的边缘与所述铆接块的对应边缘之间的距离d的取值范围为2.7mm≤d≤5mm，所述第二焊印与所述第二通孔之间的距离e的取值范围为3.2mm≤e≤5mm。
6.根据权利要求4所述的电芯盖板组件，其特征在于，所述极柱本体的横截面形状为田径跑道状。
7.根据权利要求6所述的电芯盖板组件，其特征在于，所述极柱本体和所述盖本体的长度方向和宽度方向相一致，所述极柱本体包括铆接段和限位段，所述铆接段穿设于所述第一通孔内，所述限位段位于所述第一通孔和所述第二通孔外并与所述极柱底座相连接；沿所述盖本体的宽度方向，所述铆接段的宽度为W4，所述铆接段的边缘与所述铆接块的对应边缘之间的距离为f，所述限位段的宽度为W5；W2、W4、f之间的关系满足W4≤W2-2f，W4、W5之间的关系满足W5≥W4+0.4mm。
8.根据权利要求7所述的电芯盖板组件，其特征在于，所述极柱本体的过流系数为β，β的取值范围为8A/mm2≤β≤10A/mm2；沿所述盖本体的长度方向，所述极柱本体的长度为L3，L3、I、β、W5之间的关系满足L3≥4I/(β*π*W5)，L3、g之间的关系满足：g≤L3-0.4mm。
9.一种电芯，其特征在于，包括：
极组，一端设有极耳；
权利要求1至8中任一项所述电芯盖板组件，所述极柱底座远离所述盖本体的一侧与所述极耳焊接，以形成所述第一焊印。
10.一种电池包，其特征在于，包括：多个权利要求9所述的电芯。
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