CN110071320A - 电芯及电池 - Google Patents

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李枝贤
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李明
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Abstract

本申请公开了一种电芯及具有其的电池。电芯包括第一极片、隔膜和第一粘接件。第一极片包括第一区域，第一区域未涂覆第一活性物质，第一区域位于电芯的最外圈的内侧，第一粘接件设置于第一区域和隔膜之间，第一粘接件与第一区域和隔膜粘接。根据本申请的电芯，可以利用第一粘结件将第一极片和隔膜粘接在一起，防止电芯在受到外力时，避免第一极片与隔膜之间发生相对移动，以有效地减少第一极片发生撕裂的概率、保护第一极片，防止因第一极片撕裂而导致电芯受损或短路。

Description

电芯及电池
技术领域
本申请涉及电化学装置技术领域，具体而言，尤其涉及一种电芯及具有其的电池。
背景技术
电池由于其可移动性，广泛应用与各种便携式设备中，例如手机，笔记本，电动工具，电动汽车等。在电池的性能中，安全性能越来越受到人们的重视。因为若不能保障电池的安全性能，电池会发生燃烧、爆炸等危害力大的事故。电池在跌落或受到外力撞击的过程，电池内部电芯的外圈集流体容易发生撕裂、褶皱等损坏，集流体会产生毛刺或尖角，从而会造成短路危险。
发明内容
本申请提出一种电芯，所述电芯具有结构简单、安全性能好的优点
本申请还提出一种电池，所述电池具有如上所述的电芯。
根据本申请实施例的电芯，包括：第一极片，所述第一极片包括第一区域，所述第一区域未涂覆第一活性物质，所述第一区域位于所述电芯的最外圈的内侧；隔膜；第一粘接件，设置于所述第一区域和所述隔膜之间，所述第一粘接件与所述第一区域和所述隔膜粘接。
根据本申请实施例的电芯，通过在第一极片的第一区域设置第一粘接件，可以利用第一粘结件将第一极片和隔膜粘接在一起，防止电芯在受到外力(例如跌落或撞击)时，避免第一极片与隔膜之间发生相对移动，从而可以有效地减少第一极片发生撕裂的概率，进而可以有效地保护第一极片，防止因第一极片撕裂而导致电芯受损或短路。
在一些实施例中，所述电芯还包括第二极片，所述隔膜设置于所述第一极片与所述第二极片之间。
在一些实施例中，所述第一极片是阴极极片，所述第二极片是阳极极片。
在一些实施例中，所述第二极片包括第二区域，所述第二区域未涂覆第二活性物质，所述第一区域和所述第二区域直接相对。
在一些实施例中，所述第一极片还包括第三区域，所述第三区域位于所述电芯的最外圈的外侧；所述电芯还包括第二粘接件，所述第二粘接件与所述第三区域粘接。
在一些实施例中，所述第一粘接件与所述第二粘接件完全不重叠。
在一些实施例中，所述第一粘接件与所述第二粘接件至少部分重叠。
在一些实施例中，所述第一粘接件与所述第二粘接件完全重叠。
在一些实施例中，沿所述第一极片卷绕方向，所述第一粘接件的长度大于等于所述第二粘接件的长度。
在一些实施例中，在所述第一极片的宽度方向上，所述第一粘接件的宽度大于所述第二粘接件的宽度。
在一些实施例中，所述第一粘接件和所述第二粘接件均选自胶、胶带或双面胶。
在一些实施例中，所述第一极片还包括第四区域，所述第四区域未涂覆所述第一活性物质，所述第四区域与所述第一区域直接相对。
在一些实施例中，所述第一粘接件的长度为10-12mm。
在一些实施例中，所述第一粘接件的宽度为84-86mm。
根据本申请实施例的电池，包括包装壳和如上所述的电芯，所述电芯设置于所述包装壳内。
根据本申请实施例的电池，通过在第一极片的第一区域设置第一粘接件，可以利用第一粘结件将第一极片的第一区域和隔膜粘接在一起，防止电芯在受到外力(例如跌落或撞击)时，可以缓解第一极片的第一区域受到的撞击力，从而可以有效地减少第一极片发生撕裂的概率，进而可以有效地保护第一极片，防止因第一极片撕裂而导致电芯受损或短路。另外还避免第一极片的第一区域与隔膜之间发生相对移动，防止隔膜收缩，从而防止电芯短路。
附图说明
本申请的上述和/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：
图1是根据本申请实施例的电芯的结构示意图，其中第一区域设有第一胶粘层；
图2是图1中电芯的第一极片的主视图；
图3是图2中第一极片的仰视图；
图4是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图5是图4中的电芯的局部放大示意图；
图6是根据本申请实施例的电芯的结构示意图；
图7是图6中的电芯的局部放大示意图；
图8是图4和图6中第一极片的主视图；
图9是图8中第一极片的俯视图；
图10至图13是第一粘接件130和第二粘接件114之间位置关系示意图。
附图标记：
电芯100，未涂覆区域150，
第一极片110，第一区域111，第一活性物质112，第三区域113，第二粘接件114，第四区域115，
隔膜120，
第一粘接件130，
第二极片140，第二区域141，第二活性物质142。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面参考图1-图7描述根据本申请实施例的电芯100，包括第一极片110、隔膜120和第一粘接件130。
具体而言，如图1至图3所示，第一极片110可以包括第一区域111，第一区域111未涂覆第一活性物质112，第一区域111位于电芯100的最外圈的内侧，第一粘接件130设置于第一区域111和隔膜120之间，第一粘接件130与第一区域111和隔膜120粘接。
根据本申请实施例的电芯100，通过在第一极片110的第一区域111设置第一粘接件130，可以利用第一粘接件130将第一极片110和隔膜120粘接在一起，可以缓解第一极片110的第一区域111受到的撞击力，从而可以有效地减少第一极片110在第一区域111处发生撕裂的概率。假设第一极片110在第一区域111撕裂，会产生毛刺，毛刺刺破隔膜与第二极片140接触短路，电芯100在跌落或受到外力撞击的过程中，会造成第一极片110尾部未涂覆活性物质的集流体褶皱，产生尖角，也会有刺破隔膜与第二极片140接触短路的风险。所以本实施例在第一区域111设置第一粘接件130，可以有效地保护第一极片110，防止因第一极片110撕裂而导致电100芯受损或短路。另外还避免第一极片110的第一区域111与隔膜之间发生相对移动，防止隔膜收缩，从而防止电芯100短路。应当理解第一极片110的尾端内侧未涂覆第一活性物质112的位置均是第一区域111，第一粘接件130可以设置在第一区域111的任意位置处。沿第一极片110的卷绕方向，第一粘接件130可以小于所述第一区域111的长度，也可以与第一区域111的长度相等。
根据本申请的一些实施例，如图1至图3所示，电芯100还可以包括第二极片140，隔膜120设置于第一极片110与第二极片140之间。需要说明的是，隔膜120可以为绝缘部件，其可以将第一极片110和第二极片140间隔开，以防止因第一极片110和第二极片140接触而导致短路。
进一步地，第一极片110可以是阴极极片，第二极片140是阳极极片。更进一步地，第一极片110可以为由铝箔(AL箔)作为集流体制成的极片，在铝箔上设置有第一活性物质112，第二极片140可以为由铜箔(CU箔)作为集流体制成的极片，在铜箔上设置有第二活性物质142。第一活性物质可以是磷酸铁锂、钴酸锂或锰酸锂，第二活性物质可以是石墨等。
如图2和图3所示，在该实施例中，沿第一极片110卷绕方向即箭头a所示方向，从第一极片110的一端卷起，并卷绕至第一极片110的另一端。第一极片110包括尾部的未涂覆活性物质的集流体，尾部集流体包括第一区域111，第一粘接件130设置在第一区域111。需要说明的是，可以在卷绕前将第一粘接件130粘接至第一区域111，也可以在卷绕完成后，将第一粘接件130粘接至第一区域111。
如图4所示，在该实施例中，第二极片140可以包括第二区域141，第二区域141未涂覆第二活性物质142，第一区域111和第二区域141相对，即电芯100的最外侧区域包括未涂覆区域150，该未涂覆区域150由第一区域111、隔膜120、第二区域141形成。由于第一区域111和第二区域141分别属于不同极性的极片，所以假设电芯100被从该未涂覆区域150刺破时，是比较安全的短路方式，所以由于该实施例中的未涂覆区域150的存在，增强了电芯100的安全性能。当然电芯100除了具有最外侧的未涂覆区域150，同时还可以具有中心处的未涂覆区域150。
如图4和图6所示，在这些实施例中，第一极片110还可以包括第三区域113。其中，第三区域113位于电芯100的最外圈的外侧，即第一区域113位于第一区域111的背面。电芯100还可以包括第二粘接件114，第二粘接件114与第三区域113粘接。需要说明的是，可以利用第二粘接件114将电芯100粘接到电池的包装壳(未图示)，将电芯100粘接到与包装壳，可以避免电芯100与包装壳之间的相对移动。由于第一区域111通过第一粘接件130与隔膜120粘接，所以当电芯100受到外力的作用时，位于第一区域111的第一粘接件130对第一极片110产生一个力F1，位于第三区域的第二粘接件114对第一极片110产生一个力F2，这两个力方向相反，力F1的至少部分与力F2之间可以相互抵消，从而可以降低第一极片110因局部受力过大而撕裂的概率，有效地提升了电芯100的安全性能。
图5是图4的局部放大图，如图5所示，第一区域111是第一极片110尾部集流体的内侧表面，第三区域113是第一极片110尾部集流体的外侧表面。
如图6所示，在该实施例中，第一极片110还可以包括第四区域115，第四区域115未涂覆第一活性物质112，第四区域115与第一区域111相对，即第四区域115位于第一极片110的倒数第二圈的外侧。即电芯100的外侧包括一个未涂覆区域150，该未涂覆区域150由第一区域111、隔膜120和第四区域115形成。需要说明的是，沿着第一极片110的卷绕方向(如图8中箭头a所示的方向)卷绕第一极片110时，先卷绕第四区域，再卷绕第一区域111，第四区域115位于第一区域111的内圈，且第四区域115与第一区域111相对。图7是图6的局部放大图，从图7可以看出，第四区域115是第一极片110的一个区域，且是位于第一区域111的内圈的集流体的外表面。
如图8和图9所示，在该实施例中，沿第一极片110卷绕方向，即箭头a所示方向，从第一极片110的一端卷起，并卷绕至第一极片110的另一端，第一粘接件130的长度大于等于第二粘接件114的长度。需要说明的是，如图8所示，第一粘接件130的长度方向是指在如图8、图9中所示的c-c方向上的长度尺寸，即沿第一极片110的卷绕方向的尺寸。由此可以进一步保护第一极片110，防止第一极片110因受力不均而撕裂。经试验验证，当第一粘接件130的长度为10-12mm时，可以更好地保护第一极片110。
如图8所示，在该实施例中，在第一极片110的宽度方向(如图9所示的b-b方向)上，第一粘接件130的宽度大于第二粘接件114的宽度。由此可以进一步保护第一极片110，防止第一极片110因受力不均而撕裂。经试验验证，当第一粘接件130的宽度为84-86mm时，可以更好地保护第一极片110。
根据本申请的一些实施例，第一粘接件130可以选自胶、胶带或双面胶。一方面可以利用第一粘接件130将隔膜120和第一极片110粘结在一起、利用第二粘接件114将第一极片110和其他部件(例如包装壳)粘结在一起。另一方面，还可以简化生产工艺、节约生产成本。根据本申请的一些实施例，第二粘接件114可以选自胶、胶带或双面胶。
根据本申请实施例的电池，包括包装壳和如上所述的电芯100，电芯100设置于包装壳内。在包装壳内，电芯100可以通过第二粘接件114与包装壳粘接，也可以不与包装壳粘接。
在一些实施例中，第一粘接件130可以为双面胶、热熔胶或者其他类似功能的胶纸、涂层；在一些实施例中，第二粘接件114可以为双面胶、热熔胶或者其他类似功能的胶纸、涂层。
在一些实施例中，双面胶、热熔胶或者其他类似功能的胶纸、涂层数目不限，形状可以是矩形，也可以是方形或者其他形状。
在一些实施例中，该电芯可以应用在锂离子电池卷绕结构，也可以应用在叠片结构中。
在一些实施例中，第一粘接件130和第二粘接件114的厚度介于1u-100u之间。
在一些实施例中，双面胶、热熔胶或者其他类似功能的胶纸、涂层可以全部覆盖空白铝箔或者铜箔，也可以部分覆盖空白铝箔或者铜箔。
如图4和图6所示，第一粘接件130和所述第二粘接件114长度和宽度完全相等，且两者完全重叠。如图10至图12所示，第一粘接件130和所述第二粘接件114之间可是部分重叠。
如图13所示，第一粘接件130和所述第二粘接件114之间可完全不重叠。实施例：
下面以商业化生产的钴酸锂，石墨，电解液，隔膜，包装壳为原材料，采用常规卷绕结构，制作型号为495196的锂离子电池，该电池容量为4000mAh。
实验方案如下：
对比组A组：电芯的最外圈是第一极片110，第一极片110的尾端是未涂覆第一活性物质112的集流体，第一极片110的第一区域111未设置第一粘接件130(例如双面胶)、第三区域113未设置第二粘接件114(例如双面胶)。
对比组B组：第一极片110的第一区域111未设置第一粘接件130(例如双面胶)、第三区域113设置第二粘接件114(例如双面胶)，其他与对比组A组相同。
实验组C组：第一极片110的第一区域111设置第一粘接件130(例如双面胶)、第三区域113设置第二粘接件114(例如双面胶)，其他与对比组A组相同。
实验组D组：第一极片110的第一区域111设置第一粘接件130(例如双面胶)、第三区域113未设置第二粘接件114(例如双面胶)其他与对比组A组相同。
将ABCD四组电池分别做如下跌落测试：
跌落测试条件：高度：1.5m；
跌落顺序：6面+4角为1轮；
共计跌落6轮(60次)；
将跌落后的电芯拆解，发现A组电芯由于无双面胶，电芯可以在包装壳内自由移动，阴阳极极片顶部和尾部因撞击导致变形严重，最外层隔膜有收缩现象。
B组电芯由于AL箔外层贴有双面胶，电芯和包装壳之间有作用力，极片顶部和底部无撞击导致的极片变形破损问题，但空AL箔有明显的撕裂现象。
C组电芯由于AL箔内外侧均有贴双面胶，在跌落过程中，外侧的双面胶抑制了电芯在包装壳内的自由移动，极片顶部和尾部无撞击导致的变形现象；Al箔内侧的双面胶使得AL箔和内层的隔膜紧紧粘结在一起，由于隔膜有一定的韧性，C组电芯Al箔无撕裂也无隔膜收缩现象。
D组电芯由于外层无双面胶，无Al箔撕裂现象，由于AL箔内侧有双面胶，隔膜被粘在空Al箔上，无隔膜收缩现象。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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申请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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (15)

1.一种电芯，包括：
第一极片，所述第一极片包括第一区域，所述第一区域未涂覆第一活性物质，所述第一区域位于所述电芯的最外圈的内侧；
隔膜；
第一粘接件，设置于所述第一区域和所述隔膜之间，所述第一粘接件与所述第一区域和所述隔膜粘接。
2.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述电芯还包括第二极片，所述隔膜设置于所述第一极片与所述第二极片之间。
3.根据权利要求2所述的电芯，其中，所述第一极片是阴极极片，所述第二极片是阳极极片。
4.根据权利要求2所述的电芯，其中，所述第二极片包括第二区域，所述第二区域未涂覆第二活性物质，所述第一区域和所述第二区域相对，所述电芯包括未涂覆区域，所述未涂覆区域由所述第一区域、所述隔膜、所述第二区域形成。
5.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述第一极片还包括第三区域，所述第三区域位于所述电芯的最外圈的外侧；
所述电芯还包括第二粘接件，所述第二粘接件与所述第三区域粘接。
6.根据权利要求5所述的电芯，其中，所述第一粘接件与所述第二粘接件完全不重叠。
7.根据权利要求5所述的电芯，其中，所述第一粘接件与所述第二粘接件至少部分重叠。
8.根据权利要求5所述的电芯，其中，所述第一粘接件与所述第二粘接件完全重叠。
9.根据权利要求5所述的电芯，其中，沿所述第一极片卷绕方向，所述第一粘接件的长度大于等于所述第二粘接件的长度。
10.根据权利要求5所述的电芯，其中，在所述第一极片的宽度方向上，所述第一粘接件的宽度大于等于所述第二粘接件的宽度。
11.根据权利要求5所述的电芯，其中，所述第一粘接件可选自胶或双面胶，所述第二粘接件可选自胶、胶带或双面胶。
12.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述第一极片还包括第四区域，所述第四区域未涂覆所述第一活性物质，所述第四区域与所述第一区域相对。
13.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述第一粘接件的长度为10-12mm。
14.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述第一粘接件的宽度为84-86mm。
15.一种电池，包括包装壳和如权利要求1至14中任一项所述的电芯，所述电芯设置于所述包装壳内。
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