CN110212148A - 一种电池 - Google Patents

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CN110212148A CN201910572684.5A CN201910572684A CN110212148A CN 110212148 A CN110212148 A CN 110212148A CN 201910572684 A CN201910572684 A CN 201910572684A CN 110212148 A CN110212148 A CN 110212148A
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Abstract

本发明涉及一种电池，包括电芯、保护板和封装壳，所述电芯包括至少两个电芯单元，各所述电芯单元均设置于同一个所述封装壳内，每个所述电芯单元均包括第一极片、第二极片、第一极耳和第二极耳，所述第一极片的极性与所述第二极片的极性相反，所述第一极耳设置于所述第一极片上，所述第二极耳设置于所述第二极片上；所述保护板设置为多个，所述保护板包括至少两个第一保护板，所述第一保护板与一个所述电芯单元的所述第一极耳和所述第二极耳连接。本发明提供的电池，可以减小电池的内部发热量，提高电池的安全性、延长电池的使用寿命、提升用户体验。

Description

一种电池
技术领域
本发明涉及供电装置技术领域，尤其是一种电池。
背景技术
电池以其所具备的高能量密度、高环保性等优势，得到了越来越广泛的应用。随着电池的生产技术不断发展，人们对于电池的性能要求也在逐步提升，而电池的安全性则是电池的诸多性能指标中比较重要的指标之一。
传统的电池包含电芯和保护板，该电芯主要包括阴极片、阳极片、设置于阴极片上的阴极极耳以及设置于阳极片上的阳极极耳，每个阴极片上仅设置一个阴极极耳，每个阳极片上仅设置一个阳极极耳，保护板与阴极极耳和阳极极耳连接。采用此种结构后，当电池进行充放电时，阴极极耳、阳极极耳及与阴极极耳和阳极极耳连接的保护板需要承受很大的电流，根据产热量Q＝I2RT可知，产生的热量与电流I的平方成正比，电流I的增加，导致阴极极耳、阳极极耳和保护板的发热成倍数增长，致使电池的安全性较差、使用寿命较短、用户体验较差。同时，单个电芯的内部发热量也比较大。并且，这些问题在电池进行大倍率充放电的过程中尤为显著。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池，以解决上述的技术问题。
本申请的技术方案为：一种电池，包括电芯、保护板和封装壳，所述电芯包括至少两个电芯单元，各所述电芯单元均设置于同一个所述封装壳内，每个所述电芯单元均包括第一极片、第二极片、第一极耳和第二极耳，所述第一极片的极性与所述第二极片的极性相反，所述第一极耳设置于所述第一极片上，所述第二极耳设置于所述第二极片上；所述保护板设置为多个，所述保护板包括至少两个第一保护板，所述第一保护板与一个所述电芯单元的所述第一极耳和所述第二极耳连接。
优选的，各所述电芯单元沿自身厚度方向叠置于一个所述封装壳内。
优选的，所述电芯单元为卷绕式电芯单元，单个所述电芯单元中：所述第一极片包括第一头部、第一中部和第一尾部，三者沿着所述第一极片的延伸方向顺次连接，所述第二极片包括第二头部、第二中部和第二尾部，三者沿着所述第二极片的延伸方向顺次连接。
优选的，每个所述电芯单元中，所述第一极耳和所述第二极耳均设置为一个，所述电芯单元设置为两个。
优选的，所述第一极耳设置于所述第一头部、所述第一中部、所述第一尾部中的任一者，所述第二极耳设置于所述第二头部、所述第二中部、所述第二尾部中的任一者。
优选的，所述第一极耳设置为两个，两个所述第一极耳分别设置于所述第一头部、所述第一尾部、所述第一中部中的任意两者。
优选的，所述第一极耳设置为两个，两个所述第一极耳均设置于所述第一头部、所述第一尾部、所述第一中部中的任一者。
优选的，所述第二极耳设置为两个，两个所述第二极耳分别设置于所述第二头部、所述第二尾部、所述第二中部中的任意两者。
优选的，所述第二极耳设置为两个，各所述第二极耳均设置于所述第二头部、所述第二中部、所述第二尾部中的一者。
优选的，在所述电芯的厚度方向上，所有所述第一极耳的投影互不重叠，所有所述第二极耳的投影互不重叠，所有所述第一极耳的投影与所有所述第二极耳的投影互不重叠。
本发明通过在电池有以下优点：
本申请所提供的电池包含电芯和第一保护板，电芯包含至少两个电芯单元，而每个电芯单元包含至少一个第一极耳和至少一个第二极耳，使得整个电芯包含至少两个第一极耳和至少两个第二极耳，通过第一极耳、第二极耳和第一保护板的数量增加，使得单个第一保护板所承受的电流有所减小，进而减小第一保护板、第一极耳、第二极耳处的发热量，提高电池的安全性、延长电池的使用寿命、提升用户体验。同时，电芯内包含至少两个电芯单元，使得单个电芯单元承受的电流随之减小，进而减小电池的内部发热量，提高电池的安全性、延长电池的使用寿命、提升用户体验。
附图说明
图1为本申请一个实施例所提供的电池的结构示意图；
图2为本申请一个实施例所提供的电池中，电芯的结构示意图；
图3和图4分别为本申请一个实施例所提供的电池中的两个电芯单元的结构示意图；
图5为图3和图4所示电芯单元沿电池厚度方向叠加后的示意图；
图6至8为电芯单元为卷绕式电芯单元，且第一极耳设置为一个时，本申请不同实施例所提供的电池中，第一极片与第一极耳的几种不同的设置方式的示意图；
图9至11为电芯单元为卷绕式电芯单元，且第二极耳设置为一个时，本申请不同实施例所提供的电池中，第二极片与第二极耳的几种不同的设置方式的示意图；
图12～图17为电芯单元为卷绕式电芯单元，且第一极耳设置为两个时，本申请不同实施例所提供的电池中，第一极片与第一极耳的几种不同的设置方式的示意图；
图18～23为电芯单元为卷绕式电芯单元，且第二极耳设置为两个时，本申请不同实施例所提供的电池中，第二极片与第二极耳的几种不同的设置方式的示意图；
图24为本申请一个实施例所提供的电池中，电芯的卷绕示意图；
图25为电芯单元为叠片式电芯单元时，本申请一个实施例所提供的电池中，第一极片与第一极耳的设置方式的示意图；
图26为电芯单元为叠片式电芯单元时，本申请一个实施例所提供的电池中，第二极片与第二极耳的设置方式的示意图；
图27为本申请一个实施例所提供的电池中，电芯单元实施叠片操作后的结构示意图；
图28为本申请另一个实施例所提供的电池的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1-5所示，本申请实施例提供了一种电池，其包括电芯100、保护板和封装壳20。电芯100包括至少两个电芯单元102，该电芯单元102可以是一个裸电芯，也可以是两个裸电芯串联。各电芯单元102均设置于同一个封装壳20内。封装壳20可以是软质封装袋，也可以是刚性的金属壳体。各电芯单元102之间可以采用并联的连接方式。每个电芯单元102均包括第一极片11、第二极片12、第一极耳13和第二极耳14。第一极片11的极性与第二极片12的极性相反，第一极耳13设置于第一极片11上，第二极耳14设置于第二极片12上。具体地，第一极片11可以是阴极极片，第一极耳13为阴极极耳，第二极片12为阳极极片，第二极耳14为阳极极耳；或者，第一极片11是阳极极片，第一极耳13为阳极极耳，第二极片12是阴极极片，第二极耳14为阴极极耳。
上述第一极片11具体可以包括第一基材110以及涂覆于该第一基材110上的第一活性物质层111，该第一极耳13可以焊接于第一基材110上，也可以与第一基材110一体成型，或者通过导电胶粘接于第一基材110上，当然，也可以采用其他方式。同理地，上述第二极片12具体可以包括第二基材120以及涂覆于该第二基材120上的第二活性物质层121，该第二极耳14可以焊接于第二基材120上，也可以与第二基材120一体成型或者通过导电胶粘接于第二基材120上，当然，也可以采用其他方式。可以理解地，第一极片11上设置第一极耳13的位置以及第二极片12上设置第二极耳14的位置处均不设置活性物质。
需要说明的是，本文中的“第一”和“第二”并非是对极片、极耳等的数量限制，而是为了方便描述而对极片、极耳等作出区分。
上述保护板设置为多个，即保护板可以设置为两个或者两个以上。保护板包括至少两个第一保护板10，该第一保护板10与一个电芯单元102的第一极耳13和第二极耳14连接，其余保护板为第二保护板，该第二保护板仅与第一极耳13或者第二极耳14连接，或者与两者均不连接。
本申请实施例所提供的电池通过第一极耳13、第二极耳14和第一保护板10的数量增加，使得单个第一保护板10所承受的电流有所减小，进而减小第一保护板10、第一极耳13、第二极耳14处的发热量，提高电池的安全性、延长电池的使用寿命、提升用户体验。同时，电芯100内包含至少两个电芯单元102，使得单个电芯单元102承受的电流随之减小，进而减小电池的内部发热量，提高电池的安全性、延长电池的使用寿命、提升用户体验。
上述各电芯单元102在同一个封装壳20内的排布方式比较多样，例如，一种实施例中，如图3-5所示，各电芯单元102可以沿自身厚度方向(即图24中所示的Y方向)叠置于同一个封装壳20内，另一种实施例中，各电芯单元102沿自身的宽度方向(即图3中所示的Y方向)或长度方向(即图3中所示的X方向)排布于同一个封装壳20内。当然，除了这两种具体实施方式以外，还可以采用其他方式，本文对此不作限制。
如图6-图23所示，上述电池中的电芯单元102可以采用卷绕式电芯单元，也就是说，该电芯单元102可以采用卷绕工艺加工而成。此时，第一极片11和第二极片12展开时通常为长条形结构，第一极片11具体可以包括第一头部112、第一中部113和第一尾部114，三者沿着第一极片11的延伸方向顺次连接，第二极片12包括第二头部122、第二中部123和第二尾部124，三者沿着第二极片的延伸方向顺次连接。
可选地，如图3-5所示，每个电芯单元102中，第一极耳13和第二极耳14均设置为一个，以使得电芯100的结构相对比较简单。此时，每个电芯单元102中，第一极耳13可以设置于第一头部112、第一中部113、第一尾部114中的任一者，例如：如图6所示，第一极耳13设置于第一头部112；如图7所示，第一极耳13设置于第一中部113；如图8所示，第一极耳13设置于第一尾部114。同理地，第二极耳14可以设置于第二头部122、第二中部123、第二尾部124中的任一者，例如：如图9所示，第二极耳14设置于第二头部122；如图10所示，第二极耳14设置于第二中部123；如图11所示，第二极耳14设置于第二尾部124。
进一步地，如图5所示，电芯单元102可以设置为两个，使得整个电芯100可以伸出四个极耳。参见图1所示，此时，第一保护板10可以设置为两个，其中一个第一保护板10与一对第一极耳13和第二极耳14连接，另一个第一保护板10与另一对第一极耳13和第二极耳14连接。此种结构基本可以满足电池的使用需求，而且还可以进一步简化电池的结构。
上述第一极耳13的三种设置方式和第二极耳14的三种设置方式可以根据实际情况进行自由组合。如果考虑电池的内部发热量，那么可以可选第一极耳13设置于第一中部113，第二极耳14设置于第二中部123。此种设置方式下，第一极片11相当于被第一极耳13分成并联的两部分，每部分通过的电流随之减小，因此可以降低电池的内部发热量，同理地，第二极片12被第二极耳14分成并联的两部分，每部分通过的电流随之减小，因此可以降低电池的内部发热量。
其次可以选择第一极耳13设置于第一头部112、第二极耳14设置于第二尾部124，或者第一极耳13设置于第一尾部114、第二极耳14设置于第二头部122的方式。此种方式下，第一保护板10与处于第一头部112的第一极耳13和处于第二头部122的第二极耳14连接，或者第一保护板10与处于第一尾部114的第一极耳13和处于第二尾部124的第二极耳14连接，使得电流可以从第一极片11的头部或尾部输出到中间后输出，同样地电流可以从第二极片12的头部或尾部流动到中间后输出。
再次可以选择第一极耳13设置于第一头部112、第二极耳14设置于第二中部123，或者第一极耳13设置于第一中部113、第二极耳14设置于第一头部112的方式，也可以选择第一极耳13设置于第一尾部114、第二极耳14设置于第二尾部124，或者第一极耳13设置于第一头部112，第二极耳14设置于第二头部122的方式。
当然，上述第一极耳13和第二极耳14还可以设置为两个或两个以上。
第一极耳13和第二极耳14均设置为两个时，对于两个第一极耳13的具体设置位置，本申请实施例可以提供如下几种方式，当然，两个第一极耳13的具体设置位置并不局限于下文描述的方式。
两个第一极耳13分别设置于第一头部112、第一中部113和第一尾部114中的任意两者。例如，如图12所示，两个第一极耳13分别设置于第一头部112和第一中部113，或者如图13所示，两个第一极耳13分别设置于第一中部113和第一尾部114，或者如图14所示，两个第一极耳13分别设置于第一头部112和第一尾部114。
第二种，两个第一极耳13均设置于第一头部112、第一中部113和第一尾部114中的任一者。例如，如图15所示，两个第一极耳13均设置于第一头部112，或者如图16所示，两个第一极耳13均设置于第一中部113，或者如图17所示，两个第一极耳13均设置于第一尾部114。当两个第一极耳13均设置于第一中部113时，电芯100卷绕后的结构可以参考图23所示，第一极耳13和第二极耳14采用其他设置方式时所形成的电芯100可以以图23作为参考，本文对此不再赘述。
同理地，对于两个第二极耳14的具体设置位置，本申请实施例可以提供如下几种方式，当然，两个第二极耳14的具体设置位置并不局限于下文描述的方式。
第一种，两个第二极耳14分别设置于第二头部122、第二中部123和第二尾部124中的任意两者。例如，如图18所示，两个第二极耳14分别设置于第二头部122和第二中部123，或者如图19所示，两个第二极耳14分别设置于第二中部123和第二尾部124，或者如图20所示，两个第二极耳14分别设置于第二头部122和第二尾部124。
第二种，两个第二极耳14均设置于第二头部122、第二中部123和第二尾部124中的任一者。例如，如图21所示，两个第二极耳14均设置于第二头部122，或者如图22所示，两个第二极耳14均设置于第二中部123，或者如图23所示，两个第二极耳14均设置于第二尾部124。
上述第一极耳13的六种设置方式和第二极耳14的六种设置方式可以根据实际情况进行自由组合。并且，上文披露的设置方式也可以同理沿用到三个甚至更多个第一极耳13和第二极耳14的设置中，本文对此不再赘述。
如果考虑电池的内部发热量，那么可以选择第一极耳13均设置于第一中部113，第二极耳14均设置于第二中部123。此种设置方式下，第一极片11相当于被第一极耳13分成并联的两部分，每部分通过的电流随之减小，因此可以降低电池的内部发热量，同理地，第二极片12被第二极耳14分成并联的两部分，每部分通过的电流随之减小，因此可以降低电池的内部发热量。
其次可以选择第一极耳13均设置于第一头部112、第二极耳14均设置于第二尾部124，或者第一极耳13均设置于第一尾部114、第二极耳14均设置于第二头部122的方式。此种方式下，第一保护板10与处于第一头部112的第一极耳13和处于第二头部122的第二极耳14连接，或者第一保护板10与处于第一尾部114的第一极耳13和处于第二尾部124的第二极耳14连接，使得电流可以从第一极片11的头部或尾部输出到中间后输出，同样地电流可以从第二极片12的头部或尾部输出到中间后输出。
再次可以选择第一极耳13均设置于第一头部112、第二极耳14均设置于第二中部123，或者第一极耳13均设置于第一中部113、第二极耳14均设置于第一头部112的方式，也可以选择第一极耳13均设置于第一尾部114、第二极耳14均设置于第二尾部124，或者第一极耳13均设置于第一头部112，第二极耳14均设置于第二头部122的方式。
当然，电芯单元102除了设置为卷绕式电芯单元外，还可以均设置为叠片式电芯单元，或既包括卷绕式电芯单元也包括叠片式电芯单元。叠片式电芯单元中，第一极片11上可以仅设置一个第一极耳13，也可以设置两个甚至更多个第一极耳13；第二极片12上可以仅设置一个第二极耳14，也可以设置两个甚至更多个第二极耳14。此时，第一保护板10也可以设置为两个、三个甚至更多个。如图25-27所示，该叠片式电芯单元的加工工艺可以参考现有技术，例如依次进行极片的裁切(形成第一极耳13和第二极耳14)、极片及隔离膜15的堆叠、第一极耳13和第二极耳14的焊接、第一极耳13和第二极耳14的折弯及封装等工序，以完成电池的加工。
前文对第一保护板10设置为两个时的实施例进行了说明，第一保护板10也可以设置为三个或更多个，当第一保护板10设置为三个时，电池的结构可以如图28所示。此实施例中，多个第一保护板10中的一部分第一保护板10可以仅连接一个第一极耳13和一个第二极耳14，一部分第一保护板10可以连接两个第一极耳13，一个第二极耳14，因此此时存在未与第一保护板10连接的第二极耳14。当然，第一保护板10也可以连接更多个第一极耳13或者更多个第二极耳14。
当上述电池加工完毕后，电芯100的各第一极耳13和各第二极耳14可以分布在整个电芯100的同侧或不同侧，可选沿着电芯100的长度方向(即图1、图2和图27所示的X方向)。具体地，各第一极耳13可以分布于电芯100的相对两侧，或者各第一极耳13分布于电芯100的同一侧；同理地，各第二极耳14可以分布于电芯100的相对两侧，或者各第二极耳14分布于电芯100的同一侧。为了便于电池的加工，可以将各第一极耳13和各第二极耳14均设置于电芯100的同一侧，以此仅在该侧实施相关的加工操作即可。
根据上文对各第一极耳13和第二极耳14的排布位置的描述，可以获知，各第一极耳13和第二极耳14可能有一部分甚至全部位于电芯100的同一侧，这些第一极耳13和第二极耳14可以排布在不同的面内，也就是说，各第一极耳13和各第二极耳14可以沿着电芯100的厚度方向(即图24中所示的Y方向)排列。然而，此种结构下，极耳处的封装就会比较复杂。因此，为了简化电池的封装操作，可选以下结构：在电芯100的厚度方向上，各第一极耳13的投影互不重叠，各第二极耳14的投影互不重叠，各第一极耳13的投影与各第二极耳14的投影互不重叠。如此设置后，就可以在封装电池时，将各第一极耳13和第二极耳14设置于同一面内，以此达到前述目的。
上述电池中，各第一极耳13相对于第一极片11伸出，其伸出长度可以定义为第一伸出长度；各第二极耳14相对于第二极片12伸出，其伸出长度可以定义为第二伸出长度。为了进一步简化电池的加工工序，第一伸出长度可以与第二伸出长度相等，以使得第一极耳13与第二极耳14的加工参数基本相同，达到简化加工工序的效果。
可选地，本申请实施例提供的电池中，第二极耳14可以为阳极极耳，该阳极极耳采用镍材或者铜材或者其他材质制成，第一极耳13可以为阴极极耳，该阴极极耳采用铝材制成。第一极耳13和第二极耳14采用此种结构后，可以进一步优化电池的性能。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，包括电芯、保护板和封装壳，其特征在于，
所述电芯包括至少两个电芯单元，各所述电芯单元均设置于同一个所述封装壳内，每个所述电芯单元均包括第一极片、第二极片、第一极耳和第二极耳，所述第一极片的极性与所述第二极片的极性相反，所述第一极耳设置于所述第一极片上，所述第二极耳设置于所述第二极片上；
所述保护板设置为多个，所述保护板包括至少两个第一保护板，所述第一保护板与一个所述电芯单元的所述第一极耳和所述第二极耳连接。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，各所述电芯单元沿自身厚度方向叠置于一个所述封装壳内。
3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯单元为卷绕式电芯单元，单个所述电芯单元中：所述第一极片包括第一头部、第一中部和第一尾部，三者沿着所述第一极片的延伸方向顺次连接，所述第二极片包括第二头部、第二中部和第二尾部，三者沿着所述第二极片的延伸方向顺次连接。
4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，每个所述电芯单元中，所述第一极耳和所述第二极耳均设置为一个，所述电芯单元设置为两个。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述第一极耳设置于所述第一头部、所述第一中部、所述第一尾部中的任一者，所述第二极耳设置于所述第二头部、所述第二中部、所述第二尾部中的任一者。
6.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述第一极耳设置为两个，两个所述第一极耳分别设置于所述第一头部、所述第一尾部、所述第一中部中的任意两者。
7.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述第一极耳设置为两个，两个所述第一极耳均设置于所述第一头部、所述第一尾部、所述第一中部中的任一者。
8.根据权利要求6或7所述的电池，其特征在于，所述第二极耳设置为两个，两个所述第二极耳分别设置于所述第二头部、所述第二尾部、所述第二中部中的任意两者。
9.根据权利要求6或7所述的电池，其特征在于，所述第二极耳设置为两个，各所述第二极耳均设置于所述第二头部、所述第二中部、所述第二尾部中的一者。
10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述电芯的厚度方向上，所有所述第一极耳的投影互不重叠，所有所述第二极耳的投影互不重叠，所有所述第一极耳的投影与所有所述第二极耳的投影互不重叠。
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