CN110783620A - 电芯以及电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电芯，所述电芯包括多个电芯单元，所述多个电芯单元包括至少一个第一电芯单元，其中所述第一电芯单元包括至少一个单面涂布极片。所述单面涂布极片可以设置在所述多个电芯单元的最外层，当所述电芯和导电壳体之间的隔膜破损失效时，所述电芯最外层的单面涂布极片和导电壳体直接接触，所述单面涂布极片的极性和所述导电壳体的极性相同，不产生电流，提高了安全性。进一步地，本申请所述电芯和导电壳体之间不设置绝缘膜便可实现绝缘功能，充分利用了电芯内部空间，提高了电芯的能量密度，降低了生产成本。本申请还提供了一种电池，所述电池包括所述电芯。

Description

电芯以及电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池设备领域，特别涉及一种电芯以及电池。

背景技术

随着移动设备技术的进步，对可充电电池的需求不断增加。低容量的可充电电池可以用于移动电话、笔记本电脑和便捷式摄像机等，而大容量的可充电电池可用于电动汽车的电源等。

锂离子动力电池被广泛应用在电动汽车领域。行业主流的锂离子动力电池主要有方形、软包和圆柱等三种类型。其中，方形铝壳电池因其较高的成组率、较低的PACK成本和较高的系统能量密度而得到广泛的使用。

目前方形铝壳电池多采用铝壳为正极，多个电芯通过绝缘膜包裹后装入铝壳，每个电芯由双面涂布正极料的正极片、隔膜、双面涂布负极料的负极片依次堆叠而成，其中，电芯的最外层为隔膜、次外层为双面涂布负极料的负极片。也就是——电芯次外层的双面涂布负极料的负极片和作为正极的铝壳之间由绝缘膜和隔膜隔开。当绝缘膜和隔膜破损，负极料和作为正极的铝壳直接接触，易造成电池内部短路。

因此，有必要设计一种电芯来解决负极片和正极铝壳接触造成电池内部短路的问题。

发明内容

为解决上述负极片和正极铝壳接触造成电池内部短路的技术问题，本发明公开了一种电芯，包括：多个电芯单元，所述多个电芯单元包括至少一个第一电芯单元，其中：所述第一电芯单元包括：至少一个单面涂布极片。

在一些实施例中，所述至少一个单面涂布极片包括至少一个单面涂布正极片；以及所述第一电芯单元包括：双面涂布负极片、隔膜、以及所述至少一个单面涂布正极片依次堆叠。

在一些实施例中，所述至少一个单面涂布极片包括至少一个单面涂布负极片；以及所述第一电芯单元包括：双面涂布正极片、隔膜、以及所述至少一个单面涂布负极片依次堆叠。

在一些实施例中，所述多个电芯单元还包括：至少一个第二电芯单元，其中所述第二电芯单元由双面涂布负极片、隔膜、以及双面涂布正极片依次堆叠。

在一些实施例中，所述多个电芯单元串联排列成电芯单元序列，其中：所述电芯单元序列中的第一个电芯单元为第一电芯单元，以及所述电芯单元序列中的最后一个电芯单元为第一电芯单元。

在一些实施例中，所述第一个电芯单元和所述最后一个电芯单元之间的都是第二电芯单元。

在一些实施例中，所述电芯序列中任意两个相邻电芯单元之间包括隔膜。

在一些实施例中，所述电芯单元序列的两端包括隔膜。

本发明还公开了一种电池，包括：导电壳体，包括第一容置腔；以及至少一个所述电芯，所述电芯设置在所述第一容置腔内。

在一些实施例中，所述电池包括两个所述电芯，其中，两个所述电芯相同，并且两个所述电芯并联。

综上，本发明所述电芯，电芯最外层设置单面涂布正极料的正极片，所述正极片的正极集流体(铝箔)在外侧，当所述电芯和作为正极的导电壳体(铝壳)之间的隔膜破损失效时，电芯最外层的铝箔和作为正极的导电铝壳直接接触，不产生电流，从而避免了传统电池中绝缘膜和隔膜破损产生的电池内部短路问题，提高了电池的安全性。进一步地，本发明所述电芯和导电壳体之间可以不设置绝缘膜(比如Mylar膜)便可实现绝缘功能，充分利用了电池内部空间，提高了电池的能量密度，降低了生产成本。本发明还提供了一种电池，所述电池包括所述电芯。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种电池外观示意图；

图2是本发明实施例提供的一种电芯在电池中的装配示意图；

图3是图2中A区的详细视图；

图4是本发明实施例提供的一种多个电芯单元堆叠示意图；

图5示出了根据本发明多个实施例的一种第一电芯单元示意图；

图6示出了根据本发明多个实施例的一种第一电芯单元示意图；

图7是本发明实施例提供的一种第二电芯单元示意图；

图8示出了根据本发明多个实施例的一种电芯单元序列示意图；

图9是包含有图8所示电芯单元序列的一种电芯结构示意图；

图10示出了根据本发明多个实施例的一种电芯单元序列示意图；

图11示出了根据本发明多个实施例的一种电池结构示意图；以及

图12示出了根据本发明多个实施例的一种电池结构示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本发明的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本发明中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本公开不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。

考虑到以下描述，本公开的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作和功能、以及部件的组合和制造的经济性可以得到明显提高。参考附图，所有这些形成本公开的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围。

以下描述可以显著改进本公开的这些和其他特征，以及结构的相关元件的操作和功能，以及组件的组合和制造的经济效率。所有这些都参考附图形成本公开的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本公开的范围。还应理解，附图未按比例绘制。

本发明提供了一种电芯100。电芯100可以是锂离子电芯，也可以是氢燃料电芯或者核燃料电芯等。电芯100可以应用在各种领域，比如电芯100可以是手机电池电芯、电脑电池电芯、汽车电池电芯、无人机电池电芯等。电芯100可以放置在方形铝壳电池中，也可以应用在软包电池中，从而组成完整的电池。本发明还提供了一种装有电芯100的电池800。

图1是本发明实施例提供的一种电池800外观示意图。图2是本发明实施例提供的一种电芯100在电池800中的装配示意图。电池800可以包括电芯100和导电壳体500。电芯100在导电壳体500内。

图3是图2中A区的详细视图。导电壳体500可以包括第一容置腔510，电芯100设置在第一容置腔510内。第一容置腔510用于承载电芯100，为电芯100提供有效束缚和保护。导电壳体500可以和电芯100中的至少一个正极片10电连接，即导电壳体500可以被认为是电芯100的正极。

电芯100可以包括多个电芯单元200。所述多个电芯单元200串联排列成电芯单元序列并堆叠在一起。为根据本申请所描述的电芯100，串联排列指的是在任意相邻两个电芯单元中，前一个电芯单元的尾部的极片极性和后一个电芯单元的首部的极片极性相反。比如，若前一个电芯单元的尾部为负极片，那么，与其相邻的后一个电芯单元的首部为正极片；若前一个电芯单元的尾部为正极片，那么，与其相邻的后一个电芯单元的首部为负极片。需要特别说明的是，本申请中所述串联排列仅表示电芯单元的排列结构，不包括电芯单元之间的电连接。每个电芯单元200可以由正极片10、隔膜30、以及负极片20堆叠而成。相邻两个电芯单元200之间可以包括隔膜30。

所述正极片10指的是将正极浆料251涂布在正极集流体252的单面或者双面。所述正极浆料251可以由正极活性物质、正极粘结剂和正极导电剂等混合后制得。所述正极活性物质可以是磷酸铁锂、镍酸锂、锰酸锂、钴酸锂、镍钴铝三元或者镍钴锰三元等。所述正极集流体252可以是铝箔。

所述负极片20指的是将负极浆料261涂布在负极集流体262的单面或者双面。所述负极浆料261可以由包括硅和石墨的复合材料制成。当然，所述负极浆料261也可以由合金类负极材料(比如锡基合金、铝基合金)或者金属氧化物类负极材料(比如钛酸锂、锡基复合氧化物)制成。所述负极集流体262可以是铜箔。

所述隔膜30具有良好的离子通过性，可以让锂离子自由通过；同时隔膜30又是绝缘体，可以实现正极片和负极片之间的绝缘，避免电池内部短路。隔膜30可以是单层PP膜、单层PE膜、双层PP/PE膜，或者三层PP/PE/PP复合膜等。所述隔膜30在正负极片之间的堆叠的方式可以是Z字形堆叠，也就是隔膜30以Z字形隔开正极片10和负极片20，隔膜30分隔包覆正极片10和负极片20，避免正极片10和负极片20直接接触造成短路。采用Z字形叠片，电芯100内部结构一致，各个部位厚度也相应一致。因此，电芯100的厚度更容易控制。同时，Z字形堆叠结构使得电芯100内部结构统一，因此电芯100内部不同位置正负极反应速率相对一致，电芯100不容易产生变形。

图4是本发明实施例提供的一种多个电芯单元200堆叠示意图。在图4中，一系列的电芯单元200堆叠在一起。可以看到，所述多个电芯单元200可以包括至少一个第一电芯单元300。

第一电芯单元300包括至少一个单面涂布极片。所述单面涂布极片指的是在集流体的一面至少一部分没有涂布浆料的极片；比如，所述单面涂布极片可以是所述集流体有一面完全没有涂布浆料的极片。相对应地，双面涂布极片可以指在集流体的两面涂布浆料的极片。第一电芯单元300由单面涂布极片、隔膜、以及双面涂布极片依次堆叠而成。

在一些实施例中，所述至少一个单面涂布极片包括至少一个单面涂布正极片。图5示出了根据本发明多个实施例的一种第一电芯单元310示意图。第一电芯单元310由双面涂布负极片240、隔膜30、以及单面涂布正极片210依次堆叠而成。其中，正极集流体252在第一电芯单元310的最外层。也就是第一电芯310的最外层分别为负极浆料261和正极集流体252。

在一些实施例中，所述至少一个单面涂布极片包括至少一个单面涂布负极片。图6示出了根据本发明多个实施例的一种第一电芯单元320示意图。第一电芯单元320由双面涂布正极片230、隔膜30、以及单面涂布负极片220依次堆叠而成。其中，负极集流体262在第一电芯单元320的最外层，也就是第一电芯320的最外层分别为正极浆料251和负极集流体262。

继续参考图4，在一些实施例中，多个电芯单元200还可以包括多个第二电芯单元400。图7是本发明实施例提供的一种第二电芯单元400示意图。第二电芯单元400由双面涂布负极片240、隔膜30、以及双面涂布正极片230依次堆叠而成。

在一些实施例中，所述多个电芯单元200串联排列成电芯单元序列600，其中：所述电芯单元序列600中的第一个电芯单元为第一电芯单元300，以及所述电芯单元序列600中的最后一个电芯单元为第一电芯单元300。在一些实施例中，所述第一个电芯单元和所述最后一个电芯单元之间的都是第二电芯单元400。在一些实施例中，所述电芯单元序列600的两端可以包括隔膜30。

图8示出了根据本发明多个实施例的一种电芯单元序列610示意图。图9是包含有图8所示电芯单元序列610的一种电芯结构110示意图。电芯单元序列610中的第一个电芯单元和最后一个电芯单元为第一电芯单元310。其中，正极集流体252在电芯单元序列610的最外层。也就是，如图9所示，沿电池外部向电池内部的方向P，电芯110靠近导电壳体500一侧的结构依次为：第一层为隔膜30；第二层为正极集流体252(铝箔)；第三层为正极浆料251；第四层为隔膜30；第五层为负极浆料261；第六层为负极集流体262(铜箔)；第七层为负极浆料261；后续依次为隔膜30-双面涂布正极片230和隔膜30-双面涂布负极片240交替层叠。将电芯110置于导电壳体500(与正极片电连接的铝壳)内，当电芯110和导电壳体500之间的绝缘膜(比如Mylar膜)以及电芯110最外层的隔膜30破损失效时，电芯110最外层的正极集流体252(铝箔)和作为正极的导电壳体500(铝壳)直接接触。正极集流体252(铝箔)和作为正极的导电壳体500(铝壳)之间不会产生电流，提高了安全性。进一步地，电芯110外部可以不包裹绝缘膜(比如Mylar膜)便可实现绝缘功能。一方面，取消绝缘膜可以提高电池内部空间的利用率，提高电池的能量密度；另一方面，取消包裹绝缘膜的工艺流程，降低了电池生产成本。当然，在实现绝缘功能的的前提下，电芯单元序列600的两端也可以不包括隔膜30。

图10示出了根据本发明多个实施例的一种电芯单元序列620示意图。电芯单元序列620中的第一个电芯单元是第一电芯单元310，其中，正极集流体252在电芯单元序列620的最外层；电芯单元序列620中的最后一个电芯单元是第一电芯单元320，其中，负极集流体262在电芯单元序列620的最外层。也就是，电芯单元序列620两端的极片分别是单面涂布负极片220(负极集流体262在最外层)和单面涂布正极片210(正极集流体252在最外层)。

需要说明的是，上述实施例中，电池800是单电芯结构。在实际应用中，电池800可以包括多个电芯，所述多个电芯并联。比如，在一些实施例中，电池800可以包括两个电芯100，其中，两个电芯100相同，并且两个电芯100并联。

图11示出了根据本发明多个实施例的一种电池820结构示意图。电池820包括两个相同的电芯120。每个电芯120内的多个电芯单元按照电芯单元序列620排列。每个电芯120最外层的极片分别为单面涂布负极片220和单面涂布正极片210。两个电芯120并联。第一个电芯120的单面涂布负极片220的一侧和第二个电芯120的单面涂布正极片210的一侧贴合，贴合面为L。也就是，电池800内部沿贴合面L完全对称。

沿贴合面L向导电壳体500的方向Q，每个电芯120靠近贴合面L一侧的结构依次为：第一层为隔膜30；第二层为负极集流体262(铜箔)；第三层为负极浆料261；后续依次为隔膜30-双面涂布正极片230和隔膜30-双面涂布负极片240交替层叠。

沿电池外向电池内的方向P，电芯120靠近导电壳体500一侧的结构依次为：第一层为隔膜30；第二层为正极集流体252(铝箔)；第三层为正极浆料251；后续依次为隔膜30-双面涂布负极片240和隔膜30-双面涂布正极片230交替层叠。

图12示出了根据本发明多个实施例的一种电池810结构示意图。电池810包括两个相同的电芯110。每个电芯110内的多个电芯单元按照电芯单元序列610排列。每个电芯110最外层的极片均为单面涂布正极片210。两个电芯110并联。第一个电芯110的单面涂布正极片210的一侧和第二个电芯110的单面涂布正极片210的一侧贴合，贴合面为L。也就是，电池800内部沿贴合面L完全对称。

沿贴合面L向导电壳体的方向Q，每个电芯110靠近贴合面L一侧的结构依次为：第一层为隔膜30；第二层为正极集流体252(铝箔)；第三层为正极浆料251；第四层为隔膜30；第五层为负极浆料261；第六层为负极集流体262(铜箔)；第七层为负极浆料261；后续依次为隔膜30-双面涂布正极片230-隔膜30-双面涂布负极片240交替层叠。

沿电池外向电池内的方向P，电芯110靠近导电壳体500一侧的结构依次为：第一层为隔膜30；第二层为正极集流体252(铝箔)；第三层为正极浆料251；第四层为隔膜30；第五层为负极浆料261；第六层为负极集流体262(铜箔)；第七层为负极浆料261；后续依次为隔膜30-双面涂布正极片230-隔膜30-双面涂布负极片240交替层叠。当电池中的极片数量为奇数时，电池810较电池82更充分利用了电池内部的空间，提高了电池能量密度。同时，电池810中，每个电芯110两侧面的极片相同，将两个电芯110并联装进导电壳体500时更便捷。

当然，电池800也可以包括三个或者三个以上电芯，该三个或者三个以上电芯并联。

综上所述，本发明提供一种电芯，所述电芯包括多个电芯单元，所述多个电芯单元包括至少一个第一电芯单元，其中所述第一电芯单元包括至少一个单面涂布极片。所述单面涂布极片可以设置在所述多个电芯单元的最外层，当所述电芯和导电壳体之间的隔膜破损失效时，所述电芯最外层的单面涂布极片和导电壳体直接接触，所述单面涂布极片的极性和所述导电壳体的极性相同，不产生电流，提高了安全性。进一步地，本发明所述电芯和导电壳体之间不设置绝缘膜便可实现绝缘功能，充分利用了电芯内部空间，提高了电芯的能量密度，降低了生产成本。本发明还提供了一种电池，所述电池包括所述电芯。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本公开提出，并且在本公开的示例性实施例的精神和范围内。

此外，本申请中的某些术语已被用于描述本公开的实施例。例如，“一个实施例”，“实施例”和/或“一些实施例”意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本公开的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对“实施例”或“一个实施例”或“替代实施例”的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本公开的一个或多个实施例中适当地组合。

应当理解，在本公开的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本公开的目的，本申请有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。或者，本申请又是将各种特征分散在多个本申请的实施例中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。

在一些实施方案中，表达用于描述和要求保护本申请的某些实施方案的数量或性质的数字应理解为在某些情况下通过术语“约”，“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另有说明，否则“约”，“近似”或“基本上”可表示其描述的值的±20％变化。因此，在一些实施方案中，书面描述和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据特定实施方案试图获得的所需性质而变化。在一些实施方案中，数值参数应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本申请的一些实施方案列出了广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中都列出了尽可能精确的数值。

本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。

最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的那些实施例。

Claims (10)

1.电芯，其特征在于，包括：多个电芯单元，所述多个电芯单元包括至少一个第一电芯单元，其中：

所述第一电芯单元包括：至少一个单面涂布极片。

2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述至少一个单面涂布极片包括至少一个单面涂布正极片；以及

所述第一电芯单元包括：双面涂布负极片、隔膜、以及所述至少一个单面涂布正极片依次堆叠。

3.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述至少一个单面涂布极片包括至少一个单面涂布负极片；以及

所述第一电芯单元包括：双面涂布正极片、隔膜、以及所述至少一个单面涂布负极片依次堆叠。

4.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述多个电芯单元还包括：至少一个第二电芯单元，其中

所述第二电芯单元由双面涂布负极片、隔膜、以及双面涂布正极片依次堆叠。

5.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，其中，所述多个电芯单元串联排列成电芯单元序列，其中：

所述电芯单元序列中的第一个电芯单元为第一电芯单元，以及

所述电芯单元序列中的最后一个电芯单元为第一电芯单元。

6.如权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述第一个电芯单元和所述最后一个电芯单元之间的都是第二电芯单元。

7.如权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述电芯序列中任意两个相邻电芯单元之间包括隔膜。

8.如权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述电芯单元序列的两端包括隔膜。

9.电池，其特征在于，包括：

导电壳体，包括第一容置腔；以及至少一个

权利要求1-8中任一项所述的电芯，所述电芯设置在所述第一容置腔内。

10.如权利要求9所述电池，其特征在于，包括两个所述电芯，其中，两个所述电芯相同，并且两个所述电芯并联。

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