CN111341993A - 电芯及其电池 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了电芯及其电池。所述电芯包括电极组件，电极组件包括第一端面和与第一端面相对设置的第二端面，在第一端面和第二端面中的至少一者贴设有第一绝缘组件，第一绝缘组件包括具有粘性的第一区域和不具有粘性的第二区域，第二区域围绕第一区域。由此，在电芯跌落过程中，具有粘性的第一区域中溢出的胶就会流到第二区域超第一区域的边缘的部分，就不会溢出第一绝缘组件进而黏住包装电芯的包装袋，进而就不会将铝箔撕裂而导致电芯失效。
Description
技术领域
本申请涉及电池技术领域，具体的，涉及电芯及其电池。
背景技术
手机、蓝牙耳机、笔记本等便携式电子产品在使用过程中难免会发生跌落，在跌落过程中其使用的锂离子电池的电芯容易发生失效，为了防止因跌落导致该锂离子电池失效，通常会在电芯头部以及尾部粘结高粘性的绕胶，进而实现防止跌落过程中电解液冲击，造成隔膜翻折引起短路的效果，但是在跌落过程中高粘性的绕胶会产生溢胶，黏住包装袋，进而造成铝箔撕裂，依然有可能引起电池失效。
发明内容
本申请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，本申请的一个方面在于提出一种电芯，可提高该电芯在跌落过程中的安全性，保证电池不会失效，或电芯能量密度较高。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种电芯，所述电芯包括电极组件，所述电极组件包括第一端面和与所述第一端面相对设置的第二端面，根据本申请的实施例，在所述第一端面和所述第二端面中的至少一者贴设有第一绝缘组件，所述第一绝缘组件包括具有粘性的第一区域和不具有粘性的第二区域，所述第二区域围绕所述第一区域。由此，在电芯跌落过程中，具有粘性的第一区域中溢出的胶就会流到第二区域中，且不会溢出第二区域而黏住包装电芯的包装袋，进而就不会将铝箔撕裂而导致电芯失效，可提高电芯的安全性。
根据本申请的实施例，所述电芯包括第一平面和与所述第一平面相对设置的第二平面，所述第一平面的两端分别连接所述第一端面和所述第二端面，所述第二平面的两端分别连接所述第一端面和所述第二端面，所述第一绝缘组件的一端贴设在所述第一平面上，其另一端贴设在所述第二平面上或者贴设在所述第一平面与所述第二平面之间。
根据本申请的实施例，所述电芯还包括与所述电极组件电连接的极耳，所述极耳从所述第一端面或所述第二端面穿出，并相对所述第一端面或所述第二端面弯折以形成弯折部，在所述弯折部与所述第一端面或所述第二端面之间还贴设有第二绝缘组件。
根据本申请的实施例，所述电极组件通过多个第一极片、多个隔离膜、多个第二极片依序进行卷绕或堆叠而成，所述第二绝缘组件的一端贴设在所述第一极片的表面或所述第二极片的表面上，其另一端贴设在所述第一平面或所述第二平面上。
根据本申请的实施例，所述第一区域与所述第二区域的横截面积比大于等于1:5，且小于1:1。
根据本申请的实施例，所述第一区域或所述第二区域的横截面形状包括多边形、圆形或椭圆形中的至少一种。
根据本申请的实施例，在所述第二区域上进一步设置有具有粘性的第三区域，所述第三区域朝向所述第一端面和/或所述第二端面设置。
根据本申请的实施例，所述第三区域的横截面形状包括多边形、圆形或椭圆形中的至少一种。
根据本申请的实施例，所述第一区域或所述第三区域的成份包括苯乙烯-异戊二烯、聚氨酯类粘合剂、橡胶、丙烯酸酯、聚乙烯或聚氯乙烯中的至少一种。
根据本申请的另一方面，本申请提供了一种电池。该电池包括前面所述的任一种电芯和收容所述电芯的包装袋。由此，可使该电池在跌落后依然可以保持优异的使用性能，提高电池在跌落过程中的安全性。本领域技术人员可以理解，上述电池具有前面所述电芯的所有特征和优点，在此不做一一赘述。
附图说明
图1是本申请一个实施例中电芯的结构示意图；
图2是图1中第一绝缘组件展开后的结构示意图，其中，图2中的(b)是图2中的(a)中沿剖面线A-A’剖开的剖面图；
图3是本申请另一个实施例中电芯的结构示意图；
图4是图3中电芯的截面结构示意图；
图5是本申请另一个实施例中电芯的结构示意图；
图6是图5中电芯的截面结构示意图；
图7是本申请另一个实施例中第一绝缘组件展开后的结构示意图，其中，图7中的(b)是图7中的(a)中沿剖面线B-B’剖开的剖面图；
图8是本申请另一个实施例中第一绝缘组件展开后的结构示意图，其中，图8中的(b)是图8中的(a)中沿剖面线C-C’剖开的剖面图；
图9是本申请另一个实施例中第一绝缘组件展开后的结构示意图，其中，图9中的(b)是图9中的(a)中沿剖面线D-D’剖开的剖面图；
图10是本申请一个实施例中第一绝缘组件的结构示意图，其中，图10中的(a)是第一绝缘组件的第一区域的结构示意图，图10中的(b)是第一绝缘组件的第二区域的结构示意图；
图11是本申请另一个实施例中第一绝缘组件的结构示意图，其中，图11中的(a)是第一绝缘组件的第三区域的结构示意图，图11中的(b)是第一绝缘组件的第一区域和第二区域的结构示意图；
图12是本申请另一个实施例中第一绝缘组件展开后的结构示意图，其中，图12中的(b)是图12中的(a)中沿剖面线E-E’剖开的剖面图；
图13是本申请另一个实施例中电芯的截面结构示意图；
图14是本申请另一个实施例中电芯的截面结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例。下面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。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
根据本申请的一个方面，本申请提供了一种电芯，该电芯包括电极组件，电极组件包括第一端面100和与第一端面100相对设置的第二端面200，根据本申请的实施例，参照图1和图2，在第一端面100和第二端面200中的至少一者贴设有第一绝缘组件300，第一绝缘组件300包括具有粘性的第一区域310和不具有粘性的第二区域320，第二区域320围绕第一区域310。由此，在电芯跌落过程中，具有粘性的第一区域中溢出的胶就会流到第二区域内，且不会溢出第二区域而黏住包装电芯的包装袋，进而就不会将铝箔撕裂而导致电芯失效，可提高电芯的安全性。在一些实施例中，参照图2，第二区域320覆盖第一区域310，且第二区域320的边缘超出第一区域310的边缘，第一区域310朝向第一端面100或第二端面200设置。
根据本申请的实施例，为了提高电芯的安全性能，参照图1，电芯包括第一平面400和与第一平面相对设置的第二平面(图中未示出标号)，第一平面400的两端分别连接第一端面100和第二端面200，第二平面的两端分别连接第一端面100和第二端面200，第一绝缘组件300的一端贴设在第一平面400上，其另一端贴设在第二平面上，或者所述第一绝缘组件300的一端贴设在第一平面400上或第二平面上，其另一端贴设在第一平面400与第二平面之间的位置。由此，可以进一步束缚第一平面与第二平面，或者束缚极片与隔离膜，可以进一步提高电芯的安全性能。
根据本申请的实施例，参照图3(图中以极耳500从第一端面100穿出为例，图中两个极耳，分别表示正极耳和负极耳)，电芯还包括与电极组件电连接的极耳500，极耳500从第一端面100或第二端面200穿出，并相对第一端面100或第二端面200弯折以形成弯折部510，在弯折部510与第一端面100或第二端面200之间还贴设有第二绝缘组件600。由此，极耳500相对第一端面100或第二端面200弯折形成弯折部510，可利用弯曲的缓冲力来防止极耳500在跌落过程中断裂，进而防止电池失效。另外，通过设置第二绝缘组件600，可以有效防止极耳500的弯折部510与电极组件接触而造成短路的问题(尤其是跌落过程中，在电解液的冲击下，更容易发生弯折部510与电极组件接触)，所以本申请的上述设置方式可以大大提高电芯的过跌落性能，进而可以进一步提升电池的安全性能和使用寿命。
根据本申请的实施例，参照图3和4(图4为图3的竖向截面示意图)，电极组件通过多个第一极片710、多个隔离膜720、多个第二极片730依序进行卷绕或堆叠而成(即第一极片、隔离膜、第二极片、隔离膜、第一极片、隔离膜、第二极片…..依序进行卷绕或堆叠而成)，极耳500可以从第一端面100或第二端面200的中间某个位置穿出的，为了更好防止极耳500的弯折部510与电极组件接触，第二绝缘组件600的一端贴设在第一极片710的表面或第二极片730的表面上，其另一端贴设在第一平面400或第二平面上。在一些实施例中，，第二绝缘组件600的一端可以设置在与极耳500相邻的第一极片710或第二极片730的表面上，第二绝缘组件600的另一端贴设在第一平面400或第二平面上。由此，可以较好的防止极耳500与电极组件相接触，进而提升电芯在跌落中的安全性能。
根据本申请的实施例，参照图3至图6，为了进一步提高电芯的安全性能，与极耳500设置在同一端面的第一绝缘组件300的一端贴设在第一平面400上(如图3和图4)或第二平面上(如图5和图6所示，图6为图5的竖向截面示意图)，另一端贴设在第一极片710或第二极片730上。
根据本申请的实施例，形成第一极片710、第二极片730、隔离膜720和极耳500的材料没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。在本申请的实施例中，形成第一极片710(第一极片作为正极片)的材料包括但不限于钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰三元材料等。形成第二极片730(第二极片作为负极片)的材料包括但不限于石墨化中间相碳微球(MCMB)、无定形碳、硅类、锡类、天然石墨和人造石墨等材料。形成正极耳的材料包括但不限于铝(Al)材料。形成负极耳的材料包括但不限于镍(Ni)材料、铜镀镍(Ni-Cu)材料等材料。
根据本申请的实施例，为了进一步提高电芯在跌落中的安全性能，第二绝缘组件600可以采用与第一绝缘组件300相同的结构，即包括具有粘性的第一区域310和不具粘性的第二区域320，且第二区域320围绕第一区域310。在一些实施例中，第二区域320覆盖第一区域310，且第二区域320的边缘超出第一区域310的边缘，第二绝缘组件600贴设在电极组件上时，第一区域310朝向第一端面100或第二端面200设置。其中，第一绝缘组件300与第二绝缘组件600中的第一区域310和第二区域320的具体形状没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择，参照图2和图7至图9(图2和图7至图9中的(b)均是该图中的(a)的竖向截面示意图)，第一区域310和第二区域320的横截面形状各自独立的包括多边形(比如三角形、四边形、五边形或六边形)、圆形和椭圆形，也就是说，第一区域310和第二区域320的形状是相互独立的，可以相同，也可以不同。
根据本申请的实施例，为了保证第一区域310溢出的胶不会流出第二区域320的边缘，第一区域310与第二区域的横截面面积比大于等于1:5(即第一区域310的横截面面积为第二区域320的横截面面积的20％)，且小于1:1，比如第一区域310与第二区域320的横截面面积比为1:5、1:4、1:3、1:2或0.995:1(即第一区域310的横截面面积为第二区域320的横截面面积的99.5％)。由此，本领域技术人员可以根据所使用形成第一区域310的具体材料及其流动性选择合适的比例，进而可以更有效的保证第一区域310溢出的胶不会流出第二区域320的边缘，进而能够保证电芯不会因跌落而导致失效。
在本申请的一些实施例中，第一区域310和第二区域320的形状均为四边形，如图2(a)和图2(b)所示，第一区域310的横截面面积为第二区域320横截面面积的70％。在本申请的一些实施例中，第一区域310为六边形，第二区域320的形状为四边形，如图7所示，其中第一区域310的横截面面积为第二区域320的横截面面积的80％。在本申请的另一些实施例中，第一区域310和第二区域320的形状均为六边形，如图8所示，其中第一区域310的横截面面积为第二区域320的横截面面积的60％。在本申请的一些实施例中，第一区域310为四边形，第二区域320的形状为圆形，如图9所示，其中第一区域310的横截面面积为第二区域320的横截面面积的70％。由此，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择第一区域310和第二区域320的形成。
根据本申请的实施例，第一绝缘组件300和第二绝缘组件600在使用之前，第一区域310和第二区域320可以为一体结构(如图2、图7至图9)；第一区域310和第二区域320也可以为分体结构(如图10所示)，其中，第一区域310和第二区域320之间的面积比例依然满足前面所述的要求，在本申请的一些实施例中，第一区域310的横截面面积为第二区域320的横截面面积的60％。
根据本申请的实施例，第一区域310和第二区域320为分体结构时，参照图11，第二区域320上进一步设置有具有粘性的第三区域321，第三区域321朝向第一端面100或第二端面200设置，即第三区域321和第二区域320为一体结构。由此，本领域技术人员可以根据制备工艺等实际需求灵活选择不同结构的第一绝缘组件300和第二绝缘组件600。当然，本领域技术人员可以理解，为了防止第三区域321的胶溢出，第二区域320覆盖第三区域321，且第二区域320的边缘超出第三区域321的边缘。需要说明的是，上述结构的第一绝缘组件300或第二绝缘组件600贴设在电极组件上后，第一区域310和第三区域321之间可以覆盖设置，也可以交错设置，还可以错开设置，在此并没有限制要求。
根据本申请的实施例，第三区域321的具体形状也没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择。在本申请的实施例中，第三区域321的横截面形状包括多边形、圆形或椭圆形中的至少一种。由此，可以实现设计的多样化。
根据本申请的实施例，第一区域310和/或第三区域321可以为整面结构，也可以包括多个分散设置的子区域。由此，本领域技术人员可以根据实际需求在特定位置设置具有粘性的第一区域310和/或第三区域321，满足不同的粘贴要求。
根据本申请的实施例，子区域的形状也没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择，在本申请中，子区域的形状为柱状、球形(如图12所示)和不规则形状中的至少一种。由此，可满足不同的需求，可选择性强，应用范围广泛。
根据本申请的实施例，第一区域310和/或第二区域320的成份各自独立的包括苯乙烯-异戊二烯、聚氨酯类粘合剂、橡胶、丙烯酸酯、聚乙烯或聚氯乙烯中的至少一种。由此，可满足不同的需求，可选择性强，应用范围广泛。
根据本申请的实施例，为了进一步的提升电芯的过跌落性能，在与极耳500设置位置相对的端面的隔离膜720的边缘超出第一极片710和第二极片730的边缘，参照图13(图13中以极耳500设置在第一端面100处，则第二端面200处的隔离膜720的边缘超出第一极片710和第二极片730的边缘)。由此，在电芯跌落过程中，可以避免电解液冲击隔离膜720，造成隔离膜720被打折的不良后果，即避免隔离膜720在跌落过程中翻折的现象，而且相比现有技术中点胶的方式，超出第一极片710和第二极片730边缘的隔离膜720部分占用空间小，不会影响电芯的能量密度。
根据本申请的实施例，为了更好的提升电芯的过跌落性能，参照图14，隔离膜720超出第一极片710和第二极片730的部分向一侧翘曲。由此，不仅可以更进一步的提升电芯的过跌落性能，还可防止超出第一极片710和第二极片730的边缘的隔离膜720发生褶皱，且还可更进一步的缩小超出第一极片710和第二极片730边缘的隔离膜720部分的空间体积，进而提升电芯的能量密度。
根据本申请的实施例，为了再进一步地提升电芯跌落过程中或平时使用中隔离膜720的稳定性，参照图14，多个隔离膜720超出第一极片710和第二极片730的部分向同一侧翘曲。
下面根据本申请的一些具体实施例详细介绍一下电芯的结构：
在一些具体实施例中，电芯包括电极组件，电极组件包括第一端面100和与第一端面100相对设置的第二端面200，在第一端面100和第二端面200上贴设有第一绝缘组件300。第一绝缘组件300包括具有粘性的第一区域310和不具有粘性的第二区域320，第二区域320覆盖第一区域310，且第二区域320的边缘超出第一区域310的边缘，第一区域310朝向第一端面100和第二端面200设置，极耳500从第一端面100穿出，并相对第一端面100弯折以形成弯折部510，在弯折部510与第一端面100之间还贴设有第二绝缘组件600，第二端面200处的隔离膜720超出第一极片710和第二极片730的边缘，且超出的部分向一侧翘曲，在该示例中，第一绝缘组件和第二绝缘组件中的第一区域与第二区域的横截面积比大于等于1:5，且小于1:1，第一区域或第二区域的横截面形状包括多边形、圆形或椭圆形中的至少一种。
根据本申请的另一方面，本申请提供了一种电池。根据本申请的实施例，包括上面所述的任一种电芯和收容该电芯的包装袋。由此，可使电池在跌落后依然可以保持优异的使用性能，能够提高电池在跌落中的安全性和使用寿命。本领域技术人员可以理解，上述电池具有前面所述电芯的所有特征和优点，在此不做一一赘述。
根据本申请的实施例，包装袋的具体种类和设置要求没有限制要求，只要可以满足电池的使用要求，本领域技术人员可以根据实际需求灵活选择包装袋的具体种类，在此不作限制要求。
实施例1
电芯包括电极组件，电极组件包括第一端面100和与第一端面100相对设置的第二端面200，在第一端面100和第二端面200上贴设有第一绝缘组件300。第一绝缘组件300包括具有粘性的第一区域310和不具有粘性的第二区域320，第二区域320覆盖第一区域310，且第二区域320的边缘超出第一区域310的边缘，第一区域310朝向第一端面100和第二端面200设置，可如图1所示。对上述结构的电芯进行包装，得到电池。
实施例2
与实施例1不同的是，极耳500从第一端面100穿出，并相对第一端面100弯折以形成弯折部510，在弯折部510与第一端面100之间还贴设有第二绝缘组件600，可如图3和图4所示。对上述结构的电芯进行包装，得到电池。
实施例3
与实施例2不同的是，第二端面200处的隔离膜720超出第一极片710和第二极片730的边缘，且超出的部分向一侧翘曲，可如图14所示。对上述结构的电芯进行包装，得到电池。
对比例1
与实施例1不同的是，第一绝缘组件300没有第二区域320。对上述结构的电芯进行包装，得到电池。
分别取实施例1-3和对比例1所得的50个电池进行跌落测试，测试电压并拆解电池，观察隔离膜翻折、铝箔撕裂以及电芯因短路失效情况，并将得到的测试结果列于下表1。其中，跌落条件为：将各电池的六面四角依次从1m处跌落，即共10次跌落，判断条件为：电池在跌落前后的电压差小于30mV时，该电池通过跌落测试。电池发生短路的判断条件：隔离膜收缩，导致第一极片和第二极片接触，具体表现为第二极片(阳极)有灼伤痕迹。
表1实施例1-3和对比例1得到的电池的测试结果
从表1可以得出，本申请的电芯的过跌落性能能够得到很大改善，可以提高电芯的安全性。在对比例1中，电芯在跌落过程中发生短路，导致阳极被灼烧。表1中，对比例1中隔离膜收缩的电池数量、短路的电池数量、铝箔撕裂的电池数量的对比总数量为44，是因为在跌落中有6个电池的电芯被烧坏了，无法进行判断隔离膜是否收缩，是否发生短路或者铝箔是否被撕裂。这也可进一步的说明了本申请的技术方案可以改善电芯的过跌落性能，提高电芯的安全性。
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。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种电芯，包括电极组件，所述电极组件包括第一端面和与所述第一端面相对设置的第二端面，其特征在于，在所述第一端面和所述第二端面中的至少一者贴设有第一绝缘组件，所述第一绝缘组件包括具有粘性的第一区域和不具有粘性的第二区域，所述第二区域围绕所述第一区域。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括第一平面和与所述第一平面相对设置的第二平面，所述第一平面的两端分别连接所述第一端面和所述第二端面，所述第二平面的两端分别连接所述第一端面和所述第二端面，所述第一绝缘组件的一端贴设在所述第一平面上，其另一端贴设在所述第二平面上或者贴设在所述第一平面与所述第二平面之间。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，还包括与所述电极组件电连接的极耳，所述极耳从所述第一端面或所述第二端面穿出，并相对所述第一端面或所述第二端面弯折以形成弯折部，在所述弯折部与所述第一端面或所述第二端面之间还贴设有第二绝缘组件。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述电极组件通过多个第一极片、多个隔离膜、多个第二极片依序进行卷绕或堆叠而成，所述第二绝缘组件的一端贴设在所述第一极片的表面或所述第二极片的表面上，其另一端贴设在所述第一平面或所述第二平面上。
5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一区域与所述第二区域的横截面积比大于等于1:5，且小于1:1。
6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一区域或所述第二区域的横截面形状包括多边形、圆形或椭圆形中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，在所述第二区域上进一步设置有具有粘性的第三区域，所述第三区域朝向所述第一端面和/或所述第二端面设置。
8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第三区域的横截面形状包括多边形、圆形或椭圆形中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第一区域或所述第三区域的成份包括苯乙烯-异戊二烯、聚氨酯类粘合剂、橡胶、丙烯酸酯、聚乙烯或聚氯乙烯中的至少一种。
10.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的电芯和收容所述电芯的包装袋。
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