CN111509286B - 电芯及电池 - Google Patents

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Abstract

本申请一方面提供了一种电芯，包括电极组件和容纳电极组件的包装袋，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，其中，电芯还包括支撑组件，支撑组件设置在电极组件与包装袋之间，且支撑组件具有空腔，空腔与第一端面或第二端面相对设置。本申请另一方面提供一种电池。本申请的目的在于提高电芯及电池中电解液的存储量。

Description

电芯及电池
技术领域
本申请涉及电池领域，更具体而言，涉及一种电芯及电池。
背景技术
目前，锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命、自放电低且无记忆效应、高性能价格比等优点，逐渐被人们所重视广泛应用于各种数码产品、储能系统及汽车动力系统中。
锂离子电芯的循环过程，是伴随着SEI(solid electrolyte interface)膜生长和修复的过程，其需要不断消耗电解液。对于储能系统用的电芯必须保证在其寿命期内保持足够量的电解液，以不断补充电芯在长循环过程中消耗掉的电解液，因此，在不影响能量密度的前提下，设计新型软包电芯封装结构以提高电解液的存储量显得十分必要。
现有的储能电芯为了提高电解液的存储量，在不改变卷绕电芯尺寸条件下，主要采取增加电芯宽度或长度以增加电解液的存储空间，这样的设计牺牲了体积能量密度，且影响电芯滥用时的安全性能，如跌落测试等。其次，软包电芯内部的未封区空间很大，造成不必要的浪费，尤其是极耳伸出位置的内部未封区，对储能电芯来说，对该未封区加以利用具有重要的意义。因此，有必要对现有的储能用的软包电芯结构进行优化设计。
发明内容
针对相关技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电芯，以提高电芯中电解液的存储量，进而延长电芯的循环使用寿命。
为实现上述目的，本申请的一方面提供了一种电芯，包括电极组件和容纳电极组件的包装袋，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，其中，电芯还包括支撑组件，支撑组件设置在电极组件与包装袋之间，且支撑组件具有空腔，空腔与第一端面或第二端面相对设置。
根据本申请的一个实施例，第一端面和第二端面中的至少一者与包装袋之间设置支撑组件。
根据本申请的一个实施例，电极组件还包括极耳，极耳从第一端面或第二端面穿出，且从支撑组件的空腔穿出。
根据本申请的一个实施例，支撑组件包括第一组件和与第一组件相对设置的第二组件，第一组件设置有空腔，极耳从第一组件与第二组件之间穿出。
根据本申请的一个实施例，第一组件可拆卸地连接第二组件。
根据本申请的一个实施例，第一组件包括第一部分和连接第一部分的第二部分，通过第一部分和第二部分限定出空腔，第一部分或第二部分中的至少一者设置有通孔。
根据本申请的一个实施例，第一组件还包括加强筋，加强筋的一端连接第一部分，其另一端连接第二部分。
根据本申请的一个实施例，第一组件还包括弧形部分，第一部分的两端分别通过弧形部分连接第二部分的两端。
根据本申请的一个实施例，第一组件还包括靠近第一端面或第二端面的第五部分，第五部分连接第一部分、第二部分和弧形部分，第五部分设置有通孔。
根据本申请的一个实施例，支撑组件的厚度小于等于电极组件的厚度。
本申请另一方面提供了一种电池，该电池包括上述任一实施例中的电芯。
本申请的有益技术效果在于：
本申请提出了一种新型的软包电芯封装结构设计，其未改变原有电芯的尺寸规格，并且增加了软包电芯内部可容纳游离电解液的空间。因此能够在不牺牲电芯的能量密度的前提下，有效地提高了电芯中电解液的存储量，达到满足储能电芯长循环寿命的设计要求。同时，省去了软包电芯的极耳贴胶工序，隔离了极耳焊印与铝塑膜的接触，提高了储能电芯长循环寿命的封装性能，并且提高了电芯的生产效率。
附图说明
图1A是根据本申请一个实施例的电芯的结构示意图；
图1B是根据本申请一个实施例的电极组件的结构示意图；
图2A是根据本申请一个实施例的支撑组件的结构示意图；
图2B是图2A所示的支撑组件的主视图；
图2C是图2B所示的支撑组件的后视图；
图3A是根据本申请另一个实施例的支撑组件的结构示意图；
图3B是根据本申请另一个实施例的支撑组件的结构示意图；
图3C是图3A所示的支撑组件的后视图；
图4是根据本申请另一实施例的支撑组件的主视图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1A是根据本申请一个实施例的电芯100的结构示意图，包括电极组件10和容纳电极组件10的包装袋11，包装袋11可以是铝塑膜。电极组件10可以是如图1B所示的卷绕结构，也可以是叠片结构。图1B示出了经过转接焊工艺后的电极组件10，其可以包括极耳20，极耳20从包装袋11伸出。电芯100包括未封区13以及封印区15，未封区13设置在电极组件10与封印区15之间。极耳20通过极耳胶与封印区连接以实现电芯100的密封。
参见图1B，电极组件10包括第一端面12和与第一端面12相对设置的第二端面14。极耳20可以从第一端面12和第二端面14中的至少一者穿出。在一些实施例中，极耳20具有焊印区19，焊印区19收容在包装袋11中。
根据本申请的一个实施例，电芯100包括支撑组件16，支撑组件16设置在电极组件10与包装袋11之间。具体地，支撑组件16设置在电极组件10与封印区15之间，将电芯100的未封区13处的包装袋11冲坑以容纳支撑组件16。
图2A至图2C示出了根据本申请一个实施例的支撑组件16的结构示意图，支撑组件16具有空腔18，空腔18与第一端面12或第二端面14相对设置，即空腔18的开口朝向第一端面12或第二端面14。在一个实施例中，第一端面12和第二端面14中的至少一者与包装袋11之间设置支撑组件16。换句话说，支撑组件16设置在电极组件10的端部，或者说支撑组件16设置在电芯的未封区13处。根据本申请的实施例，在未封区13的包装袋11上冲坑，制造出储存电解液的空间，且将支撑组件16设置在电极组件10的端部(即设置在该未封区13处)，以使电芯100在制作过程以及使用过程中，防止储存电解液的空间发生塌陷。因此，在电芯100的使用过程中，既保证了足够量的电解液的存储空间，又不影响电芯的能量密度和滥用安全性能，且不会对电芯的密封性能造成影响。
根据本申请的一个实施例，极耳20从第一端面12或第二端面14穿出，且从支撑组件16的空腔18穿出。换句话说，支撑组件16部分地包围极耳20。在一个实施例中，如图2A至图2C，支撑组件16包括第一组件22和与第一组件22相对设置的第二组件24。第一组件22设置有空腔18，极耳20从第一组件22与第二组件24之间穿出，即第一组件22与第二组件24连接以部分地包围极耳20，具体地，极耳20的一端从空腔18穿出后，再从包装袋11穿出，焊印区19可以容纳在支撑组件16的空腔18中。通过这样的设计，隔离了极耳20的焊印区19和包装袋11的接触，防止焊印区19刺破铝塑膜，提高了电芯100的封装可靠性。在一些实施例中，第二组件24也可以设置有空腔18。
根据本申请的一个实施例，具体参见图3A，第一组件22包括第一部分221和连接第一部分221的第二部分222，通过第一部分221和第二部分222限定出空腔18。在一个实施例中，第一部分221和第二部分222平行设置，并且第二部分与第一端面12或第二端面14垂直。在一个实施例中，第二组件24可以包括如第一部分221和第二部分222相同或相似设计的第三部分243和第四部分244，比如可以通过第三部分243和第四部分244限定出空腔18。第一部分221和第三部分243相对设置，并且第二部分222和第四部分244相对设置。第二部分222和第四部分244可以限定出用于容纳极耳20的开口25，即极耳20可从该开口25进入，再从包装袋11穿出。
根据本申请的一个实施例，第一部分221或第二部分222中的至少一者设置有通孔26。电芯100还包括容纳在包装袋11中的电解液，通过设置该通孔26，可以进一步增加电芯中电解液的存储量，进而进一步延长电芯的循环使用寿命。在一些实施例中，第三部分243或第四部分244也可以设置通孔26以进一步增加电芯中电解液的存储量。
根据本申请的一个实施例，第一组件22还包括加强筋28，加强筋28的一端连接第一部分221，其另一端连接第二部分222。在一些实施例中，第二组件24也可以包括加强筋28，该加强筋的两端分别连接第三部分243和第四部分244。加强筋28的设计可以进一步增加支撑组件16强度，以避免电芯在未封区13处发生塌陷。在一些实施例中，第一部分221、第二部分222、第三部分243或第四部分244中的至少一者可以由交叉设置的加强筋28构成，可以进一步增加电解液的存储空间，以进一步延长电芯的循环使用寿命。
在一个实施例中，第一组件22还包括弧形部分227，第一部分221的两端分别通过弧形部分227连接第二部分222的两端。第二组件24也可以包括与弧形部分227相同或相似设计的第二弧形部分248，第三部分243的两端分别通过第二弧形部分228连接第四部分244的两端。通过设置弧形部分227和第二弧形部分248，支撑组件16可以具有与电极组件10形状相同或相似的截面，可以方便对电芯进行封装。在一个实施例中，支撑组件16的厚度小于等于电极组件10的厚度。当支撑组件16的厚度等于电极组件10的厚度时，包装袋11的用于容纳支撑组件16的冲坑深度可以等于其用于容纳电极组件10的冲坑深度。当支撑组件16的宽度等于电极组件10的宽度时，包装袋11的用于容纳支撑组件16的冲坑宽可以等于其用于容纳电极组件10的冲坑宽度。当支撑组件16的厚度与宽度分别等于电极组件10的厚度和宽度时，第一部分221、第二部分222、第三部分243、第四部分244、弧形部分227以及第二弧形部分248可以与电极组件10的表面平齐，可以方便对电芯进行封装。
根据本申请的一个实施例，第一组件22还包括靠近第一端面12或第二端面14的第五部分225，第五部分225可以分别连接第一部分221、第二部分222和弧形部分227。在一些实施例中，第五部分225设置有通孔26。在一些实施例中，第一组件22的两端可以分别设置有上述第五部分225。在一个实施例中，第二组件24也可以包括与第五部分225相同或相似设计的第六部分246。第六部分246可以分别连接第三部分243、第四部分244和弧形部分248，第六部分246可以与第五部分225相对设置，并且第六部分246靠近第一端面12或第二端面14设置。在一个实施例中，第一组件22和第二组件24关于二者相互接触的接触面对称设置。
根据本申请的一个实施例，第一组件22可拆卸地连接第二组件24。通过这种可拆卸地连接方式，支撑组件16与极耳20的组装更加方便，可以提高生产效率。在一个实施例中，具体参见图3A至图3C，第一组件22和第二组件24中的一者上设置有卡座25，并且另一者上设置有可与卡座25卡接的卡扣27。卡座25与卡扣27可以分别设置在第二部分222或第五部分225上、以及第四部分244或第六部分246上。
在本申请的实施例中，如图4所示，第一部分221、第三部分243、第五部分225以及第六部分246可以同时设置有通孔26，以进一步增加电解液的存储空间，进而进一步延长电芯的循环使用寿命。在一个实施例中，连接第一部分221和第二部分222的结构为设置有通孔26的壁，并且连接第三部分243和第四部分244的结构为设置有通孔26的壁。
根据本申请的实施例，在电芯100的使用过程中，充分利用了电芯封装区域内未封区的闲置空间，以增加电芯中电解液的存储量，能够满足储能用电芯100在长循环使用过程中对电解液的消耗需求，即能够延长电芯的循环使用寿命。本申请的实施例相比现有的改变电芯宽度或长度来增加电解液存储量的方法，可以增加电芯的能量密度，且不会影响电芯的封装性能。
在本申请的实施例中，支撑组件16的设计能隔离极耳20的焊印区19和包装袋11，防止焊印区19刺伤铝塑膜，提高了电芯100的封装可靠性。在一个实施例中，支撑组件16可以采用PP材料，并且与包装袋11的铝塑膜内层材料相同，即该支撑组件16不会与电解液发生任何的化学反应。
本申请的实施例的支撑组件16能够使得游离的电解液储存于电芯100的两端，保证了电解液不会因电芯100主体的压力不均而造成的不均匀分布，进而保证在电芯的循环过程中，电解液能够不断浸润电极组件10内部，电极组件10不会发生缺少电解液的情况。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯，包括电极组件和容纳所述电极组件的包装袋，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，所述电芯还包括支撑组件，所述支撑组件设置在所述电极组件与所述包装袋之间，且所述支撑组件具有空腔，所述空腔与所述第一端面或所述第二端面相对设置，
所述电芯包括未封区以及封印区，所述未封区设置在所述电极组件与所述封印区之间，所述封印区与极耳连接，所述极耳从所述第一端面和所述第二端面中的至少一者穿出，其中，所述未封区具有储存电解液的空间，并且所述支撑组件设置在所述未封区处。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一端面和所述第二端面中的至少一者与所述包装袋之间设置所述支撑组件。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述电极组件还包括极耳，所述极耳从所述第一端面或所述第二端面穿出，且从所述空腔穿出。
4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述支撑组件包括第一组件和与所述第一组件相对设置的第二组件，所述第一组件设置有所述空腔，所述极耳从所述第一组件与所述第二组件之间穿出。
5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述第一组件可拆卸地连接所述第二组件。
6.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述第一组件包括第一部分和连接所述第一部分的第二部分，通过所述第一部分和所述第二部分限定出所述空腔，所述第一部分或所述第二部分中的至少一者设置有通孔。
7.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第一组件还包括加强筋，所述加强筋的一端连接所述第一部分，所述加强筋的另一端连接所述第二部分。
8.根据权利要求6所述的电芯，其特征在于，所述第一组件还包括弧形部分，所述第一部分的两端分别通过所述弧形部分连接所述第二部分的两端。
9.根据权利要求8所述的电芯，其特征在于，所述第一组件还包括靠近所述第一端面或所述第二端面的第五部分，所述第五部分连接所述第一部分、所述第二部分和所述弧形部分，所述第五部分设置有通孔。
10.一种电池，包括电芯，其特征在于，所述电芯为权利要求1至9中任一项所述的电芯。
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