CN112687832A - 电芯与用电装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电池技术领域，公开了电芯与用电装置。该电芯包括电极组件和收容该电极组件的壳体；该电极组件包括第一极片与第二极片。第一极片包括集流体、连接件与极耳。集流体包括层叠设置的复数个平坦部。连接件的固定端连接于一平坦部，连接件的自由端面向该平坦部设置并靠近或贴合于该平坦部，该自由端可相对集流体发生弹性弯曲。极耳的第一端固定于连接件，极耳的第二端超出平坦部设置。一方面，连接件具有一定的弹性活动空间，可转移极耳受到的冲击，另一方面，连接件弹性弯曲而吸能的过程可卸除部分冲击力，故该电芯可降低跌落时极耳失效的风险。

Description

电芯与用电装置

【技术领域】

本发明实施例涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯与用电装置。

【背景技术】

电芯是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部，以在需要的时刻对外部用电装置(如便携式电子设备)进行供电的装置。目前，电芯广泛地运用于手机、平板、笔记本电脑等用电装置中。

一般地，电芯包括壳组件以及设置于壳组件内的电极组件。该电极组件通常包括循环交替设置的正极片、负极片，以及设于两者之间并用于分隔两者的隔离膜。其中，极片(正极片或负极片)包括集流体、一端焊接于集流体且另一端相对集流体伸出设置的极耳，以及设置于集流体上的电极活性材料层。

本发明的发明人在实现本发明的过程中发现：目前，极耳是通过激光焊接、超声波焊接等焊接工艺固定于极片的，在用户意外跌落电芯或者意外跌落具有电芯的用电装置时，极耳与集流体的焊接部位容易在跌落时的冲击力作用下受到破坏，而导致极耳因脱焊而失效。

【发明内容】

本发明实施例旨在提供一种电芯与用电装置，以降低电芯或具有电芯的产品跌落时极耳失效的风险。

本发明实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

一种电芯，包括电极组件和收容所述电极组件的壳体，所述电极组件包括交替设置的第一极片和第二极片。所述第一极片包括集流体、连接件与极耳。其中，集流体包括层叠设置的复数个平坦部。所述连接件包括固定端和自由端，所述固定端连接于一所述平坦部，所述自由端面向所连接的平坦部设置，并靠近或贴合于所述所连接的平坦部，所述自由端可相对所述集流体发生弹性弯曲。所述极耳的第一端固定于所述自由端，所述极耳的第二端超出所述平坦部设置。

作为上述方案的进一步改进方案，所述连接件与所述集流体一体成型。

作为上述方案的进一步改进方案，所述连接件自所述所连接的平坦部的边缘向外延伸形成，并朝向所述所连接的平坦部折弯至靠近或贴合于所述所连接的平坦部。

作为上述方案的进一步改进方案，所述连接件包括与所述集流体固定的固定端以及远离所述固定端的自由端；

所述固定端指向所述自由端的方向，与，所述第一端指向所述第二端的方向相反。

作为上述方案的进一步改进方案，所述集流体于所述电极组件中心的内端部位于所述集流体的一平坦部，所述连接件连接于所述内端部，所述连接件自所述集流体的长边向外延伸形成，并朝向所述内端部折弯至靠近或贴合于所述内端部。

作为上述方案的进一步改进方案，所述集流体于所述电极组件中心的内端部位于所述集流体的一平坦部，所述连接件连接于所述内端部，所述连接件自所述集流体的宽边向外延伸形成，并朝向所述内端部折弯至靠近或贴合于所述内端部。

作为上述方案的进一步改进方案，所述极片还包括电极活性材料层，所述集流体的表面设置有所述电极活性材料层。

作为上述方案的进一步改进方案，所述所连接的平坦部于正对所述连接件的区域未设置有所述电极活性材料层。

作为上述方案的进一步改进方案，所述第一极片与所述第二极片中的一个为正极片，另一个为负极片。

本发明实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：

一种用电装置，包括上述的电芯和负载，该电芯向该负载供电。

本发明的有益效果是：

本发明实施例提供的电芯的电极组件包括交替设置的第一极片与第二极片。其中，第一极片包括集流体、连接件与极耳。集流体包括层叠设置的复数个平坦部。连接件连接于一平坦部，其面向所连接的平坦部设置并靠近或贴合于该所连接的平坦部，该连接件的自由端可相对集流体发生弹性弯曲。极耳的第一端固定于连接件，极耳的第二端超出平坦部设置。

本发明实施例提供的电芯的电极组件中的极耳并非直接焊接于集流体，而是通过固定于一与集流体连接的连接件，而与集流体间接连接。一方面，由于连接件的自由端能够相对集流体发生弹性弯曲，其具有一定的弹性活动空间，故在包括该极片的电芯或用电装置意外跌落时，连接件可将极耳受到的冲击转移给极片，从而降低极耳脱焊的风险。另一方面，该极片还可通过连接件弹性弯曲而吸能的过程，卸除部分冲击力，降低连接件与集流体分离的风险，即降低极耳脱离集流体的风险。综上，本发明实施例提供的电芯可有效降低电芯或具有电芯的产品跌落时极耳失效的风险。

【附图说明】

一个或多个实施例通过与之对应的附图进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1为本发明其中一实施例提供的极片的主视方向的示意图；

图2为图1中极片的俯视方向的示意图；

图3为图1中极片在完全成型至连接件面向集流体主表面之前的一个状态的示意图；

图4为本发明其中另一实施例提供的极片的一个方向的示意图；

图5为本发明其中又一实施例提供的极片的一个方向的示意图；

图6为本发明其中再一实施例提供的极片的一个方向的示意图；

图7为本发明其中一实施例提供的电极组件的俯视方向的示意图；

图8为本发明其中一实施例提供的电芯的立体示意图；

图9为本发明其中一实施例提供的用电装置的立体示意图。

图中：

1、电极组件；

100、极片；100a、第一极片；100b、第二极片；

110、集流体；120、连接件；130、极耳；140、电极活性材料层；101、长边；102、宽边；103、厚度边；111、主表面；112、后表面；113、平坦部；114、弯曲部；121、固定端；122、自由端；131、第一端；132、第二端；

100′、极片；112′、后表面；120′、连接件；140′、电极活性材料层；100″、极片；110″、集流体；111″、主表面；120″、连接件；140″、电极活性材料层；

100″′、极片；111″′、主表面；120″′、连接件；140″′、电极活性材料层；

200、隔离膜；

2、电芯；21、壳体；

3、用电装置。

【具体实施方式】

为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”/“安装于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本发明不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在本说明书中，所述“安装”包括焊接、螺接、卡接、粘合等方式将某一元件或装置固定或限制于特定位置或地方，所述元件或装置可在特定位置或地方保持不动也可在限定范围内活动，所述元件或装置固定或限制于特定位置或地方后可进行拆卸也可不能进行拆卸，在本发明实施例中不作限制。

请参阅图1与图2，其分别示出了本发明其中一实施例提供的极片100的两个方向的示意图，该极片100包括集流体110、连接件120以及极耳130。其中，集流体110具有由其长边101与宽边102共同限定出的主表面111。连接件120面向主表面111设置，其靠近或者贴合于该主表面111；连接件120包括与集流体110固定的固定端121，该连接件120的自由端122能够相对集流体110发生弹性弯曲。极耳130的第一端131固定于连接件120的自由端122，第二端132沿集流体110的宽边102延伸的方向相对上述长边101伸出设置。

对于上述集流体110，请同时结合图1与图2，集流体110是极片100的核心部件，其整体呈扁平的片状结构。集流体110大致呈薄长方体状，其具有较佳的柔性而可卷绕成柱状或椭圆柱状，该集流体110包括长边101、宽边102以及厚度边103；其中，长边101是集流体110延伸方向的边线，宽边102是集流体110展平后平行于集流体110宽度方向的边线，厚度边103集流体110展平后平行于集流体110厚度方向的边线。长边101与宽边102共同限定出主表面111，以及与主表面111相对设置的后表面112，该主表面111与后表面112是集流体110面积最大的两表面。

对于上述连接件120，请继续结合图1与图2，连接件120面向上述主表面111设置，其整体靠近主表面111或完全贴合于主表面111。连接件120包括固定端121与自由端122，固定端121与集流体110固定；自由端122贴合于主表面111或与主表面111之间具有微小间隙。连接件120由具有弹性的材料制成，自由端122可相对集流体110发生弹性弯曲，使自由端122相对集流体110的主表面111活动而靠近或远离该主表面111，即是：自由端122是连接件120中可活动的部分。值得一提的是，自由端122可以以固定端121为支点发生弯曲，亦可以以其他部位为支点发生弹性弯曲。

本实施例中，连接件120与集流体110一体成型。具体地，请参阅图3，其示出了极片100在完全成型至连接件面向集流体110之前的一个状态的示意图，同时结合图1与图2，连接件120设于集流体110的长边101上，其自长边101向集流体110之外延伸而形成，在极片100完全成型之前，该连接件120与集流体110组成一“凸”字状结构；之后，连接件120朝向上述主表面111折弯至靠近或贴合于主表面111，具体如图1与图2所示。较优地，为避免连接件120弯折的过程中与集流体110产生干涉，连接件120的折弯处可距离上述长边一定距离，如3毫米(mm)，此时，连接件120折弯处与长边101之间的部位形成一连接部；连接件120通过该连接部与集流体110固定，连接件120靠近该连接部的一端为固定端121，连接件120远离该连接部且自由的一端为自由端122。

应当理解，即使上述实施例中的连接件120是一体成型于集流体110的长边，但本发明并不局限于此，在本发明其他的实施例中，连接件120亦可以是一体成型于集流体110端部处的宽边；具体地，连接件120自集流体110的宽边向外延伸形成，并朝向主表面111折弯至靠近或贴合于主表面111。此外，在本发明的其他实施例中，连接件120与集流体110亦可以不是一体成型，而是彼此各自独立的两部件，连接件120通过焊接、粘接等工艺固定于集流体110上。

对于上述极耳130，请具体参阅图1，其包括相对设置的第一端131与第二端132，第一端131固定于连接件120，第二端132在平行于宽边102延伸的方向上超出长边101设置。本实施例中，第一端131焊接固定于连接件120背离集流体110的一面上，其中，焊接工艺可以采用激光焊接工艺或超声波焊接工艺。较优地，第一端131指向第二端132的方向(以下简称第一方向)，与，固定端121指向自由端122的方向(以下简称第二方向)相反；由于极片100卷绕成电极组件(图中未示出)之后，极耳130的第二端132一般是朝上的，即背离地面的，如若上述第一方向与第二方向相同，则连接件120可能在重力的作用下远离主表面111而向下张开，即使极耳130在极片100卷绕后是保持相对稳定的状态，但上述情况仍可能影响到极耳130的稳定性，故第一方向与第二方向相反的设置能够在一定程度上强化极耳130的稳定性。可选地，请同时结合图3，本实施例中极耳130在上述连接件120折弯至靠近或贴合主表面111之前，焊接固定于连接件120背离主表面111的一面，然后经连接件120的折弯过程而位于靠近主表面111的一侧；当然，在其他实施例中，极耳130的焊接过程亦可以是在连接件120折弯完成之后进行。

进一步地，该极片100还包括电极活性材料层140，上述主表面111和后表面112设置有该电极活性材料层，从而使该集流体110、电极活性材料层140以及极耳130共同组成完整的极片100。值得一提的是，极片100可以是正极片，也可以是负极片，电极活性材料层140材料根据正极片或负极片的不同而具有区别。

可选地，上述主表面111在正对连接件120的区域未设置有电极活性材料层140而形成一空白区域，则连接件120可以贴合于主表面111，以避免连接件120凸出于电极活性材料层140或减少连接件120凸出于电极活性材料层140的高度，进而使得极片100在连接件120处的厚度与其他部位的厚度基本一致，以保证极片100各处厚度较佳的一致性，方便极片卷绕。本实施例中，沿上述长边101延伸的方向，连接件120设于集流体110的端部，具体为图示右端部，相应地，主表面111右端部未设置有电极活性材料层140。应当理解，本领域的技术人员还可在本实施例的基础上作出适当变形；例如，图4示出了本发明其中另一实施例提供的极片100′的示意图，其与前述实施方式的主要区别在于，该极片100′后表面112′在对应连接件120′的区域也未设置有电极活性材料层140′；此时，连接件120′仍贴合于主表面111″设置。又例如，图5示出了本发明又一实施例提供的极片100″的示意图，其与前述极片100的主要区别在于，沿长边101延伸的方向，该极片100″中连接件120″设置于集流体110″的中部，即集流体110″的两端部之间，相应地，主表面111″中部对应连接件120″的部位未设置有电极活性材料层140″，而形成一收容连接件120″的凹槽；此时，连接件120″可以贴合主表面111″设置。再例如，图6示出了本发明其中再一实施例提供的极片100″′的示意图，其与前述极片100″的主要区别在于，该极片100″′主表面111″′设置有电极活性材料层140″′，且被电极活性材料层140″′完全覆盖，连接件120″′贴合于电极活性材料层140″′的表面；此时，连接件120″′是靠近主表面111″′设置的，两者之间间隔有电极活性材料层140″′。

本发明实施例提供的极片100包括集流体110、连接件120和极耳130。其中，集流体110具有由该集流体110的长边101与宽边102共同限定出的主表面111。连接件120面向主表面111设置，并靠近或完全贴合于主表面111。连接件120包括与集流体110固定的固定端121以及自由端122，该自由端122能够相对集流体110发生弹性弯曲。极耳130的第一端131固定于连接件120，第二端132沿宽边102的延伸方向超出集流体110的长边101设置。

本发明实施例提供的极片100中的极耳130并非直接焊接于集流体110，而是通过固定于一与集流体110连接的连接件120，而与集流体110间接连接。一方面，由于连接件120能够相对集流体110发生弹性弯曲，其具有一定的弹性活动空间，故在包括该极片100的电芯或用电装置意外跌落时，连接件120的固定端121最易受到冲击，即连接件120可将极耳130受到的冲击转移给连接件120，从而降低极耳130脱焊的风险。另一方面，该极片100还可通过连接件120弹性弯曲而吸能的过程，卸除极片100受到的部分冲击力，降低固定端121与集流体110分离的风险，即降低极耳脱离集流体的风险。综上，本发明实施例提供的极片可有效降低电芯或具有电芯的用电装置跌落时极耳失效的风险。

基于同一发明构思，本发明还提供一种电极组件1，具体请参阅图7，其示出了该电极组件1的俯视方向的示意图，该电极组件1包括第一极片100a、第二极片100b与隔离膜200，该第一极片100a、第二极片100b和隔离膜200层叠设置并卷绕成圆柱状或截面呈腰型的柱体状；其中，第一极片100a与第二极片100b交替设置，其中的一个为正极片，另一个为负极片，隔离膜200设于第一极片100a和第二极片100b之间，用以避免第一极片100a与第二极片100b之间电接触。

请同时结合图1至图7，本实施例中，第一极片100a为上述实施例中的极片100，其包括集流体110、连接件120、极耳130以及电极活性材料层140。以下结合上述实施例对卷绕后的第一极片100a中的集流体110、连接件120、极耳130以及电极活性材料层140依次作出说明。

集流体110以旋涡形式卷绕成椭圆柱状，其在卷绕之后形成层叠设置的复数个平坦部113与弯曲部114。其中，平坦部113是指集流体110卷绕之后平直延伸的部分，弯曲部114是指集流体110卷绕之后弯曲延伸的部分。

为便于连接件120的固定安装，连接件120的固定端121连接于一平坦部113，自由端122面向所连接的平坦部113设置并靠近或贴合于该所连接的平坦部113。具体地，结合上述实施例，连接件120自所连接的平坦部113的边缘向外延伸形成，并朝向该平坦部113折弯至靠近或贴合于该平坦部113。可选地，集流体110于电极组件1中心的端部为内端部，该内端部位于集流体110的一平坦部113；连接件120连接于该内端部，其自该集流体110的长边向外延伸形成，并朝向该内端部折弯至靠近或贴合于该内端部。可以理解的是，在本发明的其他实施例中，连接件120也可以自集流体110的宽边向外延伸形成，并朝向上述内端部折弯至靠近或贴合该内端部。

极耳130的第一端131固定于连接件120，第二端132超出平坦部113设置以伸出至集流体110之外。电极活性材料层140设置于集流体110的主表面与后表面，同理，为保证第一极片100a各处厚度较佳的一致性，与连接件120所连接的平坦部113在正对连接件120的区域未设置有电机活性材料层140。

综上，由于具有上述实施例中的极片，故该电极组件1可以降低具有该电极组件1的电芯或用电装置跌落时极耳失效的风险。此外，第二极片100b亦可以是上述实施例中的极片100。

基于同一发明构思，本发明还提供一种电芯。请参阅图8，其示出了该电芯2的立体示意图，同时结合图1至图7，该电芯2包括壳体21以及上述实施例中的电极组件1，壳体21用于收容电极组件1。该电芯2同样包括了上述实施例中的极片100，故该电芯2同样可以降低其跌落时极耳失效的风险，以及具有该电芯2的用电装置跌落时极耳失效的风险。

基于同一发明构思，本发明还提供一种用电装置。请参阅图9，其示出了该用电装置3的示意图，同时结合其他附图，该用电装置3包括负载(图中未示出)与上述实施例中的电芯2，电芯2用于为负载供电。本实施例中，该用电装置3为手机；可以理解的是，在本发明的其他实施例中，该用电装置3亦可以是平板、电脑、无人机等其他由电能驱动的装置，在此不一一限定。该用电装置3同样包括了上述实施例中的极片100，故该用电装置同样可以降低其跌落时极耳失效的风险。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电芯，包括电极组件和收容所述电极组件的壳体，所述电极组件包括交替设置的第一极片和第二极片，其特征在于，所述第一极片包括：

集流体，包括层叠设置的复数个平坦部；

连接件，包括固定端和自由端；所述固定端连接于一所述平坦部，所述自由端面向所连接的平坦部设置，并靠近或贴合于所述所连接的平坦部，所述自由端可相对所述集流体发生弹性弯曲；以及

极耳，所述极耳的第一端固定于所述自由端，所述极耳的第二端超出所述平坦部设置。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述连接件与所述集流体一体成型。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述连接件自所述所连接的平坦部的边缘向外延伸形成，并朝向所述所连接的平坦部折弯至靠近或贴合于所述所连接的平坦部。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述固定端指向所述自由端的方向，与，所述第一端指向所述第二端的方向相反。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的电芯，其特征在于，所述集流体于所述电极组件中心的内端部位于所述集流体的一平坦部，所述连接件连接于所述内端部，所述连接件自所述集流体的长边向外延伸形成，并朝向所述内端部折弯至靠近或贴合于所述内端部。

6.根据权利要求2至4中任一项所述的电芯，其特征在于，所述集流体于所述电极组件中心的内端部位于所述集流体的一平坦部，所述连接件连接于所述内端部，所述连接件自所述集流体的宽边向外延伸形成，并朝向所述内端部折弯至靠近或贴合于所述内端部。

7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述极片还包括电极活性材料层，所述集流体的表面设置有所述电极活性材料层。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述所连接的平坦部于正对所述连接件的区域未设置有所述电极活性材料层。

9.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片与所述第二极片中的一个为正极片，另一个为负极片。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的电芯和负载，所述电芯用于向所述负载供电。

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