CN112687993A - 电芯、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

一种电芯，包括极耳、多个堆叠的极片和多个平坦件，极片堆叠的方向为第一方向，极片包括集流体和设置于集流体相对两表面的活性层，极耳连接于集流体，且极耳朝远离集流体延伸的方向为第二方向，第二方向垂直于第一方向，极片包括相连的第一区域和第二区域且第二区域靠近极耳，沿第一方向第二区域的活性层厚度小于第一区域的活性层厚度，多个平坦件沿第二方向排列且设置于第二区域的活性层表面，设有平台件的第二区域的平均厚度占第一区域的平均厚度的90％至100％。本申请还涉及一种电池和用电装置，通过采用上述的电芯，使得第二区域的厚度与第一区域的厚度大致相同，可有效避免电芯在使用时出现滑移的情况。

Description

电芯、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯、电池及用电装置。

背景技术

电池所应用的范围越来越广且涉及多个领域，人们对于电池的要求也日益提升。电池内部的电芯大致包括卷绕型和堆叠型，其中，堆叠型的电芯通过将方形的正负极片沿同一方向交错堆叠形成，且正负极片之间采用隔膜间隔开。但是正负极片在进行涂布的过冲中存在削薄区域，该削薄区域的厚度无法控制。但是每一极片形成该削薄区域后，堆叠的电芯在削薄区域位置处的厚度会小于正常涂布位置处的厚度。使得方形的叠片电池在进行跌落测试或实际使用的过程中出现掉落情况时，电池内的电芯容易出现滑移的问题，从而导致电芯跌落容易失效。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种电芯、电池及用电装置，旨在使得削薄区域的厚度与涂布正常区域的厚度大致相同，避免电芯容易出现滑移的情况。

一种电芯，包括极耳、多个堆叠的极片和多个平坦件，所述极片堆叠的方向为第一方向，所述极片包括集流体和设置于所述集流体相对两表面的活性层，所述极耳连接于所述集流体，且所述极耳朝远离所述集流体延伸的方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述极片包括相连的第一区域和第二区域且所述第二区域靠近所述极耳，沿第一方向所述第二区域的活性层厚度小于所述第一区域的活性层厚度，多个所述平坦件沿所述第二方向排列且设置于所述第二区域的活性层表面，所述极片设有所述平坦件的第二区域的平均厚度占所述第一区域的平均厚度的90％至100％。

一种可能实现的方式中，位于所述第二区域且远离所述第一区域的部分平坦件覆盖所述极耳。

一种可能实现的方式中，所述第二区域的每一活性层的厚度从靠近所述第一区域端沿所述第二方向逐渐减小，所述平坦件的厚度从靠近所述第一区域端沿所述第二方向递增。

一种可能实现的方式中，沿所述第二方向，所述第二区域的活性层延伸的长度为W₁，多个所述平坦件沿所述第二方向排列的长度为W₂，所述平坦件覆盖所述极耳上的长度为D，其中W₂＝W₁+D。

一种可能实现的方式中，所述平坦件覆盖所述极耳的距离D的范围为3mm至5mm。

一种可能实现的方式中，所述第二区域的活性层延伸的长度W₁的范围为10mm至15mm。

一种可能实现的方式中，所述平坦件为热熔胶。

一种可能实现的方式中，所述热熔胶包括基材和胶层，所述胶层设于所述基材的相对两表面。

一种可能实现的方式中，沿所述第二方向观察，所述平坦件的截面呈矩形，且在所述第二方向上的投影长度递增。

一种可能实现的方式中，相邻两所述平坦件相互靠近的端部重叠。

一种可能实现的方式中，沿第三方向，所述极片的长度为W₃，所述平坦件的长度为所述极片长度W₃的90％，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向。

一种可能实现的方式中，所述第一区域远离所述第二区域的端部设有所述平坦件。

一种可能实现的方式中，所述电芯还包括封装膜，所述封装膜包覆堆叠的多个所述极片，所述平坦件粘接于所述封装膜，部分所述极耳从所述封装膜延伸出。

一种电池，包括如上述中任一所述电芯和包装袋，所述电芯收容于所述包装袋中。

一种用电装置，包括本体和如上述的电池，所述本体收容所述电池。

本申请提供的电芯、电池及用电装置，通过在第二区域的活性层表面设置沿所述第二方向排列的多个所述平坦件，使得所述第二区域的厚度增加，且所述第二区域的平均后度为所述第一区域平均厚度的90％至100％。设置所述平坦件使得所述第二区域和所述第一区域的厚大大致相同，消除了削薄区域所带来的影响，提升了所述电芯的稳定性。

附图说明

图1为本申请第一实施例中电芯的立体示意图。

图2为图1所示的电芯沿A-A方向的剖视示意图。

图3为多个极片堆叠且设有平坦件的立体示意图。

图4为图3所示的极片堆叠且设有平坦件的分解示意图。

图5为图3所示的多个极片堆叠且设有平坦件的沿B-B方向的剖视示意图。

图6为图3所示的极片堆叠且设有平坦件的俯视示意图。

图7为本申请另一实施例中图1所示的电芯沿A-A方向的剖视示意图。

图8为本申请又一实施例中图1所示的电芯沿A-A方向的剖视示意图。

图9为本申请的第二实施例中电池的立体示意图。

图10为本申请的第三实施中用电装置的立体示意图。

主要元件符号说明

电芯 100

极片 10

集流体 11

第一表面 111

第二表面 112

活性层 12

第一区域 13

第二区域 14

第二区域的活性层延伸的长度 W₁

第一极片 M

第二极片 N

极耳 20

平坦件 30

平坦件沿第二方向排列的长度 W₂

平坦件覆盖极耳上的长度 D

平坦件的长度 W₃

封装膜 40

电池 200

包装袋 50

用电装置 300

本体 60

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。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“顶”、“底”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请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，不是旨在于限制本申请。

本申请的实施例提供一种电芯，包括极耳、多个堆叠的极片和多个平坦件，所述极片堆叠的方向为第一方向，所述极片包括集流体和设置于所述集流体相对两表面的活性层，所述极耳连接于所述集流体，且所述极耳朝远离所述集流体延伸的方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述极片包括相连的第一区域和第二区域且所述第二区域靠近所述极耳，沿第一方向所述第二区域的活性层厚度小于所述第一区域的活性层厚度，多个所述平坦件沿所述第二方向排列且设置于所述第二区域的活性层表面，所述极片设有所述平台件的第二区域的平均厚度占所述第一区域的平均厚度的90％至100％。

上述的电芯通过在所述极片的第二区域且沿第二方向排列设置多个平坦件，使得所述第二区域在第一方向上的厚度增加，进一步地，所述第二区域的厚度为所述第一区域厚度的90％至100％。使得所述极片沿第一方向整体的厚度大致相同，消除了所述极片在制程中出现的削薄区域所带来的影响，避免所述电芯因削薄区域厚度小出现滑移的情况，该削薄区域对应极片上的第二区域，通过在削薄区域设置所述平坦件，提升了所述电芯的稳定性，降低所述电芯在跌落测试或实际使用过程中出现掉落情况发生失效的可能。

同时，因电芯的内部需要注入电解液，将所述平坦件设于所述第二区域，可减少游离的电解质在所述第二区域造成涨液。并且，所述平坦件之间的间隙中存在有少量的电解液，该电解液能够用于所述电芯循环后期电解液的补充。

下面结合附图，对本申请的一些实施例作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参阅图1和图2，为更好的进行说明，将结合X、Y、Z坐标轴进行说明，其中，X、Y、Z坐标轴两两相互垂直。提供一种电芯100，包括多个堆叠的极片10、极耳20和多个平坦件30，多个所述极片10堆叠的方向为第一方向，进一步地，所述第一方向为沿Z轴方向。所述极耳20连接所述极片10，且所述极耳20沿第二方向延伸，用以连接外部结构，进一步地，所述第二方向为沿X轴方向。多个所述平坦件30沿所述第二方向排列并设置于部分所述极片10上，用以增加部分所述极片10沿第一方向的厚度。进一步地，多个堆叠的所述极片10形成一个整体，该整体沿所述第一方向的上下表面均设有多个沿所述第二方向排列的所述极片10。

所述电芯100还包括封装膜40，所述封装膜40包覆堆叠的多个所述极片10，部分所述极耳20从所述封装膜40延伸出，暴露于所述封装膜40的外部，所述平坦件30连接所述封装膜40，以将所述极片10和所述封装膜40固定。

请参阅图3、图4和图5，多个所述极片10可划分为第一极片M和第二极片N，所述第一极片M和所述第二极片N沿所述第一方向交错堆叠。在一实施例中，所述第一极片M为正极片，所述第二极片N为负极片，在所述第一极片M和所述第二极片N之间设有隔膜(图未示)，以将所述第一极片M和所述第二极片N分割开，避免二者接触。可以理解的是，在其他实施例中，所述第一极片M可替换为负极片，所述第二极片N可替换为正极片。每一所述极片10大致呈方形，可以理解的是，在其他实施方式中，多个所述极片10也可采用卷绕方式，极片10采用堆叠或者卷绕的方式在电芯100中较为常见，在此，不再进行赘述。

每一所述极片10包括集流体11和活性层12，所述活性层12设于所述集流体11的表面。在一实施例中，所述集流体11大致呈方形，沿所述第一方向，所述集流体11包括相对的第一表面111和第二表面112，所述活性层12涂覆于所述集流体11的第一表面111和第二表面112上。

成型的所述极片10可划分为相连接的第一区域13和第二区域14，进一步地，所述第一区域13和所述第二区域14为沿第二方向在所述集流体11上涂覆所述活性层12而形成，即可将已经制作好的所述极片10划分为所述第一区域13和所述第二区域14，所述第一区域13和所述第二区域14分别包括所述集流体11和所述活性层12。沿所述第二方向，所述第二区域14的活性层12延伸的长度为W₁，W₁的范围为10mm至15mm。在一具体实施例中，W₁的范围为10mm，可以理解的是，在其他实施例中，W₁的范围为还可为11mm、12mm、13mm、14mm等。

具体的，所述活性层12在所述集流体11的表面自所述第一区域13向所述第二区域14涂覆，因所述活性层12在所述集流体11的表面流动，流动至所述第二区域14时，所述活性层12的流速较小且体积也减小，第二区域14位置处的活性层12的体积小于所述第一区域13活性层12的体积，使得沿所述第一方向，所述第二区域14的活性层12的厚度小于所述第一区域13活性层12的厚度。进一步的，沿所述第二方向，所述第二区域14中每一所述活性层12的厚度逐渐减小。

所述极耳20连接所述集流体11，所述第二区域14靠近所述极耳20，所述极耳20从所述第二区域14处的集流体11上延伸出。在一实施例中，所述极耳20和所述集流体11也和为一体成型结构。根据所述极片10的极性不同，每一所述极片10上的极耳20也可划分为不同的极性，以能够与所述极片10相对应。

多个所述平坦件30在所述极片10的第二区域14处沿所述第二方向排列，通过将所述平坦件30设于所述第二区域14，以增加所述第二区域14沿所述第一方向的厚度，使得所述第二区域14的平均厚度能够与所述第一区域13的平均厚度大致相同，以补偿所述第二区域14和所述第一区域13之间的空隙，使得所述电芯100在进行热压的过程中受力更加均匀。进一步地，所述极片10设有所述平坦件30的第二区域14的平均厚度占所述第一区域13平均厚度的90％至100％。

在一具体实施例中，所述极片10设有所述平坦件30的第二区域14的平均厚度占所述第一区域13平均厚度的90％。可以理解的是，在其他实施例中，所述极片10设有所述平坦件30的第二区域14的平均厚度占所述第一区域13平均厚度还可为91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％等。

请参阅图5，在一实施例中，位于所述极片10的第二区域14且远离所述第一区域13的部分平坦件30覆盖所述极耳20，进一步地，该部分平坦件30覆盖部分所述极耳20。当所述电芯100在滥用条件下，能够防止所述极耳20撕裂产生毛刺或极片10上产生的毛刺刺破所述封装膜40而造成的破损或者电解液流出后造成所述极片10和所述封装膜40之间的腐蚀。

沿所述第二方向，所述平坦件30覆盖所述极耳20上的长度为D，D的范围为3mm至5mm。在一具体实施例中，D为3mm，可以理解的是，在其他实施例中，D的范围还可为3.5mm、4mm、4.5mm等，可根据具体的需要进行设置。

请参阅图5，在一实施例中，所述平坦件30为热熔胶，该热熔胶包括基材(图未示)和胶层(图未示)，所述胶层设于所述基材的相对两表面，其中一所述胶层位于所述第二区域14和所述基材之间，另一所述胶层位于所述基材和所述封装膜40之间。进一步地，所述基材采用聚对苯二甲酸乙二酯材料制成，所述胶层采用苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物材料制成。

所述平坦件30设于所述极片10的第二区域14上的活性层12时，通过对所述电芯100进行热压，使得所述胶层粘接于所述活性层12上，靠近所述封装膜40的胶层和封装膜40之间粘接，以将靠近所述封装膜40的极片10与所述封装膜40进行固定，可避免二者之间出现相对滑移的情况。同时，所述平坦件30的胶层与所述封装膜40之间形成一定的粘接力，可减小多个堆叠的极片10在进行跌落测试或实际使用发生掉落时向端部冲击的情况，从而改善所述电芯100跌落失效的情况。进一步地，沿所述第二方向排列的多个所述平坦件30在进行热压的过程中，位于所述基材同一侧的所述胶层能够融合形成一体结构，从而提升了所述胶层的粘接的稳定性。在对设有所述平坦件30的极品进行热压时，所述平坦件30的最终形状与未进行热压前的形状大致相同，热压仅是使得所述胶层产生了粘性。

在其他实施方式中，所述热熔胶可仅在所述基材靠近所述封装膜40的一侧设置胶层，使所述基材直接设于所述极片10的第二区域14上。

请参阅图5，沿所述第二方向观察，每一所述平坦件30的截面大致呈矩形，且所述平坦件30的截面沿所述第二方向的投影长度逐渐递增。沿所述第一方向，依次排列的所述平坦件30的厚度从靠近所述第一区域13的端部向所述第二方向递增，即沿所述第二方向，多个排列的所述平坦件30截面的面积逐渐增大，以能够和所述第二区域14的厚度进行互补，从而使得设有所述平坦件30的第二区域14的厚度与所述第一区域13的厚度大致相同。同时，通过阶梯补偿所述第二区域14，可使得所述电芯100在化成过程中受力更均匀，所述极片10之间形成良好的界面，从而能够改善所述电芯100在循环过程中的析锂问题。

多个所述平坦件30沿所述第二方向排列的长度为W₂，其中W₂＝W₁+D，W₂的数值随W₁和D的数值变化而变化。

请参阅图6，沿第三方向，所述极片10的长度为W₃，所述平坦件30沿所述第三方向的长度为所述极片10长的90％。进一步地，沿所述第三方向，所述极片10长度与所述平坦件30长度的差值大于或者等于4mm，使得所述平坦件30沿所述第三方向的长度小于所述极片10，能够避免因所述平坦件30设置的尺寸较大，而增加了所述电芯100的整体体积。所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向，进一步地，所述第三方向为沿Y轴方向。

请参阅图7，在一实施例中，相邻两所述平坦件30相互靠近的端部重叠。具体的，相邻两所述平坦件30靠近所述封装膜40一侧的胶层互补，其中一所述平坦件30上的胶层短于所述基材，另一所述平坦件30的胶层长于所述基材，将所述平坦件30设于所述极片10的第二区域14时，两所述胶层相连接，使得相邻两所述平坦件30连接的更加稳定。

请参阅图8，在一实施例中，所述第一区域13远离所述第二区域14的端部设有所述平坦件30。具体的，多个所述极片10沿所述第一方向堆叠形成一个整体，该整体上下两端极片10的第一区域13处设有所述平坦件30，在将多个所述极片10形成的整体进行热压后，使得位于所述第一区域13处的平坦件30粘接于所述封装膜40上，从而使得沿所述第一方向上下两侧极片10的第一区域13和第二区域14均与所述封装膜40粘接，提升了所述极片10与所述封装膜40之间的连接强度。

可以理解的是，所述第一区域13处的平坦件30沿所述第一方向的厚度较小，主要使得所述平坦件30可起到粘接的作用。

请再参阅图8，在一具体实施例中，多个堆叠的所述极片10形成一个整体后，沿所述第一方向靠近所述封装膜40的两极片10的第二区域14设有多个平坦件30。在该实施例中，沿所述第二方向，每一所述极片10上设有两所述平坦件30。靠近所述第一区域13的平坦件30沿第一方向的厚度为60μm，沿第二方向的长度为5mm。远离所述第一区域13的平坦件30沿第一方向的厚度为90μm，沿第二方向的长度为8mm，进一步地，该平坦件30延伸至所述极耳20上，且延伸所述极耳20上的长度为3mm。

设于所述第一区域13的平坦件30的沿第一方向的厚度为60μm，沿所述第二方向的长度为5mm。

多个堆叠的所述极片10其整个所述第二区域14的厚度比所述第一区域13的厚度薄200μm，通过设置所述平坦件30后，整个所述第二区域14的厚度与所述第一区域13的厚度大致相同。

可以理解的是，在其他实施例中，所述第二区域14处所设置的平坦件30的数量不限于此，还可设置三个、四个。

第二实施例

请参阅图9，本申请还提供一种电池200，所述电池200包括包装袋50和上述任一实施例中的电芯100，所述电芯100收容于所述包装袋50中，所述极耳20从所述包装袋50中延伸出，用以与外部结构连接。

所述电池200采用上述任一实施例中的电芯100，因而具有该电芯100的一切有益效果，在此，不再进行赘述。

第三实施例

请参阅图10，本申请还提供一种用电装置300，所述用电装置300包括本体60和上述实施例中的电池200，所述本体60收容所述电池200且与所述电池200电性连接，以使得所述电池200能够向所述本体60提供电量。

进一步地，所述用电装置300还包括电路板，所述电池200与所述电路板连接，所述电路板连接所述本体60。所述用电装置300采用上述的电池200，因而具有该电池200的一切有益效果，在此，不再进行赘述。

所述用电装置300可为电子装置，如手机、平板等，还可为智能穿戴设备，如智能手表、耳机等。可以理解的是，所述用电装置300的种类不限于此。

综上所述，本申请实施例中提供电芯100、电池200及用电装置300，所述电芯100通过在靠近所述封装膜40的极片10的第二区域14上设置所述平坦件30，使得所述第二区域14沿所述第一方向的厚度可为所述第一区域13厚度的90％至100％，提升了所述电芯100内部多个所述极片10堆叠的平整度，并且不会出现影响所述电芯100能量密度的问题。进一步地，设置所述平坦件30有效避免了所述电芯100在跌落的过程中，内部堆叠的所述极片10容易出现滑移的问题。

另外，本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本申请，而并非用作为对本申请的限定，只要在本申请的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本申请公开的范围之内。

Claims (15)

1.一种电芯，包括：

多个堆叠的极片，所述极片堆叠的方向为第一方向，所述极片包括集流体和设置于所述集流体相对两表面的活性层；

极耳，连接于所述集流体，且所述极耳朝远离所述集流体延伸的方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向；

其特征在于，所述极片包括相连的第一区域和第二区域且所述第二区域靠近所述极耳，沿所述第一方向所述第二区域的活性层厚度小于所述第一区域的活性层厚度；

所述电芯还包括：沿所述第二方向排列且设置于所述第二区域的活性层表面的多个平坦件，所述极片设有所述平坦件的第二区域的平均厚度占所述第一区域的平均厚度的90％至100％。

2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，位于所述第二区域且远离所述第一区域的部分平坦件覆盖所述极耳。

3.如权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第二区域的每一活性层的厚度从靠近所述第一区域端沿所述第二方向逐渐减小，所述平坦件的厚度从靠近所述第一区域端沿所述第二方向递增。

4.如权利要求3所述的电芯，其特征在于，沿所述第二方向，所述第二区域的活性层延伸的长度为W₁，多个所述平坦件沿所述第二方向排列的长度为W₂，所述平坦件覆盖所述极耳上的长度为D，其中W₂＝W₁+D。

5.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述平坦件覆盖所述极耳的距离D的范围为3mm至5mm。

6.如权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述第二区域的活性层延伸的长度W₁的范围为10mm至15mm。

7.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述平坦件为热熔胶。

8.如权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述热熔胶包括基材和胶层，所述胶层设于所述基材的相对两表面。

9.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述第二方向观察，所述平坦件的截面呈矩形，且在所述第二方向上的投影长度递增。

10.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，相邻两所述平坦件相互靠近的端部重叠。

11.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿第三方向，所述极片的长度为W₃，所述平坦件的长度为所述极片长度W₃的90％，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向。

12.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一区域远离所述第二区域的端部设有所述平坦件。

13.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括封装膜，所述封装膜包覆堆叠的多个所述极片，所述平坦件粘接于所述封装膜，部分所述极耳从所述封装膜延伸出。

14.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1至13中任一项所述的电芯和包装袋，所述电芯收容于所述包装袋中。

15.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括本体和如权利要求14所述的电池，所述本体收容所述电池。

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