CN112952300A - 电芯、电芯组件、电池及使用电池的装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了电芯、电芯组件、电池及使用电池的装置，涉及锂电池技术领域。一种电芯，包括第一极性极片、第二极性极片和隔膜。第一极性极片的极耳包括依次连接的第一极耳段、第一弯折段、第二极耳段、第二弯折段以及第三极耳段，第一极耳段的一端与本体连接，第一弯折段相对于第一极耳段向远离本体的方向延伸，第二极耳段沿平行于电芯的厚度的方向延伸，第二弯折段相对于第二极耳段向远离本体的方向延伸，第三极耳段沿平行于电芯的厚度的方向延伸。该电芯通过对极耳进行两次弯折，降低极耳因弯折产生的冗余度，避免极耳插入电芯中，降低电芯发生故障的概率。

Description

电芯、电芯组件、电池及使用电池的装置

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及电芯、电芯组件、电池及使用电池的装置。

背景技术

锂离子电池是一种先进的化学储能装置，具有比能量高，循环寿命长和对环境友好等显著优点。锂离子电池中具有电芯，电芯包括极耳，极耳一般具有一定长度，在组装过程中，极耳弯折后与转接件连接。极耳弯折会造成其端部错位，弯折部最外侧的极耳相对于最内侧的极耳错位程度大，且极耳的厚度越大，该错位程度越大。如果极耳设置的较短，可能导致最外侧的极耳与转接件无法连接；如果极耳设置的较长，虽然极耳能够与转接件连接，但可能造成弯折形成的最内侧的极耳的冗余度太大，容易导致极耳与电池内的其他部件电连接，引起电池内部短路，造成电池的损坏。

发明内容

本申请的目的在于提供电芯、电芯组件、电池及使用电池的装置，以改善电池内极耳冗余度大、易引起电池内部短路的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电芯，包括第一极性极片、第二极性极片和设置于第一极性极片、第二极性极片之间的隔膜。第一极性极片包括本体和从本体延伸出的导电部，多个导电部叠层设置形成极耳，极耳包括依次连接的第一极耳段、第一弯折段、第二极耳段、第二弯折段以及第三极耳段，第一极耳段的一端与本体连接，另一端与第一弯折段连接，第一弯折段相对于第一极耳段向远离本体的方向延伸，第二极耳段的一端与第一弯折段连接，另一端沿平行于电芯的厚度的方向延伸，第二弯折段相对于第二极耳段向远离本体的方向延伸，第三极耳段的一端与第二弯折段连接，另一端沿平行于电芯的厚度的方向延伸。

本申请提供的电芯通过对极耳进行两次弯折形成S型结构，极耳在第一次弯折时产生的最内侧的极耳冗长，在第二次弯折时一定程度上消除，降低极耳因弯折产生的冗余度，避免极耳插入电芯中，降低电芯发生故障的概率。

在一种可能的实现方式中，第一弯折段和第二弯折段的弯折弧度相同。

该结构使得第一极耳段、第二极耳段和第三极耳段相互平行设置，同时第一极耳在第一次弯折产生的最内侧极耳的冗长，在第二次弯折时较大程度消除，使得第一极耳段、第二极耳段和第三极耳段较为平整。

在一种可能的实现方式中，第一极耳段由本体向远离电芯的中心的方向延伸，第二极耳段向靠近电芯的中心的方向延伸，第三极耳段再向远离电芯的中心的方向延伸。

该结构使得第一极耳设置于电芯的侧边，有助于合芯时，两个电芯的极耳之间的连接。

在一种可能的实现方式中，第一极耳段、第二极耳段和第三极耳段的长度均小于电芯的厚度。该结构能够避免极耳插入电芯引发电芯短路。

第二方面，提供了一种电芯组件，包括连接片和上述电芯，连接片与极耳连接以实现电流的导通。

在一种可能的实现方式中，电芯组件包括第一连接片和沿电芯的厚度方向并排设置的两个电芯，两个电芯的极耳设置于电芯组件的同一侧，第一连接片同时与两个电芯的第一极性极片的极耳连接。

该结构中的两个电芯共用连接片实现电流的引出。

在一种可能的实现方式中，电芯延伸出极耳的端部具有沿电芯的厚度方向设置的第一侧边和第二侧边，极耳设置于第一侧边，两个电芯的第一侧边贴靠设置。

该结构使得两个电芯的极耳靠近设置，使得用于连接两个电芯的连接片的面积较小，减少了连接片的用量，有利于降低电芯重量和零部件成本，提高电芯能量密度。

在一种可能的实现方式中，两个电芯的第三极耳段向靠近彼此的方向延伸。该结构有助于极耳与连接片的焊接。

第三方面，提供了一种电池，包括壳体和上述电芯组件，电芯组件设置于壳体内。该电池的电芯组件重量小，有助于提高电芯能量密度，该电池的电芯故障率低，电池的使用寿命长。

第四方面，提供了一种使用电池的装置，包括上述电池。该装置的电池故障率低，使用寿命长，电芯能量密度高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的电芯组件的第一视角的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电芯组件的第二视角的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的第一电芯的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的第一电芯的局部结构示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种第一电芯的局部结构示意图；

图6为本申请实施例提供的第一电芯和第二电芯的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的电池的结构示意图。

图标：10-电池；100-电芯组件；110-第一连接片；120-第二连接片；200-第一电芯；210-第一极耳；211-第一极耳段；212-第一弯折段；213-第二极耳段；214-第二弯折段；215-第三极耳段；216-第一侧边；217-第二侧边；220-第二极耳；300-第二电芯；310-第三极耳；320-第四极耳。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。

请参照图1和图2，图1和图2分别为本实施例提供的电芯组件100的第一视角和第二视角的结构示意图。

本实施例提供一种电芯组件100，包括第一连接片110、第二连接片120、第一电芯200和第二电芯300，第一电芯200和第二电芯300沿电芯的厚度方向并排设置。第一连接片110、第二连接片120与第一电芯200、第二电芯300连接，第一连接片110用于将第一电芯200中正极的电流导出，第二连接片120用于将第二电芯300中负极的电流导出。在本申请实施例中，第一电芯200和第二电芯300的结构相同。下面以第一电芯200为例进行详细说明。

第一电芯200包括第一极性极片、第二极性极片和设置于第一极性极片、第二极性极片之间的隔膜。其中，第一极性和第二极性分别为正极和负极。第一极性极片和第二极性极片可以堆叠设置，也可以卷绕设置。在本实施例中，第一电芯200通过第一极性极片、隔膜和第二极性极片共同卷绕而成。

请参照图1和图3，图3为本实施例提供的第一电芯200的结构示意图。第一极性极片包括第一本体和从第一本体延伸出的第一导电部，多个第一导电部叠层设置形成第一极耳210。本申请实施例中的第一本体由集流体和设置于集流体两侧的活性物质组成，第一导电部为从第一本体中延伸出的集流体。在本实施例中，第一极性极片包括一个第一极耳210，即通过第一极耳210引出第一极性极片上的电流。第二极性极片具有用于引出电流的第二极耳220，第二极耳220的结构与第一极耳210相同。在本申请其他实施例中，第一极性极片可以包括多个第一极耳210，通过多个第一极耳210引出电流。第二极耳220的结构可以为其他结构。下面以第一极耳210为例进行详细说明。

目前的极耳具有一定的长度，由于电池10的内部空间有限，因此在组装过程中极耳会发生弯折。极耳弯折的角度若不合适，极耳存在插入电芯中引发问题的风险。为了避免极耳插入电芯中，一种方法是极耳设置的较短。由于极耳的端部弯折后与转接件连接，弯折会造成端部错位，在最外侧的极耳相对于最内侧的极耳错位程度最大，且极耳的厚度越大，该错位程度越大，极耳设置的较短，可能导致最外侧的极耳与转接件无法连接。并且极耳较短容易被拉断，不易于极耳与顶盖电连接。另一种方法是极耳设置的较长，虽然极耳的长度能够保证极耳与转接件连接，但是弯折形成的最内侧的极耳的冗余度大，容易导致极耳与电池10内的其他部件电连接，引起电池10内部短路，造成电池10的损坏。本申请对极耳的弯折结构进行改进，使得极耳既能够与转接件连接，又能够避免最内侧的极耳与电芯发生电连接，引起电池10内部短路等问题。

本申请中的第一极耳210从第一本体中延伸出来后，向远离第一本体的方向进行第一次弯折，延伸一段距离后，再向远离第一本体的方向进行第二次弯折，再延伸一段距离后与连接片连接，即第一极耳210经过两次弯折形成S型结构。

请参照图4，图4为本申请实施例提供的第一电芯的局部结构示意图。具体的，第一极耳210从电芯的一端延伸出，第一极耳210包括依次连接的第一极耳段211、第一弯折段212、第二极耳段213、第二弯折段214以及第三极耳段215。第一极耳段211的一端与第一本体连接，另一端沿平行于电芯的厚度的方向延伸一段距离后与第一弯折段212连接。第一弯折段212相对于第一极耳段211向远离第一本体的方向延伸，使得第一极耳210远离第一电芯200，避免最内侧的极耳与第一电芯200中极性相反的极片发生电连接。第二极耳段213的一端与第一弯折段212连接，另一端沿平行于电芯的厚度的方向延伸后与第二弯折段214连接。第二弯折段214相对于第二极耳段213向远离第一本体的方向延伸，使得第一极耳210进一步远离电芯。第三极耳段215的一端与第二弯折段214连接，另一端沿平行于电芯的厚度的方向延伸。

第一极耳210在弯折一次后形成的最内侧的极耳经过第二次弯折后变成了最外侧的极耳，避免了弯折一次后最内侧极耳冗余度大而容易与电芯中极性相反的极片电连接的问题。

需要说明的是，第一极耳210的长度不宜过长，其长度满足第一极耳段211、第二极耳段213和第三极耳段215的长度小于第一电芯200的厚度为宜。进一步地，第一极耳段211、第二极耳段213和第三极耳段215的长度小于第一电芯200的厚度的二分之一较佳。

请参照图3和图4，在本实施例中，第一电芯200具有第一端，第一极耳210从第一端延伸第一电芯200。第一端具有沿第一电芯200的厚度方向设置的第一侧边216和第二侧边217，第一极耳段211从第一电芯200的中心位置延伸出后，向靠近第一侧边216的方向延伸，延伸至第一侧边216附近后与第一弯折段212连接，第一弯折段212向上弯折后与第二极耳段213连接，第二极耳段213向靠近第一电芯200的中心的方向延伸(本实施例中，第二极耳段213的延伸方向与第一极耳段211的延伸方向相反)，第二极耳段213延伸一定距离后与第二弯折段214连接，第二弯折段214向上弯折后与第三极耳段215连接，第一弯折段212和第二弯折段214的弯折方向完全相反，第三极耳段215再向靠近第一侧边216的方向延伸一定距离(本实施中，第三极耳段215的延伸方向与第一极耳段211的延伸方向相同)。

请参照图5，在本申请的其他实施例中，第一极耳段211可以从第一电芯200的靠近第一侧边216的位置延伸出，向靠近第一电芯200的中心的方向延伸一定距离后与第一弯折段212连接，第一弯折段212向上弯折后与第二极耳段213连接，第二极耳段213向靠近第一侧边216的方向延伸一定距离后与第二弯折段214连接，第二弯折段214向上弯折后与第三极耳段215连接，第三极耳段215向靠近第一电芯200的中心的方向延伸。该延伸方式得到的第一极耳210也为S型结构，仅弯折和延伸的方向与上述第一极耳210不同。

上述两种弯折方式可以得到第一极耳210设置于第一侧边216的极耳结构，可以对第一极耳210的位置进行调整使得第一极耳210设置于靠近第一电芯200的中心的位置。

在本申请的部分实施例中，第一弯折段212和第二弯折段214的弯折弧度相同，该结构使得第一极耳段211、第二极耳段213和第三极耳段215相互平行设置，同时第一极耳210在第一次弯折产生的最内侧极耳的冗长，在第二次弯折时较大程度消除，使得第一极耳段211、第二极耳段213和第三极耳段215较为平整。

本申请提供的电芯通过对极耳进行两次弯折形成S型结构，该结构有助于避免极耳弯折一次出现的最内侧极耳冗长，进而避免极耳插入电芯中，降低电芯发生故障的概率。

请参照图1和图6，图6本申请实施例提供的第一电芯200和第二电芯300的结构示意图。本申请实施例中的电芯组件100包括两个电芯，即第一电芯200和第二电芯300。第一电芯200和第二电芯300沿电芯的厚度方向并排设置，第一电芯200和第二电芯300的极耳均设置在电芯组件100的同一侧，便于极耳与转接件连接。具体的，第一电芯200的第一极性极片具有第一极耳210，第二极性极片具有第二极耳220，第二电芯300的第一极性极片具有第三极耳310，第二极性极片具有第四极耳320。第一连接片110同时与第一电芯200的第一极耳210、第二电芯300的第三极耳310连接，第二连接片120同时与第一电芯200的第二极耳220、第二电芯300的第四极耳320连接。第一连接片110和第二连接片120用于分别引出第一极性极片和第二极性极片上的电流。

本实施例中的第一电芯200延伸出极耳的端部具有沿第一电芯200的厚度方向设置的第一侧边216和第二侧边217，第一极耳210和第二极耳220设置于第一电芯200的第一侧边216。由于第一电芯200与第二电芯300的结构相同且镜像对称，第二电芯300延伸出极耳的端部也具有第一侧边216和第二侧边217，第三极耳310和第四极耳320设置于第二电芯300的第一侧边216。第一电芯200和第二电芯300的第一侧边216贴靠设置，使得第一极耳210和第三极耳310相互靠近，第二极耳220和第四极耳320相互靠近。该结构使得第一连接片110和第二连接片120的面积较小，减少了连接片的用量，有利于降低电芯重量和零部件成本，提高电芯能量密度。

若第一电芯200的第二侧边217和第二电芯300的第二侧边217贴靠设置，使得第一极耳210和第三极耳310，第二极耳220和第四极耳320设置于电芯组件100的两侧。该结构使得第一连接片110和第二连接片120面积较大，不利于提高电芯能量密度。

本申请中的极耳通过焊接的方式与连接件连接，在焊接工艺过程中，先通过超声波焊接的方式将电芯的极耳与连接片焊接之后，再采用激光焊接的方式将连接片与顶盖焊接，最后将两个电芯合芯并将极耳折弯成上述的“S”形。本申请中的第一电芯200的极耳的第三极耳段215和第二电芯300的极耳的第三极耳段215均向靠近第一侧边216的方向延伸，即向靠近相邻的电芯的方向延伸。该结构有助于先进行极耳与连接件的连接，再进行电芯的合芯。若第一电芯200和第二电芯300的极耳的第三极耳段215分别向各自的电芯的中心处延伸，该结构不利于焊接。

本申请提供的电芯组件100通过将两个相邻的电芯的极耳相互靠近设置，减小连接件的面积，降低连接件材料的用量，有利于降低电芯重量和零部件成本，提高电芯能量密度。该电芯组件100采用的电芯进行两次弯折形成S型结构，有助于避免极耳弯折一次出现的最内侧极耳冗长，进而避免极耳插入电芯中，降低电芯发生故障的概率。

请参照图7，本申请还提供了一种电池10，包括壳体和电芯组件100，电芯组件100设置于壳体内。该电池10的电芯组件100重量小，有助于提高电芯能量密度，该电池10的电芯故障率低，电池10的使用寿命长。

本申请还提供了一种使用电池的装置，包括上述电池10，该装置的电池10故障率低，使用寿命长，电芯能量密度高。

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，其特征在于，包括第一极性极片、第二极性极片和设置于所述第一极性极片、所述第二极性极片之间的隔膜；

所述第一极性极片包括本体和从所述本体延伸出的导电部，多个所述导电部叠层设置形成极耳，所述极耳包括依次连接的第一极耳段、第一弯折段、第二极耳段、第二弯折段以及第三极耳段，所述第一极耳段的一端与所述本体连接，另一端与所述第一弯折段连接，所述第一弯折段相对于所述第一极耳段向远离所述本体的方向延伸，所述第二极耳段的一端与所述第一弯折段连接，另一端沿平行于所述电芯的厚度的方向延伸，所述第二弯折段相对于所述第二极耳段向远离所述本体的方向延伸，所述第三极耳段的一端与所述第二弯折段连接，另一端沿平行于所述电芯的厚度的方向延伸。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一弯折段和所述第二弯折段的弯折弧度相同。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳段由所述本体向远离所述电芯的中心的方向延伸，所述第二极耳段向靠近所述电芯的中心的方向延伸，所述第三极耳段再向远离所述电芯的中心的方向延伸。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳段、所述第二极耳段和所述第三极耳段的长度均小于所述电芯的厚度。

5.一种电芯组件，其特征在于，包括连接片和如权利要求1至4任一项所述的电芯，所述连接片与所述极耳连接以实现电流的导通。

6.根据权利要求5所述的电芯组件，其特征在于，所述电芯组件包括第一连接片和沿电芯的厚度方向并排设置的两个所述电芯，两个所述电芯的极耳设置于所述电芯组件的同一侧，所述第一连接片同时与两个所述电芯的第一极性极片的极耳连接。

7.根据权利要求6所述的电芯组件，其特征在于，所述电芯具有第一端，所述极耳从所述第一端延伸出，所述第一端具有沿所述电芯的厚度方向设置的第一侧边和第二侧边，所述极耳设置于所述第一侧边，两个所述电芯的第一侧边贴靠设置。

8.根据权利要求7所述的电芯组件，其特征在于，两个所述电芯的第三极耳段向靠近彼此的方向延伸。

9.一种电池，其特征在于，包括壳体和如权利要求5至8任一项所述的电芯组件，所述电芯组件设置于所述壳体内。

10.一种使用电池的装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。

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