CN112993450A - 锂电池、锂电池模块以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锂电池模块，具备：卷绕体，正极和负极隔着隔板而卷绕；外装体，将所述卷绕体封入；保护壳，收纳有所述外装体；和按压构件，设置在所述外装体与所述保护壳之间，其中，所述外装体包括：成为基础的第1构件；和设置在一部分的区域的第2构件，所述第2构件是伸缩性低于所述第1构件的构件，所述按压构件通过经由所述第2构件，将来自所述保护壳的按压力传递到所述卷绕体，从而利用来自所述外装体的按压力将所述卷绕体固定。

Description

锂电池、锂电池模块以及电子设备

技术领域

本发明涉及锂电池、锂电池模块以及电子设备。

背景技术

随着便携型电子设备的小型、轻量化，使用了作为能量密度高的二次电池的锂电池。关于该锂电池，卷绕正极素材、隔板和负极素材的层叠物得到的卷绕物与电解质一起，被收容在用层压体、铝形成的外装体之中。锂电池具有由于充放电的重复而导致产生气体，从而外装体膨胀的性质。在日本特开2005-5008号公报中公开了用于应对该外装体的膨胀的技术。

日本特开2005-5008号公报中记载的移动终端机具备使壳盖与电池组接触或将壳盖偏置于电池组的手段，并将与电池组内部的膨胀所导致的电池组的变形对应的空间设置在壳盖或者电池收纳部的至少一者处。

在日本特开2005-5008号公报所记载的技术中，电池组的外装体和壳盖、电子设备的电池收纳部也未被固定。因此，如果电池组膨胀，则内部的卷绕体的构成构件滑动，正极和负极可能短路。

发明内容

为了解决所述课题，本发明提供一种锂电池模块，具备：卷绕体，正极和负极隔着隔板而卷绕；外装体，将所述卷绕体封入；保护壳，收纳有所述外装体；和按压构件，设置在所述外装体与所述保护壳之间，其中，所述外装体包括：成为基础的第1构件；和设置在一部分的区域的第2构件，所述第2构件是伸缩性低于所述第1构件的构件，所述按压构件通过经由所述第2构件，将来自所述保护壳的按压力传递到所述卷绕体，从而利用来自所述外装体的按压力将所述卷绕体固定。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的电子设备的俯视图。

图2A是示出本发明的第1实施方式的电子设备的背面的立体图。

图2B是示出本发明的第1实施方式的电子设备的电池盖的立体图。

图3是收纳有本发明的第1实施方式的锂电池的状态的锂电池模块的外观图。

图4A是本发明的第1实施方式的锂电池模块的左侧视图。

图4B是本发明的第1实施方式的锂电池模块的剖视图。

图4C是本发明的第1实施方式的锂电池模块的俯视图。

图5是本发明的第1实施方式的锂电池的单元的立体图。

图6是本发明的第1实施方式的锂电池的卷绕体的构造图。

图7A是本发明的第1实施方式的锂电池模块的外装体的膨胀状态的左侧视图。

图7B是本发明的第1实施方式的锂电池模块的外装体的膨胀状态的剖视图。

图8A是示出本发明的第2实施方式的电子设备的背面的立体图。

图8B是示出本发明的第2实施方式的电子设备的电池盖的立体图。

图9A是本发明的第3实施方式的锂电池模块的左侧视图。

图9B是本发明的第3实施方式的锂电池模块的剖视图。

图10A是本发明的第3实施方式的锂电池模块的外装体的膨胀状态的左侧视图。

图10B是本发明的第3实施方式的锂电池模块的外装体的膨胀状态的剖视图。

图11是本发明的第1变形例的锂电池模块的左侧视图。

图12是本发明的第2变形例的锂电池模块的俯视图。

图13是本发明的第3变形例的锂电池模块的左侧视图。

图14A是本发明的第4变形例的锂电池模块的左侧视图。

图14B是本发明的第4变形例的锂电池模块的俯视图。

图15是本发明的第5变形例的锂电池模块的俯视图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式(以下，称为“本实施方式”)详细地进行说明。另外，各附图仅仅以能够充分地理解的程度对本实施方式进行了概略性地示出。此外，在各附图中，对于共同的构成要素、同样的构成要素，标注相同的附图标记，并省略它们的重复的说明。此外，将收纳有锂电池的状态的锂电池模块简单地简述为“锂电池”。此外，对于锂电池，包括锂离子电池和锂聚合物电池。

(第1实施方式)

(电子设备)

图1是示出收容作为本发明的第1实施方式的锂电池的电子设备的表面的俯视图。此外，图2A是示出电子设备的背面的立体图，图2B是示出电池盖的立体图。

电子设备300是具备壳体200(图2A)和电池盖210(图2B)的手持终端。壳体200安装有显示部202、键盘部203等，形成有电池收纳部205。如图2A所示，在该电池收纳部205收纳锂电池100。此外，在收纳有锂电池100的状态下，安装电池盖210(图2B)。另外，电子设备不限于手持终端，也可以是智能手机、平板电脑等便携式终端。

图3是本发明的第1实施方式的锂电池的外观图。

锂电池100具备长方体形状的保护壳70和收容在保护壳70的内部的单元50而被构成。保护壳70的Y-Z面为大面积面，X-Y面为侧面。单元50是能够充放电的二次电池，并且是扁平形状。此外，在单元50设置有正极5以及负极6。

图4A、图4B、图4C是作为本发明的第1实施方式的锂电池的结构图。另外，图4A示出左侧面(X-Z面)，图4B示出其IVB剖面，图4C是示出Y-Z面的俯视图。

锂电池100除单元50以及保护壳70以外，还具备作为固定手段或按压构件的2个突起部75a、75b而被构成。单元50具备外装体20和收容在外装体20的卷绕体10(图6)而被构成。外装体20包括成为基础的主体部21和设置在主体部21的一部分的区域的非伸缩性构件30而被构成。在此，在权利要求书中，将主体部21称为第1构件，将非伸缩性构件30称为第2构件。即，第1构件是外装体20的基础部分，第2构件设置在外装体20的一部分的区域。

非伸缩性构件30是圆形或长方形的板材，例如是塑料、玻璃、陶瓷(陶器)等非导电性素材。非伸缩性构件30的伸缩性低于外装体20的主体部21的素材(例如，层压体、铝)。

将为扁平面20a、20b且设置有非伸缩性构件30的区域称为非伸缩性区域。即，非伸缩性区域存在于一对扁平面20a、20b的每一个，设置在一个扁平面20a的非伸缩性区域(第1非伸缩性区域)，设置在与设置在另一扁平面20b的非伸缩性区域(第2非伸缩性区域)对应的位置(重叠起来的位置)处。此时，突起部75a是第1固定手段，突起部75b是第2固定手段。换言之，设置在外装体20的一部分的区域的非伸缩性构件30、30间插在突起部75a、75b与卷绕体10之间。此外，作为按压构件的突起部75a、75b被夹在非伸缩性构件30与保护壳70之间。

保护壳70是树脂制或金属制的长方体状的壳，在内部收容单元50。保护壳70的一个侧面(例如，左侧面)被开放，让单元50能够插入。另外，也可以是如以下那样的结构：如图8A那样，从壳体201的外部嵌入单元50，并且如图8B那样，在盖的内侧具备作为按压构件的突起部211a，将电池盖211作为保护壳70的一部分来将单元50固定。2个突起部75a、75b以对置的方式在保护壳70延伸。如图4C中所示，作为按压构件的突起部75a、75b为长方体形状，其大小(面积)小于非伸缩性构件30。另外，如图12所示，2个突起部也可以是圆柱形状的突起部76。

突起部75a、75b以给定的厚度(高度)形成。其厚度是在两面形成有非伸缩性构件30、30的单元50(图2)能够插通的厚度。此外，非伸缩性构件30是作为按压构件的突起部75a、75b不与外装体20的主体部21接触的程度的厚度。插入了单元50的保护壳70，在突起部75a、75b的两侧形成内部空间80。

另外，非伸缩性构件也能够如图11的非伸缩性构件31那样，以小于作为按压构件的突起部75a、75b的面积构成。在该情况下，非伸缩性构件31具有作为按压构件的突起部75a、75b不与外装体20的主体部21接触的程度的厚度。

另外，突起部75a、75b和保护壳70未成为一体，也可以是非伸缩性构件30、30和突起部75a、75b的棱部75c、75d、75e、75f例如用粘接剂粘接的那样的结构。在该情况下，单元50和突起部75a、75b成为一体，因而在将锂电池插入于保护壳70时，突起部75a、75b和保护壳70被辅助支撑。

图5是单元50的立体图，图6是卷绕体10的立体图。

单元50是将卷绕体10(图6)和有机溶剂、聚合物等电解液一起封入于扁平形状的外装体20的内部的单元。外装体20在收容有卷绕体10的状态下被密封。外装体20在其一对扁平面20a、20b的中央部形成有非伸缩性构件30、30。换言之，非伸缩性构件30形成在外装体20的两面(扁平面20a、20b)的中央区域。除外装体20的非伸缩性构件30之外的主体部21，用层压体或铝形成。层压体、铝的伸缩性高于构成非伸缩性构件30的塑料、玻璃、陶瓷。

卷绕体10(图6)是包括涂敷有正极素材1的正极片(tab)7、隔板2、涂敷有负极素材3的负极片8的层叠物。卷绕体10，是该层叠物被卷绕成扁平形状而成的。在正极片7焊接有板状的正极5，在负极片8焊接有板状的负极6。另外，正极素材1例如是钴酸锂，负极素材3例如是碳或聚乙炔。

图7A、图7B是作为本发明的第1实施方式的锂电池的外装体20膨胀了的状态的结构图。另外，图7A示出了左侧面，图7B示出了VIIB剖面。

锂电池100由于充放电的重复而导致产生气体，从而外装体20膨胀。由于外装体20(主体部21)的膨胀，从而内部空间80(图4A)的容积减少。将容积减少了的空间称为内部空间81。此外，外装体20由于该膨胀而按压隔着非伸缩性构件30、30而对置的突起部75a、75b的整个面。作为该按压的反作用的按压力经由外装体20的非伸缩性区域(非伸缩性构件30、30)，传递到卷绕体10，从而来自外装体20的按压力将卷绕体10固定。因此，即使仅通过棱部75c、75d、75e、75f(图4B、图7B)对非伸缩性构件30、30和突起部75a、75b进行辅助的支撑，也可由突起部75a、75b的整个面进行固定。此外，对于非伸缩性构件30，由于接触面积比突起部75a、75b宽，因而可利用比突起部75a、75b宽的区域来防止外装体20的膨胀。由此，卷绕体10的构成构件的滑动降低，能够防止正极和负极的短路。

(第2实施方式)

图8A是示出本发明的第2实施方式的电子设备的背面的立体图，图8B是示出电池盖的立体图。

电子设备301是具备壳体201(图8A)和电池盖211(图8B)的手持终端，收纳作为锂电池的单元50(图5)。另外，电子设备301不限于手持终端，也可以是智能手机、平板电脑等便携式终端。此外，如所述第1实施方式那样，在单元50的扁平面20a、20b的中央部形成有非伸缩性构件30、30。

在壳体201的电池收纳部205设置有作为固定手段的突起部201a(按压构件)。在电池盖211设置有作为固定手段的突起部211a。即，在本实施方式中，电池收纳部205和电池盖211发挥保护壳70的作用。在用电池盖211盖住电池收纳部205时，突起部201a与突起部211a对置。此外，在电池收纳部205的内部收纳单元50，并用电池盖211将其盖住时，突起部211a按压单元50。即，突起部201a以及突起部211a经由作为外装体20的一部分的非伸缩性构件30、30而向卷绕体10施加按压力，从而固定卷绕体10。另外，与所述第1实施方式同样地，非伸缩性构件30、30比突起部201a以及突起部211a更宽。

(第3实施方式)

所述第1、2实施方式的锂电池100以及单元50被固定为非伸缩性构件30嵌入于外装体20的一部分的区域，但也能够通过使非伸缩性构件从外装体20的外部粘接到外装体20的一部分的区域，从而使外装体20和非伸缩性构件固定。

图9A是本发明的第3实施方式的锂电池模块的左侧视图，图9B是示出其IXB剖面的图。

锂电池103与所述第1实施方式的锂电池100同样地，具备保护壳70和2个突起部75a、75b而被构成，但不同点在于，取代单元50而具备单元56。

单元56具备外装体22、收容在外装体22的卷绕体10(图6)和2块非伸缩性构件34、34而构成。非伸缩性构件34、34粘接于外装体22的一对扁平面22a、22b的一部分的区域。所述第1实施方式的外装体20(图4A)包括主体部21和非伸缩性构件30、30而被构成，并以它们的组合将卷绕体10封入，但本实施方式的外装体22将卷绕体10单独地封入。另外，在权利要求书中，将外装体22和2块非伸缩性构件34、34的组合称为外装体，将外装体22称为成为基础的第1构件，并将非伸缩性构件34、34称为第2构件。即，第2构件设置在由组合形成的外装体的一部分的区域。突起部75a、75b的厚度是包括外装体22以及非伸缩性构件30、30的单元56能够插通的厚度。

图10A、图10B是作为本发明的第3实施方式的锂电池的外装体20膨胀了的状态的结构图，相当于所述第1实施方式的图7A、图7B。

外装体22通过该膨胀来按压隔着非伸缩性构件30、30而对置的突起部75a、75b的整个面。作为该按压的反作用的按压力经由外装体22的非伸缩性构件30、30，传递到卷绕体10，从而来自外装体22的按压力将卷绕体10固定。

(变形例)

所述第1实施方式的锂电池100在外装体20的扁平面20a、20b形成有非伸缩性构件30、30，作为固定手段的突起部75a、75b设置在保护壳70的内表面。上述锂电池100的构造例如能够进行如以下那样的变形。另外，各变形例是第1实施方式的变形例，但也能够应用于第3实施方式。

(1)图11(左侧视图)的锂电池101具备单元51、保护壳71和突起部75a、75b而被构成。单元51具备卷绕体10和外装体25。在外装体25的中央部形成有非伸缩性构件31、31。非伸缩性构件31、31被构成为其Z方向的长度L3比突起部75a、75b的长度L2短，并且X方向的厚度较厚。

(2)图12(俯视图)的锂电池102具备保护壳70、和在外装体22形成有2块非伸缩性构件32、32的单元52而被构成。保护壳70形成为让圆柱状的突起部76、76对置。非伸缩性构件32、32是圆形状的板材，面积比突起部76、76宽。

(3)图13的锂电池104具备保护壳72、和具备卷绕体10以及外装体23的单元53而被构成。对于保护壳72，突起部75g在一个内表面72a延伸。外装体23在一部分的区域形成有1块非伸缩性构件30。保护壳72的内表面72b与外装体23的主体部21接触，在与内表面72b接触的部分的外装体23，不间插非伸缩性构件30。突起部75g作为通过来自外装体23(非伸缩性构件30)的按压力来将卷绕体10固定的固定手段而起作用。

(4)图14A、图14B的锂电池105，具备单元54和保护壳73而被构成。在此，图14A是左侧视图，图14B是俯视图。单元54包括卷绕体10和外装体23。对于外装体23，2块非伸缩性构件32、32形成在主体部21。即，非伸缩性构件30的大部分陷入到外装体23的内表面。保护壳73与所述第1实施方式的保护壳70(图4A)相比，取代突起部75a、75b，延伸为让突起部75k、751对置。突起部75k、751在Z方向上比突起部75a、75b(图4A)长，长度接近于单元54的宽度W。突起部75k、751与外装体23的扁平面的中央部对置地设置。非伸缩性构件32、32设置在单元54的外装体23，表面积比突起部75k、751宽。非伸缩性构件32、32被固定在外装体23的扁平面的中央部。

根据锂电池105，突起部75k、751以及非伸缩性构件31、31在宽W的方向上比非伸缩性构件30长，因而与所述第1实施方式的锂电池100(图4A、图4B)相比，位置偏离较少。由此，卷绕体10的构件的滑动少，能够防止正极和负极的短路。

(5)图15(俯视图)是本发明的锂电池模块的第5变形例，是从该锂电池模块上方观察的情况下的俯视图。另外，左侧视图与图4A同样。图15的锂电池106具备单元55、和形成有突起部75m、75n的保护壳74而被构成。单元55包括卷绕体10和外装体24。外装体24是2块非伸缩性构件33、33与主体部21成为一体而形成的。非伸缩性构件33、33构成为其y方向的长度比突起部75m、75n的长度L4长。

此外，图15的锂电池模块中的非伸缩性构件33、33以及突起部75m、75n形成为y方向的长度比z方向的长度更长。由此，锂电池模块整体也形成为y方向的长度比z方向的长度更长，所以在外装体24膨胀时，能够通过非伸缩性构件33、33而有效地将来自外装体24的按压力传递到卷绕体，变得更容易防止卷绕体的偏离。

如以上说明的那样，所述各实施方式涉及的锂电池100具有单元50、收容单元50的保护壳70和突起部75a、75b。单元50具有卷绕体10和收纳卷绕体10的装体20。卷绕体10是正极片7和负极片8隔着隔板2而卷绕的卷绕体。外装体20部分地由非伸缩性构件30形成，由此设置有非伸缩性区域。在此，非伸缩性构件30作为外装体20的一部分而被构成。突起部75a、75b经由非伸缩性区域，将作为在外装体20膨胀时产生的压力的反作用的来自保护壳70的按压力传递到卷绕体10，由此通过来自外装体20的按压力将卷绕体10固定。

由此，单元50的外装体20被突起部75a、75b支撑，由此即使由于充放电的重复而导致外装体20膨胀，也能够通过来自保护壳70的按压力而将卷绕体10固定。

此外，在上述的实施方式中，也有将“锂电池模块”仅简述为“锂电池”的情况，但所谓在此所说的“锂电池”，具备卷绕体和外装体(主体部以及非伸缩性构件)，所谓“锂电池模块”，具备卷绕体、外装体(主体部以及非伸缩性构件)、保护壳、和作为固定手段的按压构件(突起部)。

虽然对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的范围不限定于上述的实施方式，包括权利要求书所记载的发明的范围和其均等的范围。

Claims (15)

1.一种锂电池，具备：

正极和负极隔着隔板卷绕得到的卷绕体；和

将所述卷绕体封入的外装体，

其中，

所述外装体包括：成为基础的第1构件；和设置在一部分的区域的第2构件，

所述第2构件是伸缩性低于所述第1构件的构件。

2.一种锂电池模块，具备：

正极和负极隔着隔板卷绕得到的卷绕体；

将所述卷绕体封入的外装体；

保护壳，收纳有所述外装体；和

按压构件，设置在所述外装体与所述保护壳之间，

其中，

所述外装体包括：成为基础的第1构件；和设置在一部分的区域的第2构件，

所述第2构件是伸缩性低于所述第1构件的构件，

所述按压构件通过经由所述第2构件，将来自所述保护壳的按压力传递到所述卷绕体，从而利用来自所述外装体的按压力将所述卷绕体固定。

3.根据权利要求2所述的锂电池模块，其中，

所述第2构件设置为嵌入于所述外装体的一部分的区域。

4.根据权利要求2所述的锂电池模块，其中，

所述第2构件从所述外装体的外部粘接到该外装体的一部分的区域而设置。

5.根据权利要求2～4的任一项所述的锂电池模块，其中，

所述按压构件经由非伸缩性构件，将在所述外装体膨胀时产生的所述按压力传递到所述卷绕体。

6.根据权利要求2～5的任一项所述的锂电池模块，其中，

所述外装体形成为具有一对扁平面的扁平形状，

所述第2构件设置在所述一对扁平面的每一个，并且设置为设置在一个扁平面的所述第2构件与设置在另一扁平面的所述第2构件重叠，

所述按压构件包括：第1按压构件，对应于设置在所述一个扁平面的第2构件；和第2按压构件，对应于设置在所述另一扁平面的第2构件。

7.根据权利要求2～6的任一项所述的锂电池模块，其中，

所述按压构件被配置为：在该按压构件被夹在所述保护壳与所述第2构件之间时，在所述保护壳与所述外装体之间并且在所述按压构件的两侧产生空间。

8.根据权利要求2～7的任一项所述的锂电池模块，其中，

所述按压构件形成为：与所述第2构件相接的区域的面积比设置有所述第2构件的区域的面积更小。

9.根据权利要求2～8的任一项所述的锂电池模块，其中，

在所述按压构件被夹在所述保护壳与非伸缩性构件之间时，所述第2构件具有所述按压构件不与所述外装体中的所述第1构件的区域接触的程度的厚度。

10.根据权利要求2～9的任一项所述的锂电池模块，其中，

所述第2构件以及所述按压构件为圆柱状。

11.根据权利要求6所述的锂电池模块，其中，

所述第2构件设置在所述外装体中的扁平面的中央部。

12.根据权利要求2～11的任一项所述的锂电池模块，其中，

所述第2构件为树脂、玻璃或陶瓷的板材。

13.一种电子设备，其特征在于，

具备收纳权利要求1所述的锂电池的壳体。

14.一种电子设备，其特征在于，

具备：能够搭载权利要求2～12的任一项所述的锂电池模块的壳体。

15.一种电子设备，具备收纳锂电池的壳体，所述锂电池包括：

正极和负极隔着隔板卷绕得到的卷绕体；和

外装体，将所述卷绕体封入，并且具有第1构件和伸缩性低于该第1构件的第2构件，

其中，

所述卷绕体通过经由所述第2构件而传递来自所述壳体的按压力，从而将与所述壳体的相对的位置固定。

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