CN113078283A - 电芯及应用其的电池和用电设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电芯，包括电极组件、极耳、第一连接件和第二连接件。电极组件包括相对设置的第一端面和第二端面以及分别连接第一端面和第二端面的第一表面和第二表面，极耳从第一端面伸出。第一连接件围绕第一端面且分别与第一表面和第二表面相连，第一连接件开设有第一通孔，极耳从第一通孔穿出。第二连接件围绕第二端面且分别与第一表面和第二表面相连，第二连接件开设有多个第二通孔。本申请还提供应用电芯的电池和用电设备。本申请通过设置分别围绕第一端面和第二端面的第一连接件和第二连接件，从电极组件的厚度方向上固定第一端面和第二端面，避免第一端面和第二端面处的隔膜内缩。

Description

电芯及应用其的电池和用电设备
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电芯、包括该电芯的电池以及包括该电池的用电设备。
背景技术
随着消费类电子产品的成熟应用，客户对整机应用风险越来越关注。例如，对电子产品抗跌落性能的要求越来越高。而电池作为电子产品的重要组成部分，同样对抗跌落性能具有要求。
电池通常包括外壳、电极组件和极耳。电极组件容置于外壳内，极耳电连接于电极组件并自外壳伸出以连接外部元件。电芯跌落过程中，电极组件的隔膜在电解液的冲击下容易内缩，导致电极组件短路、发热、起火。现有技术中，通过在电极组件的头部和尾部分别贴多个胶纸，以避免隔膜内缩。然而，采用该种方案，位于多个胶纸间隙内的隔膜未被紧固容易内缩，且由于极耳处不能贴胶纸，导致位于极耳处的隔膜容易内缩，从而导致短路起火风险，降低电池的使用安全性。
发明内容
为解决现有技术以上不足之处，有必要提供一种电芯。
本申请的一实施例提供了一种电芯，包括电极组件、极耳、第一连接件和第二连接件。电极组件包括相对设置的第一端面和第二端面以及分别连接第一端面和第二端面的第一表面和第二表面，极耳从第一端面伸出。第一连接件围绕第一端面且分别与第一表面和第二表面相连，第一连接件开设有第一通孔，极耳从第一通孔穿出。第二连接件围绕第二端面且分别与第一表面和第二表面相连，第二连接件开设有多个第二通孔。
本申请实施例通过设置围绕第一端面的第一连接件和围绕第二端面的第二连接件在电极组件的厚度方向上对第一端面和第二端面进行紧固，可防止第一端面和第二端面上任一位置处的隔膜内缩。通过开设供极耳穿出的第一通孔，可对位于极耳处的隔膜进行紧固，从而防止极耳处的隔膜内缩。
在一些可能的实现方式中，电极组件通过第一极片、隔膜、第二极片依序层叠并进行卷绕或依序堆叠而成，第一端面处和第二端面处的隔膜的边缘均超出第一极片及第二极片相对应的边缘，第一连接件和/或第二连接件分别与隔膜的超出部分相接。通过将第一连接件和/或第二件与隔膜超出部分相接，在电极组件的长度方向上对隔膜进行固定，从而进一步避免隔膜内缩。
在一些可能的实现方式中，第一连接件和第二连接件均包括第一基材层和设置于第一基材层上的第一粘接层，第一粘接层与电极组件粘接。
在一些可能的实现方式中，电芯还包括设置于第一表面或第二表面的第三连接件，第三连接件包括第二基材层和设置于第二基材层上的第二粘接层，第二粘接层与电极组件粘接。
在一些可能的实现方式中，第三连接件还包括第三粘接层，第三粘接层设置于第二基材层与电池的壳体之间，且第三粘接层在受热时与壳体粘接。
在一些可能的实现方式中，第二粘接层的与相应第一表面或第二表面平行的截面的面积大于第三粘接层的与相应第一表面或第二表面平行的截面的面积。第三粘接层的截面面积小于第二粘接层的截面面积，使得跌落过程中产生的应力集中在第三粘接层的边缘而非集中在第二粘接层的边缘，从而改善铝箔撕裂的问题。
在一些可能的实现方式中，在电极组件的长度方向或宽度方向，第三粘接层的边缘和第二粘接层相对应的边缘之间的间距为1～60mm。
在一些可能的实现方式中，第一连接件、第二连接件与第三连接件一体成型。
本申请的另一实施例还提供了一种电池，包括壳体和上述的任一种电芯，电芯设置于壳体内。
本申请的另一实施例还提供了一种用电设备，包括上述的任一种电池。
附图说明
图1为本申请一实施方式提供的电芯的结构示意图。
图2A为本申请一实施方式提供的第一连接件和第二连接件的结构示意图。
图2B为本申请另一实施方式提供的第一连接件的结构示意图。
图3为本申请另一实施方式提供的第一连接件的结构示意图。
图4为本申请另一实施方式提供的电芯的结构示意图。
图5为本申请另一实施方式提供的第一连接件、第二连接件和第三连接件的结构示意图。
图6为本申请另一实施方式提供的电芯的结构示意图。
图7为本申请一实施方式提供的第三连接件的结构示意图。
图8为本申请一实施方式提供的电池的结构示意图。
图9为本申请一实施方式提供的用电设备的结构示意图。
主要元件符号说明
电芯 100
电极组件 10
第一连接件 30
第二连接件 40
第一端面 11
第二端面 12
第一表面 13
第二表面 14
第一极耳 21
第二极耳 22
第一通孔 31
第二通孔 41
缺口 33
第一基材层 301
第一粘接层 302
第一极片 101
隔膜 102
第二极片 103
第三连接件 50
第二基材层 51
第二粘接层 52
第三粘接层 53
电池 200
壳体 210
用电设备 300
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅是本申请的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。
需要说明的是，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。在本申请实施方式中使用的术语是仅仅出于描述特定实施方式的目的，而非旨在限制本申请。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。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。
请参阅图1，本申请一实施方式提供一种电芯100，包括电极组件10、极耳、第一连接件30和第二连接件40。
电极组件10大致为矩形(其侧面可以为平面或弧面)，其包括相对设置的第一端面11和第二端面12以及分别连接第一端面11和第二端面12的第一表面13和第二表面14(参图4)。第一表面13和第二表面14相对设置。极耳从第一端面11伸出以连接外部元件。极耳包括第一极耳21和/或第二极耳22，第一极耳21和第二极耳22的极性相反。本实施方式中，极耳包括第一极耳21和第二极耳22。
请参阅图1和图2A，第一连接件30大致为矩形。第一连接件30开设有多个第一通孔31用作电解液通道，且多个第一通孔31的至少一部分用于供极耳穿出。第一通孔31的数量大于等于第一极耳21和第二极耳22的数量。具体的，当从第一端面11伸出的极耳仅包括第一极耳21或第二极耳22时，第一通孔31的数量大于等于一；当从第一端面11伸出的极耳包括第一极耳21和第二极耳22时，第一通孔31的数量大于等于二。第一连接件30围绕第一端面11且分别与第一表面13和第二表面14相连，以在自第一表面13朝向第二表面14延伸的方向上(即在电极组件10的厚度方向H上，参图4)将电极组件10的第一端面11夹紧，从而对第一端面11进行紧固，使位于第一端面11上任一位置处的隔膜102(参图4)不能内缩。本实施方式中，第一通孔31的位置与第一端面11的位置相对应，第一端面11的至少一部分从每个第一通孔31露出。在另一实施方式中，除了与极耳相对应的第一通孔31外，其他的第一通孔31的位置与第一表面13或第二表面14对应，相应第一表面13或第二表面14从第一通孔31露出。在另一实施方式中，第一通孔31的位置还可与第一端面11、第一表面13和第二表面14对应，以露出部分第一端面11、部分第一表面13和部分第二表面14，本申请并不作限制。
第二连接件40的结构和第一连接件30的结构大致相同，其也大致为矩形，其上开设有多个第二通孔41用作电解液通道。第二连接件40围绕第二端面12且分别与第一表面13和第二表面14相连，以在电极组件10的厚度方向H上将电极组件10的第二端面12夹紧，从而对第二端面12进行紧固，使位于第二端面12上任一位置处的隔膜不能内缩。本实施方式中，第二通孔41的位置与第二端面12的位置相对应，第二端面12的至少一部分从每个第二通孔41露出。在另一实施方式中，第二通孔41的位置与第一表面13或第二表面14对应，相应第一表面13或第二表面14从第二通孔41露出。在另一实施方式中，第二通孔41的位置还可与第一端面11、第一表面13和第二表面14对应，以露出部分第一端面11、部分第一表面13和部分第二表面14，本申请并不作限制。
请参阅图2B，在一些实施方式中，第一连接件30的两端还开设有缺口33用作电解液通道。
请参阅图3，在一些实施方式中，第一连接件30和第二连接件40均为结构胶纸，其与电极组件10粘接。具体的，第一连接件30和第二连接件40均包括第一基材层301和设置于第一基材层301上的第一粘接层302，第一粘接层302与电极组件10粘接。第一基材层301的材质可以为PET(聚对苯二甲酸类塑料)，第一粘接层302的材质可以为丙烯酸酯。在其他实施方式中，第一连接件30和第二连接件40还可以为绑带，绑带通过胶粘剂与电极组件相接，本申请并不作限制。
请参阅图4，电极组件10包括第一极片101、隔膜102和第二极片103，隔膜102设置于第一极片101和第二极片103之间。隔膜102用于防止第一极片101和第二极片103直接接触，从而防止电极组件10短路。电极组件10通过第一极片101、隔膜102、第二极片103依序进行卷绕或堆叠而成。在一些实施方式中，第一端面和第二端面处的隔膜102的边缘均超出第一极片101及第二极片103相对应的边缘，第一连接件30和/或第二连接件40分别与隔膜102的超出部分相接。本实施方式中，第一连接件30和第二连接件40均与隔膜102的超出部分相接，本申请并不作限制。通过将第一连接件30和/或第二连接件40与隔膜102的超出部分相接，以在电极组件10的长度方向L(自第一端面向第二端面延伸的方向)上固定隔膜102，从而进一步减少隔膜102的收缩。
请参阅图5、图6和图7，在一些实施方式中，电芯100还包括第三连接件50。第三连接件50设置于第一表面13或第二表面14。第三连接件50大致为矩形，其包括第二基材层51、设置于第二基材层51上的第二粘接层52及设置于第二基材层51背离第二粘接层52一侧的第三粘接层53。第二粘接层52与电极组件10相应的第一表面13或第二表面14粘接。第三粘接层53设置于第二基材层51与电池的壳体之间，且第三粘接层53在受热时与壳体粘接。通过设置第三连接件50，使电极组件10与电池的壳体相连，从而避免因电极组件10在电池的壳体内的移动而造成的不良。
第二基材层51的材质和第一基材层301的材质可以相同也可以不同。第二粘接层52的材质和第一粘接层302的材质可以相同也可以不同。本实施方式中，第二基材层51的材质和第一基材层301的材质相同，第二粘接层52的材质和第一粘接层302的材质相同。第三粘接层53的材质为热熔胶。
在一些实施方式中，第一基材层301、第二基材层51、第一粘接层302、第二粘接层52以及第三粘接层53的厚度均为1～60μm，第一粘接层302与电极组件10之间的粘接力、第二粘接层52与电极组件10之间的粘接力以及第三粘接层53与电池的壳体之间的粘接力均为100～500N/m。
在一些实施方式中，第二粘接层52的与相应第一表面13或第二表面14平行的截面的面积大于第三粘接层53的与相应第一表面13或第二表面14平行的截面的面积。具体的，在电极组件10的长度方向L上，第三粘接层53的长度小于第二粘接层52的长度；在电极组件10的宽度方向W上(在自第一极耳21朝向第二极耳22延伸的方向上)，第三粘接层53的宽度小于第二粘接层52的宽度。本实施方式中，在电极组件10的长度方向L和宽度方向W上，第二基材层52的尺寸和第二粘接层52的尺寸相同。第三粘接层53的截面的面积小于第二粘接层52的截面的面积，使得在跌落过程中产生的应力集中在第三粘接层53的边缘而非集中在第二粘接层52的边缘，从而减少第二粘接层52边缘的应力集中，改善铝箔撕裂的问题。
在一些实施方式中，在电极组件10的长度方向L和宽度方向W上，第三粘接层53的边缘和第二粘接层52相对应的边缘之间间距为1～60mm。优选的，该间距为4～10mm。
请参阅图7，在一些实施方式中，第一连接件30、第二连接件40与第三连接件50一体成型，能够进一步提高电池的使用安全性。具体的，第二粘接层52的两端分别与第一连接件30的第一粘接层302和第二连接件40的第一粘接层302连接，第二基材层51的两端分别与第一连接件30的第一基材层301和第二连接件40的第一基材层301连接。第一连接件30、第二连接件40、第二基材层51和第二粘接层52一体成型为一整片结构胶纸，其中第一连接件30和第二连接件40为该整片结构胶纸的两个部分，该整片结构胶纸剩余的部分为第二基材层51和第二粘接层52。
请参阅图8，本申请一实施方式还提供一种电池200，包括壳体210和如上的电芯100。电芯100设置于壳体210内。电池200可以是所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)。特别地，所述二次电池可以为锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。
请参阅图9，本申请一实施方式还提供一种用电设备300，包括如上的电池200。本申请的用电设备300可以是，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
本申请实施例通过在电极组件10的第一端面11和第二端面12分别设置整片的第一连接件30和第二连接件40，在电极组件10的厚度方向上夹紧第一端面11和第二端面12，从而避免位于第一端面11和位于第二端面12各个位置处的隔膜内缩，提高使用安全性。
以上所揭露的仅为本申请较佳实施方式而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，因此依本申请权利要求所作的等同变化，仍属本申请所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种电芯，包括电极组件和极耳，所述电极组件包括相对设置的第一端面和第二端面以及分别连接所述第一端面和所述第二端面的第一表面和第二表面，所述极耳从所述第一端面伸出，其特征在于，所述电芯还包括：
第一连接件，所述第一连接件围绕所述第一端面且分别与所述第一表面和所述第二表面相连，所述第一连接件开设有第一通孔，所述极耳从所述第一通孔穿出；以及
第二连接件，所述第二连接件围绕所述第二端面且分别与所述第一表面和所述第二表面相连，所述第二连接件开设有多个第二通孔。
2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电极组件通过第一极片、隔膜、第二极片依序层叠并进行卷绕或依序堆叠而成，所述第一端面处和所述第二端面处的隔膜的边缘均超出所述第一极片及所述第二极片相对应的边缘，所述第一连接件和/或所述第二连接件分别与所述隔膜的超出部分相接。
3.如权利要求1或2所述的电芯，其特征在于，所述第一连接件和所述第二连接件均包括第一基材层和设置于所述第一基材层上的第一粘接层，所述第一粘接层与所述电极组件粘接。
4.如权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括设置于所述第一表面或所述第二表面的第三连接件，所述第三连接件包括第二基材层和设置于所述第二基材层上的第二粘接层，所述第二粘接层与所述电极组件粘接。
5.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述第三连接件还包括第三粘接层，所述第三粘接层设置于所述第二基材层与电池的壳体之间，且所述第三粘接层在受热时与所述壳体粘接。
6.如权利要求5所述的电芯，其特征在于，所述第二粘接层的与相应第一表面或第二表面平行的截面的面积大于所述第三粘接层的与相应第一表面或第二表面平行的截面的面积。
7.如权利要求5所述的电芯，其特征在于，在所述电极组件的长度方向或宽度方向，所述第三粘接层的边缘和所述第二粘接层相对应的边缘之间的间距为1～60mm。
8.如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述第一连接件、所述第二连接件与所述第三连接件一体成型。
9.一种电池，其特征在于，包括壳体和如权利要求1-8中任一项所述的电芯，所述电芯设置于所述壳体内。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。
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