CN113285148A - 一种电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电池。本发明提供的电池，包括壳体和位于壳体内的卷芯，卷芯包括卷绕设置的多层极片，卷芯内连接有第一极耳，第一极耳包括连接部，连接部与壳体的内壁连接；其中，位于卷芯最外层的极片上设有避让缺口，连接部位于避让缺口内。本发明提供的电池的内部结构设置合理，第一极耳不占用电池的厚度空间，提高了电池的能量密度。

Description

一种电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池。

背景技术

电子手表、电子秤、智能穿戴设备等电子设备内通常均设置有电池，例如电子设备中设置有锂离子电池，通过电池放电向电子设备提供电能。

以电子手表中的锂离子电池为例，电池包括外壳和外壳内部设置的电芯，外壳包括负极壳体和正极法兰板，负极壳体和正极法兰板之间绝缘连接；电芯由正极极片、负极极片和隔膜共同卷绕形成，隔膜夹设在正极极片和负极极片之间。其中，正极极片上的正极耳与正极法兰板焊接连接，负极极片上的负极耳与负极壳体焊接连接。

然而，现有的电池的内部结构设置不合理，极耳占用空间较大，电池的能量密度较低。

发明内容

为了解决背景技术中提到的至少一个问题，本发明提供一种电池，电池的内部结构设置合理，极耳不占用电池的厚度空间，提高了电池的能量密度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种电池，包括壳体和位于壳体内的卷芯，卷芯包括卷绕设置的多层极片，卷芯内连接有第一极耳，第一极耳包括连接部，连接部与壳体的内壁连接；其中，位于卷芯最外层的极片上设有避让缺口，连接部位于避让缺口内。

如上所述的电池，可选的，第一极耳由其与卷芯连接的一端向卷芯最外层翻折，并形成连接部，连接部贴合在壳体的内壁上。

如上所述的电池，可选的，壳体包括金属外框、绝缘胶框和金属板，金属外框和金属板通过绝缘胶框扣合连接；其中，卷芯与金属板紧密贴合，第一极耳与金属板的内壁连接。

如上所述的电池，可选的，金属板包括电极金属层和加强金属层，第一极耳与电极金属层连接，加强金属层位于电极金属层背离卷芯的一侧。

如上所述的电池，可选的，电极金属层的厚度与加强金属层的厚度的比值大于2:1。

如上所述的电池，可选的，金属外框包括翻边，绝缘胶框贴合在翻边上，且绝缘胶框与翻边重合。

如上所述的电池，可选的，卷芯内还连接有第二极耳，第二极耳与金属外框的内侧壁连接。

如上所述的电池，可选的，金属外框的外侧壁设有加强板，加强板与第二极耳相对应。

如上所述的电池，可选的，金属外框与金属板相对的一侧内壁上设有泄压槽。

如上所述的电池，可选的，金属外框的侧壁上开设有注液孔，注液孔上盖设有密封件。

本发明提供的电池，包括壳体及壳体内部设置的卷芯，卷芯由极片卷绕形成，且卷芯内连接有第一极耳，第一极耳的连接部与壳体的内壁连接；通过在卷芯最外层的极片上设置避让缺口，使第一极耳的连接部位于避让缺口内，这样，第一极耳不额外占用壳体内的厚度空间，卷芯最外层的极片可以与壳体的内壁紧密贴合，从而，合理化电池的内部结构，提高电池的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例。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的附图。

图1为本发明实施例提供的电池的一种视角的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的电池的对应第一极耳部位的截面图；

图3为图2的局部放大图；

图4为本发明实施例提供的电池的对应第二极耳部位的截面图；

图5为本发明实施例提供的电池的另一视角的爆炸图；

图6为本发明实施例提供的金属外框的俯视图；

图7为本发明实施例提供的金属外框中的泄压槽的局部放大图；

图8为本发明实施例提供的电池的侧视图；

图9为本发明实施例提供的金属外框的局部结构图。

附图标记说明：

100-电池；

1-壳体；2-卷芯；

11-金属外框；12-金属板；13-绝缘胶框；21-极片；22-第一极耳；23-第二极耳；

111-框体；112-翻边；113-加强板；114-泄压槽；115-注液孔；116-密封件；121-电极金属层；122-加强金属层；211-避让缺口；221-连接部。

具体实施方式

电子手表、电子秤及智能穿戴设备等电子设备中的电池，例如聚合物锂离子电池，电池通过铝塑膜进行封装，或者，电池为钢壳包装。

现有技术中，无论是铝塑膜封装的电池，还是钢壳包装的电池，由于电池内的卷芯中的正极耳需要和电池的壳体连接，正极耳通常翻折至卷芯的外表面，并焊接连接在壳体的内壁上，正极耳需要占据电池一定的厚度空间，因此，导致卷芯的外表面无法与电池的壳体紧密贴合，这会损失电池的能量密度。

另外，铝塑膜由于强度较低，容易发生破损漏液的情况，存在安全隐患；而钢壳由于需要冲压成型，增大了电池壳体的制造难度。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种电池，电池内部的极耳不占用额外的厚度空间，可提高电池的能量密度，电池的强度高、安全性好且易于制造。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的电池的一种视角的爆炸图；图2为本发明实施例提供的电池的对应第一极耳部位的截面图；图3为图2的局部放大图。

参照图1所示，本实施例提供的电池100包括壳体1和卷芯2，卷芯2位于壳体1内，卷芯2作为电池100内的集流体，电池100充电时，通过卷芯2汇集电流，电池100放电时，卷芯2内的电流通过壳体1向外流出，以对电子设备进行充电。

在具体应用中，电池100可以为立方块电池100，例如，电池100的壳体1的形状大致为长方体，壳体1内的卷芯2卷绕形成类似长方体的卷芯2，卷芯2沿壳体1的厚度方向形成多层内外层叠的结构。

具体的，卷芯2包括极片21和隔膜(图中未示出)，极片21和隔膜共同卷绕形成卷芯2。其中，极片21可以包括正极极片(图中未示出)和负极极片(图中未示出)，隔膜夹设在正极极片和负极极片之间，以绝缘隔离正极极片和负极极片，正极极片、隔膜及负极极片三者层叠，由内向外卷绕形成卷芯2。

卷芯2通过极耳与壳体1连接，卷芯2内的电流通过极耳传输至壳体1，由壳体1向外放电。其中，极耳包括正极耳和负极耳，正极耳连接在正极极片上，负极耳连接在负极极片上；壳体1包括正极部分和负极部分，正极耳与壳体1的正极部分连接，负极耳与壳体1的负极部分连接。

参照图1所示，本实施例中，卷芯2内连接有第一极耳22，示例性的，第一极耳22可以为正极耳，第一极耳22连接在多层卷绕的极片21中的正极片21上，例如，第一极耳22的一端连接在卷芯2中间的正极片21上，第一极耳22的另一端与壳体1的正极部分连接。

在一种实施方式中，第一极耳22的一端连接在极片21上，第一极耳22的另一端从卷芯2的端面伸出至卷芯2外，且第一极耳22的另一端翻折至卷芯2的外表面，以与壳体1的内壁连接。其中，第一极耳22的翻折至卷芯2的外表面的部分为其连接部221，第一极耳22通过连接部221与壳体1的内壁连接。

本实施例中，位于卷芯2最外层的极片21上设有避让缺口211，该避让缺口211位于卷芯2连接第一极耳22的连接部221的一侧表面上。通过在卷芯2最外层的极片21上开设避让缺口211，第一极耳22的连接部221可以位于该避让缺口211内。

通过使第一极耳22的连接部221位于卷芯2最外层的极片21上的避让缺口211内，第一极耳22的连接部221不另外占用电池100的厚度空间，卷芯2在壳体1的厚度方向上的表面可以与壳体1的内壁紧密贴合，例如，卷芯2的两侧表面分别与壳体1的两侧的内壁紧密贴合。

这样，避免了第一极耳22的连接部221单独占据壳体1的厚度空间，避免因此使得卷芯2外表面和壳体1内壁之间存在空隙，避免由此带来的对电池100的能量密度的损失；通过使卷芯2的外表面与壳体1的内壁紧密贴合，在壳体1的厚度方向上，卷芯2与壳体1之间没有缝隙，这样，可以提升电池100的能量密度。

如前所述，第一极耳22的一端连接在卷芯2内的正极片21上，第一极耳22的另一端伸出至卷芯2外并向卷芯2最外层翻折，以使第一极耳22的另一端形成连接部221，该连接部221对应位于卷芯2在厚度方向上的最外层；其中，卷芯2最外层的极片21上设有避让缺口211，第一极耳22的连接部221位于该避让缺口211内。

另外，参照图2和图3所示，第一极耳22的连接部221可以贴合在壳体1的内壁上，这样便于第一极耳22和壳体1内壁的连接，且可提高第一极耳22的连接部221和壳体1内壁的连接强度。示例性的，第一极耳22的连接部221和壳体1内壁之间可以焊接连接。

以第一极耳22的连接部221的厚度小于极片21的厚度为例，第一极耳22的连接部221的一侧表面贴合在壳体1内壁上，第一极耳22的连接部221的另一侧表面和暴露在避让缺口211内的极片21之间具有间隙；或者，在第一极耳22的连接部221的厚度较厚的情况下，第一极耳22的连接部221的两侧表面可以分别与壳体1内壁及极片21表面贴合。

参照图1所示，本实施例中，电池100的壳体1包括金属外框11、金属板12和绝缘胶框13。具体的，金属外框11和金属板12相互扣合连接形成壳体1的主要支撑结构，绝缘胶框13连接在金属外框11和金属板12之间，一方面，可以通过绝缘胶框13实现金属外框11和金属板12的粘接，另一方面，绝缘胶框13可对金属外框11和金属板12进行绝缘隔离，以确保电池100正常工作。

在一种具体实施方式中，金属外框11例如可以作为电池100的负极壳体1，金属板12可以作为电池100的正极板体，即金属外框11作为电池100的外部负极，金属板12作为电池100的外部正极。

以第一极耳22为正极耳为例，第一极耳22的连接部221与作为电池100的外部正极的金属板12连接，即第一极耳22的连接部221贴合在金属板12的内壁上，例如，第一极耳22的连接部221与金属板12的内壁焊接连接。

图4为本发明实施例提供的电池的对应第二极耳部位的截面图。参照图1和图4所示，卷芯2内还连接有第二极耳23，示例性的，第二极耳23为负极耳，第二极耳23与卷芯2中的负极片21连接，且第二极耳23与电池100壳体1中作为外部负极的金属外框11连接。

例如，第二极耳23的一端连接在卷芯2中间的负极片21上，第二极耳23的另一端伸出至卷芯2的端面外并与金属外框11的其中一侧的侧壁对应，第二极耳23的另一端与金属外框11的该侧的内侧壁连接。示例性的，第二极耳23的另一端可以焊接在金属外框11的内侧壁上。

通过在卷芯2最外层的极片21上设置避让缺口211，第一极耳22的连接部221位于该避让缺口211内，使卷芯2的最外层的极片21与金属板12紧密贴合，以提高电池100的能量密度。另外，参照图2和图4所示，卷芯2的另一侧外表面可以与金属外框11的内表面紧密贴合，这样，充分利用了壳体1的内部空间，有效提升了电池100的能量密度。

为了提高金属板12的强度，参照图3所示，在一种可能的实施方式中，金属板12可以包括层叠的电极金属层121和加强金属层122，加强金属层122位于壳体1的最外侧，电极金属层121位于加强金属层122的内侧。

第一极耳22的连接部221与电极金属层121连接，电极金属层121作为电池100的外部正极，加强金属层122用于提高金属板12的强度，以避免电池100发生破损漏液的现象，提升电池100的使用安全性。

以第一极耳22焊接连接在电极金属层121上为例，第一极耳22和电极金属层121之间的焊缝应不超过电极金属层121的厚度，即第一极耳22连接在电极金属层121的厚度范围内，避免第一极耳22的部分穿透电极金属层121而与加强金属层122连接，以免第一极耳22和金属板12电连接失效。

通过设置层叠的电极金属层121和加强金属层122，电极金属层121充当电池100的外部正极，保证电池100正常工作，加强金属层122可提高金属板12的强度，从而提高电池100的强度，避免电池100存在安全隐患，保障电池100的安全性能。

另外，金属板12可以通过冲压成型工艺成型。例如，分别冲压成型电极金属层121和加强金属层122，电极金属层121和加强金属层122通过焊接、粘接或螺钉、螺栓等连接件连接。

示例性的，电极金属层121可以为铝层，或者，电极金属层121可以为其他能够作为电池100正极的金属层；加强金属层122可以为不锈钢层或镍层，或者，加强金属层122还可以为其他能够增大金属板12强度、且不影响电极金属层121性能的金属层。

在一种具体实施方式中，电极金属层121的厚度与加强金属层122的厚度的比值可以大于2:1。这样，较厚的电极金属层121可以保证电池100的工作性能，而设置较薄的加强金属层122覆盖在电极金属层121外，可以增大金属板12的强度，并对电极金属层121形成保护。另外，较薄的加强金属层122对金属板12的整体厚度影响不大，可降低电池100的厚度及重量。

图5为本发明实施例提供的电池的另一视角的爆炸图。参照图5所示，本实施例中，金属外框11包括框体111和翻边112。框体111为金属外框11的主体结构，框体111的一侧敞开，金属板12盖设在框体111敞开的一侧，卷芯2位于框体111和金属板12围成的空间内；翻边112围设在框体111敞开的一侧的外缘，金属外框11通过翻边112与金属板12连接。

具体的，绝缘胶框13的一侧表面贴设在金属外框11的翻边112上，金属板12与绝缘胶框13的另一侧表面贴合。由于金属外框11的翻边112与金属板12连接，为了保证金属外框11和金属板12之间的绝缘性能，绝缘胶框13应该能够完全覆盖金属外框11的翻边112，避免暴露出金属外框11的翻边112的局部区域，以免金属外框11的翻边112和金属板12之间接触，或者由于金属外框11的翻边112和金属板12之间的缝隙较小而导通。

另外，绝缘胶框13覆盖的金属外框11的翻边112的区域越大，通过绝缘胶框13连接的金属外框11和金属板12之间连接越牢固。

参照图3所示，在一种具体实施方式中，绝缘胶框13可以与翻边112重合，即绝缘胶框13与翻边112的形状和尺寸一致，这样，既可以保证金属外框11和金属板12之间的绝缘性能，确保金属外框11和金属板12连接牢固；并且，避免了绝缘胶框13的部分暴露在电池100的壳体1外，以免影响电池100的使用性能，影响绝缘胶框13的耐受性，且不影响电池100外观。

示例性的，金属外框11可以通过冲压成型，金属外框11的壁厚可以为0.03-0.1mm。例如，金属外框11的壁厚可以为0.04mm、0.06mm、0.08mm或0.1mm，本实施例对此不作具体限制。

另外，金属外框11的翻边112的宽度可以为1.0-5.0mm，例如，金属外框11的翻边112的宽度为1.0mm、2.0mm、3.0mm、4.0mm或5.0mm。绝缘胶框13的宽度与金属外框11的宽度保持一致，绝缘胶框13的厚度可以为0.03-0.1mm，例如，绝缘胶框13的厚度为0.04mm、0.06mm、0.08mm或0.1mm。

图6为本发明实施例提供的金属外框的俯视图；图7为本发明实施例提供的金属外框中的泄压槽的局部放大图。参照图6和图7所示，金属外框11上还可以设有泄压槽114，泄压槽114用于在电池100内部压强过大时进行泄压，以免电池100发生爆炸事故，保障电池100的安全性。

泄压槽114例如可以设置在金属外框11与金属板12相对的一侧内壁上，参照图7所示，泄压槽114为由金属外框11的内壁向外凹陷的凹槽，泄压槽114处的金属外框11的壁厚小于金属外框11的其他部位的壁厚。当电池100内部压强过大时，压强作用于泄压槽114，由于泄压槽114处的金属外框11的壁厚较小，金属外框11在泄压槽114处易于产生裂缝，进而起到及时泄压作用。

以金属外框11的壁厚为0.1mm为例，泄压槽114处的金属外框11的壁厚可以为0.01-0.05mm。

图8为本发明实施例提供的电池的侧视图；图9为本发明实施例提供的金属外框的局部结构图。参照图8和图9所示，金属外框11的外侧壁还可以设置有加强板113，加强板113可以对应设置于金属外框11上与第二极耳23连接的部位，即加强板113和第二极耳23位于金属外框11同一部位的相对两侧。

在实际应用中，电池100通过金属外框11上连接第二极耳23的部位与外电路连接，即金属外框11上对应第二极耳23的部位为电池100的外部负极的接触点，电池100在与外部连接时，该接触点与外部电路连接，例如，该接触点与电子设备内的负极点位接触。

在电池100的长期使用过程中，不可避免的会在电子设备内反复插拔电池100，电池100的金属外框11上对应第二极耳23的接触点会反复摩擦，这会对金属外框11的外侧壁造成磨损，通过在金属外框11的外侧壁上对应第二极耳23的部位设置加强板113，加强板113增大了此处的金属外框11的壁厚，可防止电池100在与电子设备反复连接的过程中破坏金属外框11的侧壁。

参照图8和图9所示，金属外框11的侧壁上还开设有注液孔115，电池100的电解液通过注液孔115注入壳体1内。注液孔115和加强板113均可以位于金属外框11的同一侧，或者，注液孔115与加强板113分别设置在金属外框11的不同侧。注液孔115的孔径可以为0.5-2.0mm，示例性的，注液孔115的孔径可以为0.5mm、0.75mm、1.0mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm或2.0mm。

另外，注液孔115上还盖设有密封件116，通过密封件116封堵注液孔115，将电解液密封在电池100的壳体1内。密封件116的部分封堵在注液孔115内，密封件116的外缘固定在注液孔115外沿的金属外框11上，例如，密封件116焊接连接在金属外框11上，以此实现对注液孔115的密封。

本实施例还提供一种电池100的制备工艺，该制备工艺用于组装形成如前所述的电池100。具体的，首先冲压成型电池100的金属外框11，金属外框11与金属板12相对的一侧内壁设有泄压槽114，金属外框11的侧壁设有注液孔115，且金属外框11具有翻边112，然后，将加强板113焊接在金属外框11上对应第二极耳23所在的部位；冲压成型金属板12，金属板12包括层叠连接的电极金属层121和加强金属层122。

其中，可以理解的是，可以先成型金属外框11再成型金属板12，也可以先成型金属板12再成型金属外框11，本实施例对此不作限制。

卷绕形成卷芯2后，在卷芯2中的一极片21(正极极片)上连接第一极耳22，在另一极片21(负极极片)上连接第二极耳23，同时，在卷芯2的最外层极片21上开设避让缺口211。先将第二极耳23焊接在金属外框11的内侧壁上，将卷芯2整体放入金属外框11内，然后将第一极耳22与金属板12焊接连接，再将金属板12通过绝缘胶框13与金属外框11粘接。

完成金属外框11和金属板12的粘接后，将壳体1放入烘烤箱中烘烤，将卷芯2内部的水汽通过注液孔115排出；水汽排出后，通过注液孔115向壳体1内注入电解液，最后将密封件116通过激光焊接在注液孔115外沿的金属外框11上，密封件116封堵注液孔115。

本实施例提供的电池100及其制备工艺，电池100包括壳体1及壳体1内部设置的卷芯2，卷芯2由极片21卷绕形成，且卷芯2内连接有第一极耳22，第一极耳22的连接部221与壳体1的内壁连接；通过在卷芯2最外层的极片21上设置避让缺口211，使第一极耳22的连接部221位于避让缺口211内，这样，第一极耳22不额外占用壳体1内的厚度空间，卷芯2最外层的极片21可以与壳体1的内壁紧密贴合，从而，合理化电池100的内部结构，提高电池100的能量密度。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，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实施例的限制。

在本实施例的描述中，需要理解的是，本文中使用的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。

可以理解的是，本实施例涉及的上、下、上方、下方、上部、下部、顶、底、顶端、底端、顶端面、底端面等指示方位的词语是基于装置或设备的安装使用状态的位置关系而言。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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)

1.一种电池，其特征在于，包括壳体和位于所述壳体内的卷芯，所述卷芯包括卷绕设置的多层极片，所述卷芯内连接有第一极耳，所述第一极耳包括连接部，所述连接部与所述壳体的内壁连接；其中，位于所述卷芯最外层的所述极片上设有避让缺口，所述连接部位于所述避让缺口内。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一极耳由其与卷芯连接的一端向所述卷芯最外层翻折，并形成所述连接部，所述连接部贴合在所述壳体的内壁上。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体包括金属外框、绝缘胶框和金属板，所述金属外框和所述金属板通过所述绝缘胶框扣合连接；其中，所述卷芯与所述金属板紧密贴合，所述第一极耳与所述金属板的内壁连接。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述金属板包括电极金属层和加强金属层，所述第一极耳与所述电极金属层连接，所述加强金属层位于所述电极金属层背离所述卷芯的一侧。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述电极金属层的厚度与所述加强金属层的厚度的比值大于2:1。

6.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述金属外框包括翻边，所述绝缘胶框贴合在所述翻边上，且所述绝缘胶框与所述翻边重合。

7.根据权利要求3-6任一项所述的电池，其特征在于，所述卷芯内还连接有第二极耳，所述第二极耳与所述金属外框的内侧壁连接。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述金属外框的外侧壁设有加强板，所述加强板与所述第二极耳相对应。

9.根据权利要求3-6任一项所述的电池，其特征在于，所述金属外框与所述金属板相对的一侧内壁上设有泄压槽。

10.根据权利要求3-6任一项所述的电池，其特征在于，所述金属外框的侧壁上开设有注液孔，所述注液孔上盖设有密封件。

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