CN113597703A - 电芯及具有该电芯的电子装置 - Google Patents

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宋传涛
李锐
南海洋
苏义松
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Abstract

一种电芯(100)，包括电极组件(10)和包装袋(20)，电极组件(10)包括极耳(12)，包装袋(20)用于容纳所述电极组件(10)，所述包装袋(20)的四周形成有密封区域(30)，所述极耳(12)的一端与所述电极组件(10)的主体(11)电连接，其另一端穿出所述密封区域(30)；所述密封区域(30)中设置有薄弱区域(32)，在设定的温度区间内，所述薄弱区域(32)与所述包装袋(20)之间的封装拉力下降以将所述电芯(100)内部的气体排至所述电芯(100)外部。一种电子装置，包括电池，所述电池包括电芯(100)和收容所述电芯(100)的壳体，所述电芯(100)包括上述的电芯(100)。

Description

电芯及具有该电芯的电子装置
技术领域
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种电芯及具有该电芯的电子装置。
背景技术
目前，市售的众多电子设备大都会内置电池对其进行供电，现在市场所用电芯都采用包装袋来容纳电极组件。随着电芯的电压和能量密度的逐渐提高，电芯的热稳定性逐渐下降，在安全测试中会出现失效现象，表明电子设备在消费端使用时，电芯可能存在安全问题，造成一定危险。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种电芯及具有该电芯的电子装置，旨在改善电芯的安全问题。
本申请的实施例提供了一种电芯，包括电极组件和用于容纳所述电极组件的包装袋，所述电极组件包括极耳；所述包装袋的四周形成有密封区域，所述极耳的一端与所述电极组件的主体电连接，其另一端穿出所述密封区域；所述密封区域中设置有薄弱区域，在设定的温度区间内，所述薄弱区域与所述包装袋之间的封装拉力下降以将所述电芯内部的气体排至所述电芯外部。
根据本申请的一些实施例，定义所述封装拉力为F(单位为N/6mm)，温度为T，所述薄弱区域的F与T之间满足以下关系：F＝(0.5-f)×T/20+6.5×f-2.75，该关系式中的各参数皆以数值来计算，110℃≤T≤130℃，4.5N/6mm≤f≤5.5N/6mm。
根据本申请的一些实施例，所述电芯包括设置在所述极耳和所述包装袋之间的第一密封胶和第二密封胶，所述极耳设置在所述第一密封胶与所述第二密封胶之间，所述第一密封胶、所述第二密封胶与所述包装袋通过热熔合形成所述薄弱区域，所述第一密封胶或所述第二密封胶的厚度大于25μm。
根据本申请的一些实施例，所述第一密封胶包括第一胶层和第二胶层，所述第一胶层设置在所述第二胶层与所述包装袋之间，所述第二胶层设置在所述第一胶层与所述极耳之间，在设定的温度区间内，所述第一胶层与所述包装袋或所述第二胶层之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述极耳之间的封装拉力。
根据本申请的一些实施例，所述第一密封胶包括第一胶层和第二胶层，所述第一胶层设置在所述第二胶层与所述极耳之间，所述第二胶层设置在所述第一胶层与所述包装袋之间，在设定的温度区间内，所述第一胶层与所述极耳或所述第二胶层之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述包装袋之间的封装拉力。
根据本申请的一些实施例，所述第一胶层与所述第二胶层的厚度总和大于或等于25μm，且小于或等于100μm，所述第一胶层或所述第二胶层的厚度大于10μm。
根据本申请的一些实施例，所述第一密封胶包括依序设置的第一胶层、第二胶层和第三胶层，所述第一胶层设置在所述第二胶层与所述包装袋之间，所述第三胶层设置在所述第二胶层与所述极耳之间，在设定的温度区间内，所述第一胶层与所述包装袋之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述第一胶层或所述第三胶层之间的封装拉力，所述第三胶层与所述极耳之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述第一胶层或所述第三胶层之间的封装拉力。
根据本申请的一些实施例，所述第一胶层、所述第二胶层与所述第三胶层的厚度总和大于或等于25μm，且小于或等于100μm，所述第一胶层、所述第二胶层或所述第三胶层的厚度大于10μm。
根据本申请的一些实施例，所述薄弱区域设置在所述极耳的穿出位置之外的所述密封区域。
本申请的实施例还提供了一种电子装置，包括电池，所述电池包括电芯和收容所述电芯的壳体，所述电芯包括上述的电芯。
上述电芯及具有该电芯的电子装置通过在包装袋的密封区域设置薄弱区域，并使该薄弱区域与包装袋之间的封装拉力在设定的温度区间下降，从而在电芯内部热量积累后，将电芯内部产生的高温气体通过该薄弱区域排出至电芯外部，降低了电芯内部的热量积累和电芯的变形程度，进而能够大幅度改善电芯的安全性能。
附图说明
图1是本申请的第一个实施例中的电芯的剖视图。
图2是图1所示电芯的极耳处的剖视图。
图3是本申请的第二个实施例中的电芯的极耳处的剖视图。
图4是本申请的第三个实施例中的电芯的极耳处的剖视图。
图5是本申请的第四个实施例中的电芯的极耳处的剖视图。
图6是本申请的第五个实施例中的电芯的剖视图。
图7是图6所示电芯的薄弱区域的的剖视图。
主要元件符号说明：
电芯 100
电极组件 10
电极组件主体 11
极耳 12
正极极耳 121
负极极耳 122
包装袋 20
密封区域 30
封装区域 31
薄弱区域 32
第一密封胶 321
第一胶层 3211
第二胶层 3212
第三胶层 3213
第二密封胶 322
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仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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他实施方式，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”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方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请提供一种电芯，其包括电极组件和用于容纳所述电极组件的包装袋，电极组件包括极耳，所述包装袋的四周形成有密封区域，所述极耳的一端与所述电极组件的主体电连接，其另一端穿出所述密封区域。所述密封区域中设置有薄弱区域，在设定的温度区间内，所述薄弱区域与所述包装袋之间的封装拉力下降以将所述电芯内部的气体排至所述电芯外部。
请同时参阅图1至图2，本申请的第一个实施方式提供一种电芯100。所述电芯100包括电极组件10及包装袋20。所述包装袋20将所述电极组件10包覆。所述包装袋20通过四周的密封区域30将所述电极组件10密封容纳。
具体地，所述电极组件10包括电极组件主体11及与所述电极组件主体11电连接的极耳12。所述极耳12设置于所述电极组件主体11的一端面上。
所述包装袋20用于容纳所述电极组件主体11，且通过密封区域30将极耳12设置于所述电极组件主体11上的一端包覆，使所述极耳12的另一端穿出所述密封区域30以露出所述包装袋20。
所述密封区域30包括薄弱区域32。所述极耳12一端穿出所述薄弱区域32。所述薄弱区域32的封装强度在温度上升到一定范围时，急速下降，使得所述薄弱区域32在该温度范围下将电极组件主体11产生的气体排出到包装袋外，降低电极组件主体11的温度和电芯的变形程度，以避免发生短路起火等安全问题。在一些实施例中，所述温度范围为110℃～130℃，也可根据实际需求来调整。
在一些实施例中，所述薄弱区域32的封装拉力F(单位为N/6mm)与温度T之间满足以下关系：F＝(0.5-f)×T/20+6.5×f-2.75，110℃≤T≤130℃，4.5N/6mm≤f≤5.5N/6mm，上述关系式中的各参数皆以数值来计算。当温度小于110℃时，所述薄弱区域32的封装拉力与其他封装区域的封装拉力大致相同，无法将气体通过该薄弱区域32释放到外部；而当温度达到或大于130℃时，所述薄弱区域32的封装拉力急速下降至几乎消失，而其他封装区域的封装拉力大致保持不变，使得所述薄弱区域32被电芯内部的气体冲开，以保证电芯的安全性能。
具体地，所述薄弱区域32包括第一密封胶321及第二密封胶322。所述极耳12的两侧分别被所述第一密封胶321与第二密封胶322粘接，随后通过热压方式与部分所述包装袋20共同形成所述薄弱区域32。
在一些实施例中，所述第一密封胶321与第二密封胶322为一层胶层。且该胶层在温度上升至110℃～130℃时，所述第一密封胶321与第二密封胶322与其两侧的所述包装袋20及极耳12之间的封装拉力急剧变小。
在一些实施例中，所述第一密封胶321与第二密封胶322的厚度均大于25μm。优选的，所述第一密封胶321与第二密封胶322的厚度分别为30μm。
请同时参阅图3，本申请的第二个实施方式提供的电芯100的极耳12处。与第一个实施方式不同在于，所述第一密封胶321与所述第二密封胶322由两层胶层组成。
具体地，所述第一密封胶321包括第一胶层3211与第二胶层3212。所述第一胶层3211设置在所述第二胶层3212与所述包装袋20之间，所述第二胶层3212设置在所述第一胶层3211与所述极耳12之间。所述第一胶层3211的封装拉力符合上述薄弱区域32的封装拉力与温度的关系式。所述第二胶层3212则大致与其他封装区域的拉力变化相同。
从而当温度上升至110℃～130℃时，所述第一胶层3211与所述包装袋20或所述第二胶层3212之间的封装拉力急剧变小，而所述第二胶层3212与所述极耳12之间的封装拉力保持不变，从而使第一胶层3211与包装袋20或第二胶层3212之间存在拉力薄弱区域32，使得电极组件主体11产生的高温气体能够排出。
在一些实施例中，所述第二密封胶322的结构与所述第一密封胶321可以相同。
在一些实施例中，所述第一胶层3211与第二胶层3212的厚度之和的范围在25μm～100μm，且所述第一胶层3211与第二胶层3212的厚度均大于10μm。优选的，所述第一胶层3211与第二胶层3212的厚度分别为15μm。
可以理解的，所述第二密封胶322还可与第一实施例中的第二密封胶322相同。反之，第一密封胶321与第一实施例中的第一密封胶321相同，而第二密封胶322包含两层胶层亦可。
请同时参阅图4，本申请的第三个实施方式提供的电芯100的极耳12处。与第一个实施方式不同在于，所述第一密封胶321与所述第二密封胶322由两层胶层组成。而与第二实施方式不同在于，所述两层胶层的设置顺序相反。
具体地，所述第一密封胶321包括第一胶层3211与第二胶层3212。所述第一胶层3211设置在所述第二胶层3212与所述极耳12之间，所述第二胶层3212设置在所述第一胶层3211与所述包装袋20之间。所述第一胶层3211的封装拉力符合上述薄弱区域32的封装拉力与温度的关系式。所述第二胶层3212则大致与其他封装区域的拉力变化相同。
从而当温度上升至110℃～130℃时，所述第一胶层3211与所述极耳12或所述第二胶层3212之间的封装拉力急剧变小，而所述第二胶层3212与所述包装袋20之间的封装拉力保持不变，从而使第一胶层3211与极耳12或第二胶层3212之间存在拉力薄弱区域32，使得电极组件主体11产生的高温气体能够排出。
在一些实施例中，所述第二密封胶322的结构与所述第一密封胶321可以相同。
在一些实施例中，所述第一胶层3211与第二胶层3212的厚度之和的范围在25μm～100μm，且所述第一胶层3211与第二胶层3212的厚度均大于10μm。优选的，所述第一胶层3211与第二胶层3212的厚度分别为15μm。
可以理解的，所述第二密封胶322还可与第一实施例或第二实施例中的第二密封胶322相同。反之，第一密封胶321与第一实施例或第二实施例中的第一密封胶321相同，而第二密封胶322包含两层胶层亦可。
请同时参阅图5，本申请的第四个实施方式提供的电芯100的极耳12处。与第一个实施方式不同在于，所述第一密封胶321与所述第二密封胶322由三层胶层组成。
具体地，所述第一密封胶321包括第一胶层3211、第二胶层3212及第三胶层3213。所述第一胶层3211设置在所述第二胶层3212与所述包装袋20之间，所述第二胶层3212设置在所述第一胶层3211与所述第三胶层3213之间。所述第三胶层3213设置在所述第二胶层3212与所述极耳12之间。所述第一胶层3211与所述第三胶层3213的封装拉力符合上述薄弱区域32的封装拉力与温度的关系式。所述第二胶层3212则大致与其他封装区域的拉力变化相同。
从而当温度上升至110℃～130℃时，所述第一胶层3211与所述包装袋20之间的封装拉力急剧变小，所述第三胶层3213与所述极耳12之间的封装拉力急剧变小，而所述第二胶层3212与所述第一胶层3211及所述第三胶层3213之间的封装拉力保持不变或略微变小，从而使第一胶层3211与包装袋20或第三胶层3213与所述极耳12之间存在拉力薄弱区域32，使得电极组件主体11产生的高温气体能够排出。
在一些实施例中，所述第二密封胶322的结构与所述第一密封胶321可以相同。
在一些实施例中，所述第一胶层3211、第二胶层3212及第三胶层3213的厚度之和的范围在25μm～100μm，且所述第一胶层3211、第二胶层3212及第三胶层3213的厚度均大于10μm。优选的，所述第一胶层3211、第二胶层3212及第三胶层3213的厚度分别为13μm。
可以理解的，所述第二密封胶322还可与第一、二或三实施例中的第二密封胶322相同。反之，第一密封胶321与第一、二或三实施例中的第一密封胶321相同，而第二密封胶322包含三层胶层亦可。
可以理解的，所述第二胶层3212的封装拉力还可为符合上述薄弱区域32的封装拉力与温度的关系式，相应的，所述第一胶层3211及第三胶层3213的封装拉力则大致与其他封装区域的拉力变化相同。
请同时参阅图6及图7，本申请的第五个实施方式提供的电芯100。与第一个实施方式不同在于，所述极耳12处由所述密封区域30的封装区域31封装。而在包装袋20的其他密封区域30包含薄弱区域32。
具体地，所述薄弱区域32将包装袋20的两侧粘接。当温度上升至110℃～130℃时，所述薄弱区域32与其两侧的所述包装袋20之间的封装拉力急剧变小，从而使包装袋20在该部位的封装失效，使得电极组件主体11产生的高温气体能够从此排出。
在一些实施例中，所述极耳12包括正极极耳121及负极极耳122，正极极耳121可以采用铝来制作，负极极耳122可以采用镍来制作。正极极耳121及负极极耳122相对的设在所述电极组件11主体的端面上。
第一实施例中的所述第一密封胶321及所述第二密封胶，第二实施例及第三实施例中的所述第一胶层3211，第四实施例中的所述第一胶层3211及所述第三胶层3213及第五实施例中的薄弱区域32，可采用调整聚丙烯(PP)与聚乙烯胶水(PE)的比例制得。例如，采用质量比1:1的PP胶与PE胶共混。还可采用当温度大于110℃时，与PP胶的膨胀系数差异较大的材料与PP胶共混制得。
对采用质量比1:1的PP胶与PE胶的胶体与常用的封装胶进行封装拉力测试。
实施例：1:1的PP胶与PE胶的胶体封装电芯极耳。
对比例：常用的封装胶封装电芯极耳。
将实施例中封装的电池与对比例中封装的电池分别夹到拉力机上，在不同温度下保温5min后，进行拉力测试。测试结果为：实施例中的电池在110～130℃，封装拉力急速降低；而对比例中的电池则在超过150℃后，封装拉力才降低(150℃时常规封装胶均失效)。
本申请实施例还提供了一种电子装置，包括电池，所述电池包括电芯100和收容所述电芯100的壳体，所述电芯包括上述实施例中任意一种的电芯。
上述电芯100及具有该电芯100的电子装置通过在包装袋20的密封区域30设置薄弱区域32，并使薄弱区域32与包装袋20之间的封装拉力在设定的温度区间下降，从而在电芯100内部热量积累后，将电芯100内部产生的高温气体通过该薄弱区域32排出至电芯100外部，降低了电芯内部的热量积累和电芯的变形程度，能够大幅度改善电芯的安全性能，进而避免发生短路起火等安全问题。
以上实施方式仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本申请技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电芯，包括：
电极组件，包括极耳；
包装袋，用于容纳所述电极组件，所述包装袋的四周形成有密封区域，所述极耳的一端与所述电极组件的主体电连接，其另一端穿出所述密封区域；
其特征在于，
所述密封区域中设置有薄弱区域，在设定的温度区间内，所述薄弱区域与所述包装袋之间的封装拉力下降以将所述电芯内部的气体排至所述电芯外部。
2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：定义所述封装拉力为F，温度为T，所述薄弱区域的F与T之间满足以下关系：F＝(0.5-f)T/20+6.5f-2.75，110℃≤T≤130℃，4.5N/6mm≤f≤5.5N/6mm。
3.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述电芯包括设置在所述极耳和所述包装袋之间的第一密封胶和第二密封胶，所述极耳设置在所述第一密封胶与所述第二密封胶之间，所述第一密封胶、所述第二密封胶与所述包装袋通过热熔合形成所述薄弱区域，所述第一密封胶或所述第二密封胶的厚度大于25μm。
4.如权利要求3所述的电芯，其特征在于：所述第一密封胶包括第一胶层和第二胶层，所述第一胶层设置在所述第二胶层与所述包装袋之间，所述第二胶层设置在所述第一胶层与所述极耳之间，在设定的温度区间内，所述第一胶层与所述包装袋或所述第二胶层之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述极耳之间的封装拉力。
5.如权利要求3所述的电芯，其特征在于：所述第一密封胶包括第一胶层和第二胶层，所述第一胶层设置在所述第二胶层与所述极耳之间，所述第二胶层设置在所述第一胶层与所述包装袋之间，在设定的温度区间内，所述第一胶层与所述极耳或所述第二胶层之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述包装袋之间的封装拉力。
6.如权利要求4或5所述的电芯，其特征在于：所述第一胶层与所述第二胶层的厚度总和大于或等于25μm，且小于或等于100μm，所述第一胶层或所述第二胶层的厚度大于10μm。
7.如权利要求3所述的电芯，其特征在于：所述第一密封胶包括依序设置的第一胶层、第二胶层和第三胶层，所述第一胶层设置在所述第二胶层与所述包装袋之间，所述第三胶层设置在所述第二胶层与所述极耳之间，在设定的温度区间内，所述第一胶层与所述包装袋之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述第一胶层或所述第三胶层之间的封装拉力，所述第三胶层与所述极耳之间的封装拉力小于所述第二胶层与所述第一胶层或所述第三胶层之间的封装拉力。
8.如权利要求7所述的电芯，其特征在于：所述第一胶层、所述第二胶层与所述第三胶层的厚度总和大于或等于25μm，且小于或等于100μm，所述第一胶层、所述第二胶层或所述第三胶层的厚度大于10μm。
9.如权利要求1所述的电芯，其特征在于：所述薄弱区域设置在所述极耳的穿出位置之外的所述密封区域。
10.一种电子装置，包括电池，所述电池包括电芯和收容所述电芯的壳体，其特征在于，所述电芯包括如权利要求1-9任意一项所述的电芯。
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