CN113853703A - 电池及具有所述电池的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种电池，包括电极组件及容置电极组件的壳体。电极组件包括第一极片、第二极片、隔膜、第一极耳和第二极耳。第一极耳与第一极片电连接，第二极耳与第二极片电连接。电极组件的横截面为具有长轴和短轴的椭圆形。长轴为电极组件的横截面最外圈上两点之间连线所具有的最大距离的轴，短轴为长轴的垂直平分线段。第一极耳和第二极耳设置于电极组件的外表面和壳体之间，定义长轴的一半长度为a，短轴的一半长度为b，第一极耳最外延相较于短轴的偏离角度为θ1，第二极耳最外延相较于短轴的偏离角度为θ2，则a、b、θ1和θ2满足以下关系：tanθ1<(a‑b)/b，tanθ2<(a‑b)/b。本申请还提供了一种具有电池的电子装置。本申请可提高电池的空间利用率及能量密度。

Description

电池及具有所述电池的电子装置

技术领域

本申请涉及电化学领域，具体涉及电池及具有所述电池的电子装置。

背景技术

锂离子电池由于其本身具有能量密度高、循环寿命长、环境友好等优点，而被广泛应用于各种电子设备中。但是，随着消费者对电子设备功能需求的日益剧增，对作为电子设备动力来源的电池提出了愈加严苛的要求。目前，一般的电池大多是在圆形结构的卷芯最外端焊接极耳来制备得到的，如此导致了电池中卷芯最外圈空间的浪费，极大影响了整个电池的能量密度及空间利用率。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种电池，以解决上述问题。

另，还有必要提供一种具有所述电池的电子装置。

本申请提供一种电池，包括电极组件及容置所述电极组件的壳体。所述电极组件包括第一极片、第二极片及位于所述第一极片与所述第二极片之间的隔膜，所述电极组件由所述第一极片、所述第二极片和所述隔膜卷绕形成。所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第一极片电连接，所述第二极耳与所述第二极片电连接。所述电极组件的横截面为具有长轴和短轴的椭圆形，所述长轴为所述电极组件的横截面最外圈上两点之间连线所具有的最大距离的轴，所述短轴为所述长轴的垂直平分线段。所述第一极耳和所述第二极耳设置于所述电极组件的外表面和所述壳体之间，定义所述长轴的一半长度为a，所述短轴的一半长度为b，所述第一极耳最外延相较于所述短轴的偏离角度为θ1，所述第二极耳最外延相较于所述短轴的偏离角度为θ2，则a、b、θ1和θ2满足以下关系：tanθ1<(a-b)/b，tanθ2<(a-b)/b。

在一种可能的实施方式中，所述电极组件的卷绕起始段呈平板状。

在一种可能的实施方式中，所述电池还包括第一极柱及第二极柱，所述第一极柱电连接所述第一极耳，所述第二极柱电连接所述第二极耳，所述第一极柱和所述第二极柱暴露于所述壳体外。

在一种可能的实施方式中，所述壳体的材质为绝缘材料。

在一种可能的实施方式中，所述电池包括第一绝缘件，所述第一绝缘件连接于所述电极组件与所述壳体之间。

在一种可能的实施方式中，所述壳体的材质为导电材料，所述壳体包括第一壳体及与所述第一壳体相对设置的第二壳体，所述第一壳体连接所述第二壳体，以共同形成收容所述电极组件的收容空间，所述第一极耳电连接所述第一壳体，所述第二极耳电连接所述第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体之间电性绝缘。

在一种可能的实施方式中，所述电池还包括第二绝缘件，所述第二绝缘件连接于所述第一壳体和所述第二壳体之间，以使所述第一壳体和所述第二壳体之间电性绝缘。

在一种可能的实施方式中，所述第一极耳设置于所述电极组件和所述第一壳体之间，所述第一极耳电连接所述第一壳体，所述第二极耳设置于所述电极组件和所述第二壳体之间，所述第二极耳电连接所述第二壳体。

在一种可能的实施方式中，所述壳体呈圆柱状。

本申请还提供一种电子装置，包括如上所述的电池。

本申请中的电池将电极组件设计成椭圆柱形结构，并在所述电极组件的短轴方向上，将所述第一极耳和所述第二极耳设置于所述电极组件的外表面和所述壳体之间，即，本申请中的电池借助电极组件的椭圆柱形结构的特征，使所述电极组件与所述壳体仅在所述电极组件的短轴方向一定偏离角度内形成收容第一极耳和所述第二极耳的空间，如此避免了现有电池中将极耳设置在卷芯最外圈而导致卷芯和壳体之间整圈的空间浪费，从而有效提高了壳体内部的空间利用率及电池的能量密度。

附图说明

图1为本申请一实施方式的电池的剖面示意图。

图2为本申请另一实施方式的电池的剖面示意图。

图3为本申请再一实施方式的电池的剖面示意图。

图4为本申请一实施方式的电子装置的模块示意图。

主要元件符号说明

电池 10

电极组件 11

第一极片 111

第一集流体 1111

第一活性物质层 1112

第二极片 112

第二集流体 1121

第二活性物质层 1122

隔膜 113

第一极耳 114

第二极耳 115

长轴 116

短轴 117

壳体 12

第一开口 121

第二开口 122

第一壳体 123

第二壳体 124

收容空间 125

第一极柱 13

第二极柱 14

第一绝缘件 15

第二绝缘件 16

卷绕起始段 17

卷绕收尾段 18

电子装置 1

长度 a、b

角度 θ1、θ1’、θ2、θ2’

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，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

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例的目的，不是旨在于限制本申请。

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。

参阅图1，本申请实施方式提供了一种电池10。本申请的所述电池100可以是锂二次电池，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。在其它实施方式中，电池100也可以是所有种类的一次电池、二次电池、燃料电池或太阳能电池。

所述电池10包括电极组件11及容置所述电极组件11的壳体12。所述电极组件11包括第一极片111、第二极片112及位于所述第一极片111和所述第二极片112之间的隔膜113。所述电极组件11由所述第一极片111、所述第二极片112和所述隔膜113卷绕形成。所述隔膜113用于防止所述第一极片111和所述第二极片112直接接触，防止所述电池10短路。所述电极组件11还包括第一极耳114和第二极耳115。所述第一极耳114与所述第一极片111电连接，所述第二极耳115与所述第二极片112电连接。

所述电极组件11的横截面为具有长轴116和短轴117的椭圆形。所述长轴116为所述电极组件11的横截面最外圈上两点之间连线所具有的最大距离的轴，所述短轴117为所述长轴116的垂直平分线段。所述第一极耳114和所述第二极耳115设置于所述电极组件11的外表面和所述壳体12之间。如图1所示，在一实施方式中，在所述电极组件11的短轴117方向上，所述第一极耳114和所述第二极耳115分别位于所述电极组件11的两侧。即，所述第一极耳114的几何中心和所述第二极耳115的几何中心均位于所述电极组件11的短轴117方向上。

定义所述第一极耳114的最外延相较于所述短轴117的偏离角度为θ1，所述第二极耳115的最外延相较于所述短轴117的偏离角度为θ2，所述长轴的一半长度为a，所述短轴的一半长度为b，则a、b、θ1和θ2满足以下关系：0<tanθ1<(a-b)/b，0<tanθ2<(a-b)/b。其中，所述第一极耳114的最外延为所述第一极耳114沿所述电极组件11的短轴117方向上的任一个最外端。所述第二极耳115的最外延为所述第二极耳115沿所述电极组件11的短轴117方向上的任一个最外端。可以理解，所述第一极耳114的两个最外延的偏离角度为θ1相等，所述第二极耳115的两个最外延的偏离角度θ2相等。

可选地，a和b的取值满足以下条件：5mm<a<20mm，30μm<a-b<200μm。

如图2所示，在另一些实施方式中，所述第一极耳114的几何中心和所述第二极耳115的几何中心也可以相较于所述短轴117存在一定角度的偏移。此时，所述第一极耳114的两个最外延的偏离角度分别为θ1、θ1’，所述第二极耳115的两个最外延的偏离角度分别为θ2、θ2’。θ1’和θ2’同样满足以下关系：tanθ1’<(a-b)/b，0≤tanθ2’<(a-b)/b。而且，θ1与θ1’不相等，且θ2与θ2’不相等。

相较于现有电池将极耳设置在卷芯最外圈而导致卷芯和壳体之间整圈的空间浪费的设计，本申请中的电池10将电极组件11设计成椭圆柱形结构，将所述第一极耳114和所述第二极耳115设置于所述电极组件11的外表面和所述壳体12之间，即，本申请中的电池10借助电极组件11的椭圆柱形结构的特征，使所述电极组件11与所述壳体12仅在所述电极组件11的短轴117方向一定偏离角度内形成收容第一极耳114和所述第二极耳115的空间，如此避免了现有电池中将极耳设置在卷芯最外圈而导致卷芯和壳体之间整圈的空间浪费，从而有效提高了壳体12内部的空间利用率及电池10的能量密度。

在一些实施方式中，所述第一极耳114和所述第一极片111之间，以及所述第二极耳115和所述第二极片112之间通过焊接的方式连接在一起。

在一些实施方式中，参图1和图2，所述第一极片111包括第一集流体1111及设置于所述第一集流体1111的第一活性物质层1112。所述第二极片112包括第二集流体1121及设置于所述第二集流体1121的第二活性物质层1122。其中，所述第一集流体1111电连接所述第一极耳114，所述第二集流体1121电连接所述第二极耳115。具体地，所述第一极片111和所述第二极片112在卷绕后分别形成所述电极组件11的第一卷绕收尾段18和第二卷绕收尾段19，在所述电极组件11的短轴117方向上，所述第一卷绕收尾段18和所述第二卷绕收尾段19分别位于所述电极组件11相对的两侧。其中，所述第一极片111的第一集流体1111在所述第一卷绕收尾段18设有第一空白区(图未标)，所述第一空白区电连接所述第一极耳114。所述第二极片112的第二集流体1121在所述第二卷绕收尾段18设有第二空白区(图未标)，所述第二空白区电连接所述第二极耳115。

在一些实施方式中，参图1和图2，所述电极组件11的卷绕起始段17呈平板状。如此，由所述第一极片111、所述第二极片112和所述隔膜113卷绕形成的所述电极组件11为椭圆柱形结构。

在一些实施方式中，借助扁平状的卷针，将所述第一极片111、所述第二极片112和所述隔膜113卷绕形成椭圆柱形结构的电极组件11。具体步骤如下：

首先，将第一极片111、隔膜113及第二极片112堆叠在一起；然后，将堆叠在一起的所述第一极片111、所述隔膜113和所述第二极片112卷绕于扁平状的卷针上；最后，抽出扁平状的卷针，以制备得到椭圆柱形结构的电极组件11。

在一些实施方式中，所述壳体12的材质为导电材料或绝缘材料。所述导电材料不限于钢合金、铝合金、铁合金、铜合金和镍合金中的一种或多种。所述绝缘材料不限于聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺(PI)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(AB S)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)和陶瓷中的一种或多种。

其中，所述电池10还包括电解液。所述电解液收容于壳体12内。

在一些实施方式中，参图1和图2，所述电池10还包括第一极柱13和第二极柱14。所述壳体12上开设有第一开口121和第二开口122。所述第一极柱13电连接所述第一极耳114，并由所述第一开口121暴露于所述壳体12外。如此，借助所述第一极柱113以将所述第一极片111的极性引出。所述第二极柱14电连接所述第二极耳115，并由所述第二开口122暴露于所述壳体12外。如此，借助所述第二极柱14以将所述第二极片112的极性引出。进一步地，所述第一极柱13与所述壳体12背对所述电极组件11的表面齐平；所述第二极柱14与所述壳体12背对所述电极组件11的表面齐平。如此，可以使得所述壳体12的形状规则。

如图1所示，在一些实施方式中，在所述电极组件11的短轴117方向上，所述第一极柱13和所述第二极柱14分别位于所述电极组件11的两侧。即，所述第一极柱13的几何中心和所述第二极柱14的几何中心均位于所述电极组件11的短轴117方向上。如图2所示，在另一些实施方式中，所述第一极柱13的几何中心和所述第二极柱14的几何中心也可以相较于所述短轴117存在一定角度的偏移。

在一实施方式中，所述第一极柱13设置于所述第一极耳114背对所述第二极耳115的表面，所述第二极柱14设置于所述第二极耳115背对所述第一极耳114的表面。

在一些实施方式中，所述第一极柱13和所述第一极耳114之间，以及所述第二极柱14和所述第二极耳115之间通过焊接的方式连接在一起。

可以理解，在所述壳体12的材质为导电材料时，可对所述第一极柱13和所述第二极柱14与所述壳体12的连接处做绝缘处理，以避免短路。

在一些实施方式中，所述电池10还包括第一绝缘件15。所述第一绝缘件15连接于所述电极组件11和所述壳体12之间。如此，当所述壳体12的材质为导电材料时，所述第一绝缘件15的设置可防止所述电极组件11和所述壳体12之间因接触而发生短路的问题。所述第一绝缘件15的材质包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、尼龙或铁氟龙中的至少一种。当所述壳体12的材质为绝缘材料时，所述第一绝缘件15可省略。

在本实施方式中，所述电池10包括两所述第一绝缘件15。两所述第一绝缘件15分别位于所述长轴116的两侧。可以理解，在其他实施方式中，所述第一绝缘件15的数量可依据实际需要进行增减，在此不作限定。

在另一些实施方式中，参图3，所述壳体12上未开设所述第一开口121和所述第二开口122。此时，所述第一极柱13和所述第二极柱14可省略。在该实施方式中，所述壳体12的材质为导电材料。所述壳体12包括第一壳体123及与所述第一壳体123相对设置的第二壳体124。所述第一壳体123连接所述第二壳体124，以共同形成收容所述电极组件11的收容空间125。所述第一极耳114设置于所述电极组件11的外表面和所述第一壳体123之间，所述第一极耳114电连接所述第一壳体123。所述第二极耳115设置于所述电极组件11的外表面和所述第二壳体124之间，第二极耳115电连接所述第二壳体124。由于省略极柱，有利于减小所述壳体12沿所述电极组件11短轴方向上的尺寸，在电池10的整体体积相同的情况下，有利于提高所述电池10的能量密度。其中，所述第一壳体123和所述第二壳体124之间电性绝缘。

在进一步的实施方式中，所述电池10还包括第二绝缘件16。所述第二绝缘件16连接于所述第一壳体123和所述第一壳体124之间，以将所述第一壳体123和所述第二壳体124隔开，从而使得所述第一壳体123和所述第一壳体124之间电性绝缘。所述第二绝缘件16的材质包括聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、尼龙或铁氟龙中的至少一种。

在一些实施方式中，所述壳体12呈圆柱状。

参图4，本申请实施方式还提供了一种电子装置1。所述电子装置1包括所述电池10。其中，所述电子装置1可以是移动电子设备、储能设备、电动汽车、混合动力电动汽车等。所述移动电子设备可以是移动电话、穿戴式电子设备、平板电脑、笔记本电脑等。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，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，而不脱离本申请技术方案的精神和实质。

Claims (10)

1.一种电池，包括电极组件及容置所述电极组件的壳体，所述电极组件包括第一极片、第二极片及位于所述第一极片与所述第二极片之间的隔膜，所述电极组件由所述第一极片、所述第二极片和所述隔膜卷绕形成；

所述电极组件还包括第一极耳和第二极耳，所述第一极耳与所述第一极片电连接，所述第二极耳与所述第二极片电连接；

其特征在于，所述电极组件的横截面为具有长轴和短轴的椭圆形，所述长轴为所述电极组件的横截面最外圈上两点之间连线所具有的最大距离的轴，所述短轴为所述长轴的垂直平分线段；

所述第一极耳和所述第二极耳设置于所述电极组件的外表面和所述壳体之间，定义所述长轴的一半长度为a，所述短轴的一半长度为b，所述第一极耳最外延相较于所述短轴的偏离角度为θ1，所述第二极耳最外延相较于所述短轴的偏离角度为θ2，则a、b、θ1和θ2满足以下关系：tanθ1<(a-b)/b，tanθ2<(a-b)/b。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电极组件的卷绕起始段呈平板状。

3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第一极柱及第二极柱，所述第一极柱电连接所述第一极耳，所述第二极柱电连接所述第二极耳，所述第一极柱和所述第二极柱暴露于所述壳体外。

4.如权利要求1-3中任一项所述的电池，其特征在于，所述壳体的材质为绝缘材料。

5.如权利要求1至3中任一项所述的电池，其特征在于，所述电池包括第一绝缘件，所述第一绝缘件连接于所述电极组件与所述壳体之间。

6.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体的材质为导电材料，所述壳体包括第一壳体及与所述第一壳体相对设置的第二壳体，所述第一壳体连接所述第二壳体，以共同形成收容所述电极组件的收容空间，所述第一极耳电连接所述第一壳体，所述第二极耳电连接所述第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体之间电性绝缘。

7.如权利要求6所述的电池，其特征在于，所述电池还包括第二绝缘件，所述第二绝缘件连接于所述第一壳体和所述第二壳体之间，以使所述第一壳体和所述第二壳体之间电性绝缘。

8.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述第一极耳设置于所述电极组件和所述第一壳体之间，所述第一极耳电连接所述第一壳体，所述第二极耳设置于所述电极组件和所述第二壳体之间，所述第二极耳电连接所述第二壳体。

9.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体呈圆柱状。

10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括如权利要求1-9中任一项所述的电池。

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