CN113871805A - 电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备 - Google Patents

电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备 Download PDF

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CN113871805A CN202111121437.7A CN202111121437A CN113871805A CN 113871805 A CN113871805 A CN 113871805A CN 202111121437 A CN202111121437 A CN 202111121437A CN 113871805 A CN113871805 A CN 113871805A
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Abstract

本申请公开了一种电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备。包装袋包括主体部和侧封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧封部连接于侧壁并朝向侧壁弯折，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边，第一边与第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，第二边与顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。通过将顶封部进行弯折并控制夹角为α和夹角α'的阈值范围，本申请不仅可以降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损的风险，还使得电芯的长度减小。

Description

电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备
本申请是基于申请号为202111028075.7、申请日为2021年9月2日、发明名称为“电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备”的中国发明专利申请所作出的分案申请。
技术领域
本申请涉及电化学技术领域，具体涉及一种电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备。
背景技术
随着电化学技术的蓬勃发展，人们对电池容量提升的要求越来越高。为了提升电池容量，当前厂商通常对电池的头部空间进行优化设计，这其中的折顶封电池即为当前较为流行的一种电池。在折顶封电池中，电池的顶封部弯折并固定至电池的一个端面，相应地，电池的极耳也被弯折以便于电连接于电路板，但是，极耳与顶封部之间设置有极耳胶，而为确保顶封部在极耳伸出位置的密封效果以及避免极耳与顶封部的裸露铝层接触，极耳胶一般会突出于顶封部一定长度，且受限于现有生产工艺水平，极耳胶突出顶封部的长度往往在1mm以上，由于极耳胶的硬度较高，不仅难以弯折，而且弯折后在电池长度方向上所占据的长度也较大，造成电池长度方向的空间浪费，不利于降低电芯的封装空间以及电池容量的提升。
发明内容
本申请的实施例提供一种电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备，改善极耳胶的弯折难度，降低弯折后在电池长度方向上所占据的长度。
第一方面，本申请的实施例提供一种电芯，包括：包装袋、电极组件、极耳、以及极耳胶。包装袋包括主体部及顶封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁并朝向于顶壁弯折；电极组件收容于主体部内；极耳的一端电连接于电极组件，极耳的另一端延伸出顶封部；极耳胶位于极耳和顶封部之间；极耳胶包括延伸出顶封部的外露部，该外露部设置有弯折线，弯折线在极耳胶上垂直于极耳延伸方向，且沿极耳延伸方向，弯折线与顶封部相对设置。弯折线可以降低极耳胶的弯折难度，弯折部弯折后电芯长度方向上的长度得以降低，有利于提升电芯容量。
在一些实施例中，极耳胶在弯折线处弯折所需的应力小于其余位置弯折所需的应力，便于极耳胶的弯折。
在一些实施例中，外露部设置有避空区和/或减薄区，避空区和/或减薄区在极耳胶上形成弯折线。
在一些实施例中，外露部包括沿极耳延伸方向相对设置的第一子部分和第二部分，弯折线设置于第一部分和第二部分之间。第二部分可以增大极耳被极耳胶覆盖的面积，减少极耳裸露部分，有利于保护极耳。
在一些实施例中，避空区和/或减薄区在外露部上垂直于极耳延伸方向连续分布。避空区和/或减薄区连续分布于第一弯折部和第二弯折部之间，可视为避空区和/或减薄区沿第三方向贯穿弯折部，有利于降低避空区和/或减薄区的制备难度。
在一些实施例中，避空区和/或减薄区在外露部上垂直于极耳延伸方向间隔分布。第一部分和第二部分之间仍然连接，而未断开，有利于提高外露部的结构强，保护极耳；另外，在弯折后，可以降低极耳与电路板及顶封部裁切口的铝塑膜电接触的风险，降低短路导致的安全风险。
在一些实施例中，外露部包括沿极耳延伸方向相对设置的第一部分和第二部分；沿垂直于极耳延伸方向，在极耳的至少一侧，第一部分的长度小于第二部分的长度。可以降低外露部在弯折后的断口处(即弯折线边缘)的毛刺等刺破封装胶纸的风险。可选地，沿垂直于极耳延伸方向，在极耳的至少一侧，第二部分与第一部分的长度之差为D0，且0.5mm＜D0≤3.0mm。
在一些实施例中，弯折线与顶封部的距离为W0，且0.2mm＜W0≤1.0mm；可选地，W0＝0.5mm，便于极耳胶的弯折。
在一些实施例中，沿极耳延伸方向，外露部的长度为H0，且0.2mm＜H0≤3.0mm。
在一些实施例中，沿极耳延伸方向，顶封部的长度为H2，且1.0mm＜H2≤4.0mm。
在一些实施例中，弯折线设置于外露部的位于极耳的其中一侧。即，在极耳的一侧，极耳胶设置有弯折线，而在极耳的另一侧，极耳胶未设置弯折线，不仅可以降低极耳胶的弯折难度，而且，弯折线设置于弯折部背向顶封部的一侧时，在弯折后，朝向顶封部的极耳胶可以降低极耳与电路板及顶封部裁切口的铝塑膜电接触的风险，降低短路导致的安全风险。
在一些实施例中，包装袋还包括侧封部，侧封部连接于侧壁并弯折朝向于侧壁，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边，第一边与第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，第二边与顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。通过将顶封部进行弯折并控制夹角为α和夹角α'的阈值范围，不仅可以降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损的风险，还使得电芯的长度减小，从而可满足外部用电设备的尺寸要求，具有更广的应用范围。
在一些实施例中，第一边和第二边之间的夹角的最大开口长度为L0，且1.0mm≤L0≤8.0mm；可选地，1.0mm≤L0≤3.5mm，在减小电芯在第二方向上长度的同时，尽可能的降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损的风险。
在一些实施例中，第一边突出于顶壁的高度为H1，且1.0mm＜H1≤4.0mm；可选地，1.0mm＜H1≤3.7mm，或者，1.5mm＜H1≤2.5mm，在降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损风险的同时，尽可能减小电芯的长度。
在一些实施例中，顶封部和侧封部的铝塑膜的厚度为67μm至150μm之间，优选地86μm至115μm之间，有利于顶封部和侧封部的弯折。
在一些实施例中，电芯还包括热敏电阻，热敏电阻设置于第一边和第二边的夹角内，热敏电阻用于避免电芯在温度过高的情况下工作。
在一些实施例中，第一边和第二边的夹角内填充有填充物，填充物用于固定第一边和第二边的夹角。可选地，填充物为胶。
第二方面，本申请的实施例提供一种电芯的制造方法，用于制造上述任一项所述的电芯，所述方法包括：将通过极耳胶进行封装的电芯放置于定位装置进行定位，其中，极耳胶位于电芯的极耳和顶封部之间；利用激光沿极耳宽度方向裁切极耳胶以在极耳胶上形成弯折线。
在一些实施例中，利用具有第一能量且连续的激光裁切极耳胶以在极耳胶上形成向连续分布的避空区。
在一些实施例中，利用具有第一能量且断续的激光裁切极耳胶以在极耳胶上形成间隔分布的避空区。
在一些实施例中，利用具有第二能量的激光裁切极耳胶以在极耳胶上形成减薄区，第二能量小于第一能量。
在一些实施例中，激光为二氧化碳激光；激光脉宽为10ns至500ns，频率为500KHz至2000KHz，激光移动速率为20mm/s至50mm/s。
第三方面，本申请的实施例提供一种电芯的制造方法，用于制造上述任一项的电芯，所述方法包括：将电芯放置于定位夹具进行定位，其中，电芯包括主体部、顶封部和侧封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁，侧封部连接于侧壁，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边；将侧封部朝向侧壁弯折；将顶封部朝向顶壁弯折，且第一边与第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，第二边与顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。
第四方面，本申请的实施例提供一种电池，包括：包装袋、电极组件、极耳、以及极耳胶、电路板。包装袋包括主体部及顶封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，所侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁并朝向顶壁弯折；电极组件收容于主体部内；极耳的一端电连接于电极组件，极耳的另一端延伸出顶封部；电路板设置于顶封部背向电极组件的一侧，且电路板与电芯的极耳电连接；极耳胶位于极耳和顶封部之间；极耳胶包括延伸出顶封部的外露部，该外露部包括第一子部分和弯折部，第一子部分与顶封部连接并沿第一方向延伸，弯折部连接于第一子部分，弯折部设置有弯折线，弯折线在极耳胶上垂直于极耳延伸方向，且沿极耳延伸方向，弯折线与顶封部相对设置。弯折线可以降低极耳胶的弯折难度，弯折部弯折后电芯长度方向上的长度得以降低，有利于提升电芯容量。
在一些实施例中，极耳胶在弯折线处弯折所需的应力小于其余位置弯折所需的应力。
在一些实施例中，外露部设置有避空区和/或减薄区，避空区和/或减薄区在极耳胶上形成弯折线。
在一些实施例中，该外露部还包括第二部分，第二部分与第一子部分沿第二方向相对设置，该第二方向垂直于第一方向，弯折部的一端连接于第一子部分，弯折部的另一端连接于第二部分。第二部分可以增大极耳被极耳胶覆盖的面积，减少极耳裸露部分，有利于保护极耳。
在一些实施例中，弯折部包括沿第二方向相对设置的第一弯折部和第二弯折部，弯折线设置于第一弯折部和第二弯折部之间。
在一些实施例中，避空区和/或减薄区在弯折部沿第三方向连续分布，第三方向垂直于第一方向和第二方向。避空区和/或减薄区连续分布于第一弯折部和第二弯折部之间，可视为避空区和/或减薄区沿第三方向贯穿弯折部，有利于降低避空区和/或减薄区的制备难度。
在一些实施例中，避空区和/或减薄区在弯折部上沿第三方向间隔分布，第三方向垂直于第一方向和第二方向。第一弯折部和第二弯折部之间仍然连接，而未断开，有利于提高弯折部的结构强，保护极耳，并降低第一弯折部和第二弯折部在断口处(即弯折线边缘)的毛刺等刺破封装胶纸的风险，该封装胶纸用于封装并保护电芯的头部结构，以使例如头部结构与外界电气绝缘等。
在一些实施例中，弯折部包括沿第二方向相对设置的第一弯折部和第二弯折部；沿第三方向，在极耳的至少一侧，第一弯折部的长度小于第二弯折部的长度，第三方向垂直于第一方向和第二方向。降低第一弯折部在断口处(即弯折线边缘)的毛刺等刺破封装胶纸的风险。可选地，沿第三方向，在极耳的任一侧，第二弯折部与第一弯折部的长度之差为D0，且0.5mm＜D0≤3.0mm。
在一些实施例中，包装袋还包括侧封部，侧封部连接于侧壁并弯折朝向于侧壁，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边，第一边与第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，第二边与顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。通过将顶封部进行弯折并控制夹角为α和夹角α'的阈值范围，不仅可以降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损的风险，还使得电芯在第二方向上的长度减小，从而可满足外部用电设备的尺寸要求，具有更广的应用范围。
在一些实施例中，第一边和第二边之间的夹角的最大开口长度为L0，且1.0mm≤L0≤8.0mm；可选地，1.0mm≤L0≤3.5mm，在减小电芯在第二方向上长度的同时，尽可能的降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损的风险。
在一些实施例中，第一边突出于顶壁的高度为H1，且1.0mm＜H1≤4.0mm；可选地，1.0mm＜H1≤3.7mm，或者，1.5mm＜H1≤2.5mm，在降低顶封部和侧封部在弯折处发生破损风险的同时，尽可能减小电芯在第二方向上的长度。
在一些实施例中，弯折线与顶封部的距离为W0，且0.2mm＜W0≤1.0mm；可选地，W0＝0.5mm，便于极耳胶的弯折。
在一些实施例中，沿第二方向，弯折线的长度为D1，且0＜D1≤0.4mm。通过控制弯折线在第二方向上的长度，使得第一弯折部和第二弯折部之间的距离较小，降低弯折线边缘的毛刺等刺破封装胶纸的风险。
在一些实施例中，沿第二方向，第一弯折部的长度为D2，且0.2mm≤D2≤1.0mm。降低第一弯折部在断口处的毛刺等刺破封装胶纸的风险。
在一些实施例中，沿第一方向，弯折部的长度为D3，且0.1mm≤D3≤0.5mm，降低弯折部在电芯厚度方向上的长度，有利于降低电芯厚度。
在一些实施例中，第一弯折部的曲率半径为R1，第二弯折部的曲率半径为R2，且0.1mm≤R1≤0.5mm，0.1mm≤R2≤0.5mm。
在一些实施例中，弯折部背向顶封部的一侧设置有弯折线，即，在极耳的一侧，极耳胶设置有弯折线，而在极耳的另一侧，极耳胶未设置弯折线，不仅可以降低极耳胶的弯折难度，而且朝向顶封部的极耳胶可以降低极耳与电路板及顶封部裁切口的铝塑膜电接触的风险，降低短路导致的安全风险。
在一些实施例中，沿第二方向，朝向顶封部一侧的极耳胶的长度为D4，且0.5mm＜D4≤2.5mm，通过增大极耳朝向顶封部一侧的极耳胶在第二方向上的长度，降低极耳与电路板及顶封部裁切口的铝塑膜电接触的风险。
第五方面，本申请的实施例提供一种电子设备，包括负载、以及上述任一实施例的电芯或电池，该电芯或电池用于为负载供电。
如上所述，本申请实施例的电芯、电池、电芯的制造方法及电子设备，极耳胶的外露部设置有弯折线，外露部可以沿着弯折线弯折，且弯折后在电芯长度方向的长度得以降低，有利于降低电芯的封装空间以及提升电芯容量。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种电芯的立体结构示意图；
图2是本申请第一实施例的电芯的主视图；
图3是图2所示的电芯与电路板电连接并弯折极耳胶的示意图；
图4是图3所示的电池的区域Ⅰ的结构放大图；
图5是本申请第二实施例的电芯的主视图；
图6是图5所示的电芯的区域Ⅱ的结构放大图；
图7是本申请的电芯在未激光切割极耳胶时的结构示意图；
图8是图5所示的电芯与电路板电连接并弯折极耳胶的示意图；
图9是图8所示的电池的区域Ⅲ的结构放大图；
图10是图8所示的电池沿第一方向观察时的结构示意图；
图11是本申请一实施例的激光切割极耳胶的场景示意图；
图12是本申请一实施例的电芯的制造方法的流程示意图；
图13是图1所示的电芯的区域A的结构放大图；
图14是图1所示的电芯的区域B的结构放大图；
图15是本申请另一实施例的电芯的制造方法的流程示意图；
图16是图8所示的电池的区域Ⅲ的结构放大图；
图17是本申请第三实施例的电芯的结构示意图；
图18是图17所示的电芯的区域Ⅳ的结构放大图；
图19是本申请第四实施例的电芯的结构示意图；
图20是图19所示的电芯的区域Ⅴ的结构放大图；
图21是本申请第五实施例的电芯沿第一方向的反方向观察时的结构示意图；
图22是图21所示的电芯的区域Ⅵ的结构放大图；
图23是本申请第六实施例的电芯沿第一方向观察时的结构示意图；
图24是图23所示的电芯的区域Ⅶ的结构放大图；
图25是图22所示的电芯与电路板电连接并弯折极耳胶的示意图；
图26图25所示的电池的区域Ⅷ的结构放大图。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本申请的技术方案。
第一实施例
请一并参阅图1至图4所示，本实施例的电芯10包括包装袋11、电极组件(未图示)、极耳13、以及极耳胶14。
包装袋11围设形成电芯10的形状，还可以用于限定电芯10的外观，例如，包装袋11包括顶封部11a、主体部11b和侧封部11c，电极组件设于主体部11b内，顶封部11a和极耳13由主体部11b的第一端面延伸出。主体部11b的第一端面可视为电芯10的第一端面10a，下文以此为例进行描述。主体部11b形成有收容腔，电芯10的内部元件(例如电极组件及电解液)被内置于收容腔中，利用包装袋11对内部元件进行保护，提高防护效果及安全性。
主体部11b包括底壁11b1、侧壁11b2和顶壁11b3。底壁11b1和顶壁11b3相背设置。侧壁11b2分别与底壁11b1和顶壁11b3连接。顶封部11a和侧封部11c是电极组件收容于主体部11b之后，对包装袋11封装形成的。顶封部11a与顶壁11b3连接，侧封部11c与侧壁11b2连接。
在主体部11b的顶壁11b3的第一端面10a，顶封部11a用于实现包装袋11的密封，用于避免电解液从第一端面10a泄露、以及包装袋11外的水氧等杂质从第一端面10a进入包装袋11内。该顶封部11a也对极耳13的伸出区域进行密封，用于实现包装袋11与极耳13结合处的密封。
侧封部11c朝向侧壁11b2弯折，顶封部11a朝向顶壁11b3弯折。通过将侧封部11c和顶封部11a进行弯折，则电芯10的宽度和长度减小，从而可满足外部用电设备的尺寸要求，扩大应用范围。另外，由于侧封部11c和顶封部11a是电芯10中相对比较薄弱的部件，通过将侧封部11c和顶封部11a朝向包装袋11的主体部11b弯折，则侧封部11c和顶封部11a不容易因碰撞等原因而损坏，本申请实施例提供的电芯10的使用寿命长。
顶封部11a为突出于电芯10的主体部11b的结构，结合图1所示，顶封部11a并非沿第二方向y延伸，而是朝第一端面10a弯折并固定至第一端面10a，减小电芯10整体的长度，第二方向y为电芯10的长度方向。应理解，在电芯10中，请一并参阅图2所示，顶封部11a也可以未弯折，而是沿第二方向y延伸，此时极耳也未弯折，极耳13延伸方向即为第二方向y。在本申请的实施例中，电芯10的厚度方向可以为第一方向x，极耳13的宽度方向可以为第三方向z，第一方向x、第二方向y和第三方向z中的两两垂直，需要说明的是，受限于实际加工或者测量时的误差，本申请的全文中所谓的垂直并非要求两者之间的夹角必须为90°，而是允许存在±10°的偏差，即所谓垂直可理解为任意两个方向之间的夹角为80°至100°。
顶封部11a朝第一端面10a弯折并固定至第一端面10a，包括如下三种场景中的任一种：第一种场景，顶封部11a与第一端面10a至少部分区域接触，例如，顶封部11a靠近第一端面10a的一侧面的一部分与第一端面10a接触，或者，顶封部11a靠近第一端面10a的一侧面全部与第一端面10a接触。第二种场景，沿第二方向y，顶封部11a与第一端面10a之间相对设置，两者之间未接触且具有预定距离，该预定距离可以根据实际场景需求而定，例如可以大于0且小于或等于1毫米。第三种场景，顶封部11a与第一端面10a之间设置有粘接件，例如双面胶、泡棉、热熔胶、具有粘性的散热材料等，优选为热熔胶，粘接件可以全部或部分覆盖第一端面10a，和/或，粘接件可以呈直线形或者波浪形等(本申请的实施例不限定粘接件的形状)设置于第一端面10a上，将顶封部11a粘接于第一端面10a上。
在电芯10具有正负极性的场景中，电极组件包括正极极片和负极极片、以及设于正极极片和负极极片之间的隔离膜。电极组件可以由若干极片卷绕或者叠片形成，极耳13的一端电连接于电极组件，例如伸入包装袋11内并与对应极性的极片电连接，极耳13的另一端延伸出顶封部11a。
极耳13包括第一极耳13a和第二极耳13b，第一极耳13a为负极极耳，对应地，第二极耳13b为正极极耳。第一极耳13a与负极极片电连接，第二极耳13b与正极极片电连接，并分别延伸至包装袋11外。在其他实施例中，第一极耳13a可以为正极极耳，第二极耳13b为负极极耳。第一极耳13a和第二极耳13b的结构可以相同，也可以不相同，两者可以沿第三方向z对称设置，也可以为非对称设置。本文的某些之处以其中一个为例，描述本申请实施例的极耳13的结构。
应理解，极耳13的结构及形状，本申请的实施例不予限制。例如，极耳13可以为长方形条状结构，各自的尺寸可以根据实际需要适应性设置，材料包括但不限于为铝、镍、铜、及铜镀镍等合金。例如，正极极耳13的材料可以为铝或者铝镀镍，负极极耳13的材料可以为铜镀镍，不仅能够改善与负极极片的电连接性能，而且能够提高负极极耳的结构强度。
极耳胶14位于极耳13和顶封部11a之间，极耳胶14与极耳13粘接，同时还与包装袋11(例如软包包装袋的铝塑膜)粘接，改善包装袋11在极耳13处的密封效果。极耳胶14可以分别设置于极耳13的第一表面和第二表面，第一表面和第二表面沿极耳13的厚度方向相对设置。
请参阅图1和图2所示，为极耳胶14未弯折状态的结构示意图；图3和图4为极耳胶14在弯折状态的结构示意图。
对于未弯折状态的极耳胶14，如图1和图2所示，极耳胶14包括延伸出顶封部11a的外露部141，该外露部141包括弯折线O、以及沿极耳13延伸方向(即第二方向y)设置的第一部分1411和第二部分1412，弯折线O设置于第一部分1411和第二部分1412之间，即弯折线O将外露部141分为相连接的第一部分1411和第二部分1412，弯折线O在极耳胶14上垂直于极耳13延伸方向y。极耳胶14可以沿着弯折线O弯折。
请一并参阅图3和图4所示，在将本实施例的电芯10与电路板21连接形成电池20的场景中，极耳胶14的外露部141沿着弯折线O弯折，当极耳胶14处于弯折状态时，电路板21可以邻近顶封部11a设置，对应地，弯折后的极耳13延伸至电路板21的背向顶封部11a的一侧(即图3和图4所示的上方)，电路板21可以通过导电件22与极耳13电连接，在该场景中，第一部分1411和第二部分1412沿第二方向y相连接设置。弯折线O可以降低极耳胶14的弯折难度，使得极耳胶14弯折后在第二方向y上的长度得以降低，有利于降低电芯10所需的封装空间，以及有利于提升电芯10的容量。
在本实施例中，弯折线O可以是并未破坏极耳胶14结构的设计，例如仅是标识于或者未标识于极耳胶14上的一条线。
在第一方向x上，如图3和图4所示，电路板21可以未超出主体部11b的厚度范围，有利于降低电芯10的整体厚度。在其他实施例中，电路板21的一端(例如电路板21背向外露部141的一端)可以超出主体部11b，在电芯10与用电设备(例如电池仓)配合时，电路板21超出主体部11b的一端可以与用电设备的空间相结合，以实现装配的稳定性。
第二实施例
本申请的各个实施例采用相同标号标识相同名称的结构元件。在前述实施例的描述基础上，但与其不同的是，本实施例的弯折线O具体实现为避空区141d，即，弯折线O是破坏极耳胶14结构的设计。
对于未弯折状态的极耳胶14，如图5至图7所示，极耳胶14包括延伸出顶封部11a的外露部141，外露部141包括沿极耳13延伸方向(即第二方向y)相对设置的第一部分1411和第二部分1412，避空区141d设置于第一部分1411和第二部分1412之间，避空区141d在极耳胶14上形成垂直于极耳13延伸方向y的所述弯折线O，在弯折线处O，极耳胶14的厚度为零。
对于弯折状态的极耳胶14，如图8和图9所示，极耳胶14的外露部141包括第一子部分141a、弯折部141b和第二子部分141c，第一子部分141a与顶封部11a连接并沿第一方向x延伸，第二子部分141c与第一子部分141a沿第二方向y相对设置，弯折部141b连接于第一子部分141a和第二子部分141c之间，弯折部141b设置有避空区141d。其中，电芯10在由图5和图6的状态变为图8和图9的状态后，第一部分1411形变成为第一子部分141a，第二部分1412形变成为弯折部141b和第二子部分141c。
避空区141d可以降低极耳胶14的弯折难度，极耳13和极耳胶14弯折后在电芯10长度方向(即第二方向y)上的长度得以降低，有利于降低电芯10所需的封装空间，以及有利于提升电芯10的容量。
在一些实施例中，在极耳胶14弯折后，如图9所示，避空区141d与顶封部11a之间的距离为W0，且0.2mm＜W0≤1.0mm，通过减小W0，有利于极耳13和极耳胶14的弯折；可选地，W0＝0.5mm，既有利于极耳13和极耳胶14的弯折，还可以减小电芯10的厚度(即第一方向x的长度)。
另外，请参阅图1和图13所示，顶封部11a的宽度(即沿极耳13延伸方向顶封部11a的长度)为H2，且1.0mm＜H2≤4.0mm。通过减小H2，不仅有利于降低电芯10的厚度，还可以有利于在电芯10厚度方向上设置较长的外露部141，从而有利于极耳13和极耳胶14的弯折。
应理解，极耳胶14也可以不设置第二子部分141c，而设置第一子部分141a和弯折部141b。弯折部141b在第二方向y上的长度可理解为：沿第一方向x观察，弯折部141b的正投影在第二方向y上的长度。沿第二方向y，极耳胶14在未弯折状态的长度大于弯折状态的长度，对应地，如图5至图7所示，弯折部141b在弯折前均沿第二方向y延伸，第一子部分141a和第二子部分141c在弯折前均沿第二方向y延伸且相对设置，而在弯折后，第一子部分141a沿第一方向x延伸，第二子部分141c沿第一方向x的反方向延伸；避空区141d在第二方向y上的长度在未弯折状态的大于弯折状态的。
请一并参阅图8和图9所示，弯折部141b包括沿第二方向y相对设置的第一弯折部141e和第二弯折部141f，避空区141d设置于第一弯折部141e和第二弯折部141f之间。在本实施例中，在电芯10处于未弯折状态时，避空区141d在外露部141上垂直于极耳13延伸方向连续分布，在电芯10处于弯折状态时，避空区141d在弯折部141b上沿第三方向z连续分布，可以视为避空区141d沿第三方向z贯穿弯折部141b。
如图8和图9所示，第一弯折部141e和第二弯折部141f均为一段弧形结构，第一弯折部141e的曲率半径为R1，第二弯折部141f的曲率半径为R2，曲率半径R1可以理解为与第一弯折部141e的一端、第一弯折部141e的另一端、以及第一弯折部141e上的一端和另一端的中间点的距离均相等的长度，曲率半径为R2可以理解为与第二弯折部141f的一端、第二弯折部141f的另一端、以及第二弯折部141f上的一端和另一端的中间点的距离均相等的长度。在一些场景中，0.1mm≤R1≤0.5mm，0.1mm≤R2≤0.5mm，通过减小第一弯折部141e和第二弯折部141f的曲率半径，减小第一弯折部141e和第二弯折部141f的曲率，降低弯折部141b弯折后在第二方向y上的长度，有利于降低电芯10所需的封装空间，以及提升电芯10的容量。
在另一些场景中，沿第二方向y，如图5至图7所示，外露部141的高度为H0，且0.2mm＜H0≤3.0mm，通过减少H0，有利于降低极耳胶14在弯折后的高度，以此降低电芯10(沿第二方向y)的高度，从而可以降低电芯10所需的封装空间(例如容置电芯10的电池仓的高度)。
在一些场景中，如图11所示，避空区141d可以通过激光切割工艺制得。请参阅图11和图12所示，电芯的制造方法包括如下步骤S11和S12。
S11：将通过极耳胶进行封装的电芯放置于定位装置进行定位，其中，极耳胶位于电芯的极耳和顶封部之间。
S12：利用激光沿极耳宽度方向裁切极耳胶以在极耳胶上形成弯折线。
极耳13和极耳胶14未弯折的电芯10放置于预定区域，并且被定位装置71定位，激光发生装置72可以产生二氧化碳激光；激光脉宽为10ns至500ns，频率为500KHz至2000KHz，激光移动速率为20mm/s至50mm/s。激光发生装置72沿第三方向z对极耳胶14的一侧(即位于极耳13一侧面上的极耳胶14)进行切割，然后将电芯10翻转并对极耳胶14的另一侧(即位于极耳13另一侧面上的极耳胶14)进行切割，以此制得避空区141d。在激光切割过程中，利用具有第一能量且连续的激光裁切极耳胶14，以在极耳胶14上形成向连续分布的避空区141d，连续分布的避空区141d有利于降低制备难度。
在一些实施例中，沿第二方向y，避空区141d在弯折前的长度可以大于弯折后的长度，如图9所示，避空区141d在弯折后的长度为D1，且0＜D1≤0.4mm。通过减小避空区141d在第二方向y上的长度，使得第一弯折部141e和第二弯折部141f之间的距离D1减小，可以降低避空区141d边缘(即第一弯折部141e和第二弯折部141f在被切割边缘)的毛刺等刺破封装胶纸的风险，该封装胶纸用于封装并保护电芯10的头部结构，以使头部结构(例如顶封部11a、电路板21)与外界隔绝(包括电气绝缘)等。
在一些实施例中，请一并结合图8和图9所示，沿第二方向y，第一弯折部141e在弯折后的长度为D2，且0.2mm≤D2≤1.0mm，通过减小D2，可以降低第一弯折部141e在断口处(即被切割边缘)的毛刺等刺破封装胶纸的风险。第一弯折部141e在弯折后的长度可理解为：沿第一方向x观察，第一弯折部141e的正投影在第二方向y上的长度。
在一些实施例中，如图9所示，弯折部141b在第一方向x上的长度为D3，且0.1mm≤D3≤0.5mm，通过减小D3，降低弯折部141b在电芯10厚度方向(即第一方向x)上的长度，有利于降低电芯10整体的厚度。弯折部141b在第一方向x上的长度可理解为：沿第二方向y观察，弯折部141b(包括第一弯折部141e和第二弯折部141f)的正投影在第一方向x上的长度。
请一并参阅图1、图13至图15所示，顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，则顶封部11a和侧封部11c相交的部分形成折角11d。折角11d的制备工艺，本申请的实施例不予以限制，例如，包括如下步骤S21至S23。
S21：将电芯放置于定位夹具进行定位，其中，电芯包括主体部、顶封部和侧封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁，侧封部连接于侧壁，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边。
S22：将侧封部朝向侧壁弯折。
S23：将顶封部朝向顶壁弯折，且第一边与第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，第二边与顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。
在一些场景中，可以先将电芯10放置于定位夹具中予以定位，然后通过定位夹具的第一部件弯折侧封部，该第一部件推动侧封部并使其朝向侧壁11b2弯折，再通过定位夹具的第二部件弯折顶封部11a，该第二部件推动顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，以得到弯折后的折角11d，第一部件可以为沿第二方向y延伸的条状件，第二部件为沿第三方向z延伸的条状件，第一部件和第二部件还可用于定位电芯10。可选地，再通过定位块沿第二方向y的反方向推动顶封部11a，对弯折后的折角11d进行整形，最终得到折角11d。
侧封部11c远离顶壁11b3的一端具有第一边11c1，顶封部11a远离顶壁11b3的一端具有第二边11a1，第一边11c1和第二边11a1可视为折角11d的两条边。第一边11c1与第二边11a1之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，第二边11a1与顶壁11b3之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。通过将顶封部11a进行弯折并控制折角11d，使得夹角为α和夹角α'位于上述阈值范围内，不仅可以降低顶封部11a和侧封部11c在弯折处因应力发生破损的风险，还可以使得电芯10在第二方向y上的长度减小，从而可满足外部用电设备的尺寸要求，具有更广的应用范围。
例如，5°≤α≤45°，在工艺上较容易制得折角11d；5°≤α≤30°或者30°≤α≤45°，折角11d的应力较小，折角11d发生破损的风险较小；10°≤α≤30°，折角11d的外形较为美观；10°≤α≤20°，折角11d的应力较小，并且外形较为美观。又例如，75°≤α'≤105°或者85°≤α'≤100°或者85°≤α'≤90°，折角11d几乎垂直于顶壁11b3，在与外部用电设备(例如电池仓)配合时可以降低宽度方向(例如第三方向z)的长度。
在一些实施例中，第一边11c1与第二边11a1的夹角(即折角11d)的最大开口长度为L0，且1.0mm≤L0≤8.0mm；可选地，1.0mm≤L0≤3.5mm。应理解，如图10所示，折角11d的最大开口长度为L0可以理解为：第一边11c1与顶壁11b3相交的点和第二边11a1与顶壁11b3相交的点之间的距离。通过控制折角11d的最大开口长度，在减小电芯10在第二方向y上长度的同时，尽可能的降低顶封部11a和侧封部11c在弯折处因应力发生破损的风险。
在一些实施例中，请参阅图1和图13所示，第一边11c1突出于顶壁11b3的高度为H1，且1.0mm＜H1≤4.0mm；可选地，1.0mm＜H1≤3.7mm，或者，1.5mm＜H1≤2.5mm，在降低顶封部11a和侧封部11c在弯折处发生破损风险的同时，尽可能减小电芯10在第二方向y上的长度。
在包装袋11采用铝塑膜的场景中，顶封部11a和侧封部11c的铝塑膜的厚度最佳可以为86μm至115μm之间，有利于11a和侧封部11c弯折形成折角11d以及在形成折角11d的过程中避免发生破损，当然，也可以在67μm至86μm之间或者86μm至115μm之间。
电芯10还可以包括热敏电阻(未图示)，热敏电阻与电路板21通过导线连接，该导线可设于第一端面10a上，热敏电阻避免电芯10在温度过高的情况下工作。热敏电阻可以设置于折角11d内，以充分利用折角11d空间。
在其他实施例中，折角11d内可以填充有填充物，填充物用于固定折角11d的形态以降低该折角11d发生形变甚至破损。在一些场景中，填充物可以为胶水等，胶水填充于折角11d内固化即可。当然，填充物也可以包裹热敏电阻(或者也包裹与其连接的导线)，用以保护热敏电阻。
第二实施例
本申请的各个实施例采用相同标号标识相同名称的结构元件。在前述实施例的描述基础上，但与其不同的是，如图1和图16所示，外露部141设置有减薄区141g，减薄区141g在极耳胶14上形成弯折线。相比较于避空区141d，该减薄区141g并未将极耳胶14断开，而仅是将极耳胶14在该减薄区141g的厚度减薄，减薄区141g的厚度小于其余位置的厚度。
减薄区141g的位置、形状、尺寸等可以与避空区141d的相同，于此，外露部141在沿减薄区141g形成的弯折线O弯折后的结构形态以及由此产生的有益效果，可以参阅前述，此处不再予以赘述。
在采用激光切割工艺形成减薄区141g的过程中，利用第二能量的激光裁切极耳胶14以在极耳胶14上形成减薄区141g，该第二能量小于第一能量，第一能量为裁切形成避空区141d的激光能量。
需要说明的是，本申请下文的所有实施例均以避空区141d形成弯折线O为例进行描述，仅是为了便于示例性说明，下文的各个实施例的避空区141d可以设置为减薄区141g。
第三实施例
在前述实施例的描述基础上，但与其不同的是，如图17和图18所示，为极耳胶14未弯折状态的结构示意图。在本实施例的电芯10中，在电芯10处于未弯折状态时，避空区141d在外露部141上垂直于极耳13延伸方向间隔分布，在电芯10处于弯折状态时，避空区141d在弯折部141b上沿第三方向z间隔分布。第一弯折部141e和第二弯折部141f之间仍然连接，而未完全断开，以此有利于提高弯折部141b的结构强度，提高极耳13的保护效果，并降低第一弯折部141e和第二弯折部141f在断口处(即避空区141d边缘)的毛刺等刺破封装胶纸的风险。
在采用图8和图9所示的激光切割工艺的场景中，利用具有第一能量且断续的激光裁切极耳胶14，以在极耳胶14上形成向连续分布的避空区141d，例如，先采用第一能量且连续的激光形成一个避空区141d，然后中断激光的能量(即不产生激光)，在下一个避空区141所在位置再采用第二能量且连续的激光形成一个避空区141d，直至形成间隔分布的多个避空区141。
各个避空区141d的形状可以为图17和图18所示的矩形，也可以为圆形、三角形等其他类型的多边形，本申请的实施例不予以限定。
另外，每一极耳13处的极耳胶14所设置的避空区141d的数量，本实施例不予以限定，图17和图18所示的四个避空区141d仅为示例性展示。
第四实施例
在前述第一实施例的描述基础上，但与其不同的是，请一并参阅图19和图20所示，为极耳胶14未弯折状态的结构示意图。沿第三方向z，第一弯折部141e在弯折前和弯折后的长度保持不变，第二弯折部141f在弯折前和弯折后的长度也保持不变。为便于描述，本实施例在未弯折状态的图19和图20中标识第一弯折部141e和第二弯折部141f的长度之差。
在本实施例的电芯10中，在电芯10处于未弯折状态时，沿垂直于极耳13延伸方向y，在极耳13的至少一侧(例如图19所示的左侧和右侧)，第一部分1411的长度小于第二部分1412的长度，在电芯10处于弯折状态时，沿第三方向z，在极耳13的第一侧和第二侧(即图20所示的左侧和右侧)，第二弯折部141f的长度均小于第一弯折部141e的长度，降低第二弯折部141f在断口处的毛刺等刺破封装胶纸的风险。
可选地，沿第三方向z，在极耳13的左侧或者右侧，第二弯折部141f与第一弯折部141e的长度之差为D0，且0.5mm＜D0≤3.0mm。应该理解的是，在极耳13的左侧或者右侧，第二弯折部141f与第一弯折部141e的长度之差可以相等、也可以不相等；或者，第二弯折部141f与第一弯折部141e仅在其中一侧具有长度之差，而在另一侧的长度相等(即平齐)。
在其他实施例中，沿第三方向z，可以仅在极耳13的至少一侧，设置第一弯折部141e的长度小于第二弯折部141f的长度。
第五实施例
在前述实施例的描述基础上，但与其不同的是，如图21至图24所示，为极耳胶14未弯折状态的结构示意图，如图25和图26所示，为极耳胶14弯折状态的结构示意图。
在图25和图26所示的场景中，第一侧部位于极耳13的左侧，第二侧部位于极耳13的右侧。
在本实施例中，避空区141d设置于弯折部141b的第二侧部，即，弯折部141b在极耳13的右侧设置避空区141d，避空区141d可以降低极耳胶14的弯折难度，而极耳胶14在极耳13的内侧未设置避空区141d，内侧的极耳胶14可以降低极耳13与电路板21及顶封部11a裁切口的铝塑膜电接触的风险，从而从整体上降低电芯10发生短路导致的安全风险。
如图26，沿第二方向y，位于极耳13朝向顶封部11a一侧的极耳胶14的长度为D4，且0.5mm＜D4≤2.5mm，通过增大极耳13朝向顶封部11a一侧的极耳胶14在第二方向y上的长度，可以降低极耳13与电路板21及顶封部11a裁切口的铝塑膜电接触的风险。
请继续参阅图25和图26，在将本实施例的电芯10与电路板21连接形成电池20的场景中，电路板21可以邻近顶封部11a设置，对应地，极耳13弯折后延伸至电路板21的背向顶封部11a的一侧(即上方)，为适应该场景所需，极耳胶14可以仅包括第一子部分141a和弯折部141b，弯折部141b可以包括两部分，与第一子部分141a连接的其中一部分可相当于前述实施例所描述的第一弯折部141e，另一部分可以沿第二方向y延伸而未发生弯折，可以减少极耳胶14发生弯折的部位，降低极耳胶14因弯折发生破裂的风险。
应理解，前述各个实施例也可以采用本实施例的设置，即，弯折部141b在极耳13的外侧设置各个实施例对应的避空区141d，而内侧未设置避空区141d，也可以降低电芯10发生短路导致的安全风险。
本申请的实施例还提供一种电池，如图8至图9、图25和图26所示，该电池20包括电路板21、以及上述任一项实施例的电芯10，电路板21设置于顶封部11a背向电极组件的一侧，且电路板21与电芯10的极耳13电连接，例如电路板21通过导电件22与极耳13电连接。可选地，如图8至图9、图25和图26所示，电路板21固定于顶封部11a的上表面，降低电池20的头部结构在第二方向y上的长度，从而有利于降低电池20的头部空间。
电路板21所适用的电池20的类型，本申请的实施例不予以限定，电路板21的形状、尺寸及功用等，可根据应用场景而定。例如，在一些场景中，电路板21可以为刚性电路板，例如印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)，或者柔性电路板(Flexible PrintedCircuit,FPC)，电路板21可以集成有BMS(Battery management system,电池管理系统)，用于对电芯10的充放电进行控制，确保安全。
在具体场景中，电池20包括但不限于所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)电池，可以为软包电池。电池20可优选为锂二次电池。本申请的实施例的电池20可以以单个电池、电池单元或者电池模组的形式存在。
本申请的实施例还提供一种电子设备，包括负载以及上述任一实施例的电池20或者电芯10，电池20或者电芯10为负载供电。
电子设备可以以各种具体形式来实施，例如，无人机、电动车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。在实用场景中，电子设备具体包括但不限于为：备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于固定类型的电子设备。
由于电池20和电子设备具有前述任一实施例的电芯10，因此，该电池20和电子设备能够产生对应实施例的电芯10具有的有益效果。
应该理解的是，以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
另外，在本申请实施例的描述中，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”、“顺时针”、“逆时针”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申请相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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申请的限制。

Claims (14)

1.一种电芯，包括：
包装袋，所述包装袋包括主体部及顶封部，所述主体部包括底壁、侧壁和顶壁，所述侧壁分别与所述底壁和所述顶壁连接，所述顶封部连接于所述顶壁并朝向所述顶壁弯折；
电极组件，所述电极组件收容于所述主体部内；
极耳，所述极耳的一端电连接于所述电极组件，所述极耳的另一端延伸出所述顶封部；
极耳胶，所述极耳胶位于所述极耳和所述顶封部之间；
其特征在于，所述包装袋还包括侧封部，所述侧封部连接于所述侧壁并朝向所述侧壁弯折，所述顶封部和所述侧封部连接，所述侧封部远离所述顶壁的一端具有第一边，所述顶封部远离所述顶壁的一端具有第二边，所述第一边与所述第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，所述第二边与所述顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。
2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一边和所述第二边之间的夹角的开口长度为L0，且1.0mm≤L0≤8.0mm。
3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，1.0mm≤L0≤3.5mm。
4.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一边突出于所述顶壁的高度为H1，且1.0mm＜H1≤4.0mm。
5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，1.0mm＜H1≤3.7mm。
6.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，1.5mm＜H1≤2.5mm。
7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述顶封部和所述侧封部的铝塑膜的厚度为67μm至150μm之间。
8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述顶封部和所述侧封部的铝塑膜的厚度为86μm至115μm之间。
9.根据权利要求1至8任一项所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括热敏电阻，所述热敏电阻设置于所述第一边和所述第二边的夹角内。
10.根据权利要求1至8任一项所述的电芯，其特征在于，所述第一边和所述第二边的夹角内填充有填充物，所述填充物用于固定所述第一边和所述第二边的夹角。
11.根据权利要求1至8任一项所述的电池，其中，所述顶封部与所述顶壁之间设置有粘接件，所述粘接件用于将所述顶封部绝缘固定于所述顶壁上，所述粘接件包括：双面胶、泡棉、热熔胶中的至少一种。
12.一种电芯的制造方法，用于制造如上述权利要求1至11任一项所述的电芯，其特征在于，所述方法包括：
将电芯放置于定位夹具进行定位，其中，所述电芯包括主体部、顶封部和侧封部，所述主体部包括底壁、侧壁和顶壁，所述侧壁分别与所述底壁和所述顶壁连接，所述顶封部连接于所述顶壁，所述侧封部连接于所述侧壁，所述顶封部和所述侧封部连接，所述侧封部远离所述顶壁的一端具有第一边，所述顶封部远离所述顶壁的一端具有第二边；
将所述侧封部朝向所述侧壁弯折；
将所述顶封部朝向所述顶壁弯折，且所述第一边与所述第二边之间的夹角为α，且5°≤α≤60°，所述第二边与所述顶壁之间的夹角为α'，且60°≤α'≤120°。
13.一种电池，其特征在于，包括电路板以及权利要求1至11任一项所述的电芯，所述电路板与所述电芯的极耳电连接。
14.一种电子设备，其特征在于，包括负载以及权利要求1至11任一项所述的电芯或者权利要求13所述的电池，所述电芯或电池用于为所述负载供电。
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