CN114079127A - 电池包和终端 - Google Patents

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Abstract

本公开是关于一种电池包和终端，包括：第一电芯组，包括至少一个第一电芯；第二电芯组，与所述第一电芯组沿第一方向并列设置；包括至少一个第二电芯；第三电芯，所述第三电芯沿第二方向分别与所述第一电芯组及所述第二电芯组并列设置，所述第三电芯的正极极耳和所述第三电芯的负极极耳，均位于所述第三电芯朝向所述第一电芯和所述第二电芯的一端；所述第一电芯组、所述第三电芯和所述第二电芯依组次串联；所述第一方向与所述第二方向垂直。在电池包内设置多个电芯，且将第一电芯组、第三电芯和第二电芯组依次串联，提高了单颗电池包的电压，实现了单颗电池包在高电压低电流状态下的快速充电。

Description

电池包和终端
技术领域
本公开涉及电芯技术和结构领域，尤其涉及一种电池包和终端。
背景技术
随着5G时代的到来，手机等终端的功耗增大，电池续航时间缩短，所以对快速充电的需求越来越强烈。
以聚合物锂离子电池为例。电池阳极材料一般为钴酸锂(LCO)，阴极材料为石墨(C)。充电方式一般分为2段，其中，第1段为恒电流升电压(CC)充电，第2段为恒电压降电流(CV)充电。为了提高充电速度，多采用单电芯的大电流充电，这种充电方式一方面需要降低活性物质涂布重量，从而降低了电池的能量密度。另一方面，大电流充电过程会很快达到限制电压而开始降电流充电，真正大电流充电持续的时间很短，整机满充的时间优化不明显。
由于LCO和石墨材料结构的限制，单颗电芯的CV段电压受到限制，通常要求小于4.48V，因此不能实现单电芯高电压低电流的大功率充电，限制了充电速度。
发明内容
本公开提供一种电池包和终端。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池包，包括：
第一电芯组，包括至少一个第一电芯；
第二电芯组，与所述第一电芯组沿第一方向并列设置；包括至少一个第二电芯；
第三电芯，所述第三电芯沿第二方向分别与所述第一电芯组及所述第二电芯组并列设置；
所述第一电芯组、所述第三电芯和所述第二电芯组依次串联；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
在一些实施例中，一个所述第一电芯的正极极耳构成所述电池包的正极极耳；一个所述第二电芯的负极极耳构成所述电池包的负极极耳；
所述第三电芯的正极极耳与所述第一电芯组的一个负极极耳连接，所述第三电芯的负极极耳与所述第二电芯组的一个正极极耳连接。
在一些实施例中，多个所述第一电芯沿第二方向堆叠设置；
和/或
多个所述第二电芯沿第二方向堆叠设置。
在一些实施例中，所述第一电芯组沿所述第一方向的宽度与所述第二电芯组沿所述第一方向的宽度之和，与所述第三电芯沿所述第一方向的宽度的差值在预设范围内。
在一些实施例中，所述第三电芯的正极极耳和所述第三电芯的负极极耳，均位于所述第三电芯朝向所述第一电芯和所述第二电芯的一端；
所述第一电芯的正极极耳和所述负极电芯的负极极耳，位于所述第一电芯的不同端；
所述第二电芯的正极极耳和所述负极电芯的负极极耳，位于所述第二电芯的不同端。
在一些实施例中，多个所述第一电芯串联连接或并联连接；
和/或
多个所述第二电芯串联连接或并联连接。
在一些实施例中，所述第一电芯的正极极耳贴合在所述第一电芯的正极极片的中间位置，所述第一电芯的负极极耳贴合在所述第一电芯的负极极片的中间位置。
在一些实施例中，所述第二电芯的正极极耳贴合在所述第二电芯的正极极片的中间位置，所述第二电芯的负极极耳贴合在所述第二电芯的负极极片的中间位置。
在一些实施例中，所述电池包还包括：
封装壳，所述第一电芯组、所述第二电芯组和所述第三电芯均位于所述封装壳内。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种终端，包括：
壳体，具有电池仓；
上述任一实施例所述的电池包，位于所述电池仓内。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
由上述实施例可知，本公开在电池包内设置多个电芯，且将第一电芯组、第三电芯和第二电芯组依次串联，提高了单颗电池包的最大耐受电压，可实现单颗电池包在高电压低电流状态下的快速充电；与此同时，相对于将第三电芯的正极极耳和负极极耳分别分布在第三电芯的不同端，本公开将第三电芯的正极极耳和负极极耳均分布在第三电芯的同一端，至少减少了其中一个极耳的高度，进而减少了第三电芯的占用空间，这种采用倒品字型的电芯的堆叠方式，在串联更多的电芯提升电池包耐受电压的同时，还具有结构紧凑稳定的特点。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的电池包内电芯的结构示意图；
图2是根据一示例性实施例示出的第一电芯的集流体的结构示意图；
图3是根据一示例性实施例示出的第三电芯的集流体的结构示意图；
图4是根据一示例性实施例示出的铝塑膜的结构示意图；
图5是根据一示例性实施例示出的电池包的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。
图1是根据一示例性实施例示出的一种电池包内电芯的结构示意图，如图1所示，电池包包括：
第一电芯组，包括至少一个第一电芯10；
第二电芯组，与第一电芯组沿第一方向并列设置；包括至少一个第二电芯20；
第三电芯30，第三电芯30沿第二方向分别与第一电芯组及第二电芯组并列设置，第三电芯30的正极极耳31和第三电芯30的负极极耳32，均位于第三电芯30朝向第一电芯10和第二电芯20的一端；；
第一电芯组、第三电芯30和第二电芯组依次串联；
第一方向与第二方向垂直。
本公开实施例中，通过在电池包内设置多个电芯，且将第一电芯组、第三电芯30和第二电芯组依次串联，提高了单颗电池包的最大耐受电压，可实现单颗电池包在高电压低电流状态下的快速充电。
不仅如此，相对于将第三电芯的正极极耳和负极极耳分别分布在第三电芯的不同端，本公开将第三电芯的正极极耳和负极极耳均分布在第三电芯的同一端，至少减少了其中一个极耳的高度，进而减少了第三电芯的占用空间，第一电芯组、第二电芯组和第三电芯30的这种排列方式结构紧凑，便于封装。如图1所示，采用倒品字型的电芯的堆叠方式，在串联更多的电芯提升电池包耐受电压的同时，采用这种结构堆叠电芯，具有结构紧凑稳定的特点。
非限制地，第一电芯10、第二电芯20和第三电芯30均为聚合物锂离子电芯。例如：电芯的阳极材料为钴酸锂(LCO)，阴极材料为石墨(C)。
在一具体示例中，如图1所示，第一电芯组包括一个第一电芯10，第二电芯组包括一个第二电芯20。第一电芯组、第二电芯组和第三电芯30组合形成的形状呈长方体。
在其他可选的实施例中，电池包还包括封装壳，第一电芯组、第二电芯组和第三电芯30均位于封装壳内。非限制地，封装壳为铝塑膜40。封装电芯时，可根据电芯的结构冲出对应的形状，然后将电芯放进铝塑膜40进行封装。如图4所示，铝塑膜40内分别具有与第一电芯组对应的第一冲坑41，与第二电芯组对应的第二冲坑42，与第三电芯30对应的第三冲坑43，电芯放入铝塑膜40内时，相应电芯与相应冲坑对齐，然后封边，将电芯密封在铝塑膜40内。
进一步地，封装壳内还填充有电极液，电芯(包括第一电芯组、第二电芯组和第三电芯30)浸润在电极液中，电极液用于电池包中离子传输的载体。封装后的电池包如图5所示。
在其他可选的实施例中，电池包还包括：
一个第一电芯10的正极极耳11构成电池包的正极极耳；一个第二电芯20的负极极耳21构成电池包的负极极耳；
第三电芯30的正极极耳31与第一电芯组的一个负极极耳12连接，第三电芯30的负极极耳32与第二电芯组的一个正极极耳22连接。
如图1所示，当第一电芯组包括一个第一电芯10，第二电芯组包括一个第二电芯20时，第一电芯10的正极极耳11构成电池包的正极极耳，第二电芯20的负极极耳21构成电池包的负极极耳。第三电芯30的正极极耳31与第一电芯10的负极极耳12连接，第三电芯30的负极极耳32与第二电芯20的正极极耳22连接。
非限制地，当第一电芯组包括至少两个第一电芯10时，其中一个第一电芯10的负极极耳12与相邻的第一电芯10的正极极耳11连接，至少两个第一电芯10可以依次首尾串联连接。当第二电芯组包括至少两个第二电芯10时，至少两个第二电芯20也可以采用相同的方式，依次首尾串联连接。此时，第一电芯组的首个电芯的正极极耳11作为电池包的正极极耳；而串联后的第一电芯组尾个电芯的负极极耳12与第三电芯的正极极耳31连接；第二电芯组的首个电芯的负极极耳21作为电池包的负极极耳；而串联后的第二电芯组尾个电芯的正极极耳22与第三电芯的负极极耳32连接。
在其他可选的实施例中，多个第一电芯10沿第二方向堆叠设置；
和/或
多个第二电芯20沿第二方向堆叠设置。
在进行电池包制作时，还可以根据需要采用其他方式排列多个第一电芯10和多个第二电芯20。
在其他可选的实施例中，第一电芯组沿第一方向的宽度与第二电芯组沿第一方向的宽度之和，与第三电芯30沿第一方向的宽度的差值在预设范围内。
当多个第一电芯10沿第二方向堆叠时，第一电芯组沿第一方向的宽度等于单个第一电芯10沿第一方向的宽度。同样地，当多个第二电芯20沿第二方向堆叠时，第二电芯组沿第一方向的宽度等于单个第二电芯20沿第一方向的宽度。预设范围在0附近，预设范围越接近0，第三电芯30沿第一方向的宽度，与第一电芯10沿第一方向的宽度和第二电芯20沿第一方向的宽度之和越接近，电池包内多个电芯组合的形状越规整，越便于封装。
在其他可选的实施例中，第一电芯10的正极极耳和第一电芯10的负极极耳，位于第一电芯10的不同端；
第二电芯20的正极极耳和第二电芯20的负极极耳，位于第二电芯20的不同端。
非限制地，如图1所示，不同端可以是相反端。
非限制地，如图1所示，第一电芯组和第三电芯30串联时，第三电芯30的正极极耳31可以与其中一个第一电芯10的负极极耳12与对齐。第二电芯组和第三电芯30串联时，第三电芯30的负极极耳32可以与其中一个第二电芯20的正极极耳22对齐。串联连接时，连接位置处的极耳更靠近，便于组装，也进一步减少了堆叠连接后的第一电芯组、第二电芯组和第三电芯30的整体的占用空间。
进一步地，如图2所示，第一电芯10的正极极耳11贴合在第一电芯10的正极极片13上，第一电芯10的负极极耳12贴合在第一电芯10的负极极片14上；第二电芯20的正极极耳贴合在第二电芯的正极极片上，第二电芯20的负极极耳贴合在第二电芯20的负极极片上。
第二电芯20的结构可以与第一电芯10的结构相同。贴合的方式包括但不限于焊接。以这种方式设置极耳和极片，卷绕极片时，可将正极极耳和负极极耳分布在第一电芯10的不同端。
在其他可选的实施例中，第一电芯10的正极极耳11贴合在第一电芯10的正极极片13的中间位置，第一电芯10的负极极耳12贴合在第一电芯10的负极极片14的中间位置。
极耳的位置会影响电芯的阻抗，相对于将极耳贴合在极片边缘等其他位置，将极耳贴合在极片的中间位置更有利于获得较低的阻抗，保证电芯的容量。
在其他可选的实施例中，第二电芯20的正极极耳贴合在第二电芯20的正极极片的中间位置，第二电芯20的负极极耳贴合在第二电芯20的负极极片的中间位置。
同样地，相对于将极耳贴合在极片边缘等其他位置，将极耳贴合在极片的中间位置更有利于获得较低的阻抗，保证电芯的容量。
在一具体示例中，第一电芯10和第二电芯20的极耳均位于相应极片的中间位置。保证了每个电芯的交流内阻在5mΩ以内，在确保电池包的快充效果的同时，减小了电池包发热现象。
在其他可选的实施例中，第三电芯30的正极极片包括正极基材33和正极涂层34，其中，正极基材33的边缘向上凸出形成第三电芯30的正极极耳31；正极涂层34位于正极基材33除第三电芯30的正极极耳31以外的区域内；第三电芯30的负极极片包括负极基材35和负极涂层36，负极基材35的边缘向上凸出形成第三电芯30的负极极耳32；负极涂层36位于负极基材35除第三电芯30的负极极耳32以外的区域内。
如图3所示，在实际应用中，可通过切割的方式形成与正极基材33连体式的正极极耳31，或与负极基材35连体式的负极极耳32。第三电芯30的负极极片与第三电芯30的正极极片贴合时，第三电芯30的正极极耳和第三电芯30的负极极耳朝向相同，且第三电芯30的正极极耳在第一方向上与第三电芯30的负极极耳间隔分布。以这种方式设置极耳和极片，在卷绕形成电芯时，第三电芯30的正极极耳31和负极极耳32均位于同一端。
在其他可选的实施例中，多个第一电芯10串联连接或并联连接；
和/或
多个第二电芯20串联连接或并联连接。
具体地，若多个第一电芯10串联形成第一电芯组，多个第二电芯20串联形成第二电芯组，第一电芯组、第三电芯和第二电芯组串联后，可进一步提升充电电压。若多个第一电芯10并联形成第一电芯组，多个第二电芯20并联形成第二电芯组，第一电芯组、第三电芯和第二电芯组串联后可提升充电电流，但此时，电池包的充电电流大小不超过第一电芯组的充电电流、第三电芯组的充电电流或第二电芯组的充电电流中的最小值，以保证电池包充电的安全性。
本实施例中，当第一电芯组包括至少两个第一电芯10时，至少两个第一电芯10之间可以串联连接，也可以并联连接，也可以部分串联连接后与其余部分串联连接。同样地，当第二电芯组包括至少两个第二电芯20时，至少两个第二电芯20之间可以串联连接，也可以并联连接，也可以部分串联连接后与其余部分串联连接。
在一具体示例中，如图1所示，根据电池包尺寸和容量需求，将电池包长度和宽度均分为2等份，以电池包中心建立坐标轴。第1和第4象限放置头部和尾部出极耳的裸电芯JR1(即第一电芯组)和JR3(即第二电芯组)，第2和第3象限放置从头部出正负极耳的裸电芯JR2(即第三电芯30)，使电芯呈倒“品”字结构，并要求裸电芯的交流内阻在5mΩ以内。如图2所示，头部和尾部出极耳的第一电芯10和第二电芯20均采用极耳中置卷绕结构，既将正负极耳分别焊接在极片的中间位置，然后卷绕成第一电芯10和第二电芯20。如图3所示，正负极耳均位于头部的第三电芯30采用多极耳结构，既间隔切割基材(即集流体)，切割后形成的凸出部分作为极耳，然后卷绕成裸电芯。将第4象限的裸电芯JR1正极耳朝上，负极耳朝下放置，并将负极耳与第2，3象限裸电芯JR2的正极耳用超声波焊接在一起。封装时，将第1象限的裸电芯JR3的负极耳朝上，正极耳朝下放置，并将正极耳与第2，3象限裸电芯JR2的负极耳用超声波焊接在一起，这样制作成内部串联的单电芯结构。铝塑膜40根据电芯的结构冲出对应的型状，然后将电芯放进铝塑膜40进行封装。最终制作形成的电池包可满足单颗电池包在5～20V的高电压和小于5A的低电流下实现50W及以上输出功率的快充需求。
本公开实施例还一种终端，包括：
壳体，具有电池仓；
上述任一实施例所述的电池包，位于电池仓内。
终端包括但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑、台式电脑或可穿戴设备等具有电池包的产品。
本公开实施例还提供一种电池包的制作方法，包括：
步骤S101，沿第一方向并列放置第一电芯组和第二电芯组，其中，所述第一电芯组包括至少一个第一电芯10，所述第二电芯组包括至少一个第二电芯20；
步骤S102，沿第二方向将第三电芯30与所述第一电芯组及所述第二电芯组并列放置；
步骤S103，依次串联连接所述第一电芯组、所述第三电芯30和所述第二电芯组。
本公开实施例中，制作方法指制作上述任一实施例所述电池包的方法。
在电池包内设置多个电芯，且将第一电芯组、第三电芯和第二电芯组依次串联，提高了单颗电池包的最大耐受电压，可实现单颗电池包在高电压低电流状态下的快速充电；与此同时，采用品字型的电芯的堆叠方式，在串联更多的电芯提升电池包耐受电压的同时，采用这种结构堆叠电芯，具有结构紧凑稳定的特点。
在其他可选的实施例中，沿第二方向将第三电芯30与第一电芯组及第二电芯组并列放置，包括：
将第三电芯30的正极极耳与一个第一电芯10的负极极耳对齐；
将第三电芯30的负极极耳与一个第二电芯20的正极极耳对齐。
在实际应用中，第一电芯组和第三电芯30串联时，第三电芯30的负极极耳可以与其中一个第一电芯10的正极极耳与对齐。第二电芯组和第三电芯30串联时，第三电芯30的正极极耳可以与其中一个第二电芯20的负极极耳对齐。串联连接时，连接位置处的极耳更靠近，便于组装。
在其他可选的实施例中，依次串联连接第一电芯组、第三电芯30和第二电芯组，包括：
将第三电芯30的正极极耳与一个第一电芯10的负极极耳焊接；
将第三电芯30的负极极耳与一个第二电芯20的正极极耳焊接。
非限制地，焊接为超声焊接的方式。
在其他可选的实施例中，电池包的制作方法，还包括：
将多个第一电芯10沿第二方向堆叠，形成第一电芯组；
将多个第二电芯20沿第二方向堆叠，形成第二电芯组。
可选地，在进行电池包设计时，还可以根据需要采用其他方式排列多个第一电芯10和多个第二电芯20。
进一步地，第一电芯组沿第一方向的宽度与第二电芯组沿第一方向的宽度之和，与第三电芯30沿第一方向的宽度的差值在预设范围内。
当多个第一电芯10沿第二方向堆叠时，第一电芯组沿第一方向的宽度等于单个第一电芯10沿第一方向的宽度。同样地，当多个第二电芯20沿第二方向堆叠时，第二电芯组沿第一方向的宽度等于单个第二电芯20沿第一方向的宽度。预设范围在0附近，预设范围越接近0，第三电芯30沿第一方向的宽度，与第一电芯10沿第一方向的宽度和第二电芯20沿第一方向的宽度之和越接近，电池包内多个电芯组合的形状越规整，越便于封装。
在其他可选的实施例中，电池包的制作方法，还包括：
串联连接或并联连接多个第一电芯10；
和/或
串联连接或并联连接多个第二电芯20。
本实施例中，当第一电芯组包括至少两个第一电芯10时，至少两个第一电芯10之间可以串联连接，也可以并联连接，也可以部分串联连接后与其余部分串联连接。同样地，当第二电芯组包括至少两个第二电芯20时，至少两个第二电芯20之间可以串联连接，也可以并联连接，也可以部分串联连接后与其余部分串联连接。
本公开所提供的几个方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
本公开所提供的几个产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本公开所提供的几个方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种电池包，其特征在于，包括：
第一电芯组，包括至少一个第一电芯；
第二电芯组，与所述第一电芯组沿第一方向并列设置；包括至少一个第二电芯；
第三电芯，所述第三电芯沿第二方向分别与所述第一电芯组及所述第二电芯组并列设置，所述第三电芯的正极极耳和所述第三电芯的负极极耳，均位于所述第三电芯朝向所述第一电芯和所述第二电芯的一端；
所述第一电芯组、所述第三电芯和所述第二电芯组依次串联；
所述第一方向与所述第二方向垂直。
2.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
一个所述第一电芯的正极极耳构成所述电池包的正极极耳；一个所述第二电芯的负极极耳构成所述电池包的负极极耳；
所述第三电芯的正极极耳与所述第一电芯组的一个负极极耳连接，所述第三电芯的负极极耳与所述第二电芯组的一个正极极耳连接。
3.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，多个所述第一电芯沿第二方向堆叠设置；
和/或
多个所述第二电芯沿第二方向堆叠设置。
4.根据权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述第一电芯组沿所述第一方向的宽度与所述第二电芯组沿所述第一方向的宽度之和，与所述第三电芯沿所述第一方向的宽度的差值在预设范围内。
5.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，
所述第一电芯的正极极耳和所述第一电芯的负极极耳，位于所述第一电芯的不同端；
所述第二电芯的正极极耳和所述第二电芯的负极极耳，位于所述第二电芯的不同端。
6.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，多个所述第一电芯串联连接或并联连接；
和/或
多个所述第二电芯串联连接或并联连接。
7.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第一电芯的正极极耳贴合在所述第一电芯的正极极片的中间位置，所述第一电芯的负极极耳贴合在所述第一电芯的负极极片的中间位置。
8.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述第二电芯的正极极耳贴合在所述第二电芯的正极极片的中间位置，所述第二电芯的负极极耳贴合在所述第二电芯的负极极片的中间位置。
9.根据权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括：
封装壳，所述第一电芯组、所述第二电芯组和所述第三电芯均位于所述封装壳内。
10.一种终端，其特征在于，包括：
壳体，具有电池仓；
权利要求1至9任一项所述的电池包，位于所述电池仓内。
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