CN114552046A - 一种锂离子电池及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种锂离子电池及电子设备，该锂离子电池包括壳体及设置在所述壳体内的电芯；其中，所述电芯的极片上连接有金属片，所述金属片与所述壳体之间通过热复合胶相连。由于外部壳体的散热面积大，因此当电池内部温度升高时，热量能够及时通过金属片快速传导至壳体上，进而更好地向周围环境扩散，使得电池内外热量更加均衡，延长了电池的寿命，保障使用安全。
Description
技术领域
本申请一般涉及电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池及电子设备。
背景技术
电池是指可以产生电能的装置，其能够长时间稳定供电，并且充放电操作简单易行，性能可靠。作为电池的一种，锂离子电池在现代社会生活中的各个方面都发挥着很大作用。
然而，在锂离子电池的使用过程中，由于内部热量聚集会造成热失控，影响电池寿命，甚至发生爆炸危险。
发明内容
鉴于相关技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种锂离子电池及电子设备，能够将内部热量从电池中及时传导出去，避免聚集所导致的热失控，进而增加热均衡性，延长电池寿命，确保使用安全。
第一方面，本申请提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括壳体及设置在所述壳体内的电芯；
其中，所述电芯的极片上连接有金属片，所述金属片与所述壳体之间通过热复合胶相连。
可选地，在本申请一些实施例中，所述电芯的极片包括正极极片和负极极片；
所述正极极片上未设置活性涂层的区域连接有金属片，和/或，所述负极极片上未设置活性涂层的区域连接有金属片。
可选地，在本申请一些实施例中，所述正极极片上的金属片材质包括铝，所述负极极片上的金属片材质包括铜、镍或者铜镀镍中的任意一种。
可选地，在本申请一些实施例中，所述金属片长度为所述极片宽度的0.1～1倍，所述金属片宽度为所述电芯的正负极极耳间距的0.2～0.9倍，所述金属片厚度为10μm～100μm。
可选地，在本申请一些实施例中，所述金属片的非连接面设置有绝缘片。
可选地，在本申请一些实施例中，所述热复合胶熔点为110℃～140℃，厚度为10μm～50μm。
可选地，在本申请一些实施例中，所述电芯包括卷绕式电芯或者叠片式电芯中的任意一种。
可选地，在本申请一些实施例中，所述壳体包括铝塑膜壳体。
可选地，在本申请一些实施例中，所述金属片设置在位于所述电芯几何中心的极片上。
第二方面，本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括至少一个如第一方面中任意一项所述的锂离子电池。
从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：
本申请实施例提供了一种锂离子电池及电子设备，该锂离子电池包括壳体及设置在壳体内的电芯。由于外部壳体的散热面积大，而电芯的极片上连接有金属片，其中该金属片与壳体之间使用热复合胶相连。因此当电池内部温度升高时，热量能够及时通过金属片快速传导至壳体上，进而更好地向周围环境扩散，使得电池内外热量更加均衡，延长了电池的寿命，保障使用安全。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的一种锂离子电池的基本结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种卷绕式电芯的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种叠片式电芯的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种电池内部热场分布示意图；
图5为本申请实施例提供的一种金属片的设置示意图；
图6为本申请实施例提供的一种电池内部反应曲线示意图；
图7为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。
附图标记：
100-锂离子电池，101-壳体，102-电芯，1021-正极极耳，1022-负极极耳，103-极片，1031-正极极片，1032-负极极片，1033-隔膜，104-金属片，1041-绝缘片，105-热复合胶；
200-电子设备，2001-处理器，2002-存储器，2003-外围设备接口，2004-射频电路，2005-显示屏，2006-传感器，2007-电源。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，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它实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
此外，术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，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模块。
为了便于理解和说明，下面通过图1至图7详细的阐述本申请实施例提供的锂离子电池及电子设备。
请参考图1，其为本申请实施例提供的一种锂离子电池的基本结构示意图。该锂离子电池100包括壳体101及设置在壳体101内的电芯102，其中电芯102的极片103上连接有金属片104，该金属片104与壳体101之间通过热复合胶105相连。需要说明的是，锂离子电池100可以包括但不限于聚合物锂离子电池或者液态锂离子电池中的任意一种，极片103与金属片104的连接方式可以包括但不限于焊接、粘接或者热熔连接中的任意一种。由于外部壳体101的散热面积大，因此当锂离子电池100内部温度升高时，热量能够及时通过金属片104快速传导至壳体101上，从而更好地向周围环境扩散，使得电池内外热量更加均衡。同时，热复合胶105具有绝缘的性质，能够防止金属片104与壳体101直接相连所导致的短路风险，确保电池使用安全。
需要说明的是，本申请实施例中电芯102可以包括但不限于卷绕式电芯或者叠片式电芯中的任意一种。比如图2所示，其为本申请实施例提供的一种卷绕式电芯的结构示意图，该卷绕式电芯包括卷绕而成的正极极片1031、负极极片1032以及设置于正极极片1031与负极极片1032之间的隔膜1033，其中该正极极片1031上设置有正极极耳1021和金属片104，该负极极片1032上设置有负极极耳1022，该隔膜1033可以包括但不限于聚烯烃类隔膜。实际生产时，将分条之后的极片固定在卷针上，并随着卷针转动，正极极片1031、负极极片1032以及隔膜1033卷成电芯102。再如图3所示，其为本申请实施例提供的一种叠片式电芯的结构示意图，该叠片式电芯包括堆叠而成的正极极片1031、负极极片1032以及设置于正极极片1031与负极极片1032之间的隔膜1033，其中该正极极片1031上设置有金属片104。实际生产时，在将正极极片1031、负极极片1032和隔膜1033裁剪成需要尺寸之后，按照正极极片1031、隔膜1033、负极极片1032的顺序叠合为小电芯单体，进而将各个小电芯单体叠放并联起来组成电芯102。
可选地，在本申请一些实施例中，金属片104设置在位于电芯102几何中心的极片上。由于锂离子电池100在充放电过程中，内部热量主要来源于电流流过极片所产生的焦耳热以及化学反应所产生的反应热。请参考图4所示，其为本申请实施例提供的一种电池内部热场分布示意图，由图4可以看出从电池几何中心向外呈现热量逐渐降低的热场，其中热量最大的位置是电池几何中心。而钴酸锂(LCO)、镍钴锰三元材料(NCM)和磷酸铁锂(LFP)等无机化合物导热速度较慢，因此本申请实施例在电芯102几何中心的极片上引出金属片104，并通过热复合胶105连接壳体101，使得热量能够快速传导至该壳体101上，更好地向周围环境扩散，均衡了电池内外热量。
可选地，在本申请一些实施例中，电芯102的极片103包括正极极片1031和负极极片1032。其中，正极极片1031上未设置活性涂层的区域连接有金属片104，和/或，负极极片1032上未设置活性涂层的区域连接有金属片104。这样设置的好处在于，避免对锂离子电池100的性能造成不良影响，延长了电池使用寿命。需要说明的是，正极极片1031上活性涂层材料可以包括但不限于钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂或者镍钴锰三元材料中的任意一种，而负极极片1032上活性涂层材料可以包括但不限于石墨或者钛酸锂中的任意一种。示例性地，正极极片1031上的金属片材质可以包括但不限于铝，而负极极片1032上的金属片材质可以包括但不限于铜、镍或者铜镀镍中的任意一种。由于正极极片1031的基材为铝，而负极极片1032的基材为铜，从而当金属片材质与极片基材的物理性质相近时，能够快速地传导热量，使得电池内外热量更加均衡。
可选地，在本申请一些实施例中，如图5所示，金属片104长度为极片宽度的0.1～1倍，金属片104宽度为电芯102的正极极耳1021与负极极耳1022间距的0.2～0.9倍，而金属片104厚度为10μm～100μm。这样设置的好处在于，金属片104受热面积较大，同时还不会影响电池性能。可选地，本申请实施例中金属片104的非连接面还设置有绝缘片1041，比如可以贴附胶纸，从而防止金属片104上的毛刺引起短路。同样地，正极极耳1021和负极极耳1022靠近隔膜1033的表面也可以设置有该绝缘片1041，本申请实施例对此不进行限定。
可选地，在本申请一些实施例中，热复合胶105熔点为110℃～140℃，厚度为10μm～50μm。示例性地，该热复合胶105可以包括但不限于聚乙烯(Polyethylene，PE)、聚丙烯(Polypropylene，PP)或者聚对苯二甲酸类(Polyethylene terephthalate，PET)材料中的至少两种。
可选地，在本申请一些实施例中，壳体101可以包括但不限于钢壳壳体或者铝塑膜壳体中的任意一种。需要说明的是，当壳体101为钢壳壳体时，锂离子电池100对应硬包电池，而当壳体101为铝塑膜壳体时，锂离子电池100对应软包电池。以壳体101是铝塑膜壳体为例，将金属片104上方的热复合胶105与铝塑膜壳体的聚丙烯层(PP)封装，使得锂离子电池100可以隔绝外部环境，同时该金属片104和热复合胶105均不裸露于电池外部。实际使用过程中，如图6所示，其为本申请实施例提供的一种电池内部反应曲线示意图，曲线①对应固体电解质界面膜(Solid Electrolyte Interface，SEI)分解曲线，曲线②对应Li/溶剂反应曲线，曲线③对应LiC6/溶剂反应曲线，曲线④对应正极分解曲线，曲线⑤对应Li/粘结剂反应曲线，曲线⑥对应溶剂热分解曲线，曲线⑦对应LiC6/粘结剂反应曲线，曲线⑧对应锰基正极分解曲线。由图6可以看出在电池温度达到160℃时，将发生Li/溶剂反应，该反应放热功率较高，会急剧产生热量，进而触发后续连锁反应，引发电池热失效。因此，当电池内部热量增高时，本申请实施例可以通过金属片104将热量快速传导至铝塑膜壳体，使得铝塑膜壳体温度基本同步电池内部温度，降低了铝塑膜壳体的响应时间。进一步地，铝塑膜壳体的聚丙烯层在高温下软化，甚至熔化，从而电池内部化学反应所生成的气体可以冲破铝塑膜壳体，能够及时排出，避免内部热量持续积累所导致的热失控，以及发生燃烧爆炸等危险。
本申请实施例提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括壳体及设置在壳体内的电芯。由于外部壳体的散热面积大，而电芯的极片上连接有金属片，其中该金属片与壳体之间使用热复合胶相连。因此当电池内部温度升高时，热量能够及时通过金属片快速传导至壳体上，进而更好地向周围环境扩散，使得电池内外热量更加均衡，延长了电池的寿命，保障使用安全。
基于前述实施例，本申请实施例提供一种电子设备，该电子设备200包括至少一个图1～6对应实施例的锂离子电池100。需要说明的是，当电子设备200包括两个以上该锂离子电池100时，电池之间的连接方式可以包括但不限于并联或者串联中的至少一种，从而能够提供充足、稳定的电量，适用于多样化的应用场景，比如汽车电池和移动终端电池等。
除此之外，请参考图7所示，其为本申请实施例提供的一种电子设备的结构框图。该电子设备200还包括处理器2001和存储器2002，其中处理器2001可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器2001可以采用数字信号处理(DigitalSignal Processing，DSP)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、可编程逻辑阵列(Programmable Logic Array，PLA)中的至少一种硬件形式来实现。
处理器2001也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。
另外，处理器2001可以集成有图像处理器(Graphics Processing Unit，GPU)，GPU用于对显示屏所需要显示的内容进行渲染和绘制。在一些实施例中，处理器2001还可以包括人工智能(Artificial Intelligence，AI)处理器，该AI处理器用于处理有关机器学习的计算操作。
存储器2002可以包括一个或多个计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是非暂态的。存储器2002还可以包括高速随机存取存储器，以及非易失性存储器，比如一个或多个磁盘存储设备、闪存存储设备。
在一些实施例中，电子设备200还可以包括外围设备接口2003和至少一个外围设备。处理器2001、存储器2002和外围设备接口2003之间可以通过总线或信号线相连。各个外围设备可以通过总线、信号线或电路板与外围设备接口2003相连。
具体地，外围设备可以包括但不限于射频电路2004、显示屏2005、传感器2006和电源2007等。外围设备接口2003可以被用于将输入/输出(Input/Output，I/O)相关的至少一个外围设备连接到处理器2001和存储器2002。在一些实施例中，处理器2001、存储器2002和外围设备接口2003被集成在同一芯片或电路板上；在一些其他实施例中，处理器2001、存储器2002和外围设备接口2003中的任意一个或两个可以在单独的芯片或电路板上实现，本申请实施例对此不进行限定。
射频电路2004用于接收和发射射频(Radio Frequency，RF)信号，也称电磁信号。射频电路2004通过电磁信号与通信网络以及其他通信设备进行通信。射频电路2004将电信号转换为电磁信号进行发送，或者，将接收到的电磁信号转换为电信号。可选地，射频电路2004包括天线系统、RF收发器、一个或多个放大器、调谐器、振荡器、数字信号处理器、编解码芯片组、用户身份模块卡等。射频电路2004可以通过至少一种无线通信协议来与其它设备进行通信。该无线通信协议包括但不限于城域网、各代移动通信网络(2G、3G、4G及5G)、无线局域网和/或无线保真(Wireless Fidelity，WiFi)网络。在一些实施例中，射频电路2004还可以包括近距离无线通信(Near Field Communication，NFC)有关的电路。
显示屏2005用于显示用户界面(User Interface，UI)。该UI可以包括图形、文本、图标、视频及其它们的任意组合。当显示屏2005是触摸显示屏时，显示屏2005还具有采集在显示屏2005的表面或表面上方的触摸信号的能力。该触摸信号可以作为控制信号输入至处理器2001进行处理。此时，显示屏2005还可以用于提供虚拟按钮和/或虚拟键盘，也称软按钮和/或软键盘。在一些实施例中，显示屏2005可以为一个，设置在电子设备200的前面板；在另一些实施例中，显示屏2005可以为至少两个，分别设置在电子设备200的不同表面或呈折叠设计；在又一些实施例中，显示屏2005可以是柔性显示屏，设置在电子设备200的弯曲表面上或折叠面上。甚至，显示屏2005还可以设置成非矩形的不规则图形，也即异形屏。显示屏2005可以采用液晶显示屏(Liquid Crystal Display，LCD)、有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)等材质制备。
传感器2006包括一个或多个传感器，用于为电子设备200提供各个方面的状态评估。其中，传感器2006包括加速度传感器。比如，传感器2006可以检测到电子设备200的打开/关闭状态，还可以检测电子设备200的位置改变，用户与电子设备200接触的存在或不存在，电子设备200方位或加速/减速和电子设备200的温度变化。传感器2006可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。可选地，传感器2006还可以包括压力传感器，陀螺仪传感器和磁传感器。
电源2007用于为电子设备200中的各个组件进行供电，该电源2007可以是上述的锂离子电池100。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构并不构成对电子设备200的限定，可以包括比图示更多或更少的组件，或者组合某些组件，或者采用不同的组件布置。
需要说明的是，本申请实施例中所涉及的电子设备200可以包括但不限于个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、平板电脑(Tablet Computer)、无线手持设备和手机等。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (10)
1.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括壳体及设置在所述壳体内的电芯；
其中，所述电芯的极片上连接有金属片，所述金属片与所述壳体之间通过热复合胶相连。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电芯的极片包括正极极片和负极极片；
所述正极极片上未设置活性涂层的区域连接有金属片，和/或，所述负极极片上未设置活性涂层的区域连接有金属片。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片上的金属片材质包括铝，所述负极极片上的金属片材质包括铜、镍或者铜镀镍中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属片长度为所述极片宽度的0.1～1倍，所述金属片宽度为所述电芯的正负极极耳间距的0.2～0.9倍，所述金属片厚度为10μm～100μm。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属片的非连接面设置有绝缘片。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述热复合胶熔点为110℃～140℃，厚度为10μm～50μm。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的锂离子电池，其特征在于，所述电芯包括卷绕式电芯或者叠片式电芯中的任意一种。
8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述壳体包括铝塑膜壳体。
9.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述金属片设置在位于所述电芯几何中心的极片上。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括至少一个如权利要求1至9中任意一项所述的锂离子电池。
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