CN115117462A

CN115117462A - 电芯、电池包以及电子设备

Info

Publication number: CN115117462A
Application number: CN202110292640.4A
Authority: CN
Inventors: 刘威; 夏恒涛; 李静
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-03-18
Publication date: 2022-09-27

Abstract

本发明公开了一种电芯、电池包以及用电设备，电芯包括电极组件、壳体以及第一导电件，电极组件收容于壳体中，电极组件包括第一极片和第二极片，第一极片与第二极片之间设有隔膜，第一极片、隔膜以及第二极片卷绕形成卷绕结构，沿电极组件的卷绕方向，第一极片包括卷绕起始端和卷绕收尾端；第一导电件的第一端与第一极片的卷绕起始端电连接，第一导电件的第二端与第一极片的卷绕收尾端电连接。如此，可以缩短电子在第一极片以及第二极片上的传输路径，有利于减小电芯的内阻。

Description

电芯、电池包以及电子设备

技术领域

本申请实施例涉及电池领域，具体涉及一种电芯、电池包以及电子设备。

背景技术

随着电动汽车和可移动电子设备的高速发展，人们对电池安全性的关注度与要求也越来越高，人们希望不仅仅在正常使用时不会有安全隐患，并且希望即使电池在受到剧烈撞击、穿刺等破坏后，依然不会燃烧或爆炸。众所周知，电池充电或放电会产生温升是电池使用过程中常见的现象，过度的温升将导致能量过多被浪费。一般来说，电池温升的程度，通常与电池的内部有关，内阻越大，温升越明显。因此，需要一种小内阻的电池。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种小内阻的电芯、电池包以及电子设备。

本申请实施例解决其技术问题采用以下技术方案：

一种电芯，包括电极组件、壳体以及第一导电件，所述电极组件包括第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片之间设有隔膜,所述第一极片、所述隔膜以及所述第二极片卷绕形成卷绕结构，沿所述电极组件的卷绕方向，所述第一极片包括卷绕起始端和卷绕收尾端，所述第一导电件的第一端与所述第一极片的卷绕起始端连接，所述第一导电件的第二端与所述第一极片的卷绕收尾端连接。

如此，通过第一导电件将卷绕后的第一极片的两端连接起来，可以缩短电子移动的路径，降低了电芯的内阻。

可选地，所述第一导电件还包括第一中间段，所述第一中间段连接所述第一导电件的第一端和所述第一导电件的第二端，所述第一导电件的第一端设置于所述第一极片的卷绕起始端，所述第一导电件的第二端设置于所述第一极片的卷绕收尾端；所述第一中间段设置于所述卷绕结构的端部。

可选地，所述第一导电件包括第一导电层以及设置于所述第一导电层第一表面的第一绝缘层；所述第一导电层的第一端与所述第一极片的卷绕起始端连接，所述第一导电层的第二端伸出所述卷绕结构后弯折并与所述第一极片的卷绕收尾端连接；所述第一绝缘层包裹所述卷绕结构，以使所述第一绝缘层的一端与所述第一极片的卷绕起始端连接，所述第一绝缘层的另一端与所述第一极片的卷绕收尾端连接。

如此，在第一绝缘层防止第一极片与第二极片导通的同时，第一导电层的两端将第一极片的卷绕起始端与卷绕收尾端连接起来，从而电子无需自卷绕收尾端方向沿着卷绕方向移动至卷绕起始端，可以直接通过第一导电层的桥接，移动到卷绕起始端，缩短了移动所需的时间。

可选地，所述第一导电件还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述第一导电层的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对设置。

可选地，所述第二绝缘层完全覆盖所述第一导电层的第二表面，并且超出所述第一导电层的相对两端，或者，所述第二绝缘层包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件覆盖并超出所述第一导电层的第一端，所述第二绝缘件覆盖并超出所述第一导电层的第二端，。

可选地，所述电芯还包括第一极耳，所述第一极耳的第一端与所述第一极片连接，所述第一极耳的第二端伸出所述卷绕结构。

可选地，所述电芯还包括第二导电件，所述第二导电件的第一端与所述第二极片的卷绕起始端连接，所述第二导电件的第二端与所述第二极片的卷绕收尾端连接。

可选地，所述第二导电件还包括第二中间段，所述第二中间段连接所述第二导电件的第一端和所述第一导电件的第二端，所述第一导电件的第一端设置于所述第二极片的卷绕起始端，所述第一导电件的第二端设置于所述第一极片的卷绕收尾端；所述第二中间段设置于所述卷绕结构的端部。

可选地，所述第二导电件包括第二导电层和设置于所述第二导电层一表面的第三绝缘层；

所述第二导电层的第一端与所述第二极片的卷绕起始端连接，所述第二导电层的第二端伸出所述卷绕结构后弯折并与所述第二极片的卷绕收尾端连接；

所述第三绝缘层包裹所述卷绕结构，以使所述第三绝缘层的第一端与所述第二极片的卷绕起始端连接，所述第三绝缘层的第二端与所述第二极片的卷绕收尾端连接。

可选地，所述第二导电件还包括第四绝缘层，所述第四绝缘层设置于所述第二导电层的第二表面，所述第二导电层的第二表面与所述第二导电层的第一表面相对设置。

可选地，所述第四绝缘层完全覆盖所述第二导电层的另一表面，并且超出第二导电层的相对两端，或者，所述第四绝缘层包括第三绝缘件和第四绝缘件，所述第三绝缘件覆盖并超出所述第二导电层的第一端，所述第四绝缘件覆盖并超出所述第二导电层的第二端。

可选地，所述电芯还包括第二极耳，所述第二极耳的第一端与所述第二极片连接，所述第二极耳的第二端伸出所述卷绕结构。

本申请实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：

一种电池包，包括如上述的电芯。

本申请实施例解决其技术问题还采用以下技术方案：

一种电子设备，包括上述的电池包。

本申请实施例的有益效果是：本申请实施例提供的电芯，包括电极组件、壳体以及第一导电件，电极组件收容于壳体中，电极组件包括第一极片和第二极片，第一极片与第二极片之间设有隔膜，第一极片、隔膜以及第二极片卷绕形成卷绕结构，沿电极组件的卷绕方向，第一极片包括卷绕起始端和卷绕收尾端；第一导电件的第一端与第一极片的卷绕起始端电连接，第一导电件的第二端与第一极片的卷绕收尾端电连接。如此，可以缩短电子在第一极片以及第二极片上的传输路径，有利于减小电芯的内阻。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明其中一个实施例电芯的结构示意图；

图2是图1电芯的内部结构示意图；

图3是图2中第一极片的展开示意图；

图4是图3的侧视图；

图5是图2中第一导电件的示意图；

图6是图5的侧视图；

图7是图5的又一侧视图；

图8是图2是第一导电件与卷绕结构连接位置的剖视图；

图9是图8中第一导电件处于安装状态时的结构示意图；

图10是本发明又一实施例电芯的内部结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“垂直的”、“水平的”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

除非另有定义，本说明书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。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，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。如图1与图2所示，本申请实施例提供的电芯100，包括电极组件10、收容所述电极组件10的壳体20以及极耳30，极耳30与电极组件20连接。其中，电极组件10包括第一极片11、第二极片12以及隔膜13，隔膜13设于第一极片11和第二极片12两者之间，用以避免第一极片11与第二极片12相互导通。第一极片11、隔膜13以及第二极片12相互层叠后沿着一方向卷绕，以形成卷绕结构10'。如图所示，第一极片11的两相对表面均贴附隔膜13，第二极片12亦是如此。所述卷绕结构10'包括复数个平坦部11'以及复数个弯曲部12'，每个所述弯曲部12'的两端分别连接一所述平坦部11'。其中，所述平坦部11'是指第一极片11、第二极片12以及所述隔膜13卷绕之后平直延伸的部分，弯曲部12'是指所述第一极片11、所述第二极片12以及所述隔膜13卷绕之后弯曲延伸的部分。极耳30连接于卷绕后所述第一极片11或者第二极片12的平坦部11'，并且极耳30的一端伸入所述卷绕结构10'内，另一端则设于卷绕结构10'之外。

请结合图3与图4，对于上述第一极片11，其整体呈扁平的片状结构，近似长方体状。其包括集流体111，所述集流体111包括长边1111、宽边1112以及厚度边1113。长边1111与宽边1112共同限定出主表面1113，以及与主表面1113相对设置的后表面1114，该主表面1113与后表面1114是集流体111面积最大的两表面。

在一些实施例中，第一极片11还包括电极活性材料层112，上述主表面1113与后表面1114均设置有该电极活性材料层，从而使集流体111与电极活性材料层112共同组成完整的第一极片。值得一提的是，第一极片11可以是正极片，也可以是负极片，电极活性材料层112的材料根据正极片或负极片的不同而具有区别。当然，若第一极片11为正极片，则第二极片12则为负极片，反之亦然。

可选地，上述主表面1113和后表面1114可全部面积涂覆电极活性材料层112。也可以是主表面1113和后表面1114仅有部分区域涂覆电极活性材料层112，此时，主表面1113和后表面1114上未设置电极活性材料层112之处形成空白区域。可理解的，极耳30与第一极片11连接时，可以是连接于具有电极活性材料112的区域，也可以是连接于集流体111的空白区域，具体可依据用户需要而设定。在本实施例中，集流体111的两端部均未涂覆电极活性材料层112，极耳30连接于集流体111的端部。当电极组件10卷绕成卷绕结构10'后，极耳30位于卷绕结构10'的中心部，即电极组件10沿着长边1111延伸的方向卷绕，长边1111延伸的方向即是卷绕方向，此时第一极片11开始卷绕的一端即为卷绕起始端1101，第一极片11结束卷绕的一端即为卷绕收尾端1102。

可理解的，当第一极片11卷绕后，部分区域处于弯折状态，部分仍处于平直状态，处于弯折状态的部分则形成卷绕结构10'的弯曲部12'，处于平直状态的部分则形成卷绕结构10'的平坦部11'。

对于第二极片12，其具有的结构与第一极片11相同，此处不再一一赘述。

请再次参阅图1，对于极耳30，其包括第一极耳31以及第二极耳32，第一极耳31与第一极片11连接，所述第二极耳32与所述第二极片12连接。具体的，第一极耳31的第一端伸入主表面1113后连接于集流体111，第一极耳31的第二端则沿着宽边1112的方向伸出集流体111。同样的，第二极耳32亦是如此设置于第二极片12。

应当理解的是，由于连接的第一极片11以及第二极片12的极性不同，因此第一极耳31与第二极耳32亦具有不同的极性，例如，第一极片11为正极片，则第一极耳31为电芯100的正极耳，第二极片12为负极片，第二极耳32则应为电芯100的负极耳。

如图5所示，在一些实施例中，电芯100还包括第一导电件40，所述第一导电件40包括第一端、第二端以及第一中间段，所述第一中间段的两端分别连接所述第一端和第二端。第一导电件40用于连接卷绕结构10'中第一极片11的卷绕起始端1101以及卷绕收尾端1102，从而缩短电子传输路径，有效减小了的电芯100的内阻。

如图6所示，第一导电件40包括第一绝缘层41、第一导电层42以及第二绝缘层43，所述第一导电层42的第一表面抵接所述第一绝缘层41的一表面，所述第一导电层42的第二表面抵接所述第二绝缘层43的一表面，即第一绝缘层42的两相对表面分别抵接第一绝缘层41以及第二绝缘层43的一表面，也即第一绝缘层41、第一导电层42以及第二绝缘层43依次叠置，从而形成第一导电件40。其中，所述第一导电层42具有两个导电部421以及中间部422，中间部422的两端分别连接两个导电部421。第一绝缘层41覆盖第一导电层42第一表面中间部的面积，以使第一导电层42仅有两端的导电部421超出第一绝缘层41。第二绝缘层43覆盖第一导电层42第二表面的全部面积或部分面积，并且第二绝缘层42的两端需超出第一导电层42的导电部421，以将第一导电层42第二表面于导电部421处的区域进行绝缘隔绝。若第二绝缘层43仅覆盖第一导电层42的部分面积，此时第二绝缘层43非连续，如图7所示，即第二绝缘层43由两部分绝缘件组成，分别为第一绝缘件431以及第二绝缘件432，第一绝缘件431设置于第一导电层42的第一端并且部分露出，第二绝缘件432设置于第二导电层42的第二端并且部分露出。

请结合图2与图8所示，当第一导电件40连接第一极片11的卷绕起始端1101以及卷绕收尾端1102时，即此时第一导电件40的第一端连接于卷绕起始端1101，第一导电件40的第二端伸出卷绕结构10'后弯折并与卷绕收尾端1102连接，以使得第一导电件40的第一中间段横跨靠近或贴合卷绕结构10'的端部。其中，第一绝缘层41的第一端连接于卷绕后第一极片11的卷绕起始端1101，第二绝缘层42的第二端伸出卷绕结构10'并与卷绕收尾端1102连接，第一绝缘层42的中间段覆盖卷绕结构10'的端部，第一导电层42的导电部421分别电连接卷绕起始端1101以及卷绕收尾端1102。在本实施例中，第一导电件40的两端分别连接于第一极片11的平坦部11'。应当理解，第一导电件40的中间段可以是紧密贴合卷绕结构10'的端部，也可以是第一导电件40的中间段与卷绕结构10'的端部存在着微小间隙。

在一些实施例中，当第一导电件40安装于卷绕结构10'时，第一导电件40的结构尺寸设计如图9所示，其中，第一绝缘层41在第一极片11上的长度为d₁，第一导电层42的厚度为d₁，第二绝缘层43超出第一导电层42端部的尺寸为L₁，第二导电层42与第一极片11接触的有效长度为L₂，第二绝缘层43在第一极片11上的长度为L₀。其中，L₁的尺寸大于d₁的尺寸，L₂的尺寸大于或等于10mm，L₀的尺寸大于或等于20mm，第一导电层42与第一极片11的有效接触面积大于或等于100m²。

即使上述实施例中的对第一导电件40安装于卷绕结构10'时的具体结构尺寸做出限定，但第一导电件40与卷绕结构10'的尺寸关系不应局限于此。

可理解的，为了更好地使第一导电件40固定于卷绕结构10'，所述第二绝缘层43采用具有黏贴性的材料制成，此时第二绝缘层43为胶层，胶层的两端均露出第一导电层42的端部，以使第一导电件40可通过胶层黏贴于卷绕结构10'上，实现快速安装。值得一提的是，所述胶层的长度可适应性伸长，直至可覆盖到第一极耳31，从而起到保护第一极耳31的作用。当然，胶层可以是连续的，也可以是不连续的。当胶层不连续时，此时胶层的中间段处断开，即仅保留端部的部分，此时胶层包括第一胶件和第二胶件，第一胶件覆盖第一导电层42与第一极片11的卷绕起始端1101连接的第一端，第二胶件覆盖第一导电层42与所述第一极片11的卷绕收尾端1102电连接的第二端。

如此，第一导电件40可以通过胶层快速连接第一极片11的卷绕起始端1101以及卷绕收尾端1102，以使得第一导电层42将卷绕起始端1101以及卷绕收尾端1102连通，缩短电子的传输路径，进而减小电芯100的内阻。

请参阅图10，在一些实施例中，电芯100还包括第二导电件50，所述第二导电件50包括第一端、第二端以及第二中间段，所述第二中间段的两端分别连接所述第一端和第二端。第二导电件50用于连接卷绕结构10'中第二极片12的卷绕起始端以及第二极片12的卷绕收尾端，从而进一步缩短电子传输路径，有效减小了的电芯100的内阻。

第二导电件50的内部结构与第一导电件40的内部结构相同，即第二导电件50包括第三绝缘层(图未示)、第二导电层(图未示)以及第四绝缘层(图未示)，第三绝缘层覆盖于第二导电层的第一表面，第四绝缘层覆盖于第二导电层的第二表面。第三绝缘层与第一绝缘层相同，第二导电层与第一导电层相同，第四绝缘层与第二绝缘层相同。具体地，第二导电层的第一端与第二极片12的卷绕起始端电连接，第二导电层的第二端伸出卷绕结构后弯折并与第二极片12的卷绕收尾端电连接；第三绝缘层包裹卷绕结构10'，并且第三绝缘层的第一端与第二极片12的卷绕起始端连接，第三绝缘层的第二端与第二极片12的卷绕收尾端连接，第三绝缘层的中间段覆盖卷绕结构10'。

同样的，第四绝缘层可以是连续的；也可以是非连续的，即第四绝缘层包括第三绝缘件和第四绝缘件，第三绝缘件覆盖并超出第二导电层用于与第二极片12的卷绕起始端电连接的第一端，第四绝缘件覆盖并超出所述第二导电层用于与所述第二极片12的卷绕收尾端电连接的第二端。

如此，通过设置第一导电件40以及第二导电件50，可以缩短电子在极片上移动的路径，进而减小电线内阻。

应当理解的是，上边描述到的第一导电件与第一极片的卷绕起始端或卷绕收尾端的连接、第二导电件与第二极片的卷绕起始端或卷绕收尾端的连接等，其连接应当理解成包括直接接触连接或者间接接触的连接，间接接触的连接即是通过其它物质连接，例如导电胶等。

本申请另一实施例提供的电池包(图未示)，包括上述实施例中的电芯100，电芯100有多个，多个电芯100相互叠置。如此，由于多个电芯100的内阻减小了，能够有效改善电池包充电温升的情况。

本申请又一实施例提供的电子设备，包括上述实施例的电池包。例如，电子设备可以是汽车，也可以是手机等。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims

1.一种电芯，包括电极组件和收容所述电极组件的壳体，所述电极组件包括第一极片和第二极片，所述第一极片和所述第二极片之间设有隔膜,所述第一极片、所述隔膜以及所述第二极片卷绕形成卷绕结构，其特征在于，沿所述电极组件的卷绕方向，所述第一极片包括卷绕起始端和卷绕收尾端；

所述电芯还包括第一导电件，所述第一导电件的第一端与所述第一极片的卷绕起始端连接，所述第一导电件的第二端与所述第一极片的卷绕收尾端连接。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一导电件还包括第一中间段，所述第一中间段连接所述第一导电件的第一端和所述第一导电件的第二端，所述第一导电件的第一端设置于所述第一极片的卷绕起始端，所述第一导电件的第二端设置于所述第一极片的卷绕收尾端；所述第一中间段设置于所述卷绕结构的端部。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一导电件包括第一导电层以及设置于所述第一导电层第一表面的第一绝缘层；

所述第一导电层的第一端与所述第一极片的卷绕起始端连接，所述第一导电层的第二端伸出所述卷绕结构后弯折并与所述第一极片的卷绕收尾端连接；

所述第一绝缘层包裹所述卷绕结构，以使所述第一绝缘层的一端与所述第一极片的卷绕起始端连接，所述第一绝缘层的另一端与所述第一极片的卷绕收尾端连接。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一导电件还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层设置于所述第一导电层的第二表面，所述第一导电层的第二表面与所述第一导电层的第一表面相对设置。

5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，

所述第二绝缘层完全覆盖所述第一导电层的第二表面，并且超出所述第一导电层的相对两端，

或者，

所述第二绝缘层包括第一绝缘件和第二绝缘件，所述第一绝缘件覆盖并超出所述第一导电层的第一端，所述第二绝缘件覆盖并超出所述第一导电层的第二端。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的电芯，其特征在于，还包括第一极耳，所述第一极耳的第一端与所述第一极片连接，所述第一极耳的第二端伸出所述卷绕结构。

7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括第二导电件，所述第二导电件的第一端与所述第二极片的卷绕起始端连接，所述第二导电件的第二端与所述第二极片的卷绕收尾端连接。

8.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第二导电件还包括第二中间段，所述第二中间段连接所述第二导电件的第一端和所述第一导电件的第二端，所述第一导电件的第一端设置于所述第二极片的卷绕起始端，所述第一导电件的第二端设置于所述第一极片的卷绕收尾端；所述第二中间段设置于所述卷绕结构的端部。

9.根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第二导电件包括第二导电层和设置于所述第二导电层一表面的第三绝缘层；

10.根据权利要求9所述的电芯，其特征在于，所述第二导电件还包括第四绝缘层，所述第四绝缘层设置于所述第二导电层的第二表面，所述第二导电层的第二表面与所述第二导电层的第一表面相对设置。

11.根据权利要求10所述的电芯，其特征在于，

所述第四绝缘层完全覆盖所述第二导电层的另一表面，并且超出第二导电层的相对两端，

或者，

所述第四绝缘层包括第三绝缘件和第四绝缘件，所述第三绝缘件覆盖并超出所述第二导电层的第一端，所述第四绝缘件覆盖并超出所述第二导电层的第二端。

12.根据权利要求7-11任意一项所述的电芯，其特征在于，还包括第二极耳，所述第二极耳的第一端与所述第二极片连接，所述第二极耳的第二端伸出所述卷绕结构。

13.一种电池包，其特征在于，包括如权利要求1-12中任意一项所述的电芯。

14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求13所述的电池包。