CN116169402A - 电芯组件和用电装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种电芯组件和用电装置。该电芯组件包括壳体、电极端子和电极组件，壳体，包括沿所述壳体的厚度方向相对间隔设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁面向所述第二侧壁的一侧设有朝远离所述第二侧壁方向凹陷的凹部；电极端子从壳体内引出；电极组件收容于壳体内，电极组件和电极端子沿第一方向相对设置，电极组件包括与电极端子连接的极耳，极耳至少部分弯折为弧形，极耳弯折为弧形的沿厚度方向的投影至少部分落在凹部，厚度方向与第一方向相交设置。本申请提供的电芯组件提高了体积能量密度。
Description
技术领域
本申请涉及电能存储技术领域，尤其涉及一种电芯组件和用电装置。
背景技术
电芯组件是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部，以在需要时对外部用电设备(例如便携式电子设备等)进行供电的装置。为了满足产品薄形化设计，电芯组件厚度也越来越薄。相关技术的电芯组件中，极耳需要通过电极端子引出壳体外，在电芯组件厚度足够的情况下，可以通过弯折极耳，使得极耳占用较小空间并与电子端子连接；在电芯组件厚度不足的情况下，电芯组件厚度不足以极耳弯折，使得在电芯组件内需要预留较大的空间放置平直延伸的极耳，导致体积能量密度的损失。
综上，需要设计出一种电芯组件和用电装置，以解决上述的技术问题。
发明内容
本申请实施例提供了一种电芯组件和用电装置，其中，提高了电芯组件体积能量密度。
第一方面，本申请实施例提供一种电芯组件，包括：
壳体，包括沿所述壳体的厚度方向相对间隔设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁面向所述第二侧壁的一侧设有朝远离所述第二侧壁方向凹陷的凹部；
电极端子，从壳体内引出；
电极组件，收容于壳体内，电极组件和电极端子沿第一方向相对设置，电极组件包括与电极端子连接的极耳，所述极耳包括弯折部，所述弯折部的部分沿所述厚度方向的投影至少部分落在所述凹部，所述厚度方向与所述第一方向相交设置。
在一些实施例中，电极组件包括沿厚度方向交替层叠设置的第一极片和第二极片、以及设置在第一极片和第二极片之间的隔离膜，
极耳的数量为多个，第一极片和第二极片分别与多个极耳一一对应连接。
在一些实施例中，极耳包括第一延伸部、第二延伸部、弯折部和第三延伸部，第一延伸部沿第一方向与第一极片或第二极片连接，第二延伸部自第一延伸部向远离第二侧壁方向延伸，第三延伸部与第二延伸部沿第一方向间隔设置，弯折部至少部分弯折为弧形并连接第二延伸部和第三延伸部，至少部分弯折部收容于凹部内。
在一些实施例中，凹部为沿第二方向延伸的凹槽，厚度方向、第一方向和第二方向两两垂直。
在一些实施例中，壳体还包括连接壁和延伸壁，连接壁绕第一侧壁设置并连接第一侧壁和延伸壁，第二侧壁的周侧与延伸壁密闭连接，凹部沿第一方向的两端分别与第一侧壁和连接壁连接。
在一些实施例中，凹部沿第二方向的两端分别与连接壁连接。
在一些实施例中，凹部沿第二方向的两端中，一端与第一侧壁连接，一端与所述连接壁连接。
在一些实施例中，所述凹部沿所述第二方向的两端分别与所述第一侧壁连接。
在一些实施例中，极耳包括与第一极片连接的第一极耳、以及与第二极片连接的第二极耳；电极端子包括与第一极耳连接的第一端子、以及与第二极耳连接的第二端子；
所述凹部的数量为两个，两个所述凹部沿所述第一方向间隔设置，所述第一极耳的所述弯折部设置在一个所述凹部内，所述第二极耳的所述弯折部在另一所述凹部内。
在一些实施例中，凹部沿第一方向的最小宽度为W1，第一极片靠近电极端子的一侧沿第一方向到连接壁的最小距离为W2，W2＞W1＞1.2mm。
在一些实施例中，第一侧壁到第二侧壁的最大间隔距离为H1，凹部到第二侧壁的最大间隔距离为H2，H1＜H2，H2≥2.0mm。
第二方面，本申请实施例还提供一种用电装置，包括根据第二方面提供的电芯组件，电芯组件用于提供电能。
在一些实施例中，用电装置包括外壳，外壳包括相连通的收容空间和避让空间，电芯组件部分卡合于收容空间内，凹部卡合于避让空间内。
与相关技术相比，本申请实施例提供的电芯组件和用电装置中，通过在壳体中设置凹部，并设置极耳弯折为弧形的沿厚度方向的投影至少部分落在凹部，使得在第一侧壁和第二侧壁之间具有较小间隙的情况下，凹部和第二侧壁之间可以为极耳弯折提供更大空间，省去预留较大的空间放置平直延伸的极耳，提高电芯组件体积能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提供的电芯组件的分解结构示意图；
图2是图1所示A部分的放大结构示意图；
图3是本申请一实施例提供的电芯组件的立体结构示意图；
图4是沿图3所示B-B线的部分剖面结构示意图；
图5是本申请一实施例提供的电芯组件的部分剖面结构示意图；
图6是本申请一实施例提供的电芯组件的立体结构示意图；
图7是图6所示C部分的放大结构示意图；
图8是本申请一实施例提供的电芯组件的立体结构示意图；
图9是本申请一实施例提供的用电装置的剖面结构示意图。
附图中：
10、电芯组件；1、壳体；11、第一侧壁；12、第二侧壁；13、凹部；14、连接壁；15、延伸壁；2、电极端子；21、第一端子；22、第二端子；3、电极组件；31、极耳；311、第一延伸部；312、第二延伸部；313、弯折部；314、第三延伸部；32、第一极片；33、第二极片；34、隔离膜；
X、厚度方向；Y、第一方向；Z、第二方向；
20、外壳；201、收容空间；202、避让空间；30、控制模块。
具体实施方式
下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。
一方面，本申请提供了一种电芯组件。为了更好地理解本申请的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
请参阅图1、图2、图3和图4，一种电芯组件10包括壳体1、电极端子2和电极组件3，壳体1包括沿厚度方向X相对间隔设置的第一侧壁11和第二侧壁12，所述第一侧壁面11向所述第二侧壁12的一侧设有凹部；电极端子2从壳体1内引出；电极组件3收容于壳体1内，电极组件3和电极端子2沿第一方向Y相对设置，电极组件3包括与电极端子2连接的极耳31，极耳31至少部分弯折为弧形，极耳31弯折为弧形的部分沿厚度方向X的投影至少部分落在凹部13，厚度方向X与第一方向Y相交设置。
本申请提供的电芯组件10具体可以是锂离子二次电芯组件、锂离子一次电芯组件、锂硫电芯组件、钠锂离子电芯组件、钠离子电芯组件或镁离子电芯组件等，本申请实施例对此并不限定。
壳体1可以为铝塑膜。电极组件3除包括极耳31之外，电极组件3还包括正极极片、负极极片和隔离膜34。电极组件3中具有活性物质的部分构成电极组件3的正极极片和负极极片，不具有活性物质的部分构成极耳31。电芯组件10除具有壳体1、电极端子2和电极组件3之外，还具有容纳于壳体1内的电解液，正极极片、负极极片和隔离膜34浸泡在电解液中。在一些实施例中，正极极片、负极极片和隔离膜34卷绕形成的卷绕式结构。在另一些实施例中，正极极片、隔离膜34和负极极片依次层叠形成叠片结构。本领域技术人员可以根据需要选择合适的电极组件3。在电芯组件10的充放电过程中，正极活性物质和负极活性物质与电解液发生反应。极耳31用于连接电极端子2以形成电流回路。
电极端子2同样包括分别与正极极片和负极极片电导通的第一端子21和第二端子22，当然第一端子21和第二端子22需要间隔设置，以避免两者接触导致短路。第一端子21和第二端子22可以自壳体1的同一端引出，第一端子21和第二端子22也可以自壳体1沿第一方向Y的相对两端端引出。在另一实施例中，电极端子2自壳体1的第一端引出，凹部13设置于壳体1的第一端，使得极耳31在凹部13和第二侧壁12之间弯折后可以直接与电极端子2连接，方便极耳31和电极端子2的连接。可选地，第一方向Y为电芯组件10的长度方向，电极端子2沿电芯组件10的长度方向引出，第一端为壳体1沿长度方向的一端。
壳体1包括沿厚度方向X相对设置的第一侧壁11和第二侧壁12。电极组件3中的正极极片、负极极片和隔离膜34可以沿厚度方向X层叠设置并收容在第一侧壁11和第二侧壁12之间。第一侧壁11和第二侧壁12可以保持一个较为平整的表面，以方便电芯组件10应用于用电设置中。第一侧壁11可以减薄形成凹部13，当然还可以自第一侧壁11向远离第二侧壁12向外延伸形成凹部13，可以理解为凹部13相对于第一侧壁11所在平面沿厚度方向X向远离第二侧壁12方向凹陷，该凹陷提供了一定的收容空间，即相较于第一侧壁11和第二侧壁12之间的间隙，凹部13和第二侧壁12之间具有更大的间隙，极耳31可以进行弯折后再与电极端子2连接，并且可以在凹部13和第二侧壁12之间进行弯折。设置的凹部13保证壳体1为极耳31弯折提供合适的空间。
在本实施例中，通过在壳体1中设置凹部13，并设置极耳31弯折为弧形的部分沿厚度方向X的投影至少部分落在凹部13，使得第一侧壁11和第二侧壁12之间具有较小间隙的情况下，凹部13和第二侧壁12之间可以为极耳31弯折提供更大空间，省去预留较大的空间放置平直延伸的极耳31设，提高电芯组件10体积能量密度。
请参阅图3和图4，在一些实施例中，电极组件3为叠片结构。电极组件3包括沿厚度方向X交替层叠设置的第一极片32和第二极片33、以及设置在第一极片32和第二极片33之间的隔离膜34，极耳31的数量为多个，第一极片32和第二极片33分别与多个极耳31一一对应连接。
第一极片32和第二极片33中一个为阴极极片，一个为阳极极片。每个第一极片32和每个第二极片33均与一个极耳31对应连接，再通过极耳31与电极端子2实现电连接。可选地，每个极耳31自极片沿电芯组件10的长度方向延伸，在凹部13和第二侧壁12之间，极耳31弯折并且多个极片层叠为一个片状结构，从而方便电极端子2直接与该片状结构连接。
在一些实施例中，极耳31包括第一延伸部311、第二延伸部312、弯折部313和第三延伸部314，第一延伸部311沿第一方向Y与第一极片32或第二极片33连接，第二延伸部312自第一延伸部311向远离第二侧壁12方向延伸，第三延伸部314与第二延伸部312沿第一方向Y间隔设置，弯折部313至少部分弯折为弧形并连接第二延伸部312和第三延伸部314，至少部分弯折部313收容于凹部13内。
极耳31在第二侧壁12和凹部13之间可以进行多次弯折。可选地，第一延伸部311沿第一方向Y延伸至第二侧壁12和凹部13之间，第二延伸部312在第二侧壁12和凹部13之间进行极耳31的第一次弯折，第二延伸部312向远离第二侧壁12方向延伸至弯折部313，弯折部313在凹部13内进行极耳31的第二次弯折并连接第二延伸部312和第三延伸部314，第三延伸部314向靠近第二侧壁12方向延伸。多个极耳31的第二延伸部312在第二侧壁12和凹部13之间层叠为一个片状结构。通过设置凹部13，使得第二侧壁12和凹部13之间可以提供更大的间隙供第二延伸部312和弯折部313延伸。
在一些实施例中，凹部13为沿第二方向Z延伸的凹槽，厚度方向X、第一方向Y和第二方向Z两两垂直。
由于极耳31为片状结构，通过设置凹部13为沿第二方向Z延伸的凹槽，使得凹部13和第二侧壁12之间可以沿第二方向Z提供给片状极耳31弯折的间隙。第二方向Z可以为电芯组件10的宽度方向。
在一些实施例中，壳体1还包括连接壁14和延伸壁15，连接壁14绕第一侧壁11设置并连接第一侧壁11和延伸壁15，第二侧壁12的周侧与延伸壁15密闭连接，凹部13沿第一方向Y的两端分别与第一侧壁11和连接壁14连接。
连接壁14可以自第一侧壁11沿厚度方向X向靠近第二侧壁12方向延伸，所述凹部13沿所述第一方向Y的一端与连接壁14连接，即凹部13设置在第一侧壁11的边沿。延伸壁15自连接壁14向外延伸，第二侧壁12的周侧与延伸壁15重合并密封连接，形成包覆电极组件3的收容空间201。可选的，第二侧壁12和延伸壁15沿厚度方向X密封连接。可选的，电极端子2自第二侧壁12和延伸壁15之间伸出壳体1。
凹部13可以为沿第二方向Z延伸的凹槽，凹部13的槽底壁可以为弧面，也可以为平底。凹部13的槽底壁为弧面的情况下，沿第一侧壁11向远离第二侧壁12方向延伸形成凹部13一侧的槽侧壁，自该槽侧壁弯折形成弧面的槽底壁，自槽底壁向靠近第二侧壁12方向延伸直至与连接壁14连接形成凹部13另一侧的槽侧壁。
在一些实施例中，凹部13沿第二方向Z的两端分别与连接壁14连接。即凹部13沿第二方向Z的长度与沿第二方向Z间隔设置的连接壁14之间的间隔距离一致。凹部13具有较长的长度，阳极极耳和阴极极耳均可以间隔放置在该凹部13内。
请参阅图5和图6，在另一些实施例中，凹部13沿第二方向Z的两端中，一端与第一侧壁11连接，另一端与连接壁14连接。在又一实施例中，凹部13沿第二方向Z的两端分别与第一侧壁11连接。相较于凹部13的沿第二方向Z的两端均与连接壁14连接，凹部13沿第二方向Z的两端中，至少一端与第一侧壁11连接的情况下，凹部13沿第二方向Z具有更小的长度，使得电芯组件10具有更小的体积。
请参阅图7，在另一些实施例中，极耳31包括与第一极片32连接的第一极耳、以及与第二极片33连接的第二极耳；电极端子2包括与第一极耳连接的第一端子21、以及与第二极耳连接的第二端子22；
凹部13的数量为两个，两个凹部13沿第一方向Y间隔设置，第一极耳在一个凹部13内弯折为弧形，第二极耳在另一凹部13内弯折为弧形。
第一极耳和第二极耳中一个为阳极极耳，一个为阴极极耳，分别放置在2个凹部13内。通过设置两个间隔设置的凹部13，使得第一极耳和第二极耳可以分别在不同的凹部13内进行弯折。
请参阅图8，在一些实施例中，凹部13沿第一方向Y的最小宽度为W1，第一极片32靠近电极端子2的一侧沿第一方向Y到连接壁14的最小距离为W2，W2＞W1＞1.2mm。
第一极片32可以为阴极极片。W2＞W1，即第一极片32设置在第一侧壁11和第二侧壁12之间，而不延伸至凹部13和第二侧壁12之间，以避免弯折的极片与第一极片32接触。第一极片32靠近电极端子2的一侧沿第一方向Y到连接壁14的最小距离为W3，为了保证第一极片32和第二极片33的性能，HIA可以设置W3＞W1＞1.2mm。
W1＞1.2mm，即凹部13沿第一方向Y连接第一侧壁11的一端到连接连接壁14的一端的距离大于1.2mm，使得弯折部313弯折为弧形的半径可以达到0.6mm。
在一些实施例中，第一侧壁11到第二侧壁12的最大间隔距离为H1，凹部13到第二侧壁12的最大间隔距离为H2，H1＜H2，H2≥2.0mm。在H2≥2.0mm的情况下，电极能够弯折且不折断。电芯组件10沿厚度方向的厚度为H0，H0≤3.0mm，以保证电芯组件10具有较薄的厚度。
在一实施例中，H0＝1.8mm，H1＝1.55mm，H2＝2.5mm，W1＝1.4mm，W2＝2.3mm，极耳通过两次弯折后与电极端子连接，第一延伸部所在平面到弯折部的最大距离为折弯高度H，折弯高度H＝2.4mm。
在一实施例中，H0＝2.5mm，H1＝2.34mm，H2＝2.8mm，W1＝1.6mm，W2＝2.5mm，极耳通过两次弯折后与电极端子连接，第一延伸部所在平面到弯折部的最大距离为折弯高度H，折弯高度H＝2.6mm。
在一实施例中，H0＝1.5mm，H1＝1.3mm，H2＝2.35mm，W1＝1.3mm，W2＝2.1mm，极耳通过两次弯折后与电极端子连接，第一延伸部所在平面到弯折部的最大距离为折弯高度H，折弯高度H＝2.05mm。
第二方面，本申请还提供了一种用电装置，请参阅图9，用电装置包括第一方面提供的电芯组件10，电芯组件10用于提供电能。
电芯组件10的数量可以为多个，多个电芯组件10之间可串联或并联或混联形成一个整体，通过该整体向外充放电，其中，混联是指多个电芯组件10中既有串联又有并联。
用电装置的具体产品类型包括但不限于移动终端、智能穿戴、电动工具、电动汽车、移动电源等。
由于电芯组件10具有前述有益效果，因此，用电装置的使用安全可靠性较高，使用寿命较长。
在一实施例中，用电装置包括外壳20，外壳20包括相连通的收容空间201和避让空间202，电芯组件10部分卡合于收容空间201内，凹部13卡合于避让空间202内。
通过在外壳20内设置避让空间202，使得具有凹部13的壳体1可以卡合在避让空间202内，保证外壳20和电芯组件10装配紧密。用电装置还可以包括设置于收容空间201内的控制模块30，电极端子2与控制模块30连接。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
应理解，在本申请实施例中，“与A相应的B”表示B与A相关联，根据A可以确定B。但还应理解，根据A确定B并不意味着仅仅根据A确定B，还可以根据A和/或其它信息确定B。
以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (13)
1.一种电芯组件，其特征在于，包括：
壳体，包括沿所述壳体的厚度方向相对间隔设置的第一侧壁和第二侧壁，所述第一侧壁面向所述第二侧壁的一侧设有朝远离所述第二侧壁方向凹陷的凹部；
电极端子，从所述壳体内引出；
电极组件，收容于所述壳体内，所述电极组件和所述电极端子沿第一方向相对设置，所述电极组件包括与所述电极端子连接的极耳，所述极耳包括弯折部，所述弯折部沿所述厚度方向的投影至少部分落在所述凹部，所述厚度方向与所述第一方向相交设置。
2.根据权利要求1所述的电芯组件，其特征在于，所述电极组件包括沿所述厚度方向交替层叠设置的第一极片和第二极片、以及设置在所述第一极片和所述第二极片之间的隔离膜，
所述极耳的数量为多个，所述第一极片和所述第二极片分别与多个所述极耳一一对应连接。
3.根据权利要求2所述的电芯组件，其特征在于，所述极耳还包括第一延伸部、第二延伸部和第三延伸部，所述第一延伸部沿所述第一方向与所述第一极片或所述第二极片连接，所述第二延伸部自所述第一延伸部向远离所述第二侧壁方向延伸，所述第三延伸部与所述第二延伸部沿所述第一方向间隔设置，所述弯折部至少部分弯折为弧形并连接第二延伸部和第三延伸部，至少部分所述弯折部收容于所述凹部内。
4.根据权利要求2所述的电芯组件，其特征在于，所述凹部为沿第二方向延伸的凹槽，所述厚度方向、所述第一方向和所述第二方向两两垂直。
5.根据权利要求4所述的电芯组件，其特征在于，所述壳体还包括连接壁和延伸壁，所述连接壁绕所述第一侧壁设置并连接所述第一侧壁和所述延伸壁，所述第二侧壁的周侧与所述延伸壁密闭连接，所述凹部沿所述第一方向的一端与所述连接壁连接。
6.根据权利要求5所述的电芯组件，其特征在于，所述凹部沿所述第二方向的两端分别与所述连接壁连接。
7.根据权利要求5所述的电芯组件，其特征在于，所述凹部沿所述第二方向的两端中，一端与所述第一侧壁连接，另一端与所述连接壁连接。
8.根据权利要求5所述的电芯组件，其特征在于，所述凹部沿所述第二方向的两端分别与所述第一侧壁连接。
9.根据权利要求7或8所述的电芯组件，其特征在于，所述多个极耳包括与所述第一极片连接的第一极耳、以及与所述第二极片连接的第二极耳；所述电极端子包括与所述第一极耳连接的第一端子、以及与所述第二极耳连接的第二端子；
所述凹部的数量为两个，两个所述凹部沿所述第一方向间隔设置，所述第一极耳的所述弯折部设置在一个所述凹部内，所述第二极耳的所述弯折部在另一所述凹部内。
10.根据权利要求5所述的电芯组件，其特征在于，所述凹部沿所述第一方向的最小宽度为W1，所述第一极片靠近所述电极端子的一侧沿所述第一方向到所述连接壁的最小距离为W2，W2＞W1＞1.2mm。
11.根据权利要求1所述的电芯组件，其特征在于，所述第一侧壁到所述第二侧壁的最大间隔距离为H1，所述凹部到所述第二侧壁的最大间隔距离为H2，H1＜H2，H2≥2.0mm。
12.一种用电装置，其特征在于，包括根据权利要求1至11中任一项所述的电芯组件，所述电芯组件用于提供电能。
13.根据权利要求12所述的用电装置，其特征在于，所述用电装置包括外壳，所述外壳包括相连通的收容空间和避让空间，所述电芯组件部分卡合于所述收容空间内，所述凹部卡合于所述避让空间内。
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