CN207834437U

CN207834437U - 电芯及电池

Info

Publication number: CN207834437U
Application number: CN201820133763.7U
Authority: CN
Inventors: 刘祖超; 肖质文; 宋传涛; 南海洋
Original assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Current assignee: Ningde Amperex Technology Ltd
Priority date: 2018-01-26
Filing date: 2018-01-26
Publication date: 2018-09-07
Anticipated expiration: 2028-01-26

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，公开了一种电芯及电池，其中，电芯包括：主体；阻流器；绝缘层，位于所述主体和所述阻流器之间，所述阻流器粘贴于所述绝缘层的第一表面上；所述第一表面的粗糙度小于3.2um。上述电芯中，阻流器粘贴于绝缘层上，绝缘层位于主体和阻流器之间，主体的热量可以通过绝缘层传导至阻流器；具体地，阻流器粘贴于绝缘层的第一表面，该第一表面的粗糙度小于3.2um，比较光滑，可以加强阻流器与绝缘层之间的粘接强度，进而，可以保证阻流器与主体之间的连接稳定性较好，热传导效率较高，进而能够提高阻流器的触发灵敏度，使阻流器在电池过充前触发，减小或切断电流，改善阻流器对电芯的保护作用。

Description

电芯及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种电芯及电池。

背景技术

现有技术中的电池结构中，一般会将电芯串联一个阻流器，当电芯异常升温时，该阻流器能切断或大幅降低电芯充放电电流，从而起到保护电池的作用。

目前，阻流器一般粘接在电芯的主体上，但经常会出现阻流器起翘，从而导致主体与阻流器之间的传热受阻，进而导致阻流器触发(切断或大幅降低电流)动作存在较长延迟，因此，往往会出现电芯温度已经异常升高，阻流器仍不动作，或者阻流器动作时电芯已经达到过充状态，阻流器未起到保护电芯的作用。

实用新型内容

本实用新型公开了一种电芯及电池，用于改善阻流器对电芯的保护作用。

为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：

一种电芯，包括：

主体；

阻流器；

绝缘层，位于所述主体和所述阻流器之间，所述阻流器粘贴于所述绝缘层的第一表面上；所述第一表面的粗糙度小于3.2um。

经实验研究发现，物体表面越光滑，与粘接剂层接触时，有效接触面积就越大，粘接力越强。上述电芯中，阻流器粘贴于绝缘层上，绝缘层位于主体和阻流器之间，主体的热量可以通过绝缘层传导至阻流器；具体地，阻流器粘贴于绝缘层的第一表面，该第一表面的粗糙度小于3.2um，比较光滑，可以加强阻流器与绝缘层之间的粘接强度，使阻流器与绝缘层之间不易分离，进而，可以保证阻流器与主体之间的连接稳定性较好，热传导效率较高，进而能够提高阻流器的触发灵敏度，使阻流器在电池过充前触发，减小或切断电流，改善阻流器对电芯的保护作用。

可选地，所述第一表面的粗糙度小于1.6um。

可选地，所述第一表面的粗糙度为0.8um。

可选地，所述绝缘层的第二表面的粗糙度小于3.2um。

可选地，还包括粘接剂层，所述粘接剂层位于所述绝缘层和所述主体之间。

可选地，所述绝缘层为PET复合物材料，所述粘接剂层为丙烯酸胶体材料。

可选地，所述绝缘层的厚度为33-43um，所述粘接剂层的厚度为47-53um。

可选地，还包括位于所述绝缘层和所述粘接剂层之间的导热介质层，所述导热介质层包括金属氧化物、碳化物和氮化物材料中的至少一种。

可选地，所述主体设有第一边和第一极耳，所述第一极耳从所述第一边伸出；所述绝缘层粘贴于所述第一边上，所述阻流器与所述第一极耳耦接。

可选地，所述主体还设有第一壁，所述第一壁与所述第一边相邻；所述绝缘层还粘贴到所述第一壁上。

可选地，所述阻流器设置于所述第一边上。

一种电池，包括上述任一技术方案中所述的电芯。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种电芯的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种电芯的侧视结构示意图；

图3为本实用新型另一实施例提供的一种电芯的侧视结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图3所示，本实用新型实施例提供的一种电芯，包括：

主体1，该主体1包括第一极耳11；

阻流器20，该阻流器20在温度达到特定值后触发、以减小经过的电流；该阻流器20与第一极耳11耦接；

绝缘层3，位于主体1和阻流器20之间，该绝缘层3设置于主体1上，阻流器20粘贴于该绝缘层3的第一表面31上；具体地，该绝缘层3第一表面31的粗糙度Ra小于3.2um。

上述电芯中，阻流器20粘贴于绝缘层3上，绝缘层3位于主体1和阻流器20之间，主体1的热量可以通过绝缘层3传导至阻流器20。具体地，阻流器20粘贴于绝缘层3的第一表面31，该第一表面31的粗糙度Ra小于3.2um，比较光滑，与粘接剂层接触时，有效接触面积较大，可以加强阻流器20与绝缘层3之间的粘接强度，使阻流器20与绝缘层3之间不易分离。进而，可以保证阻流器20与主体1之间的连接稳定性较好，热传导效率较高，从而能够提高阻流器20的触发灵敏度，使阻流器20在电池过充前触发，减小或切断电流，改善阻流器20对电芯的保护作用。

具体地，电芯主体1可包括电极组件、电解质和包装壳，电极组件和电解质均设置于包装壳内。电解质可以是电解液，也可以是固态电解质。电极组件包括正极，负极和隔膜，隔膜设置于正极和负极之间。电极组件可以是由正极片、负极片以及隔膜卷绕而成的卷绕电芯，也可以由正极片、负极片以及隔膜堆叠形成的叠片电芯。第一极耳11设置在电极组件的其中一个极片上，可以设置在正极片上，也可以设置在负极片上。

一种具体的实施例中，阻流器20粘贴于该绝缘层3的第一表面31，可以采用以下几种方式中的一种或几种：

方式一，绝缘层3朝向阻流器20的一侧具有粘性，阻流器20直接粘贴于绝缘层3上。

方式二，如图2所示，阻流器20通过双面胶4粘贴于绝缘层3上，双面胶4位于绝缘层3和阻流器20之间。

方式三，如图3所示，阻流器20通过胶带5粘贴于绝缘层3上，阻流器20位于胶带5和绝缘层3之间。

本申请中，绝缘层3第一表面31的粗糙度Ra小于3.2um，当阻流器20采用双面胶4粘贴于该绝缘层3第一表面31上时，绝缘层3与双面胶4之间的粘结力可以达到0.3N/mm以上；进而，当电芯异常发热或是胀气变形时，阻流器20与该绝缘层3之间不易发生剥离，从而可以保证电芯主体1向阻流器20内部的传热效率，以确保阻流器20能够及时触发，改善对电芯的保护作用。

一种具体的实施例中，绝缘层3第一表面31的粗糙度Ra可以小于1.6um，即绝缘层3朝向阻流器20的一侧表面粗糙度Ra小于1.6um；此时，绝缘层3与双面胶4之间的粘结力可以达到0.6N/mm以上。

具体地，绝缘层3第一表面31的粗糙度Ra可以为0.8um；此时，绝缘层3与双面胶4之间的粘结力可以达到0.65N/mm。

具体地，物体表面粗糙度的检测方法有很多，例如，可以通过触针轮廓仪进行离线检测，也可以采用精度较高的光学检测仪器进行在线检测，如采用光学外差轮廓仪或者光切显微镜等设备进行在线检测。

如图1至图3所示，一种具体的实施例中，电芯中还可以包括粘接剂层，该粘接剂层位于绝缘层3的第二表面32一侧，绝缘层3的第二表面32通过该粘接剂层直接粘贴于主体1上。

可选地，绝缘层3为PET复合物材料，粘接剂层采用丙烯酸胶体材料。

进一步地，绝缘层3的厚度可以为33-43um，粘接剂层的厚度可以为47-53um。

可选地，电芯中还可以包括位于绝缘层3和粘接剂层之间导热介质层；该导热介质层可以选取导热效率高且绝缘性能较好的材料，例如金属氧化物材料、碳化物材料或者氮化物材料。

具体地，导热介质层可以为Al₂O₃、MgO、ZnO、SiO₂、BeO、BN、AlN、Si₃N₄或者SiC材料中的至少一种。

如图2和图3所示，一种具体的实施例中，绝缘层3第二表面32的粗糙度Ra可以与第一表面31的粗糙度Ra相同；具体地，例如，绝缘层3第二表面32的粗糙度Ra也小于3.2um，或者进一步地，绝缘层32第二表面32的粗糙度Ra小于1.6um；绝缘层3的第二表面32较光滑，可以加强绝缘层3与电芯主体1之间的粘接强度，进而使阻流器20与电芯主体1之间的粘接强度加强，提升阻流器20与主体1之间的热传导效率，改善阻流器20对电芯的保护效果。

如图1至图3所示，一种具体的实施例中，主体1可以设有第一边10，具体地，该第一边10可以是由包装膜密封形成的封边；第一极耳11从该第一边10伸出，绝缘层3可以粘接于该第一边10上。

进一步地，主体1还包括第一壁13，该第一壁13与第一边10相邻；可选地，第一壁13和第一边10均位于主体1的顶部；具体地，绝缘层3还可以粘接到该第一壁13上。

可选地，绝缘层3还包覆第一边10的边沿截面，从而可以避免第一边10的截面处暴露出铝层，进而可以防止发生电化学腐蚀或者短路。

进一步地，主体1还包括第二极耳12，该第二极耳12与第一极耳11的极性相反，且该第二极耳12也从第一边10伸出。

一种具体的实施例中，阻流器20可以设置于第一边10上；并且，阻流器20与第一极耳11电耦合。

具体地，电芯中还包括第一连接端子21，阻流器20与第一连接端子21电耦合，第一连接端子21与第一极耳11电耦合。

进一步地，电芯还可以包括第二连接端子22，该第二连接端子22与阻流器20电耦合，第一连接端子21和第二连接端子22通过阻流器20连接成一条电流通路，以用于接入电芯主体1的充放电电路中。

具体地，电芯还可以包括转接片23，第一连接端子21和该转接片23电耦合，该转接片23和第一极耳11电耦合，即该转接片23连接于第一连接端子21和第一极耳11之间。

进一步地，电芯中还可以包括转出片24，该转出片24与第二连接端子22电耦合，用于将充放电电流传导至外部用电器件。

一种具体的实施例中，阻流器20可以包括PTC(Positive TemperatureCoefficient)热敏电阻，PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度(居里温度)时，它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。例如，陶瓷PTC热敏电阻在居里温度以下具有小电阻，居里温度以上电阻阶跃性增加1000倍至百万倍。

具体地，阻流器20未触发时，电芯主体1的充放电电流不经过PTC热敏电阻，即PTC热敏电阻不接入电芯主体1的充放电电路中，而当阻流器20触发后，PTC热敏电阻即接入电芯主体1的充放电电路中，从而使充放电电路中的电阻大幅度增加，进而使充放电电流大幅度减小，甚至接近为零，因此达到保护电芯的作用。

另一种具体的实施例中，阻流器20可以包括热敏开关，例如金属弹片开关；具体地，阻流器20未触发时，热敏开关处于闭合状态，允许充放电电流通过；当阻流器20触发后，热敏开关断开，以使充放电电流被切断，从而达到保护电芯的作用。

再或者，阻流器20也可以包括电流保险丝；具体地，超过一定温度时，电流保险丝熔断，从而切断充放电电流，以达到保护电芯的作用。

另外，本实用新型实施例还提供了一种电池，该电池包括上述任一实施例中的电芯。

目前，绝缘层通常采用普通杜邦纸；下面，对于普通杜邦纸和PET复合材料分别与双面胶之间的粘结强度进行实验测试，表1为测试结果。由表1可以看出，PET复合材料与双面胶之间的粘接力更大，大概为普通杜邦纸与双面胶之间粘接力的2.8倍，进而可以得出，采用PET复合材料作为绝缘层，可以提高阻流器与主体之间的粘接强度，使主体向阻流器的传热效果更好，进而可以提高阻流器的触发灵敏度，改善阻流器对电芯的保护作用。

另外，绝缘层也可以采用杜邦纸与聚合物涂层的组合形式，即在杜邦纸表面设置聚合物涂层以使杜邦纸表面光滑，从而满足绝缘层表面粗糙度的要求。

表1粘接力测试结果

接下来，对下述各例中的电芯做过充测试、并通过测试结果来分析各例电芯的安全性；过充是指电芯主体温度升高至发生燃烧或爆炸反应的临界状态。具体地，过充测试的操作为以1C的倍率过充到12V，并在12V的电压下保持2小时。具体地，下述两组测试试验中，第一组电芯的电容量为3Ah，第二组电芯的电容量为3.5Ah。

各例电芯的具体情况如下：

对比例，电芯主体的表面粘贴普通杜邦纸，阻流器通过双面胶粘贴于该普通杜邦纸上；具体地，该普通杜邦纸朝向阻流器一侧表面的粗糙度Ra为3.2um。

实施例一，电芯主体的表面粘贴具有聚合物涂层的杜邦纸，阻流器通过双面胶粘贴于该具有聚合物涂层的杜邦纸上；具体地，该具有聚合物涂层的杜邦纸朝向阻流器一侧表面的粗糙度Ra为1.6um。

实施例二，电芯主体的表面粘贴PET复合材料层，阻流器通过双面胶粘贴于该PET复合材料层上；具体地，该PET复合材料层朝向阻流器一侧表面的粗糙度Ra为0.8um。

表2为各例电芯过充测试的测试结果，其中，过充通过率数据中，分母为过充测试次数，分子为过充测试通过的次数；由表2可以看出，两组测试中，本实用新型实施例(实施例一和实施例二)提供的电芯的过充测试通过率相对于现有技术(对比例)中常规电芯的过充测试通过率有了明显的提高；并且，两组测试中，本实用新型实施例(实施例一和实施例二)提供的电芯的阻流器触发平均温度也显著低于现有技术(对比例)中常规电芯的阻流器触发平均温度，具体地，阻流器触发平均温度即阻流器触发时温度的平均值。因此，综上测试结果可以看出，本实用新型实施例(实施例一和实施例二)提供的电芯的阻流器可以更加及时地触发，能够更有效地避免电芯主体达到过充状态，从而可以更有效地保护电芯。进而，也可以得出，本实用新型实施例(实施例一和

实施例二)中所涉及的几种绝缘层可以加强阻流器与电芯主体之间的粘接强度，提高阻流器与电芯主体之间的导热效率。

表2实施例与对比例过充测试结果

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型实施例进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种电芯，包括：

主体；

阻流器；

2.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述第一表面的粗糙度小于1.6um。

3.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述第一表面的粗糙度为0.8um。

4.根据权利要求1所述的电芯，其中，所述绝缘层第二表面的粗糙度小于3.2um。

5.根据权利要求1所述的电芯，其中，还包括粘接剂层，所述粘接剂层位于所述绝缘层和所述主体之间。

6.根据权利要求5所述的电芯，其中，所述绝缘层为PET复合物材料，所述粘接剂层为丙烯酸胶体材料。

7.根据权利要求5所述的电芯，其中，所述绝缘层的厚度为33-43um，所述粘接剂层的厚度为47-53um。

8.根据权利要求5所述的电芯，其中，还包括位于所述绝缘层和所述粘接剂层之间的导热介质层，所述导热介质层包括金属氧化物、碳化物和氮化物材料中的至少一种。

9.根据权利要求1至8任一项所述的电芯，其中，所述主体包括第一边和第一极耳，所述第一极耳从所述第一边伸出；所述绝缘层粘贴于所述第一边上，所述阻流器与所述第一极耳耦接。

10.根据权利要求9所述的电芯，其中，所述主体还包括第一壁，所述第一壁与所述第一边相邻；所述绝缘层还粘贴到所述第一壁上。

11.根据权利要求9所述的电芯，其中，所述阻流器设置于所述第一边上。

12.一种电池，包括如权利要求1至11任一项所述的电芯。