CN209785984U - 一种绝缘膜结构及电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于锂电池生产制造技术领域，具体公开了一种绝缘膜结构及电池，绝缘膜结构的底包部沿第一方向的两侧边分别连接有第一侧包部，第一侧包部的两端分别与底包部的两端平齐，底包部沿第二方向的两侧边分别连接有第二侧包部，至少一个第一侧包部沿第一方向的两端连接有第三侧包部，且与同一第二侧包部相邻的第三侧包部在第二方向上的长度之和大于电芯沿第一方向上的宽度，第二侧包部与相邻的第三侧包部之间设置有缺口，缺口的底部朝底包部一侧设置有切口，切口远离缺口的一端距离底包部预设间距。电池包括电芯，电芯外表面包覆上述绝缘膜结构。本实用新型公开的绝缘膜结构和电池，提高了电池的绝缘性能和外观美观性，降低了电芯包膜的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及锂电池生产制造技术领域，尤其涉及一种绝缘膜结构及电池。
背景技术
锂离子电池因其能量密度高、工作寿命长、工作电压高等优点而被广泛应用到各种采用电力作为驱动的设备中，如手机、电脑、电动汽车等。其中，应用于电动工具和电动汽车等的锂电池一般被称为动力电池。
动力电池的外壳通常为纯铝材质或不锈钢材质，为对动力电池进行绝缘保护和美化动力电池的外观，动力电池的外壳通常包覆有一层绝缘保护膜。现有动力电池的包膜通常采用两种方式实现：一种是从电芯侧边开始包膜、底部和顶部贴覆绝缘片的“回”型包膜方式，另一种是从电芯底部开始包膜、侧边折叠的“U”型包膜方式。
在“回”型包膜方式中，电芯底部会裸露铝壳，底部贴覆的绝缘片容易产生脱落，当动力电池包意外落水后，该种包膜方式难以起到防水和绝缘作用，导致电池短路甚至爆炸等问题；“U”型包膜方式虽能解决电芯底部裸露的问题，但包膜后，绝缘保护膜在电芯两侧底脚处的重叠层数过多，导致电池整体厚度增加，从而导致包膜后的电芯实际尺寸测量出现偏差，在制作模组PACK时，会因重叠层数多导致电芯之间间距偏大，另外，目前常规电芯绝缘膜具有卷径不易做大，频繁换卷造成浪费大，底部折角易起翘的缺点，影响电池的美观性能。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种绝缘膜结构，提高电池的绝缘性能和美观性能。
本实用新型的另一个目的在于提供一种电池，提高电池的绝缘性能和美观性能。
为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：
一种绝缘膜结构，所述绝缘膜结构包括矩形的底包部，所述底包部用于完全包覆电芯的电芯底面，所述底包部沿第一方向的两侧边分别连接有第一侧包部，所述第一侧包部的两端分别与所述底包部的两端平齐，所述底包部沿第二方向的两侧边分别连接有第二侧包部，所述第一方向和所述第二方向垂直；
至少一个所述第一侧包部沿所述第二方向的两端连接有第三侧包部，或每个所述第一侧包部沿所述第二方向的至少一端连接有所述第三侧包部，且每个所述第二侧包部均相邻地设置有至少一个所述第三侧包部；
与同一所述第二侧包部相邻的所述第三侧包部在所述第二方向上的长度之和大于所述电芯沿所述第一方向的宽度，所述第二侧包部与相邻的所述第三侧包部之间设置有缺口，所述缺口的底部朝所述底包部一侧沿所述第二方向设置有切口，所述切口远离所述缺口的一端距离所述底包部预设间距，所述第二侧包部沿所述第一方向的宽度小于所述底包部沿所述第一方向的宽度。
作为优选，所述切口与所述底包部边缘在所述第一方向上的距离等于所述切口与所述底包部在所述第二方向上的预设间距。
作为优选，所述缺口为半腰形、半圆形或圆角矩形。
作为优选，所述缺口的宽度为A，所述切口与所述底包部边缘在所述第一方向上的距离为a，所述底包部边缘与所述缺口外侧边缘之间的距离为y，则A＝a+2y。
作为优选，所述第二侧包部沿所述第二方向的长度小于所述电芯沿所述第一方向的长度。
作为优选，每个所述第一侧包部的两端均延伸有所述第三侧包部，且两个所述第三侧包部相对所述第一侧包部及相对所述第二侧包部均对称。
作为优选，所述底包部的尺寸与所述电芯底面的尺寸相同。
作为优选，所述长度之和与所述电芯沿所述第一方向的宽度之差的取值范围为3mm～5mm。
作为优选，所述第一侧包部沿所述第一方向的长度不小于所述电芯沿第三方向的长度，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向。
一种电池，包括电芯，所述电芯的外表面包覆有如上所述的绝缘膜结构。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型提供的绝缘膜结构，通过设置底包部来包覆电芯的底面，保证电芯底面与电芯侧面的包覆一体成型，从而防止电芯底部的绝缘结构脱离，保证电芯的防水和绝缘性能，提高电芯的安全性能；通过设置第二侧包部，增强对电芯侧面的底缘的包覆，防止底包部和第三侧包部在侧面底缘出现的绝缘膜翘起等影响绝缘性和美观性问题的出现，保证电芯的绝缘性能和美观性能；通过在第二侧包部和第三侧包部之间设置缺口以及切口，减少了第二侧包部和第三侧包部在电芯侧面重叠区的绝缘膜重叠层数，使绝缘膜结构在电芯上的重叠层数最多为三层，减少电芯的绝缘膜重叠层数，从而减小电池的厚度，有利于电池的轻薄化设计，并提高了电芯包膜后尺寸测量的准确性，提高电池品质；同时，电芯的绝缘膜重叠层数减少，可有效解决电芯侧面底部鼓包问题，改善底部折角易起翘的问题，提高了电池的美观性。
本实用新型提供的电池，通过采用上述的绝缘膜结构对电芯进行包覆，降低了电池底部触水后容易短路的风险，大幅减少电池侧边绝缘膜的重叠层数，为电芯宽度节省大量空间，显著提升了电池的能量密度；且包膜后的电池外观平整，不会出现侧边绝缘膜底部因重叠层数不一致而凸起缺陷，外观整齐规正，美观性好。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的带有弯折线的绝缘膜结构的展开结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的电芯和绝缘膜结构的关系示意图；
图3为本实用新型实施例提供的绝缘膜结构的展开结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的绝缘膜结构未折叠第二侧包部时的尺寸关系示意图；
图5为本实用新型实施例提供的绝缘膜结构折叠第二侧包部后的尺寸关系示意图；
图6为现有技术提供的绝缘膜结构未折叠第二侧包部时的示意图；
图7为现有技术提供的绝缘膜结构折叠第二侧包部后的示意图。
图中标记如下：
1’-绝缘膜结构；
1-绝缘膜结构；2-电芯；
11-底包部；12-第一侧包部；13-第二侧包部；14-第三侧包部；15-缺口；16-切口；
21-电芯底面；22-第一侧面；23-第二侧面；24-电芯顶面。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实施方式提供了一种绝缘膜结构1，用于对电芯2进行包膜，保证电池的绝缘性能和外观美观性。
如图1和图2所示，本实施方式提供的绝缘膜结构1在展开状态下为平面，其包括矩形的底包部11，底包部11用于完全包覆电芯2的电芯底面21。底包部11沿第一方向的两侧边分别连接有第一侧包部12，第一侧包部12的两端与底包部11的两端平齐，第一侧包部12用于包覆电芯2两个相对的侧边大面，即第一侧面22。底包部11沿第二方向的两侧边分别连接有第二侧包部13，第一方向和第二方向垂直，上述的第一方向和第二方向均为图1所示的绝缘膜结构1在展开平面状态下的方向。第一侧包部12沿第二方向的至少一端向外延伸有第三侧包部14，或每个第一侧包部12沿第二方向的至少一端连接有第三侧包部14，且每个第二侧包部13均相邻地设置有至少一个第三侧包部14；且与同一第二侧包部13相邻的第三侧包部14沿第二方向的长度之和大于电芯2沿第一方向的宽度，且第二侧包部13与相邻的第三侧包部14之间设置有缺口15。缺口15的底部朝底包部11一侧沿第二方向设置有切口16，切口16远离缺口15的一端距离底包部11预设间距，且第二侧包部13沿第一方向的宽度小于底包部11沿第一方向的宽度，以保证在折第三侧包部14时，电芯2底部两端能被完全包覆。即在缺口15底部切割一道狭长的切口16，该切口16并未延伸至底包部11，且底包部11同一侧的两道切口16之间的距离小于底包部11沿第一方向的宽度。为了保证第一侧包部12能将电芯2的两个第一侧面22完全包覆，第一侧包部12沿第一方向的长度不小于电芯2沿第三方向的长度，第三方向分别垂直于第一方向和第二方向。
图2为本实施方式提供的电芯2和绝缘膜结构1的关系示意图，如图1和图2所示，在本实施例中，电芯2包括电芯顶面24、电芯底面21、两个第一侧面22和两个第二侧面23，其中，第一侧面22为上述的侧边大面。上述的第一方向为电芯底面21的宽度方向，第二方向为电芯底面21的长度方向，第三方向为电芯2的高度方向，即垂直于电芯底面21的高度方向。当采用绝缘膜结构1包覆电芯2时，底包部11用于完全包覆电芯2的底面，且底包部11与电芯底面21的尺寸相同；两个第一侧包部12用于包覆电芯2沿第一方向的两个第一侧面22，第三侧包部14用于包覆电芯2沿第二方向的两个第二侧面23，第二侧包部13用于加强对第二侧面23的包覆，包覆于第二侧面23的底部。
本实施方式提供的绝缘膜结构1，通过设置底包部11，保证电芯2底部与电芯2侧面的包覆一体成型，从而防止电芯2底部的绝缘结构脱离，保证电芯2的防水和绝缘性能，提高电芯2的安全性能。由于第一侧包部12和底包部11相连为一体，第一侧面22的底部棱边可以完全被第一侧包部12包覆。通过设置第二侧包部13，增强对第二侧面23的底缘的包覆，防止底包部11和第三侧包部14在第二侧面23底缘出现的绝缘膜翘起、鼓包等影响绝缘性和美观性问题的出现，保证电芯2的绝缘性能和美观性能。通过找出底角重叠区在原先完整的绝缘膜上的具体位置，并在绝缘膜上料后包膜前，利用冲切机构将该重叠区的绝缘膜预先冲切切除形成缺口15，使得绝缘膜完全包覆于电芯2之后，在第二侧面23底部中间区域仅存在一层绝缘膜，而现有技术中，如图6和图7所示，无缺口15的绝缘膜结构1’在包覆于电芯2之后，会在C处重叠五层绝缘膜。缺口15的设置减少了第二侧包部13和第三侧包部14在电芯2侧面重叠区的绝缘膜重叠层数，使绝缘膜结构1在电芯2上的重叠层数最多为三层，从而减小电池的厚度，有利于电池的轻薄化设计，并提高了电芯2包膜后尺寸测量的准确性，提高电池品质。同时，绝缘膜重叠层数的减少还可有效解决电芯2侧面底部鼓包、褶皱等问题，改善底部折角易起翘的问题，提高了电池的美观性。通过在缺口15上设置切口16，保证在包覆侧面膜时第三侧包部14能够与第二侧包部13相分离，同时保证底角不会漏金属。
在本实施方式中，如图3所示，为了保证电芯2侧面包膜的外观，切口16的深度优选设计为，切口16与底包部11边缘在第一方向上的距离a等于切口16与底包部11在第二方向上的预设间距a’。
在本实施方式中，为保证在连续包膜方案下，冲切切口16后的绝缘膜在拉扯的过程中不会在切口16附近发生撕裂，故缺口15设计为半腰形、半圆形、半椭圆形或圆角矩形，通过圆弧角方式规避应力集中保证拉膜过程更加平稳。优选地，本实施方式中的缺口15优选为圆角矩形，即缺口15靠近底包部11的一边两角设置为圆角。
在本实施方式中，第一侧包部12沿第二方向的两端均延伸有第三侧包部14，从而使第二侧包部13的两侧均设置有第三侧包部14，两个第三侧包部14配合对电芯2的第二侧面23进行包覆，且使第三侧包部14外露的边缘位于第二侧面23上，有助于借助第二侧包部13对第三侧包部14的外露边缘进行压实，防止第三侧包部14的边缘出现翘起等问题。
在其他实施方式中，也可以仅采用一个第三侧包部14对第二侧面23进行包覆，此时，第三侧包部14应绕过第二侧面23与第二侧面23之间的棱角并与第一侧包部12在第一侧面22上重合，使第三侧包部14的边缘位于第一侧面22上，以实现对第二侧面23的完全包覆。该种情况下，可以是每个第一侧包部12沿第二方向的一端延伸有第三侧包部14，且两个第一侧包部12上第三侧包部14的延伸方向相反；或仅有一个第一侧包部12沿第二方向的两端延伸有第三侧包部14，另一个第一侧包部12沿第二方向的两端均不延伸第三侧包部14。
在本实施方式中，位于同一第一侧包部12两端的两个第三侧包部14相对第一侧包部12对称设置，位于同一第二侧包部13两侧的两个第三侧包部14相对第二侧包部13对称设置，从而使每个第三侧包部14的大小和形状均相同，有利于包装膜结构的裁切加工和电池的整体美观性。
在本实施方式中，第二侧包部13远离底包部11的一侧边与第三侧包部14的边缘平齐，有利于绝缘膜的裁切加工，减小绝缘膜材料的浪费。在其他实施中，也可以是第二侧包部13沿第二方向的宽度与第三侧包部14沿第二方向的宽度不同。
可选地，如图3-图5所示，缺口15的宽度为A，缺口15的深度为B，第三侧包部14包覆后缺口15在第二侧面23底部中间区域形成的豁口沿第二方向的长度为z，切口16与底包部11边缘在第一方向上的距离为a，底包部11边缘与缺口15外侧边缘之间的距离为y，则z＝a+y，A＝z+y＝a+2y。两个第三侧包部14在第二侧面23中部的重叠区宽度为X，上述豁口的宽度为E，则E＝2B-X，X即为两个第三侧包部14在第二方向上的长度之和与电芯2沿第一方向的宽度之差，X的取值范围为0mm～10mm。优选地，两个第三侧包部14在第二侧面23的重叠区域沿第一方向的宽度为3mm～5mm，减小绝缘膜在电芯2上的重叠，且保证对电芯2的完全包覆。需要说明的是，在绝缘膜全部包覆完成后，上述豁口处仅有一层绝缘膜，而在现有技术中，如图6和图7所示，该处C处具有五层绝缘膜。在具体设计时，缺口15及切口16的尺寸可以根据实际情况进行设计，再次不做具体举例。
在本实施方式中，第二侧包部13沿第二方向的长度小于电芯2沿第一方向的长度。以在提高第二侧包部13对第二侧面23底缘区域的包覆效果的同时，减小第二侧包部13与第三侧包部14的重叠面积，从而减小电芯2的厚度。
在本实施方式中，第一侧包部12沿第一方向的长度不小于电芯2沿第三方向的长度，优选为大于。更进一步地，第一侧包部12沿第一方向的长度超出电芯2高度的距离为0mm～10mm，有利于使第一侧包部12对电芯顶面24的边缘区域进行包覆，提高电芯2美观性。在电芯2经绝缘膜结构1包覆后，电芯顶面24需贴覆绝缘片进行完全绝缘包覆。
在本实施方式中，绝缘膜结构1可以为带有离型膜的结构，即其包括层叠设置的绝缘膜本体和离型膜，采用离型膜，可以将卷径做大至200米以上，并且有利于改善底部折角易起翘，有利于在对绝缘膜裁切加工过程中，防止废料粘刀模，提高裁切效率。在其他实施方式中，也可以采用无离型膜的绝缘膜结构1。
在本实施方式中，绝缘膜采用PET材质或PT等材质的基膜制成，在其他实施方式中，还可以采用其他具有绝缘防水功效的基膜制成。
本实用新型还提供了一种电池，包括电芯2，电芯2的外表面包覆有上述的绝缘膜结构1。本实施方式提供了以下两种包膜方案：
单片包膜方案流程为：离型膜上料—冲切机构冲切缺口15—切膜机构切膜(包含一次横切与二次丁切)—电芯底面21包膜—第一侧面22包膜—第二侧面23包膜—顶部多出绝缘膜内折包覆电芯顶面24边缘—贴顶贴片；
连续包膜流程为：离型膜上料—冲切机构冲切缺口15—离型纸分离—电芯底面21包膜—第一侧面22包膜—一次横切—二次丁切切出切口16—第二侧面23包膜—顶部多出绝缘膜内折包覆电芯顶面24边缘——贴顶贴片。
具体地，绝缘膜结构1采用下述方式对电芯2进行包膜：
将电芯底面21的中心与底包部11的中心对齐放置；
将两个第一侧包部12依次包裹在电芯2的两个第一侧面22上，且两个第一侧面22的包覆顺序不限；
采用第三侧包部14对电芯2的第二侧面23进行包覆，且两个第二侧面23的包覆顺序不限；
将第二侧包部13由下往上弯折包覆第二侧面23的底缘区域；
将第一侧包部12和第二侧包部13的顶端向内弯折对电芯顶面24边缘区域进行包覆；
对电芯顶面24进行绝缘片贴片。
本实用新型实施方式提供的电池，由于采用上述的绝缘膜结构1，完全覆盖了金属在高电压测试时的静电爬升距离，降低了电池底部触水后容易短路的风险；且提前将多余的绝缘膜切割掉，侧边重叠层数由传统“U”型包膜的五层结构层降低为最多三层、最少一层，大幅度减少电池侧边绝缘膜的重叠层数，为电芯2宽度节省大量空间，显著提升了电池的能量密度，提高了电池尺寸测量的准确度；在做PACK模组时单个电芯2两侧可缩短0.4mm；且包膜后的电池外观整齐规正，美观性好。
注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种绝缘膜结构，其特征在于，所述绝缘膜结构(1)包括矩形的底包部(11)，所述底包部(11)用于完全包覆电芯(2)的电芯底面(21)，所述底包部(11)沿第一方向的两侧边分别连接有第一侧包部(12)，所述第一侧包部(12)的两端分别与所述底包部(11)的两端平齐，所述底包部(11)沿第二方向的两侧边分别连接有第二侧包部(13)，所述第一方向和所述第二方向垂直；
至少一个所述第一侧包部(12)沿所述第二方向的两端连接有第三侧包部(14)，或每个所述第一侧包部(12)沿所述第二方向的至少一端连接有所述第三侧包部(14)，且每个所述第二侧包部(13)均相邻地设置有至少一个所述第三侧包部(14)；
与同一所述第二侧包部(13)相邻的所述第三侧包部(14)在所述第二方向上的长度之和大于所述电芯(2)沿所述第一方向的宽度，所述第二侧包部(13)与相邻的所述第三侧包部(14)之间设置有缺口(15)，所述缺口(15)的底部朝所述底包部(11)一侧沿所述第二方向设置有切口(16)，所述切口(16)远离所述缺口(15)的一端距离所述底包部(11)预设间距，所述第二侧包部(13)沿所述第一方向的宽度小于所述底包部(11)沿所述第一方向的宽度。
2.根据权利要求1所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述切口(16)与所述底包部(11)边缘在所述第一方向上的距离等于所述切口(16)与所述底包部(11)在所述第二方向上的预设间距。
3.根据权利要求2所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述缺口(15)为半腰形、半圆形或圆角矩形。
4.根据权利要求3所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述缺口(15)的宽度为A，所述切口(16)与所述底包部(11)边缘在所述第一方向上的距离为a，所述底包部(11)边缘与所述缺口(15)外侧边缘之间的距离为y，则A＝a+2y。
5.根据权利要求1所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述第二侧包部(13)沿所述第二方向的长度小于所述电芯(2)沿所述第一方向的长度。
6.根据权利要求1所述的绝缘膜结构，其特征在于，每个所述第一侧包部(12)的两端均延伸有所述第三侧包部(14)，且两个所述第三侧包部(14)相对所述第一侧包部(12)及相对所述第二侧包部(13)均对称。
7.根据权利要求1所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述底包部(11)的尺寸与所述电芯底面(21)的尺寸相同。
8.根据权利要求1所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述长度之和与所述电芯(2)沿所述第一方向的宽度之差的取值范围为3mm～5mm。
9.根据权利要求1所述的绝缘膜结构，其特征在于，所述第一侧包部(12)沿所述第一方向的长度不小于所述电芯(2)沿第三方向的长度，所述第三方向分别垂直于所述第一方向和所述第二方向。
10.一种电池，包括电芯(2)，其特征在于，所述电芯(2)的外表面包覆有如权利要求1-9任一项所述的绝缘膜结构(1)。
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