CN209786061U - 二次电池 - Google Patents

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耿天凤
张小文
杨建东
李星
金义矿
刘强
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Abstract

本申请提供了一种二次电池，涉及电池技术领域，所述的二次电池包括：壳体，所述壳体具有开口和内腔；顶盖组件，覆盖于所述开口；电极组件，位于所述内腔，且所述电极组件包括电极单元和极耳单元，沿长度方向X，所述电极单元具有相对设置的两侧部，所述极耳单元从所述侧部延伸出；和连接部件，用于连接所述极耳单元与所述顶盖组件；其中，所述极耳单元设置有第一吸热层，以缓解现有技术中存在的由于极耳处温度升高损伤极片的技术问题。

Description

二次电池
【技术领域】
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种二次电池。
【背景技术】
二次电池通常包括壳体、收容于壳体的电极组件以及固定于壳体的顶盖组件，而电极组件的极耳单元经由连接部件与顶盖组件的电极端子电连接。在装配电极组件和连接部件时，通常先将极耳单元直接焊接于连接部件，然后再将极耳单元弯折，以减少极耳单元占用的空间。
目前针对极耳单元位于两侧的二次电池，由于极耳单元与连接部件的焊接部过流面积较小，焊接部温度升高，温度向二次电池内部蔓延，损伤极片和隔离膜等，导致二次电池内部短路，增加二次电池失效风险。
【实用新型内容】
有鉴于此，本申请实施例提供了一种二次电池，以缓解现有技术中存在的由于极耳处温度升高损伤极片的技术问题。
本申请提供的二次电池包括：
壳体，所述壳体具有开口和内腔；
顶盖组件，覆盖于所述开口；
电极组件，位于所述内腔，且所述电极组件包括电极单元和极耳单元，沿长度方向X，所述电极单元具有相对设置的两侧部，所述极耳单元从所述侧部延伸出；和
连接部件，用于连接所述极耳单元与所述顶盖组件；
其中，所述极耳单元设置有第一吸热层。
在一种可能的设计中，所述第一吸热层的比热容大于所述极耳单元的比热容。
在一种可能的设计中，所述极耳单元包括多个沿厚度方向层叠设置的极耳；
所述极耳包括本体部和延伸部，所述本体部从所述侧部延伸出，所述延伸部相对于所述本体部弯折；
沿长度方向X，所述延伸部包括远离所述电极单元的第一端面，所述第一吸热层设置于所述第一端面；和/或，所述本体部的外表面设置有所述第一吸热层。
在一种可能的设计中，所述连接部件包括第一连接板、第二连接板和第三连接板；
所述第一连接板和所述第二连接板通过第一弯折部连接，所述第二连接板和所述第三连接板通过第二弯折部连接；
沿长度方向X，所述第二连接板包括第二端面，所述第二端面背向所述电极单元设置；
所述第二端面上设有导热层。
在一种可能的设计中，所述导热层的导热系数大于所述连接部件的导热系数。
在一种可能的设计中，所述导热层设置在所述第二端面高于所述第二弯折部的顶部的区域。
在一种可能的设计中，沿长度方向X，所述第二连接板包括面向所述电极单元的第三端面，所述第三端面设置有第二吸热层。
在一种可能的设计中，所述第二吸热层设置在所述第三端面低于所述第二弯折部的顶部的区域。
在一种可能的设计中，所述第一吸热层选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和玻璃纤维材料中的一种或几种。
在一种可能的设计中，所述导热层选自石墨烯、硅胶片、碳纤维和氮化硼材料中的一种或几种。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请提供的二次电池包括电极组件，电极组件包括电极单元和极耳单元，极耳单元设置有第一吸热层，第一吸热层能吸收极耳单元上的热量，使极耳单元的温度降低，从而减少由于充放电过程中过流影响，连接部件处温升过高，温度从极耳单元向二次电池内部传递，进而降低正负极极片与隔离膜损伤使二次电池内部短路的可能，降低了二次电池失效的风险，提高了二次电池的安全性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
【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，下面描述中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它的附图。
图1为本申请所提供二次电池在一种具体实施例中的俯视图；
图2为图1的爆炸图；
图3为图2中电极组件的结构示意图；
图4为连接部件的结构示意图；
图5为图1的A-A向剖视图的第一种结构示意图；
图6为图5中a处的放大图；
图7为图1的A-A向剖视图的第二种结构示意图；
图8为图7中b处的放大图。
附图标记：
1-电极组件；
11-电极单元；
12-极耳单元；
121-本体部；
122-延伸部；
122a-第一端面；
122b-第一吸热层；
2-连接部件；
21-第一连接板；
22-第二连接板；
221-第二端面；
221a-导热层；
222-第三端面；
222a-第二吸热层；
23-第三连接板；
24-第一弯折部；
25-第二弯折部；
3-顶盖组件；
31-顶盖板；
311-防爆口；
32-电极端子；
4-壳体。
【具体实施方式】
为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅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作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。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“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。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
图1为本申请所提供二次电池在一种具体实施例中的俯视图；图2为图1的爆炸图；图3为图2中电极组件1的结构示意图；图4为连接部件2的结构示意图；图5为图1的A-A向剖视图的第一种结构示意图；图6为图5中a处的放大图；图7为图1的A-A向剖视图的第二种结构示意图；图8为图7中b处的放大图。
如图1和图2所示，本申请实施例提供的二次电池包括壳体4、电极组件1、顶盖组件3以及连接部件2。
壳体4可具有六面体形状或者其他形状，该壳体4内部形成内腔，用于容纳电极组件1和电解液，壳体4的一端形成开口，使得电极组件1可通过该开口放置于壳体4的内腔。其中，壳体4可包括金属材料，例如铝或铝合金等导电金属材料制成，也可由塑胶绝缘材料制成。
电极组件1包括电极单元11和极耳单元12，沿长度方向X，电极单元11具有相对设置的两侧部，极耳单元12从侧部延伸出，极耳单元12包括多个沿厚度方向层叠设置的极耳。电极单元11包括阳极极片、阴极极片和隔离膜，其中，隔离膜位于相邻阳极极片与阴极极片之间，用于隔开阳极极片与阴极极片。电极组件1可通过阳极极片、阴极极片和以及位于阳极极片和阴极极片之间的隔离膜一同堆叠或卷绕形成。
其中，阳极极片包括阳极集流体(例如铜箔)和涂覆在阳极集流体表面的阳极活性物质层(例如石墨、碳或硅)，阴极极片包括阴极集流体(例如铝箔)和涂覆在阴极集流体表面的阴极活性物质层(例如三元材料、磷酸铁锂或钴酸锂)。在电极组件1的阳极，极耳单元12与阳极极片相连，并从电极单元11中伸出，且该极耳单元12可直接由阳极集流体裁切而成；在电极组件1的阴极，极耳单元12与阴极极片相连，并从电极单元11中伸出，且该极耳单元12可直接由阴极集流体裁切形成。
连接部件2用于连接极耳单元12与顶盖组件3。顶盖组件3覆盖开口设置，包括顶盖板31和极柱，顶盖板31固定于壳体4的开口，顶盖板31上开设有注液孔，电解液可以通过注液孔被注入到电池的内部。顶盖板31还包括密封件，密封件与注液孔密封配合，用于密封注液孔。从而将电极组件1和电解液封闭于壳体4的内腔，极柱设置于顶盖板31，并包括阳极极柱和阴极极柱，两极柱与对应的极耳之间通过连接部件2电连接，顶盖板31设置有防爆口311。
极耳单元12位于两侧的二次电池，需使用连接部件2将极耳单元12与极柱相连，通常需要将极耳单元12与连接部件2焊接，由于焊接部截面积较小，在充放电过程中由于过流影响，连接部件2处温升过高，温度将会从极耳单元12向二次电池内部传递，进而会损伤正负极极片与隔离膜，造成二次电池内部短路，引发安全风险。
为了解决上述技术问题，如图2和图3所示，极耳单元12设置有第一吸热层122b。第一吸热层122b能吸收极耳单元12上的热量，通过将极耳单元12设置有第一吸热层122b，使极耳单元12的温度降低，从而减少充放电过程中由于过流影响，连接部件2处温升过高，温度从极耳单元12向二次电池内部传递的可能，进而减少正负极极片与隔离膜损伤使二次电池内部短路风险，提高了二次电池的安全性。
当电流经过时，由于第一吸热层122b能吸收极耳单元12上的热量，能够降低极耳单元12的局部温升，进而降低由于损伤与极耳单元12相近的极片或隔离膜边缘导致的二次电池局部短路引发失效的风险。
其中，第一吸热层122b可采用喷涂、粘接、沉积等方式设置在极耳单元12上。
第一吸热层122b的厚度小于0.1毫米，较佳的，第一吸热层122b的厚度为0.01～0.1毫米，以保证在不损失二次电池能量密度的基础上保证较佳的吸热效果。
第一吸热层122b可以由能吸热的材料制成。较佳的，吸热层吸热材料的比热容应大于1kJ kg-1K-1。在使用时，第一吸热层122b本身的温度能够升高，吸收与它接触的极耳单元12的热量，从而降低第二连接板22的热量传递到电极单元11上的风险。
在一种具体实施方式中，第一吸热层122b选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和玻璃纤维材料中的一种或几种，由于这些材料吸热性能好，可以吸收与它接触的极耳单元12的热量，从而使极耳单元12的温度降低，减小第二连接板22的热量传递到电极单元11上的风险。
在一种具体实施方式中，第一吸热层122b的比热容大于极耳单元12的比热容，即第一吸热层122b的材料的比热容大于极耳单元12材料的比热容。由于第一吸热层122b的比热容大于极耳单元12的比热容，因此，第一吸热层122b可以作为吸热介质，通过第一吸热层122b将极耳单元12中的热量带走。由于第一吸热层122b的比热容较大，因此，极耳单元12的温度不会明显升高，从而减少温度从极耳单元12向二次电池内部传递的可能，进而降低正负极极片与隔离膜损伤使二次电池内部短路的风险，提高了二次电池的安全性。
在一种具体实施方式中，极耳单元12包括多个沿厚度方向层叠设置的极耳；极耳包括本体部121和延伸部122，本体部121从侧部延伸出，延伸部122相对于本体部121弯折；沿长度方向X，延伸部122包括远离电极单元11的第一端面122a，第一吸热层122b设置于第一端面122a；和/或，本体部121的外表面设置有第一吸热层122b。
可选的，延伸部122远离电极单元11的第一端面122a上设有第一吸热层122b，第一吸热层122b作为吸热介质，通过第一吸热层122b将极耳单元12中的热量带走，带走的热量可以向壳体4传递，也可以向壳体内部的气体传递，从而防止充放电过程中由于过流影响，极耳单元12处温升过高，温度从极耳单元12向二次电池内部传递，进而防止损伤正负极极片与隔离膜，防止二次电池内部短路，提高了二次电池的安全性。
可选的，由于极耳单元12包括多个沿厚度方向层叠设置的极耳，每一层极耳均包括本体部121和弯折部，第一吸热层122b可以设置在每一层极耳的外表面，第一吸热层122b可以作为吸热介质，通过第一吸热层122b将每一层极耳中的热量带走，从而防止充放电过程中由于过流影响，极耳单元12处温升过高，温度从极耳向二次电池内部传递，进而防止损伤正负极极片与隔离膜，防止二次电池内部短路，提高了二次电池的安全性。
可选的，延伸部122远离电极单元11的第一端面122a上设有第一吸热层122b，同时，每一层极耳的外表面也均设置第一吸热层122b，通过第一吸热层122b将极耳单元12或者每一层极耳中的热量带走，防止充放电过程中由于过流影响，极耳单元12处温升过高，温度从极耳单元12向二次电池内部传递。
如图4、图5和图6所示，连接部件2包括第一连接板21、第二连接板22和第三连接板23；第一连接板21和第二连接板22通过第一弯折部24连接，第二连接板22和第三连接板23通过第二弯折部25连接。其中第一连接板21与顶盖组件3连接，第三连接板23与极耳单元12连接。沿长度方向X，第二连接板22包括第二端面221，第二端面221背向电极单元11设置；第二端面221上设有导热层221a，导热层221a可以将第二连接板22上产生的热量传递到壳体4或者壳体4内的气体，从而降低第二连接板22的温度。
其中，第二连接板22和第三连接板23通过第二弯折部25连接，第三连接板23与极耳单元12连接。当极耳单元12与第三连接板23焊接处，由于过流面积小，引起温度升高时，热量从第三连接板23传递至第二连接板22后，可以经导热层221a将热量传递到壳体4或者壳体4内的气体，从而减少极耳单元12与第三连接板23焊接处由于温度过高，热量从极耳单元12向二次电池内部传递的可能，进而降低正负极极片与隔离膜损伤发生二次电池内部短路的可能，提高了二次电池的安全性。
导热层221a可采用喷涂、粘接、沉积等方式设置在第二连接板22上。
导热层221a可以由导热性能良好的材料制成。
在一种具体实施方式中，导热层221a选自石墨烯、硅胶片、碳纤维和氮化硼材料中的一种或几种，由于这些材料导热性能好，可以将与它接触的第二连接板22的热量传递出去，从而减少极耳单元12与第三连接板23焊接处由于温度过高，热量从极耳单元12向二次电池内部传递的可能，进而降低正负极极片与隔离膜发生二次电池内部短路的可能，提高了二次电池的安全性。
在一种具体实施方式中，导热层221a的导热系数大于连接部件2的导热系数。导热层221a的材料的导热系数大于连接部件2材料的导热系数。由于导热层221a的导热系数大于连接部件2的导热系数，从而导热层221a的导热性能要比连接部件2的导热性能好，因此可以将与它接触的第二连接板22的热量传递出去，使第三连接板23的温度降低，从而减少极耳单元12与第三连接板23焊接处由于温度过高，热量从极耳单元12向二次电池内部传递的可能，进而降低正负极极片与隔离膜发生二次电池内部短路的可能，提高了二次电池的安全性。
在一种具体实施方式中，导热层221a设置在第二端面221高于第二弯折部25的顶部的区域。换句话说，沿高度方向Z，从第二弯折部25的顶部向上的高度区域覆盖有导热层221a，使导热层221a的覆盖高于第二弯折部25的顶部的整个区域，提高了导热层221a的导热效果。
导热层221a的厚度小于0.1毫米，较佳的，导热层221a的厚度为0.01～0.1毫米。以在不损失二次电池能量密度的基础上保证较佳的导热效果。
在一种具体实施方式中，沿长度方向X，第二连接板22包括面向电极单元11的第三端面222，第三端面222设置有第二吸热层222a。当电流经过时，由于第二吸热层222a能吸收第二连接板22上的热量，可以将与第二吸热层222a接触的第二连接板22的热量吸收，进一步使第三连接板23的温度降低，从而减少由于极耳单元12与第三连接板23焊接处温度过高，热量从极耳单元12向二次电池内部传递的情况，能够降低极耳单元12的局部温升，进而减少由于损伤与极耳单元12相近的极片或隔离膜边缘导致的二次电池局部短路引发失效的风险。
其中，第二吸热层222a可采用喷涂、粘接、沉积等方式设置在第三端面222上。
第二吸热层222a的厚度小于0.1毫米，较佳的，第二吸热层222a的厚度为0.01～0.1毫米。以保证在不损失二次电池能量密度的基础上保证较佳的吸热效果。
第二吸热层222a可以由能吸热的材料制成。较佳的，吸热层吸热材料比热容应大于1kJ kg-1K-1。在使用时，第二吸热层222a本身的温度能够升高，吸收与它接触的第二连接板22的热量，从而降低第二连接板22的热量传递到极耳单元12上的风险。
在一种具体实施方式中，第二吸热层222a选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和玻璃纤维材料中的一种或几种，由于这些材料吸热性能好，可以吸收与它接触的第二连接板22的热量，从而使第二连接板22的温度降低。
在一种具体实施方式中，第二吸热层222a设置在第三端面222低于第二弯折部25的顶部的区域。换句话说，沿高度方向Z，从第二弯折部25的顶部向下的高度区域覆盖第二吸热层222a，使第二吸热层222a的覆盖低于第二弯折部25的顶部的区域，从而降低第二连接板22的热量传递到极耳单元12的风险。
如图7和图8所示，第二吸热层222a的上端与导热层221a的下端可以对齐设置，第二吸热层222a吸收的热量可以从导热层221a传递出去，提高了散热效果。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体具有开口和内腔；
顶盖组件，覆盖于所述开口；
电极组件，位于所述内腔，且所述电极组件包括电极单元和极耳单元，沿长度方向(X)，所述电极单元具有相对设置的两侧部，所述极耳单元从所述侧部延伸出；和
连接部件，用于连接所述极耳单元与所述顶盖组件；
其中，所述极耳单元设置有第一吸热层。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一吸热层的比热容大于所述极耳单元的比热容。
3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述极耳单元包括多个沿厚度方向层叠设置的极耳；
所述极耳包括本体部和延伸部，所述本体部从所述侧部延伸出，所述延伸部相对于所述本体部弯折；
沿长度方向(X)，所述延伸部包括远离所述电极单元的第一端面，所述第一吸热层设置于所述第一端面；和/或，所述本体部的外表面设置有所述第一吸热层。
4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述连接部件包括第一连接板、第二连接板和第三连接板；
所述第一连接板和所述第二连接板通过第一弯折部连接，所述第二连接板和所述第三连接板通过第二弯折部连接；
沿长度方向(X)，所述第二连接板包括第二端面，所述第二端面背向所述电极单元设置；
所述第二端面上设有导热层。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述导热层的导热系数大于所述连接部件的导热系数。
6.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述导热层设置在所述第二端面高于所述第二弯折部的顶部的区域。
7.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，沿长度方向(X)，所述第二连接板包括面向所述电极单元的第三端面，所述第三端面设置有第二吸热层。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，
所述第二吸热层设置在所述第三端面低于所述第二弯折部的顶部的区域。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一吸热层选自聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚苯乙烯、醋酸纤维素、乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮和玻璃纤维材料中的一种或几种。
10.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述导热层选自石墨烯、硅胶片、碳纤维和氮化硼材料中的一种或几种。
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