CN212011167U - 电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电池，包括：壳体、电芯、绝缘膜及盖板。所述绝缘膜包括夹层区。所述夹层区位于所述盖板和所述电芯的顶面之间。所述盖板和所述电芯的顶面贴合将所述夹层区固定。所述绝缘膜自所述夹层区向所述电芯的自由端对折将所述电芯包裹。本申请所述电池采用绝缘膜自上向下包裹电芯，解决了由于电芯最外层的塑料薄膜破损造成的电池短路的问题。同时，本申请所述电池不需要采用保持架便可以将所述绝缘膜固定在所述电芯和所述盖板之间，降低了设备投入成本，减小了生产空间，降低了运行能耗，提高了所述电池的能量密度。

Description

电池

技术领域

本申请涉及电池制造技术领域，特别涉及一种电池。

背景技术

随着移动设备技术的进步，对可充电电池的需求不断增加。低容量的可充电电池可以用于移动电话、笔记本电脑和便捷式摄像机等，而大容量的可充电电池可用于电动汽车的电源等。

锂离子动力电池被广泛应用在电动汽车领域。行业主流的锂离子动力电池主要有方形、软包和圆柱等三种类型。其中，方形锂离子电池因其较高的成组率、较低的PACK成本和较高的系统能量密度而得到广泛的使用。目前方形锂离子电池(以下简称电池)的主体结构包括：盖板、电芯以及壳体。其中，所述壳体为金属材质。所述电池生产过程包括：将所述盖板与所述电芯焊接固定；然后，将所述电芯对折并装入所述壳体；完成填装后，将所述盖板与所述壳体的封口焊接并固定成型，形成所述电池。

在所述电芯装入所述壳体后，所述电芯四周与所述壳体的内壁之间仅有几毫米的间距。在所述电池后序制造及实际使用过程中，所述电芯与所述壳体内壁可能会有相对摩擦等动作发生。而所述电芯的最外层为微米级厚的塑料薄膜。上述摩擦会导致所述电芯最外层的塑料薄膜破损，进而造成所述电池短路，导致起火、爆炸等潜在安全隐患发生。

因此，有必要设计一种新的电池结构来解决由于电芯最外层的塑料薄膜破损造成电池短路的技术问题。

实用新型内容

为解决现有由于电芯最外层的塑料薄膜破损造成电池短路的技术问题，本申请公开了一种电池，所述电池通过将绝缘膜自上向下包裹电芯改善了上述技术问题。所述电池包括：壳体，包括容置腔；至少一个电芯，在所述容置腔内，所述至少一个电芯包括：连接端，在所述至少一个电芯靠近所述容置腔入口的一端，以及自由端，在所述至少一个电芯靠近所述容置腔底部的一端；盖板，同所述连接端连接；以及至少一张绝缘膜，包括夹层区，所述夹层区位于所述盖板和所述连接端之间，其中所述至少一张绝缘膜自所述夹层区向所述自由端对折并包裹所述至少一个电芯。

在一些实施例中，所述至少一张绝缘膜的夹层区包括至少一个开口，以及所述连接端穿过所述至少一个开口并且同所述盖板连接。

在一些实施例中，所述开口包括第一开口和第二开口；所述连接端包括第一连接点和第二连接点，其中，所述第一连接点穿过所述第一开口连接至所述盖板，所述第二连接点穿过所述第二开口连接至所述盖板。

在一些实施例中，所述第一连接点同所述盖板通过激光焊焊接，所述第二连接点同所述盖板通过激光焊焊接。

在一些实施例中，所述至少一张绝缘膜上的边缘区域覆盖所述至少一个电芯的侧面。

在一些实施例中，所述电池还包括胶黏剂，在所述至少一个电芯的侧面至少部分地覆盖所述至少一张绝缘膜的边缘区域。

在一些实施例中，所述盖板同所述连接端连接的一端设置有绝缘材料。

综上，本申请提供一种电池。所述电池包括：壳体、电芯、绝缘膜以及盖板。所述绝缘膜包括夹层区。所述夹层区位于所述盖板和所述电芯的顶面之间。所述盖板和所述电芯的顶面贴合将所述夹层区固定。所述绝缘膜自所述夹层区向所述电芯的自由端对折将所述电芯包裹。所述夹层区上还设置有开口。所述盖板通过所述开口同所述电芯的连接端连接在一起。本申请所述电池采用绝缘膜自上向下包裹电芯，解决了由于电芯最外层的塑料薄膜破损造成的电池短路的问题。此外，本申请所述电池不需要采用保持架便可以将所述绝缘膜固定在所述电芯和所述盖板之间，降低了设备投入成本，减小了生产空间，降低了运行能耗，提高了所述电池的能量密度。

附图说明

图1是根据本申请实施例提供的一种电池外观示意图；

图2是根据本申请实施例提供的一种电池的爆炸图；

图3是根据本申请实施例提供的一种电芯的结构示意图；

图4是根据本申请实施例提供的一种绝缘膜的结构示意图；

图5是根据本申请实施例提供的一种电池制备方法的流程图；

图6是根据本申请实施例提供的一种生成电芯组件的流程图；以及

图7A至7H是根据本申请实施例提供的一种制备电池的过程示意图。

具体实施方式

以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。

这里使用的术语仅用于描述特定示例实施例的目的，而不是限制性的。

考虑到以下描述，本申请的这些特征和其他特征、以及结构的相关元件的操作和功能、以及部件的组合和制造的经济性可以得到明显提高。参考附图，所有这些形成本申请的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。

以下描述可以显著改进本申请的这些和其他特征，以及结构的相关元件的操作和功能，以及组件的组合和制造的经济效率。所有这些都参考附图形成本申请的一部分。然而，应该清楚地理解，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。还应理解，附图未按比例绘制。

为解决现有由于电芯最外层的塑料薄膜破损造成电池短路的技术问题，在生产实际中，可以引入一种耐磨塑料材质的绝缘膜。采用该绝缘膜将所述电芯包裹后装入所述壳体。所述绝缘膜可以将所述电芯与所述壳体有效地分隔，从而杜绝了由于所述电芯外层塑料薄膜破损引起的灾情发生。

所述绝缘膜通常是自下向上包裹住所述电芯——即所述绝缘膜从所述电芯靠近所述电池壳体的底部的部分向上包裹住所述电芯。所述方法需要采用保持架将所述盖板附近的所述绝缘膜定位和固定。采用所述保持架将所述绝缘膜进行定位和固定的过程是：对热熔机构的热熔焊头加热；加热后的所述热熔焊头作用在所述盖板附近的所述绝缘膜和所述保持架上，将所述绝缘膜和所述保持架热熔；所述绝缘膜和所述保持架热熔后融合在一起；从而，所述绝缘膜固定在所述保持架上。

然而，所述绝缘膜自下向上包裹电芯的方法依然存在包裹工艺复杂，成本高的问题，并且，所述电芯的上部需要预留避让空间以安装所述保持架，可能会降低所述电池的能量密度；生产中需要配置保持架安装机构、绝缘膜定位机构、热熔机构以及其他各种配套设备，增大了设备投入成本、占地面积和运行能耗。

因此，本申请还提供一种电池。所述电池可以是锂离子电池，也可以是氢燃料电池或者其他类型的电池等。所述电池可以应用在各种领域，比如电池可以是手机电池、电脑电池、汽车电池、无人机电池等。图1是根据本申请实施例提供的一种电池200的外观示意图。图2是根据本申请实施例提供的电池200 的爆炸图。具体地，电池200可以包括壳体300、电芯400、绝缘膜500以及盖板600。

壳体300可以包括容置腔310。电芯400收容于容置腔310内。容置腔310 用于承载电芯400，为电芯400提供有效束缚和保护。壳体300可以由导电的金属材料制成。例如，铝材，铝合金，等等。壳体300可以通过焊接同盖板600 密封连接。壳体300也可以通过其它方式同盖板600密封连接。

电芯400设置于容置腔310内。图3是根据本申请实施例提供的一种电芯 400的结构示意图。电芯400可以包括一个裸电芯410。电芯400也可以包括多个裸电芯410。图3所示的电芯400由两个裸电芯410形成。图3所示为两个裸电芯410平铺的状态。电芯400可以由多个裸电芯410串联或者并联形成。所述多个裸电芯410之间可以通过连接片连接。每个裸电芯410可以包括正极片、隔膜和负极片。每个裸电芯410可以由所述正极片、所述隔膜和所述负极片依次堆叠而成。裸电芯410的最外层可以是所述隔膜。为了便于说明，本申请下面的描述中以电芯400中包含有两个裸电芯410为例进行说明。需要说明的是，图3仅仅示出了由裸电芯410形成电芯400的过程。裸电芯410的结构以及电芯400的结构在图3中未详细示出。裸电芯410的一端设置有正极耳411和负极耳412。两个裸电芯410对折形成电芯400。对折的部位在裸电芯410上设置有正极耳411和负极耳412的一端。两个裸电芯410的大面414相互贴合。贴合后的两个裸电芯410形成电芯400。

继续参考图2，电芯400可以包括连接端420。连接端420指的是电芯400 靠近容置腔310开口的一端。连接端420可以包括正极耳411和负极耳412。当不同的裸电芯410之间采用连接片并联或者串联时，连接端420还可以包括所述连接片。连接端420还可以包括顶面423。正极耳411和负极耳412可以设置在顶面423上。连接端420同盖板600连接。可以采用激光焊或其他方式将连接端420和盖板600焊接在一起。连接端420可以包括第一连接点421和第二连接点422。第一连接点421和第二连接点422可以指连接端420上同盖板600 连接的部位。比如第一连接点421和第二连接点422可以分别是正极耳411和负极耳412上的焊接位。第一连接点421和第二连接点422分别连接至盖板600。第一连接点421可以设置在裸电芯410的正极耳411上或者正极耳411附近。第二连接点422可以设置在裸电芯410的负极耳412上或者负极耳412附近。

电芯400还可以包括自由端430。自由端430指的是电芯400靠近容置腔 310底部的一端。

绝缘膜500为具有电绝缘性的薄膜。绝缘膜500可以是一张或者多张。绝缘膜500绝缘并且耐磨。绝缘膜500包裹电芯400以避免电芯400同壳体200 直接接触，提高了安全性。

图4是根据本申请实施例提供的绝缘膜500展开状态的结构示意图。绝缘膜500包括夹层区510和边缘区域520。夹层区510指的是绝缘膜500上的部分区域。夹层区510位于盖板600和连接端420之间。夹层区510的两个表面(即，上表面、下表面)分别贴合至电芯400的顶面423和盖板600。盖板600和顶面423紧密贴合将夹层区510固定在盖板600和顶面423之间。绝缘膜500自夹层区510向自由端430对折并包裹电芯400。上述设计不需要采用保持架便可以将绝缘膜500固定在电芯400和盖板600之间。因此，在生产实际中，同所述保持架相关的安装机构、定位机构、热熔机构以及其他各种配套设备都可以取消，进而降低了设备投入成本，减小了生产空间，降低了运行能耗。此外，电芯400 上也可以不需要设置用于安装所述保持架的避让空间，进而提高了所述电池的能量密度。

继续参考图2，绝缘膜500的边缘区域520在电芯400的侧面和底面弯折。绝缘膜500的大小可以足够大以使边缘区域520在电芯400的侧面和底面可以部分地重合。图2所示540为边缘区域520在所述底面和所述侧面弯折后的重合区域。电池200还可以包括胶黏剂700。边缘区域520在所述侧面和所述底面弯折后，可以采用胶黏剂700将绝缘膜500的边缘区域520封闭。胶黏剂700 可以是胶布，例如图2所示。所述胶布可以粘贴在所述底面和所述侧面外以将边缘区域520封闭。胶黏剂700也可以是液体状的胶水。所述胶水可以被涂抹在重合区域540。重合区域540通过所述胶水的作用连接在一起。这样，绝缘膜 500便在边缘区域520处闭合并包裹电芯400。

绝缘膜500上可以设置有一个或者多个开口530。开口530可以设置在夹层区510上。开口530可以为正极耳411和/或负极耳412提供通道。开口530可以使正极耳411和/或负极耳412顺利地同盖板600电连接，以保证所述电连接的畅通。开口530还可以为连接端420同盖板600的连接提供通道。开口530 的个数可以是一个或者多个。为了便于说明，在本申请下面的描述中，以绝缘膜500上设置有两个开口为例进行说明。具体地，开口530可以包括第一开口 531和第二开口532。第一开口531和第二开口532分别同第一连接点421和第二连接点422对应。第一连接点421可以穿过第一开口531连接至盖板600；第二连接点422可以穿过第二开口532连接至盖板600。

盖板600可以同壳体300组装在一起，并且封闭容置腔310。盖板600同壳体300组装在一起后形成的封闭空间可以将电芯400完全包裹。盖板600上可以设置注液孔610。在盖板600组装至壳体300后，电解液可以通过注液孔610 注入容置腔310的内部。所述电解液可以是液体状态并充满容置腔310内。所述正极片、所述负极片以及所述隔膜浸泡在所述电解液中。以锂离子电池为例，所述电解液的作用是：一方面，所述电解液可以提供部分活性锂离子，所述部分活性锂离子作为充放电过程中的导电离子使用；另一方面，所述电解液可以提供离子通道，所述离子通道使得锂离子可以在壳体300内部自由移动。

在盖板600组装至壳体300后，盖板600同电芯400的顶面423贴合。盖板600上还可以设置有绝缘材料。所述绝缘材料可以设置在盖板600同顶面423 贴合的部位。所述绝缘材料可以避免盖板600和电芯400直接接触，提高了安全性。盖板600可以通过开口530同正极耳411和/或负极耳412连接。盖板600 还可以通过开口530同电芯400的连接端420连接。比如，可以采用激光焊将盖板600同连接端420的第一连接点421、第二连接点422焊接在一起。

综上，本申请提供一种电池200。电池200包括：壳体300、电芯400、绝缘膜500以及盖板600。绝缘膜500包括夹层区510。夹层区510位于盖板600 和电芯400的顶面423之间。盖板600和电芯400的顶面423贴合将夹层区510 固定。绝缘膜500自夹层区510向电芯400的自由端430对折将电芯400包裹 (即，自上而下的包裹电芯400)。夹层区510上还设置有开口530。电芯400 的连接端420可以穿过开口530同盖板600连接在一起。本申请所述电池200不需要采用保持架便可以将绝缘膜500固定在电芯400和盖板600之间。因此，在生产实际中，同所述保持架相关的安装机构、定位机构、热熔机构以及其他各种配套设备都可以取消，进而降低了设备投入成本，减小了生产空间，降低了运行能耗。此外，电芯400上也可以不需要设置用于安装所述保持架的避让空间，进而提高了所述电池的能量密度。

本申请还公开了一种电池制备方法。图5是根据本申请实施例提供的一种电池制备方法的流程图。所述电池的制备方法包括：

S210，生成电芯组件。关于所述电芯组件的结构已经在本申请中予以描述，在此不再赘述。生成电芯组件的具体过程如图6所示，包括：

S211，提供所述盖板。关于所述盖板的结构已经在本申请中予以描述，在此不再赘述。

S212，在所述盖板上放置所述至少一张绝缘膜。关于所述至少一张绝缘膜的结构已经在本申请中予以描述，在此不再赘述。

S213，在所述至少一张绝缘膜上放置所述至少一个电芯，所述至少一个电芯包括连接端；然后将所述盖板同所述至少一个电芯的连接端连接。图7A示出了根据本申请实施例提供的盖板600、绝缘膜500和电芯400的位置关系。电芯 400包括两个裸电芯410。在绝缘膜500上放置电芯400后可以将盖板600同电芯400的连接端连接。比如，可以将盖板600同电芯400的连接端焊接在一起。所述焊接的焊接位可以通过绝缘膜500上设置的开口。焊接完成后，可以将两个裸电芯410在所述连接端的部位翻折，将两个裸电芯410的大面414贴合(如图7B所示)。

S214，将所述至少一张绝缘膜自所述夹层区向所述自由端对折；以及用所述至少一张绝缘膜的边缘区域包裹所述至少一个电芯的侧面。所述至少一张绝缘膜的尺寸大于所述至少一个电芯。如图7C所示，可以将绝缘膜500沿着电芯400的棱边翻折，使绝缘膜500贴合至电芯400的两个大面414。图7D示出了将绝缘膜500翻折后的电芯结构示意图。图7E示出了将绝缘膜500的边缘区域 520翻折的过程示意图。图7F示出了将绝缘膜500包裹电芯400后的电池结构示意图。图7F中还示出了边缘区域520翻折后的重叠区域540。

S215，在所述至少一个电芯的侧面施加胶黏剂并将所述至少一张绝缘膜的边缘区域封闭。图7G示出了胶黏剂700在电芯400上的一些粘贴部位。图7G 所示胶黏剂为胶布。所述胶布可以粘贴在电芯400的底面和侧面外以将绝缘膜 500的边缘区域520封闭并且固定在电芯400的侧面和底面。

综上，生成了所述电芯组件。

继续参考图6。在生成了所述电芯组件后，S220，提供壳体，所述壳体包括容置腔。比如，所述壳体可以是壳体300，所述容置腔可以是容置腔310。所述壳体的结构已经在本申请中予以描述，在此不再赘述。

S230，将所述电芯组件放入所述容置腔内，其中所述自由端朝向所述容置腔的底部，所述连接端朝向所述容置腔的开口。

此外，将所述电芯组件放入所述容置腔后，可以将所述盖板和所述壳体进行装配并密封。密封完成后还可以通过所述盖板上的注液孔向所述容置腔内注入电解液。图7H示出了盖板600同壳体300装配完成后的电池结构示意图。

本申请所述电池以及所述电池制备方法的优点如下：

1)降低设备投入成本：相对于传统绝缘膜包裹工艺的十几步工序，本实用新型通过从所述夹层区向所述自由端的包裹方式，采用更少的工艺步骤，即可完成包裹入壳、电池成型动作，不需要传统工艺的安装保持架机构、二次定位安装绝缘膜机构、热熔机构等，从而降低前期设备采购的成本及后期设备运行、维护成本，减少设备占地面积，降低设备运行能耗，并节省了保持架的采购费用；

2)提升产品良率及设备利用率：本实用新型工艺不需要传统工艺的安装保持架动作、二次定位安装绝缘膜动作、热熔动作等，及其相配合动作，以上动作均会在包裹过程生成电池不良品，如安装保持架过程可能存在安装不良，二次定位绝缘膜定位不准确，热熔效果不良等情况的不良品，并产生不良品后需人为停机，干预自动化生产过程，本实用新型工艺降低了电池在成型过程中产生坏品及设备停机的风险，提升产品良率及设备利用率；

3)提升电池能量密度：传统包裹工艺，选取的电芯要求在靠近盖板处进行避空处理，用来安装保持架，固定从下向上包裹的绝缘膜；而本实用新型采用从上向下的包裹方式，将电芯全部包裹，充分利用盖板以下空间，相同壳体体积，本实用新型提升了电芯所占体积比，从而提升电池整体能量密度。

综上所述，在阅读本详细公开内容之后，本领域技术人员可以明白，前述详细公开内容可以仅以示例的方式呈现，并且可以不是限制性的。尽管这里没有明确说明，本领域技术人员可以理解本申请意图囊括对实施例的各种合理改变，改进和修改。这些改变，改进和修改旨在由本申请提出，并且在本申请的示例性实施例的精神和范围内。

此外，本申请中的某些术语已被用于描述本申请的实施例。例如，″一个实施例″，″实施例″和/或″一些实施例″意味着结合该实施例描述的特定特征，结构或特性可以包括在本申请的至少一个实施例中。因此，可以强调并且应当理解，在本说明书的各个部分中对″实施例″或″一个实施例″或″替代实施例″的两个或更多个引用不一定都指代相同的实施例。此外，特定特征，结构或特性可以在本申请的一个或多个实施例中适当地组合。

应当理解，在本申请的实施例的前述描述中，为了帮助理解一个特征，出于简化本申请的目的，本申请有时将各种特征组合在单个实施例、附图或其描述中。或者，本申请又是将各种特征分散在多个本申请的实施例中。然而，这并不是说这些特征的组合是必须的，本领域技术人员在阅读本申请的时候完全有可能将其中一部分特征提取出来作为单独的实施例来理解。也就是说，本申请中的实施例也可以理解为多个次级实施例的整合。而每个次级实施例的内容在于少于单个前述公开实施例的所有特征的时候也是成立的。

在一些实施方案中，表达用于描述和要求保护本申请的某些实施方案的数量或性质的数字应理解为在某些情况下通过术语″约″，″近似″或″基本上″修饰。例如，除非另有说明，否则″约″，″近似″或″基本上″可表示其描述的值的±20％变化。因此，在一些实施方案中，书面描述和所附权利要求书中列出的数值参数是近似值，其可以根据特定实施方案试图获得的所需性质而变化。在一些实施方案中，数值参数应根据报告的有效数字的数量并通过应用普通的舍入技术来解释。尽管阐述本申请的一些实施方案列出了广泛范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中都列出了尽可能精确的数值。

本文引用的每个专利，专利申请，专利申请的出版物和其他材料，例如文章，书籍，说明书，出版物，文件，物品等，可以通过引用结合于此。用于所有目的的全部内容，除了与其相关的任何起诉文件历史，可能与本文件不一致或相冲突的任何相同的，或者任何可能对权利要求的最宽范围具有限制性影响的任何相同的起诉文件历史。现在或以后与本文件相关联。举例来说，如果在与任何所包含的材料相关联的术语的描述、定义和/或使用与本文档相关的术语、描述、定义和/或之间存在任何不一致或冲突时，使用本文件中的术语为准。

最后，应理解，本文公开的申请的实施方案是对本申请的实施方案的原理的说明。其他修改后的实施例也在本申请的范围内。因此，本申请披露的实施例仅仅作为示例而非限制。本领域技术人员可以根据本申请中的实施例采取替代配置来实现本申请中的申请。因此，本申请的实施例不限于申请中被精确地描述过的那些实施例。

Claims (7)

1.一种电池，其特征在于，包括：

壳体，包括容置腔；

至少一个电芯，在所述容置腔内，所述至少一个电芯包括：

连接端，在所述至少一个电芯靠近所述容置腔入口的一端，以及

自由端，在所述至少一个电芯靠近所述容置腔底部的一端；

盖板，同所述连接端连接；以及

至少一张绝缘膜，包括夹层区，所述夹层区位于所述盖板和所述连接端之间，

其中所述至少一张绝缘膜自所述夹层区向所述自由端对折并包裹所述至少一个电芯。

2.如权利要求1所述电池，其特征在于，所述至少一张绝缘膜的夹层区包括至少一个开口，以及

所述连接端穿过所述至少一个开口并且同所述盖板连接。

3.如权利要求2所述电池，其特征在于，所述开口包括第一开口和第二开口；

所述连接端包括第一连接点和第二连接点，其中，所述第一连接点穿过所述第一开口连接至所述盖板，所述第二连接点穿过所述第二开口连接至所述盖板。

4.如权利要求3所述电池，其特征在于，所述第一连接点同所述盖板通过激光焊焊接，所述第二连接点同所述盖板通过激光焊焊接。

5.如权利要求1所述电池，其特征在于，所述至少一张绝缘膜上的边缘区域覆盖所述至少一个电芯的侧面。

6.如权利要求5所述电池，其特征在于，还包括胶黏剂，在所述至少一个电芯的侧面至少部分地覆盖所述至少一张绝缘膜的边缘区域。

7.如权利要求1所述电池，其特征在于，所述盖板同所述连接端连接的一端设置有绝缘材料。

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