CN214378756U - 电芯结构、锂电池以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及锂电池技术领域，具体提供了一种电芯结构、锂电池以及电子设备。一种电芯结构，包括：本体；多个内极耳，伸出于所述本体一侧设置，所述多个内极耳形成至少两个支撑结构；所述支撑结构包括由若干内极耳朝向所述本体厚度方向弯折形成的弯折部，和由所述若干内极耳的端部连接形成的第一连接部；以及外极耳结构，包括与所述至少两个支撑结构的所述第一连接部固定连接的第二连接部，和与所述第二连接部固定连接的外极耳。本公开电芯结构安全可靠性更高。

Description

电芯结构、锂电池以及电子设备

技术领域

本公开涉及锂电池技术领域，具体涉及一种电芯结构、锂电池以及电子设备。

背景技术

锂电池作为可循环充放电的储能器件，目前被广泛应用于电子产品、新能源汽车等领域。对于手机等电子设备来说，如何提高锂电池在例如跌落等情况下的安全可靠性是必要的研究方向。

实用新型内容

为提高相关技术中锂电池安全可靠性，本公开实施方式提供了一种电芯结构、锂电池以及电子设备。

第一方面，本公开实施方式提供了一种电芯结构，包括：

本体；

多个内极耳，伸出于所述本体一侧设置，所述多个内极耳弯折形成至少两个支撑结构，所述至少两个支撑结构在所述本体厚度方向上依次并排设置；每个所述支撑结构包括由若干内极耳朝向所述本体厚度方向弯折形成的弯折部，和由所述若干内极耳的端部连接形成的第一连接部；以及

外极耳结构，包括与所述至少两个支撑结构的所述第一连接部固定连接的第二连接部，和与所述第二连接部固定连接的外极耳。

在一些实施方式中，所述外极耳位于所述第二连接部沿所述本体厚度方向上的中部。

在一些实施方式中，所述外极耳结构还包括连接于所述第二连接部与所述外极耳之间的缓冲部，所述缓冲部的两端分别固定连接于所述第二连接部沿所述本体厚度方向的两端。

在一些实施方式中，所述缓冲部与所述第二连接部形成三角形结构。

在一些实施方式中，所述多个内极耳在所述本体厚度方向上形成对称设置的两个支撑结构。

在一些实施方式中，每个所述支撑结构结构包括：

由若干内极耳朝向所述本体厚度方向的外侧弯折形成的所述弯折部，和由所述若干内极耳的端部连接且朝向所述本体厚度方向的内侧弯折形成的所述第一连接部。

在一些实施方式中，所述本体包括正极极片和负极极片，所述正极极片和所述负极极片层叠卷绕设置。

在一些实施方式中，所述多个内极耳均为正极内极耳，所述外极耳为正极外极耳。

在一些实施方式中，所述多个内极耳均为负极内极耳，所述外极耳为负极外极耳。

第二方面，本公开实施方式提供了一种锂电池，包括：

根据第一方面任一实施方式所述的电芯结构；和

电芯保护板，所述外极耳的端部与所述电芯保护板的电极端子连接。

第三方面，本公开实施方式提供了一种电子设备，包括根据第二方面任一实施方式所述的锂电池。

本公开实施方式的电芯结构，包括本体和多个内极耳，多个内极耳伸出于所述本体一侧设置，多个内极耳形成至少两个支撑结构，支撑结构包括由若干内极耳朝向本体厚度方向弯折形成的弯折部和由若干内极耳的端部连接形成的第一连接部，外极耳结构包括与支撑结构的所述第一连接部固定连接的第一连接部和与第二连接部固定连接且端部伸出电芯结构的外极耳。本公开电芯结构通过将多个内极耳分散形成多组支撑结构，外极耳结构的第一连接部与多组支撑结构连接，从而在例如跌落、撞击等外极耳受到外力冲击的情况下，外极耳受到的载荷可以更均匀的分布在内极耳上，降低内极耳变形导致的短路风险，提高电芯结构的安全可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，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是相关技术中电芯结构的极片的结构示意图。

图2是相关技术中电芯结构的结构示意图。

图3是根据本公开一些实施方式中电芯结构的结构示意图。

图4是根据本公开一些实施方式中电芯结构的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，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方式，都属于本公开保护的范围。此外，下面所描述的本公开不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

锂电池作为可循环充放电的储能器件，目前被广泛应用于电子产品、新能源汽车等领域。传统锂电池电芯结构包括卷绕式和叠片式，由于叠片式电芯是将正负极极片和隔膜对位堆叠而成，工序复杂、耗时长，因此在智能电子产品中往往较多的采用卷绕式电芯。对于卷绕式电芯结构，由于正负极极片为一整片的卷绕式极片，增加极片的极耳数量，可以使得各个极耳之间的极片实现并联，极大的降低了电池内阻，提高电池高倍率充电能力，显著降低大电流恒流充电时间，是实现快充的必要技术方案之一。

相关技术中的多极耳电芯结构可参见图1、图2所示。图1示出了相关技术中多极耳电芯结构的极片结构，如图1所示，极片10可以是正极片也可以是负极片，本示例中极片10以正极片为例进行说明。极片10包括集流体，正极极片的集流体一般采用铝箔，集流体可以单面或者双面涂布活性物质。继续参照图1，极片10为卷绕式极片，在极片宽度方向的一侧，设置有多个伸出极片的内极耳20，多个内极耳20沿极片长度方向依次间隔设置。

图1所示的正负极片层叠卷绕封装之后，形成的电芯结构截面如图2所示。极片10的多个内极耳20首先朝向电芯厚度方向的一侧弯折后焊接，然后经过第二次U型弯折后与外极耳30转焊接为一体，外极耳30在电芯封装之后伸出电芯外部，从而与电池保护板上的电极端子焊接，再次封装后形成完整的锂电池。图2中仅示出了正极极耳的结构，本领域技术人员可以理解，负极极耳与之同理，本公开对此不再赘述。

如图2所示，相关技术中电池在受到跌落、撞击等外部作用力时，外极耳30很容易受到y方向的外力，从而外极耳30在外力作用向下挤压内极耳20。由于内极耳20在电芯厚度方向上载荷分布不均匀，如图2中所示，左侧的内极耳相对于右侧的内极耳会受到更大的作用力，从而容易发生形变导致结构损坏，并且一旦正极内极耳与负极接触，会导致电池短路，严重时甚至导致起火爆炸。由此可见，相关技术中的电芯结构在跌落、撞击等情况下的安全可靠性较差。

正是基于上述相关技术中存在的缺陷，本公开实施方式提供了一种电芯结构、锂电池以及电子设备，旨在提高电池的安全可靠性。

第一方面，本公开实施方式提供了一种电芯结构。在一些实施方式中，电芯结构包括本体，本体指形成电芯的主体结构。以卷绕式电芯为例，正极片和负极片层叠卷绕，且正负极片之间设置有隔膜进行绝缘，对于锂离子电池，在对正负极片封装之后正负极片之间可填充有电解液。而对于叠片式电芯，多个正负极片依次堆叠设置，且相邻极片之间设置隔膜进行绝缘，对于锂离子电池，在对正负极片封装之后正负极片之间同样可填充有电解液。

在本公开实施方式中，电芯结构为多极耳电芯，也即正负极片均具有多个内极耳。值得说明的是，本公开电芯结构并不局限于卷绕式的多极耳电芯，对于例如叠片式电芯结构同样可以适用，本公开对此不作限制。

正负极片卷绕或堆叠之后，正极片和负极片的多个内极耳均伸出于本体一侧。在本公开实施方式中，并非像图2所示将相同极性的内极耳全部朝向一侧弯折形成一个支撑结构，而是将多个内极耳弯折形成多个支撑结构，由多个支撑结构承载外力冲击。

具体来说，为便于表述，下文中以其中一个极性的极耳结构为例进行说明，也即下文中所述的多个内极耳均为正极极片的内极耳或者负极极片的内极耳，本领域技术人员对此可以理解，本公开不再赘述。

在本公开实施方式中，极片的多个内极耳弯折形成至少两个支撑结构，也即将多个内极耳分为至少两组，每组的内极耳弯折形成一个支撑结构。具体来说，每个支撑结构包括由每组的若干内极耳朝向本体厚度方向弯折形成的弯折部，若干内极耳的端部可通过例如焊接连接形成第一连接部。从而多个支撑结构即可形成对应数量的第一连接部。

电芯结构还包括外极耳结构，外极耳结构包括外极耳和第二连接部，第二连接部与多个支撑结构的第一连接部固定连接，从而实现与极片所有极耳的焊接。外极耳一端与第二连接部焊接连接，另一端为自由端，在电芯结构封装之后，外极耳的自由端即可伸出于电芯之外，与电池保护板上对应极性的电极焊接连接。

通过上述可知，本公开实施方式的电芯结构，将极片的多个内极耳分散形成多个支撑结构，外极耳结构的第一连接部同时与多组支撑结构连接，从而当外极耳受到外力冲击的情况下，外极耳受到的作用力载荷可以均匀的分布在内极耳上，提高内极耳结构的承载能力，降低内极耳部分变形导致的短路风险，提高电芯结构的安全性。

图3示出了本公开一些实施方式中的电芯结构，下面结合图3对本公开电芯结构进一步说明。

如图3所示，在一些实施方式中，电芯结构为卷绕式多极耳电芯结构，也即电芯结构的本体由卷绕式的正极片、负极片以及隔膜层叠后卷绕形成，正负极片可以由铝塑膜封装填充电解液形成电芯。对于卷绕式电芯结构的具体结构，本领域技术人员参照相关技术毫无疑义可以理解并充分实现，本公开对此不再赘述。

参照图1所示可知，多极耳极片在卷绕后，同一极片的多个内极耳重叠对应，也即正极片的所有内极耳重叠对应，负极片的所有内极耳重叠对应。本公开实施方式中，正负极片的极耳结构相同，图3仅示出正极极耳的结构，本领域技术人员对此可以理解。

如图3所示，正极片100为卷绕式结构，其卷绕的每一层伸出一个或两个内极耳110，在本实施方式中，多个内极耳形成的两个支撑结构，并且两个支撑结构关于本体厚度方向的中线对称设置。

具体来说，在本体的厚度方向(图3中x方向)上，正极片100卷绕后形成多个层叠对应的内极耳110。本实施方式中，将所有内极耳110分为沿厚度方向中间对称的两组，也即图3中左右对称的两组内极耳110。

两组内极耳110分别朝向本体x方向的外侧弯折一次，例如图3中所示，位于左侧的多个内极耳110朝向左侧弯折，而位于右侧的多个内极耳110朝向右侧弯折。多个内极耳110弯折的目的是对多个内极耳110进行焊接连接，例如内极耳110弯折后端部通过锡焊的方式焊接连接，从而正极片100的多个内极耳110形成并联，降低极片内阻。

每个支撑结构200的多个内极耳110经过一次弯折焊接之后，各个内极耳110弯折的部分形成弯折部210，多个内极耳110端部焊接的部分形成第一连接部220。在本实施方式中，为便于外极耳结构的焊接，每个第一连接部220呈U型朝向本体厚度方向的中央水平翻折，也即，图3中所示，位于左侧的支撑结构200的多个内极耳110一次弯折之后，再向右侧进行二次水平翻折。而位于右侧的支撑结构200的多个内极耳110一次弯折之后，再向左侧进行二次水平翻折。

外极耳结构包括第二连接部310和外极耳320，第二连接部310与两个支撑结构的第一连接部220焊接连接，外极耳320的一端与第二连接部310焊接连接，另一端作为与外部电路连接的自由端。

结合图3可知，本实施方式中，当外极耳320受到例如跌落、撞击等外力冲击时，第二连接部310对下方内极耳110施加的载荷被两个支撑结构200均匀分配，从而避免受力位置容易变形，提高内极耳110的承载能力。

值得说明的是，在本实施方式中，外极耳320设置在第二连接部310沿x方向的中部，从而使得作用力分配更加均匀，进一步提高极耳的承载能力。但是，本领域技术人员可以理解，外极耳320在x方向的位置无需限制位于第二连接部310中部，还可以根据具体场景需求进行设置。

通过上述可知，本公开实施方式的电芯结构，通过将极片的多个内极耳设置为多个支撑结构，从而提高内极耳承载能力，当外极耳受到外力冲击的情况下，外极耳受到的作用力载荷可以均匀的分布在内极耳上，降低内极耳部分变形导致的短路风险，提高电芯结构的安全性。并且，在本实施方式中，两个支撑结构对称设置，并且两个支撑结构的支撑作用点位于本体厚度方向的两端，可以更好的分布载荷，进一步提高内极耳的承载能力。

在一些实施方式中，为了进一步提高极耳的承载能力，外极耳结构还包括有缓冲部，下面结合图4实施方式进行具体说明。

在本实施方式中，外极耳结构包括第二连接部310和外极耳320，在第二连接部310与外极耳320之间还设置有缓冲部330。如图4所示，具体来说，缓冲部330为与外极耳320和第二连接部310连接形成的框架结构。

缓冲部330的作用主要有如下三个：

一是便于外极耳320的连接，提高外极耳320的连接强度。外极耳320需要与第二连接部310焊接连接，由于外极耳320厚度非常小，只有微米级别，若直接将外极耳320的端部与第二连接部310平面焊接，其焊接部分很小强度较低，而且焊接难度较大。因此，本实施方式中，设置缓冲部330的框架结构来分别焊接外极耳320和第二连接部310，降低焊接难度，同时增加外极耳320的焊接面积，提高焊接强度。

二是作为外极耳320受到外力冲击时的缓冲结构。当外极耳320在受到例如跌落、撞击等外力作用时，外极耳320向下施加作用力，缓冲部330的框架结构可以通过轻微的弹性形变消除一部分作用力影响，降低内极耳的作用力。

三是使得外极耳320对下方内极耳的载荷分布更均匀，通过缓冲结构避免外极耳320的力集中在受力点附近，而是均匀分布在整个内极耳结构上，提高内极耳的承载能力。

继续参照图4，在本实施方式中，缓冲部330与第二连接部310形成三角形结构，三角形具有稳定性高的优点，从而可以进一步提高极耳的承载能力，提高电芯结构的安全可靠性。

对于本实施方式中其他未尽详述之处，本领域技术人员参照前述实施方式毫无疑问可以理解并充分实施，本公开对此不再赘述。

通过上述可知，本公开实施方式的电芯结构，通过在外极耳与第二连接部之间设置缓冲部，提高外极耳连接强度，提高极耳承载能力，从而提高电芯结构的安全可靠性。

上述实施方式中，仅针对电芯结构的正极耳结构进行了具体说明，本领域技术人员可以理解，对于负极耳结构参照上述实施即可，本公开不再赘述。

上述对本公开实施方式的电芯结构进行了说明，本领域技术人员可以理解，在上述实施方式的基础上，本公开电芯结构还可以有其他可替代的实施方式。

在一些替代实施方式中，电芯结构的支撑结构数量并不局限于上述的两组，还可以是其他任何适于实施的数量，并且理论上来说，支撑结构的数量越多，内极耳的承载能力越强，但是外极耳结构与内极耳的焊接难度也越大。而且可以理解，多组支撑结构也无需限定对称设置，本领域技术人员可以根据具体需求进行设置，本公开对此不再枚举。

在另一些替代实施方式中，本公开电芯结构并不局限于上述的卷绕式电芯结构，同样可以适用于叠片式电芯结构，从而多个正极片或者负极片的内极耳即可按照上述实施方式设置。本领域技术人员对此可以理解，本公开不再赘述。

在又一些替代实施方式中，缓冲部330的结构也不局限于上述的三角形结构，还可以是其他任何适于实施的缓冲结构，例如其他形状的框架结构，本公开对此不作限制。

通过上述可知，本公开实施方式的电芯结构，将极片的多个内极耳分散形成多个支撑结构，外极耳结构的第一连接部同时与多组支撑结构连接，从而当外极耳受到外力冲击的情况下，外极耳受到的作用力载荷可以均匀的分布在内极耳上，提高内极耳结构的承载能力，降低内极耳部分变形导致的短路风险，提高电芯结构的安全性。在一些实施方式中，两个支撑结构对称设置，并且两个支撑结构的支撑作用点位于本体厚度方向的两端，可以更好的分布载荷，进一步提高内极耳的承载能力。通过在外极耳与第二连接部之间设置缓冲部，提高外极耳连接强度，提高极耳承载能力，从而提高电芯结构的安全可靠性。

第二方面，本公开实施方式提供了一种锂电池，其包括上述任一实施方式中所述的电芯结构和电芯保护板，电芯结构的正负极外极耳分别与保护板上的正负极端子连接。

对于本公开锂电池未尽详述之处，本领域技术人员参见上述说明以及相关技术可以理解并充分实现，本公开不再赘述。

第三方面，本公开实施方式提供了一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施方式中所述的锂电池。本公开电子设备可以是任何适于实施的设备类型，例如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等，本公开对此不作限制。

通过上述可知，本公开实施方式的锂电池和电子设备，将电芯结构极片的多个内极耳分散形成多个支撑结构，外极耳结构的第一连接部同时与多组支撑结构连接，从而当外极耳受到外力冲击的情况下，外极耳受到的作用力载荷可以均匀的分布在内极耳上，提高内极耳结构的承载能力，降低内极耳部分变形导致的短路风险，提高电芯结构的安全性。

显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本公开创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种电芯结构，其特征在于，包括：

本体；

多个内极耳，伸出于所述本体一侧设置，所述多个内极耳弯折形成至少两个支撑结构，所述至少两个支撑结构在所述本体厚度方向上依次并排设置；每个所述支撑结构包括由若干内极耳朝向所述本体厚度方向弯折形成的弯折部，和由所述若干内极耳的端部连接形成的第一连接部；以及

外极耳结构，包括与所述至少两个支撑结构的所述第一连接部固定连接的第二连接部，和与所述第二连接部固定连接的外极耳。

2.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，

所述外极耳位于所述第二连接部沿所述本体厚度方向上的中部。

3.根据权利要求1或2所述的电芯结构，其特征在于，

所述外极耳结构还包括连接于所述第二连接部与所述外极耳之间的缓冲部，所述缓冲部的两端分别固定连接于所述第二连接部沿所述本体厚度方向的两端。

4.根据权利要求3所述的电芯结构，其特征在于，

所述缓冲部与所述第二连接部形成三角形结构。

5.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，

所述多个内极耳形成两个支撑结构，且两个支撑结构关于所述本体厚度方向的中线对称设置。

6.根据权利要求5所述的电芯结构，其特征在于，每个所述支撑结构结构包括：

由若干内极耳朝向所述本体厚度方向的外侧弯折形成的所述弯折部，和由所述若干内极耳的端部连接且朝向所述本体厚度方向的内侧弯折形成的所述第一连接部。

7.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，

所述本体包括正极极片和负极极片，所述正极极片和所述负极极片层叠卷绕设置。

8.根据权利要求1所述的电芯结构，其特征在于，

所述多个内极耳均为正极内极耳，所述外极耳为正极外极耳；

或者，

所述多个内极耳均为负极内极耳，所述外极耳为负极外极耳。

9.一种锂电池，其特征在于，包括：

根据权利要求1至8任一项所述的电芯结构；和

电芯保护板，所述外极耳的端部与所述电芯保护板的电极端子连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括根据权利要求9所述的锂电池。

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