CN214477543U - 电芯及用电装置 - Google Patents

Abstract

一种电芯，包括外壳、收容于外壳中的电极组件及电连接于电极组件的第一极耳。第一极耳包括第一部分、第二部分和第三部分。第一部分电连接于电极组件，第二部分伸出外壳，第三部分连接于第一部分和第二部分之间。沿电芯的厚度方向，第一部分的厚度为H₁，第二部分的厚度为H₂，第三部分的厚度为H₃，H₁<H₂，H₃自第一部分至第二部分逐渐增大。本申请还提供一种具有上述电池的用电装置。本申请有利于降低夹具化成时位于第一极耳边缘的极片界面接触不紧密而导致的黑斑析锂风险。

Description

电芯及用电装置

技术领域

本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种电芯及具有所述电芯的用电装置。

背景技术

锂离子电池具有比能量高，自放电低，循环寿命长对环境无污染等优点，在电动工具、电动汽车、便携式电子设备等领域有着广泛应用。

锂离子电池通常包括外壳、电极组件和极耳。电极组件容置于外壳内，极耳电连接于电极组件的极片表面并自外壳伸出以连接外部元件。然而，电极组件于设有极耳的位置的厚度通常大于电极组件其它位置的厚度，化成时电极组件受压不均匀，在后续的充放电过程中，极片容易出现黑斑析锂，导致电芯容量损失、厚度膨胀超标、循环性能降低等问题。

实用新型内容

为解决现有技术以上不足之处，有必要提供一种电芯。

另外，还有必要提供一种具有上述电芯的用电装置。

本申请提供一种电芯，包括外壳、收容于外壳中的电极组件及电连接于电极组件的第一极耳。第一极耳包括第一部分、第二部分和第三部分。第一部分电连接于电极组件，第二部分伸出外壳，第三部分连接于第一部分和第二部分之间。沿电芯的厚度方向，第一部分的厚度为H₁，第二部分的厚度为H₂，第三部分的厚度为H₃，H₁<H₂，H₃自第一部分至第二部分逐渐增大。

本申请将第一极耳划分为厚度不等的三个部分，用于连接电极组件的第一部分厚度最小，因此可以减小电极组件于第一极耳处与其它位置的厚度差，因此有利于降低夹具化成时位于第一极耳边缘的极片界面接触不紧密而导致的黑斑析锂风险。同时，由于用于连接电极组件的第一部分厚度最小，因此第一极耳在外壳内占用的空间也减小，有利于提高电芯的能量密度。此外，厚度渐变的第三部分能够改善第一部分和第二部分连接处容易产生应力集中的问题，进而减小发生机械滥用时第一极耳由于应力集中发生断裂的风险。

在一些可能的实现方式中，沿电芯的宽度方向，第一部分的宽度为W₁，第二部分的宽度为W₂。W₁>W₂，从而保证第一极耳与电极组件之间的连接强度。

在一些可能的实现方式中，W₁≤5W₂。当W₁过大时，第一极耳与第二极耳可能在电芯的厚度方向上出现重叠，进而容易导致电极组件在上述重叠区域厚度急剧增加而引发黑斑析锂问题。

在一些可能的实现方式中，沿电芯的厚度方向，第三部分包括两个相对的外表面，外表面为平面或曲面的其中一种。

在一些可能的实现方式中，0.1H₂≤H₁。当H₁过小时，不利于保证第一极耳与电极组件之间的连接强度。

在一些可能的实现方式中，电极组件包括第一极片、第二极片和设置于第一极片和第二极片之间的隔膜。第一极片、隔膜和第二极片经层叠或卷绕形成电极组件。第一部分电连接于第一极片。沿电芯的长度方向，第一部分与第三部分的连接处位于第一极片外。如此，可以避免厚度较大的第二部分和第三部分与第一极片重叠而导致电极组件厚度的显著增加。

在一些可能的实现方式中，外壳包括第一袋体和第二袋体，第一袋体和第二袋体配合形成主体部和侧翼，主体部用于收容电极组件，侧翼连接于主体部，第二部分伸出侧翼。

在一些可能的实现方式中，电芯还包括绝缘胶，绝缘胶设于侧翼和第一极耳之间且连接第一极耳与侧翼。绝缘胶用于在封装时，防止第一极耳与封装膜中的金属层之间发生短路，而且绝缘胶在封装时能够与封装膜热熔连接在一起，防止电芯漏液。

在一些可能的实现方式中，电芯还包括电连接于电极组件的第二极耳。第二极耳包括第四部分、第五部分和第六部分。第四部分电连接于电极组件，第五部分伸出外壳，第六部分连接于第四部分和第五部分之间。沿电芯的厚度方向，第四部分的厚度为H₄，第五部分的厚度为H₅，第六部分的厚度为H₆，H₄<H₅，H₆自第四部分至第五部分逐渐增大。本申请将第二极耳划分为厚度不等的三个部分，用于连接电极组件的第四部分厚度最小，因此可以减小电极组件于第二极耳处与其它位置的厚度差，因此有利于降低夹具化成时位于第二极耳边缘的极片界面接触不紧密而导致的黑斑析锂风险。同时，由于用于连接电极组件的第四部分厚度最小，有利于进一步提高电芯的能量密度。此外，厚度渐变的第六部分能够改善第四部分和第五部分连接处容易产生应力集中的问题。

本申请还提供一种用电装置，包括如上电芯。

附图说明

图1为本申请一实施方式提供的电芯的结构示意图。

图2为图1所示的电芯在未封装前的结构示意图。

图3为一些实施例中图2所示的电芯的第一极片展开时的结构示意图。

图4为图1所示的电芯的第一极耳的结构示意图。

图5为图1所示的电芯的第二极耳的结构示意图。

图6为另一些实施例中图2所示的电芯的第一极片展开时的结构示意图。

图7为本申请一实施方式提供的用电装置的结构示意图。

主要元件符号说明

用电装置 1

外壳 10

主体部 11

侧翼 12

电极组件 20

第一极片 21

卷绕起始端 21a

卷绕末端 21b

第二极片 22

第一极耳 30

第一部分 31

第二部分 32

第三部分 33

第二极耳 40

第四部分 41

第五部分 42

第六部分 43

绝缘胶 50

电芯 100

第一袋体 101

第二袋体 102

顶面 111

底面 112

第一侧面 113

第二侧面 114

上表面 115

第一集流体 211

第一活性物质层 212

厚度 H₁～H₆

宽度 W₁～W₆

外表面 330、340

连接处 C

长度方向 L

宽度方向 W

厚度方向 T

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1和图2，本申请一实施方式提供一种电芯100，包括外壳10、收容于外壳10中的电极组件20、第一极耳30和第二极耳40。电极组件20包括第一极片21、第二极片22以及设置于第一极片21和第二极片22之间的隔膜(图未示)，隔膜用于防止第一极片21和第二极片22直接接触而短路。图2中示出电极组件20由第一极片21、隔膜和第二极片22经卷绕后得到，即电芯100为卷绕电芯。在其它实施方式中，电芯100也可以为叠片电芯，本申请并不作限制。

第一极耳30和第二极耳40分别电连接于电极组件20，并从外壳10伸出以连接外部元件(图未示)。请一并参照图3，具体地，第一极片21包括第一集流体211和设置于第一集流体211表面的第一活性物质层212，第一极耳30可电连接于第一集流体211。第二极片22包括第二集流体(图未示)和设置于第二集流体表面的第二活性物质层(图未示)，第二极耳40可电连接于第二集流体。

如图1和图2所示，在一些实施例中，第一极耳30和第二极耳40并排设置于电极组件20的同一端。在其它实施例中，第一极耳30第二极耳40也可以设置于电极组件20相对的两端，本申请并不作限制。

在一些实施例中，第一极耳30和第二极耳40可通过焊接方式分别电连接于第一集流体211和第二集流体。焊接形成的焊印可以是点状或条状。

在一些实施例中，外壳10可以是采用封装膜封装得到的包装袋。即，电芯100可以为软包电芯。此时，外壳10包括第一袋体101和第二袋体102，第一袋体101和第二袋体102配合形成主体部11和侧翼12。主体部11用于收容电极组件20。侧翼12连接于主体部11，第一极耳30和第二极耳40伸出侧翼12。

其中，如图1所示，主体部11包括顶面111、底面112、第一侧面113、第二侧面114、上表面115和下表面(图未示)。顶面111和底面112相对。第一侧面113和第二侧面114相对，且第一侧面113和第二侧面114均连接于顶面111和底面112之间。上表面115和下表面116相对，且上表面115和下表面均连接于顶面111和底面112之间。侧翼12连接于顶面111，侧翼12包括由第一袋体101和第二袋体102二者的封装膜熔融连接的连接部。其中，定义底面112至顶面111的方向为电芯100的长度方向L，第一侧面113至第二侧面114的方向为电芯100的宽度方向W，下表面至上表面115的方向为电芯100的厚度方向T。

在另一些实施例中，电芯100并不限于软包电芯，还可以为钢壳电芯或铝壳电芯等，本申请并不作限制。

请一并参照图3和图4，第一极耳30包括第一部分31、第二部分32和第三部分33。第一部分31电连接于电极组件20，具体地，第一部分31电连接于电极组件20的第一集流体211的表面，因此第一部分31与第一极片21之间在电芯100的厚度方向T上存在重叠区域，使得电极组件20于设有第一极耳30处厚度相对较大。第二部分32伸出外壳10，具体地，第二部分32自侧翼12处伸出外壳10。第三部分33连接于第一部分31和第二部分32之间。

沿电芯100的厚度方向T，第一部分31的厚度为H₁，第二部分32的厚度为H₂，第三部分33的厚度为H₃。其中，H₁<H₂。H₃自第一部分31至第二部分32逐渐增大，即第二部分32的厚度渐变。

进一步地，可设置0.1H₂≤H₁。当H₁过小时，不利于保证第一极耳30与第一极片21之间的连接强度。

可以理解，若电极组件表面的不平整度较大，容易导致在化成过程中，化成夹板压缩时首先接触电极组件最厚处(即电极组件于设有极耳的位置)，使得该处受压最大而位于极耳边缘的极片受压较小，不利于位于极耳边缘的极片表面形成致密和性能优异的SEI膜。在后续的充放电过程中，位于极耳边缘的极片界面接触不良，导致该处极化较大，容易形成黑斑析锂。

本申请将第一极耳30划分为厚度不等的三个部分，用于连接电极组件20的第一部分31厚度最小，因此可以减小电极组件20于第一极耳30处与其它位置的厚度差，因此有利于降低夹具化成时位于第一极耳30边缘的第一极片21界面接触不紧密而导致的黑斑析锂风险。同时，由于用于连接电极组件20的第一部分31厚度最小，因此第一极耳30在外壳10内占用的空间也减小，有利于提高电芯100的能量密度。此外，由于厚度不等的第一部分31和第二部分32之间设有厚度渐变的第三部分33，因此能够改善第一部分31和第二部分32连接处容易产生应力集中的问题，进而减小发生机械滥用(如跌落、振动、碰撞)时第一极耳30由于应力集中发生断裂的风险。

请一并参阅图2和图5，在一些实施例中，第二极耳40包括第四部分41、第五部分42和第六部分43。第四部分41电连接于电极组件20，具体地，第四部分41电连接于第二集流体的表面，因此第四部分41与第二极片22之间在电芯100的厚度方向T上存在重叠区域，使得电极组件20于设有第二极耳40处厚度相对较大。第五部分42伸出外壳10，具体地，第五部分42自侧翼12处伸出外壳10。第六部分43连接于第四部分41和第五部分42之间。

沿电芯100的厚度方向T，第四部分41的厚度为H₄，第五部分42的厚度为H₅，第六部分43的厚度为H₆。H₄<H₅。H₆自第四部分41至第五部分42逐渐增大，即第六部分43的厚度渐变。

本申请将第二极耳40划分为厚度不等的三个部分，用于连接电极组件20的第四部分41厚度最小，因此可以减小电极组件20于第二极耳40处与其它位置的厚度差，因此有利于降低夹具化成时位于第二极耳40边缘的第二极片22界面接触不紧密而导致的黑斑析锂风险。同时，由于用于连接电极组件20的第四部分41厚度最小，有利于进一步提高电芯100的能量密度。此外，厚度渐变的第六部分43能够改善第四部分41和第五部分42连接处容易产生应力集中的问题。

如图4所示，在一些实施例中，沿电芯100的宽度方向，第一部分31的宽度为W₁，第二部分32的宽度为W₂，W₁>W₂。由于第一部分31的宽度相对较大，因此可以保证第一极耳30与第一极片21之间的连接强度，避免了第一部分31由于厚度较小导致第一极耳30与第一极片21的连接强度减小的问题。其中，第三部分33的宽度为W₃，可设置W₃＝W₂。

进一步地，在一些实施例中，W₁≤5W₂。当W₁过大时，第一极耳30与第二极耳40可能在电芯100的厚度方向T上出现重叠，进而容易导致电极组件20在上述重叠区域厚度急剧增加而引发黑斑析锂问题。

如图5所示，沿电芯100的宽度方向，第四部分41的宽度为W₄，第五部分42的宽度为W₅，W₄>W₅。由于第四部分41的宽度相对较大，因此可以保证第二极耳40与第二极片22之间的连接强度，避免了第四部分41由于厚度较小导致第二极耳40与第二极片22的连接强度减小的问题。其中，第六部分43的宽度为W₆，可设置W₆＝W₅。

进一步地，在一些实施例中，W₄≤5W₅。当W₄过大时，第一极耳30与第二极耳40也可能在电芯100的厚度方向T上出现重叠，进而容易导致电极组件20在上述重叠区域厚度急剧增加而引发黑斑析锂问题。

如图4所示，在一些实施例中，沿电芯100的厚度方向T，第三部分33包括两个相对的外表面330，外表面330可以为平面或曲面的其中一种，只要能够使得第三部分33的厚度自第一部分31至第二部分32逐渐增大便可。

如图5所示，沿电芯100的厚度方向T，第六部分43包括两个相对的外表面430，外表面430可以为平面或曲面的其中一种。

在一些实施例中，如图3所示，沿电芯100的长度方向L，第一部分31与第三部分33的连接处C位于第一极片21外。即，部分第一部分31超出第一极片21的边缘。如此，可以避免厚度较大的第二部分32和第三部分33与第一极片21重叠而导致电极组件20厚度的显著增加。

其中，如图3所示，沿卷绕方向，第一极片21包括卷绕起始端21a和卷绕末端21b，第一部分31可焊接于第一集流体211靠近卷绕起始端21a的区域。第二极片22同样包括卷绕起始端和卷绕末端，第四部分41可焊接于第二集流体靠近卷绕起始端的区域。

如图6所示，在另一些实施例中，第一部分31也可焊接于第一集流体211位于卷绕起始端21a和卷绕末端21b之间的区域，第四部分41同样可焊接于第二集流体位于卷绕起始端和卷绕末端之间的区域，本申请并不作限制。

如图1所示，在一些实施例中，电芯100还包括绝缘胶50，绝缘胶50设于侧翼12和第一极耳30之间且连接侧翼12与第一极耳30。绝缘胶50还可设于侧翼12和第二极耳40之间且连接侧翼12与第二极耳40。绝缘胶50用于在封装时，防止第一极耳30/第二极耳40与封装膜中的金属层之间发生短路，而且绝缘胶50在封装时能够与封装膜热熔连接在一起，防止电芯100漏液。

其中，本申请的电芯100可以是所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)。特别地，所述二次电池可以为锂二次电池，包括锂金属二次电池、锂离子二次电池、锂聚合物二次电池和锂离子聚合物二次电池。

请参阅图7，本申请一实施方式还提供一种用电装置1，用电装置1包括如上电芯100。本申请的用电装置1可以是，但不限于，笔记本电脑、笔输入型计算机、移动电脑、电子书播放器、便携式电话、便携式传真机、便携式复印机、便携式打印机、头戴式立体声耳机、录像机、液晶电视、手提式清洁器、便携CD机、迷你光盘、收发机、电子记事本、计算器、存储卡、便携式录音机、收音机、备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车、照明器具、玩具、游戏机、钟表、电动工具、闪光灯、照相机、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本申请技术方案的精神和实质。

Claims (10)

1.一种电芯，包括外壳、收容于所述外壳中的电极组件及电连接于所述电极组件的第一极耳，其特征在于，

所述第一极耳包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分电连接于所述电极组件，所述第二部分伸出所述外壳，所述第三部分连接于所述第一部分和所述第二部分之间；

沿所述电芯的厚度方向，所述第一部分的厚度为H₁，所述第二部分的厚度为H₂，所述第三部分的厚度为H₃，H₁<H₂，H₃自所述第一部分至所述第二部分逐渐增大。

2.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述电芯的宽度方向，所述第一部分的宽度为W₁，所述第二部分的宽度为W₂，W₁>W₂。

3.如权利要求2所述的电芯，其特征在于，W₁≤5W₂。

4.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，沿所述电芯的厚度方向，所述第三部分包括两个相对的外表面，所述外表面为平面或曲面的其中一种。

5.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，0.1H₂≤H₁。

6.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电极组件包括第一极片、第二极片和设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔膜，所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片经层叠或卷绕形成所述电极组件，所述第一部分电连接于所述第一极片；

沿所述电芯的长度方向，所述第一部分与所述第三部分的连接处位于所述第一极片外。

7.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述外壳包括第一袋体和第二袋体，所述第一袋体和所述第二袋体配合形成主体部和侧翼，所述主体部用于收容所述电极组件，所述侧翼连接于所述主体部，所述第二部分伸出所述侧翼。

8.如权利要求7所述的电芯，其特征在于，还包括绝缘胶，所述绝缘胶设于所述侧翼和所述第一极耳之间且连接所述第一极耳与所述侧翼。

9.如权利要求1所述的电芯，其特征在于，还包括电连接于所述电极组件的第二极耳，所述第二极耳包括第四部分、第五部分和第六部分，所述第四部分电连接于所述电极组件，所述第五部分伸出所述外壳，所述第六部分连接于所述第四部分和所述第五部分之间；

沿所述电芯的厚度方向，第四部分的厚度为H₄，所述第五部分的厚度为H₅，所述第六部分的厚度为H₆，H₄<H₅，H₆自所述第四部分至所述第五部分逐渐增大。

10.一种用电装置，其包括权利要求1至9中任一项所述的电芯。

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