CN215933695U - 电池和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池和电子设备，电池包括：壳体和设置在壳体内的卷芯；壳体包括在壳体的厚度方向上相对设置的第一壁面和第二壁面，第一壁面和第二壁面通过垂直于第一壁面的侧壁连接，第一壁面和侧壁之间通过第一圆弧形过渡面连接；卷芯包括沿着壳体的厚度方向层叠布置的多个叠片单元，对应第一圆弧形过渡面的多个叠片单元的长度尺寸，小于对应侧壁的多个叠片单元的长度尺寸；和/或，对应第一圆弧形过渡面的多个叠片单元的宽度尺寸，小于对应侧壁的多个叠片单元的宽度尺寸。本实用新型提供一种电池和电子设备，可以提高电池的能量密度。

Description

电池和电子设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池和电子设备。

背景技术

随着电子设备领域的快速发展，电池的应用越来越广泛，对电池的性能要求也越来越高。传统的铝塑膜软包电池强度低，抗压能力差，且包装易破损漏液，存在较高的安全隐患。因此电子设备中，结构强度高，安全性能高的钢壳电池的应用越来越多。

现有技术中，钢壳电池可以为方形电池，方形电池可以包括壳体和设置在壳体内的卷芯，卷芯可以设置为叠片结构，相比于卷绕结构的卷芯来说，叠片结构的卷芯空间利用率更高。

电池的壳体相邻的两个壁面之间具有圆弧形过渡面，为了避免应力集中，圆弧形过渡面在壳体的加工过程中不可避免，但是，该圆弧形过渡面的存在会导致卷芯不得不缩小尺寸以避免与其干涉，从而导致电池壳体内部空间利用率低，电池能量密度低。

实用新型内容

本实用新型提供一种电池和电子设备，可以提高电池的能量密度。

本实用新型一方面提供一种电池，包括：壳体和设置在所述壳体内的卷芯；

所述壳体包括在所述壳体的厚度方向上相对设置的第一壁面和第二壁面，所述第一壁面和所述第二壁面通过垂直于所述第一壁面的侧壁连接，所述第一壁面和所述侧壁之间通过第一圆弧形过渡面连接；

所述卷芯包括沿着所述壳体的厚度方向层叠布置的多个叠片单元，对应所述第一圆弧形过渡面的多个所述叠片单元的长度尺寸，小于对应所述侧壁的多个所述叠片单元的长度尺寸；和/或,对应所述第一圆弧形过渡面的多个所述叠片单元的宽度尺寸小于对应所述侧壁的多个所述叠片单元的宽度尺寸。

如上所述的电池，自远离所述第一壁面的一侧至靠近所述第一壁面的一侧，对应所述第一圆弧形过渡面的多个所述叠片单元的长宽尺寸逐渐减小。

如上所述的电池，相邻的两个所述侧壁之间通过第二圆弧形过渡面连接，所述叠片单元的长边和宽边之间设置有对应所述第二圆弧形过渡面的圆角。

如上所述的电池，所述叠片单元的边缘和所述壳体的内壁面之间的间隙小于1mm。

如上所述的电池，所述卷芯包括正极耳和负极耳，所述侧壁上设置有正极连接区和负极连接区，所述正极耳和所述正极连接区连接，所述负极耳和所述负极连接区连接。

如上所述的电池，所述正极连接区内设置有开孔，所述正极连接区的内侧设置有金属片，所述正极连接区的外侧设置铆钉，所述正极耳和所述金属片焊接，所述金属片和所述正极连接区之间夹设有绝缘片，所述铆钉穿设在所述开孔内且和所述金属片接触，所述铆钉和所述正极连接区之间夹设有绝缘片。

如上所述的电池，所述正极连接区内设置有开孔，所述正极连接区的内侧设置有铝钉，所述正极连接区的外侧设置有铝片，所述正极耳和所述铝钉焊接，所述铝钉和所述正极连接区的内壁面之间设置有绝缘胶，所述铝钉穿设在所述开孔内且和所述铝片接触，所述铝片和所述正极连接区的外壁面之间设置有绝缘胶。

如上所述的电池，所述壳体包括容置腔和盖板，所述盖板盖设在所述容置腔的开口侧，所述容置腔和所述盖板围设形成容置所述卷芯的容置空间；

所述容置腔包括第一壁面、侧壁和延伸壁面，所述延伸壁面连接在所述侧壁的四周，所述延伸壁面位于所述容置腔的开口侧且和所述第一壁面平行，所述盖板包括所述第二壁面，所述盖板和所述延伸壁面贴合并焊接固定。

如上所述的电池，所述电池还包括绝缘膜，所述绝缘膜包裹在所述卷芯外。

本实用新型另一方面还提供一种电子设备，包括电路板和与电路板连接的上述电池。

本实用新型实施例提供一种电池和电子设备，电池包括壳体和设置在壳体内的由叠片单元构成的卷芯，通过设置对应壳体的圆弧形过渡面的多个叠片单元的长宽尺寸，小于对应侧壁的多个叠片单元的长宽尺寸，使对应圆弧形过渡面的多个叠片单元可以呈现出阶梯状，不与圆弧形过渡面发生干涉，同时，可以充分利用壳体内的空间，降低圆弧形过渡面对卷芯尺寸的影响，提高电池的能量密度。从而，可以提高电子设备内的电池容量，提高电子设备的产品竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电池的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电池的爆炸示意图；

图3a为本实用新型实施例提供的电池的剖面示意图；

图3b为本实用新型实施例提供的电池的另一种剖面示意图；

图4为本实用新型实施例提供的卷芯的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的卷芯的俯视图；

图6a为本实用新型实施例提供的卷芯的侧视图；

图6b为本实用新型实施例提供的卷芯的另一种侧视图；

图7为本实用新型实施例提供的正极连接区的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的正极连接区的另一种结构示意图；

图9为图8对应的剖面示意图；

图10为本实用新型实施例提供的铝钉挤压前的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的铝钉挤压后的结构示意图。

附图标记：

100-壳体；10a-容置腔；10b-盖板；11-第一壁面；12-第二壁面；13-侧壁；

131-正极连接区；1311-金属片；1312-铆钉；1313-绝缘片；1314-铝钉；1315-铝片；1316-绝缘胶；

132-负极连接区； 133-注液孔；

14-第一圆弧形过渡面； 15-第二圆弧形过渡面； 16-延伸壁面；

200-卷芯；21-叠片单元；211-圆角。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中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作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。

本申请实施例提供一种电池，该电池可以是锂离子电子，也可以是氢燃料电池。该电池可以应用在手机电池、电脑电池、汽车电池、无人机电池、船舶电池等领域。

图1为本实用新型实施例提供的电池的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的电池的爆炸示意图。参考图1和图2所示，本实用新型一方面提供一种电池，可以包括：壳体100和设置在壳体100内的卷芯200。

为了便于理解，可以定义图中Z方向为壳体100的厚度方向，X方向为壳体100的长度方向，Y方向为壳体100的宽度方向。

壳体100可以包括在壳体100的厚度方向上相对设置的第一壁面11和第二壁面12，第一壁面11和第二壁面12通过垂直于第一壁面11的侧壁13连接，第一壁面11和侧壁13之间通过第一圆弧形过渡面14连接，相邻的侧壁13之间可以通过第二圆弧形过渡面15连接。

第一壁面11、第二壁面12以及连接在四周的侧壁13共同围设形成长方体形状的容置空间，卷芯200放置在该容置空间内。

壳体100的装配结构在本申请实施例中不做具体限制，在一种可能的实施方式中，壳体100可以包括容置腔10a和盖板10b，盖板10b盖设在容置腔10a的开口侧，容置腔10a和盖板10b围设形成容置卷芯200的容置空间。

容置腔10a可以包括第一壁面11、侧壁13和延伸壁面16，延伸壁面16连接在侧壁13的四周，延伸壁面位于容置腔10a的开口侧且和第一壁面11平行，盖板10b包括第二壁面12，盖板10b和延伸壁面16贴合并固定连接。

其中，容置腔10a和盖板10b均可以采用金属件例如不锈钢、铝、铁等制成。容置腔10a可以通过冲压工艺一体成型，盖板10b和延伸壁面16则可以在定位搭接后，通过激光焊接来固定，并在焊接后沿着焊缝外侧一定距离进行激光切割，来得到固定为一体的壳体100。示例性地，容置腔10a和盖板10b各自的材料厚度为50-300μm，激光焊接的熔深可以处于50-500μm，激光切割后的毛刺可以小于30μm。

卷芯200可以包括正极耳和负极耳(图中未示出)，侧壁13上设置有正极连接区131和负极连接区132，正极耳和正极连接区131连接，负极耳和负极连接区132连接，正极连接区131和负极连接区132暴露在电池壳体100的外侧，用来方便和其它电子器件连接。

侧壁13上还可以设置注液孔133，注液孔133用来方便通过其向壳体100内注入一定量的电解液，注液孔133的直径例如可以为0.8～1.5mm。需要说明的是，电解液可以使液体状态并充满壳体100内部，卷芯200，卷芯200浸泡在电解液中。以锂离子电池为例，电解液的作用是：一方面，电解液可以提供部分活性锂离子，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，电解液可以提供离子通道，离子通道使得锂离子可以在壳体100内自由移动。

本领域技术人员应理解，采用冲压工艺形成的容置腔10a，出于工艺上避免应力集中的考虑，第一圆弧形过渡面14和第二圆弧形过渡面15在加工过程中不可避免。第一圆弧形过渡面14和第二圆弧形过渡面15的存在使得壳体100的内部不再是标准的立方体结构，因此会影响到卷芯200的体积设计，卷芯200不得不缩减长宽高尺寸以避免与圆弧形过渡面产生干涉，这样会导致电池的能量密度低。

为了解决该问题，本申请实施例提供的电池，通过对卷芯200的结构做特别的设计，可以增大壳体内部的空间利用率，降低圆弧形过渡面对卷芯200尺寸的影响，提高电池的能量密度。

图3a为本实用新型实施例提供的电池的剖面示意图，图3b为本实用新型实施例提供的电池的另一种剖面示意图，图3a和图3b分别为电池在长度方向和宽度方向上的剖面，图4为本实用新型实施例提供的卷芯的结构示意图，图5为本实用新型实施例提供的卷芯的俯视图，图6a为本实用新型实施例提供的卷芯的侧视图，图6b为本实用新型实施例提供的卷芯的另一种侧视图，图6a和图6b分别为卷芯在长度方向和宽度方向上的剖面。参考图3a-图6b所示，卷芯200可以包括沿着壳体100的厚度方向层叠布置的多个叠片单元21。

其中，叠片单元21可以包括层叠设置的正极极片和负极极片，正极极片和负极极片之间夹设有膈膜片。本申请实施例中，对正极极片、负极极片、隔膜片的长宽尺寸不做具体限制。

另外，电池还包括绝缘膜，绝缘膜包裹在卷芯200外，一方面可以起到将多个叠片单元21固定连接为一个整体的作用，另一方面可以防止叠片单元21与壳体100直接接触，可以提高安全性。

本申请实施例中，在壳体100的厚度方向上，对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21的长度尺寸，可以小于对应侧壁13的多个叠片单元21的长度尺寸；和/或，对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21的宽度尺寸，可以小于对应侧壁13的多个叠片单元21的宽度尺寸。这样设置，可以使对应第一圆弧形过渡面14处的多个叠片单元21，不与第一圆弧形过渡面14发生干涉，同时，对应侧壁13的多个叠片单元21可以充分利用壳体100内的空间。

在一种较佳的实施方式中，自远离第一壁面11的一侧至靠近第一壁面11的一侧，对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21的长度尺寸和/或宽度尺寸可以逐渐减小。

这样以来，对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21可以呈现出图中所示的阶梯状，以第一壁面11在上第二壁面12在下为例，对应侧壁13的多个叠片单元21，即位于下层的多个叠片单元21的长宽尺寸一致，为一个定值，而对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21，即位于上层的多个叠片单元21的长宽尺寸，自下而上逐渐减小，呈现出一定的梯度，位于最上层的叠片单元21的长宽尺寸最小。

通过将对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21设置为具有梯度的阶梯状，可以减少壳体100的圆弧形过渡面对卷芯200的能量密度的损失，从而可以对电池能量密度有较大的提升。

需要说明的是，对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21的边缘轮廓，可以与第一圆弧形过渡面14的内壁面轮廓类似，呈现出圆弧形，从而可以进一步提高卷芯200对壳体100的内部空间的利用率。

另外，相邻的两个侧壁13之间通过第二圆弧形过渡面15连接，叠片单元21的长边和宽边之间设置有对应第二圆弧形过渡面15的圆角211。

圆角211的半径可以小于第二圆弧形过渡面15的内径，对应侧壁13的多个叠片单元21的圆角211可以保持一致，自远离第一壁面11的一侧至靠近第一壁面11的一侧，对应第一圆弧形过渡面14的多个叠片单元21的圆角211可以逐渐减小。从而使得叠片单元21的圆角211处不会与第一圆弧形过渡面15发生干涉。

上述本申请实施例中，叠片单元21的边缘和壳体100的内壁面之间的间隙可以小于1mm。从而可以保证叠片单元21和壳体100之间不会接触，可以提高安全性。

在上述本申请实施例的基础上，正极连接区131和负极连接区132的结构在本申请实施例中不做具体限制。示例性地，负极耳可以直接焊接在负极连接区132的内壁面上，负极连接区132的外壁面上可以对应焊接加强片，以增加该处的结构强度。正极连接区132的结构可以包括以下两种。

图7为本实用新型实施例提供的正极连接区的结构示意图。参考图7所示，在一种可能的实施方式中，正极连接区131内设置有开孔，正极连接区131的内侧设置有金属片1311，正极连接区131的外侧设置铆钉1312，正极耳和金属片1311焊接，金属片1311和正极连接区131之间夹设有绝缘片1313，铆钉1312穿设在开孔内且和金属片1311接触，铆钉1312和正极连接区131之间夹设有绝缘片1313。

示例性地，金属片1311和锚定1312的材质可以为铝、铝合金、镍、铜、镀镍铜等。

图8为本实用新型实施例提供的正极连接区的另一种结构示意图，图9为图8对应的剖面示意图，图10为本实用新型实施例提供的铝钉挤压前的结构示意图，图11为本实用新型实施例提供的铝钉挤压后的结构示意图。参考图8-图11所示，在另一种可能的实施方式中，正极连接区131内设置有开孔，正极连接区131的内侧设置有铝钉1314，正极连接区131的外侧设置有铝片1315，正极耳和铝钉1314焊接，铝钉1314穿设在开孔内且和铝片1315接触，铝钉1314和正极连接区131的内壁面之间设置有绝缘胶1316，铝片1315和正极连接区131的外壁面之间设置有绝缘胶。

需要说明的是，铝钉1314主要是通过铆接安装在开孔内并和铝片1315接触实现装配密封，铝钉1314和铝片1315之间主要是机械挤压变形配合，而绝缘胶1316主要用来起到绝缘作用，而并非用来实现铝钉1314、铝片1315和整机连接区131的粘接固定，绝缘胶1316可以没有粘性。示例性地，该绝缘胶1316可以为PP胶。

上述正极连接区131和负极连接区132的结构，可以降低卷芯200的正负极耳与壳体100的焊接难度，易于实现电池的自动化生产，可以提高生产效率。

本申请实施例提供的上述电池的装配顺序可以为：

首先，将容置腔10a冲压成型，并在容置腔10a的侧壁13上设置φ0.8～1.5mm注液孔，侧壁13上的正极连接区131内可以设置开孔，并在内外侧分别连接铆钉1312和金属片1311，负极连接区132处的外壁面上可以焊接加强片；

然后，可以将卷芯200的正极耳、负极耳分别焊接在金属片1311处、加强片对应的负极连接区132处；

接着，将叠片后呈台阶状的卷芯200，装配在容置腔10a内，保证配合间隙≤1mm；

下一步，将容置腔10a和盖板10b定位搭接，从盖板10b的底部激光焊盖板10b和延伸壁面16，熔深50～500μm；

沿焊缝外侧一定距离激光切割，控制切割后毛刺<30μm；

接着，将电池放入烤箱烘烤一定时间，通过注液孔133排出水汽；

然后，通过注液孔133向壳体100内注一定量电解液，擦拭注液孔133，激光清洗待焊接区域的脏污，随后激光封口焊接；

下一步，将电池流入气密检测工位，对电池进行密封检测；

然后，检测合格电芯，流入化成工序对电池进行充放电；

最后，电池可以流入下一工序。

本实用新型实施例提供的电池，通过设置对应圆弧形过渡面的多个叠片单元的长宽尺寸，小于对应侧壁的多个叠片单元的长宽尺寸，使对应圆弧形过渡面的多个叠片单元可以呈现出阶梯状，不与圆弧形过渡面发生干涉，同时，可以充分利用壳体内的空间，降低圆弧形过渡面对卷芯尺寸的影响，提高电池的能量密度。

本实用新型另一方面还提供一种电子设备，包括电路板和与电路板连接的上述电池。

本申请实施例中应用了上述电池的电子设备，可以包括手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备、虚拟现实设备、车载装置等终端设备，以及汽车、船舶、电动车等交通工具，或者家用电器、遥控器等装置。

上述电池应用在电子设备内后，可以和电子设备内的电路板电连接，以为电路板供电，实现电子设备的电控功能。由于上述本申请实施例提供的电池的能量密度大，因此，对于电子设备内相同体积的电池，应用本申请实施例提供的电池，可以提高电子设备的电池容量。或者，对于同样的电池容量的需求，应用本申请实施例提供的电池，有利于电子设备的小型化。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示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位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：壳体和设置在所述壳体内的卷芯；

所述壳体包括在所述壳体的厚度方向上相对设置的第一壁面和第二壁面，所述第一壁面和所述第二壁面通过垂直于所述第一壁面的侧壁连接，所述第一壁面和所述侧壁之间通过第一圆弧形过渡面连接；

所述卷芯包括沿着所述壳体的厚度方向层叠布置的多个叠片单元，对应所述第一圆弧形过渡面的多个所述叠片单元的长度尺寸小于对应所述侧壁的多个所述叠片单元的长度尺寸；和/或,对应所述第一圆弧形过渡面的多个所述叠片单元的宽度尺寸小于对应所述侧壁的多个所述叠片单元的宽度尺寸。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，自远离所述第一壁面的一侧至靠近所述第一壁面的一侧，对应所述第一圆弧形过渡面的多个所述叠片单元的长宽尺寸逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，相邻的两个所述侧壁之间通过第二圆弧形过渡面连接，所述叠片单元的长边和宽边之间设置有对应所述第二圆弧形过渡面的圆角。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述叠片单元的边缘和所述壳体的内壁面之间的间隙小于1mm。

5.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述卷芯包括正极耳和负极耳，所述侧壁上设置有正极连接区和负极连接区，所述正极耳和所述正极连接区连接，所述负极耳和所述负极连接区连接。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述正极连接区内设置有开孔，所述正极连接区的内侧设置有金属片，所述正极连接区的外侧设置铆钉，所述正极耳和所述金属片焊接，所述金属片和所述正极连接区之间夹设有绝缘片，所述铆钉穿设在所述开孔内且和所述金属片接触，所述铆钉和所述正极连接区之间夹设有绝缘片。

7.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，所述正极连接区内设置有开孔，所述正极连接区的内侧设置有铝钉，所述正极连接区的外侧设置有铝片，所述正极耳和所述铝钉焊接，所述铝钉和所述正极连接区的内壁面之间设置有绝缘胶，所述铝钉穿设在所述开孔内且和所述铝片接触，所述铝片和所述正极连接区的外壁面之间设置有绝缘胶。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电池，其特征在于，所述壳体包括容置腔和盖板，所述盖板盖设在所述容置腔的开口侧，所述容置腔和所述盖板围设形成容置所述卷芯的容置空间；

所述容置腔包括第一壁面、侧壁和延伸壁面，所述延伸壁面连接在所述侧壁的四周，所述延伸壁面位于所述容置腔的开口侧且和所述第一壁面平行，所述盖板包括所述第二壁面，所述盖板和所述延伸壁面贴合并焊接固定。

9.根据权利要求1-6任一项所述的电池，其特征在于，所述电池还包括绝缘膜，所述绝缘膜包裹在所述卷芯外。

10.一种电子设备，其特征在于，包括电路板和与电路板连接的权利要求1-9任一项所述的电池。

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