CN216354448U - 一种绝缘件、电芯、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种绝缘件、电芯、电池及用电装置，涉及电池技术领域。绝缘件包括用于贴合裸电芯的大面的缓冲膜，缓冲膜采用第一材料制成；用于贴合裸电芯的侧面的侧面膜；用于贴合裸电芯的底部的底面膜；用于与顶支架热熔的顶面膜；侧面膜、底面膜和顶面膜采用第二材料制成，且第一材料的压缩量大于第二材料的压缩量。采用第一材料制成的缓冲膜能够对裸电芯的膨胀起到缓冲和限定作用，避免裸电芯在膨胀后直接挤压壳体。进一步提高在充放电过程中电芯主体的受力均匀性，改善电芯充满界面及电芯循环寿命。采用压缩量较小的第二材料制备侧面膜、底面膜和顶面膜，有利于提高其热熔效果。

Description

一种绝缘件、电芯、电池及用电装置

技术领域

本申请涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种绝缘件、电芯、电池及用电装置。

背景技术

锂离子电池有着体积能量密度和质量能量密度高、寿命长、自放电低以及环保等优点，广泛应用在移动通讯设备、笔记本电脑等便携式电子设备、及其电动汽车等领域。

电池在循环过程中，正负极极片在发生膨胀和收缩，且随着循环进行，正极颗粒易破碎，形成较高的厚度膨胀，而负极随着SEI膜的不断修复，石墨颗粒的膨松，也产生非常大的厚度膨胀。不同的正负极材料会略有差别，以三元材料和人造石墨为例，通常情况下在整个循环过程中正极厚度膨胀在12～18％，阳极在25～30％左右。如此高的厚度反弹最终导致电池壳体变形膨胀，行业通俗形容为“鼓肚子”。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供一种绝缘件、电芯、电池及用电装置，能够改善电芯在使用过程中的膨胀变形。

第一方面，本申请实施例提供一种绝缘件，用于包覆裸电芯，以隔绝裸电芯和壳体，其包括：用于贴合裸电芯的大面的缓冲膜，缓冲膜采用第一材料制成；用于贴合裸电芯的侧面的侧面膜；用于贴合裸电芯的底部的底面膜；用于与顶支架热熔的顶面膜；侧面膜、底面膜和顶面膜采用第二材料制成，且第一材料的压缩量大于第二材料的压缩量。

本申请实施例的技术方案中，用于贴合裸电芯的大面的缓冲膜能够对裸电芯的膨胀起到缓冲和限定作用，改善裸电芯在使用过程中因极片变厚带来的膨胀力增长，避免裸电芯在膨胀后直接挤压壳体。进一步提高在充放电过程中电芯主体的受力均匀性，改善电芯充满界面及电芯循环寿命。相较于缓冲膜，侧面膜、底面膜和顶面膜不需要具有缓冲作用，而需要通过热熔实现稳定连接，防止缓冲件相较于裸电芯发生位移或脱落。采用压缩量较小的第二材料制备侧面膜、底面膜和顶面膜，有利于提高其热熔效果。

在一些实施例中，使第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.5MPa。在电芯充放电过程中，电芯的膨胀力一般为0.001～0.5MPa，当第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.5MPa时，缓冲膜能够在电芯的膨胀力的挤压下发生形变。

在一些实施例中，在作用力下，第一材料的压缩量为1～99％。缓冲膜被挤压发生形变后，裸电芯的膨胀部分能够占据缓冲膜被挤压的空间。缓冲膜的压缩量为1～99％，能够满足裸电芯的需求。

在一些实施例中，第一材料为气凝胶、发泡材料或橡胶。气凝胶、发泡材料或橡胶均具有较好的弹性和回弹性。

在一些实施例中，第一材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、发泡聚氨酯、发泡聚丙烯、发泡聚乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶或二氧化硅气凝胶。乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、发泡聚氨酯、发泡聚丙烯、发泡聚乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶或二氧化硅气凝胶均具有较好的弹性和回弹性。

在一些实施例中，第二材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯。聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯均具有较好的延展性和热熔性。

在一些实施例中，缓冲膜的厚度为裸电芯的厚度的0.05～60％。由于本申请的绝缘件也需要封装在壳体内，当缓冲膜的厚度为裸电芯的厚度的0.05～60％时，缓冲膜既能够提供足够的缓冲效果，电芯还能保持较高的能量密度。

在一些实施例中，缓冲膜的厚度为0.05～6mm，侧面膜、底面膜和顶面膜的厚度为0.05～1mm。缓冲膜的厚度为0.05～6mm时，可以满足裸电芯的缓冲需求；侧面膜、底面膜和顶面膜的厚度为0.05～1mm时，可以满足热熔需求。

在一些实施例中，绝缘件包括两个缓冲膜，每个缓冲膜的两个相对的第一侧边分别连接有侧面膜，每个缓冲膜的两个相对的第二侧边分别连接有底面膜和顶面膜。缓冲膜、侧面膜、底面膜和顶面膜是一体结构，使整个绝缘件稳定的贴合在裸电芯的表面，形成的绝缘膜不易相对于裸电芯发生位移。

在一些实施例中，缓冲膜在靠近顶面膜的一端设置有加厚的斜角结构，斜角结构用于填充裸电芯的削薄区与缓冲膜之间的空隙，且斜角结构也采用第一材料制成。斜角结构和缓冲膜配合能够实现裸电芯大面主体区域和削薄区区域的均匀受力，避免因削薄区与大面主体区域受力不均而引发得极化差异，导致削薄区析锂，恶化电芯寿命。

在一些实施例中，斜角结构具有与削薄区配合的斜面，斜面与缓冲膜的角度为0.1～80°。当斜面与缓冲膜的角度为0.1～80°时，斜角结构能够与削薄区实现较好的配合，以使裸电芯大面主体区域和削薄区区域的均匀受力。

在一些实施例中，缓冲膜具有多个第一通孔。第一通孔能够改善电芯吸收电解液效果和电解液浸润效果。

在一些实施例中，第一通孔的直径为0.1～30mm。当第一通孔的直径为0.1～30mm时，有利于裸电芯的电解液浸润效果和受力均匀。

在一些实施例中，侧面膜和底面膜具有多个第二通孔。第二通孔能够改善电芯吸收电解液效果和电解液浸润效果。

第二方面，本申请提供一种电芯，其包括上述的绝缘件。

第三方面，本申请提供一种电池，其包括上述的电芯。

第四方面，本申请提供一种用电装置，其包括上述的电芯，电芯用于提供电能。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

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，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一些实施例中的一种车辆的简易示意图；

图2为图1中车辆的电池的结构示意图；

图3为本申请一些实施例的电芯的剖视图；

图4为本申请一些实施例的绝缘件的俯视图；

图5为本申请另一些实施例的电芯的剖视图；

图6为本申请另一些实施例的绝缘件的俯视图；

图7为本申请再一些实施例的绝缘件的俯视图。

图标：1000-车辆；

100-电池；200-控制器；300-马达；

10-箱体；11-第一部分；12-第二部分；20-电芯；

400-绝缘件；500-壳体；600-裸电芯；

410-缓冲膜；420-侧面膜；430-底面膜；440-顶面膜；450-斜角结构；451-斜面；460-第一通孔；470-第二通孔；601-削薄区。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

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；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，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。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的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申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是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申请实施例中的具体含义。

目前，从市场形势的发展来看，动力电池的应用越加广泛。动力电池不仅被应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

本申请发明人发现，电池在循环过程中，正负极极片在发生膨胀和收缩，且随着循环进行，正极颗粒易破碎，形成较高的厚度膨胀，而负极随着SEI膜的不断修复，石墨颗粒的膨松，也产生非常大的厚度膨胀。不同的正负极材料会略有差别，以三元材料和人造石墨为例，通常情况下在整个循环过程中正极厚度膨胀在12～18％，阳极在25～30％左右。如此高的厚度反弹最终导致电池壳体变形膨胀，行业通俗形容为“鼓肚子”。

为了减弱裸电芯的膨胀导致的电芯壳体的膨胀，本申请发明人研究发现，可以通过在裸电芯和壳体之间添加缓冲层。具体为在充放电过程中裸电芯膨胀，从而挤压缓冲层，使得缓冲层压缩，而膨胀的裸电芯可以占据缓冲层被压缩的空间，同时缓冲层能够提供一定的约束力限定裸电芯的进一步膨胀，进而减弱电芯壳体的膨胀。

基于以上考虑，为了解决或改善电芯在使用过程中的膨胀变形问题。发明人经过深入研究，设计了一种绝缘件，绝缘件用于包覆裸电芯，以隔绝裸电芯和壳体，绝缘件包括用于贴合裸电芯的大面的缓冲膜，缓冲膜一方面能够作为绝缘层，另一方面能够对裸电芯的膨胀起到缓冲和限定作用，避免裸电芯在膨胀后直接挤压壳体。

将本申请的绝缘件应用到电芯中后，在充放电过程中裸电芯膨胀，从而挤压包覆裸电芯的缓冲膜，缓冲膜因受到膨胀力压缩变形，并提供反作用力约束裸电芯的继续膨胀。同时裸电芯在膨胀过程中能够占据缓冲膜被压缩的空间。

本申请中，电芯可以包括锂离子二次电芯、锂离子一次电芯、锂硫电芯、钠锂离子电芯、钠离子电芯或镁离子电芯等，本申请实施例对此并不限定。电芯可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电芯一般按封装的方式分成三种：圆柱电芯、方形电芯和软包电芯。

电芯包括电极组件和电解液，电极组件由正极极片、负极极片和隔离膜组成。电芯主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的负极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的负极集流体，未涂敷负极活性物质层的负极集流体作负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，PP)或聚乙烯(polyethylene，PE)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。

电芯还包括集流构件，集流构件用于将电芯的极耳和电极端子电连接，以将电能从电极组件输送至电极端子，经电极端子输送至电芯的外部；多个电芯之间通过汇流部件实现电连接，以实现多个电芯的串联、并联或者混联。

可以理解的是，本申请实施例描述的电芯可以直接对用电装置供电，也可以通过并联或者串联的方式形成电池，以电池的形式对各种用电装置供电。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电芯以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池一般包括用于封装一个或多个电芯的箱体，箱体可以避免液体或其他异物影响电芯的充电或放电。

电池还包括采样端子和电池管理系统，采样端子连接于汇流部件，用于采集电芯的信息，例如电压或者温度等等。采样端子将所采集到的电芯的信息传递至电池管理系统，电池管理系统检测到电芯的信息超出正常范围时，会限制电池的输出功率以实现安全防护。

可以理解的是，本申请实施例中描述的使用电芯或者电池所适用的用电装置可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等，电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨。

本申请的实施例描述的电芯以及电池不仅仅局限适用于上述所描述的用电装置，还可以适用于所有使用电芯以及电池的用电装置，但为描述简洁，下述实施例均以电动汽车为例进行说明。

图1为本申请一些实施例中的一种车辆的简易示意图；图2为图1中车辆的电池的结构示意图。

请参阅图1，车辆1000的内部设置有电池100、控制器200和马达300，例如，在车辆1000的底部或车头或车尾可以设置电池100。车辆1000可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。

在本申请的一些实施例中，电池100可以用于车辆1000的供电，例如，电池100可以作为车辆1000的操作电源。控制器200用来控制电池100为马达300的供电，例如，用于车辆1000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。

在其他实施例中，电池100不仅仅可以作为车辆1000的操作电源，还可以作为车辆1000的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1000提供驱动动力。

其中，本申请的实施例所提到的电池100是指包括一个或多个电芯20以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，电池100由多个电芯20串联或者并联而成。

请参阅图2，电池100包括箱体10和电芯20，电芯20容纳于箱体10内。其中，箱体10用于为电芯20提供容纳空间，箱体10可以采用多种结构。在一些实施例中，箱体10可以包括第一部分11和第二部分12，第一部分11与第二部分12相互盖合，第一部分11和第二部分12共同限定出用于容纳电芯20的容纳空间。第二部分12可以为一端开口的空心结构，第一部分11可以为板状结构，第一部分11盖合于第二部分12的开口侧，以使第一部分11与第二部分12共同限定出容纳空间；第一部分11和第二部分12也可以是均为一侧开口的空心结构，第一部分11的开口侧盖合于第二部分12的开口侧。当然，第一部分11和第二部分12形成的箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

在电池100中，电芯20可以是多个，多个电芯20之间可串联或并联或混联，混联是指多个电芯20中既有串联又有并联。多个电芯20之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电芯20构成的整体容纳于箱体10内；当然，电池100也可以是多个电芯20先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体10内。电池100还可以包括其他结构，例如，该电池100还可以包括汇流部件，用于实现多个电芯20之间的电连接。

根据本申请的一些实施例，请参阅图3和4，图3为本申请一些实施例的电芯的剖视图，图4为本申请一些实施例的绝缘件的俯视图。本申请提供一种绝缘件400，绝缘件400用于包覆裸电芯600，以隔绝裸电芯600和壳体500。绝缘件400包括用于贴合裸电芯600的大面的缓冲膜410、用于贴合裸电芯600的侧面的侧面膜420、用于贴合裸电芯600的底部的底面膜430和用于与顶支架热熔的顶面膜440，缓冲膜410采用第一材料制成，侧面膜420、底面膜430和顶面膜440采用第二材料制成，且第一材料的压缩量大于第二材料的压缩量。

裸电芯600为电芯20还未封装和注入电解液的状态，裸电芯600为电极组件，其包括正极极片、负极极片和隔膜。裸电芯600具有两个相对的大面、两个相对的侧面、一个底面和一个顶面。

裸电芯600的大面是指裸电芯600面积较大的两个相对的侧面；裸电芯600的侧面是指裸电芯600面积较小的两个相对的侧面；裸电芯600的底面是指远离出极耳的一面；裸电芯600的顶面是指出极耳的一面。

侧面膜420用于贴合在裸电芯600的侧面，将裸电芯600的侧面与壳体500隔绝；底面膜430用于贴合在裸电芯600的底面，将裸电芯600的底面与壳体500隔绝；顶面膜440用于贴合在裸电芯600的顶面，将裸电芯600的顶面与壳体500隔绝；绝缘膜用于贴合在裸电芯600的大面，一方面将裸电芯600的大面与壳体500隔绝，另一方面使裸电芯600在膨胀时受到缓冲层的缓冲力。

缓冲膜410、侧面膜420、顶面膜440和底面膜430可以是相互连接形成为一个整体结构，在将整个结构的特定位置贴合在裸电芯600的配合位置；或缓冲膜410、侧面膜420、顶面膜440和底面膜430可以是相互独立的，将每个独立的结构贴合在裸电芯600的配合位置；或缓冲膜410、侧面膜420、顶面膜440和底面膜430可以是相互连接形成为两个或以上的部分机构，在将多个部分结构的特定位置贴合在裸电芯600的配合位置。

压缩量为材料受到力的作用后压缩后的体积与压缩前的体积的百分比。材料的压缩量越大说明材料的缓冲性能更好，材料的压缩量越小说明材料的刚度更好。具有较高压缩量的材料比较适用于制作缓冲膜410，从而通过缓冲膜410改善电芯20使用过程中的膨胀力增大；具有较低压缩量的材料比较适用于制作侧面膜420、顶面膜440和底面膜430，有利于侧面膜420、顶面膜440和底面膜430之间的热熔连接或与顶支架的热熔连接。

用于贴合裸电芯600的大面的缓冲膜410能够对裸电芯600的膨胀起到缓冲和限定作用，避免裸电芯600在膨胀后直接挤压壳体500。进一步提高在充放电过程中电芯20主体的受力均匀性，改善电芯20充满界面及电芯20循环寿命。相较于缓冲膜410，侧面膜420、底面膜430和顶面膜440不需要具有缓冲作用，而需要通过热熔实现稳定连接，防止缓冲件相较于裸电芯600发生位移或脱落。采用压缩量较小的第二材料制备侧面膜420、底面膜430和顶面膜440，有利于提高其热熔效果，实现稳定连接。另外，电芯20有了本申请的具有缓冲作用的绝缘件400，相当于在电芯20中内置缓冲垫，采用包括本申请绝缘件400的电芯20组成模组单元，电芯20之间不再需要设置缓冲垫，在在模组单元内部空间一定的情况下，将原本用于在电芯20之间设置缓冲垫的空间，全部让渡给电芯20内部空间，提高了电芯20空间利用率与成组效率，显著提高模组单元的长期可靠性。

根据本申请的一些实施例，可选地，使第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.5MPa。

使第一材料发生形变的作用力是指对第一材料施加一个作用力，当作用力达到某个值后，第一材料开始发生形变(被压缩)。

在电芯20充放电过程中，电芯20的膨胀力一般为0.001～0.5MPa，当第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.5MPa时，缓冲膜410能够在电芯20的膨胀力的挤压下发生形变。

可选地，使第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.2MPa。

可选地，使第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.1MPa。

根据本申请的一些实施例，可选地，在作用力下，第一材料的压缩量为1～99％。

第一材料的压缩量为1～99％是指第一材料受到力的作用后发生形变(被压缩)，形变后的第一材料的体积与形变前的第一材料的体积之比为1～99％。

缓冲膜410被挤压发生形变后，裸电芯600的膨胀部分能够占据缓冲膜410被挤压的空间。且当缓冲膜410的压缩量较大时，缓冲膜410受到裸电芯600的膨胀力后，缓冲膜410被压缩的体积较大，裸电芯600的膨胀部分能够占据缓冲膜410被挤压的空间较大，有利于提高电芯20空间的利用率；当缓冲膜410的压缩量较小时，缓冲膜410受到裸电芯600的膨胀力后，缓冲膜410被压缩的体积较小，裸电芯600的膨胀部分能够占据缓冲膜410被挤压的空间较小，有利于提高电芯20的整体硬度，提高模组的可靠性。缓冲膜410的压缩量为1～99％，能够满足裸电芯600的缓冲需求。

可选地，在作用力下，第一材料的压缩量为40～99％。

可选地，在作用力下，第一材料的压缩量为60～99％。

根据本申请的一些实施例，可选地，第一材料为气凝胶、发泡材料或橡胶。

气凝胶是指通过溶胶凝胶法，用一定的干燥方式使气体取代凝胶中的液相而形成的一种纳米级多孔固态材料。

发泡材料是以塑料、橡胶等原材料，加以催化剂、泡沫稳定剂、发泡剂等辅料，通过物理发泡或交联发泡，使塑料和橡胶中出现大量细微泡沫，体积增加，密度减少，软质发泡材料质量轻、柔软度好，具备缓冲、吸音、吸震、保温、过滤等功能，广泛应用于电子、家电、汽车、体育休闲等行业。

橡胶(高弹性聚合物材料)是指具有可逆形变的高弹性聚合物材料，在室温下富有弹性，在很小的外力作用下能产生较大形变，除去外力后能恢复原状，其玻璃化转变温度(glass transition temperature，T_g)低于使用温度，使其在使用温度以上处于高弹态。

气凝胶、发泡材料或橡胶均具有较好的弹性和回弹性。可以用来制作缓冲膜410。

可选地，第一材料为气凝胶。

当缓冲膜410的材质为气凝胶时，缓冲膜410还可以隔绝多个电芯20之间的热传递，延缓热失控蔓延时间以及失控剧烈程度。

根据本申请的一些实施例，可选地，第一材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、发泡聚氨酯、发泡聚丙烯、发泡聚乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶或二氧化硅气凝胶。

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、发泡聚氨酯、发泡聚丙烯、发泡聚乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶或二氧化硅气凝胶均具有较好的弹性和回弹性，可以用来制作缓冲膜410。

可选地，缓冲膜410表面还具有耐腐蚀膜。

可选地，耐腐蚀膜的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene glycolterephthalate，PET)。

根据本申请的一些实施例，可选地，第二材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯。

裸电芯600常用的绝缘包覆膜的材质为Mylar膜，Mylar膜是由对苯二甲酸二甲酯和乙二醇在相关催化剂的辅助下加热，经过酯交换和真空缩聚，双轴拉伸而成的薄膜，其材质即为聚对苯二甲酸乙二醇酯。

聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯均具有较好的延展性和热熔性。可以用来制作侧面膜420、顶面膜440和底面膜430。

可选地，第二材料为Mylar膜。

根据本申请的一些实施例，可选地，缓冲膜410的厚度为裸电芯600的厚度的0.05～60％。

裸电芯600的厚度是指裸电芯600在电池100模组中排列方向的厚度。

由于本申请的绝缘件400也需要封装在壳体500内，当缓冲膜410的厚度和裸电芯600的厚度比值较大时，缓冲膜410占据太多空间，导致电芯20能量密度降低；当缓冲膜410的厚度和裸电芯600的厚度比值较小时，缓冲膜410的缓冲效果不明显。缓冲膜410的厚度为裸电芯600的厚度的0.05～60％，缓冲膜410既能够提供足够的缓冲效果，电芯20还能保持较高的能量密度。

可选地，缓冲膜410的厚度为裸电芯600的厚度的0.1～40％。

可选地，缓冲膜410的厚度为裸电芯600的厚度的5～20％。

根据本申请的一些实施例，可选地，缓冲膜410的厚度为0.05～6mm，侧面膜420、底面膜430和顶面膜440的厚度为0.05～1mm。

缓冲膜410的厚度为0.05～6mm时，可以满足裸电芯600的缓冲需求；侧面膜420、底面膜430和顶面膜440的厚度为0.05～1mm时，可以满足热熔需求。

可选地，缓冲膜410的厚度为0.1～3mm，侧面膜420、底面膜430和顶面膜440的厚度为0.05～0.5mm。

可选地，缓冲膜410的厚度为0.5～2.5mm，侧面膜420、底面膜430和顶面膜440的厚度为0.1～0.3mm。

根据本申请的一些实施例，可选地，绝缘件400包括两个缓冲膜410，每个缓冲膜410的两个相对的第一侧边分别连接有侧面膜420，每个缓冲膜410的两个相对的第二侧边分别连接有底面膜430和顶面膜440。

缓冲膜410、侧面膜420、底面膜430和顶面膜440是一体结构，使整个绝缘件400稳定的贴合在裸电芯600的表面，形成的绝缘膜不易相对于裸电芯600发生位移。

一体结构可以通过以下方式形成：

1、先采用整块第二材料切割形成一体结构，再采用第一材料切割形成两个缓冲膜410，然后在一体结构的对应裸电芯600大面的位置通过粘接或热熔的方式连接缓冲膜410，绝缘件400还包括位于缓冲膜410底部的采用第一材料制成的支撑膜；

2、先采用第一材料切割形成侧面膜420、底面膜430和顶面膜440，采用第二材料切割形成缓冲膜410，再将侧面膜420、底面膜430、顶面膜440和缓冲膜410通过粘接或热熔的方式相互连接形成一体结构。

顶面膜440与缓冲膜410的过渡可以是直角过渡，或可以是斜角过渡，或可以是圆弧过渡。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图5和6，图5为本申请另一些实施例的电芯的剖视图，图6为本申请另一些实施例的绝缘件的俯视图。缓冲膜410在靠近顶面膜440的一端设置有加厚的斜角结构450，斜角结构450用于填充裸电芯600的削薄区601与缓冲膜410之间的空隙，且斜角结构450也采用第一材料制成。

裸电芯600的削薄区601是指在出极耳的一侧，裸电芯600的内径变小，形成的与壳体500倾斜一定角度的区域。

缓冲膜410与壳体500保持平行，即当裸电芯600的削薄区601膨胀时，削薄区601无法直接挤压缓冲膜410，将导致整个电芯20受力不均。斜角结构450的截面为三角形或梯形，用于填充裸电芯600的削薄区601与缓冲膜410之间的空隙，当裸电芯600的削薄区601膨胀时，削薄区601可以直接挤压同样采用第二材料制成的斜角结构450。斜角结构450和缓冲膜410配合能够实现裸电芯600大面主体区域和削薄区601区域的均匀受力，避免因削薄区601与大面主体区域受力不均而引发得极化差异，导致削薄区601析锂，恶化电芯20寿命。

斜角结构450与缓冲膜410可以是一体成型，也可以是分别单独成型，再通过粘接或热熔的方式连接。

根据本申请的一些实施例，可选地，斜角结构450具有与削薄区601配合的斜面451，斜面451与缓冲膜410的角度为0.1～80°。

斜面451是指当裸电芯600的削薄区601膨胀后，削薄区601挤压斜角结构450的一面。

当斜面451与缓冲膜410的角度为0.1～80°时，斜角结构450能够与削薄区601实现较好的配合，以使裸电芯600大面主体区域和削薄区601区域的均匀受力。

可选地，斜面451与缓冲膜410的角度为10～70°。

可选地，斜面451与缓冲膜410的角度为25～55°。

斜角结构450的斜面451与缓冲膜410的过渡可以是直角过渡，或可以是斜角过渡，或可以是圆弧过渡。

根据本申请的一些实施例，可选地，请参阅图7，图7为本申请再一些实施例的绝缘件的俯视图。缓冲膜410具有多个第一通孔460。

第一通孔460能够改善电芯20吸收电解液效果和电解液浸润效果，并提升电芯20的注液效率。

根据本申请的一些实施例，可选地，第一通孔460的直径为0.1～30mm。

与第一通孔460对应的裸电芯600的区域无法受到缓冲膜410的缓冲作用，当第一通孔460的直径较大时，将导致整个裸电芯600受力不均匀；当第一通孔460的直径较小时，电芯20吸收电解液效果和电解液浸润效果较差。第一通孔460的直径为0.1～30mm，有利于裸电芯600的电解液浸润效果和受力均匀。

可选地，第一通孔460的直径为1～10mm。

可选地，第一通孔460的直径为2～5mm。

根据本申请的一些实施例，可选地，侧面膜420和底面膜430具有多个第二通孔470。

第二通孔470能够改善电芯20吸收电解液效果和电解液浸润效果。

以下结合实施例对本申请的绝缘件400和电芯20作进一步的详细描述。

实施例1

请参阅图2，本申请实施例提供一种绝缘件400，绝缘件400包括一个底面膜430、两个缓冲膜410、四个侧面膜420和两个顶面膜440，底面膜430、缓冲膜410、侧面膜420和顶面膜440均为长方形。两个缓冲膜410均通过长边分别连接于底面膜430的两个长边，使两个缓冲膜410分别位于底面膜430的两侧，侧面膜420通过长边连接于缓冲膜410的短边，每个缓冲膜410的每个短边均连接有一个侧面膜420。两个顶面膜440均通过长边分别连接于两个缓冲膜410远离底面膜430的长边。缓冲膜410采用发泡聚氨酯制成，底面膜430、侧面膜420和顶面膜440均采用Mylar膜制成。

实施例2

请参阅图4，本申请实施例提供一种绝缘件400，绝缘件400包括一个底面膜430、两个缓冲膜410、四个侧面膜420和两个顶面膜440，底面膜430、缓冲膜410、侧面膜420和顶面膜440均为长方形。两个缓冲膜410均通过长边分别连接于底面膜430的两个长边，使两个缓冲膜410分别位于底面膜430的两侧，侧面膜420通过长边连接于缓冲膜410的短边，每个缓冲膜410的每个短边均连接有一个侧面膜420。两个顶面膜440均通过长边分别连接于两个缓冲膜410远离底面膜430的长边。缓冲膜410采用发泡聚氨酯制成，底面膜430、侧面膜420和顶面膜440均采用Mylar膜制成。缓冲膜410在靠近顶面膜440的一端设置有用于填充裸电芯600的削薄区601与缓冲膜410之间的空隙的斜角结构450。

实施例3

请参阅图4，本申请实施例提供一种绝缘件400，绝缘件400包括一个底面膜430、两个缓冲膜410、四个侧面膜420和两个顶面膜440，底面膜430、缓冲膜410、侧面膜420和顶面膜440均为长方形。两个缓冲膜410均通过长边分别连接于底面膜430的两个长边，使两个缓冲膜410分别位于底面膜430的两侧，侧面膜420通过长边连接于缓冲膜410的短边，每个缓冲膜410的每个短边均连接有一个侧面膜420。两个顶面膜440均通过长边分别连接于两个缓冲膜410远离底面膜430的长边。缓冲膜410采用二氧化硅气凝胶制成，底面膜430、侧面膜420和顶面膜440均采用Mylar膜制成。缓冲膜410在靠近顶面膜440的一端设置有用于填充裸电芯600的削薄区601与缓冲膜410之间的空隙的斜角结构450。

对比例1

本申请对比例提供一种绝缘件400，绝缘件400包括一个底面膜430、两个大面膜、四个侧面膜420和两个顶面膜440，底面膜430、大面膜、侧面膜420和顶面膜440均为长方形。两个大面膜均通过长边分别连接于底面膜430的两个长边，使两个大面膜分别位于底面膜430的两侧，侧面膜420通过长边连接于大面膜的短边，每个大面膜的每个短边均连接有一个侧面膜420。两个顶面膜440均通过长边分别连接于两个大面膜远离底面膜430的长边。大面膜、底面膜430、侧面膜420和顶面膜440均采用Mylar膜制成。

试验例

通过卷绕的方式将实施例1～3和对比例1的绝缘件、正极、负极和隔膜卷绕成卷芯，对卷芯进行冷压，随后进行极耳焊接、入壳、顶盖焊接、烤制、注液、化成、容量和成品电芯下仓。

对电芯满充后0.33C自由满充进行界面拆解，观察电芯的充满界面，结果如表1所示。

对电芯进行带钢板夹具测试，电芯壳体不加缓冲垫，夹具力3000N，测试结果如表1所示。

使用恒温箱在25℃对电芯进行1C/1C循环保持率测试，直至容量衰减至80％SOH，测试结果如表1所示。

将2个相同的电芯串联组成简易模组，200W加热板从模组一侧紧贴电芯大面，加热直至该电芯失效(肉眼可见火星即为失效起始点)，记录下时间T₁，另一个电芯被触发失效记为时间T₂，T₃＝T₂-T₁记为热蔓延时间，测试结果如表1所示。

表1电芯的测试结果

项目	对比例1	实施例1	实施例2	实施例3
					500cls容量保持率	96％	98.80％	99.90％	99.10％
500cls膨胀力增长	1000N	100N	0N	100N
					满充界面	阳极贯穿性打皱	极轻微打皱	极轻微打皱	极轻微打皱
热蔓延时间	5.5min	5.5min	6min	8min

由表1可知，本申请实施例的500cls容量保持率保持在98.5％以上，且500cls膨胀力增长保持在100N以下，并保持较好的电芯充满界面。

且当缓冲膜的材质为二氧化硅气凝胶时，缓冲膜还可以隔绝多个电芯之间的热传递，延缓热失控蔓延时间以及失控剧烈程度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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：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申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种绝缘件(400)，所述绝缘件(400)用于包覆裸电芯(20)，以隔绝裸电芯(20)和壳体(500)，其特征在于，所述绝缘件(400)包括：

用于贴合所述裸电芯(20)的大面的缓冲膜(410)，所述缓冲膜(410)采用第一材料制成；

用于贴合所述裸电芯(20)的侧面的侧面膜(420)；

用于贴合所述裸电芯(20)的底部的底面膜(430)；

用于与顶支架热熔的顶面膜(440)；

所述侧面膜(420)、所述底面膜(430)和所述顶面膜(440)采用第二材料制成；

所述第一材料的压缩量大于所述第二材料的压缩量。

2.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，使所述第一材料发生形变的作用力大小为0.001～0.5MPa。

3.根据权利要求2所述的绝缘件(400)，其特征在于，在所述作用力下，所述第一材料的压缩量为1～99％。

4.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述第一材料为气凝胶、发泡材料或橡胶。

5.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述第一材料为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、发泡聚氨酯、发泡聚丙烯、发泡聚乙烯、丁苯橡胶、顺丁橡胶或二氧化硅气凝胶。

6.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述第二材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯或聚丙烯。

7.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述缓冲膜(410)的厚度为所述裸电芯(20)的厚度的0.05～60％。

8.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述缓冲膜(410)的厚度为0.05～6mm，所述侧面膜(420)、所述底面膜(430)和所述顶面膜(440)的厚度为0.05～1mm。

9.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述绝缘件(400)包括两个缓冲膜(410)，每个所述缓冲膜(410)的两个相对的第一侧边分别连接有所述侧面膜(420)，每个所述缓冲膜(410)的两个相对的第二侧边分别连接有底面膜(430)和顶面膜(440)。

10.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述缓冲膜(410)在靠近所述顶面膜(440)的一端设置有加厚的斜角结构(450)，所述斜角结构(450)用于填充所述裸电芯(20)的削薄区(601)与所述缓冲膜(410)之间的空隙，且所述斜角结构(450)也采用所述第一材料制成。

11.根据权利要求10所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述斜角结构(450)具有与所述削薄区(601)配合的斜面(451)，所述斜面(451)与所述缓冲膜(410)的角度为0.1～80°。

12.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述缓冲膜(410)具有多个第一通孔(460)。

13.根据权利要求12所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述第一通孔(460)的直径为0.1～30mm。

14.根据权利要求1所述的绝缘件(400)，其特征在于，所述侧面膜(420)和所述底面膜(430)具有多个第二通孔(470)。

15.一种电芯(20)，其特征在于，所述电芯(20)包括权利要求1～14任一项所述的绝缘件(400)。

16.一种电池(100)，其特征在于，所述电池(100)包括权利要求15所述的电芯(20)。

17.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括权利要求15所述的电芯(20)，所述电芯(20)用于提供电能。

Images