CN217114556U - 电芯、电池和电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电芯、电池和电子设备。电芯包括包装袋、电极组件和极耳。包装袋包括主体部、顶封部及侧封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁并朝向顶壁弯折，侧封部连接于侧壁并朝向侧壁弯折，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边；电极组件收容于主体部内；极耳的一端电连接于电极组件，极耳的另一端延伸出顶封部；第一边和第二边之间形成夹角，即通常所说的折角，通过在夹角设置填充物以加固夹角，可以提高夹角的抗冲击能力，降低折角因撞击变形而发生破损的风险。

Description

电芯、电池和电子设备

技术领域

本申请涉及电池领域，具体涉及一种电芯、电池和电子设备。

背景技术

随着电化学技术的蓬勃发展，人们对电池容量提升的要求越来越高。为提升电池容量，当前厂商通常对电池的头部空间进行优化设计，这其中的折顶封电池即为当前较为流行的一种电池。在折顶封电池中，电池的顶封部朝向电池的一个端面弯折，从而和侧封部在电池的侧方产生两个折角。折角在运输、装配于电池仓等过程中容易被撞击变形，使得包装袋在折角处产生破损的风险较高。

实用新型内容

本申请实施例提供一种电芯、电池和电子设备，用于改善电池包装袋的折角容易被撞击变形而导致破损风险较高的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种电芯，包括：包装袋、电极组件和极耳。包装袋包括主体部、顶封部及侧封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁并朝向顶壁弯折，侧封部连接于侧壁并朝向侧壁弯折，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边。电极组件收容于主体部内。极耳的一端电连接于电极组件，极耳的另一端延伸出顶封部。第一边和第二边之间形成一夹角(即通常所说的折角)，夹角设置有填充物，填充物用于加固夹角，提高夹角的抗冲击能力，降低折角因撞击变形而发生破损的风险。

在一些实施例中，填充物还设置于顶封部与顶壁之间，填充物将顶封部绝缘固定于顶壁上。填充物可以全部或部分覆盖顶壁上，和/或，填充物可以呈直线形或波浪形等设置于顶壁上，将顶封部粘接于顶壁上，降低电芯长度。

在一些实施例中，顶封部与顶壁之间还设置有粘接件，粘接件将顶封部绝缘固定于顶壁上，降低电芯长度。

在一些实施例中，填充物覆盖第一边和第二边，使得第一边和第二边铝塑膜的金属端面与外界绝缘，降低发生短路的风险。

在一些实施例中，铝塑膜为白色、填充物为黑色，有利于检测填充物(例如形状)是否满足滴注要求。

在一些实施例中，填充物包括：双面胶、泡棉、热熔胶中的至少一种。

在一些实施例中，填充物的重量为G，且2mg≤G≤100mg。

在一些实施例中，填充物的肖氏硬度为HA，且20g≤HA≤80g。

在一些实施例中，电芯还包括热敏电阻，填充物将热敏电阻固定于夹角内，热敏电阻用于避免电芯在温度过高的情况下工作。

第二方面，本申请实施例提供一种电池，包括电路板以及上述任一项所述的电芯，电路板与电芯的极耳电连接。

第三方面，本申请实施例提供一种电子设备，包括负载以及上述任一项所述的电芯或者电池，电芯或电池用于为负载供电。

如上所示，本申请实施例的电芯、电池和电子设备，电芯的侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边，通过在第一边和第二边之间形成的夹角设置填充物，填充物用于加固夹角，可以提高夹角的抗冲击能力，降低折角因撞击变形而发生破损的风险。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种电池的立体结构示意图；

图2是图1所示的电池的区域C的结构放大图；

图3是本申请实施例提供的另一种电芯的立体结构示意图；

图4是图1所示的电芯的区域A的结构放大图；

图5是图1所示的电芯的区域B的结构放大图；

图6是本申请实施例提供的另一种电池的立体结构示意图；

图7是图6所示的电池的区域D的结构放大图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本申请的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本申请的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本申请的技术方案。

应理解，在本申请实施例的描述中，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”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相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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的限制。

请一并参阅图1至图5，电芯10包括包装袋11、电极组件(未图示)和极耳13。

包装袋11围设形成电芯10的形状，还可以用于限定电芯10的外观，例如，包装袋11包括顶封部11a、主体部11b和侧封部11c，电极组件设于主体部11b内，顶封部11a和极耳13由主体部11b的顶壁11b3延伸出。主体部11b 设有收容腔，电芯10的内部元件(例如电极组件及电解液)内置于收容腔中，利用包装袋11对内部元件进行保护，提高防护效果及安全性。

主体部11b包括底壁11b1、侧壁11b2和顶壁11b3。底壁11b1和顶壁11b3 相背设置。侧壁11b2分别与底壁11b1和顶壁11b3连接。顶封部11a和侧封部11c是电极组件收容于主体部11b之后，对包装袋11封装形成的。顶封部 11a与顶壁11b3连接，侧封部11c与侧壁11b2连接。

在主体部11b的顶壁11b3，顶封部11a用于实现包装袋11的密封，用于避免电解液从包装袋11的顶壁11b3泄露、以及包装袋11外的水氧等杂质从顶壁11b3进入包装袋11的主体部11b内。该顶封部11a也对极耳13的伸出区域进行密封，用于实现包装袋11与极耳13结合处的密封。

极耳13的数量和极性，可以根据实际所需适应性设定。例如，在电芯10 具有正负极性的场景中，电极组件包括正极极片和负极极片、以及设于正极极片和负极极片之间的隔离膜。电极组件可以由若干极片卷绕或者叠片形成，极耳13的一端伸入包装袋11内并与对应极性的极片电连接，极耳13的另一端延伸出顶封部11a。适应地，极耳13包括第一极耳和第二极耳，第一极耳为负极极耳，第二极耳为正极极耳。第一极耳与负极极片电连接，第二极耳与正极极片电连接，并分别延伸至包装袋11外。在其他实施例中，第一极耳可以为正极极耳，第二极耳为负极极耳。第一极耳和第二极耳的结构可以相同，也可以不相同，两者可以沿第三方向z对称设置，也可以为非对称设置。本申请实施例某些之处以其中一个为例，描述极耳13的结构。

应理解，极耳13的结构及形状，本申请实施例不予限制。例如，极耳13 可以为长方形条状结构，各自的尺寸可以根据实际需要适应性设置，材料包括但不限于为铝、镍、铜、及铜镀镍等合金。例如，正极极耳13的材料可以为铝或者铝镀镍，负极极耳13的材料可以为铜镀镍，不仅能够改善与负极极片的电连接性能，而且能够提高负极极耳的结构强度。

侧封部11c朝向侧壁11b2弯折，顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，顶封部 11a和侧封部11c的弯折朝向可以相同，例如均沿第一方向x朝向电芯10的面积较大的侧壁11b2(又称大面)弯折。通过将侧封部11c和顶封部11a进行弯折，则电芯10的宽度和长度减小，从而可满足外部用电设备的尺寸要求，扩大应用范围。另外，由于侧封部11c和顶封部11a是电芯10中相对比较薄弱的部件，通过将侧封部11c和顶封部11a朝向包装袋11的主体部11b弯折，则侧封部11c和顶封部11a不容易因碰撞等原因而损坏，本申请实施例提供的电芯10的使用寿命长。

顶封部11a为突出于电芯10的主体部11b的结构，结合图1和图3所示，顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，可选地固定至顶壁11b3上，减小电芯10整体的长度，第二方向y为电芯10的长度方向。在本申请实施例中，电芯10 的厚度方向可以为第一方向x，极耳13的宽度方向可以为第三方向z，第一方向x、第二方向y和第三方向z两两垂直，需要说明的是，受限于实际加工或者测量时的误差，本申请全文中所谓的垂直并非要求两者之间的夹角必须为90°，而是允许存在±10°的偏差，即所谓垂直可理解为任意两个方向之间的夹角为80°至100°。

请一并参阅图1至图5，顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，顶封部11a和侧封部11c相交的部分形成夹角11d，即通常所说的折角。夹角11d的制备工艺，本申请实施例不予限定，例如，包括如下步骤S21至S23。

S21：将电芯放置于定位夹具进行定位，其中，电芯包括主体部、顶封部和侧封部，主体部包括底壁、侧壁和顶壁，侧壁分别与底壁和顶壁连接，顶封部连接于顶壁，侧封部连接于侧壁，顶封部和侧封部连接，侧封部远离顶壁的一端具有第一边，顶封部远离顶壁的一端具有第二边。

S22：将侧封部朝向侧壁弯折。

S23：将顶封部朝向顶壁弯折，且第一边与第二边之间形成一夹角。

在一些场景中，可先将电芯10放置于定位夹具中定位，然后通过定位夹具的第一部件弯折侧封部11c，第一部件推动侧封部11c并朝向侧壁11b2弯折，再通过定位夹具的第二部件弯折顶封部11a，第二部件推动顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，以得到弯折后的夹角11d。第一部件和第二部件还可用于定位电芯10。可选地，再通过定位块沿第二方向y的反方向推动顶封部11a，对弯折后的夹角11d进行整形，得到最终的夹角11d。

夹角11d的两边为第一边11c1和第二边11a1，第一边11c1位于侧封部 11c远离顶壁11b3的一端，第二边11a1位于顶封部11a远离顶壁11b3的一端。应该理解到，夹角11d的形状不同，第一边11c1和第二边11a1的形状也适应性不同，例如，在图1和图2所示的实施例中，第二边11a1为具有一定弧度的弯曲边，第一边11c1包括两层结构，而在图3至图5所示的实施例中，第二边11a1也为具有一定弧度的弯曲边，但第一边11c1为单层结构。当然，在其他实施例中，第一边11c1也可以为弯曲边，例如朝向电路板21弯折，可以降低电芯10在第二方向y上的长度。

电芯10在夹角11d处设有填充物14，填充物14用于加固夹角11d，提高夹角11d的抗冲击能力，降低夹角11d因撞击变形而发生破损的风险。

请继续参阅图3，顶封部11a朝向顶壁11b3弯折，包括如下场景中的任一种：第一种场景，顶封部11a与顶壁11b3的至少部分区域接触，例如，顶封部11a靠近顶壁11b3的一部分而与顶壁11b3接触，或者，顶封部11a靠近顶壁11b3的一侧面全部与顶壁11b3接触。第二种场景，沿第二方向y，顶封部11a与顶壁11b3之间相对设置，两者之间未接触且具有预定距离，该预定距离可以根据实际场景需求而定，例如可以大于0且小于或等于1毫米。

对于上述任一种场景，可选地，在一实施例中，将填充物14还设置于顶封部11a与顶壁11b3之间，通过填充物14将顶封部11a固定于顶壁11b3上。填充物14可以全部或部分覆盖于顶壁11b3上，填充物14可以呈直线形或波浪形等(本申请实施例不限定填充物14的形状)设置于顶壁11b3上。通过将顶封部11a固定于顶壁11b3上，降低电芯10长度。

在另一实施例中，顶封部11a与顶壁11b3之间设有粘接件(未图示)，通过粘接件将顶封部11a粘接于顶壁11b3上，降低电芯10长度。

填充物14和粘接件中任一者的材料，本申请实施例根据需要适应性设定，例如双面胶、泡棉、热熔胶、具有粘性的散热材料(例如硅胶)等。在夹角 11d形成后，热熔胶等流体可以容易流入或者形成于需要设定的位置，易于操作。泡棉、硅胶等非流体可以在弯折侧封部11c和顶封部11a之前设置于预设位置，例如该类型的填充物14可以在弯折之前设置于夹角11d所在位置，从而在侧封部11c和顶封部11a弯折过程中起到缓冲和塑性作用，有利于降低夹角11d在弯折过程中因过度挤压而产生形变的风险。

可选地，填充物14的肖氏硬度为HA，且20g≤HA≤80g。通过将填充物 14的硬度控制在该阈值范围内，不仅使得填充物14满足加固夹角11d的要求，而且可以改善填充物14硬度较高会降低反弹及缓冲效果并导致夹角11d断裂的问题。

填充物14和/或粘接件的量，可以根据实际所需而定，以填充物14为例，填充物14的量可以根据夹角11d的角度和/或开口尺寸而定。

请继续一并参阅图3至图5，夹角11d的角度为α，可选地5°≤α≤60°，第二边11a1与顶壁11b3之间的夹角的角度为α'，可选地60°≤α'≤120°。通过将顶封部11a进行弯折并控制夹角11d，使得α和α'位于上述阈值范围内，不仅可以降低顶封部11a和侧封部11c在弯折处因应力发生破损的风险，还可以使得电芯10在第二方向y上的长度减小，从而可满足外部用电设备的尺寸要求，具有更广的应用范围。

例如，5°≤α≤45°，在工艺上较容易制得夹角11d；5°≤α≤30°或者30°≤α≤45°，夹角11d的应力较小，夹角11d发生破损的风险较小； 10°≤α≤30°，夹角11d的外形较为美观；10°≤α≤20°，夹角11d的应力较小，并且外形较为美观。又例如，75°≤α'≤105°或者85°≤α'≤100°或者85°≤α'≤90°，夹角11d几乎垂直于顶壁11b3，在与外部用电设备(例如电池仓)配合时可以降低宽度方向(例如第三方向z)的长度。

进一步可选地，夹角11d的最大开口长度为L₀，可选地1.0mm≤L₀≤ 8.0mm；可选地，1.0mm≤L₀≤3.5mm。应理解，如图4所示，夹角11d的最大开口长度为L₀可以理解为：第一边11c1与顶壁11b3相交的点和第二边11a1 与顶壁11b3相交的点之间的距离。通过控制夹角11d的最大开口长度，在减小电芯10在第二方向y上长度的同时，尽可能的降低顶封部11a和侧封部11c 在弯折处因应力发生破损的风险。

在一些实施例中，请参阅图1和图4所示，第一边11c1突出于顶壁11b3 的高度为H₁，且1.0mm＜H₁≤4.0mm；可选地，1.0mm＜H₁≤3.7mm，或者， 1.5mm＜H₁≤2.5mm，在降低顶封部11a和侧封部11c在弯折处发生破损风险的同时，尽可能减小电芯10在第二方向y上的长度。

可选地，填充物14的重量为G，且2mg≤G≤100mg。通过将设置于夹角 11d处的填充物14控制在上述阈值的重量范围内，可以改善因填充物14重量较大而压迫使得夹角11d处的隔离膜收缩、以及降低电芯10整体重量；还可以改善因填充物14重量较小对夹角11d加固效果的影响。

在一些实施例中，填充物14还可以覆盖第一边11c1和第二边11a1，使得第一边11c1和第二边11a1的端面与外界绝缘。例如，在包装袋11采用铝塑膜的场景中，可以包裹第一边11c1和第二边11a1的铝塑膜使其与外界绝缘，降低因此发生的短路风险。并且，用于加固夹角11d的填充物14不易形变，可以使得电芯10在夹角11d边缘处的外观更加美观。

在包装袋11采用铝塑膜的场景中，铝塑膜为白色或银色，则填充物14可以为黑色，从而有利于检测填充物14是否满足滴注要求。例如，可以通过人工或者工业摄像机(CCD)根据填充物14的形状来检查填充物14是否被滴注、以及是否滴注到预定位置等。

在包装袋11采用铝塑膜的场景中，顶封部11a和侧封部11c的铝塑膜的厚度最佳可以为86μm至115μm之间，有利于11a和侧封部11c弯折形成夹角11d以及在形成夹角11d的过程中避免发生破损，当然，也可以在67μm 至86μm之间或者115μm至150μm之间。

请参阅图6和图7，电芯10还可以包括热敏电阻15，热敏电阻15与电路板21通过导线151连接，避免电芯10在温度过高的情况下工作。热敏电阻 15可以设置于夹角11d内，以充分利用夹角11d空间。

在一些实施例中，夹角11d内的填充物14可以部分或完全包裹热敏电阻 15(或者也可以部分包裹与其连接的导线151)，用以保护热敏电阻15。需要说明的是，图6和图7所示的场景中，填充物14包裹热敏电阻15的一部分。

本申请的实施例还提供一种电池，如图1和图6所示，该电池20包括电路板21、以及上述任一项实施例的电芯10，电路板21设置于顶封部11a背向电极组件的一侧，且电路板21与电芯10的极耳13电连接，例如电路板21 通过导电件22与极耳13电连接。可选地，如图1和图6所示的实施例中，电路板21固定于顶封部11a的上表面，降低电池20的头部结构在第二方向y上的长度，从而有利于降低电池20的头部空间。

电路板21所适用的电池20的类型，本申请的实施例不予以限定，电路板 21的形状、尺寸及功用等，可根据应用场景而定。例如，在一些场景中，电路板21可以为刚性电路板，例如印制电路板(Printed Circuit Board,PCB)，或者柔性电路板(Flexible PrintedCircuit,FPC)，电路板21可以集成有BMS (Battery management system,电池管理系统)，用于对电芯10的充放电进行控制，确保安全。

在具体场景中，电池20包括但不限于所有种类的原电池、二次电池、燃料电池、太阳能电池和电容器(例如超级电容器)电池，可以为软包电池。电池20可优选为锂二次电池。本申请的实施例的电池20可以以单个电池、电池单元或者电池模组的形式存在。

本申请的实施例还提供一种电子设备，包括负载以及上述任一实施例的电池20或者电芯10，电池20或者电芯10为负载供电。

电子设备可以以各种具体形式来实施，例如，无人机、电动车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。在实用场景中，电子设备具体包括但不限于为：备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。

本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本申请实施例的构造也能够应用于固定类型的电子设备。

由于电池20和电子设备具有前述任一实施例的电芯10，因此，该电池20 和电子设备能够产生对应实施例的电芯10具有的有益效果。

尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/ 或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

在本文中，虽然采用了诸如S21、S22等步骤代号，但其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，并不构成顺序上的实质性限制，在具体实施时，可能会先执行S23后执行S22等，这些均属于本申请的保护范围之内。

应理解，以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括：

包装袋，所述包装袋包括主体部、顶封部及侧封部，所述主体部包括底壁、侧壁和顶壁，所述侧壁分别与所述底壁和所述顶壁连接，所述顶封部连接于所述顶壁并朝向所述顶壁弯折，所述侧封部连接于所述侧壁并朝向所述侧壁弯折，所述顶封部和所述侧封部连接；

电极组件，所述电极组件收容于所述主体部内；

极耳，所述极耳的一端电连接于所述电极组件，所述极耳的另一端延伸出所述顶封部；

其特征在于，所述侧封部远离所述顶壁的一端具有第一边，所述顶封部远离所述顶壁的一端具有第二边，所述第一边和所述第二边之间形成一夹角，所述夹角设置有填充物，所述填充物用于加固所述夹角。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述填充物还设置于所述顶封部与所述顶壁之间，所述填充物将所述顶封部绝缘固定于所述顶壁上。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述填充物覆盖所述第一边和所述第二边。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述填充物为黑色。

5.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述填充物包括：双面胶、泡棉、热熔胶中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述填充物的重量为G，且2mg≤G≤100mg。

7.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述填充物的肖氏硬度为HA，且20g≤HA≤80g。

8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括热敏电阻，所述填充物将所述热敏电阻固定于所述夹角内。

9.一种电池，其特征在于，包括电路板以及权利要求1至8任一项所述的电芯，所述电路板与所述电芯的极耳电连接。

10.一种电子设备，其特征在于，包括负载以及权利要求1至8任一项所述的电芯或者权利要求9所述的电池，所述电芯或电池用于为所述负载供电。

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