CN217522188U - 一种电芯结构、软包电池和用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种电芯结构、软包电池和用电设备，电芯结构包括电极组件和电极引线，电极组件至少一端设置有容置腔；电极引线从容置腔的一端面向外引出，且电极引线经过弯折后放置于容置腔内。本实用新型提供的一种电芯结构，其在电极组件的头部设置有用于容纳电极引线的容置腔，与常规电芯相比较，本实用新型提供的电芯其长度大于常规电芯的长度，当电芯入壳封装后，电芯充分利用了铝塑膜的头部空间，进而提高了软包电池的能量密度。

Description

一种电芯结构、软包电池和用电设备

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种电芯结构、软包电池和用电设备。

背景技术

新能源汽车的发展使得动力电池呈现出向高能量密度方向发展的趋势，相比方形与圆柱动力电池，软包锂离子电池与电池包具有设计灵活、重量轻、内阻小、不易爆炸、循环次数多、能量密度高等特点，能在现有技术水平上提升动力锂电池的能量密度，在续航里程上进一步缩小和燃油车的差距。

与传统的柱状电池相比，软包锂离子电池的最大特点是采用聚合物包裹袋包装电极片，电极片包括相对设置的正极片和负极片。为了增大电芯的体积比能量，在设置电极片时，通常需要采取多片正极片与多片负极片交替层叠设置的方式堆叠电极片。为了便于电芯内的电极片与外电路导通，在电极片的集流体上通常都会预先引出预留子极耳，多片极性相同的电极片相互层叠设置之后，预留子极耳之间也对位层叠设置。在后续的制备过程中，这些预留子极耳再共同电连接于外接极耳，以与外电路导通。

然而，目前常规叠片工艺需要将头部的多个子极耳与外接极耳焊接后折叠放入铝塑膜，使得头部极耳部分入壳后，铝塑膜头部存在很大的空隙，降低了电池的能量密度。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电芯结构，解决了现有的电芯结构无法充分利用铝塑膜内部空间的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种电芯结构，包括：

电极组件，所述电极组件至少一端设置有容置腔；

电极引线，所述电极引线从所述容置腔的一端面向外引出，且所述电极引线经过弯折后放置于所述容置腔内。

进一步地，所述电极组件通过第一极片、隔膜和第二极片依序堆叠或卷绕形成。

进一步地，所述电极引线与所述第一极片之间的间隙宽度大于或等于0.5mm，所述电极引线与所述第二极片之间的间隙宽度大于或等于0.5mm。

进一步地，所述隔膜和所述电极引线之间的间隙宽度大于或等于0.2mm。

进一步地，所述第一极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面的正极活性物质。

进一步地，所述第二极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极活性物质。

进一步地，还包括外接极耳，所述外接极耳和所述电极引线电性连接。

进一步地，所述电极引线设置有焊接区域，所述焊接区域的宽度为D1，所述电极引线的宽度为D2，D1和D2的比值满足关系式：0.66≤D1/D2≤1。

本实用新型的目的之二在于：提供了一种软包电池，包括上述的电芯结构和用于包裹所述电芯结构的铝塑膜。

本实用新型的目的之三在于：提供了一种用电设备，包括上述的软包电池。

本实用新型的有益效果在于：一种电芯结构，包括：电极组件和电极引线，所述电极组件至少一端设置有容置腔；所述电极引线从所述容置腔的一端面向外引出，且所述电极引线经过弯折后放置于所述容置腔内。本实用新型提供的一种电芯结构，其在电极组件的头部设置有用于容纳电极引线的容置腔，与常规电芯相比较，本实用新型提供的电芯其长度大于常规电芯的长度，当电芯入壳封装后，电芯充分利用了铝塑膜的头部空间，进而提高了软包电池的能量密度。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为现有技术中的软包电池的结构；

图2为本实用新型具体实施方式中的一种软包电池的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施方式中的一种电芯结构的立体结构示意图；

图4为本实用新型具体实施方式中的一种电芯结构的平面示意图之一；

图5为图4的A局部放大示意图；

图6为本实用新型具体实施方式中的一种电芯结构的平面示意图之二；

图7为图6的B局部放大示意图；

图8为本实用新型具体实施方式中的焊接头的结构示意图；

图9为本实用新型具体实施方式中的电极引线收拢后的示意图；

图10为本实用新型具体实施方式中的电极引线其头部被裁切后的示意图；

图11为本实用新型具体实施方式中的电极引线与外接极耳焊接后的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、电极组件；11a、容置腔；11、第一极片；12、隔膜；13、第二极片；2、电极引线；d1、电极引线与第一极片之间的间隙宽度；d2、电极引线与第二极片之间的间隙宽度；d3、隔膜和电极引线之间的间隙宽度；3、外接极耳；4、铝塑膜；D1、焊接区域的宽度；D2、电极引线的宽度；5、焊接头。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

在申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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中的具体含义。

以下结合附图1～11对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

发明人发现，目前软包电池的电芯均在一侧引出多个正极耳和多个负极耳，多个正极耳和多个负极耳经过收拢、压实后分别与外接极耳3焊接，然后弯折放置于电芯的一侧，当电芯入壳封装后，位于电芯一侧的正极耳和负极耳会占用壳体头部的一部分空间，如图1所示，使得壳体内部空间利用率低，而且，在实际生产和使用过程中，极易导致用于封装电芯的壳体头部发生局部凹陷的状况，当头部凹陷程度过大时，使得铝塑膜4发生较为严重的变形进而导致铝塑膜4出现破损。

针对上述现象，发明人提供了一种电芯结构，如图2、图3所示，包括电极组件1和电极引线2，电极组件1至少一端设置有容置腔11a；电极引线2从容置腔11a的一端面向外引出，且电极引线2经过弯折后放置于容置腔11a内。在本具体实施方式中，电极组件1为电芯，电极引线2为从电极组件1一端向外引出的极耳，与常规电芯相比较，本申请提供的电芯在长度方向上做了适当延伸，且电芯的一端沿其长度方向向内模切出两个用于容置正、负极耳的容置腔11a，正、负极耳分别从两个容置腔11a向外引出，然后正、负极耳收拢成一束后焊接，之后正、负极耳向容置腔11a内弯折并放置在容置腔11a内。

与常规电芯相比较，本实用新型提供的电芯其长度大于常规电芯的长度，当电芯入壳封装后，电芯充分利用了铝塑膜4的头部空间，进而提高了软包电池的能量密度。

优选地，电极组件1通过第一极片11、隔膜12和第二极片13依序堆叠或卷绕形成，电极引线2设置有两个，两个电极引线2分别与第一极片11和第二极片13电性连接。在本具体实施方式中，电极引线2包括包括极性相反的第一电极引线和第二电极引线，第一极片11为正极片，第二极片13为负极片，第一电极引线和正极片电性连接，第二电极引线和负极片电性连接。

具体地，电极引线2与第一极片11之间的间隙宽度大于或等于0.5mm，电极引线2与第二极片13之间的间隙宽度大于或等于0.5mm，隔膜12和电极引线2之间的间隙宽度大于或等于0.2mm。在本具体实施方式中，电极引线2和第一极片11之间的间隙宽度、电极引线2和第二极片13之间的间隙宽度优选为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm或0.9mm中的任意一个数值，需要说明的是，上述数值仅为最优选，本领域技术人员可根据实际生产需求在大于0.5mm的数值范围内来设置电极引线2和第一极片11之间的间隙宽度、电极引线2和第二极片13之间的间隙宽度。经过实验测试，电极引线2和第一极片11之间的间隙宽度、电极引线2和第二极片13之间的间隙宽度小于0.5mm时，在生产、运输或使用过程中，电极引线2和极片之间极易发生物理接触，进而造成电池短路，当电极引线2和第一极片11之间的间隙宽度、电极引线2和第二极片13之间的间隙宽度均大于或等于0.5mm时，电极引线2和极片发生物理接触的概率降低至0.1％，极大避免了短路风险。

优选地，第一极片11包括正极集流体和设置在正极集流体表面的正极活性物质。

需要说明的是，本实用新型的正极集流体可以是本领域各种适用于作为软包电池正极集流体的材料，例如，正极集流体可以是包括但不限于金属箔，更具体可以是包括但不限于铝箔。

优选地，第二极片13包括负极集流体和设置在负极集流体表面的负极活性物质。

需要说明的是，本实用新型的负极集流体可以是本领域各种适用于作为软包电池负极集流体的材料，例如，负极集流体可以是包括但不限于铜箔、镍箔、不锈钢箔、钛箔、泡沫镍和泡沫铜。

在本具体实施方式中，隔膜12包括基材层和表面处理层。基材层为具有多孔结构的无纺布、膜或复合膜，基材层的材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚酰亚胺中的至少一种。具体的，可选用聚丙烯多孔膜、聚乙烯多孔膜、聚丙烯无纺布、聚乙烯无纺布或聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯多孔复合膜。需要说明的是，表面处理层为锂电池行业中常规设置的处理层，本领域技术人员可于现有技术中获取到制成表面处理层的材料和相关工艺，此处不再赘述。

具体地，电极引线2包括极性相反的第一电极引线和第二电极引线，第一电极引线和第二电极引线均位于电芯的一端，第一电极引线可以为正极耳或负极耳，相对应地，第二电极引线可以为负极耳或正极耳。

在本具体实施方式中，第一极片11为正极片，第二极片13为负极片，相对应地，第一电极引线为正极耳，第二电极引线为负极耳，第一电极引线和第二电极引线分别是正负集流体末端未涂布极性敷料的部分经过激光切割后形成，也就是由正负集流体向外延伸的部分。

具体地，本具体实施方式中的电芯还包括外接极耳3，外接极耳3和电极引线2电性连接。

优选地，本实用新型具体实施方式中的电极引线2设置有多个，多个电极引线2经过收拢后，通过焊接头5压住收拢后的多个电极引线2的头部，激光透过焊接头5中间掏空区域来焊接，使得多个极耳引线之间连接牢固，避免出现松散的情况，具体地，电极引线2设置有焊接区域，焊接区域的宽度为D1，电极引线的宽度为D2，D1和D2的比值满足关系式：0.66≤D1/D2≤1。这种结构设计，能提高多个电极引线2之间的焊接牢固性。在实际生产过程中，多个电极引线2在收拢后，其头部参差不齐，如图9所示(为了更好表征电极引线2的头部形状，在图9中未绘制出容置腔)，因此，多个电极引线2在焊接完成后还需要裁切多余部分，从而使得多个电极引线2的头部保持平齐，如图10所示(为了更好表征电极引线2的经过裁切后的头部形状，在图10中未绘制出容置腔)，需要说明的是，在裁切过程中，要保证焊接区域完整不被裁切。

此外，本实用新型具体实施方式中还提供了一种软包电池，包括上述的电芯结构和用于包裹电芯结构的铝塑膜4，具体地，外接极耳3从铝塑膜4一侧向外延伸而出。

本具体实施方式还提供了一种用电设备，包括上述的软包电池。用电设备可以以各种具体形式来实施，例如，在实际应用场景中，该用电设备包括但不限于为移动通讯、电动汽车、电动自行车、电动导航工具、无人机等电子产品。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电芯结构，其特征在于：包括

电极组件(1)，所述电极组件(1)至少一端设置有容置腔(11a)；

电极引线(2)，所述电极引线(2)从所述容置腔(11a)的一端面向外引出，且所述电极引线(2)经过弯折后放置于所述容置腔(11a)内。

2.如权利要求1所述的一种电芯结构，其特征在于：所述电极组件(1)通过第一极片(11)、隔膜(12)和第二极片(13)依序堆叠或卷绕形成。

3.如权利要求2所述的一种电芯结构，其特征在于：所述电极引线(2)与所述第一极片(11)之间的间隙宽度大于或等于0.5mm，所述电极引线(2)与所述第二极片(13)之间的间隙宽度大于或等于0.5mm。

4.如权利要求2所述的一种电芯结构，其特征在于：所述隔膜(12)和所述电极引线(2)之间的间隙宽度大于或等于0.2mm。

5.如权利要求2所述的一种电芯结构，其特征在于：所述第一极片(11)包括正极集流体和设置在所述正极集流体表面的正极活性物质。

6.如权利要求2所述的一种电芯结构，其特征在于：所述第二极片(13)包括负极集流体和设置在所述负极集流体表面的负极活性物质。

7.如权利要求1所述的一种电芯结构，其特征在于：还包括外接极耳(3)，所述外接极耳(3)和所述电极引线(2)电性连接。

8.如权利要求7所述的一种电芯结构，其特征在于：所述电极引线(2)设置有焊接区域，所述焊接区域的宽度为D1，所述电极引线的宽度为D2，D1和D2的比值满足关系式：0.66≤D1/D2≤1。

9.一种软包电池，其特征在于，包括权利要求1～8任意一项所述的电芯结构和用于包裹所述电芯结构的铝塑膜(4)。

10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的软包电池。

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