CN217903248U - 一种电池 - Google Patents

Abstract

一种电池，包括：至少两个在电池的厚度方向上叠放的电芯极组，相邻的所述电芯极组的侧面之间形成内凹的凹陷区域；封装所述电芯极组的封装膜，所述封装膜在所述凹陷区域处内陷，所述封装膜的封边部分或全部折叠于所述凹陷区域内。本实用新型采用新的折边结构，利用电芯极组侧面间形成的凹陷区域，将封边部分或全部弯折在电池侧面的凹陷区域内，可以减少电芯极组弧形曲面，尤其是卷绕式电芯极组的曲面边缘空间，在电池宽度上减少了多层铝塑膜的厚度，变相增加电芯宽度，达到提升电池能量密度的目的。

Description

一种电池

技术领域

本实用新型属于电化学储能技术领域，具体涉及一种软包电池。

背景技术

电池经过多年的发展，种类越来越多。从包装材料来分，电池可分为软包电池和钢壳电池；从形状来分，电池可分为方形电池和圆柱电池。不同的电池根据其用途，可以应用在不同的设备上，如应用于3C数码产品、汽车上等。用途及使用环境等因素的不同，对电池的性能要求也有很大的差异，因此电池结构的设计也呈多样化。如何对电池的内阻、容量、快速充电等方面进行改善，以满足消费者对电池性能的要求是电池厂商一直面临的问题。

铝塑膜是一种常用的电池包装材料，采用铝塑膜包裹电芯极组后，要将铝塑膜的侧边进行热压形成封边，达到密封的效果，然后再对封边进行弯折形成电池的折边结构。折边结构通常位于电池的侧面，由于铝塑膜具有一定的厚度，封边折在电池的侧面就会增加电池的宽度尺寸，占用电池宽度方向上的空间，从而降低了电池的能量密度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可以提高能量密度的电池。

一种电池，包括：至少两个在电池的厚度方向上叠放的电芯极组，相邻的所述电芯极组的侧面之间形成内凹的凹陷区域；封装所述电芯极组的封装膜，所述封装膜在所述凹陷区域处内陷，所述封装膜的封边部分或全部折叠于所述凹陷区域内。

进一步的，所述电芯极组的侧面为弧面。

进一步的，所述电芯极组之间相互并联。

进一步的，所述电芯极组由正极片、负极片及隔膜卷绕而成，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片上设置有正极耳，所述负极片上设置有负极耳。

进一步的，所述电芯极组具有至少一个正极耳，所述正极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出。

进一步的，所述电芯极组具有至少一个负极耳，所述负极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出。

进一步的，所述电芯极组具有多个正极耳和多个负极耳，所述正极耳在电池的厚度方向上对齐且层叠设置，所述正极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出，所述负极耳在电池的厚度方向上对齐且层叠设置，所述负极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出。

进一步的，所述封装膜包括第一封装膜和第二封装膜，所述第一封装膜上形成有第一坑槽，所述第二封装膜形成有和所述第一坑槽对应的第二坑槽，所述第二坑槽的深度小于所述第一坑槽的深度，所述电芯极组容纳于由所述第一坑槽和所述第二坑槽组成的容纳槽内。

进一步的，所述第一坑槽的冲坑深度L1为：(2n-2)×d/2n≤L1≤(2n-1)×d/2n；所述第二坑槽的冲坑深度L2为：D-(2n-1)×d/2n≤L2≤D-(2n-2)×d/2n，其中，D表示电池的厚度，n表示电芯极组的数量，d表示单个电芯极组的厚度的一半。

进一步的，所述电芯极组的正极耳和负极耳同向设置，或者正极耳和负极耳异向设置。

由以上技术方案可知，本实用新型充分利用电芯极组侧面的曲面结构形成的凹陷区域，尤其是可以利用卷绕式电芯极组曲面的边缘空间，将封边部分或全部折进电池侧面的凹陷区域内，这种新的折边结构减少了在电池宽度方向上空间的占用，使电池的宽度尺寸可以减少折边结构中几层铝塑膜的厚度，即相当于提高了电芯极组的空间占比，变相增加了电芯极组的宽度，从而提升电池整体的能量密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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电芯极组的卷绕示意图；

图2为传统电池折边结构的示意图；

图3为本实用新型实施例电池折边结构的示意图；

图4为本实用新型实施例封装膜的展开示意图。

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示器件结构的附图会不依一般比例做局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。需要说明的是，附图采用简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、清晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，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；术语“正”、“反”、“底”、“上”、“下”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。

本实用新型的电池为六面体形状的软包电池。为了便于描述，将电池的面积最大的两个相对的表面分别定义为电池的正面和背面，和电池极耳的延伸方向相垂直的两个表面分别定义为电池的顶面和底面，剩余的两个表面为电池的侧面，电池的正面和背面之间的距离为电池的厚度，即在电池的厚度方向上连接电池的正面和背面的两个表面为电池的侧面。电池极耳可以均从电池的顶面伸出，也可以分别从电池的顶面和底面伸出。封装膜的侧边热压后形成封边，从封边的端部朝向电池的侧面折叠形成折边结构。

实施例1

对于相同容量的电池，电池是由一个电芯极组构成还是由多个电芯极组构成，会导致电池的内阻不同。本实施例的电芯极组由正极片、负极片及隔膜卷绕而成，隔膜位于正极片和负极片之间，用于将正极片和负极片隔开。本实施例的正极片是将由96.2％的LFP(磷酸铁锂)、1.5％的导电剂、0.8％的CNT(碳纳米管)和1.5％的胶液配成的正极浆料涂覆在12μm的铝箔上制成，负极片是将由95.5％的石墨、2％的导电剂、1.8％的SBR(丁苯橡胶)和1.2％的CMC(羧甲基纤维素)配成的负极浆料涂覆在8μm的铜箔上制成。将制得的正、负极片碾压、分切后和隔膜一起卷绕，并焊接极耳，分别制成容量为50Ah的电芯极组和容量为25Ah的电芯极组。把两个容量为25Ah的电芯极组在电池的厚度方向上叠放然后并联在一起(将相邻电芯极组的相同极性的极耳接在一起为并联)，封装、注液、化成后得到含有两个电芯极组的电池1。把一个容量为50Ah的电芯极组封装、注液、化成后得到电池2。把一个容量为25Ah的电芯极组封装、注液、化成后得到电池3。三种电池采用相同的电解液，相同的烘干参数、排气参数以及化成流程。测量这三种电池的内阻和电压，结果参见表1。

表1

	电池1(2个25Ah)	电池2(1个50Ah)	电池3(1个25Ah)
				电压	3.29	3.29	3.29
内阻	0.35	0.53	0.73

实施例2

本实施例的正极片是将由96.4％的NCM(三元材料)、1.5％的导电剂、0.8％的CNT和1.3％的胶液制成的正极浆料涂覆在12μm的铝箔上制成，负极片是将由95.5％的石墨、2％的导电剂、1.8％的SBR和1.2％的CMC制成的负极浆料涂覆在8μm的铜箔上制成。将相同的正、负极片碾压、分切后和隔膜一起卷绕，并焊接极耳，制成容量为25Ah的电芯极组。把两个容量为25Ah的电芯极组在电池的厚度方向上叠放然后并联在一起，封装、注液、化成后得到含有两个电芯极组的电池4。把一个容量为25Ah的电芯极组封装、注液、化成后得到电池5。两种电池采用相同的电解液，相同的烘干参数、排气参数以及化成流程。测量这两种电池的内阻和电压，结果参见表2。

表2

	电池4(2个25Ah)	电池5(1个25Ah)
			电压	3.53	3.53
内阻	0.56	1.1

实施例3

本实施例的正极片是将由96.4％的NCM523(三元材料)、1.5％的导电剂、0.8％的CNT(碳纳米管)和1.3％的胶液制成的正极浆料涂覆在12μm的铝箔上制成，负极片是将由95.5％的石墨、2％的导电剂、1.8％的SBR和1.2％的CMC制成的负极浆料涂覆在8μm的铜箔上制成。将相同的正、负极片碾压、分切后和隔膜一起卷绕，并焊接极耳，分别制成单侧出极耳的容量为55Ah的电芯极组和双侧出极耳的容量为55Ah的电芯极组。把一个单侧出极耳的电芯极组封装、注液、化成后得到电池6。把一个双侧出极耳的电芯极组封装、注液、化成后得到电池7。两种电池采用相同的电解液，相同的烘干参数、排气参数以及化成流程。测量这两种电池的内阻和电压，结果参见表3。

表3

	电池6(单侧极耳)	电池7(双侧极耳)
			电压	3.83	3.83
内阻	0.65	0.78

从实施例1、2的测试结果可以看出，对于采用相同材料及工艺制成的电芯极组，在电池容量相同的情况下，由多个电芯极组并联组成的电池的内阻要小于只包含一个电芯极组的电池的内阻。其原因在于，电芯极组间通过极耳并联，可以降低内阻。在容量不同的情况下，单个小容量电芯极组的内阻要大于单个大容量电芯极组的内阻，同时单个小容量电芯极组的内阻也大于多个小容量电芯极组并联在一起时的内阻。单个大容量电芯极组的内阻小于单个小容量电芯极组的内阻，其主要原因是大容量电芯极组的卷绕圈数大于小容量电芯极组的卷绕圈数，极片的长度相对更大，因此阻值越小。而多个小容量电芯极组并联时，会加大阻值的降幅，通过多电芯极组堆叠并联，可以降低电池的整体内阻。从实施例3的测试结果可以看出，单侧出极耳的电芯极组的内阻要小于双侧出极耳的电芯极组的内阻。

基于以上测试结果，为了降低电池的内阻，本实用新型将多个电芯极组叠放在一起，并联组成大容量电池。电芯极组可具有一个以上的多个正极耳和一个以上的负极耳，当电芯极组具有多个正极耳和多个负极耳时，可以提高充电速率。图1为一种卷绕式电芯极组的示意图，如图1所示，正极片101、负极片102及隔膜103一起卷绕形成电芯极组100，正极片101卷绕时，可在每一层正极片101上引出一个或两个正极耳101a(极片卷绕一圈可形成两层)，正极耳101a在电池的厚度方向上层叠。同理，负极片102卷绕时，也可在每一层负极片102上引出一个或两个负极耳102a，负极耳102a在电池的厚度方向上层叠。图1所示为每一层极片引出一个极耳。通过多极耳结构，可以提高电池的充电速率。在其他的实施例中，也可以不用在每一层正极片和负极片上均引出极耳，而是间隔一层或几层极片引出极耳，极耳的设置数量及位置根据实际情况相应调整。电芯极组采用堆叠的方式组成大容量电池，随着电芯极组堆叠数量的增加，电池的外形结构趋近于叠片电池，提高了生产效率。电池的正极耳和负极耳可以从电池的同一侧伸出(同向设置)，也可以正极耳和负极耳分别从电池的两侧伸出(异向设置)。

对于卷绕式电芯极组来说，电芯极组的截面形状不是规整的矩形，而是类似于椭圆形，即电芯极组的截面形状的四个角不是直角，而是弧形，侧面s不是平面，而是弧面。从而当两个电芯极组叠放在一起时，相邻的电芯极组的弧形的侧面s之间会形成向内凹的凹陷区a(图2)。如图2所示，电池包括电芯极组100和封装电芯极组100的铝塑膜11，相邻的电芯极组的弧形的侧面s之间形成向内凹的凹陷区a。传统电池在折铝塑膜11的封边11a时，是直接折叠封边11a，使封边11a贴近电池的侧面。

为了减小折边在电池宽度方向上的空间占用，如图3所示，本实施例的电池包括两个在电池的厚度方向上叠放在一起的电芯极组100，两个电芯极组100并联，并封装在铝塑膜11内，铝塑膜11在凹陷区域a处也顺应凹陷区域a的形状内陷。将铝塑膜11的封边11a折进相邻电芯极组100侧面间形成的凹陷区域a内，通过将电池折边结构的部分或全部容纳于凹陷区域a内，可以减少折边结构对电池宽度方向上对空间的占用，至少可以减少1％～1.5％的空间占用，达到提高电池能量密度的目的。在其他的实施例中，也可以是3个或更多的电芯极组叠放在一起。

如图4所示，本实施例的用于封装电芯极组的封装膜(铝塑膜)包括可以盖合在一起的第一封装膜11-1和第二封装膜11-2，两个封装膜中分别冲压形成有容纳电芯本体的坑槽，其中，形成于第一封装膜11-1上的坑槽的深度较深，为深坑槽11-1a(第一坑槽)，形成于第二封装膜11-2上的坑槽的深度较浅，为浅坑槽11-2a(第二坑槽)，当第一封装膜11-1和第二封装膜11-2对折盖合在一起后，深坑槽11-1a和浅坑槽11-2a共同形成容纳电芯极组的容纳槽。

一个容纳槽内至少可以容纳两个电芯极组，深坑槽11-1a和浅坑槽11-2a的冲坑深度主要根据电芯极组的厚度和一个容纳槽内所容纳的电芯极组的数量n来相应设置。深坑槽11-1a的冲坑深度用L1表示，浅坑槽11-2a的冲坑深度用L2表示，d表示单个电芯极组的厚度的一半，D表示电池的厚度，则在n≥2时，深坑槽11-1a的冲坑深度L1可为：(2n-2)×d/2n≤L1≤(2n-1)×d/2n。深坑槽11-1a的冲坑深度L1确定后，浅坑槽11-2a的冲坑深度L2用电池的厚度D减去深坑槽11-1a的冲坑深度L1即可，即D-(2n-1)×d/2n≤L2≤D-(2n-2)×d/2n。

例如，当n等于2时，即一个电池的容纳槽中有两个叠放在一起的电芯极组，则深坑槽的冲坑深度可为：1/2d≤L1≤3/4d；当n等于3时，深坑槽的冲坑深度可为：2/3d≤L1≤5/6d；当n等于4时，深坑槽的冲坑深度可为：3/4d≤L1≤7/8d，例如L1可为5/8d或1/2d或在1/2d～5/8d之间取值，L2则为D-5/8d或D-2d或在D-5/8d～D-1/2d之间取值；当n等于5，深坑槽的冲坑深度可为：4/5d≤L1≤9/10d，例如L1可为7/10d或3/5d在3/5d～7/10d之间取值，L2则为D-7/10d或D-3/5d或在D-7/10d～D-3/5d之间取值；当n等于6，深坑槽的冲坑深度可为：5/6d≤L1≤11/12d，例如L1可为3/4d或2/3d或在2/3d～3/4d之间取值，L2则为D-3/4d或D-2/3d或在D-3/4d～D-2/3d之间取值，……以此类推。

第一封装膜的位于深坑槽外围的侧边及第二封装膜的位于浅坑槽外围的侧边经过热压后形成封边，优选实施例中，通过设定深坑槽和浅坑槽的冲坑深度，使封边位于相邻电芯极组的侧面间的凹陷区域附近，由此可以将封边尽可能多地折进相邻电芯极组的侧面间的凹陷区域内，减少封边弯折形成的折边结构在电池的宽度方向上空间的占用，从而提高电池的能量密度。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的范围之中。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：

至少两个在电池的厚度方向上叠放的电芯极组，相邻的所述电芯极组的侧面之间形成内凹的凹陷区域；

封装所述电芯极组的封装膜，所述封装膜在所述凹陷区域处内陷，所述封装膜的封边部分或全部折叠于所述凹陷区域内。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电芯极组的侧面为弧面。

3.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电芯极组之间相互并联。

4.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电芯极组由正极片、负极片及隔膜卷绕而成，所述隔膜位于所述正极片和所述负极片之间，所述正极片上设置有正极耳，所述负极片上设置有负极耳。

5.如权利要求4所述的电池，其特征在于：所述电芯极组具有至少一个正极耳，所述正极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出。

6.如权利要求4所述的电池，其特征在于：所述电芯极组具有至少一个负极耳，所述负极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出。

7.如权利要求4所述的电池，其特征在于：所述电芯极组具有多个正极耳和多个负极耳，所述正极耳在电池的厚度方向上对齐且层叠设置，所述正极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出，所述负极耳在电池的厚度方向上对齐且层叠设置，所述负极耳从所述电芯极组的一侧或两侧伸出。

8.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述封装膜包括第一封装膜和第二封装膜，所述第一封装膜上形成有第一坑槽，所述第二封装膜形成有和所述第一坑槽对应的第二坑槽，所述第二坑槽的深度小于所述第一坑槽的深度，所述电芯极组容纳于由所述第一坑槽和所述第二坑槽组成的容纳槽内。

9.如权利要求8所述的电池，其特征在于：所述第一坑槽的冲坑深度L1为：(2n-2)×d/2n≤L1≤(2n-1)×d/2n；所述第二坑槽的冲坑深度L2为：D-(2n-1)×d/2n≤L2≤D-(2n-2)×d/2n，其中，D表示电池的厚度，n表示电芯极组的数量，d表示单个电芯极组的厚度的一半。

10.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电池的正极耳和负极耳同向设置，或者正极耳和负极耳异向设置。

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