CN218731315U - 电芯及电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种电芯及电池模组。该电芯包括芯包、壳体与垫片，壳体用于容纳芯包；垫片夹设于芯包与壳体内壁面之间，垫片包括顶边、底边和两个侧边，顶边、底边和两个侧边围设成限位孔；垫片的顶边、底边和两个侧边中至少有一个抵接于芯包的削薄区。本实施例中的电芯通过在芯包与容纳芯包的壳体内壁之间设置有垫片，使得垫片对削薄区和芯包四周进行填充挤压，补偿削薄区的削薄深度，并减小极片与隔膜间的间隙，使得削薄区的极片与隔膜间的受力均匀，抑制甚至消除极化增大现象的出现，防止电芯使用时出现析锂现象，提升了电芯的循环性能和使用安全性，提高电芯的使用寿命。

Description

电芯及电池模组

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯及电池模组。

背景技术

锂离子叠片电芯由于其高能量密度和高安全性能，已经被广泛应用于智能手机、新能源汽车等设备，但是叠片电芯在行业内有个共性问题，即叠片电芯在循环过程中，阳极极片四周容易出现不同程度的紫斑，并衍生成析锂现象。造成这种现象的原因主要有两点，一是由于极耳侧削薄区导致极片间的间隙变大，离子传输距离变大，极化增大造成析锂；另一方面原因是电解液的浸泡，导致极片四周边缘的隔膜粘接性变差，极片间隙变大，从而造成极化增大，最终造成循环后期析锂。

目前行业内普遍的改善析锂措施是通过减少电解液的含量或者提高电解液的电导率来降低这种风险。但是降低电解液的含量不利于电芯的长期循环，提高电解液的电导率会恶化电芯的高温性能。申请号为202020310921.9的专利提出了一种电池模组，该电池模组内的电芯之间设置有缓冲垫，能够从电芯外部挤压削薄区从而解决削薄区的析锂问题，但是对于非削薄区的四周，并没有起到挤压作用，无法解决电芯四周的析锂问题。

因此，亟需提出一种技术方案来改善现有电芯易出现析锂现象的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电芯，能够有效抑制电芯内析锂现象的产生，提高电池循环性能和安全性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

该电芯包括芯包、壳体与垫片，上述壳体用于容纳上述芯包；上述垫片夹设于上述芯包与上述壳体内壁面之间，上述垫片上设置有限位孔，上述垫片包括顶边、底边和相对设置的两个侧边，上述顶边、上述底边和两个上述侧边围设成上述限位孔；上述顶边、上述底边和两个上述侧边中至少有一个抵接于上述芯包的削薄区。

可选地，上述壳体长度为A，上述芯包的极片高度为b，上述顶边的长度为C，上述侧边的高度为D，则C＝A-2mm，D＝b+2mm。

可选地，上述顶边抵接于上述削薄区，并且上述顶边的宽度大于上述削薄区的宽度。

可选地，上述削薄区的宽度为M，上述顶边的宽度为Y，M＜10mm则Y＝1.5*M，10mm≤M＜26mm则Y＝1.2*M。

可选地，上述削薄区的削薄深度为G，上述顶边的厚度为X，0.1mm＜G≤0.5mm则X＝0.5mm，0.5mm＜G＜1.2mm则X＝G+0.1mm，G≥1.2mm则X＝1.5mm。

可选地，上述底边抵接于上述削薄区，并且上述底边的宽度大于上述削薄区的宽度。

可选地，上述垫片由聚乙烯塑料件制成。

可选地，上述芯包为叠片芯包，上述垫片与上述芯包的极片平行设置。

可选地，上述垫片设置有两个，两个上述垫片相对设置于上述芯包的两侧。

本实用新型的另一个目在于提供一种电池模组，该电池模组包括如上述任一方案所述的电芯。

有益效果：

本实用新型中的电芯通过在芯包与容纳芯包的壳体内壁之间设置有垫片，使得垫片的顶边、底边和两个侧边中至少有一个抵接于芯包的削薄区，对削薄区进行填充挤压，补偿削薄区的削薄深度，使得削薄区的极片与隔膜间的受力均匀；同时，垫片的设置使得芯包四周被垫片挤压，并且不会挤压芯包的中心部位，防止在电解液的长期浸泡下导致的芯包的隔膜与极片的四周粘性降低、间隙增大的现象产生。该垫片的设置能够抑制甚至消除极化增大现象的出现，防止电芯使用时出现析锂现象，提升了电芯的循环性能和使用安全性，提高电芯的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的极片的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的电芯的示意图；

图3是本实用新型具体实施方式提供的垫片的示意图；

图4是本实用新型具体实施方式提供的电芯循环性能的实验数据折线图。

图中：

10、壳体；11、极柱；20、极片；21、削薄区；22、极耳；30、垫片；31、顶边；32、底边；33、侧边；34、限位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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；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。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

本实施例中所述的芯包为极片20(包括正极片与负极片)与隔膜依次叠放制成或卷绕制成的，本实施例中为叠片制成的方形芯包，最终制得方形铝壳电芯。具体地，本实施例中所说的芯包为叠片芯包，上述垫片30与上述芯包的极片20平行设置。也即该芯包由极片20(包括正极片与负极片)与隔膜依次叠放制成，制成芯包后，将垫片30与极片20平行设置，并一同放入至壳体10中，制得本实施例中所述的电芯。

极片20上包括削薄区21和极耳22(如图1所示)，削薄区21位于极片20上固定有极耳22的一侧，多个极片20经过叠片后，其削薄区21也互相叠加，最终形成芯包的削薄区21。其中，芯包按极耳分布方向分为同侧极耳芯包与异侧极耳芯包，同侧极耳芯包具有单一削薄区21，异侧极耳芯包具有相对的两个削薄区21，以下实施例就同侧极耳芯包进行说明。

如图1至图3所示，该电芯包括芯包、壳体10与垫片30，上述壳体10用于容纳上述芯包；上述垫片30夹设于上述芯包与上述壳体10内壁面之间，上述垫片30上设置有限位孔34，上述垫片30包括顶边31、底边32和相对设置的两个侧边33，上述顶边31、上述底边32和两个上述侧边33围设成上述限位孔34；上述顶边(31)、上述底边(32)和两个上述侧边(33)中至少有一个抵接于上述芯包的削薄区(21)。在本实施例中，上述顶边31抵接于上述芯包的削薄区21。

本实施例中的电芯通过在芯包与容纳芯包的壳体10内壁之间设置有垫片30，使得垫片30的顶边31抵接于芯包的削薄区21，对削薄区21进行填充挤压，补偿削薄区21的削薄深度，使得削薄区21的极片20与隔膜间的受力均匀；同时，垫片30的设置使得芯包四周被垫片30挤压，并且不会挤压芯包的中心部位，防止在电解液的长期浸泡下导致的芯包的隔膜与极片20的四周粘性降低、间隙增大的现象产生。该垫片30的设置能够抑制甚至消除极化增大现象的出现，防止电芯使用时出现析锂现象，提升了电芯的循环性能和使用安全性，提高电芯的使用寿命。

具体如图4所示，图4给出了三种电芯的循环性能的变化，电芯1为普通电芯，其内部没有设置垫片30；电芯2为本实施例中所述的具有垫片30的电芯；电芯3为普通电芯，电芯外部设置有上述垫片30，并将垫片30挤压固定于削薄区21所对应的电芯外壁上。上述三种电芯的结构、组成完全形同，在经过标准1C快充流程测试后发现，电芯2(即本实施例中所提供的电芯)随着循环次数的增加其循环性能下降的最慢，并且在相同的循环次数下保持了最优的循环性能，可见本实施例中该电芯的循环性能和使用寿命得到了提高。

下面结合图3详细说明本实施例中所提供的垫片30的具体结构。

如图1和图2所示，上述壳体10长度为A、高度为B，上述芯包的极片20长度为a、高度为b，上述顶边31的长度为C，上述侧边33的高度为D，则C＝A-2mm，D＝b+2mm。这样设置的垫片30能够对削薄区21提供足够的挤压力，使得芯包内电解液和压力分布均匀，不会出现极化增大导致的析锂现象，还使得垫片30不会破坏原有的电芯结构，便于安装于电芯内。

作为优选的实施例，该芯包的削薄区21位于顶部，也即顶边31抵接于上述削薄区，上述顶边31的宽度大于上述削薄区21的宽度。进一步地，上述削薄区21的宽度为M，上述顶边31的宽度为Y，M＜10mm则Y＝1.5*M，10mm≤M＜26mm则Y＝1.2*M。这样设置的垫片30，其顶边31不仅能够对削薄区21进行足够的补偿，防止析锂现象的出现，还不会对削薄区21之外的区域产生影响，保证了电芯原有的结构和循环性能。

可选地，上述顶边31的厚度大于上述削薄区21的削薄深度，并且顶边的厚度不超过1.5mm。进一步地，上述削薄区21的削薄深度为G，上述顶边31的厚度为X，上述底边32和两个上述侧边33的厚度为Z，0.1mm＜G≤0.5mm则X＝Z＝0.5mm，0.5mm＜G＜1.2mm则X＝G+0.1mm、Z＝G-0.4mm，G≥1.2mm则X＝1.5mm、Z＝0.8mm。这样设置的垫片30，其顶边31能够对削薄区21进行足够的补偿，防止削薄区21出现析锂现象，并且底边32和侧边33的厚度不会对电芯的运行产生影响，保证了电芯的循环性能和使用寿命的同时，不会损伤电芯，提高了电芯的使用安全性与可靠性。

作为优选的实施例，上述垫片可以设置有两个，两个上述垫片相对设置于上述芯包的两侧。两个垫片30从两侧对芯包进行挤压，即两个垫片30的顶边从两侧对芯包的削薄区进行挤压，其他边从两侧对芯包的四周进行挤压，即实现对削薄区21和芯包四周进行补偿和挤压，进一步使得削薄区21的极片20与隔膜间的受力均匀，并抑制芯包四周出现的极片与隔膜间间隙增大的现象，抑制甚至消除极化增大现象的出现，防止电芯使用时出现析锂现象，进一步提升了电芯的循环性能和使用安全性，提高电芯的使用寿命。其中，削薄区(21)的削薄深度为G，两个垫片的顶边(31)的厚度之和为X，当0.1mm＜G≤0.5mm时，则X＝0.5mm，当0.5mm＜G＜1.2mm时，则X＝G+0.1mm，当G≥1.2mm时，则X＝1.5mm。两个垫片的其他边的厚度之和，与单一垫片时其他边的厚度保持相同。值得一提的是，垫片的数量可以多于两个，多个垫片各边的厚度之和需与单一垫片的厚度一致，此处不再赘述。

在其它可选的实施例中，可以是底边32或侧边33抵接于削薄区21，当芯包为异侧极耳芯包，削薄区21有两个且位于芯包的左右两侧或上下两侧，可以是两个侧边33或者顶边31和底边32同时抵接于削薄区21，例如，顶边31和底边32同时抵接于削薄区21，此时，顶边31和底边32的长度均为C，且满足C＝A-2mm；顶边31和底边32的宽度均为Y，且满足当M＜10mm时，则Y＝1.5*M，当10mm≤M＜26mm时，则Y＝1.2*M；顶边31和底边32的厚度均为X，且满足当0.1mm＜G≤0.5mm时，则X＝0.5mm，当0.5mm＜G＜1.2mm时，则X＝G+0.1mm，当G≥1.2mm时，则X＝1.5mm。其中，垫片的数量也可以为多个，如两个、三个、四个等，只需使得多个垫片30抵接于削薄区21的部位满足上述关系式即可，其中，X指的是多个垫片的厚度之和，此处不再赘述。

作为优选的实施例，上述垫片30由聚乙烯塑料件制成，也可以为其他绝缘且不与电解液发生反应的材质。垫片30由聚乙烯材料制成，其材质与壳体30的底板材质相同，不会影响到电芯内部进行的电化学反应，使得垫片30的加入不会破坏电芯的性能。

本实施例中还提供了一种电池模组，该电池模组包括如上述任一方案所述的电芯。该电池模组使用上述的电芯，其具有更优异的循环性能，可以提高电池模组的使用安全性和使用寿命。

并且本实施例又提供了一种电子设备，该电子设备包括如上述方案所述的电池模组。该电子设备具有如上述方案所述的电池模组的全部有益效果，此处不再赘述。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.电芯，其特征在于，包括：

芯包；

壳体(10)，所述壳体(10)用于容纳所述芯包；

垫片(30)，所述垫片(30)夹设于所述芯包与所述壳体(10)内壁面之间，所述垫片(30)上设置有限位孔(34)，所述垫片(30)包括顶边(31)、底边(32)和相对设置的两个侧边(33)，所述顶边(31)、所述底边(32)和两个所述侧边(33)围设成所述限位孔(34)；所述顶边(31)、所述底边(32)和两个所述侧边(33)中至少有一个抵接于所述芯包的削薄区(21)。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述壳体(10)长度为A，所述芯包的极片(20)高度为b，所述顶边(31)的长度为C，所述侧边(33)的高度为D，则C＝A-2mm，D＝b+2mm。

3.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述顶边(31)抵接于所述削薄区(21)，并且所述顶边(31)的宽度大于所述削薄区(21)的宽度。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述削薄区(21)的宽度为M，所述顶边(31)的宽度为Y，当M＜10mm时，则Y＝1.5*M，当10mm≤M＜26mm时，则Y＝1.2*M。

5.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述削薄区(21)的削薄深度为G，所述顶边(31)的厚度为X，当0.1mm＜G≤0.5mm时，则X＝0.5mm，当0.5mm＜G＜1.2mm时，则X＝G+0.1mm，当G≥1.2mm时，则X＝1.5mm。

6.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述底边(32)抵接于所述削薄区(21)，并且所述底边(32)的宽度大于所述削薄区(21)的宽度。

7.根据权利要求1-6任一项所述的电芯，其特征在于，所述垫片(30)由聚乙烯塑料制成。

8.根据权利要求1-6任一项所述的电芯，其特征在于，所述芯包为叠片芯包，所述垫片(30)与所述芯包的极片(20)平行设置。

9.根据权利要求1-6任一项所述的电芯，其特征在于，所述垫片(30)设置有两个，两个所述垫片(30)相对设置于所述芯包的两侧。

10.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的电芯。

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