CN219393650U - 一种绝缘膜、电芯、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种绝缘膜、电芯、电池及用电设备，绝缘膜包括第一膜片、第二膜片、第三膜片、第四膜片和第五膜片，沿第一方向依次设置且相互连接；其中，任意两个相邻膜片之间能够在该两个相邻膜片的连接处相互弯折；弯折后，第一膜片和第五膜片形成交叠区，所有膜片围成一个两侧开口的长方体结构，交叠区与第三膜片相对，第三膜片上设置有极柱通孔；第一膜片和/或第五膜片采用折叠结构，折叠结构至少包括三个折叠片。电芯外部包覆绝缘膜，电池包括上述电芯，用电设备包括上述电池。本实用新型可以有效避免电芯底部在振动或碰撞过程中与电池壳底部接触或碰撞，保证了电池的使用安全性。

Description

一种绝缘膜、电芯、电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是指一种绝缘膜、电芯、电池及用电设备。

背景技术

一般而言，电池壳体为金属材质，常用铝材。为保障电芯和电池壳体或电芯与电池顶盖绝缘，避免发生短路引发安全风险，通常电芯在放入电池壳体前会包一层绝缘膜，以隔绝电芯和壳体/顶盖，避免电池短路。在电芯和电池壳底部之间一般设置底托板，用于将电芯垫高，防止电芯与电池壳体底部之间碰撞而发生短路，包覆在电芯外部的绝缘膜和底托板通过热熔连接相固定，底托板上设置有定位孔，该定位孔用于和绝缘膜进行热熔定位。但在实际生产过程中，由于底托板上定位孔的位置偏差或者热熔设备不稳定等易导致绝缘膜与底托板热熔效果不达标的现象，导致热熔后的绝缘膜和底托板无法很好的包覆电芯，从而使得电芯底部在振动或碰撞的条件下还是会与电池壳体底部碰撞而发生短路，影响电池的正常使用。

为了避免上述问题，专利公告号为CN 216750079U，专利名称为“电芯包膜结构、电池和用电装置”的中国专利取消了底托板结构，其将绝缘膜在电芯底部重叠而达到以抬高电芯高度的作用，但是该专利的绝缘膜包覆方式存在以下缺陷：1、绝缘膜重叠区域存在缝隙，导致绝缘效果不佳，电芯和电池壳体底部接触的可能性较大，无法有效避免两者接触而发生短路的现象；2、电芯底部重叠后厚度仍然较小，电芯无法有效抬高；3、其底部采用四片不同位置的折耳区域的绝缘膜重叠在一起的方式，重叠以后难以有效固定，在电池装车后的使用过程中，电芯底部重叠的绝缘膜易因颠簸或振动而发生散开的现象。

因此，现有的绝缘膜包覆方式无法有效避免电芯底部在振动或碰撞过程中易与电池壳底部接触而发生短路的问题，无法满足电池的使用需求。

实用新型内容

为此，本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术中电芯底部在振动或碰撞过程中易与电池壳底部接触而发生短路的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种绝缘膜，用于包覆电芯，该绝缘膜包括，

第一膜片、第二膜片、第三膜片、第四膜片和第五膜片，沿第一方向依次设置且相互连接；

其中，任意两个相邻膜片之间能够在该两个相邻膜片的连接处相互弯折；弯折后，所述第一膜片和所述第五膜片形成交叠区，所有膜片围成一个两侧开口的长方体结构，所述交叠区与所述第三膜片相对，所述第三膜片上设置有极柱通孔；

第一膜片和/或第五膜片采用折叠结构，所述折叠结构至少包括三个折叠片。

在本实用新型的一个实施例中，绝缘膜上设有与第一方向相垂直的第二方向，在所述第二膜片上沿第二方向至少依次设置两个所述第一膜片。

在本实用新型的一个实施例中，绝缘膜上设有与第一方向相垂直的第二方向，在所述第四膜片上沿第二方向至少依次设置两个所述第五膜片。

本实用新型还公开了一种电芯，所述电芯的外部包覆有上述任一项所述的绝缘膜；

所述电芯呈长方体结构，所述电芯具有顶面和底面，所述顶面和底面之间具有两个相对设置的第一侧面以及两个相对设置的第二侧面，所述第一侧面的面积大于所述第二侧面的面积；

所述第三膜片包覆于所述顶面上；

所述第二膜片和第四膜片分别包覆于两个所述第一侧面上；

所述第一膜片和第五膜片在所述底面形成交叠区。

在本实用新型的一个实施例中，在所述交叠区，所述第一膜片位于所述第五膜片的上方或下方。

在本实用新型的一个实施例中，电芯中的所述第一膜片和第五膜片中的一个采用折叠结构，另一个采用单片结构，在所述交叠区，所述折叠结构的相邻两个折叠片内壁之间形成插接空间，所述单片结构插接在任意一个所述插接空间中。

在本实用新型的一个实施例中，电芯中第一膜片和第五膜片中均采用折叠结构，在所述交叠区，所述折叠结构的相邻两个折叠片内壁之间形成插接空间，相邻两个折叠片外壁之间形成插接角，所述第五膜片的插接角插接在所述第一膜片的对应插接空间中，所述第五膜片的插接空间中对应插接有第一膜片的插接角。

在本实用新型的一个实施例中，电芯中的第一膜片和所述第五膜片交叠后的厚度为0.3mm-0.5mm。

本实用新型还公开了一种电池，包括上述任一项所述的电芯。

本实用新型还公开了一种用电设备，包括上述电池。

本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本实用新型所述的绝缘膜，可以有效包覆电芯，从而可以有效避免电芯底部在振动或碰撞过程中与电池壳底部接触或碰撞，保证了电池的使用安全性。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的绝缘膜的一种结构示意图；

图2是本实用新型的绝缘膜的第二种结构示意图；

图3是本实用新型的绝缘膜的第三种结构示意图；

图4是本实用新型的绝缘膜的第四种结构示意图；

图5是本实用新型的绝缘膜的第五种结构示意图；

图6是本实用新型中第一膜片和第五膜片的交叠示意图；

图7是本实用新型中电芯的结构示意图；

说明书附图标记说明：

10、绝缘膜；101、第一膜片；102、第二膜片；103、第三膜片；1031、极柱通孔；104、第四膜片；105、第五膜片；106、折叠片；107、插接空间；108、插接角；

20、电芯；201、顶面；202、底面；203、第一侧面；204、第二侧面。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

现有技术中电芯底部在振动或碰撞过程中易与电池壳底部接触而发生短路，为解决该问题，本实施例提供一种绝缘膜、电芯、电池和用电设备。其中，电池用于为用电设备供电。

本实用新型实施例的用电设备，包括电池。用电设备可以是汽车、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。汽车可以是燃油汽车、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；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等等。本申请实施例对上述用电设备不做特殊限制。

本实用新型实施例的电池，包括壳体、电芯和顶盖组件，顶盖组件密封壳体的开口，并与壳体之间形成有容置空间，电芯设置于容置空间内。

本实用新型实施例的壳体，可以为一侧开口的空心结构，也可以是两侧开口的空心结构。壳体可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。

本实用新型实施例的电芯20，包括正极极片、负极极片和隔膜。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；正极集流体包括正极涂覆区和连接于正极涂覆区的正极极耳，正极涂覆区涂覆有正极活性物质层，正极极耳未涂覆正极活性物质层。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；负极集流体包括负极涂覆区和连接于负极涂覆区的负极极耳，负极涂覆区涂覆有负极活性物质层，负极极耳未涂覆负极活性物质层。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质层包括正极活性物质，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质可以为碳或硅等。隔膜的材质可以为PP(po l ypropy l ene，聚丙烯)或PE(po l yethy l ene，聚乙烯)等。

本实用新型实施例的绝缘膜10，可由PP、PE、PET、PVC或其它高分子聚合物材料合成，用于包覆于电芯20的外部，以对电芯20起到防护和绝缘作用。

以下将结合图1-图6，对本实施例的绝缘膜10的结构作进一步描述。

实施例一

本实施例的绝缘膜10，包括第一膜片101、第二膜片102、第三膜片103、第四膜片104和第五膜片105，沿第一方向依次设置且相互连接；其中，第一方向对应于图1中的X方向；具体的，第一膜片101、第二膜片102、第三膜片103、第四膜片104和第五膜片105可以一体成型，或者拼接而成。

其中，任意两个相邻膜片之间能够在该两个相邻膜片的连接处相互弯折；弯折后，第一膜片101和第五膜片105形成交叠区，所有膜片围成一个两侧开口的长方体结构，以用于容置电芯20，交叠区与第三膜片103相对，第三膜片103上设置有极柱通孔1031，用于供极柱和极耳实现电连接。

第一膜片101和/或第五膜片105采用折叠结构，折叠结构至少包括三个折叠片106，相邻折叠片106之间可以进行折叠。折叠结构具有多层折叠片106，能保证至少一层绝缘膜10是完全将电芯20底部和壳体底部隔开，无任何裸露缝隙，保证电芯20不与电池壳体接触。当每个折叠结构未折叠时，沿第一方向，多层折叠片106依次连接。

通过上述折叠结构，可以使得第一膜片101和第五膜片105所形成的交叠区具备一定的厚度，从而将电芯20和壳体底部完全隔开，也使得电芯20拐角与壳体底部R角之间产生足够间隙，从而很好地防止电芯20与壳体底部的底角发生碰撞，保证电芯20与壳体不接触，避免电芯20和壳体直接接触而发生短路现象。

另外，由于折叠结构的设计，使得第一膜片101和第五膜片105所形成的交叠区具备一定的厚度，可以达到抬高电芯20高度的作用，无需设置底托板，能够避免绝缘膜与底托板热熔效果不达标，导致热熔后的绝缘膜和底托板无法很好的包覆电芯的问题，同时能够保持装配的简单性，利于节约制造成本。

在该实施例中，如图1所示，第二膜片102上可以仅设置一个第一膜片101,第一膜片101采用折叠结构，第五膜片105采用单片结构。

实施例二

该实施例中，绝缘膜10设有与第一方向相垂直的第二方向，其中，第二方向对应于图1中的Y方向。

如图2-图3所示，该实施例和实施例一的主要区别在于：在第二膜片102上沿第二方向至少依次设置两个第一膜片101,相邻的两个第一膜片101之间具有间隙，该结构可以有效节约膜片用量，节约生产成本。其中，第一膜片101的具体布置数量和间隙距离可以根据实际需要确定。

实施例三

如图4-图5所示，该实施例和实施例一的主要区别在于：在第四膜片104上沿第二方向至少依次设置两个第五膜片105，该结构可以有效节约膜片用量，节约生产成本。

其中，第五膜片105的具体布置数量可以根据实际需要确定。

具体设置时，在第四膜片104上沿第二方向至少依次设置两个第五膜片105的同时，在第二膜片102上沿第二方向可以仅设置一个第一膜片，也可以参照图4-图5所示，使得第二膜片102上沿第二方向在至少依次设置两个第一膜片101。

实施例四

本实施例提供一种电芯20，该电芯20的外部包覆有上述绝缘膜10。

如图7所示，电芯20呈长方体结构，电芯20具有顶面201和底面202，顶面201和底面202之间具有两个相对设置第一侧面203以及两个相对设置的第二侧面204，第一侧面203的面积大于第二侧面204的面积；

对于同侧出极耳的电芯20来说，具有极耳的一面为顶面201，底面202和顶面201相对设置。例如，对于方形铝壳电池来说，电芯20同侧出极耳，则电芯20的顶面201就是具有极耳的一面。

其中，绝缘膜10对电芯20进行包覆时，第三膜片103包覆于顶面201上；第二膜片102和第四膜片104分别包覆于两个第一侧面203上；第一膜片101和第五膜片105在底面202形成交叠区，以完全包覆电芯20底面202，使得电芯20的底面202和电池壳体隔离。

可以理解地，第三膜片103上具有极柱通孔1031，第三膜片103包覆于顶面201时，极柱通过极柱通孔1031与极耳进行电连接。

第一侧面203为面积较大的侧面，通过将第二膜片102和第四膜片104分别包覆于对应的第一侧面203上，也利于增大包覆面积，达到更好的绝缘隔离效果。

当然，沿第二方向，第二膜片102可以连接有第六膜片，用于包覆在第二侧面204；和/或，第四膜片104可以连接有第七膜片，用于包覆在第二侧面204；从而实现对整个电芯外表面的包覆。

在一些实施方式中，在交叠区，第一膜片101位于第五膜片105的上方或下方，该交叠方式，便于操作，简单方便。此方式中，第一膜片101和第二膜片102中的一个采用折叠结构，也可以两个都采用折叠结构。

在另外一些实施方式中，如图1-图3所示，第一膜片101和第五膜片105中的一个采用折叠结构，另一个采用单片结构，在交叠区，折叠结构的相邻两个折叠片106内壁之间形成插接空间107，单片结构插接在任意一个插接空间107中；该结构可以有效保证第一膜片101和第二膜片102的交叠稳定性和可靠性。

在另外一些实施方式中，如图4-图6所示，第一膜片101和第五膜片105中可以均采用折叠结构，在交叠区，折叠结构的相邻两个折叠片106内壁之间形成插接空间107，相邻两个折叠片106外壁之间形成插接角108，第五膜片105的插接角108插接在第一膜片101的对应插接空间107中，第五膜片105的插接空间107中对应插接有第一膜片101的插接角108。

上述结构中，第一膜片101和第五膜片105均采用折叠结构，两者之间采用交错放置的方式，更利于保证交叠稳定性，不易发生松散现象，在电池装车后绝缘膜10也不易发生偏移或错位。

为进一步保证交叠稳定性，在第一膜片101和第五膜片105完成交叠后，还可以通过热熔、胶带或胶水固定。相比将底托板与绝缘膜进行热熔，单纯地绝缘膜热熔热更不容易出错，热熔效果更好。

为了达到更好地的绝缘隔离效果，第一膜片101和第五膜片105交叠后的厚度为0.3mm-0.5mm；交叠厚度过大会占用较多的空间，从而降低电池的能量密度；交叠厚度过小则不易保证绝缘可靠性和防止电芯与壳体底角发生碰撞。

实施例五

本实施例提供一种电池，该电池包括包括顶盖、壳体和电芯20，壳体具有一个开口且壳体内安装有电芯20，顶盖扣合在所述壳体的开口处，电芯20的顶面201正对壳体开口且从顶面201引出极性相反的极耳。

将电芯20外部包覆绝缘膜10后，置于电池的壳体中，使得电芯20底面202、两个第一侧面203均与壳体内壁实现绝缘隔离作用，并且使得电芯20的顶面201与顶盖绝缘。

需要说明的是，第三膜片103上的两个极柱通孔是为了极柱与极耳的电连接，在本实施例中，极柱与顶盖是相绝缘的，所以说电芯20的顶面201与顶盖绝缘是没有问题的。

在将电芯20和壳体进行组装时，可以先将第三膜片103包覆于电芯20的顶面201上，使得极柱能够通过极柱通孔1031与极耳电连接。接着弯折第二膜片102和第四膜片104，使得第二膜片102和第四膜片104分别包覆于两个第一侧面203上，然后再向底面202弯折第一膜片101和第五膜片105，使得第一膜片101和第五膜片105在底部交叠；最后将包覆好绝缘膜10的电芯20置于壳体中即可。

如果将电池的防爆阀设计在顶盖上，则第三膜片103上还需要留出与防爆阀的位置相对应的通孔以避空防爆阀。如果将防爆阀设计在壳体底部，则第一膜片101和第五膜片105的交叠区不能覆盖整个电芯底面，而需要给防爆阀留出排气通道，方便防爆阀排气。

能够理解地，在将防爆阀设计在壳体底部的情况下，本实用新型可以使用包括但不限于如图4所述的绝缘膜结构，因为图4中的第一膜片101和第五膜片105交叠后，在电芯的中部能够给防爆阀留出排气的空间；然而，对使用了底托板的电池，则需要另外在底托板上开出一个与防爆阀对齐的通孔，或是为多个与防爆阀对齐的筛孔，例如专利CN205863226U，这样技术难度大，工艺更复杂，生产成本高。

因为本实用新型所述的绝缘膜包覆在电芯外表面从而起到绝缘作用，能够替代底托板，避免电芯与电池的壳体碰撞、短路，造成安全风险。在电池制备过程中，即使采用底托板，也必须在电芯的外表面包覆一层绝缘膜或者在电芯和壳体之间形成绝缘层，这一层绝缘膜或者绝缘层便是本实用新型的膜结构，由于本实用新型中的绝缘膜替代了底托板，故在电池的制造过程中，能够直接省略放置底托板的工序，简化生产流程，降低成本。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种绝缘膜，用于包覆电芯，其特征在于：包括，

第一膜片、第二膜片、第三膜片、第四膜片和第五膜片，沿第一方向依次设置且相互连接；

其中，任意两个相邻膜片之间能够在该两个相邻膜片的连接处相互弯折；弯折后，所述第一膜片和所述第五膜片形成交叠区，所有膜片围成一个两侧开口的长方体结构，所述交叠区与所述第三膜片相对，所述第三膜片上设置有极柱通孔；

所述第一膜片和/或所述第五膜片采用折叠结构，所述折叠结构至少包括三个折叠片。

2.根据权利要求1所述的绝缘膜，其特征在于：设有与所述第一方向相垂直的第二方向，在所述第二膜片上沿所述第二方向至少依次设置两个所述第一膜片。

3.根据权利要求1所述的绝缘膜，其特征在于：设有与所述第一方向相垂直的第二方向，在所述第四膜片上沿所述第二方向至少依次设置两个所述第五膜片。

4.一种电芯，其特征在于：所述电芯的外部包覆有如权利要求1-3任一项所述的绝缘膜；

所述电芯呈长方体结构，所述电芯具有顶面和底面，所述顶面和所述底面之间具有两个相对设置的第一侧面以及两个相对设置的第二侧面，所述第一侧面的面积大于所述第二侧面的面积；

所述第三膜片包覆于所述顶面上；

所述第二膜片和所述第四膜片分别包覆于两个所述第一侧面上；

所述第一膜片和所述第五膜片在所述底面形成所述交叠区。

5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于：在所述交叠区，所述第一膜片位于所述第五膜片的上方或下方。

6.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于：所述第一膜片和所述第五膜片中的一个采用折叠结构，另一个采用单片结构，在所述交叠区，所述折叠结构的相邻两个折叠片内壁之间形成插接空间，所述单片结构插接在任意一个所述插接空间中。

7.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于：所述第一膜片和所述第五膜片中均采用折叠结构，在所述交叠区，所述折叠结构的相邻两个折叠片内壁之间形成插接空间，相邻两个折叠片外壁之间形成插接角，所述第五膜片的插接角插接在所述第一膜片的对应插接空间中，所述第五膜片的插接空间中对应插接有所述第一膜片的插接角。

8.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于：所述第一膜片和所述第五膜片交叠后的厚度为0.3mm-0.5mm。

9.一种电池，其特征在于：包括如权利要求5-8任一项所述的电芯。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。