CN219457704U - 一种电芯和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电芯和电池，电芯包括极性相反的至少一个第一极片和至少一个第二极片，所述第一极片包括第一集流体和第一极耳连接部，沿所述电芯的宽度方向，所述第一极耳连接部伸出于所述第一集流体，所述第一极耳连接部上设置有加强筋。本实用新型通过在第一极耳连接部上设置加强筋，加强筋能够提高第一极耳连接部整体的拉伸力学性能，从而在封装的过程中能够缓冲对第一极耳连接部的拉伸，减小第一极耳连接部断裂的可能性，此外，加强筋能够加强第一极耳连接部的抗拉抗压能力，使第一极耳连接部不易断裂，提高了第一极耳连接部的可靠性，保证了电池极耳在使用过程中的安全性。

Description

一种电芯和电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电芯和电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高循环性能、高电压、低自放电和重量轻等优点，被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、手机和手表等各种便携式电子产品中。

一般电芯的正极片通过模切的方式形成至少一个正极耳连接部，负极片通过模切的方式形成至少一个负极耳连接部，再经过叠片或者卷绕，将多个正极耳连接部对齐之后，使多个正极耳连接部与正极耳焊接在一起，以及将多个负极耳连接部对齐之后，使多个负极耳连接部与负极耳焊接在一起。

但是，目前的电芯在封装的过程中，正极耳连接部在上封头和下封头的作用下，容易受力断裂，尤其是位于电芯中间层的正极耳连接部较易断裂，导致电芯的报废。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是现有的多极耳电芯的连接部在封装的过程中容易断裂的问题。

为解决上述问题，本实用新型第一方面提供一种电芯，包括极性相反的至少一个第一极片和至少一个第二极片，所述第一极片包括第一集流体和第一极耳连接部，沿所述电芯的宽度方向，所述第一极耳连接部伸出于所述第一集流体，所述第一极耳连接部上设置有加强筋。

进一步地，所述电芯包括N个第一极耳连接部，N大于1且N为整数，N个所述第一极耳连接部层叠设置，以所述电芯的中心线为起始点，沿所述电芯的厚度方向，所述加强筋距离所述第一集流体的边界的距离随着所述第一极耳连接部远离所述中心线的间距逐渐增大，所述中心线为所述电芯沿厚度方向的中心线。

进一步地，以所述电芯的中心线为起始点，沿所述电芯的厚度方向的两侧，离所述中心线的间距相等的两个所述第一极耳连接部，所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离所述第一集流体的边界的距离相等。

进一步地，所述第一极片上设置有N个第一极耳连接部，N个所述第一极耳连接部沿所述第一极片的长度方向间隔排列，所述第一极片卷绕形成电芯，所述第一极片沿长度方向的第一个极耳连接部卷绕后位于电芯厚度方向的中间，所述第一极片沿长度方向的第N个第一极耳连接部和第N-1个极耳连接部卷绕后分别位于所述电芯沿厚度方向的两侧。

进一步地，若N为偶数，则所述中心线位于所述电芯厚度方向的中间的两个所述第一极耳连接部之间，所述电芯厚度方向的中间的两个所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离相应的第一集流体的边界的距离均为D1，所述第N个极耳连接部上的所述加强筋距离第N层第一集流体的边界的距离为Dn，Dn＝Roundup((0.5×N-1))×w+D1，其中，w为常数，w的取值范围为0.1mm至2mm。

进一步地，若N为奇数，则以位于所述电芯厚度方向的中间的所述第一极耳连接部为所述中心线，所述电芯厚度方向的中间的所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离中间层的第一集流体的边界的距离为D1，所述第N个极耳连接部上的所述加强筋距离第N层第一集流体的边界的距离为Dn，Dn＝Rounddown((0.5×N))×w+D1，其中，w为常数，w的取值范围为0.1mm至2mm。

进一步地，所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离所述第一集流体的边界的距离D1的范围为1mm至5mm。

进一步地，所述加强筋沿所述电芯的宽度方向排布，所述加强筋的截面为波浪形、圆形、半圆形、矩形或三角形中的一种或几种的组合。

进一步地，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。

本实用新型第二方面提供了一种电池，包括壳体、电解液和如第一方面所述的电芯，所述电芯位于所述壳体内，所述电解液注入安装有所述电芯的所述壳体内。

本实用新型所述的电芯和电池，通过在第一极耳连接部上设置加强筋，加强筋能够提高第一极耳连接部整体的拉伸力学性能，从而在封装的过程中能够缓冲对第一极耳连接部的拉伸，减小第一极耳连接部断裂的可能性，此外，加强筋能够加强第一极耳连接部的抗拉抗压能力，使第一极耳连接部不易断裂，提高了第一极耳连接部的可靠性，保证了电池极耳在使用过程中的安全性。

附图说明

图1为本实用新型实施例中提供的第一极片以卷绕的方式形成电芯的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的第一极片以叠片的方式形成电芯的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的第一极耳连接部的各种结构示意图；

图4为本实用新型实施例中提供的第一极片展开的结构示意图；

附图标记说明：

100-第一极片；110-第一集流体；120-第一极耳连接部；121-加强筋。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、详尽地描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“垂直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。此外，在本实用新型的描述中，“至少一个”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“在上述实施例的基础上”的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个优选实施例或优选示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

结合图1至图2所示，本实施例的第一方面提供了一种电芯，包括至少一个第一极片100、至少一个第二极片和至少一个隔膜(图中均未标示)，第一极片100和第二极片交替叠设，第一极片100和第二极片之间设置有隔膜，第一极片100和第二极片的极性相反，具体地，第一极片100可以为正极片，则第二极片为负极片，第一极片100也可以为负极片，则第二极片为正极片；第一极片100、隔膜和第二极片可以以叠片的方式形成电芯，第一极片100、隔膜和第二极片也可以以卷绕的方式形成电芯；

第一极片100包括第一集流体110和第一极耳连接部120，第一极耳连接部120用于与第一极耳连接，沿电芯的宽度方向，第一极耳连接部120设置于第一集流体110的一侧边缘，且第一极耳连接部120伸出于第一集流体110，第一极耳连接部120上设置有加强筋121。

本实施例的电芯，通过在第一极耳连接部上设置加强筋，加强筋能够提高第一极耳连接部整体的拉伸力学性能，从而在封装的过程中能够缓冲对第一极耳连接部的拉伸，减小第一极耳连接部断裂的可能性，此外，加强筋能够加强第一极耳连接部的抗拉抗压能力，使第一极耳连接部不易断裂，提高了第一极耳连接部的可靠性，保证了电池极耳在使用过程中的安全性。

需要说明的是，本实施例中的厚度方向指的是图1中的z轴方向，本实施例中的宽度方向指的是图1中的y轴方向，本实施例中的长度方向指的是图3中的x轴方向。

本实施例中，加强筋121沿电芯厚度方向相对的两侧，其中一侧可以凸出于第一极耳连接部120，另一侧可以相对于第一极耳连接部120内凹形成凹槽，与第一极耳连接部120相比，加强筋121的厚度更薄，使第一极耳连接部120的厚度变化，从而能够从提高第一极耳连接部120的拉伸力学性能。

本实施例中，加强筋121与第一极耳连接部120一体连接，从而能够提高第一极耳连接部120的结构稳定性，有利于进一步提高第一极耳连接部120的力学拉伸性能。具体地，可以采用不同形状的压头压第一极耳连接部120的局部区域，使第一极耳连接部120的受力区域下压形成凹槽，受力区域的另一侧可以凸出，从而在第一极耳连接部120上形成加强筋121，使第一极耳连接部120的厚度变化，提高第一极耳连接部120的拉伸力学性能。

本实施例中，电芯包括N个第一极片100，N大于1且N为整数，N个第一极片100上均设置有第一极耳连接部120，每个第一极耳连接部120上均设置有加强筋121，电芯叠片或卷绕时，N个第一极耳连接部120层叠设置，且以电芯沿其厚度方向的中心线为起始点，沿电芯的厚度方向，加强筋121距离第一集流体110的边界的距离随着第一极耳连接部120远离中心线的间距逐渐增大，也即，沿电芯的厚度方向的两侧，第一极耳连接部120越远离中心线，则在同一个第一极片100上，该第一极耳连接部120上的加强筋121与第一集流体110的边界之间的距离越大，例如：图1和图3中，第一极片100卷绕形成电芯，第一极片100沿其长度方向的第一个极耳连接部120卷绕后位于电芯厚度方向的中间，第一极片100沿其长度方向的第N个第一极耳连接部120卷绕后位于电芯沿厚度方向的一端，该电芯的第N个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第N个第一集流体110的边界的距离为Dn，则沿电芯的厚度方向，从中心线至第N个第一极耳连接部，Dn＞……＞D3＞D1；第N-1个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第N-1个第一集流体110的边界的距离为Dn-1，则沿电芯的厚度方向，从中心线至第N-1层第一极耳连接部120，Dn-1＞……＞D2＞D1。由此，在封装的过程中，能够缓冲上封头产生的斜向下的剪切力，以及下封头产生的斜向上的剪切力，从而在封装的过程中能够缓冲对电芯中间层的第一极耳连接部120的拉伸，避免电芯中间层的第一极耳连接部120受力较大造成的断裂问题。

需要说明的是，第一集流体110的边界是指第一集流体110靠近第一极耳连接部120的一侧边缘，第一极耳连接部120上的加强筋121与第一集流体110的边界之间的距离指的是加强筋121靠近第一集流体110的一侧与第一集流体110的边界之间的距离。

在上述实施例的基础上，以电芯的中心线为起始点，沿电芯的厚度方向的两侧，离中心线的间距相等的两个第一极耳连接部120，第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离相等，也即，沿电芯的厚度方向的两侧，第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离沿电芯的中心线对称分布，例如：图1中，沿电芯的厚度方向，从中心线至第N个第一极耳连接部120，第二层第一极耳连接部120距离中心线的距离等于第三个第一极耳连接部120距离中心线的距离，则第二个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第二个第一集流体110的边界的距离等于第三个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第三个第一集流体110的边界的距离。由此，在封装的过程中能够更好地缓冲对电芯中间层的第一极耳连接部120的拉伸，避免电芯中间层的第一极耳连接部120受力较大造成的断裂问题。

需要说明的是，电芯的中心线可以位于电芯厚度方向的中间的两层第一极耳连接部120之间，电芯的中心线也可以位于电芯的厚度方向的中间层的第一极耳连接部120上，本领域的技术人员可以需要根据电芯上第一极耳连接部120的层数进行确定。

本实施例中，第一极片100可以卷绕形成电芯，结合图1和图3所示，第一极片100上设置有N个第一极耳连接部120，N个第一极耳连接部120沿第一极片100的长度方向间隔排布，第一极片100卷绕形成电芯时，第一极片100沿其长度方向的第一个极耳连接部120卷绕后位于电芯的中间，第一极片100沿其长度方向的第N个第一极耳连接部120和第N-1个第一极耳连接部120卷绕后分别位于电芯沿厚度方向的两侧。当然，N个第一极片100也可以层叠设置形成电芯，结合图2所示，每个第一极片100上均设置一个第一极耳连接部120，N个第一极片100层叠设置形成电芯时，第一个极耳连接部120和第N个第一极耳连接部120叠置后分别位于电芯沿其厚度方向的两侧，第(1+N)/2个第一极耳连接部120位于电芯厚度方向的中间。

在上述实施例的基础上，第一极片100卷绕形成电芯，若N为偶数，则电芯的中心线位于电芯厚度方向的中间的两层第一极耳连接部120之间，电芯厚度方向的中间的两层第一极耳连接部120距离中心线的距离相等，且电芯的中间两层第一极耳连接部120上的加强筋121距离相应的第一集流体110的边界的距离均为D1，第N个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第N层第一集流体110的边界的距离为Dn，则Dn＝Roundup((0.5×N-1))×w+D1，其中，w为常数，w的取值范围为0.1mm至2mm，Roundup为向上取整函数，指向上(绝对值增大的方向)舍入数字。例如，若N为6，则第5个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第5个第一集流体110的边界的距离D5＝Roundup((0.5×5-1))×w+D1＝Roundup(2)×w+D1，第6个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第6个第一集流体110的边界的距离D6＝Roundup((0.5×6-1))×w+D1＝Roundup(2)×w+D1，也即D5＝D6，第5个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第5个第一集流体110的边界的距离等于第6个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第6个第一集流体110的边界的距离。

第一极片100卷绕形成电芯，若N为奇数，则以位于电芯厚度方向的中间层的第一极耳连接部120为中心线，电芯厚度方向的中间层第一极耳连接部120上的加强筋121距离电芯中间层第一集流体110的边界的距离为D1，第N个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第N层第一集流体110的边界的距离为Dn，则Dn＝Rounddown((0.5×N))×w+D1，其中，w为常数，w的取值范围为0.1mm至2mm，Rounddown为向下取整函数，指靠近零值，向下(绝对值减小的方向)舍入数字。例如，若N为5，则第4个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第4个第一集流体110的边界的距离D4＝Rounddown((0.5×4))×w+D1＝Rounddown(2)×w+D1，第5个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第5个第一集流体110的边界的距离D5＝Rounddown((0.5×5))×w+D1＝Rounddown(2)×w+D1，也即D4＝D5，第4个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第4个第一集流体110的边界的距离等于第5个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第5个第一集流体110的边界的距离。

由此，不论电芯中第一极耳连接部120的数量为奇数或偶数，均能保证沿电芯的厚度方向的两侧，第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离沿电芯的中心线对称分布，且沿电芯的厚度方向的任意一侧，加强筋121距离第一集流体110的边界的距离均以等差数列分布，在封装的过程中能对封装力进行逐层缓冲，避免电芯中间层的第一极耳连接部120受力较大造成的断裂问题。

本实施例中，不论N为奇数还是偶数，电芯厚度方向的中间层的第一极耳连接部120上的加强筋121距离相应的第一集流体110的边界的距离D1的范围均为1mm至5mm，由此，能够避免加强筋121影响第一极耳连接部120的焊接，又能够对封装力进行缓冲。

若N个第一极片100层叠设置形成电芯，则每层第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110边界的距离与第一极片100卷绕形成电芯的排布方式相同，第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离沿电芯的中心线对称分布，且沿电芯的厚度方向的任意一侧，加强筋121距离第一集流体110的边界的距离均以等差数列分布，也即，第(1+N)/2个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离最近，沿电芯的厚度方向，从中心线至第1个第一极耳连接部120，第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离依次增大，且以等差数列分布；以及沿电芯的厚度方向，从中心线至第N个第一极耳连接部120，第一极耳连接部120上的加强筋121距离第一集流体110的边界的距离依次增大，且以等差数列分布。

结合图4所示，本实施例中，沿电芯的宽度方向，加强筋121的尺寸不超过L和Dn的差值，其中，L为第一极耳连接部120的宽度，Dn为第N个第一极耳连接部120上的加强筋121距离第N个第一集流体110的边界的距离，由此，能够避免加强筋121的尺寸过大，影响封装的效果。

本实施例中，每个第一极耳连接部120上的加强筋121均沿电芯的长度方向排布，结合图4所示，加强筋121的长度可以与第一极耳连接部120的长度相同，加强筋121也可以沿着第一极耳连接部120的长度方向排布。较佳地，加强筋121的长度与第一极耳连接部120的长度相同，由此，能够进一步提高第一极耳连接部120整体的拉伸力学性能。

结合图4所示，本实施例中，加强筋121的截面形状为波浪形、圆形、半圆形、矩形或三角形中的一种或几种的组合。本领域的技术人员可以根据实际情况进行选择，例如，图4B中加强筋121的截面形状为矩形，图4C中加强筋121的截面形状为波浪形，图4D中加强筋121的截面形状为圆形，图4A为现有技术中第一极耳连接部120的结构示意图。较佳地，加强筋121的截面形状为矩形，且加强筋121的长度与第一极耳连接部120的长度相同，由此，能够避免加强筋121的边缘断裂或者加强筋121的中间出现裂纹，提高了加强筋121的结构稳定性。

本实施例中，第一极片100为正极片，第二极片为负极片，第一极片100的结构如上所述。由于正极片的集流体通常采用铝箔，而第一极耳连接部120通常是第一极片100模切形成，第一极耳连接部120的材质与第一极片100的材质相同，铝箔硬度较低，通过在铝箔上设置加强筋，有利于提高铝箔的拉伸力学性能，避免第一极耳连接部120断裂。

本实施例中的电芯，第二极片可以采用与第一极片100相同的结构，第二极片也可以采用常规的极片结构，但由于负极片的集流体通常采用铜箔，铜箔的硬度较高，在电芯的封装过程中，负极极耳连接部不易断裂，因此，较佳地，第二极片采用常规的极片结构，以降低电芯的生产成本。

本实施例的第二方面还提供了一种电池，该电池包括壳体、电解液和如第一方面所示的电芯，电芯位于壳体内，电解液注入安装有电芯的壳体内。

其中，电芯包括第一极片100、第二极片和隔膜，第一极片100和第二极片均与电解液相接触，并将电解液中的化学能转换为电能，第一极片100和第二极片上产生的电流可通过其上的第一极耳和第二极耳传导至壳体上的正负极。

本实施例中，通过在第一极耳连接部上设置加强筋，加强筋能够提高第一极耳连接部整体的拉伸力学性能，从而在封装的过程中能够缓冲对第一极耳连接部的拉伸，减小第一极耳连接部断裂的可能性，此外，加强筋能够加强第一极耳连接部的抗拉抗压能力，使第一极耳连接部不易断裂，提高了第一极耳连接部的可靠性，保证了电池极耳在使用过程中的安全性。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括极性相反的至少一个第一极片和至少一个第二极片，所述第一极片包括第一集流体和第一极耳连接部，沿所述电芯的宽度方向，所述第一极耳连接部伸出于所述第一集流体，所述第一极耳连接部上设置有加强筋。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述电芯包括N个第一极耳连接部，N大于1且N为整数，N个所述第一极耳连接部层叠设置，以所述电芯的中心线为起始点，沿所述电芯的厚度方向，所述加强筋距离所述第一集流体的边界的距离随着所述第一极耳连接部远离所述中心线的间距逐渐增大，所述中心线为所述电芯沿厚度方向的中心线。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，以所述电芯的中心线为起始点，沿所述电芯的厚度方向的两侧，离所述中心线的间距相等的两个所述第一极耳连接部，所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离所述第一集流体的边界的距离相等。

4.根据权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述第一极片上设置有N个第一极耳连接部，N个所述第一极耳连接部沿所述第一极片的长度方向间隔排列，所述第一极片卷绕形成电芯，所述第一极片沿长度方向的第一个极耳连接部卷绕后位于电芯厚度方向的中间，所述第一极片沿长度方向的第N个第一极耳连接部和第N-1个极耳连接部卷绕后分别位于所述电芯沿厚度方向的两侧。

5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，若N为偶数，则所述中心线位于所述电芯厚度方向的中间的两个所述第一极耳连接部之间，所述电芯厚度方向的中间的两个所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离相应的第一集流体的边界的距离均为D1，所述第N个极耳连接部上的所述加强筋距离第N层第一集流体的边界的距离为Dn，Dn＝Roundup((0.5×N-1))×w+D1，其中，w为常数，w的取值范围为0.1mm至2mm。

6.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，若N为奇数，则以位于所述电芯厚度方向的中间的所述第一极耳连接部为所述中心线，所述电芯厚度方向的中间的所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离中间层的第一集流体的边界的距离为D1，所述第N个极耳连接部上的所述加强筋距离第N层第一集流体的边界的距离为Dn，Dn＝Rounddown((0.5×N))×w+D1，其中，w为常数，w的取值范围为0.1mm至2mm。

7.根据权利要求5或6所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳连接部上的所述加强筋距离所述第一集流体的边界的距离D1的范围为1mm至5mm。

8.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述加强筋沿所述电芯的宽度方向排布，所述加强筋的截面为波浪形、圆形、半圆形、矩形或三角形中的一种或几种的组合。

9.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极片为正极片，所述第二极片为负极片。

10.一种电池，其特征在于，包括壳体、电解液和如权利要求1至9任一项所述的电芯，所述电芯位于所述壳体内，所述电解液注入安装有所述电芯的所述壳体内。