CN219778938U - 一种叠片电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种叠片电池，包括电芯以及连接层，电芯具有电芯大面以及电芯侧面，电芯大面设有隔膜，电芯侧面设有极耳；连接层设于电芯大面上，并与隔膜连接，连接层由电芯大面延伸至电芯侧面，并与极耳连接。本实用新型的连接层能够将电芯长度方向上侧部的极耳与隔膜固定连接，防止转运电池时，电芯长度方向上的侧部由于自重而出现下陷的情况，降低靠近电芯外侧的极片之间的隔膜翻折的风险。

Description

一种叠片电池

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种叠片电池。

背景技术

目前，电池用于为设备提供能源，电芯是电池内部的储能单元，当前电芯结构有卷绕和叠片两种。其中，叠片电芯是将正极片、负极片分别间隔插入“Z”形折叠的隔膜后形成的，隔膜的主要作用是使电芯的正负极分隔，防止两极接触短路，并具有离子通过的功能。

叠片电芯在转运到不同的加工工位时，一般是通过吸盘组件吸住电芯的大面来实现转移。在这个过程中，电芯隔膜会处于自由状态，靠近电芯外侧的隔膜较为松散，且由于叠片电芯长度方向上的强度不够，电芯长度方向上的两侧可能会因为自重而出现下陷的情况，电芯再次放平时可能导致隔膜边缘往电芯内部翻折，甚至会出现隔膜破损、断裂的情况，导致正负极极片短接，影响电池正常使用。

因此，亟需要一种叠片电池及电池装置来克服上述的缺陷。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种叠片电池，可以通过连接层将电芯长度方向上侧部的极耳与电芯大面最外层的隔膜固定连接，减少电芯长度方向上侧部由于自重导致的下陷量，以防止隔膜翻折导致电芯短接的问题。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

一种叠片电池，包括电芯以及连接层，电芯具有电芯大面以及电芯侧面，电芯大面设有隔膜，电芯侧面设有极耳；连接层与隔膜固定连接，连接层由电芯大面延伸至电芯侧面，并与极耳固定连接。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的叠片电池，通过连接层将电芯大面上的隔膜与电芯侧面的极耳固定连接，使得极耳与电芯最外侧的隔膜固定连接，从而减小电芯长度方向上侧部的下陷量，避免电芯放平时隔膜边缘朝电芯内部翻折。本实用新型采用连接层固定连接隔膜和极耳，其工艺上便于操作，有效改善电池转运后隔膜翻折，而导致的正极片和负极片短接的问题，从而提高电芯的安全性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的电芯未设连接层的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的电芯设有连接层的结构示意图；

图4为图1另一视角的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中的部分结构示意图；

图6为图1的正视图。

图中：1、电芯；101、极耳；11、连接段；102、隔膜；103、转接片；12、焊接段；2、连接层；3、盖板；301、极柱；302、注液孔；303、防爆阀。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

参阅图1以及图3，本实用新型公开了一种叠片电池，包括电芯1，电芯1具有电芯大面以及电芯侧面，电芯大面与电芯侧面相邻设置；电芯大面上设有隔膜102，电芯侧面上设有极耳101，极耳101与电芯1内的极片电性连接。

该叠片电池还包括连接层2，连接层2可以设于电芯大面上，并与隔膜102连接，连接层2由电芯大面延伸至电芯侧面上，并与极耳101连接，以使极耳101与隔膜102固定连接。

需要说明的是，叠片电池由多个正极片、多个负极片分别间隔插入“Z”形折叠的隔膜102中后得到，在层叠形成的电芯1结构上，能够看到电芯1结构的层叠层数的面为电芯侧面，与电芯侧面相邻的面积较大的面为电芯大面，与电芯侧面相邻的面积较小的面为电芯端面。

电芯1的最外侧大面以及正负极极片之间都设有隔膜102，靠近电芯1外侧的正负极极片之间的隔膜102较为松散，容易受到外力作用而翻折；极片之间的隔膜102翻折容易导致正负极极片窜动后短接，存在安全隐患。

在此结构基础上，对叠片电池存在的技术问题进行说明，在将电池转运到不同的加工工位时，一般通过吸盘吸住电芯大面来实现转运。由于叠片电芯1长度方向上的强度不够，电芯1在长度方向上的两侧可能因为自身重力而出现下陷的情况，且最靠近电芯1外侧的一两层隔膜102较为松散。因此，吸盘吸住电芯大面进行转运后，再次将电芯1放平时可能导致靠近电芯1外侧的隔膜102的边缘往电芯1内部翻折，从而导致正极片与负极片产生直接接触，进而发生短路情况。

因此，本申请中，通过设置一连接层2，该连接层2设置在电芯大面上并与隔膜102连接，再延伸至电芯侧面上与极耳101连接，从而将极耳101与电芯大面上的隔膜102固定连接。

由于电芯大面上的隔膜102与极耳101实现连接，在转运电芯1时，电芯大面通过连接层2给予极耳101一个拉力，使得极耳101由于自重下垂的趋势变小，电芯1在长度方向上的侧部受到极耳101重力的影响变小，从而减少了电芯1长度方向上侧部的下陷量；同时连接层2增强了隔膜102的强度，从而降低了最靠近电芯1外侧的一两层隔膜102翻折的风险。

参阅图3，进一步地，连接层2至少设置在电芯大面靠近极耳101的侧部，且与该侧部上的隔膜102连接。隔膜102包括连接区，连接区设置在电芯大面靠近极耳101的侧部，连接层2的部分连接于连接区，从而使得隔膜102与极耳101固定连接。

在此结构基础上，连接层2先与隔膜102的连接区连接，再向电芯侧面延伸至与极耳101连接，从而连接层2连接了隔膜102靠近极耳101的侧部的连接区以及极耳101。

具体的，连接层2的部分可以覆盖于连接区上，也可以连接于连接区的下方，从而实现与连接区连接；连接层2连接于连接区上的位置可以位于连接区沿第一方向上的中间段或者两端上的任一端，连接层2覆盖于连接区上的部分可以是连续的、也可以是间隔排布的。

同样的，连接层2覆盖于极耳101的连接段11上时，可以与连接段11沿第一方向上的中间段或者两端上的任一端相连，连接层2覆盖于连接段11上的部分可以是连续的、也可以是间隔排布的。

需要说明的是，参阅图6，电芯1具有X方向和Y方向，其中，X方向为第一方向、Y方向为第二方向。电芯大面的宽度方向朝向第一方向，电芯大面的长度方向朝向第二方向。

连接层2可以是胶带，胶带可以将电芯大面靠近极耳101侧部的隔膜102，即隔膜102的连接区覆盖，并部分覆盖电芯侧面上的极耳101，从而使极耳101与电芯大面上的隔膜102固定连接。

由于胶带连接了极耳101与电芯大面上的隔膜102，隔膜102通过胶带给予极耳101一个拉力，使得转运电芯1时，电芯1侧部上受到极耳101重力作用而下垂的趋势变小。同时，胶带覆盖隔膜102的连接区，增加了连接区的厚度，进而增强了隔膜102的强度。

这样，在转运电芯1时，电芯1在长度方向上，设有极耳101的侧部向下的形变量减少；电芯1再次放平时，隔膜102随极片形变过程中向电芯1内部翻折的风险也降低，可以有效保护隔膜102，提高电池的安全性能。

进一步地，参阅图2，极耳101包括相互连接的连接段11以及焊接段12，连接段11的一端与电芯侧面电性连接，具体的，连接段11的一端与电芯侧面内的极片电性连接；连接段11的另一端与焊接段12连接，连接层2的部分覆盖于极耳101的连接段11；焊接段12用于与转接片103电性连接，如图4所示。

在此结构基础上，极耳101的一端先与电芯侧面内的极片焊接，极耳101的另一端沿电芯1的厚度方向延伸形成连接段11以及焊接段12，连接层2设置在靠近连接段11的电芯大面上，并朝电芯侧面延伸至覆盖极耳101的连接段11。

这样，极耳101设有焊接段12的部分就可以与转接片103焊接，在装配入壳体时转接片103与盖板3上的极柱301焊接，从而实现极耳101与极柱301之间的电路导通；极耳101设有连接段11的部分就可以通过连接层2与电芯大面上的隔膜102连接，从而极耳101以连接段11为受力点，受到来自电芯大面上隔膜102的拉力，以使电芯1沿长度方向上，侧部受到极耳101重力作用而下垂的形变量减小。

进一步地，焊接段12具有焊印；连接段11上的连接层2的边缘与焊印之间存在间隙，以使连接层2避开焊接位置。

在此结构基础上，连接层2设置在远离焊接段12的电芯大面上，并朝电芯侧面延伸至覆盖极耳101的连接段11，连接层2覆盖连接段11后，连接层2在连接段11上的覆盖边缘与焊接段12之间存在避让间隙。

由于在极耳101与转接片103焊接前，就需要转运电芯1，在电芯1转运过程中，极耳101自重导致电芯1侧部下陷，电芯1再次放平时，隔膜102随极片形变后容易翻折导致电芯1短接。为了避免上述现象的发生，需要先在极耳101上设置连接层2，再进行极耳101焊接工序。

为了保障极耳101与转接片103之间的焊接面积足够，需要在极耳101上预留焊接位置；在极耳101上设置连接层2时，连接层2需要避开焊接位置，以免连接层2在焊接时被破坏。

因此，连接层2覆盖在极耳101的连接段11上，且连接段11上的连接层2的边缘与焊接段12之间设置有间隙，可以避免在极耳101焊接时连接层2受到破坏，导致连接层2的作用失效的问题。

进一步地，连接段11上的连接层2边缘与焊印边缘之间的间隙值为0.5～5mm。

在此结构基础上，间隙的设置，是为了防止连接层2与焊印连接或者重叠，对连接层2造成破坏。

间隙值较小时，连接层2边缘与焊印边缘之间的间隙较小，连接层2覆盖极耳101的面积较大，从而连接层2连接极耳101与隔膜102的连接强度较强，达到的连接效果也更好；但是，由于间隙较小，在连接极耳101与转接片103时，焊接产生的飞溅物更容易损害到距离较近的连接层2，从而导致连接层2受到破坏。

间隙值较大时，连接层2边缘与焊印边缘之间的间隙较大，沿着焊印进行焊接时产生的飞溅物就不容易损害到连接层2，从而能够保护连接层2；但是，此时连接层2与极耳101的连接面积也相应变小，从而降低了极耳101与隔膜102的连接强度，影响连接层2对电芯1长度方向上强度的增强。

因此，将连接段11上的连接层2边缘与焊印边缘之间的间隙值为0.5～5mm，能够保障连接层2的连接强度的同时，还能保护连接层2不受焊接飞溅物的损害。

进一步地，沿着电芯1的长度方向上，电芯1的两个电芯侧面都伸出有极耳101，两个电芯侧面上的极耳101伸出方向相反；电芯大面上靠近极耳101的两侧上都设有连接层2，隔膜102在靠近极耳101的两侧上都设有连接区，连接层2连接对应的连接区与极耳101。

在此结构基础上，沿长度方向上，电芯1的一侧部上，连接层2连接了该侧部上的隔膜102以及极耳101；电芯1的另一侧部上，连接层2连接了该侧部上的隔膜102以及极耳101。

这样，沿着电芯1的长度方向，电芯1的两侧部都设有极耳101，吸盘吸住电芯大面进行转运时，电芯1沿长度方向上的两侧部由于自身重力作用向下形变；利用连接层2连接极耳101连接段11以及被吸住的电芯大面上的隔膜102，两侧的极耳101受到整体向上的拉力，抵消了长度方向上侧部由于极耳101重力导致的下陷量，进而在电芯1再次放平过程中，降低了隔膜102随极片形变时向内翻折的风险。

此外，极耳101可以只设置在一个电芯1侧部，这样，由于沿长度方向上，一侧设有极耳101，另一侧不设有极耳101，设有极耳101的一侧的下陷量较另一侧较大，因此需要增强设有极耳101一侧的连接层2的连接效果。

因此，可以增大隔膜102设于电芯大面上靠近极耳101的侧部的连接区的面积，从而增大连接层2与隔膜102的连接面积；还可以增大连接层2与极耳101的连接面积，同样可以增强极耳101与隔膜102的连接效果，从而减小电芯1设有极耳101的侧部的下陷量。

一些实施例中，根据实际使用的情况，连接层2为绝缘胶带。

在此结构基础上，隔膜102设置在电芯大面上，能够实现电芯大面与壳体之间有效绝缘；在隔膜102靠近极耳101两侧的连接区设置绝缘胶带，该绝缘胶带延伸至电芯侧面与极耳101的连接段11连接。

由于电芯1最外侧的一两层隔膜102较为松散，容易在转运过程中翻折导致绝缘失效，绝缘胶带连接了电芯大面上的隔膜102与极耳101，可以加强隔膜102与电芯大面的连接效果，防止绝缘失效；还可以进一步增强极耳101与隔膜102的连接效果，减小极耳101在电芯1侧部形成的下陷量。

这样，绝缘胶带能够起到固定连接极耳101与隔膜102，以及在装配时使得壳体与电芯大面之间有效绝缘的效果。

一些实施方式中，连接层2为隔膜102靠近极耳101的延伸部，延伸部与极耳101固定连接。

在此结构基础上，连接层2与隔膜102一体设置，电芯大面上的隔膜102朝电芯侧面延伸并形成延伸部，将该延伸部与极耳101的连接段11进行连接，即可实现极耳101与隔膜102相连。

这样，由于极耳101与电芯大面上的隔膜102相连，在吸盘吸住电芯大面进行转运时，电芯大面通过隔膜102给予极耳101一个向上的拉力，从而减少极耳101由于自身重力作用而向下形变的下陷量，进而在电芯1再次放平时，由于电芯1沿长度方向上两侧的下陷量较小，靠近电芯1外侧的正负极片之间的隔膜102随着极片形变时不会朝内翻折，提高电池的安全性能。

进一步地，电芯内设有极片，极耳101通过连接段11的一端与极片电性连接，具体的，极耳101可与极片焊接，沿第一方向上，极耳101的宽度与极片的宽度相同。

由于叠片电池在叠放正负极极片的时候是通过抓夹夹住极耳101的两个角来移动极片的，为了提高抓夹夹住极片时的稳定性，叠片电池可做成全极耳101电池，即沿第一方向上，将极耳101的宽度做成与极片的宽度相同，这样，由于极耳101的宽度较宽，抓夹夹住极片时的接触面积较大，从而提高抓夹夹住极片时的稳定性，进而提高叠片效果。

但是，在转运电芯1的时候，全极耳101极片的极耳101重量更重，更容易造成电芯1长度方向上两侧下陷的情况，因此，在通过连接层2连接极耳101与电芯大面上的隔膜102时，可以将连接层2完全覆盖极耳101的连接段11，增大连接层2与极耳101的连接面积，再将连接层2完全覆盖电芯大面上隔膜102靠近极耳101的连接区，增大连接层2与连接区的连接面积，从而提高极耳101与隔膜102的连接效果，使得极耳101在隔膜102的拉力作用下，下陷量得到改善。

进一步地，参阅图4以及图5，叠片电池包括转接片103以及盖板3，盖板3上设有极柱301，转接片103的一端与极耳101的焊接段12进行焊接，转接片103的另一端与极柱301进行电性连接，从而使得极柱301与极耳101实现电性连接，进而实现电路导通。

在此结构基础上，转接片103的一端与极耳101焊接段12上的焊印对应设置后进行焊接，转接片103的另一端与盖板3上的极柱301对应设置后进行焊接，就可以实现极耳101与极柱301电性连接。

其中，转接片103的设置，能够增大极耳101与转接片103之间、以及转接片103与极柱301之间的焊接面积，从而增强极耳101与极柱301的连接效果，增大导电性能。

进一步地，电芯1的宽度与长度的比值范围为0.2～0.8。

电芯1的宽度与长度的比值越大，电芯1的宽度就越接近电芯1的长度，电芯1沿着长度方向上的强度就越强，电芯1长度方向上的两侧的下陷量就越小；在使用连接层2对极耳101以及电芯大面上的隔膜102进行连接之后，转运电池过程中，隔膜102翻折的风险就能大大降低。

电芯1的宽度与长度的比值越小，电芯1宽度与电芯1长度的差异就越大，电芯1沿着长度方向上的强度就越弱，电芯1长度方向上的两侧的下陷量就越大；即使使用连接层2对极耳101以及电芯大面上的隔膜102进行连接，转运电池过程中，仍存在隔膜102翻折的风险。

因此，将电芯1的宽度与长度的比值范围控制在0.2～0.8内，能够使电芯1在长度方向上具有一定的强度，即使两侧存在下陷量，通过本实用新型的连接层2的设置，也能够改善两侧极耳101下陷的现象。

盖板3上设有防爆阀303以及注液孔302，防爆阀303与注液孔302间隔设置，防爆阀303用于开启时泄压防爆，注液孔302作为向电芯1内部注入电解液的通道。

在此结构基础上，电芯1叠片形成后封装进壳体内，并将盖板3设在壳体的开口处实现封盖；再通过盖板3上的注液孔302对壳体内电芯1进行注入电解液，注液完成后密封注液孔302。

这样，就可以先对电芯1进行封装再进行注液，保障了壳体有充足的电解液，再通过对注液孔302进行密封，从而保障了电池整体的气密性。

当电芯1发生短路、过充等现象引起热失控时，电芯1内部温度急剧升高，高温环境导致电解液汽化，汽化后产生的气体增大了电芯1内的压强，气体冲破防爆阀303；或者，当电芯1内达到一定的压强后，防爆阀303自动开启，从而在盖板3上形成泄压通道，电芯1内的气体和液体由该泄压通道排出，从而避免爆炸发生。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种叠片电池，其特征在于，包括电芯(1)以及连接层(2)，所述电芯(1)具有电芯大面以及电芯侧面，所述电芯大面设有隔膜(102)，所述电芯侧面设有极耳(101)；所述连接层(2)设于所述电芯大面上，并与所述隔膜(102)固定连接，所述连接层(2)由所述电芯大面延伸至所述电芯侧面，并与所述极耳(101)固定连接。

2.根据权利要求1所述的叠片电池，其特征在于，所述连接层(2)至少位于所述电芯大面靠近所述极耳(101)的侧部。

3.根据权利要求1所述的叠片电池，其特征在于，所述极耳(101)包括连接段(11)以及焊接段(12)，所述连接段(11)的一端与所述电芯侧面电性连接，所述连接段(11)的另一端与所述焊接段(12)连接，所述连接层(2)的部分覆盖于所述极耳(101)的连接段(11)。

4.根据权利要求3所述的叠片电池，其特征在于，所述焊接段(12)具有焊印，所述连接段(11)上的所述连接层(2)的边缘与所述焊印之间存在间隙。

5.根据权利要求4所述的叠片电池，其特征在于，所述间隙值为0.5mm～5mm。

6.根据权利要求2所述的叠片电池，其特征在于，沿电芯(1)的长度方向上，所述电芯(1)的两个所述电芯侧面都设有极耳(101)，所述两个电芯侧面的所述极耳(101)的伸出方向相反；所述连接层(2)位于所述电芯大面靠近所述极耳(101)的两侧部，各个所述连接层(2)连接对应的所述隔膜(102)和所述极耳(101)。

7.根据权利要求2所述的叠片电池，其特征在于，所述连接层(2)为所述隔膜(102)靠近所述极耳(101)的延伸部，所述延伸部连接所述极耳(101)。

8.根据权利要求1至6任一项所述的叠片电池，其特征在于，所述连接层(2)为绝缘胶带。

9.根据权利要求1所述的叠片电池，其特征在于，所述电芯内设有极片，所述极耳(101)的连接段(11)的一端与所述极片电性连接，所述极耳(101)的宽度与所述极片的宽度相同。

10.根据权利要求3所述的叠片电池，其特征在于，所述叠片电池包括转接片(103)以及盖板(3)，所述盖板(3)上设有极柱(301)，所述转接片(103)的一端与所述焊接段(12)电性连接，所述转接片(103)的另一端与所述极柱(301)电性连接，以使所述极耳(101)与所述极柱(301)实现电性连接。

11.根据权利要求1所述的叠片电池，其特征在于，所述电芯(1)的宽度与长度的比值范围为0.2～0.8。