CN223156234U - 电芯以及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电芯以及电池，所述电芯包括：叠置的一个正极极片和一个负极极片，以及隔膜；所述正极极片上设置有多个正极极耳，且至少一个所述正极极耳与其他所述正极极耳位于不同侧；所述隔膜位于所述正极极片与所述负极极片之间；所述负极极片上设置有多个负极极耳，且至少一个所述负极极耳与其他所述负极极耳位于不同侧。所述电芯可以将电流分流，提升汇流区域过流能力，可以在提升充放电效率的同时，避免出现过热，以有效提高电池工作可靠性、安全性，优化电池性能和寿命。

Description

电芯以及电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电芯以及电池。

背景技术

随着新能源汽车的快速发展，电池充电效率和安全性成为关键的技术挑战。近来各大车企及电池制造厂密集发布快充技术，旨在提高充电倍率，大幅缩短充电时间，然而，充电倍率越高意味着充电电流也越大，随着充电电流的增大，由电流产生的热效应随之增加，这对电池的过流能力提出了挑战，若过流能力不足，当电流超过所能承受的范围时，电池内部热量过高，极易引发安全问题。而对于电池而言，电池内部汇流部位(即极耳焊接处)单位面积的电流密度最大，产热最高，最容易发生危险。

相关技术中，电池内部极耳汇流部位过流能力不足，易使电池内部出现过热，造成电池内部结构损坏，降低电池性能，以及发生电池短路甚至燃烧或爆炸等安全问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电芯。所述电芯可以将电流分流，提升汇流区域过流能力，可以在提升充放电效率的同时，避免出现过热，以有效提高电池工作可靠性、安全性，优化电池性能和寿命。

本实用新型还提出一种具有上述电芯的电池。

根据本实用新型第一方面实施例的电芯，电芯包括：叠置的一个正极极片和一个负极极片，以及隔膜；所述正极极片上设置有多个正极极耳，且至少一个所述正极极耳与其他所述正极极耳位于不同侧；所述隔膜位于所述正极极片与所述负极极片之间；所述负极极片上设置有多个负极极耳，且至少一个所述负极极耳与其他所述负极极耳位于不同侧。

根据本实用新型的电芯，可以通过在每个极片设置多个极耳，使得多个极耳导流时，可以将电流分流，从不同方位(极片的不同侧)引入或导出，这样，可以减小汇流区域的电流密度，提升汇流区域过流能力，从而可以在提升充放电效率的同时，避免出现过热，可以有效提高电池工作可靠性、安全性，优化电池性能和寿命。

根据本实用新型的一些实施例，所述正极极耳与所述负极极耳的数量一致。

在一些实施例中，位于同一侧的所述正极极耳与所述负极极耳错开布置。

在另一些实施例中，位于对侧的所述正极极耳与所述负极极耳相对设置。

进一步地，每侧极耳的数量不限于一个。

根据本实用新型第二方面实施例的电池，电池包括：至少一个电芯和壳体，所述电芯构造为上述实施例中任意一项所述的电芯，多个所述电芯叠置；所述壳体限定出容置空间，且所述电芯设置于所述容置空间。

进一步地，所述壳体的侧面以及端面上具有多个正极极柱和负极极柱，所述正极极柱适于与所述正极极耳相连，所述负极极柱适于与所述负极极耳相连。

进一步地，多个所述正极极柱的数量与每个所述正极极片具有的所述正极极耳数量一致，且多个所述正极极柱分别与不同所述正极极片上在叠置方向上投影重叠的所述正极极耳相连；多个所述负极极柱的数量与每个所述负极极片具有的所述负极极耳数量一致，且多个所述负极极柱分别与不同所述负极极片上在叠置方向上投影重叠的所述负极极耳相连。

在一些实施例中，位于同一侧的所述正极极柱与所述负极极柱错开布置。

在另一些实施例中，位于对侧的所述正极极柱与所述负极极柱相对设置。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1根据本实用新型一些实施例的电芯示意图一；

图2是图1中正极极片示意图；

图3是图1中负极极片示意图；

图4是图1实施例电芯所对应的电池正视图；

图5是图1实施例电芯所对应的电池俯视图；

图6根据本实用新型一些实施例的电芯示意图二；

图7是图6中正极极片示意图；

图8是图6中负极极片示意图；

图9是图6实施例电芯所对应的电池正视图；

图10是图6实施例电芯所对应的电池俯视图；

图11根据本实用新型一些实施例的电芯示意图三；

图12是图11中正极极片示意图；

图13是图11中负极极片示意图；

图14是图11实施例电芯所对应的电池正视图；

图15是图11实施例电芯所对应的电池左视图；

图16是图11实施例电芯所对应的电池仰视图；

图17根据本实用新型一些实施例的电芯示意图四；

图18是图17中正极极片示意图；

图19是图17中负极极片示意图；

图20是图17电芯结构所对应的电池正视图；

图21是图17电芯结构所对应的电池左视图。

附图标记：

电池1；

电芯11；

正极极片111，正极极耳1111；

负极极片112，负极极耳1121；

壳体12；

正极极柱121；

负极极柱122；

防爆阀13。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本申请所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本申请中在申请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，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“附接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本申请中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的实施例中，相同的附图标记表示相同的部件，并且为了简洁，在不同实施例中，省略对相同部件的详细说明。应理解，附图示出的本申请实施例中的各种部件的厚度、长宽等尺寸，以及集成装置的整体厚度、长宽等尺寸仅为示例性说明，而不应对本申请构成任何限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本实用新型的描述中，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。

在本实用新型的描述中，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。

本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。

本申请中，电池可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。电池一般按封装的方式分成三种：柱形电池、方形电池单体和软包电池，本申请实施例对此也不限定。

本申请的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本申请中所提到的电池可以包括电池模组或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体或多个电池模组的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。

下面参考图1-图18描述根据本实用新型实施例的电芯11以及电池1。

如图1、图6、图11及图17所示，根据本实用新型第一方面实施例的电芯11，电芯11包括：叠置的一个正极极片111和一个负极极片112，以及隔膜。

其中，正极极片111上设置有多个正极极耳1111，且至少一个正极极耳1111与其他正极极耳1111位于不同侧；隔膜位于正极极片111与负极极片112之间；负极极片112上设置有多个负极极耳1121，且至少一个负极极耳1121与其他负极极耳1121位于不同侧。

具体地，正极极片111和负极极片112可以在厚度方向上堆叠设置，正极极片111与负极极片112之间通过隔膜隔开，隔膜可以防止短路，并起到保护极片作用，以确保电芯11的工作安全性和可靠性；正极极片111与负极极片112分别具有多个正极极耳1111和多个负极极耳1121，且正极极片111上的至少一个正极极耳1111与其他正极极耳1111位于不同侧，负极极片112上的至少一个负极极耳1121与其他负极极耳1121位于不同侧，示例性地，极片可以为方形极片，极片在长度或宽度方向上的任意一侧可以设置有极耳，并且极片的其他侧设置有至少一个极耳。极耳可以通过模切工序，对极片进行成型以获得，极耳用以电流的传输。

需要指出的是，隔膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等，隔膜可以包括涂覆层，如陶瓷，勃母石，纳米纤维或者PVDF(polyvinylidene fluoride，聚偏氟乙烯)等单种或混合使用的涂覆层。

根据本实用新型的电芯11，可以通过在每个极片设置多个极耳，使得多个极耳导流时，可以将电流分流，从不同方位(极片的不同侧)引入或导出，这样，可以减小汇流区域的电流密度，提升汇流区域过流能力，从而可以在提升充放电效率的同时，避免出现过热，可以有效提高电池1工作可靠性、安全性，优化电池1性能和寿命。

此外，对于比表面积大、长度长的电池1，电池1长度方向的电子传输路径响应长，会造成集流体的内阻增加，以及造成电池1两端极化加大(即电池1两端的压降增大)，导致电池1内部充放电的不一致性增加，使电池1的充电能力及寿命变差。本实用新型的同一极片上极耳设置于不同侧的结构形式，可以将电流回路缩短，解决电子回路过长问题，对于改善长度长的电池1集流体内阻高，内部极化大，极片两端压降大可具有显著作用。

如图1、图6、图11及图17所示，根据本实用新型的一些实施例，正极极耳1111与负极极耳1121的数量一致。

具体地，每个正极极片111上的正极极耳1111数量与每个负极极片112上的负极极耳1121数量一致，例如，若正极极耳1111的数量为两个，则负极极耳1121的数量也为两个，若正极极耳1111的数量为五个，则负极极耳1121的数量也为五个。将正极极耳1111和负极极耳1121的数量保持一致，可以保证电芯11的电气对称性和均衡性，有助于在充放电过程中电流的均匀分布，避免局部过热或过充，有利于提高电芯11效率和寿命。

如图1和图6所示，根据本实用新型的一些实施例，位于同一侧的正极极耳1111与负极极耳1121错开布置。

具体地，正极极片111与负极极片112上的极耳布置方式可以为，一部分正极极耳1111与一部分负极极耳1121位于同一侧，另一部分正极极耳1111与另一部分负极极耳1121位于另一同侧，且同侧的正极极耳1111与负极极耳1121在极片叠置方向上的投影错开。以方形极片进行示例性说明，方形极片具有在长度方向上相对的第一侧、第二侧，在宽度方向上相对的第三侧和第四侧，若正极极片111和负极极片112在第一侧和第二侧均设置有极耳，则位于第一侧的正极极耳1111和负极极耳1121在宽度方向上间隔开，位于第二侧的正极极耳1111和负极极耳1121也在宽度方向上间隔开；若正极极片111和负极极片112在第一侧和第三侧均设置有极耳，则位于第一侧的正极极耳1111和负极极耳1121在宽度方向上间隔开，位于第三侧的正极极耳1111和负极极耳1121在长度方向上间隔开。通过将位于同一侧的正极极耳1111与负极极耳1121错开布置，使得正极极耳1111与负极极耳1121不会接触，这样，可以提高电芯11安全性，且有利于电流均匀分布，以提升电芯11性能和寿命。

进一步地，在本实用新型的一些具体实施例中，如图1-图3所示，同一极片对侧(如在长度方向上相对的第一侧和第二侧，或在宽度方向上相对的第三侧和第四侧)的极耳可以相对设置，如图6-图8所示，同一极片对侧的极耳也可以在相对方向上错开设置，这两种结构形式均可以满足位于同一侧的正极极耳1111与负极极耳1121错开布置要求，对侧极耳布设的相对位置和数量在此不做限定。

如图11和图17所示，根据本实用新型的一些实施例，位于对侧的正极极耳1111与负极极耳1121相对设置。

具体地，正极极片111与负极极片112上的极耳布置方式可以为，一部分正极极耳1111与一部分负极极耳1121位于同一侧，另一部分正极极耳1111与另一部分负极极耳1121位于对侧，且对侧的正极极耳1111与负极极耳1121相对设置。类似地，以方形极片进行示例性说明，方形极片具有在长度方向上相对的第一侧、第二侧，在宽度方向上相对的第三侧和第四侧，如图11-图13和图17-图19所示，若正极极片111在第一侧和第三侧(或第四侧)均设置有正极极耳1111、负极极片112在第一侧和第四侧(或第三侧)均设置有负极极耳1121，则位于第一侧的正极极耳1111和负极极耳1121在宽度方向上间隔开，位于第三侧和第四侧的的正极极耳1111与负极极耳1121在宽度方向上相对设置。通过将位于对侧的正极极耳1111与负极极耳1121相对设置，可以提高电芯11的电气对称性，提升电流分布均匀性。

如图1、图6、图11及图17所示，根据本实用新型的一些实施例，每侧极耳的数量不限于一个。

具体地，极耳布置于极片的至少两侧，极片每侧的极耳数量可以为一个或多个，通过设置每侧极耳的数量为多个，可以进一步降低电流密度，防止过热，提高充放电效率，且在需要扩展电池1容量或构建模块化电池1系统时，增加极耳数量可以提供更多的连接点，方便电池1的扩展和组合；通过设置每侧极耳的数量为一个，可以节省制造成本，便于装配，提高生产效率。

如图4、图9、图14及图20所示，根据本实用新型第二方面实施例的电池1，电池1包括：至少一个电芯11以及壳体12。

其中，多个电芯11叠置；壳体12限定出容置空间，且电芯11设置于容置空间。

具体地，电芯11构造为上述实施例中任意一项所述的电芯11，多个电芯11可以依次堆叠设置，而壳体12内形成有容置空间，多个电芯11可以收容于容置空间内，壳体12可以对容置空间内的电芯11起到良好的固定、支撑以及保护作用。由于根据本实用新型第二方面实施例的电池1的电芯11构造为上述实施例中任意一项所述的电芯11，因此，该电池1可以通过多个极耳将电流分流，优化汇流区域过流能力，提高充放电效率，并提升电池1工作可靠性和安全性。

此外，在本实用新型的一些具体实施例中，如图5、图15、图16及图21所示，壳体12上还设置有防爆阀13，防爆阀13可以通过破裂或打开的方式释放电池1内部压力，可以保护壳体12不受过高压力的破坏，并对电池1内部部件进行保护。

如图4、图9、图14及图20所示，根据本实用新型的一些实施例，壳体12的侧面以及端面上具有多个正极极柱121和负极极柱122，正极极柱121适于与正极极耳1111相连，负极极柱122适于与负极极耳1121相连。

具体地，正极极柱121和负极极柱122的数量均构造为多个，正极极柱121可以与正极极耳1111相连、负极极柱122可以与负极极耳1121相连，正极极柱121和负极极柱122在壳体12上的位置，可以根据与正极极耳1111和负极极耳1121的连接需求进行布置，正极极柱121和负极极柱122均可以布置于壳体12的侧面以及端面上，正极极柱121和负极极柱122用于与外部电路连接，以将电路导通，以实现电能的存储和释放。

如图4、图9、图14及图20所示，根据本实用新型的一些实施例，多个正极极柱121的数量与每个正极极片111具有的正极极耳1111数量一致，且多个正极极柱121分别与不同正极极片111上在叠置方向上投影重叠的正极极耳1111相连；多个负极极柱122的数量与每个负极极片112具有的负极极耳1121数量一致，且多个负极极柱122分别与不同负极极片112上在叠置方向上投影重叠的负极极耳1121相连。

具体地，多个电芯11叠置后，多个极片在堆叠方向上投影重叠的极耳可以连接成为一个整体的总极耳，由于每个极片具有多个极耳，因此，多个极片上的多个极耳可以形成多个总极耳，例如，如果每个正极极片111具有两个正极极耳1111，则电芯11叠置后，多个正极极片111上的极耳可以形成两个总正极极耳1111，如果每个正极极片111具有三个正极极耳1111，则电芯11叠置后，多个正极极片111上的极耳可以形成三个总正极极耳1111。多个极片在堆叠方向上投影重叠的极耳连接成为一个整体的总极耳，以便与极柱进行连接，正极极柱121数量与每个正极极片111具有的正极极耳1111数量一致、负极极柱122数量与每个负极极片112具有的正极极耳1111数量一致，从而多个正极极柱121可以分别与不同的总正极极耳1111连接、多个负极极柱122可以分别与不同的总负极极耳1121连接，形成多个电流分流通路，电流可以通过不同的正极极柱121经不同的正极极耳1111流入或流出电芯11，通过不同的负极极柱122经不同的负极极耳1121流出或流入电芯11，进而实现了将电流分流为个部分，以减小电流密度，优化汇流区域过流能力。

需要指出的是，上述的多个正极极柱121之间不互联、多个负极极柱122之间不互联，以保证多个电流分流通路互不干涉。

此外，在本实用新型的一些具体实施例中，在叠置方向上投影重叠的多层极耳通过超声焊焊接到一起形成一个整体，超声焊接具有焊接质量好且高效的优点，有利于提高极耳可靠性和装配效率。

如图4、图5、图9及图10所示，根据本实用新型的一些实施例，位于同一侧的正极极柱121与负极极柱122错开布置。

具体地，本实施例中位于同一侧的正极极柱121与负极极柱122错开布置，示例性地，壳体12的一个侧面上设置有正极极柱121与负极极柱122，则正极极柱121与负极极柱122在壳体12的高度方向上间隔开。通过将位于同一侧的正极极柱121与负极极柱122错开布置，使得极柱的布设方式，与位于同一侧的正极极耳1111与负极极耳1121错开布置的布设方式适配，一方面，可以保证正极极柱121的位置与正极极耳1111位置对应、负极极柱122的位置与负极极耳1121对应，以便连接；另一方面，可以保护正极极柱121与负极极柱122不会接触、正极极耳1111与负极极耳1121不会接触，以提高电池1工作安全性和可靠性。

如图14、图15、图16、图20及图21所示，根据本实用新型的一些实施例，位于对侧的正极极柱121与负极极柱122相对设置。

具体地，本实施例中位于对侧的正极极柱121与负极极柱122相对设置，示例性地，壳体12的一个侧面上设置有正极极柱121，与该侧面相对的另一侧面上设置有负极极柱122，则正极极柱121与负极极柱122在壳体12的高度方向上相对。类似地，通过将位于对侧的正极极柱121与负极极柱122相对设置，使得极柱的布设方式，与位于对侧的正极极耳1111与负极极耳1121相对设置的布设方式适配，一方面，可以保证正极极柱121的位置与正极极耳1111位置对应、负极极柱122的位置与负极极耳1121对应，以便连接；另一方面，可以保护正极极柱121与负极极柱122不会接触、正极极耳1111与负极极耳1121不会接触，以提高电池1工作安全性和可靠性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。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例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电芯，其特征在于，包括：

叠置的一个正极极片(111)和一个负极极片(112)；所述正极极片(111)上设置有多个正极极耳(1111)，且至少一个所述正极极耳(1111)与其他所述正极极耳(1111)位于不同侧；

隔膜，所述隔膜位于所述正极极片(111)与所述负极极片(112)之间；

负极极片(112)，所述负极极片(112)上设置有多个负极极耳(1121)，且至少一个所述负极极耳(1121)与其他所述负极极耳(1121)位于不同侧。

2.根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述正极极耳(1111)与所述负极极耳(1121)的数量一致。

3.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，位于同一侧的所述正极极耳(1111)与所述负极极耳(1121)错开布置。

4.根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，位于对侧的所述正极极耳(1111)与所述负极极耳(1121)相对设置。

5.根据权利要求4所述的电芯，其特征在于，每侧极耳的数量不限于一个。

6.一种电池，其特征在于，包括：

至少一个电芯，所述电芯构造为权利要求1-5中任意一项所述的电芯，多个所述电芯叠置；

壳体(12)，所述壳体(12)限定出容置空间，且所述电芯设置于所述容置空间。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述壳体(12)的侧面以及端面上具有多个正极极柱(121)和负极极柱(122)，所述正极极柱(121)适于与所述正极极耳(1111)相连，所述负极极柱(122)适于与所述负极极耳(1121)相连。

8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，多个所述正极极柱(121)的数量与每个所述正极极片(111)具有的所述正极极耳(1111)数量一致，且多个所述正极极柱(121)分别与不同所述正极极片(111)上在叠置方向上投影重叠的所述正极极耳(1111)相连；多个所述负极极柱(122)的数量与每个所述负极极片(112)具有的所述负极极耳(1121)数量一致，且多个所述负极极柱(122)分别与不同所述负极极片(112)上在叠置方向上投影重叠的所述负极极耳(1121)相连。

9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，位于同一侧的所述正极极柱(121)与所述负极极柱(122)错开布置。

10.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，位于对侧的所述正极极柱(121)与所述负极极柱(122)相对设置。