WO2021233084A1 - 电芯、应用所述电芯的电池及电子装置 - Google Patents

电芯、应用所述电芯的电池及电子装置 Download PDF

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戴志芳
刘慧君
龙海
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Abstract

本申请公开一种电芯，包括第一极片及第二极片，所述第一极片包括第一集流体及第一活性层，所述第一极片包括第一端部，所述第一端部设置于所述电芯外侧，所述第一集流体位于所述第一端部的表面设置有所述第一活性层；所述第一极片与所述第二极片间隔卷绕设置，所述电芯的最外圈极片设置有所述第一极片；定义第一端面，以及与所述第一端面连接的第一弧面区域，所述第一端部靠近所述第一端面并设置于所述第一弧面区域，其中，第一端面为包含电芯的弧形侧面最突出的点且沿电芯厚度方向延伸的面，第一弧面区域为电芯侧面呈弧形设置的面。本申请实施例还提供应用所述电芯的电池及电子装置。

Description

电芯、应用所述电芯的电池及电子装置 技术领域
本申请涉及能源存储技术领域，尤其涉及一种电芯、应用所述电芯的电池及电子装置。
背景技术
现有技术中，一般卷绕式电池，收尾时电芯外层极片尾部都存在部分光铝箔(即箔片两面均未涂布活性物质涂层)，光铝箔收尾在电芯的表面，这样的电池能量密度低。如何提供一种新的电芯结构以解决上述问题，是本领域技术人员需要考虑的。
发明内容
为了解决现有技术中电芯尾部空铝箔占用电芯体积使电芯能量密度降低。本申请实施例提供一种电芯，包括第一极片及第二极片，所述第一极片包括第一集流体及第一活性层，所述第一极片包括第一端部，所述第一端部设置于所述电芯外侧，所述第一集流体位于所述第一端部的表面设置有所述第一活性层；所述第一极片与所述第二极片间隔卷绕设置，所述电芯的最外圈极片设置有所述第一极片；定义第一端面，以及与所述第一端面连接的第一弧面区域，所述第一端部靠近所述第一端面并设置于所述第一弧面区域，其中，所述第一端面为包含所述电芯的弧形侧面最突出的点且沿所述电芯厚度方向延伸的面，所述第一弧面区域为所述电芯侧面呈弧形设置的面。本申请实施例还提供应用所述电芯的电池及电子装置。
于一实施例中，设置于所述电芯最外圈的所述第一集流体朝向 所述电芯内部的表面设置有所述第一活性层，所述第一集流体设置于所述电芯最外侧的表面未设置所述第一活性层。
于一实施例中，所述第二极片包括第二集流体及第二活性层，所述第二极片包括第二端部，所述第二端部靠近所述第一端面并设置于所述第一弧面区域，所述第二集流体位于所述第二端部的表面设置有所述第二活性层，所述第一端部至所述第一端面的距离大于所述第二端部至所述第一端面的距离。
于一实施例中，所述电芯还包括绝缘胶，所述绝缘胶包括第一子绝缘胶及第二子绝缘胶，所述第一集流体设置于所述第一弧面区域的表面设置有所述第一子绝缘胶，所述第二子绝缘胶覆盖所述第一端部及所述第二端部，所述第二子绝缘胶与所述第一子绝缘胶接触。
于一实施例中，所述电芯还包括隔离膜，所述隔离膜设置于所述第一极片及所述第二极片之间，所述隔离膜的一端至所述第一端面的距离小于所述第二端部至所述第一端面的距离。
于一实施例中，所述第一极片还包括第三端部，所述第二极片还包括第四端部，所述第三端部及所述第四端部设置于所述电芯内，所述电芯还包括极耳，所述极耳设置于所述第三端部及所述第四端部。
于一实施例中，位于所述第三端部的所述第一集流体表面未设置所述第一活性层，位于所述第四端部的表面未设置所述第二活性层，所述绝缘胶还包括第三子绝缘胶，所述第一集流体位于所述第三端部的表面设置有第三子绝缘胶。
于一实施例中，所述电芯还包括极耳，所述第一极片包括第一空箔区，所述第二极片包括第二空箔区，位于所述第一空箔区的第一集流体未被所述第一活性层覆盖，位于所述第二空箔区的第二集 流体未被所述第二活性层覆盖，所述极耳设置于所述第一空箔区及所述第二空箔区。
一种电池，包括前述的电芯。
一种电子装置，包括前述的电池。
相比于现有技术，本申请公开的电芯，一方面，电芯最外圈的极片为单面涂层的第一极片收尾，没有空箔区设计，提高锂离子电池的能量密度的同时也降低了耗材用量；另一方面，通过设置第一端部靠近所述第一端面并设置于所述第一弧面区域，可充分利用第一弧面区域和第一端面所在平面之间的空间，进一步提高能量密度。
附图说明
图1为本申请第一实施例的电芯的平面示意图。
图2为本申请第一实施例的电芯的截面结构示意图。
图3为本申请第二实施例的电芯的平面示意图。
图4为本申请第二实施例的电芯的截面结构示意图。
图5为本申请第三实施例的电池的平面示意图。
图6为本申请第四实施例的电子装置的立体示意图。
主要元件符号说明
电子装置     100
本体         105
电池         1
电芯         10、20、30
第一极片     11、21
第一集流体   110、210
第一活性层     119、219
第一空箔区     218
第一端部       111、211
第三端部       113、213
第二极片       12、22
第二集流体     120、220
第二活性层     129、229
第二空箔区     228
第二端部       122、222
第四端部       124、224
隔离膜         13、23
第五端部       135、235
第六端部       136、236
绝缘胶         15
第一子绝缘胶   151、251
第二子绝缘胶   152、252
第三子绝缘胶   153
第四子绝缘胶   154
第五子绝缘胶   155
第六子绝缘胶   256
第七子绝缘胶   257
极耳           16、26
第一极耳       17、27
第二极耳       18、28
第一端面       101、201
第一弧面区域   102、202
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
以下描述将参考附图以更全面地描述本申请内容。附图中所示为本申请的示例性实施例。然而，本申请可以以许多不同的形式来实施，并且不应该被解释为限于在此阐述的示例性实施例。提供这些示例性实施例是为了使本申请透彻和完整，并且将本申请的范围充分地传达给本领域技术人员。类似的附图标记表示相同或类似的组件。
本文使用的术语仅用于描述特定示例性实施例的目的，而不意图限制本申请。如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”，“一个”和“该”旨在也包括复数形式。此外，当在本文中使用时，“包括”和/或“包含”或“包括”和/或“包括”或“具有”和/或“具有”，整数，步骤，操作，组件和/或组件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征，区域，整数，步骤，操作，组件，组件和/或其群组。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本申请所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。此外，除非文中明确定义，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本申请内容中的含义一致的含义，并且将不被解释为理想化或过于正式的含义。
以下内容将结合附图对示例性实施例进行描述。须注意的是，参考附图中所描绘的组件不一定按比例显示；而相同或类似的组件将被赋予相同或相似的附图标记表示或类似的技术用语。
下面参照附图，对本申请的具体实施方式作进一步的详细描述。
第一实施例
如图1及图2所示，本申请第一实施例提供一种电芯10。电芯10包括第一极片11、第二极片12及隔离膜13，第一极片11及第二极片12间隔层叠设置，隔离膜13设置于第一极片11及第二极片12之间。于一实施例中，第一极片11及第二极片12可采用叠片式的方式设置。在本实施例中，第一极片11及第二极片12卷绕设置，电芯10还包括一卷针14，第一极片11、隔离膜13及第二极片12依次间隔设置并围绕卷针14卷绕设置。
第一极片11包括第一集流体110及第一活性层119，第一活性层119设置于第一集流体110表面。第一极片11包括第一端部111及第三端部113，第一端部111及第三端部113分别位于第一极片11两端，于一实施例中，第一端部111设置于电芯10外侧，第三端部113设置于电芯10内，第一集流体110位于第一端部111的表面设置有第一活性层119。
第二极片12包括第二集流体120及第二活性层129，第二活性层129设置于第二集流体120表面。第二极片12包括第二端部122及第四端部124，第二端部122及第四端部124分别位于第二极片12两端，于一实施例中，第二端部122设置于电芯10外侧，第四端部124设置于电芯10内。
于一实施例中，电芯10为卷绕式电芯，电芯10最外圈的极片为第一极片11，设置于所述电芯最外圈极片的第一集流体110朝向电芯10内部的表面设置有第一活性层119，第一集流体110设置于电芯10最外圈极片的表面未设置有第一活性层119。即，位于电芯10最外圈极片的第一极片11的内表面设置有第一活性层119使其与第二极片12上的第二活性层129对应，位于电芯10最外圈极片 的第一极片11外表面为空箔设计，该结构一方面可提升电芯10的能量密度，另一方面可降低耗材用料，且提升电芯10安全性能。
定义第一端面101，以及与第一端面101连接的第一弧面区域102，第一端面101为包含电芯10的弧形侧面最突出的点且沿电芯10厚度方向延伸的面，第一弧面区域102为电芯10侧面呈弧形设置的面。于一实施例中，第一端部111及第二端部122靠近第一端面101并设置于第一弧面区域102。
第一端部111及第二端部122设置于第一弧面区域102，即，电芯10的第一极片11及第二极片12的收尾裁切位于电芯10的“R角”，该结构一方面可以使电芯10侧面得到支撑提升电芯10的平整度及整体抗压性，另一方面，设置于第一弧面区域102的第一端部111及第二端部122相较于设置于其他区域受到的压力更小，第一极片11及第二极片12的裁切端的毛刺更不容易刺穿隔离膜13，可有效减少电芯10中的短路坏点，降低电芯10自循环的能耗，提升电池性能。通过设置第一端部111及第二端部122靠近第一端面101并设置于第一弧面区域102，可充分利用第一弧面区域102和第一端面101所在平面之间的空间，进一步提高能量密度。
在垂直于第一端面101的方向上，第一端部111到第一端面101的距离L1大于第二端部122至到第一端面101的距离L2，L1的范围为2mm至8mm，L2的范围为0mm至3mm；第一端部111与第二端部122之间的距离为L3，L3大于2mm。于一实施例中，第一极片11为阴极，第二极片12为阳极。
隔离膜13包括第五端部135及第六端部136，第五端部135及第六端部136分别位于隔离膜13两端，第五端部135设置于电芯10外侧，第六端部136设置于电芯10内并卷绕于卷针14。于一实施例中，隔离膜13在电芯10外侧收尾部的长度比第一极片11及第 二极片12更长，至少两个第五端部135包裹一个第二端部122，在垂直于第一端面101的方向上，第五端部135到第二端部122之间的距离L4大于4mm。
电芯10还包括绝缘胶15，绝缘胶15包括第一子绝缘胶151及第二子绝缘胶152，绝缘胶15可以为有机绝缘材料，例如绿胶、热熔胶等。第一集流体110设置于第一弧面区域102的外表面设置有第一子绝缘胶151，第二子绝缘胶152覆盖第一端部111及第二端部122，且第二子绝缘胶152与第一子绝缘胶151接触，第二子绝缘胶152覆盖第一子绝缘胶151远离第一端部111的部分。第一子绝缘胶151及第二子绝缘胶152设置于第一端部111及第二端部122(极片裁切端)两侧，进一步防止第一端部111及第二端部122的毛刺刺穿隔离膜13或电芯10外部的包装袋以防止漏液及短路。
绝缘胶15还包括第三子绝缘胶153、第四子绝缘胶154以及第五子绝缘胶155，第三子绝缘胶153设置于第三端部113的空箔区，第三端部113最外端未被第三子绝缘胶153覆盖。
电芯10还包括极耳16，极耳16可包括第一极耳17及第二极耳18，第一极耳16与第一极片11电连接，具体的，第一极耳16由第一集流体110延伸形成，第二极耳18与第二极片12电连接，具体的，第二极耳18由第二集流体120延伸形成。
于一实施例中，第一极耳17设置于第三端部113，第四子绝缘胶154设置于第一极耳17两侧已保护第一极耳17，第五子绝缘胶155设置于第三端部113尾端两侧且呈镜像设置，第二极耳18设置于第四端部124。
第二实施例
如图3及图4所示，本申请第二实施例提供一种电芯20。电芯20包括第一极片21、第二极片22及隔离膜23，第一极片21及第 二极片22间隔层叠设置，隔离膜23设置于第一极片21及第二极片22之间。于一实施例中，第一极片21及第二极片22可采用叠片式的方式设置。在本实施例中，第一极片21及第二极片22卷绕设置，电芯20还包括一卷针24，第一极片21、隔离膜23及第二极片22依次间隔设置并围绕卷针24卷绕设置。
第一极片21包括第一集流体210及第一活性层219，第一活性层219设置于第一集流体210表面。第一极片21包括第一端部211及第三端部213，第一端部211及第三端部213分别位于第一极片21两端，于一实施例中，第一端部211设置于电芯20外侧，第三端部213设置于电芯20内，第一集流体210位于第一端部211的表面设置有第一活性层219。
第二极片22包括第二集流体220及第二活性层229，第二活性层229设置于第二集流体220表面。第二极片22包括第二端部222及第四端部224，第二端部222及第四端部224分别位于第二极片22两端，于一实施例中，第二端部222设置于电芯20外侧，第四端部224设置于电芯20内。
于一实施例中，电芯20为卷绕式电芯，电芯20最外圈的极片为第一极片21，设置于所述电芯最外圈极片的第一集流体210朝向电芯20内部的表面设置有第一活性层219，第一集流体210设置于电芯20最外侧的表面未设置有第一活性层219。即，位于电芯20最外圈极片的第一极片21的内表面设置有第一活性层219使其与第二极片22上的第二活性层229对应，位于电芯20最外圈极片的第一极片21外表面为空箔设计，该结构一方面可提升电芯20的能量密度，另一方面可降低耗材用料，且提升电芯20安全性能。
定义第一端面201，以及与第一端面201连接的第一弧面区域202，第一端面201为包含电芯20的弧形侧面最突出的点且沿电芯 20厚度方向延伸的面，第一弧面区域202为电芯20侧面呈弧形设置的面。于一实施例中，第一端部211及第二端部222靠近第一端面201并设置于第一弧面区域202。
第一端部211及第二端部222设置于第一弧面区域202，即，电芯20的第一极片21及第二极片22的收尾裁切位于电芯20的“R角”，该结构一方面可以使电芯20侧面得到支撑提升电芯20的平整度及整体抗压性，另一方面，设置于第一弧面区域202的第一端部211及第二端部222相较于设置于其他区域受到的压力更小，第一极片21及第二极片22的裁切端的毛刺更不容易刺穿隔离膜23，可有效减少电芯20中的短路坏点，降低电芯20自循环的能耗，提升电池性能。通过设置第一端部211及第二端部222靠近第一端面201并设置于第一弧面区域202，可充分利用第一弧面区域202和第一端面201所在平面之间的空间，进一步提高能量密度。
在垂直于第一端面201的方向上，第一端部211到第一端面201的距离L1大于第二端部222至到第一端面201的距离L2，L1的范围为2mm至8mm，L2的范围为0mm至3mm；第一端部211与第二端部222之间的距离为L3，L3大于2mm。于一实施例中，第一极片21为阴极，第二极片22为阳极。
隔离膜23包括第五端部235及第六端部236，第五端部235及第六端部236分别位于隔离膜23两端，第五端部235设置于电芯20外侧，第六端部236设置于电芯20内并卷绕于卷针24。于一实施例中，隔离膜23在电芯20外侧收尾部的长度比第一极片21及第二极片22更长，至少两个第五端部235包裹一个第二端部222，在垂直于第一端面201的方向上，第五端部235到第二端部222之间的距离L4大于4mm。
电芯20还包括绝缘胶25，绝缘胶25包括第一子绝缘胶251及 第二子绝缘胶252，绝缘胶25可以为有机绝缘材料，例如绿胶、热熔胶等。第一集流体210设置于第一弧面区域202的外表面设置有第一子绝缘胶251，第二子绝缘胶252覆盖第一端部211及第二端部222，且第二子绝缘胶252与第一子绝缘胶251接触，第二子绝缘胶252覆盖第一子绝缘胶251远离第一端部211的部分。第一子绝缘胶251及第二子绝缘胶252设置于第一端部211及第二端部222(极片裁切端)两侧，进一步防止第一端部211及第二端部222的，毛刺刺穿隔离膜23或电芯20外部的包装袋以防止漏液及短路。
电芯20还包括极耳26，极耳26可包括第一极耳27及第二极耳28，第一极耳26与第一极片21电连接，具体的，第一极耳26由第一集流体210延伸形成，第二极耳28与第二极片22电连接，具体的，第二极耳28由第二集流体220延伸形成。
于一实施例中，第一极片21包括第一空箔区218，第二极片22包括第二空箔区228。位于第一空箔区218的第一集流体210未被第一活性层219覆盖，第一空箔区218位于所述电芯20内圈；位于第二空箔区228的第二集流体220未被第二活性层229覆盖，第二空箔区228位于所述电芯20内圈。
绝缘胶25还包括第六子绝缘胶256以及第七子绝缘胶257。第一极耳27设置于第一空箔区218，第六子绝缘胶256对称设置于第一极耳27两侧；第二极耳28设置于第二空箔区228，第七子绝缘胶257对称设置于第二极耳28两侧。
第三实施例
如图5所示，为本申请第三实施例提供的电池1平面示意图。电池1包括电芯30，电芯30可以为第一实施例或第二实施例任意一个所述的电芯。
第四实施例
如图6所示，为本申请第四实施例提供的电子装置100的立体示意图。
本申请还提供一种电子装置100，该电子装置包括本体105及设置于本体105内的电池1，电池1包括第一实施例或第二实施例所述的电芯。
图6中仅以电子装置100为手机为例，在其它实施例中，该电子装置100也可为可穿戴设备、无人机、个人计算机、智能家电、工业控制器、储能装置、电动工具或电动汽车等。
上文中，参照附图描述了本申请的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本申请的精神和范围的情况下，还可以对本申请的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本申请所限定的范围内。

Claims (10)

  1. 一种电芯，其特征在于，包括：
    第一极片，所述第一极片包括第一集流体及第一活性层，所述第一极片包括第一端部，所述第一端部设置于所述电芯外侧，所述第一集流体位于所述第一端部的表面设置有所述第一活性层；
    第二极片，所述第一极片与所述第二极片间隔卷绕设置，所述电芯的最外圈极片设置有所述第一极片；以及
    定义第一端面，以及与所述第一端面连接的第一弧面区域，所述第一端部靠近所述第一端面并设置于所述第一弧面区域，其中，所述第一端面为包含所述电芯的弧形侧面最突出的点且沿所述电芯厚度方向延伸的面，所述第一弧面区域为所述电芯侧面呈弧形设置的面。
  2. 如权利要求1所述的电芯，其特征在于，设置于所述电芯最外圈的所述第一集流体朝向所述电芯内部的表面设置有所述第一活性层，所述第一集流体设置于所述电芯最外侧的表面未设置所述第一活性层。
  3. 如权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第二极片包括第二集流体及第二活性层，所述第二极片包括第二端部，所述第二端部靠近所述第一端面并设置于所述第一弧面区域，所述第二集流体位于所述第二端部的表面设置有所述第二活性层，所述第一端部至所述第一端面的距离大于所述第二端部至所述第一端面的距离。
  4. 如权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括绝缘胶，所述绝缘胶包括第一子绝缘胶及第二子绝缘胶，所述第一集流体设置于所述第一弧面区域的表面设置有所述第一子绝缘胶，所述第二子绝缘胶覆盖所述第一端部及所述第二端部，所述第二子绝缘胶与所述第一子绝缘胶接触。
  5. 如权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括隔离膜，所述隔离膜设置于所述第一极片及所述第二极片之间，所述隔离膜的一端至所述第一端面的距离小于所述第二端部至所述第一端面的距离。
  6. 如权利要求4所述的电芯，其特征在于，所述第一极片还包括第三端部，所述第二极片还包括第四端部，所述第三端部及所述第四端部设置于所述电芯内，所述电芯还包括极耳，所述极耳设置于所述第三端部及所述第四端部。
  7. 如权利要求6所述的电芯，其特征在于，位于所述第三端部的所述第一集流体表面未设置所述第一活性层，位于所述第四端部的表面未设置所述第二活性层，所述绝缘胶还包括第三子绝缘胶，所述第一集流体位于所述第三端部的表面设置有第三子绝缘胶。
  8. 如权利要求3所述的电芯，其特征在于，所述电芯还包括极耳，所述第一极片包括第一空箔区，所述第二极片包括第二空箔区，位于所述第一空箔区的第一集流体未被所述第一活性层覆盖，位于所述第二空箔区的第二集流体未被所述第二活性层覆盖，所述极耳设置于所述第一空箔区及所述第二空箔区。
  9. 一种电池，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的电芯。
  10. 一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池。
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