WO2023000312A1 - 电芯与用电装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电池技术领域，公开了电芯与用电装置。电芯包括电极组件、第一极耳以及第一填充件。电极组件包括层叠设置的第一极片单元、第二极片单元以及隔离膜单元，第一极片单元与第二极片单元的极性相反且沿预设方向交替设置，相邻的第一极片单元与第二极片单元之间设有隔离膜单元。一第一极片单元设有第一凹槽，第一极耳的一端安装于第一凹槽内，另一端延伸至电极组件之外，第一极耳与第一凹槽的侧壁之间具有间隙。第一填充件安装于面向第一凹槽设置的第二极片单元，第一填充件包括第一延伸部，第一延伸部的至少部分用于伸入间隙。本申请实施例提供的电芯可降低目前电芯内部活性物质脱落的风险。

Description

电芯与用电装置 技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电芯与用电装置。
背景技术
电芯是一种将外界的能量转化为电能并储存于其内部，以在需要的时刻对外部设备(如便携式电子设备)进行供电的装置。一般地，电芯包括壳体、收容于壳体内的电极组件、电解液以及与电极组件连接的极耳。其中，电极组件包括层叠设置的第一极片、第二极片以及设于该第一极片与第二极片之间的隔离膜。极耳固定于上述极片(第一极片或第二极片)；具体地，该极片设有一凹槽，极耳的一端固定于该凹槽，另一端则伸出电极组件。
然而在电芯受力时，极片在上述凹槽位置处的活性物质往往容易发生脱落；而这可能导致电池内部短路，进而引发电芯爆炸等安全事故。
发明内容
本申请旨在提供一种电芯与用电装置，以降低目前电芯内部活性物质容易脱落的风险。
本申请为了解决其技术问题，采用以下技术方案：
一种电芯，包括电极组件、第一极耳以及第一填充件。所述电极组件包括层叠设置的第一极片单元、第二极片单元以及隔离膜单元，所述第一极片单元与第二极片单元的极性相反且沿预设方向交替设置，相邻的所述第一极片单元与所述第二极片单元之间设有所述隔离膜单元。一所述第一极片单元设有第一凹槽，所述第一极耳的一端安装于所述第一凹槽内，另一端延伸至所述电极组件之外，所述第一极耳与所述第一凹槽的侧壁之间具有间隙。所述第一填充件安装于面向所述第一凹槽设置的第二极片单元，所述第一填充件包括第一延伸部，所述第一延伸部的至少部分用于伸入所述间隙。
目前市场上的电芯中，极片上用于安装极耳的凹槽的宽度一般大于极耳的宽度，从而可方便极耳的安装；但凹槽的侧壁与极耳之间由此形成了间隙，该间隙的存在容易导致极片在此处受力不均，进而引发极片活性物质脱落和界面 析锂等弊端。与之相比，本申请实施例提供的电芯不仅包括电极组件与第一极耳，还包括第一填充件；该第一填充件的第一延伸部伸入了上述间隙。该第一延伸部可减小或消除了活性物质层单元靠近第一凹槽边缘的部分向第一凹槽内变形的空间，从而可降低或消除第一凹槽位置处的活性物质受力向第一凹槽内变形并发生脱落的风险。即是说，本申请实施例提供的电芯可降低目前电芯内部活性物质容易脱落的风险。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第一凹槽的侧壁包括两第一侧壁单元与第一连接壁单元，两所述第一侧壁单元相对设置，所述第一连接壁单元分别与两所述第一侧壁单元连接，至少一第一侧壁单元与所述第一极耳之间具有第一间隙；所述第一延伸部的至少部分用于伸入所述第一间隙。
作为上述技术方案的进一步改进方案，两所述第一侧壁单元均与所述第一极耳具有所述第一间隙。所述第一填充件包括两所述第一延伸部，每一所述第一延伸部的至少部分用于伸入对应的所述第一间隙。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第一填充件包括第一基部。所述第一填充件所连接的第二极片单元于对应所述第一填充件处设有第一安装槽，所述第一基部安装于所述第一安装槽；所述第一延伸部设于所述第一基部面向所述第一凹槽的一端。
作为上述技术方案的进一步改进方案，还包括第一绝缘胶。所述第一绝缘胶固定于所述第一填充件所连接的第二极片单元，并覆盖所述第一填充件相对所连接的第二极片单元显露的部位。如此，第一绝缘胶可遮挡第一填充件焊接过程中形成的毛刺，以为降低第一填充件与第二集流体单元之间焊接形成的毛刺刺破上述隔离膜单元的风险。
作为上述技术方案的进一步改进方案，还包括第一隔离胶。所述第一隔离胶固定于所述第一极耳所连接的所述第一极片单元，并覆盖所述第一凹槽面向所述第一填充件的一侧的开口的至少部分。如此，该第一隔离胶可减小上述毛刺与隔离膜单元接触的面积，进而降低该毛刺刺破隔离膜单元并导致电极组件短路的风险。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第一极耳所连接的第一极片单元两侧均具有所述第二极片单元，所述第一极耳所连接的第一极片单元于背离所述第一凹槽的一侧设有第二凹槽。所述电芯还包括第二填充件，所述第二填 充件安装于面向所述第二凹槽设置的第二极片单元，所述第二填充件包括第二延伸部，所述第二延伸部的至少部分用于伸入所述第二凹槽。如此，当电芯受到外力使该第一极片单元具有向第二填充件的一侧形变的趋势时，第二延伸部能够通过间接地方式承托第一集流体单元，以降低该第一集流体单元因形变量过大而发生断裂的风险。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第二填充件包括两所述第二延伸部，每一所述第二延伸部分别与一所述第一延伸部位置对应。
作为上述技术方案的进一步改进方案，还包括第二绝缘胶。所述第二绝缘胶固定于所述第二填充件所连接的第二极片单元，并覆盖所述第二填充件相对所连接的第二极片单元显露的部位。如此，第二绝缘胶可遮挡第二填充件焊接过程中形成的毛刺，以为降低第二填充件与第二集流体单元之间焊接形成的毛刺刺破上述隔离膜单元的风险。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第一延伸部和/或第二延伸部背离所连接的第二极片单元的一端设有倒圆角或倒斜角。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第一填充件和/或所述第二填充件包括铝；或者，所述第一填充件和/或所述第二填充件包括铝合金；或者，所述第一填充件和/或所述第二填充件包括碳纤维；或者，所述第一填充件和/或所述第二填充件包括高分子聚合物。
作为上述技术方案的进一步改进方案，所述第一绝缘胶在与所述第一延伸部相对的位置设有第一凹部以用于容纳所述第一延伸部。
作为上述技术方案的进一步改进方案，一所述第二极片单元设有第三凹槽。所述电芯还包括第二极耳，所述第二极耳的一端安装于所述第三凹槽，另一端延伸至所述电极组件之外，所述第二极耳与所述第三凹槽的侧壁之间具有空隙。所述电芯还包括第三填充件，所述第三填充件安装于面向所述第三凹槽设置的第一极片单元，所述第三填充件包括第三延伸部，所述第三延伸部的至少部分用于伸入所述空隙。
本申请另一实施例还提供了一种用电装置，其包括上述任意的一种电芯。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本申请一实施例提供的电芯的示意图。
图2为图1中电芯沿A-A线的剖切示意图；
图3为图1中电芯的电极组件在与第一极耳连接处的局部剖切示意图；
图4为图1中电芯的电极组件在与第二极耳连接处的局部剖切示意图；
图5为本申请其中一实施例提供的用电装置的示意图。
图中：
1、电芯；
100、壳体；
200、电极组件；210、第一极片；220、第二极片；230、隔离膜；211、第一极片单元；212、第一连接单元；213、第一集流体单元；214、第一活性物质层单元；215、第一隔离胶；216、第二隔离胶；217、第三绝缘胶；218、第四绝缘胶；221、第二极片单元；222、第二连接单元；223、第二集流体单元；224、第二活性物质层单元；225、第一绝缘胶；226、第二绝缘胶；227、第三隔离胶；228、第四隔离胶；231、隔离膜单元；232、隔离膜连接单元；201、第一凹槽；202、第二凹槽；203、第一安装槽；204、第二安装槽；205、第三凹槽；206、第四凹槽；207、第三安装槽；208、第四安装槽；2011、侧壁；2012、第一侧壁单元；2013、第一连接壁单元；2051、侧壁；2052、第二侧壁单元；2053、第二连接壁单元；
300、第一极耳；
400、第一填充件；410、第一基部；420、第一延伸部；
500、第二填充件；510、第二基部；520、第二延伸部；
600、第二极耳；
700、第三填充件；710、第三基部；720、第三延伸部；
800、第四填充件；810、第四基部；820、第四延伸部；
2、用电装置。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”/“固接于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“内”、“外”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书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。在本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，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在本说明书中，所述“安装”包括焊接、螺接、卡接、粘合等方式将某一元件或装置固定或限制于特定位置或地方，所述元件或装置可在特定位置或地方保持不动也可在限定范围内活动，所述元件或装置固定或限制于特定位置或地方后可进行拆卸也可不能进行拆卸，在本申请实施例中不作限制。
请参阅图1至图3，其分别示出了本申请其中一实施例提供的电芯1的示意图、该电芯1沿图示A-A线的剖切示意图，以及该电芯1的电极组件200在与第一极耳300连接处的局部剖切示意图，该电芯1包括壳体100、电极组件200、第一极耳300、第一填充件400以及第二极耳600。其中，壳体100为上述各结构的安装支撑基体。电极组件200收容于壳体100内，其包括层叠设置的第一极片单元211、第二极片单元221以及隔离膜单元231，该第一极片单元211与第二极片单元221的极性相反且沿图示预设方向X交替设置，相邻的第一极片单元211与第二极片单元221之间设有隔离膜单元231。其中一第一极片单元211设有第一凹槽201，第一极耳300的一端安装于该第一凹槽201，另一端延伸出壳体100；第一极耳300与第一凹槽201的侧壁之间具有间隙。第一填充件400安装于面向第一凹槽201设置的第二极片单元221，其至少部分用于伸入上述间隙。第二极耳600的一端与一第二极片单元221连接，另一端延伸出壳体100。
对于上述壳体100，请具体参阅图1，壳体100整体呈扁平的长方体状，其 内部设有收容腔(图中未示出)，该收容腔用以收容上述电极组件200以及电解液。本实施例中，电芯1为软包电芯，壳体100为铝塑膜；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，电芯1还可以是硬壳电芯，相应地，壳体100为金属壳。
对于上述电极组件200，请先参阅图2，并结合图1，该电极组件包括沿图示预设方向X间隔设置的第一极片单元211、第二极片单元221，以及设于两者之间并用于分隔两者的隔离膜单元231。该第一极片单元211与第二极片单元221的极性相反，两者中的一个为阳极片单元，另一个为阴极片单元。本实施例中，电极组件200为卷绕式结构，其具体包括层叠设置的第一极片210、第二极片220以及隔离膜230；其中，第一极片210与第二极片220间隔设置，该第一极片210与第二极片220之间设有隔离膜230，该第一极片210、第二极片220以及隔离膜230卷绕为截面呈长圆形的柱状结构，以便收容于上述收容腔。其中，第一极片210卷绕形成复数个平直延伸的第一极片单元211以及复数个弯曲延伸的第一连接单元212，该第一极片单元211与第一连接单元212之间交替设置，上述复数个第一极片单元211沿上述预设方向X间隔设置。同理，第二极片220卷绕形成复数个平直延伸的第二极片单元221以及复数个弯曲延伸的第二连接单元222，该第二极片单元221与第二连接单元222之间交替设置，该复数个第二极片单元221则与上述复数个第一极片单元211之间沿上述预设方向X交替设置。同理，隔离膜230则卷绕形成复数个平直延伸的隔离膜单元231，以及复数个弯曲延伸的隔离膜连接单元232，该隔离膜单元231与隔离膜连接单元232之间交替设置，隔离膜单元231设于相邻的第一极片单元211与第二极片单元221之间，隔离膜连接单元232则设于相邻的第一连接单元212与第二连接单元222之间。应当理解，即使本实施例中，电极组件200为卷绕式结构，但本申请并不局限于此，在本申请的其他实施例中，电极组件200还可以是堆叠式结构，即相当于在本实施例的基础上，不再包括第一连接单元212、第二连接单元222与隔离膜连接单元232。值得补充说明的是，本申请文件中所述的“复数”意为大于1的整数。
接下来，以第一极片单元211为阳极片单元，第二极片单元221为阴极片单元为例，对上述第一极片单元211与第二极片单元221的具体构造作出说明；当然，在本申请的其他实施例中，第一极片单元211亦可以为阴极片单元，相 应地，第二极片单元221为阳极片单元。请具体参阅图3(为便于附图的表达，该附图隐藏了隔离膜单元)，并结合其他附图，第一极片单元211包括第一集流体单元213以及第一活性物质层单元214。第一集流体单元213呈扁平的长条状，并由可导电的金属箔材制成，该第一集流体单元213为第一活性物质层单元214所依附的基材。可选地，第一集流体单元213包括铜箔；当然，在本申请的其他实施例中，第一集流体单元213亦可以由其他可导电的材料制成。第一活性物质层单元214涂覆于第一集流体单元213的表面，具体为涂覆在第一集流体单元213沿上述预设方向X相对的两表面。可选地，第一活性物质层单元214包括石墨；当然，在其他实施例中，第一活性物质层单元214亦可以包括近似石墨结构的碳等其他材料。
同理，第二极片单元221包括第二集流体单元223以及第二活性物质层单元224。第二集流体单元223呈扁平的长条状，并亦由可导电的金属箔材制成，该第二集流体单元223为第二活性物质层单元224所依附的基材。可选地，第二集流体单元223包括铝箔；当然，在本申请的其他实施例中，第二集流体单元223亦可以由其他可导电的材料制成。第二活性物质层单元224涂覆于第二集流体单元223的表面，具体为涂覆在第二集流体单元223沿上述预设方向X相对的两表面。可选地，第二活性物质层单元224包括锰酸锂；当然，在其他实施例中，第二活性物质层单元224亦可以包括钴酸锂或磷酸铁锂等其他材料。
对于上述第一极耳300，请继续参阅图3，同时结合其他附图，该第一极耳300安装于一第一极片单元211上。具体地，一第一极片单元211设有第一凹槽201，第一极耳300的一端安装于该第一凹槽201，另一端延伸出电极组件200以及壳体100，从而形成该电芯1的一个外部导电端子。更具体地，一第一集流体单元213在对应第一极耳300处未涂覆第一活性物质层单元214从而形成上述第一凹槽201。该第一凹槽201的侧壁2011包括两第一侧壁单元2012以及第一连接壁单元2013。其中，第一侧壁单元2012与第一极耳300大致平行设置；沿第一集流体单元213宽边的延伸方向，第一侧壁单元2012一端位于第一集流体单元213的中部，另一端则延伸至第一集流体单元213的边缘；两第一侧壁单元2012之间相对设置。第一连接壁单元2013沿上述宽边的延伸方向位于第一集流体单元213的中部位置，其分别与两第一侧壁单元2012连接。较优地，为便于将第一极耳300的端部放入上述两第一侧壁单元2012之间，从而便于第 一极耳300的安装过程，第一凹槽201的宽度大于第一极耳300的宽度。即是，至少一第一侧壁单元2012与第一极耳300之间具有第一间隙；可选地，两第一侧壁单元2012与第一极耳300之间均具有上述第一间隙。
本实施例中，第一极耳300与第一集流体单元213焊接固定。具体地，与第一极耳300连接的第一集流体单元213的背离第一极耳300的一侧在对应上述第一凹槽201处未涂覆第一活性物质层单元214，从而形成第二凹槽202。第一凹槽201的设置一方面可用于收容第一极耳300的端部，另一方面便于使第一极耳300与第一集流体单元213直接接触而焊接，再一方面便于收容第一极耳300焊接过程中形成的毛刺。第二凹槽202的设置则是一方面便于焊接设备对第一极耳300与第一集流体单元213焊接，另一方面也有利于收容第一集流体单元213在焊接过程形成的毛刺，进而降低毛刺裸露至第一活性物质层单元214表面的风险。因此，容易理解的是，在本申请的其他实施例中，若第一极耳300通过焊接之外的方式安装于第一极片单元211，则第一凹槽201的深度可不延伸至第一集流体单元213表面；同理，第二凹槽202也是可在此基础上适应性省略的。
进一步地，该电芯1还包括第一隔离胶215，该第一隔离胶215固定于第一极耳300所连接的第一极片单元211，并覆盖第一凹槽201面向相邻的第二极片单元221的一侧的开口的至少部分；较优地，该第一隔离胶215完全覆盖该开口。如此，该第一隔离胶215可减小上述毛刺与隔离膜单元231接触的面积，进而降低该毛刺刺破隔离膜单元231并导致电极组件200短路的风险。更进一步地，该电芯1还包括第二隔离胶216，该第二隔离胶216固定于第一极耳300所连接的第一极片单元211，并覆盖第二凹槽202面向相邻第二极片单元221的一侧的开口的至少部分；较优地，该第二隔离胶216完全覆盖该开口。同理，该第二隔离胶216有利于减小上述毛刺与隔离膜单元231接触的面积，进而降低该毛刺刺破隔离膜单元231并导致电极组件200短路的风险。
对于上述第一填充件400，请继续参阅图3，并结合其他附图，第一填充件400安装于面向上述第一凹槽201设置的第二极片单元221上，其包括第一基部410与第一延伸部420。其中，第一基部410整体呈扁平的板状结构，上述第二极片单元221于对应位置设有与其相适配的第一安装槽203，第一基部410安装于该第一安装槽203。较优地，第一基部410的厚度与第一安装槽203的深度相 同，从而避免第一基部410相对第二活性物质层单元224凸出设置或降低第一基部410凸出的高度。第一延伸部420设于第一基部410面向上述第一凹槽201的一侧，其至少部分用于伸入上述第一间隙；即是说，第一填充件400通过该第一延伸部420而至少部分伸入第一极耳300与第一凹槽侧壁之间的间隙。本实施例中，第一延伸部420整体呈与第一极耳300大致平行设置的条形结构；在第一极片单元211、隔离膜单元231以及第二极片单元221层叠后，该第一延伸部420至少部分伸入上述第一间隙。可选地，第一填充件400包括两第一延伸部420，该两第一延伸部420一一对应地伸入上述两第一间隙；当然，在本申请的其他实施例中，第一填充件400亦可以仅包括一第一延伸部420，或三个以上的第一延伸部420，本申请不对第一延伸部420的具体数量作出限定。较优地，第一延伸部420背离所连接的第二极片单元221的一端于靠近第一极耳300的一侧设有倒圆角和/或倒斜角；其中，该倒圆角或倒斜角可以设置在第一延伸部420靠近第一极耳300的一侧和/或面向临近的第一侧壁单元2012的一侧。该倒圆角和/或倒斜角的设置有利于各极片单元装配时第一延伸部伸入上述第一间隙，同时也可避免第一延伸部420因在该处过于尖锐，而在电芯1热压的过程中通过隔离膜单元231间接地对第一极耳300与第一活性物质层单元214造成挤压的弊端。
值得一提的是，上述第一间隙的设置会方便第一极耳300安装与焊接固定过程，但同时亦会使得第一极片单元211容易在此处受力不均。而这一缺陷一方面容易引发第一极片单元211在此处析锂，造成第一极片单元211的界面不良；另一方面容易导致第一活性物质层单元214在第一凹槽201边缘处向第一凹槽201内变形，并造成第一活性物质层单元214的脱落；再一方面使第一极片单元211在此处的厚度(即第一集流体单元的厚度)极小，进而使第一集流体单元213容易在此处发生断裂。而第一延伸部420的至少部分会伸入上述第一间隙，以填充该第一间隙的方式降低第一极片单元211在第一间隙处受力不均的程度，从而降低第一极片单元211在第一凹槽201区域析锂的风险；并且，该第一延伸部420可减小或消除第一活性物质层单元214靠近第一凹槽边缘的部分向第一凹槽201内变形的空间，从而可降低或消除第一活性物质层单元214于第一凹槽201位置处的活性物质受力向第一凹槽201内变形并发生脱落的风险；此外，当电芯1受到外力使该第一极片单元211具有向第一填充件400的 一侧形变的趋势时，第一延伸部420能够通过间接地方式承托第一集流体单元213，以降低该第一集流体单元213因形变量过大而发生断裂的风险。同理，在未包括该第一填充件400的电芯中，面向第一凹槽201设置的第二极片单元221于对应第一凹槽201处的活性物质亦容易因受力不均，而向第一凹槽201内变形脱落；而第一填充件400的设置同样可克服该不足。
应当理解，即使本实施例中第一填充件400包括第一基部410，各第一延伸部420均设置于该第一基部410上，且伸入上述第一间隙，但本申请并不局限于此，只要保证第一填充件400的至少部分伸入上述第一极耳300与第一凹槽侧壁之间的间隙即可。例如，在本申请其他的一些实施例中，第一极耳300与第一凹槽201的侧壁之间的间隙包括上述第一间隙；第一填充件400仅包括第一延伸部420，各第一延伸部420分别伸入上述第一间隙。又例如，在本申请其他的另一些实施例中，第一极耳300与第一凹槽201的侧壁之间的间隙包括第二间隙，该第二间隙为第一极耳300与上述第一连接壁单元2013之间的缝隙；此时，至少一第一延伸部420伸入该第二间隙。还例如，在本申请其他的又一些实施例中，第一极耳300与第一凹槽201的侧壁之间的间隙同时包括上述第一间隙与第二间隙；部分第一延伸部420伸入上述第一间隙，部分第一延伸部伸入上述第二间隙。
为进一步降低第一集流体单元213在电芯1受外力过程中断裂的风险，电极组件200于第一极耳300所连接的第一极片单元211的两侧均具有第二极片单元221，该电芯1还包括安装于该面向上述第二凹槽202设置的第二极片单元221的第二填充件500，该第二填充件500的至少部分伸入上述第二凹槽202。与上述第一填充件400相似，该第二填充件500包括第二基部510与第二延伸部520。其中，面向上述第二凹槽202设置的第二极片单元221于对应第二凹槽202处设有第二安装槽204，第二基部510安装于该第二安装槽204。可选地，上述第二安装槽204由第二集流体单元223在对应第二凹槽202处未涂覆第二活性物质层单元224而形成，第二基部510通过焊接的方式固定于第二集流体单元223；可以理解的是，在其他实施例中，第二基部510亦可以通过粘接等其他方式固定于第二极片单元221。第二延伸部520设于第二基部510面向第二凹槽202的一侧，其伸入上述第二凹槽202。第二基部510与第二延伸部520的具体形状可参照上述的第一基部410与第一延伸部420，在此不赘述。可选地，第 二填充件500包括两第二延伸部520，每一个第二延伸部520分别与上述第一延伸部420的位置对应。则，当电芯1受到外力使该第一极片单元211具有向第二填充件500的一侧形变的趋势时，第二延伸部520能够通过间接地方式承托第一集流体单元213，以降低该第一集流体单元213因形变量过大而发生断裂的风险。
对于第一填充件400与第二填充件500的选材，其实则是多样的。以第一填充件400为例，本实施例中，第一填充件400的材料包括7075铝合金，其通过焊接或粘接的方式固定于第二集流体单元223上。7075铝合金具有强度高、密度小等优点，从而可在保证足够强度的同时，使电芯1的整体重量尽可能小。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第一填充件400的材料亦可以包括铝金属单质、铝之外的其他金属单质、其他金属合金、碳纤维块，或者塑胶、橡胶等高分子聚合物，亦或是上述材料的至少两种。值得注意的是，在选取金属单质或合金时，应当避免选取在电芯1充放电过程中发生与阳极片相同性质化学反应的材料，例如在放电过程中发生氧化反应，或充电过程中发生还原反应；具体地说，本实施例中第二极片单元221为阴极片单元，第一填充件400优选与第二集流体单元223相仿的铝单质或铝合金，而在第二极片单元221为阳极片的实施例中，其优选与第一集流体单元213材料相同或相仿的铜单质或铜合金。第一填充件400在选取非金属材料的时候则可不考虑上述内容。第二填充件500的选材方式与第一填充件400基本相同，参照第一填充件400即可，在此则不赘述。值得一提的是，由于第一极片单元211在第一凹槽201处与第二凹槽202处并无活性物质，因此与第一极耳300临近的两第二极片单元221在对应位置基本不与该第一极片单元211发生锂离子的交换；也即是第一填充件400与第二填充件500的设置并不会造成电芯1能量密度的下降。
进一步地，为降低第一填充件400表面的毛刺刺破上述隔离膜单元231的风险，该电芯1还包括第一绝缘胶225。具体地，第一绝缘胶225与第一填充件400对应，其固定于第一填充件400所连接的第二极片单元221，并覆盖第一填充件400相对该第二极片单元显露的部位，以遮挡第一填充件400表面的毛刺。相应地，第一绝缘胶225在与第一延伸部420相对的位置形成第一凹部，以用于容纳上述第一延伸部420。值得一提的是，第一填充件400与第二集流体单元223之间焊接形成的焊印亦会存在毛刺，第一绝缘胶225的设置同样可遮挡该焊 印的毛刺，从而进一步降低隔离膜单元231被刺破的风险。
同理，为降低第二填充件500表面的毛刺刺破上述隔离膜单元231的风险，该电芯1还包括第二绝缘胶226。具体地，第二绝缘胶226与第二填充件500对应，其固定于第二填充件500所连接的第二极片单元221，并覆盖第二填充件500相对该第二极片单元221显露的部位，以遮挡第二填充件500表面的毛刺。相应地，第二绝缘胶226在与第二延伸部520相对的位置形成第二凹部，以用于容纳上述第二延伸部520。值得一提的是，第二填充件500与第二集流体单元223之间焊接形成的焊印亦会存在毛刺，第二绝缘胶226的设置同样可遮挡该焊印的毛刺，从而进一步降低隔离膜单元231被刺破的风险。
对于上述第二极耳600，请结合图1至图3，其与第二极片单元221连接，并延伸出壳体100，从而形成该电芯1的另一个导电端子。本实施例中，第二极耳600的设置方式与上述第一极耳300的设置方式相似。具体地，请参阅图4，其示出了该电芯1的电极组件200在与第二极耳600连接处的局部剖切示意图(为便于附图的表达，该附图隐藏了隔离膜单元)；一第二极片单元221设有第三凹槽205，第二极耳600的一端安装于该第三凹槽205，另一端延伸出电极组件200以及壳体100，从而形成该电芯1的一个外部导电端子。更具体地，一第二集流体单元223在对应第二极耳600处未涂覆第二活性物质层单元224从而形成上述第三凹槽205。该第三凹槽205的侧壁2051与第二极耳600之间具有空隙，其包括两第二侧壁单元2052以及第二连接壁单元2053。其中，第二侧壁单元2052与第二极耳600大致平行设置；沿第二集流体单元223宽边的延伸方向，第二侧壁单元2052一端位于第二集流体单元223的中部，另一端则延伸至第二集流体单元223的边缘；两第二侧壁单元2052之间相对设置。第二连接壁单元2053沿上述宽边的延伸方向位于第二集流体单元223的中部位置，其分别与两第二侧壁单元2052连接。较优地，为便于将第二极耳600的端部放入上述两第二侧壁单元2052之间，从而便于第二极耳600的安装过程，第三凹槽205的宽度大于第二极耳600的宽度。即是，至少一第二侧壁单元2052与第二极耳600之间具有第一空隙；可选地，两第二侧壁单元2052与第二极耳600之间均具有上述第一空隙。
本实施例中，第二极耳600与第二集流体单元223焊接固定。具体地，与第二极耳600连接的第二集流体单元223的背离第二极耳600的一侧在对应上 述第三凹槽205处未涂覆第二活性物质层单元224，从而形成第四凹槽206。第三凹槽205的设置一方面可用于收容第二极耳600的端部，另一方面便于使第二极耳600与第二集流体单元223直接接触而焊接，再一方面便于收容第二极耳600焊接过程中形成的毛刺。第四凹槽206的设置则是一方面便于焊接设备对第二极耳600与第二集流体单元223焊接，另一方面也有利于收容第二集流体单元223在使焊接过程形成的毛刺，进而降低毛刺裸露至第一活性物质层单元214表面的风险。因此，容易理解的是，在本申请的其他实施例中，若第二极耳600通过焊接之外，如粘接，的方式安装于第二极片单元221，则第三凹槽205的深度可不延伸至第二集流体单元223表面；同理，第四凹槽206也是可在此基础上适应性省略的。
进一步地，该电芯1还包括第三隔离胶227，该第三隔离胶227固定于第二极耳600所连接的第二极片单元221，并覆盖第三凹槽205面向相邻的第一极片单元211的一侧的开口的至少部分；较优地，该第三隔离胶227完全覆盖该开口。如此，该第三隔离胶227可减小上述毛刺与隔离膜单元231接触的面积，进而降低该毛刺刺破隔离膜单元231并导致电极组件200短路的风险。更进一步地，该电芯1还包括第四隔离胶228，该第四隔离胶228固定于第二极耳600所连接的第二极片单元221，并覆盖第四凹槽206面向相邻第一极片单元211的一侧的开口的至少部分；较优地，该第四隔离胶228完全覆盖该开口。同理，该第四隔离胶228有利于减小上述毛刺与隔离膜单元231接触的面积，进而降低该毛刺刺破隔离膜单元231并导致电极组件200短路的风险。
值得一提的是，上述第一间隙的设置在会方便第二极耳600焊接固定的同时过程，但同时亦会使得第二极片单元221容易在此处受力不均。而这一缺陷一方面容易引发第二极片单元221在此处析锂，造成第二极片单元221的界面不良；另一方面容易导致第二活性物质层单元224在第三凹槽205边缘处向第三凹槽205内变形，并造成第二活性物质层单元224的脱落；再一方面使第二极片单元221(即第二极片单元的厚度)极小，进而使第二集流体单元223容易在此处发生断裂。为克服上述不足，该电芯1还包括第三填充件700。具体地，第一填充件400安装于面向上述第三凹槽205设置的第二极片单元221上。具体地，第三填充件700包括第三基部710与第三延伸部720。其中，第三基部710整体呈扁平的板状结构，上述第二极片单元221于对应位置设有与其相适配 的第三安装槽207，第三基部710安装于该第三安装槽207。较优地，第三基部710的厚度与第三安装槽207的深度相同，从而避免第三基部710相对第一活性物质层单元214凸出设置或降低第三基部710凸出的高度。第三延伸部720设于第三基部710面向上述第三凹槽205的一侧，其至少部分伸入上述第一空隙；即是说，第三填充件700通过该第三延伸部720而至少部分伸入第二极耳600与第三凹槽侧壁之间的间隙。本实施例中，第三延伸部720整体呈与第二极耳600大致平行设置的条形结构；在第一极片单元211、隔离膜单元231以及第二极片单元221层叠后，该第三延伸部720至少部分伸入上述第一空隙。可选地，第三填充件700包括两第三延伸部720，该两第三延伸部720一一对应地伸入上述两第一空隙；当然。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第三填充件700亦可以仅包括一第一延伸部420，或三个以上的第三延伸部720，本申请不对第三延伸部720的具体数量作出限定。较优地，第三延伸部720背离所连接的第一极片单元211的一端设有倒圆角和/或倒斜角；其中，该倒圆角或倒斜角可以设置在第三延伸部720靠近第二极耳600的一侧和/或面向临近的第一侧壁单元2012的一侧。该倒圆角和/或倒斜角的设置有利于各极片单元装配时第三延伸部720伸入上述第一空隙，同时也可避免第三延伸部720因在该处过于尖锐，而在电芯1热压的过程中通过隔离膜单元231间接地对第二极耳600与第二活性物质层单元224造成积压的弊端。
应当理解，即使本实施例中第三填充件700包括第三基部710，各第三延伸部720均设置于该第三基部710上，且伸入上述第一空隙，但本申请并不局限于此，只要保证第三填充件700的至少部分伸入上述第二极耳600与第三凹槽205侧壁之间的空隙即可。例如，在本申请其他的一些实施例中，第二极耳600与第三凹槽205的侧壁之间的空隙包括上述第一空隙；第三填充件700仅包括第三延伸部720，各第三延伸部720分别伸入上述第一空隙。又例如，在本申请其他的另一些实施例中，第二极耳600与第三凹槽205的侧壁之间的空隙包括第二空隙，该第二空隙为第二极耳600与上述第二连接壁单元2053之间的缝隙；此时，至少一第三延伸部720伸入该第二空隙。还例如，在本申请其他的又一些实施例中，第二极耳600与第一凹槽201的侧壁之间的空隙同时包括上述第一空隙与第二空隙；部分第三延伸部720伸入上述第一空隙，部分第三延伸部720伸入上述第二空隙。
第三延伸部720的至少部分会伸入上述第一空隙，以填充该第一空隙的方式降低第二极片单元221在第一空隙处受力不均的程度，从而降低第二极片单元221在第三凹槽205区域析锂的风险；并且，该第三延伸部720可减小或消除第二活性物质层单元224靠近第三凹槽205边缘的部分向第三凹槽205内变形的空间，从而可降低或消除第二活性物质层单元224于第三凹槽205位置处的活性物质受力向第三凹槽205内变形并发生脱落的风险；此外，当电芯1受到外力使该第二极片单元221具有向第三填充件700的一侧形变的趋势时，第三延伸部720能够通过间接地方式承托第二集流体单元223，以降低该第二集流体单元223因形变量过大而发生断裂的风险。同理，在未包括该第三填充件700的电芯中，面向第三凹槽205设置的第一极片单元211于对应第三凹槽205处的活性物质亦容易因受力不均，而向第三凹槽205内变形脱落；而第三填充件700的设置同样可克服该不足。
为进一步降低第二极耳600所连接的第二集流体单元223在电芯1受外力过程中断裂的风险，电极组件200于第二极耳600所连接的第二极片单元221的两侧均具有第一极片单元211，该电芯1还包括安装于该面向上述第四凹槽206设置的第一极片单元211的第四填充件800，该第四填充件800的至少部分伸入上述第四凹槽206。与上述第三填充件700相似，该第四填充件800包括第四基部810与第四延伸部820。其中，面向上述第四凹槽206设置的第一极片单元211于对应第四凹槽206处设有第四安装槽208，第四基部810安装于该第四安装槽208。可选地，上述第四安装槽208由第二集流体单元223在对应第四凹槽206处未涂覆第一活性物质层单元214而形成，第四基部810通过焊接的方式固定于第一集流体单元213；可以理解的是，在其他实施例中，第二基部510亦可以通过粘接等其他方式固定于第一集流体单元213。第四延伸部820设于第二基部510面向第四凹槽206的一侧，其伸入上述第四凹槽206。第四基部810与第四延伸部820的具体形状可参照上述的第三基部710与第三延伸部720，在此不赘述。可选地，第四填充件800包括两第四延伸部820，每一个第四延伸部820分别与上述第三延伸部720的位置对应。则，当电芯1受到外力使该第二极片单元221具有向第四填充件800的一侧形变的趋势时，第四延伸部820能够通过间接地方式承托第二集流体单元223，以降低该第二集流体单元223因形变量过大而发生断裂的风险。
对于第三填充件700与第四填充件800的选材，其实则是多样的。以第三填充件700为例，本实施例中，第三填充件700包括铜，其通过焊接或粘接的方式固定于第一集流体单元213上。可以理解的是，在本申请的其他实施例中，第三填充件700的材料亦可以包括铜之外的其他金属单质、其他金属合金、碳纤维块，或者塑胶、橡胶等高分子聚合物，亦或是上述材料的至少两种。值得注意的是，在选取金属单质或合金时，应当避免选取在电芯1充放电过程中发生与阴极片相同性质化学反应的材料，例如在放电过程中发生还原反应，或充电过程中发生氧化反应；具体地说，本实施例中第二极片单元221为阴极片单元，第三填充件700优选与第二集流体单元223相仿的铜单质或铜合金，而在第二极片单元221为阳极片的实施例中，其则优选与第二集流体单元223材料相同或相仿的铝单质或铝合金。第三填充件700在选取非金属材料的时候则可不考虑上述内容。第四填充件800的选材方式与第三填充件700基本相同，参照第三填充件700即可，在此则不赘述。值得一提的是，由于第二极片单元221在第三凹槽205处与第四凹槽206处并无活性物质，因此与第二极耳600临近的两第一极片单元211在对应位置基本不与该第二极片单元221发生锂离子的交换；也即是第三填充件700与第四填充件800的设置并不会造成电芯1能量密度的下降。
进一步地，为降低第三填充件700刺破上述隔离膜单元231的风险，该电芯1还包括第三绝缘胶217。具体地，第三绝缘胶217与第三填充件700对应，其固定于第三填充件700所连接的第一极片单元211，并覆盖第三填充件700相对该第一极片单元显露的部位，以遮挡第三填充件700表面的毛刺，以及该第三填充件700与第一集流体单元213之间焊接过程中形成的焊印毛刺。相应地，第三绝缘胶217在与第三延伸部720相对的位置设有第三凹部，以用于容纳上述第三延伸部720。
同理，为降低第四填充件800刺破上述隔离膜单元231的风险，该电芯1还包括第四绝缘胶218。具体地，第四绝缘胶218与第四填充件800对应，其固定于第四填充件800所连接的第一极片单元211，并覆盖第四填充件800相对该第一极片单元211显露的部位，以遮挡第四填充件800表面的毛刺，以及该第四填充件800与第一集流体单元213之间焊接过程中形成的焊印毛刺。相应地，第四绝缘胶218在与第四延伸部820相对的位置设有第四凹部，以用于容纳上 述第四延伸部820。
表一示出了本申请实施例提供的电芯1与常规电芯压力测试的对比情况，测试条件如下：
1、测试环境：常温条件(25℃)下对电芯满充，然后静置24h后，以备进行压力测试；
2、测试压力：使用直径为6mm，长度6.7cm的圆棒对电芯壳体对应第一极耳焊接位置之处进行挤压，棒压速度为300N/min，测试上限力设置为1300N；
3、测试数量：每种电芯各测试20个；
4、测试通过标准：不起火且不爆炸。
由表一的结果可以看出，本申请实施例提供的电芯能够有效提升电芯抗挤压的性能。具体地，由于在圆棒对电芯1进行挤压的过程中，第一填充件400与第二填充件500可降低与第一极耳300所连接的第一集流体单元213的形变程度，同时降低第一填充件400与第二填充件500边缘区域的活性物质层单元的形变程度与脱落风险；第三填充件700与第四填充件800可降低与第二极耳600所连接的第二集流体单元223的形变程度，同时降低第三填充件700与第四填充件800边缘区域的活性物质层单元的形变程度与脱落风险；进而该电芯1可在一定程度上降低电芯1短路的风险。
表一、电芯1与常规电芯压力测试的对比情况
测试结果 本申请实施例电芯 常规电芯
通过数量/测试数量 20/20 14/20
表二示出了本申请实施例提供的电芯1与常规电芯分别在两种温度环境的循环测试的对比情况，测试条件如下：
1、测试温度：25℃/45℃(循环测试一的温度为25℃，循环测试二的温度为45℃)；
2、测试方式：
S11：闲置10分钟(min)；1.3C CC(Constant current charging，恒流充电)to 4.16V，CV(Constant voltage charging)to 1.0C，1.0C CC to 4.28V，CV to 0.8C；0.8C CC to 4.47V，CV to 0.1C。其中，1.3C CCto 4.16V意为，以1.3倍率的额定电流对电芯恒流充电至电压为4.16V，CV to 1.0C意为，以维持之前4.16V的电压对电芯进行恒压充电至电流为1倍的额定电流；其他充电步骤依此类推；
S12：闲置10min，然后对电芯进行恒流放电至电压为3.0V；
S13：闲置10min；1.3C CC to 4.16V，CV to 1.0C，1.0C CC to 4.28V，CV to 0.8C，0.8C CCto 4.47V，CVto 0.1C；
S14：重复上述步骤S12与步骤S13 100次。
3、测试数量：每种电芯各测试10个；
4、测试通过标准：极耳槽位不析锂。
结合表二结果可以看出，本申请实施例提供的电芯能够有效改善电芯极片单元的界面性能。具体地，由于第一延伸部420(或第三延伸部720)的至少部分会伸入上述第一间隙(或第一空隙)，以填充该第一间隙(或第一空隙)的方式降低第一极片单元211在第一间隙处受力不均的程度，从而可降低第一极片单元211在第一凹槽201区域析锂的风险。
表二、电芯1与常规电芯分别在两种温度下的循环测试的对比表
Figure PCTCN2021108183-appb-000001
本申请实施例提供的电芯1包括壳体100、电极组件200、第一极耳300以及第一填充件400。其中，电极组件200中的一第一极片单元211设有第一凹槽201；第一极耳300的一端安装于该第一凹槽201，且与该第一凹槽201的侧壁之间具有间隙。第一填充件400安装于一第二极片单元221，其至少部分伸入上述间隙。
目前市场上的电芯中，极片上用于安装极耳的凹槽的宽度一般大于极耳的宽度，从而可方便极耳的安装；但凹槽的侧壁与极耳之间由此形成了间隙，该间隙的存在容易导致极片在此处受力不均，进而引发极片活性物质脱落和界面析锂等弊端。与其相比，本申请实施例提供的电芯1通过上述第一填充件400可填充上述间隙的至少部分，一方面可使得第一极片单元211在第一凹槽201处的受力更为均匀，以改善极片单元表面析锂的现状；另一方面通过第一填充 件400减小或消除活性物质层单元靠近第一凹槽201边缘的部分向第一凹槽内变形的空间，从而可降低或消除第一凹槽位置处的活性物质受力向第一凹槽内变形并发生脱落的风险。即是说，本申请实施例提供的电芯可降低目前电芯内部活性物质容易脱落的风险。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种用电装置。请参阅图5，其示出本申请其中一实施例提供的用电装置2的示意图，该用电装置2包括上述实施例中所述的电芯1。本实施例中，该用电装置2为手机；可以理解的是，在本申请的其他实施例中，该用电装置2还可以是平板电脑、电脑、无人机等其他需要由电驱动的用电装置。由于包括上述实施例中所述的电芯1，因此该用电装置2亦可改善目前电芯内部活性物质易脱落的现状。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (13)

  1. 一种电芯，包括电极组件与第一极耳，其特征在于，所述电极组件包括层叠设置的第一极片单元、第二极片单元以及隔离膜单元，所述第一极片单元与第二极片单元的极性相反且沿预设方向交替设置，相邻的所述第一极片单元与所述第二极片单元之间设有所述隔离膜单元；
    一所述第一极片单元设有第一凹槽，所述第一极耳的一端安装于所述第一凹槽内，另一端延伸至所述电极组件之外，所述第一极耳与所述第一凹槽的侧壁之间具有间隙；
    所述电芯还包括第一填充件，所述第一填充件安装于面向所述第一凹槽设置的第二极片单元，所述第一填充件包括第一延伸部，所述第一延伸部的至少部分用于伸入所述间隙。
  2. 根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一凹槽的侧壁包括两第一侧壁单元与第一连接壁单元，两所述第一侧壁单元相对设置，所述第一连接壁单元分别与两所述第一侧壁单元连接，至少一第一侧壁单元与所述第一极耳之间具有第一间隙；
    所述第一延伸部的至少部分用于伸入所述第一间隙。
  3. 根据权利要求2所述的电芯，其特征在于，两所述第一侧壁单元与所述第一极耳之间分别具有所述第一间隙；
    所述第一填充件包括两所述第一延伸部，每一所述第一延伸部的至少部分用于伸入对应的所述第一间隙。
  4. 根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一填充件包括第一基部；
    所述第一填充件所连接的第二极片单元于对应所述第一填充件处设有第一安装槽，所述第一基部安装于所述第一安装槽；
    所述第一延伸部设于所述第一基部面向所述第一凹槽的一端。
  5. 根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，还包括第一绝缘胶；
    所述第一绝缘胶固定于所述第一填充件所连接的第二极片单元，并覆盖所述第一填充件相对所连接的第二极片单元显露的部位。
  6. 根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，还包括第一隔离胶；
    所述第一隔离胶固定于所述第一极耳所连接的所述第一极片单元，并覆盖所述第一凹槽面向所述第一填充件的一侧的开口的至少部分。
  7. 根据权利要求1所述的电芯，其特征在于，所述第一极耳所连接的第一极片单元两侧均具有所述第二极片单元，所述第一极耳所连接的第一极片单元于背离所述第一凹槽的一侧设有第二凹槽；
    所述电芯还包括第二填充件，所述第二填充件安装于面向所述第二凹槽设置的第二极片单元，所述第二填充件包括第二延伸部，所述第二延伸部的至少部分用于伸入所述第二凹槽。
  8. 根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第二填充件包括两所述第二延伸部，每一所述第二延伸部分别与一所述第一延伸部位置对应。
  9. 根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，还包括第二绝缘胶；
    所述第二绝缘胶固定于所述第二填充件所连接的第二极片单元，并覆盖所述第二填充件相对所连接的第二极片单元显露的部位。
  10. 根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第一延伸部和/或第二延伸部背离所连接的第二极片单元的一端设有倒圆角或倒斜角。
  11. 根据权利要求7所述的电芯，其特征在于，所述第一填充件和/或所述第二填充件的材料包括铝；或者，
    所述第一填充件和/或所述第二填充件的材料包括铝合金；或者，
    所述第一填充件和/或所述第二填充件的材料包括碳纤维；或者，
    所述第一填充件和/或所述第二填充件的材料包括高分子聚合物。
  12. 根据权利要求1至11中任一项所述的电芯，其特征在于，一所述第二极片单元设有第三凹槽；
    所述电芯还包括第二极耳，所述第二极耳的一端安装于所述第三凹槽，另一端延伸至所述电极组件之外，所述第二极耳与所述第三凹槽的侧壁之间具有空隙；
    所述电芯还包括第三填充件，所述第三填充件安装于面向所述第三凹槽设置的第一极片单元，所述第三填充件包括第三延伸部，所述第三延伸部的至少部分用于伸入所述空隙。
  13. 一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的电芯。
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