WO2023143009A1 - 电池及其电子装置 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种电池及其电子装置，其中电池包括壳体、电极组件、第一粘结件和第二粘结件。电极组件包括主体部和第一金属部，第一金属部沿第一方向凸出主体部。主体部包括依次连接的第一凸出部、第一部和第二凸出部。第一部包括第二方向上相对设置的第一表面和第二表面，第一凸出部包括与第一表面同侧的第三表面和与第三表面相对设置的第四表面，第二凸出部包括与第一表面同侧的第五表面和与第五表面相对设置的第六表面，第一凸出部在第一方向上包括第七表面。第一粘结件粘接第一表面、第三表面、第七表面、第四表面和第二表面。第二粘结件粘接第一表面和第五表面且不粘结第六表面。本申请的电池可有效解决跌落过程隔离膜收缩导致的电压降失效。

Description

电池及其电子装置 技术领域
本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及其电子装置。
背景技术
二次电池(简称电池)，通常包括消费电池、动力电池和储能电池三种。其中，消费电池一般应用于便携式设备，如手机、摄像机、笔记本等电子装置，动力电池应用于电动车、电动自行车等电子装置，储能电池应用于储能电站。不管是消费电池、动力电池还是储能电池，通常都包括壳体和电极组件。电极组件包括包含第一极片、第二极片和隔离膜的主体部，主体部充盈电解液并容置于壳体形成的容纳腔中。
电池中的电解液通常包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其一部分充盈于主体部中，另一部分作为游离态存在壳体形成的容纳腔中。电解液作为电池的重要组成部分，其组成和含量对电池的性能存在至关重要的影响，比如影响电池的容量、循环寿命和内压等。
目前电池的主体部主要分为叠片式和卷绕式。前者为多个由第一极片、隔离膜和第二极片依次叠制而成的层叠体的组合。后者为由第一极片、隔离膜和第二极片依次叠制后卷绕而成，最外圈通常采用隔离膜或者第一极片收尾。第一极片包括第一集流体和设于第一集流体上的第一活性材料层，第二极片包括第二集流体和设于第二集流体上的第二活性材料层，第一活性材料层可间歇式或连续式涂覆于第一集流体上，第二活性材料层可间歇式或连续式涂覆于第二集流体上。第一集流体和第二集流体的未涂覆区域可分别通过模切而形成第一金属部和第二金属部，或者第一集流体和第二集流体也可分别直接或间接焊接第一金属部和第二金属部。
随着现代社会的发展，众多电子装置都向着智能化、多功能化迈进，为了满足其对容量和功率的要求，保证其充足的使用时间，要求二次电池必须具有更高的能量密度和更大的容量，同时还需要满足高安全性和优异的循环性能。因而，为了满 足二次电池的各种性能要求，业界对于电池的电芯设计、电池结构和生产工艺都进行了更深入的研究和探索。
发明内容
本申请的目的在于提供一种电池及其电子装置，此电池于平衡电解液浸润性、能量密度等电池性能的同时，还可改善跌落过程中隔离膜收缩导致的电压降失效所产生的安全问题。
电池跌落所产生的隔离膜收缩而引起的电压降失效是一种较常见的电池失效模式。目前行业解决跌落导致隔离膜收缩常用的手段有：1)降低电池中电解液保有量，减小游离态电解液对隔离膜的冲击，从而抑制隔离膜收缩。但降低保有量会影响电解液的浸润性，影响电池循环后期界面，导致容量快速衰减，降低能量密度，使用寿命大打折扣。2)采用高粘隔离膜，高粘隔离膜通过提升隔离膜与极片之间粘结力，来抑制隔离膜收缩，但该改善效果有限，不能彻底解决。3)于电极组件上采用多个绕胶，即从电极组件的一面粘附到相对的另一面，但此种方式只能达到局部区域保护以阻挡电解液对隔离膜反冲，仅能于一定程度上改善压降失效，故改善效果有限。
本申请的发明人在此基础上对隔离膜的收缩机理进行了研究，在研究中发现，电极组件的最内层的隔离膜收缩主要位于电芯的第一凸出部，最外层的隔离膜收缩主要位于电极组件于第一表面一侧的第一凸出部和第二凸出部，第一表面侧的第一凸出部和第二凸出部由于电解液冲击以及壳体与最外层的第一极片摩擦产生磨损导致极片脱膜暴露出其集流体，此时在隔离膜收缩的情况下，第一集流体与相对设置的第二极片接触发生第一集流体-第二极片短路，瞬间压降较大，产热较多，而产生安全风险。
基于上述机理研究，本申请提供了一种电池，包括壳体、电极组件、第一粘接件和第二粘接件，壳体形成容纳腔。电极组件包括主体部、第一金属部和与第一金属部电性相反的第二金属部，主体部容置于容纳腔内。第一金属部和第二金属部皆与主体部电连接并沿第一方向凸出主体部，第一金属部和第二金属皆伸出壳体外。 主体部包括第一极片、第二极片及设置于第一极片和第二极片之间的隔离膜。且于第一方向上，第一极片和第二极片重合设置或第二极片的两边缘皆超出第一极片。沿第一方向，主体部包括依次连接的第一凸出部、第一部和第二凸出部，第一凸出部和第二凸出部由隔离膜在第一方向上相对设置的两边缘分别超出第二极片的边缘的部分形成。定义电极组件的厚度方向为第二方向，第二方向垂直于第一方向。第一部包括在第二方向上相对设置的第一表面和第二表面。第一凸出部包括与第一表面同侧的第三表面和与第三表面相对设置的第四表面。第二凸出部包括与第一表面同侧的第五表面和与第五表面相对设置的第六表面。第一凸出部在第一方向上包括第七表面。于第二方向上第一金属部位于电极组件的中间位置或更靠第五表面。第一粘结件粘接第一表面、第三表面、第七表面、第四表面和第二表面。第二粘结件粘接第一表面和第五表面且不粘结第六表面。
本申请于第一表面、第三表面、第七表面、第四表面和第二表面皆粘结有第一粘结件，即相当于将电极组件主体部的第一凸出部的各层隔离膜进行了粘结，可阻挡并抑制电解液直接冲击隔离膜，进而解决主体部的最内层和最外层的隔离膜于第一凸出部的收缩而引起电压降失效。另外，第一表面和第五表面粘结有第二粘结件而第六表面不粘结，相当于将主体部于第五表面处的最外层隔离膜进行了粘结，不仅能防止主体部中于靠近第五表面处的最外层第一极片磨损又能抑制电解液对隔离膜的冲击，从而以解决主体部于第五表面处的最外层隔离膜收缩导致的电压降失效。故，本申请从隔离膜的收缩机理出发，基于易发生收缩的隔离膜处设置了第一粘结件和第二粘结件，其可从根本上有效解决跌落过程中隔离膜收缩导致的电压降失效，同时还能平衡电解液浸润性、能量密度等电池性能。
作为一实施例，第一粘结件依次粘接第一表面、第三表面、第七表面、第四表面和第二表面。
作为一实施例，第二粘结件的边缘未超出隔离膜的边缘。
作为一实施例，定义第三方向垂直于第一方向和第二方向。在第三方向上，主体部的尺寸为W，第一粘结件的尺寸为W 1，第二粘结件的尺寸为W 2，0.7W≤W 1≤W，和/或0.7W≤W 2≤W。更进一步的，0.8W≤W 1≤0.9W，和/或0.8W≤W 2≤0.9W。
作为一实施例，定义第三方向垂直于第一方向和第二方向。从第二方向观察，第三表面包括在第三方向上依次连接的第一弧面区域、第一区域和第二弧面区域。第一粘结件粘接第一区域并粘接第一弧面区域、第二弧面区域中的至少一者。
作为一实施例，定义第三方向垂直于第一方向和第二方向。从第二方向观察，第五表面包括在第三方向上依次连接的第三弧面区域、第二区域和第四弧面区域。第二粘结件粘接第二区域并粘接第三弧面区域、第四弧面区域中的至少一者。
作为一实施例，第一粘结件与第七表面粘接的部分设置有至少一个第一通孔。
作为一实施例，第一通孔的直径d 2为0.5mm～2mm，和/或相邻第一通孔之间的距离d 3为1mm～4mm。
作为一实施例，第一粘结件与第一表面粘接的部分设置有至少一个第二通孔。第一粘结件与第一表面粘接的部分的单位面积开孔率小于第一粘结件与第七表面粘接的部分的单位面积开孔率。
作为一实施例，第一粘结件与第二表面粘接的部分设置有至少一个第三通孔。第一粘结件与第二表面粘接的部分的单位面积开孔率小于第一粘结件与第七表面粘接的部分的单位面积开孔率。
作为一实施例，第一粘结件与第一表面粘接的部分、第一粘结件与第二表面粘接的部分中的至少一者未设置通孔。
作为一实施例，定义第三方向垂直于第一方向和第二方向，第一粘结件包括在第三方向上间隔分布的多个第一子粘结件。
作为一实施例，主体部为卷绕结构或叠片结构。
作为一实施例，第一极片包括第一集流体，第一表面包括第一集流体的至少部分表面。
作为一实施例，第一极片为阴极极片。
作为一实施例，壳体为具有多层结构的包装膜，包装膜包括金属箔和位于金属箔两侧的聚烯烃树脂层。
作为一实施例，第二凸出部在第一方向上设置第八表面。主体部未设置依次粘接第五表面、第八表面和第六表面的粘结件。
作为一实施例，壳体和电极组件之间设有第三粘结件，第三粘结件的一面粘结壳体，相背的另一面粘结第一表面或第二表面。
本申请还提供了一种电子装置，包括前述的电池。电子装置可为手机、摄像机、笔记本、无人机、电动车、电动自行车、储能电站等电子产品。
附图说明
图1为本申请电子装置一实施例的示意图。
图2为本申请电池的第一实施例的立体图。
图3为本申请电池的第二实施例的立体图。
图4为本申请电池的电极组件的第一实施例于未设置粘结件时立体图。
图5为图4的一变化图。
图6为图4的电极组件于设置粘结件后的立体图。
图7为图6中电极组件的俯视放大图。
图8为图6于A-A的剖视图。
图9为图6中D所指部分的放大图。
图10为图6中E所指部分的放大图。
图11为图8中F所指部分的放大图。
图12为本申请电池的电极组件的第二实施例于未设置粘结件时立体部分剖视图。
图13为图12的电极组件于设置粘结件后的立体图。
图14为图13中G所指部分的放大图。
图15为图6的电极组件的主视示意图。
图16为图6的电极组件的后视示意图。
图17为图6的电极组件的俯视示意图。
图18为图6的电极组件的仰视示意图。
图19为图15的一变化示意图。
图20为图16的一变化示意图。
图21为图15的另一变化示意图。
图22为图16的另一变化示意图。
图23为图15的又一变化示意图。
图24为图16的又一变化示意图。
图25为图15的再一变化示意图。
图26为图16的再一变化示意图。
图27为图15的再一变化示意图。
图28为图16的再一变化示意图。
图29为图15的再一变化示意图。
图30为图16的再一变化示意图。
元件符号说明
100-手机；10-动力电池/软包电池；1-壳体；2-电极组件；21-主体部；211-第一极片；2111-第一集流体；2113-第一活性材料层；2115-第一极耳；213-第二极片；2131-第二集流体；2133-第二活性材料层；2135-第二极耳；215-隔离膜；221-第一凸出部；223-第一部；225-第二凸出部；3-盖板；31-第一金属部；33-第二金属部；4-连接片；51-第一粘结件；51a/51b-第一子粘结件；53-第二粘结件；55-第三粘结件；57-第四粘结件；61-第一通孔；63-第二通孔；65-第三通孔；70-极耳密封胶；S1-第一表面；S2-第二表面；S3-第三表面；S31-第一弧面区域；S33-第一区域；S35-第二弧面区域；S4-第四表面；S5-第五表面；S51-第三弧面区域；S53-第二区域；S55-第四弧面区域；S6-第六表面；S7-第七表面；S8-第八表面；A-第一方向；B-第二方向；C-第三方向；L-主体部于第一方向上的尺寸；W-主体部于第三方向上的尺寸；W 1-第一粘结件于第三方向上的尺寸；W 2-第二粘结件于第三方向上的尺寸；W 3-第一粘结件和第一子粘结件于第一方向上的尺寸；W 4-第二粘结件于第一方向上的尺寸；W 5-第四粘结件于第三方向上的尺寸；W 6-第四粘结件于第一方向上的尺寸；d 1-第一子粘结件之间于第三方向的间隙；d 2-第一通孔的直径；d 3-相邻第一通孔之间的距离；d 4-第二通孔的直径；d 5-相邻第二通孔之间的距离；d 6-第三通孔的直径；d 7-相邻第三通孔之间的距离；a-未超出第二极片边缘的部分隔离 膜；b-超出第二极片边缘的部分隔离膜
具体实施方式
为更好地说明本申请的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本申请作进一步说明。需说明的是，下述实施方式是对本申请做的进一步解释说明，不应当作为对本申请的限制。
本申请的电池主要解决跌落过程中隔离膜收缩导致的电压降失效问题，其不仅可从根本上有效解决跌落过程中隔离膜收缩导致的电压降失效，同时还能平衡电解液浸润性、能量密度等电池性能，因而可满足各种电子装置(如图1所示的手机100)的使用要求。本申请可适用于多种类型的电池，比如适用于无人机、电动工具、储能装置等大型电子产品的硬壳电池，或者适用于手机、摄像机、笔记本等消费类电子产品中的软包电池。
硬壳电池10通常包括壳体1、电极组件2和密封壳体1的盖板3(如图2所示)。电极组件2包括主体部21、第一金属部31和第二金属部33，主体部21容置于壳体1形成的容纳腔中，第一金属部31和第二金属部33皆设于盖板3上并伸出壳体1外，第一金属部31和第二金属部33通常需要借助于连接片4而与主体部21相连。壳体1的材质通常为金属铝、不锈钢或镁合金，其通过板材拉伸成型。软包电池10包括壳体1和电极组件2(如图3～5所示)，电极组件2包括主体部21、第一金属部31和第二金属部33，主体部21容置于壳体1形成的容纳腔中，第一金属部31和第二金属部33可分别直接连接主体部21，也可通过转接片再连接主体部21。硬壳电池10和软包电池10的主要区别在于壳体1和电极组件2的尺寸大小，前者的壳体1通常为铝壳、不锈钢壳或镁合金壳，而后者的壳体1通常为中间层为金属箔，两侧为聚合物层的三层结构，金属箔的材质可为铝、钢、钛及合金等。软包电池10的壳体1强度较硬壳电池10的低，跌落造成的隔离膜收缩风险更高，因而，为了说明本申请的技术效果，以软包电池10为例进行说明。
软包电池10的电极组件2包括由第一极片211、第二极片213及设置于第一极片211和第二极片213之间的隔离膜215构成的主体部21，主体部21可如图 4～7所示的卷绕结构，也可如图12～13所示的叠片结构。前者通过第一极片211、隔离膜215、第二极片213依次叠制再卷绕而成，后者由多个通过第一极片211、隔离膜215、第二极片213依次叠制而成的层叠体再叠制而成。
首先，本申请以具有卷绕结构的软包电池10为例进行说明。如图4～8所示，第一极片211包括第一集流体2111和设于第一集流体2111上的第一活性材料层2113，且第一集流体2111于卷绕起始端设有第一极耳2115。第二极片213包括第二集流体2131和设于第二集流体2131上的第二活性材料层2133，且第二集流体2131于卷绕起始端设有第二极耳2135。第一极耳2115焊接第一金属部31，第一金属部31上设有极耳密封胶70，第一金属部31沿第一方向A凸出主体部21并伸出壳体1外。第二极耳2135焊接第二金属部33，第二金属部33上设有极耳密封胶70，第二金属部33沿第一方向A凸出主体部21并伸出壳体1外。进一步如图7所示，第一集流体2111于卷绕末端进行收尾。具体的，第一极片211的第一集流体2111的两侧先皆设有第一活性材料层2113，卷绕多圈之后于单侧设置第一活性材料层2113，卷绕一圈之后通过未设有第一活性材料层2113的第一集流体2111收尾。如图8所示，沿第一方向A上，第二极片213的两边缘皆超出第一极片211。第一极片211可为阴极极片也可为阳极极片，对应的，第二极片213可为阳极极片也可为阴极极片。
继续如图4～8所示，另外定义电极组件2的厚度方向为第二方向B，第二方向B垂直于第一方向A，定义第三方向C垂直于第一方向A和第二方向B。沿第一方向A，主体部21包括依次连接的第一凸出部221、第一部223和第二凸出部225。第一凸出部221和第二凸出部223由隔离膜215在第一方向A上相对设置的两边缘分别超出第二极片211的边缘的部分形成。第一部223包括在第二方向B上相对设置的第一表面S1和第二表面S2，第一表面S1和第二表面S2构成了主体部21的主体表面。第一凸出部221包括与第一表面S1同侧的第三表面S3和与第三表面S3相对设置的第四表面S4，第一凸出部221在第一方向A上包括第七表面S7。第二凸出部225包括与第一表面S1同侧的第五表面S5和与第五表面S5相对设置的第六表面S6，第二凸出部225在第一方向A上设置第八表面S8。另外，从 第二方向B观察，第三表面S3包括在第三方向C上依次连接的第一弧面区域S31、第一区域S33和第二弧面区域S35。第五表面S5包括在第三方向C上依次连接的第三弧面区域S51、第二区域S53和第四弧面区域S55。如图4和图6～7所示，于第二方向B上第一金属部31位于电极组件2的中间位置。当然，于第二方向B上第一金属部31也可不位于电极组件2的中间位置，其可如图5所示靠近主体部21的第五表面S5，第一金属部31的具体位置可根据电池终端的需求而定。另外，如图7所示，由于未设有第一活性材料层2113的第一集流体2111收尾，故第一表面S1包括第一集流体2111的至少部分表面。
进一步如图6～9和图13～30所示，第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2上粘结第一粘结件51，其相当于将主体部21的第一凸出部221的各层隔离膜215进行了粘结，可阻挡并抑制电解液直接冲击隔离膜215，进而解决主体部21的最内层和最外层的隔离膜215于第一凸出部221的收缩而引起电压降失效。第一表面S1和第五表面S5上粘结第二粘结件53，而第六表面S6不粘结第二粘结件53，其相当于将主体部21于第五表面S5处的最外层隔离膜215进行了粘结，不仅能防止主体部21中于靠近第五表面S5处的最外层第一极片211磨损又能抑制电解液对隔离膜215的冲击，从而以解决主体部21于第五表面S5处的最外层隔离膜215收缩导致的电压降失效。
基于第一粘结件51，如图7所示，定义其于第三方向C上的尺寸为W 1，主体部21于第三方向C上的尺寸定义为W，两者满足0.7W≤W 1≤W，如此设置可以使得第一粘结件51在第三方向C上有与隔离膜215有合适的接触尺寸，可以提高第一粘结件51与隔离膜215之间的粘结力，降低隔离膜215收缩的风险，提高安全性。进一步可以设置0.8W≤W 1≤0.9W，则在利用第一粘结件51与隔离膜215之间较好的粘结效果的情况下，可以降低在制造电极组件2时由于制造工艺的波动而造成在第三方向C上设置第一粘结件51不良的风险。其结构可如图6～9、15～17所示，依次粘结接第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2。也可如图6～7和9所示，粘接第三表面S3的第一区域S33并粘接第一弧面区域S31、第二弧面区域S35中的至少一者。另外，也可如图21～24所示，第一粘结件 51包括在第三方向C上间隔分布的两个第一子粘结件，如第一子粘结件51a和第一子粘结件51b，且第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第三方向C的间隙d 1为0mm～4mm，可以使得第一子粘结件51a与第一子粘结件51b在第三方向C上有合适的间隔以及与隔离膜215具有较好的粘接效果。第一子粘结件51a和第一子粘结件51b皆依次粘接第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2。当然，第一子粘结件的个数可以为三个、四个等其它至少为两个的情形。第一粘结件51、第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为8mm～12mm，可以使得第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与电极组件2有较好的粘接效果，维持其粘接牢固性，降低制造或使用中脱落的风险，也可以降低对软包电池10在第二方向B上尺寸的影响。
第一粘结件51可为单层胶纸也可为多层胶纸叠加以保证粘附性，当为多层叠加时，各通孔需要一一对应以保证电解液的渗透。另外，第一粘结件51通常为胶纸，其包括基材和粘结层。基材一般为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、取向聚丙烯(PP)和聚酰亚胺(PI)中的一种或多种。粘结层的材料一般为丙烯酸树脂、热固性聚氨酯、有机硅胶、天然橡胶和合成橡胶等会溶胀于电解液中有机溶剂的高分子材料。
进一步需要说明的是，如图18所示，第一粘结件51与第七表面S7粘接的部分设置有至少一个第一通孔61，设置第一通孔61可提高电解液的浸润性。且第一通孔61的直径d 2为0.5mm～2mm，和/或相邻第一通孔61之间的距离d 3为1mm～4mm，如此可以使得电池10具有良好的电解液浸润效果以及对隔离膜215良好的粘接性能。进一步的也可如图19、23和图29所示，第一粘结件51与第一表面S1粘接的部分设置有至少一个第二通孔63。且第二通孔63的直径d 4为0.5mm～2mm，和/或相邻第二通孔63之间的距离d 5为1mm～4mm，如此可以维持第一粘结件51与第一表面S1之间较好粘结力以及通过第二通孔63提高电解液的储存量。第一粘结件51与第一表面S1粘接的部分的单位面积开孔率小于第一粘结件51与第七表面S7粘接的部分的单位面积开孔率(其中，第一粘结件51和各表面粘接的部分外形轮廓的面积为S，所粘接部分中通孔的面积之和为Sm，单位面积开孔率＝Sm/S×100％。 以图19为例，第一粘结件51与第一表面S1粘接的部分的单位面积开孔率＝7πd 4 2/4W 1W 3)。再如图20、图24和图30所示，第一粘结件51与第二表面S2粘接的部分设置有至少一个第三通孔65。且第三通孔65的直径d 6为0.5mm～2mm，和/或相邻第三通孔65之间的距离d 7为1mm～4mm。第一粘结件51与第二表面S2粘接的部分的单位面积开孔率小于第一粘结件51与第七表面S7粘接的部分的单位面积开孔率。当然，也可如图15～16、图21～22和图25～28所示，第一粘结件51与第一表面S1粘接的部分、第一粘结件51与第二表面S2粘接的部分中的至少一者未设置通孔。通过于主体部21的主体表面上不开设通孔，一方面有利于制作过程中贴胶机器吸附第一粘结件51的两端进行贴装。另一方面，可避免游离态电解液通过主体表面上的通孔而使第一粘结件51中粘结层的高分子材料溶胀，导致粘结层从通孔边缘溢出，以致在电池制造的加压过程中或后续使用受压中，溢出的粘结层会粘接主体部21的主体表面和壳体1。而机械滥用(如跌落)过程中，壳体1会拉扯主体部21的主体表面，产生较大的作用力，导致主体表面撕裂；在针对主体部21的主体表面是未涂覆活性材料的阴极集流体时，其撕裂可能导致其与活性材料层接触而短路。
基于第二粘结件53，如图7所示，定义其于第三方向C上的尺寸为W 2，其与主体部21于第三方向C上的尺寸W，满足0.7W≤W 2≤W，如此设置可以使得第二粘结件53在第三方向C上有与隔离膜215有合适的接触尺寸，可以提高第二粘结件53与隔离膜215之间的粘结力，降低隔离膜215收缩的风险，提高安全性。进一步为0.8W≤W 2≤0.9W，则在利用第二粘结件53与隔离膜215之间较好的粘结效果的情况下，可以降低在制造电极组件2时由于制造工艺的波动而造成在第三方向C上设置第二粘结件53不良的风险。其结构可如图6、8和10～11所示，在第一方向A上，第二粘结件53边缘未超出隔离膜215的边缘，即于第一方向A上可露出部分第五表面S5。进一步结合图6～8和图11，未设有第一活性材料层2113的第一集流体2111收尾，第二粘结件53可依次粘接于第一集流体2111、未超出第二极片213边缘的部分隔离膜(如图11所示a部分)和超出第二极片213边缘的部分隔离膜(如图11所示b部分)。由于在卷绕最外圈第一集流体2111面向第一粘 结件53的表面未设有第一活性材料层2113，可以减少不发挥容量的第一活性材料层2113的厚度，提高能量密度。另外，采用第一极片211为阴极极片，第二极片213为阳极极片，第二粘结件53可于第一方向A上粘结未超出第二极片213(阳极极片)边缘的部分隔离膜，因而可避免隔离膜215收缩时阳极极片和阴极集流体的接触而导致短路，其防收缩效果更佳。于第一方向A上，第二粘结件53的尺寸为W 4，5mm≤W 4≤20mm，设置为此参数范围，既可对最外层的隔离膜315起到了保护作用，又不至于占用过多的空间尺寸。另外，如图6和图10所示，第二粘结件53也可粘接第五表面S5的第二区域S53并粘接第三弧面区域S51、第四弧面区域S55中的至少一者。第二粘结件53可为单层胶纸也可为多层胶纸叠加以保证粘附性。
进一步的，如图25～28所示，壳体1和电极组件2之间设有第三粘结件55，第三粘结件55的一面粘结壳体1，相背的另一面粘结第一表面S1(如图25所示)或第二表面S2(如图28所示)。对于电极组件2未设置第三粘结件55的一面，由于壳体1和电极组件2之间可相对活动，于滥用时也会产生隔膜收缩。而通过于第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2皆粘结第一粘结件51，第一表面S1和第五表面S5粘结第二粘结件53可解决此滥用所导致的隔离膜收缩问题。
再进一步的，如图29～30所示，主体部21于第一金属部31和第二金属部33之间设有第四粘结件57，第四粘结件57依次粘接第一表面S1、第五表面S5、第八表面S8、第六表面S6和第二表面S2。第四粘结件57于第三方向C的尺寸W 5为5mm～20mm，于第一方向A的尺寸W 6为6mm～12mm。当然，当第一金属部31和第二金属部33之间的间距较小时，主体部21也可不设置依次粘接第五表面S5、第八表面S8、第六表面S6的第四粘结件57，其结构如图15～28所示。其中，第四粘结件57可为单层胶纸也可为多层胶纸叠加以保证粘附性。
其次，再以具有叠片结构的软包电池10为例进行说明。如图3和图12～13所示，各第一极片211和第二极片213皆由隔离膜215所包覆。第一极片211包括第一集流体2111和设于第一集流体2111上的第一活性材料层2113，第一活性材 料层2113全覆盖第一集流体2111，且第一集流体2111连接第一极耳2115。第二极片213包括第二集流体2131和设于第二集流体2131上的第二活性材料层2133，第二活性材料层2133全覆盖第二集流体2131，且第二集流体2131上连接第二极耳2135。多个第一极耳2115叠制后焊接第一金属部31，第一金属部31沿第一方向A凸出主体部21并伸出壳体1外。多个第二极耳2135叠制后焊接第二金属部33，第二金属部33沿第一方向A凸出主体部21并伸出壳体1外。
继续如图3和图12～13所示，沿第一方向A，主体部21包括依次连接的第一凸出部221、第一部223和第二凸出部225。第一凸出部221和第二凸出部223由隔离膜215在第一方向A上相对设置的两边缘分别超出第二极片213的边缘的部分形成。第一部223包括在第二方向B上相对设置的第一表面S1和第二表面S2。第一凸出部221包括与第一表面S1同侧的第三表面S3和与第三表面S3相对设置的第四表面S4，第一凸出部221在第一方向A上包括第七表面S7。第二凸出部225包括与第一表面S1同侧的第五表面S5和与第五表面S5相对设置的第六表面S6，第二凸出部225在第一方向A上设置第八表面S8。于第二方向B上第一金属部31位于电极组件2的中间位置。
进一步如图13～14所示，第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2上粘结第一粘结件51，其相当于将主体部21的第一凸出部221的各层隔离膜215进行了粘结，可阻挡并抑制电解液直接冲击隔离膜215，进而解决主体部21的最内层和最外层的隔离膜215于第一凸出部221的收缩而引起电压降失效。第一表面S1和第五表面S5上粘结第二粘结件53，而第六表面S6不粘结第二粘结件53，其相当于将主体部21于第五表面S5处的最外层隔离膜215进行了粘结，不仅能防止主体部21中于靠近第五表面S5处的最外层第一极片211磨损又能抑制电解液对隔离膜215的冲击，从而以解决主体部21于第五表面S5处的最外层隔离膜215收缩导致的电压降失效。对于叠片结构的电池而言，最内层和最外层的界定取决于第一金属部31于第二方向B上的位置。若第一金属部31于第二方向B上位于电极组件2的中间位置，则最外层倾向于为阴极极片的一侧。若第一金属部31于第二方向B上不位于电极组件2的中间位置，则最外层倾向于 第五表面的一侧。
基于第一粘结件51，定义其于第三方向C上的尺寸为W 1，主体部21于第三方向C上的尺寸定义为W，两者满足0.7W≤W 1≤W，进一步为0.8W≤W 1≤0.9W，如图中所示为W 1＝W。其结构可如图13～14所示，依次粘接第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2。第一粘结件51于第一方向A上的尺寸W 3为8mm～12mm。类似于软包电池，对于叠片结构的电池而言，第一粘结件51与第七表面S7粘接的部分、第一粘结件51与第一表面S1粘接的部分、第一粘结件51与第二表面S2粘接的部分中的至少一者可设置通孔，或者皆可不设置通孔。第一粘结件51可为单层胶纸也可为多层胶纸叠加以保证粘附性。
基于第二粘结件53，定义其于第三方向C上的尺寸为W 2，其与主体部21于第三方向C上的尺寸W，满足0.7W≤W 2≤W，优选为0.8W≤W 2≤0.9W，如图中所示为W 2＝W。其于第一方向A上的尺寸为W 4，5mm≤W 4≤20mm，设置为此参数范围，既可对最外层的隔离膜315起到了保护作用，又不至于占用过多的空间尺寸。其结构可如图13所示，在第一方向A上，其边缘未超出隔离膜215的边缘，即于第一方向A上可露出部分第五表面S5。第二粘结件53可为单层胶纸也可为多层胶纸叠加以保证粘附性。
为了进一步说明本申请的电池可有效解决跌落过程中隔离膜收缩导致的电压降失效，以软包电池设置实施例进行详细说明。其中，实施例1～3为采用图21～22所示结构的电极组件，对比例1～3采用传统的电极组件(第一粘结件51依次粘接第一表面S1、第三表面S3、第七表面S7、第四表面S4和第二表面S2，第二粘结件51依次粘接第一表面S1、第五表面S5、第八表面S8、第六表面S6和第二表面S2)。
实施例1
主体部21于第一方向A上的尺寸L为91mm、于第二方向B上的尺寸为6mm、于第三方向C上的尺寸W为66mm。第一粘结件51采用1个第一子粘结件51a和1个第一子粘结件51b，且于中间呈对称分布，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为12mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b之 间的间隙d 1为3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与第七表面S7粘接的部分设置有第一通孔61，且第一通孔61的直径d 2为1mm，相邻第一通孔61之间的距离d 3为1.5mm。第二粘结件53于第三方向C上的尺寸W 2为66mm、于第一方向A的尺寸W 4为8mm、于第二方向B上的尺寸为20μm。
对比例1
主体部21于第一方向A上的尺寸L为91mm、于第二方向B上的尺寸为6mm、于第三方向C上的尺寸W为66mm。第一粘结件51采用1个第一子粘结件51a和1个第一子粘结件51b，且于中间呈对称分布，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为12mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b之间的间隙d1为3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与第七表面S7粘接的部分设置有第一通孔61，且第一通孔61的直径d 2为1mm，相邻第一通孔61之间的距离d 3为1.5mm。第二粘结件53于第三方向C上的尺寸W 2为13mm、于第一方向A的尺寸W 4为8mm、于第二方向B上的尺寸为20μm。
实施例2
主体部21于第一方向A上的尺寸L为78mm、于第二方向B上的尺寸为5.4mm、于第三方向C上的尺寸W为65mm。第一粘结件51采用1个第一子粘结件51a和1个第一子粘结件51b，且于中间呈对称分布，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为12.3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b之间的间隙d 1为3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与第七表面S7粘接的部分设置有第一通孔61，且第一通孔61的直径d 2为1mm，相邻第一通孔61之间的距离d 3为1.5mm。第二粘结件53于第三方向C上的尺寸W 2为65mm、于第一方向A的尺寸W 4为8mm、于第二方向B上的尺寸为20μm。
对比例2
主体部21于第一方向A上的尺寸L为78mm、于第二方向B上的尺寸为5.4mm、 于第三方向C上的尺寸W为65mm。第一粘结件51采用1个第一子粘结件51a和1个第一子粘结件51b，且于中间呈对称分布，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为12mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b之间的间隙d 1为3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与第七表面S7粘接的部分设置有第一通孔61，且第一通孔61的直径d 2为1mm，相邻第一通孔61之间的距离d 3为1.5mm。第二粘结件53于第三方向C上的尺寸W 2为13mm、于第一方向A的尺寸W 4为8mm、于第二方向B上的尺寸为20μm。
实施例3
主体部21于第一方向A的尺寸L为85mm、于第二方向B上的尺寸为4.9mm、于第三方向C上的尺寸W为63mm。第一粘结件51采用1个第一子粘结件51a和1个第一子粘结件51b，且于中间呈对称分布，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为12.5mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b之间的间隙d 1为3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与第七表面S7粘接的部分设置有第一通孔61，且第一通孔61的直径d 2为1mm，相邻第一通孔61之间的距离d 3为1.5mm。第二粘结件53于第三方向C上的尺寸W2为63mm、于第一方向A的尺寸W 4为8mm、于第二方向B上的尺寸为20μm。
对比例3
主体部21于第一方向A上的尺寸L为85mm、于第二方向B上的尺寸为4.9mm、于第三方向C上的尺寸W为63mm。第一粘结件51采用1个第一子粘结件51a和1个第一子粘结件51b，且于中间呈对称分布，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b于第一方向A上的尺寸W 3为12.5mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b之间的间隙d 1为3mm，第一子粘结件51a和第一子粘结件51b与第七表面S7粘接的部分设置有第一通孔61，且第一通孔61的直径d 2为1mm，相邻第一通孔61之间的距离d 3为1.5mm。第二粘结件53于第三方向C上的尺寸W 2为13mm、于第一方向A的尺寸W 4为8mm、于第二方向B上的尺寸为20μm。
将实施例1～3和对比例1～3的电池进行跌落测试，其测试条件如下，测试结果如表1所示。
跌落测试方法：
1)将电池置于专用夹具；
2)从高度为1.8米的位置自由跌落到钢板表面，重复跌落3轮；
3)每轮测试结束后测量电池电压并记录，检查电池外观，若漏液、着火则停止跌落；
4)跌落结束后拆解出电极组件，统计电压降失效比例和隔离膜收缩处数及比例。
表1各实施例和对比例的跌落测试结果
Figure PCTCN2023071340-appb-000001
由表1的结果也可证实，通过于主体部的第一表面、第三表面、第七表面、第四表面和第二表面皆粘结有第一粘结件，第一表面和第五表面粘结有第二粘结件而第六表面不粘结，借由两种粘结件的设置，可从根本上有效解决跌落过程中隔离膜收缩导致的电压降失效，同时还能平衡电解液浸润性、能量密度等电池性能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非对本申请保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本申请作了详细说明，但是也并不仅限于实施例中所列，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本申请技术方案的实质和范围。

Claims (17)

  1. 一种电池，其特征在于，包括：
    壳体，形成容纳腔；
    电极组件，包括主体部、第一金属部和与所述第一金属部电性相反的第二金属部，所述主体部容置于所述容纳腔内，所述第一金属部和所述第二金属部皆与所述主体部电连接并沿第一方向凸出所述主体部，所述第一金属部和所述第二金属皆伸出所述壳体外，所述主体部包括第一极片、第二极片及设置于所述第一极片和所述第二极片之间的隔离膜，且于所述第一方向上，所述第一极片和所述第二极片重合设置或所述第二极片的两边缘皆超出所述第一极片，沿所述第一方向，所述主体部包括依次连接的第一凸出部、第一部和第二凸出部，所述第一凸出部和所述第二凸出部由所述隔离膜在所述第一方向上相对设置的两边缘分别超出所述第二极片的边缘的部分形成，定义所述电极组件的厚度方向为第二方向，所述第二方向垂直于所述第一方向，所述第一部包括在所述第二方向上相对设置的第一表面和第二表面，所述第一凸出部包括与所述第一表面同侧的第三表面和与所述第三表面相对设置的第四表面，所述第二凸出部包括与所述第一表面同侧的第五表面和与所述第五表面相对设置的第六表面，所述第一凸出部在所述第一方向上包括第七表面，于所述第二方向上所述第一金属部位于所述电极组件的中间位置或更靠近所述第五表面；
    第一粘结件，粘接所述第一表面、所述第三表面、所述第七表面、所述第四表面和所述第二表面；及
    第二粘结件，粘接所述第一表面和所述第五表面且不粘结所述第六表面。
  2. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一粘结件依次粘接所述第一表面、所述第三表面、所述第七表面、所述第四表面和所述第二表面。
  3. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，在所述第一方向上，所述第二粘结件的边缘未超出所述隔离膜的边缘。
  4. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，定义第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，在所述第三方向上，所述主体部的尺寸为W，所述第一粘结件的尺寸为W 1，所述第二粘结件的尺寸为W 2，0.7W≤W 1≤W，和/或0.7W≤W 2≤W。
  5. 根据权利要求4所述的电池，其特征在于，0.8W≤W 1≤0.9W，和/或0.8W≤W 2≤0.9W。
  6. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，定义第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，从所述第二方向观察，所述第三表面包括在所述第三方向上依次连接的第一弧面区域、第一区域和第二弧面区域，所述第一粘结件粘接所述第一区域并粘接所述第一弧面区域、所述第二弧面区域中的至少一者。
  7. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，定义第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，从所述第二方向观察，所述第五表面包括在所述第三方向上依次连接的第三弧面区域、第二区域和第四弧面区域，所述第二粘结件粘接所述第二区域并粘接所述第三弧面区域、所述第四弧面区域中的至少一者。
  8. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一粘结件与所述第七表面粘接的部分设置有至少一个第一通孔。
  9. 根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第一通孔的直径d 2为0.5mm～2mm，和/或相邻所述第一通孔之间的距离d 3为1mm～4mm。
  10. 根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第一粘结件与所述第一表面粘接的部分设置有至少一个第二通孔，所述第一粘结件与所述第一表面粘接的部分的单位面积开孔率小于所述第一粘结件与所述第七表面粘接的部分的单位面 积开孔率。
  11. 根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述第一粘结件与所述第二表面粘接的部分设置有至少一个第三通孔，所述第一粘结件与所述第二表面粘接的部分的单位面积开孔率小于所述第一粘结件与所述第七表面粘接的部分的单位面积开孔率。
  12. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一粘结件与所述第一表面粘接的部分、所述第一粘结件与所述第二表面粘接的部分中的至少一者未设置通孔。
  13. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，定义第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向，所述第一粘结件包括在所述第三方向上间隔分布的多个第一子粘结件。
  14. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一极片包括第一集流体，所述第一表面包括所述第一集流体的至少部分表面。
  15. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体为具有多层结构的包装膜。
  16. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第二凸出部在所述第一方向上设置第八表面，所述主体部未设置依次粘接所述第五表面、所述第八表面和所述第六表面的粘结件。
  17. 一种电子装置，包括根据权利要求1至16任一项所述的电池。
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