CN207896215U - 电池及包括该电池的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种电池和包括该电池的电子设备。电池包括电芯和连接器。电芯包括正极片、与正极片电连接的正极耳、与正极片隔开的负极片、与负极片电连接的负极耳、与正极片和负极片隔开的参比电极，和与参比电极连接的参比极耳，参比电极包括锂材料。连接器与参比极耳电连接。

Description

电池及包括该电池的电子设备
技术领域
本申请涉及一种电子技术领域，尤其涉及一种电池及包括电池的电子设备。
背景技术
随着电子技术的发展，电子设备的功能日益强大，已成为人们生活和娱乐的重要组成部分。很多电子设备内安装有电池，电池可以为电子设备供电，而且可以利用外部电源通过电子设备的充电孔对电池进行充电。
实用新型内容
本公开提供一种安全性高的电池和包括该电池的电子设备。
一方面，本公开提供一根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池包括：电芯，包括正极片、与所述正极片电连接的正极耳、与所述正极片隔开的负极片、与所述负极片电连接的负极耳、与所述正极片和所述负极片隔开的参比电极，和与所述参比电极连接的参比极耳，所述参比电极包括锂材料；及连接器，与所述参比极耳电连接。
进一步地，所述参比电极位于所述正极片和所述负极片之间，且与所述正极片和所述负极片之间均设置隔膜。
进一步地，所述参比电极包括锂金属片。
进一步地，所述参比电极包括表面镀锂的铜丝。
进一步地，所述连接器包括与所述正极耳电连接的正极接脚、与所述负极耳电连接的负极接脚和与所述参比极耳电连接的参比接脚。
进一步地，所述电池包括保护电路板，所述参比极耳通过所述保护电路板电连接至所述连接器。
进一步地，所述电芯包括塑封膜，所述正极片、所述负极片和所述参比电极塑封于所述塑封膜内。
进一步地，所述电芯包括正集电器和负集电器，所述正极片贴设于所述正集电器上，所述负极片贴设于所述负集电器上。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括：上述电池；充电电路，与所述电池电连接，对所述电池充电；及监控***，与所述电池和所述充电电路电连接，监测所述正极片和所述参比电极之间的第一电压差，和所述负极片和所述参比电极之间的第二电压差，并根据所述第一电压差和所述第二电压差控制所述充电电路对所述电池充电。
进一步地，所述电子设备包括手机。
本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：电芯设置有参比电极，利用参比电极可以精确监测电池的电压和正极电位，在电池充电时监测电池的电压和正极电位的上限，从而保证电池在充满电的同时也保证正极材料的稳定性，有利于电池使用的安全性，延长电池使用寿命。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
图1所示为本公开电池的一个实施例的示意图；
图2所示为图1所示的电池的电芯的截面示意图；
图3所示为本公开电子设备的一个实施例的示意框图。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。除非另作定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。除非另行指出，“前部”、“后部”、“下部”和/或“上部”等类似词语只是为了便于说明，而并非限于一个位置或者一种空间定向。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而且可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
目前电子设备，例如手机，监控电池正极与负极之间的电压，通过该电压的大小来判断电池是否已经充满电或完全放电。在电池正极材料为LiCoO2的实施例中，电池充放电时，正极LiCoO2一般在完全充满锂状态(LiCoO2)和半脱锂状态(Li0.5CoO2)间进行循环，此时电池具有良好的安全性和循环性能。然而当充电或放电时，电池内部会产生欧姆极化及浓差极化，正负极的电位已经偏离平衡电位，因此只监控电池正极与负极之间的电压不能有效监控到正极和负极的实时电位，当电池充满电时正极状态有偏离Li0.5CoO2状态(锂Li含量<0.5)的可能发生，此时易导致电池内部发生一系列的副反应，影响电池的安全性及使用寿命。
本公开实施例的电池包括电芯和连接器。电芯包括正极片、与正极片电连接的正极耳、与正极片隔开的负极片、与负极片电连接的负极耳、与正极片和负极片隔开的参比电极，和与参比电极连接的参比极耳，参比电极包括锂材料。连接器与参比极耳电连接。电芯设置参比电极，利用参比电极可以精确监测电池的电压和正极电位，在电池充电时监测电池的电压和正极电位的上限，从而保证电池在充满电的同时也保证正极材料的稳定性，有利于电池使用的安全性，延长电池使用寿命。
图1所示为电池10的一个实施例的示意图。电池10包括电芯11和与电芯11电连接的连接器12。电池10还包括保护电路板13，电芯11通过保护电路板13连接至连接器12。在一个实施例中，电池10可以为锂电池。锂离子在电解质中在正极和负极之间移动。通常为金属的集电器用于从正极和负极收集电子。锂离子在放电过程中从正极移到负极，在充电时从负极移到正极。
图2所示为电芯11的一个实施例的截面示意图。参考图1和2，电芯11是电池10的蓄电部分。电芯11包括正极片111、与正极片111电连接的正极耳112、与正极片111隔开的负极片113、与负极片113电连接的负极耳114、与正极片112和负极片113隔开的参比电极115，和与参比电极115连接的参比极耳116。
正极片111贴设于正集电器117上。在一个实施例中，正集电器117包括铝箔。正极片111的材料需能够在电池充电过程中供应锂离子，并且之后在电池放电过程中结合锂离子。正极片111的材料可以是锂金属氧化物、磷酸盐或硅酸盐。在一些实施例中，正极片111的材料包括但不限于LiMO2(M＝Fe，Mn，Co，或它们的组合)、LiM2O4(M＝Mn，Ti，或它们的组合)、LiMPO4(M＝Fe，Mn，Co，或它们的组合)、LiMXM’2-XO4(M，M’＝Mn或Ni)。
负极片113贴设于负集电器118上。在一个实施例中，负集电器118可以包括铜箔。负极片113的材料需能够在电池充电过程中结合锂离子，并且之后在电池放电过程中释放锂离子。在一些实施例中，负极片113的材料可以包括但不限于碳材料，例如石墨、焦炭、软碳或硬碳，以及金属，例如硅(Si)、铝(Al)、锡(Sn)或它们的合金。在另一些实施例中，负极片113的材料可以包括氧化钛、氧化锗、氧化铜、氧化锡，以及含有金属氧化物(例如钨(W)、铁(Fe)、钴(Co)的氧化物)的锂化合物。在一个实施例中，负极片113的材料包括LiCoO2。
参比电极115包括锂材料，锂材料包括锂金属或锂合金。在一个实施例中，参比电极115包括锂金属片。在另一个实施例中，参比电极115包括表面镀锂的铜丝。在其他实施例中，参比电极115还可以是其他包括锂金属或锂合金的导电体。参比电极115可以与参比极耳116焊接在一起。
在一个实施例中，参比电极115位于正极片111和负极片113之间，且与正极片111和负极片113之间均设置隔膜119和1190。隔膜119用于隔离正极片111和参比电极115，隔膜1190用于隔离负极片113和参比电极115，使正极片111、参比电极115和负极片113绝缘隔离。
正极耳112电连接正极片111和保护电路板13。负极耳114电连接负极片113和保护电路板13。参比极耳116电连接参比电极115和保护电路13。电芯11包括塑封膜110，正极片111、负极片113和参比电极116塑封于塑封膜110内。塑封膜110可以是铝塑膜。正极耳112、负极耳114和参比极耳116从塑封膜110内伸出，与位于塑封膜110外的保护电路板13电连接。
正极耳112、负极耳114和参比极耳116包括金属导电体。在一个实施例中，正极耳112的金属导电体包括铝材料，铝材料包括铝金属或铝合金。负极耳114的金属导电体包括镍材料，镍材料包括镍金属或镍合金。在一个实施例中，负极耳114可以包括铜镀镍材料。在一个实施例中，参比极耳116的金属导电体可以包括铝材料或镍材料。在一个实施例中，正极耳112、负极耳114和参比极耳116包括胶片和金属带复合而成，金属带作为金属导电体。在一个实施例中，正极耳112、负极耳114和参比极耳116分别包括两片胶片和夹在两片胶片之间的金属带。胶片是极耳的绝缘部分，胶片可以在电芯11封装时防止金属带与铝塑膜之间发生短路，并且封装时通过加热将胶片与铝塑膜热熔密封粘合在一起，防止电芯11漏液。
连接器12与参比极耳116电连接。参比极耳116通过保护电路板13电连接至连接器12。正极耳112和负极耳114也通过保护电路板13电连接至连接器12。连接器12可以通过柔性电路板15与保护电路板13电连接。连接器12包括与正极耳112电连接的正极接脚P+、与负极耳114电连接的负极接脚P-和与参比极耳116电连接的参比接脚S。电芯11、保护电路板13、连接器12和柔性电路板15封装在一起。连接器12可以与电子设备的外部电路连接，将电池电芯11与外部电路电连接，对电池10充电，或电池10供电给外部电路。
电芯11设置参比电极115，利用参比电极115可以精确监测电池20的电压和正极电位，在电池10充电时监测电池10的电压和正极电位的上限，从而保证电池10在充满电的同时也保证正极材料的稳定性，有利于电池10使用的安全性，延长电池使用寿命。
图3所示为电子设备20的一个实施例的示意图。电子设备20可以是手机。在其他一些实施例中，电子设备20可以是平板电脑、电子穿戴设备、其他移动终端，或其他需要充电电池供电的电子设备。电子设备20包括上述电池10、充电电路21和监控***22。充电电路21与电池10电连接，对电池10充电。充电电路21可以通过电子设备20的充电插孔(未图示)与适配器(未图示)连接，从而与外部电源电连接，对电池10进行充电。
监控***22与电池10和充电电路21电连接，监测正极片111和参比电极115之间的第一电压差，和负极片113和参比电极115之间的第二电压差，并根据第一电压差和第二电压差控制充电电路21对电池10充电。监控***22电连接电池10的连接器12的正极接脚P+、负极接脚P-和参比接脚S，如此电连接至正极片111、负极片113和参比电极115。监控***22监测连接器12的正极接脚P+和参比接脚S之间的电压差，即正极片111和参比电极115之间的第一电压差，得到电池10的正极电位U+。监控***22监测负极接脚P-和参比接脚S之间的电压差，即负极片113和参比电极115之间的第二电压差，得到电池10的负极电位U-。监控***22根据正极电位U+和负极电位U-得到电池电压V＝U+-U-，即电池电压V等于第一电压差和第二电压差的差值。
电池10充电时，电池10的充电截止电压为Vmax，例如4.4V，正极半脱锂状态的电位为Umax。当电池电压V小于充电截止电压Vmax(V<Vmax)，且正极电位U+小于正极半脱锂状态的电位Umax(U+<Umax)时，监控***22控制充电电路21对电池10进行恒流充电。当电池电压V等于充电截止电压Vmax(V＝Vmax)，和/或正极电位U+等于正极半脱锂状态的电位Umax(U+＝Umax)时，监控***22控制充电电路21停止提高电压，进行恒压降电流充电。
监控***22可以在电池10充电时精确监测电池10的正极电位U+和负极电位U-，并计算得出电池电压V，监测电池10的电压V和正极电位U+的上限，控制充电电路21对电池10进行不同模式的充电，从而保证电池10在充满电的同时也保证正极材料的稳定性，有利于电池10使用的安全性，延长电池使用寿命。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于：其包括：
电芯，包括正极片、与所述正极片电连接的正极耳、与所述正极片隔开的负极片、与所述负极片电连接的负极耳、与所述正极片和所述负极片隔开的参比电极，和与所述参比电极连接的参比极耳，所述参比电极包括锂材料；及
连接器，与所述参比极耳电连接。
2.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述参比电极位于所述正极片和所述负极片之间，且与所述正极片和所述负极片之间均设置隔膜。
3.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述参比电极包括锂金属片。
4.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述参比电极包括表面镀锂的铜丝。
5.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述连接器包括与所述正极耳电连接的正极接脚、与所述负极耳电连接的负极接脚和与所述参比极耳电连接的参比接脚。
6.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电池包括保护电路板，所述参比极耳通过所述保护电路板电连接至所述连接器。
7.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电芯包括塑封膜，所述正极片、所述负极片和所述参比电极塑封于所述塑封膜内。
8.如权利要求1所述的电池，其特征在于：所述电芯包括正集电器和负集电器，所述正极片贴设于所述正集电器上，所述负极片贴设于所述负集电器上。
9.一种电子设备，其特征在于：其包括：
如权利要求1-8任一所述的电池；
充电电路，与所述电池电连接，对所述电池充电；及
监控***，与所述电池和所述充电电路电连接，监测所述正极片和所述参比电极之间的第一电压差，和所述负极片和所述参比电极之间的第二电压差，并根据所述第一电压差和所述第二电压差控制所述充电电路对所述电池充电。
10.如权利要求9所述的电子设备，其特征在于：所述电子设备包括手机。
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