CN208226003U - 电池及其电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电池及其电子设备，该电池包括：电芯，具有至少一个隔膜突出部；包装袋，用于容纳电芯；以及缓冲层，设置在电芯和包装袋之间；其中，缓冲层还设置在至少一个隔膜突出部上。本申请的目的在于提供一种能够提高电池的抗跌落性能并提高其使用安全性能的电池及其电子设备。
Description
技术领域
本申请涉及电池领域，尤其涉及一种电池及其电子设备。
背景技术
随着电池能量密度的提升，对电池安全性能也有越来越高的要求。手机在使用过程中经常出现跌落的情况，或在运输过程中存在类似微跌落的情况，将会导致电芯顶部被冲开、电芯顶部被撞击磨损和隔膜收缩等现象产生，进而导致内部短路，严重的可造成开机异常，甚至引发起火***等安全问题，因此电池安全问题最不容忽视。
目前普遍使用的裸电芯10的结构如图1所示，在跌落过程中将会经常产生上述问题。为了解决该问题，现有的做法是在电芯组装过程中，用胶纸将电芯与包装袋粘结成一个整体，以防止在跌落过程中电芯在包装袋中移动，从而避免上述现象的产生，进而导致内部短路的问题。但是现有这种方法容易导致电芯内部铝箔撕裂而出现短路风险，且这种方法对电芯内部的隔膜突出部的隔膜收缩导致的内部短路并无改善效果。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本申请的目的在于提供一种电池，其能够避免电池在跌落过程中导致的电芯内部铝箔撕裂而出现的短路风险，还可改善电池在跌落过程中电芯内部的隔膜突出部的隔膜收缩导致的内部短路，进而可最大程度上提高电池的抗跌落性能，提高其使用安全性能。
本申请的技术方案是这样实现的：
根据本申请的一个方面，提供了一种电池，包括：
电芯，具有至少一个隔膜突出部；
包装袋，用于容纳所述电芯；以及
缓冲层，设置在所述电芯和所述包装袋之间；
其中，所述缓冲层还设置在所述至少一个隔膜突出部上。
根据本申请的一个实施例，所述电池还包括胶层，所述缓冲层通过胶层粘贴在所述至少一个隔膜突出部，所述至少一个隔膜突出部包括第一隔膜突出部和第二隔膜突出部，所述胶层延伸至所述第一隔膜突出部和第二隔膜突出部之间。
根据本申请的一个实施例，所述电池还包括极耳，所述缓冲层具有使所述极耳穿过的缺口。
根据本申请的一个实施例，所述电池还包括极耳，所述缓冲层具有使所述极耳穿过的通孔。根据本申请的一个实施例，所述缓冲层的弹性模量在1MPa至1000MPa的范围内。
根据本申请的一个实施例，所述通孔的长度比所述极耳的宽度大1mm至10mm，通孔的长度方向与极耳的宽度方向平行。
根据本申请的一个实施例，所述缺口的长度比所述极耳的宽度大1mm至10mm，缺口的长度方向与极耳的宽度方向平行。
根据本申请的一个实施例，所述缓冲层的长度比电芯的宽度小0mm至10mm，所述缓冲层的长度方向与电芯的宽度方向平行。
根据本申请的一个实施例，所述缓冲层的厚度为0.1mm至5mm。
根据本申请的一个实施例，所述缓冲层的材料包括弹性物质。
根据本申请的一个实施例，所述弹性物质可为胶垫或泡棉。
根据本申请的一个实施例，所述胶垫的材料为聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶和有机硅胶中的任意一种。
根据本申请的一个实施例，电芯是单极耳结构或者是多极耳结构。
此外，根据本申请的另外一方面，还提供了一种电子设备，包括：壳体和设在壳体内的电池，所述电池包括：
电芯，具有至少一个隔膜突出部；
包装袋，用于容纳所述电芯；以及
缓冲层，设置在所述电芯和所述包装袋之间；
其中，所述缓冲层还设置在所述至少一个隔膜突出部上。
本申请的有益效果在于：
在本申请的电池中，在电芯的隔膜突出部上设置缓冲层，由于缓冲层具有弹性缓冲作用，因此电池在跌落过程中，缓冲层能够吸收电芯的冲击动能和缓冲电芯的冲击力，避免电池在跌落时直接冲撞电芯的隔膜突出部(如顶封位置处的隔膜突出部等)，减缓了对电芯极片和隔膜的冲击力及磨损，避免了电芯阴极片和阳极片之间发生移位及隔膜收缩等导致的内部短路风险(对顶封位置处的改善尤为明显)，从而增强了电池的抗冲击能力和提高了电池的抗跌落性能，进而可提高电池的使用安全性能。
此外，缓冲层还可通过胶层与电芯的隔膜突出部粘贴在一起，胶层可以在电芯化成时溢出，使胶层能够延伸至隔膜突出部的第一隔膜突出部和第二隔膜突出部之间，从而使得缓冲层与隔膜突出部可以更加牢固的粘接在一起，从而可进一步增强该隔膜突出部处的电芯极片和隔膜的抗冲击能力，进一步防止隔膜收缩，同时还可保护电解液对该隔膜突出部的冲击，从而可进一步避免了电池内部短路发生的风险，可进一步增强了电池的抗冲击能力和提高了电池的抗跌落性能，进而可进一步提高电池的使用安全性能，并且对包装铝箔的头部塌陷具有一定的改善作用和避免电芯内部铝箔撕裂而出现的短路风险。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1例示了现有技术的裸电芯的示意图；
图2a是根据本申请的一个实施例的电芯的主视图；
图2b是图2a中的缓冲层的俯视图；
图2c是在图2a中增加一个缓冲层的电芯示意图；
图3a是根据本申请的另一个实施例的电芯的主视图；
图3b是图3a中的缓冲层的俯视图；
图3c是在图3a中增加一个缓冲层的电芯示意图；
图3d是图2c和图3c中增加的缓冲层的俯视图；
图4例示了缓冲层与隔膜突出部的连接方式；
图5a是根据本申请的一个实施例的多极耳结构裸电芯的主视图；
图5b是图5a的局部的侧视图；
图5c是在图5a中增加一个缓冲层的电芯示意图；
图6是根据本申请的一个实施例中单极耳在电芯不同侧的示意图；
图7是根据本申请的另一个实施例中单极耳在电芯不同侧的示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
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”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；可以是机械连接，也可以是电连接；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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。以下将结合附图，对本申请的实施例进行具体描述。需要注意的是，以下各个实施例可以任意可能的方式相互组合或部分替换。
参照图2a至图4，本申请提供了一种电池，包括电芯20和用于容纳电芯20的包装袋(图中未示出)，其中电芯20具有隔膜突出部28，隔膜突出部28的数量为至少一个。本申请提供的电池还包括设置在电芯20和包装袋之间的缓冲层22，缓冲层22设置在电芯20的至少一个隔膜突出部28上。
应当理解的是，对于以上所述的电芯20而言，其包括阴极极片和阳极极片以及隔膜。阴极极片和阳极极片之间用隔膜隔开，并且隔膜超出阴极极片、阳极极片的部分被称为隔膜突出部28。还应当理解的是，图2a示出了缓冲层22位于电芯20的顶封位置处的情形，但是隔膜突出部28和缓冲层22的位置不局限于此，如缓冲层22还可设置在与电芯的顶封位置相对的另一侧隔膜突出部28处，如图2c、图3c等，还可根据其它实际需要而定。
本申请提供的电池，通过在电芯20的隔膜突出部28上设置缓冲层22，由于缓冲层22具有弹性缓冲作用，因此电池在跌落过程中，缓冲层22能够吸收电芯20的冲击动能和缓冲电芯20的冲击力，避免电池在跌落时直接冲撞电芯20的隔膜突出部28(如顶封位置处的隔膜突出部等)，减缓了对电芯极片和隔膜的冲击力及磨损，避免了电芯阴极片和阳极片之间发生移位及隔膜收缩等导致的内部短路风险(对顶封位置处的改善尤为明显)从而增强了电池的抗冲击能力和提高了电池的抗跌落性能，进而可提高电池的使用安全性能。
进一步地，结合图2a至图4所示。其中，如图2c、图3a、图3b、图3c、图3d和图4所示，相似的部件具有如图2a及图2b所示的相同的参考标号。电芯20还可包括胶层26，并且缓冲层22通过胶层26粘贴在隔膜突出部28。其中，隔膜突出部28包括第一隔膜突出部28a和第二隔膜突出部28b，胶层26延伸至第一隔膜突出部28a和第二隔膜突出部28b之间。应当理解的是，如图4所示，当第一隔膜突出部为28a时，第二隔膜突出部可为28b、28c、28d、28e、28f和28g中的至少一个，此时胶层26可延伸至28a与28b、28c、28d、28e、28f和28g中的至少一个之间；当第一隔膜突出部为28b时，第二隔膜突出部可为28a、28c、28d、28e、28f和28g中的至少一个；当第一隔膜突出部为其它时，第二隔膜突出部的情形可以此类推。即第一隔膜突出部可以是图4中的28a、28b、28c、28d、28e、28f和28g中的一个或多个，第二隔膜突出部可为28a、28b、28c、28d、28e、28f和28g中除第一隔膜突出部以外的其它隔膜突出部，如第一隔膜突出部为28a、28c、28e或28g时，第二隔膜突出部可为28b、28d或28f，此外，第一隔膜突出部和第二隔膜突出部之间可以相邻分布，也可间隔分布，在此就不做详细描述。
还应当理解的是，隔膜突出部的数量并不局限于此，可根据实际需要而定。胶层26可以在电芯化成时溢出，使胶层26能够延伸至第一隔膜突出部28a和第二隔膜突出部28b之间，从而使得缓冲层22与隔膜突出部28可以更加牢固的粘接在一起，从而可进一步增强隔膜突出部28处的电芯极片和隔膜的抗冲击能力，并进一步防止隔膜收缩。同时还可保护电解液对该隔膜突出部28的冲击，从而可进一步避免了电池内部短路发生的风险，进一步增强了电池的抗冲击能力和提高了电池的抗跌落性能，可进一步提高电池的使用安全性能，并且对包装铝箔的头部塌陷具有一定的改善作用和避免电芯内部铝箔撕裂而出现的短路风险。
再次参照图2a及图2b，分别示出了本申请一个实施例的电芯的主视图及缓冲层的俯视图。在本实施例中，本申请提供的电池还包括极耳24，缓冲层22具有使极耳24穿过的缺口221。缓冲层22的缺口221可以理解为在电芯20的厚度方向T上由电芯20的一侧向另一侧凹进，其中，缺口221之间的凹进方向可以是彼此相反的。缺口位置可根据电芯的极耳24的实际位置而确定。此外，还可在电芯上设置另一缓冲层22，该缓冲层22与具有缺口221的缓冲层22可分别设置在电芯20相对的两端，如图2c所示。
其中，可以根据极耳24的宽度来确定缺口221的具体宽度。需要说明的是，缺口221的长度方向是与极耳24的宽度方向W平行的方向，极耳24的宽带方向即为电芯20的宽度方向W。在一些实施例中，缺口221的长度可以比极耳24的宽度大1mm至10mm，可包含1mm和10mm。这样的缺口设置方式和缺口宽度，可以满足多种极耳间距的电池，且方便缓冲层粘贴固定、操作简单。
参照图3a及图3b，分别示出了本申请另一个实施例的电芯的主视图及缓冲层的俯视图。在本实施例中，缓冲层22具有使极耳24穿过的通孔222，以使得极耳24向外突出。如图3b所示，通孔222可为矩形形状，也可为四角带有圆弧形的矩形形状，还可以为其它的形状，可以理解的是，该通孔222可以让极耳24穿过即可。其中，通孔位置可根据电芯的极耳24的实际位置而确定。此外，还可在电芯上设置另一缓冲层22，该缓冲层22与具有通孔222的缓冲层22可分别设置在电芯20相对的两端，如图3c所示。
其中，可以根据极耳24的宽度来确定通孔222的具体宽度。需要说明的是，通孔222的长度方向是与极耳24的宽度方向W平行的方向。在一些实施例中，通孔222的长度可以比极耳24的宽度大1mm至10mm。这样的通孔开设方式和通孔宽度，可以满足多种极耳间距的电池，且方便缓冲层粘贴固定、操作简单。
应当理解，胶层26的设置并不会受到缓冲层22缺口221或通孔222开设方式的限制，图2a至图3b例示出的缺口或通孔开设方式、以及其它方式，都可以通过设置胶层26将缓冲层22固定在电芯20上，从而牢固的粘结隔膜突出部28，进一步防止隔膜收缩。在本申请的一个实施例中，胶层26的材料可以是聚氨酯类或聚丙烯酸酯类的胶体。在本申请的一个实施例中，胶层26的厚度可以在5μm至100μm的范围内，若胶层26的厚度小于5μm时，将起不到可进一步防止隔膜收缩的效果，若胶层26的厚度大于100μm时，将会影响到电芯的能量密度。
在本申请的一个实施例中，缓冲层22的材料包括弹性物质。在本申请的一个实施例中，该弹性物质可以为胶垫或泡棉，从而使得缓冲层22具有弹性，并能够在电池跌落过程中实现良好的缓冲效果。
具体的，上述具有弹性的胶垫的材质应具有柔软、绝缘、耐高温、耐电解液腐蚀、电化学性能稳定等特性，且不应与电池中的其他物质发生副反应。在本申请的一个实施例中，胶垫的材料可以是聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶和有机硅胶之中的任意一种。在本申请的一个实施例中，胶垫的厚度可为0.1mm至5mm。应当理解，在本申请的电池中，缓冲层22的材料和厚度可根据实际应用改变，本申请并不局限于此。
在本申请的一个实施例中，缓冲层22的弹性模量在1MPa至1000MPa的范围内，从而在电池跌落过程中，使得缓冲层22产生适当的弹性形变，以缓冲跌落时电池受到的冲击力。
参照图2a、图2c、图3a及图3c，可以根据电芯20的宽度来确定缓冲层22的具体长度。缓冲层22的长度可以与电芯20的宽度相同，或者缓冲层22的长度小于电芯20的宽度。在本申请的一个实施例中，缓冲层22的长度可以比电芯20的宽度小0mm至10mm，该范围包括0mm和10mm，其中缓冲层22的长度方向是与电芯20的宽度方向W平行的方向。
在本申请的一个实施例中，电芯20可以是单极耳结构或者是多极耳结构。图2a例示了具有缓冲层22的单极耳结构的电芯20，单极耳结构的电芯20是指具有一个正极极耳和一个负极极耳的电芯结构。图5a和图5b例示了具有缓冲层52的多极耳结构的电芯50，多极耳结构的电芯50是指至少一个正极极耳和至少一个负极极耳的电芯结构。此外，单极耳结构电芯和多级耳结构电芯都可以是卷绕结构、叠片结构或卷绕结构与叠片结构相结合的电芯。多极耳结构的电芯50的缓冲层52的通孔或缺口位置可以与单极耳结构的电芯20的缓冲层22的通孔或缺口位置相似，此处不再详细描述。此外，还可在电芯上设置另一缓冲层52，该缓冲层52与具有通孔或缺口的缓冲层52可分别设置在电芯50相对的两端，如图5c所示。通过在多极耳结构的电芯50中设置缓冲层52，可以防止电芯50内部的多极耳在转接焊过程中极耳与极片之间的接触短路，提高电池的安全性能，并且可以省去现有的在极耳背部的保护胶。
在本申请的一个实施例中，如图6例示了单极耳64在电芯60不同侧的情形，在每个极耳64相对应的一侧都可以设有缓冲层62，也可以在其中某个极耳64相对应的一侧设有缓冲层62，缓冲层62具有可容纳极耳64的缺口621。
在本申请的一个实施例中，如图7例示了单极耳74在电芯70不同侧的情形，在每个极耳74相对应的一侧都可以设有缓冲层72，也可以在其中某个极耳74相对应的一侧设有缓冲层72，缓冲层72具有可容纳极耳74的通孔722。此外，如图6和图7所示的结构也可适用于具有多极耳结构的电芯，也可适用于卷绕结构、叠片结构或卷绕结构与叠片结构相结合的具有单极耳或多极耳的电芯。
为表征本申请的技术方案可以带来的技术效果，选取了图2a所示电芯结构的电池与现有技术中图1所示电芯结构的电池进行跌落测试，具体采用如下的跌落测试条件：(1)电芯满充后，记录电芯的内阻和电压；(2)将电芯置于相应的夹具中，从高度1m处进行跌落，6面4角各跌落1次，共10次，以上为1个循环，需进行5个循环，共计50次跌落；(3)跌落完成后，在常温下放置24h，再测量电芯的内阻和电压。同时，采用如下的条件来判断电芯是否通过跌落测试：(1)电芯不起火、不***、不漏液；(2)电芯跌落前后的电压差△V≤0.1V，电芯跌落前后的电阻变化率≤±5％；当跌落50次后的电芯满足以上两个条件时，即可判断为该电芯通过跌落测试。具体的跌落测试结果如表1所示。
表1采用图1和图2a所示电芯结构的电池的跌落测试结果比较
| 组别 | 图1结构的电池 | 图2a结构的电池 |
| 跌落测试 | 5/10pass | 9/10pass |
从表1中可以得出，采用现有技术中图1所示电芯结构的电池平均有5/10的比例可以通过跌落测试，而采用本申请中图2a电芯结构的电池平均有9/10的比例可以通过跌落测试。当采用本申请中图2c、图3c、图5a、图5c、图6和图7电芯结构的电池与相对应的现有电芯结构的电池进行跌落测试比较时，也都能够得到与上述相同的比较结果(如表1的结果)。综上可得，相对于现有技术，采用本申请的具有缓冲层保护结构的电芯，能够有效提高电池(例如软包装锂离子电池)的跌落性能，进而提高电池的安全性能。
此外，根据本申请的另外一方面，还提供了一种电子设备(未示出)，包括：壳体和设在壳体内的电池，该电池用于对该电子设备进行供电，该电池包括：
电芯20，具有至少一个隔膜突出部28；
包装袋，用于容纳电芯20；以及
缓冲层22，设置在电芯20和包装袋之间；
其中，缓冲层22还设置在至少一个隔膜突出部28上。本申请所提供的电池可以被设置于多种电子设备中，该电子设备可以是本领域已知的任何电子设备。例如，该电子设备可以是智能手机、数字显示器、手表、监视器、播放器、控制器、无人机、机器人等。可以将本申请提供的单个电池组装成电池组后，再用于多种电子设备中，对其使用方式不做任何限制。
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申请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。
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。尽管已经示出和描述了本申请的较佳实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请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，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种电池，其特征在于，包括：
电芯，具有至少一个隔膜突出部；
包装袋，用于容纳所述电芯；以及
缓冲层，设置在所述电芯和所述包装袋之间；
其中，所述缓冲层还设置在所述至少一个隔膜突出部上。
2.根据权利要求1所述的电池，其中，还包括胶层，所述缓冲层通过所述胶层粘贴在所述至少一个隔膜突出部，所述至少一个隔膜突出部包括第一隔膜突出部和第二隔膜突出部，所述胶层延伸至所述第一隔膜突出部和第二隔膜突出部之间。
3.根据权利要求1所述的电池，其中，还包括极耳，所述缓冲层具有使所述极耳穿过的缺口。
4.根据权利要求1所述的电池，其中，还包括极耳，所述缓冲层具有使所述极耳穿过的通孔。
5.根据权利要求1所述的电池，其中，所述缓冲层的弹性模量在1MPa至1000MPa的范围内。
6.根据权利要求4所述的电池，其中，所述通孔的长度比所述极耳的宽度大1mm至10mm。
7.根据权利要求3所述的电池，其中，所述缺口的长度比所述极耳的宽度大1mm至10mm。
8.根据权利要求1所述的电池，其中，所述缓冲层的长度比所述电芯的宽度小0mm至10mm。
9.根据权利要求1所述的电池，其中，所述缓冲层的厚度为0.1mm至5mm。
10.根据权利要求1所述的电池，其中，所述缓冲层的材料包括弹性物质。
11.根据权利要求10所述的电池，其中，所述弹性物质为胶垫，所述胶垫的材料为聚偏氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丁苯橡胶和有机硅胶中的任意一种。
12.一种电子设备，其特征在于，包括：壳体和设在壳体内的电池，所述电池包括：
电芯，具有至少一个隔膜突出部；
包装袋，用于容纳所述电芯；以及
缓冲层，设置在所述电芯和所述包装袋之间；
其中，所述缓冲层还设置在所述至少一个隔膜突出部上。
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