CN211350863U - 豆式电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种豆式电池，包括底壳、卷绕式电芯和盖帽，底壳和盖帽装配后形成密闭的容纳腔，卷绕式电芯的极片呈长条状，极片沿其长度方向的一端设置有未涂覆活性物质的留白区域，留白区域经弯折后形成极耳；卷绕式电芯的一极耳与底壳连接，另一极耳与盖帽连接；留白区域上还设置有折叠部，折叠部由留白区域经至少两次弯折后形成，折叠部呈Z字型方式折叠。本实用新型的豆式电池通过弯折留白区域形成极耳，相较于另外单独在极片上焊接极耳的连接结构，具有更高的结构强度和稳定性，折叠部则可在极片膨胀时展开以提供缓冲，防止极耳发生断裂。由于省略了极耳制作成本和焊接操作的成本，还提高了电池的生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池制造技术领域，尤其涉及一种极耳结构强度高的豆式电池。
背景技术
采用卷绕式电芯的锂离子电池，例如某些圆柱电池或扣式电池，在循环过程中，由于极片的膨胀，内层极片对外层极片产生挤压，力从卷绕式电芯内层向外层传递，导致卷绕式电芯外层受到较大的挤压力，最外层的极片在此剪切力的作用下，一些位置容易发生断裂，例如集流体焊接极耳处、涂料区和空箔区的交接区域等。一旦上述区域发生断裂，轻则导致电池内阻大，容量下降，重则直接导致电池无法使用。专利CN207165694U提供了一种采用负极末端涂覆膨胀胶带和小电流预充电的方法来减小循环过程中极耳焊接处的剪切力，从而达到降低电芯循环断片几率的目的，但是该方法需要小电流预充电，耗时较长，同时要对称贴两道膨胀胶带，不利于电池的高效率生产。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种豆式电池，其正极耳和负极耳均由极片中未涂敷活性物质部分的箔材弯折而形成，无需额外焊接极耳，且设置有起缓冲作用的折叠部，提高了电池内部极耳的结构强度，使其不易发生结构断裂。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
提供一种豆式电池，包括底壳、卷绕式电芯和盖帽，所述底壳和所述盖帽装配后形成密闭的容纳腔，所述卷绕式电芯的极片呈长条状，所述极片沿其长度方向的一端设置有未涂覆活性物质的留白区域，所述留白区域经弯折后形成极耳；
所述卷绕式电芯的一所述极耳与所述底壳连接，另一所述极耳与所述盖帽连接；
所述留白区域上还设置有折叠部，所述折叠部由所述留白区域经至少两次弯折后形成，所述折叠部呈Z字型方式折叠。
作为本实用新型的一种优选方案，所述折叠部由所述留白区域经过两次弯折后形成，使所述留白区域上形成重叠设置的第一分段、第二分段和第三分段，所述第二分段设置在所述第一分段和所述第三分段之间，所述极耳设置在所述第三分段上，所述第一分段的长度大于所述第二分段的长度。
作为本实用新型的一种优选方案，所述第一分段的长度为5mm至7mm之间，所述第二分段的长度为3mm至5mm之间。
作为本实用新型的一种优选方案，所述极片包括箔材和所述活性物质，所述活性物质涂覆在所述箔材的两面，且沿所述极片的长度方向，两面所述活性物质的端部对齐。
作为本实用新型的一种优选方案，所述留白区域弯折后形成呈等腰直角三角形的折角区。
作为本实用新型的一种优选方案，所述折角区设置有加强件。
作为本实用新型的一种优选方案，所述卷绕式电芯的上下端面均设置有绝缘件；
或，正极片与负极片之间的隔膜具有沿所述卷绕式电芯的轴线方向延伸至所述负极片两端的隔离部。
作为本实用新型的一种优选方案，所述极耳的长度超过所述卷绕式电芯的半径。
作为本实用新型的一种优选方案，所述盖帽和所述底壳均采用金属材料制成。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的豆式电池通过弯折极片上未涂覆活性物质的留白区域形成极耳，相较于另外单独在极片上焊接极耳的连接结构，具有更高的结构强度和稳定性，对电池循环中产生的对极片的挤压力具有较强的承受能力，折叠部可在极片膨胀时展开以提供缓冲，防止极耳发生断裂，使电池具有更高的可靠性。此外，因省略了极耳制作成本和焊接操作的成本，降低了生产成本，同时也提高了电池的生产效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例的豆式电池的***图；
图2为本实用新型实施例的卷绕式电芯的俯视图；
图3为本实用新型实施例的正极片的侧面示意图；
图4为图3的俯视图；
图5为本实用新型实施例的卷绕式电芯的展开图。
图中：
1、底壳；2、卷绕式电芯；21、正极片；211、正极耳；22、负极片；221、负极耳；23、隔膜；24、绝缘胶纸；3、盖帽；100、折叠部；101、第一分段；102、第二分段；103、第三分段；200、活性物质；300、折角区。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之“上”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之“下”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，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多个该特征。
如图1至图3所示，本实施例的豆式电池包括底壳1、卷绕式电芯2和盖帽3，底壳1和盖帽3装配后形成密闭的容纳腔，卷绕式电芯2封装于容纳腔内，卷绕式电芯2由正极片21、负极片22及隔膜23卷绕而成，正极片21和负极片22均由相应的正负极箔材涂覆对应的活性物质200得到，正极片21和负极片22的一端均设置有未涂覆活性物质200的留白区域，留白区域经弯折后形成正极耳211或负极耳221，正极耳211与底壳1连接，负极耳221与盖帽3连接。留白区域上还设置有折叠部100，折叠部100设置在活性物质200与正极耳211或负极耳221之间，折叠部100由留白区域经至少两次弯折后得到，折叠部100呈Z字型方式折叠。
本实施例的豆式电池通过弯折正极片21和负极片22上未涂覆活性物质200的留白区域形成正极耳211和负极耳221，相较于另外单独在极片上焊接极耳的电连接结构，具有更高的结构强度和稳定性，对电池循环中产生的对正极片21和负极片22的挤压力具有较强的承受能力，同时，折叠部100可在极片膨胀时展开，使正极片21、负极片22的长度得到一定程度的增长以提供缓冲，防止正极耳211和负极耳221发生断裂，使电池具有更高的可靠性。折叠部100的折叠次数至少为两次，当为两次折叠时，如图3所示，折叠部100的侧面呈反Z型，也类似S型。此外，因省略了极耳制造成本和焊接极耳的成本，提高了电池的生产效率，降低了生产成本。此外，由于存在折叠部100，在将正极耳211和负极耳221焊接到底壳1或盖帽3上时，有利于减小焊接时因拉扯正极耳211或负极耳221产生的留白区域断裂风险。
在另一些实施例中，正极耳211与盖帽3连接，负极耳221与底壳1连接。
如图2至图5所示，优选的，活性物质200涂覆在正负极箔材的两面，且沿正极片21及负极片22的长度方向，两面活性物质200的端部对齐。活性物质200通过对齐涂布的方式实现沿正极片21或负极片22长度方向两面对齐，使得正极片21和负极片22在膨胀时的两侧受力较为均匀，若正极片21或负极片22的一面活性物质200和另一面的活性物质200在极片的长度方向上不对齐，正极片21或负极片22上将存在一面涂覆有活性物质200，另一面的相对位置未涂覆活性物质200的区域，正极片21或负极片22在膨胀时容易在此区域处发生破裂，易导致电池内阻增大甚至无法使用。
如图3所示，进一步的，折叠部100由留白区域经过两次弯折后形成，使留白区域上形成重叠设置的第一分段101、第二分段102和第三分段103，第二分段102设置在第一分段101和第三分段103之间，正极耳211和负极耳221设置在第三分段103上，第一分段101的长度大于第二分段102的长度，从而使折叠部100与活性物质200的边缘间隔设置。
在一个具体的实施例中，在距离涂料区，即距离活性物质200的边缘5mm至7mm的留白区域处第一次将正极片21或负极片22往涂料区弯折，然后在距离第一次弯折3mm至5mm处进行反向的第二次弯折，最终形成的折叠部100为三层结构。此种折叠部100的第二弯折处仍然距离活性物质200的边缘具有一定距离，因此在正极片21或负极片22膨胀时，活性物质200的边缘不会与折叠部100发生结构上的干涉，可防止涂覆的活性物质200发生脱落现象。
在一些实施例中，卷绕式电芯2呈圆柱状，此时，优选正极耳211和负极耳221分别处于卷绕式电芯2的上下两端，使正极耳211或负极耳221方便焊接至盖帽3或底壳1上。
当然，卷绕式电芯2也不仅限于圆柱状，还可以为椭圆柱状或方柱状。
具体的，在一实施例中，正极耳211与底壳1点焊连接，负极耳221与盖帽3点焊连接。
如图4所示，进一步的，正极片21的留白区域在弯折后形成呈等腰直角三角形的折角区300。因此使得弯折后形成的正极耳211朝与卷绕式电芯2的端面垂直的方向引出，更方便正极耳211与底壳1或盖帽3的连接。负极片22的留白区域也具有相同的结构。
优选的，折角区300采用绝缘胶纸24进行粘合。作为加强件，绝缘胶纸24在弯折区域进行粘合，使正极耳211和负极耳221能维持较为稳定的形态，防止正极耳211或负极耳221经过长时间的使用后，在弯折区域发生变形影响卷绕式电芯2的正常使用。另外，可以对弯折区域进行缓冲，在一定程度上减缓弯折区域的应力。同时，还可以防止弯折处发生回弹对后续的正极耳211和负极耳221的焊接操作造成不利影响。
为了进一步增强绝缘胶纸24对弯折区域的保护作用，可以在弯折区域缠绕多层绝缘胶纸24。
进一步的，正极耳211和负极耳221远离活性物质200的一端分别与底壳1和盖帽3焊接。将焊接点设置在正极耳211和负极耳221的端部，使得焊接操作更容易进行。
进一步的，正极耳211和负极耳221的长度均超过卷绕式电芯2的半径。正极耳211和负极耳221通常采用点焊的方式与底壳1和盖帽3连接，由于焊接操作都在电池壳体的内部进行，需要先完成焊接然后再装配，若正极耳211和负极耳221的长度过短，焊接的操作空间将十分有限，导致焊接难度过大，焊接质量无法保证。正极耳211和负极耳221的长度均超过卷绕式电芯2的半径，使焊接操作的难度较小，焊接质量较高。例如，在焊接正极耳211和底壳1的底面时，先将卷绕式电芯2抬高，使正极耳211的端部与底壳1的底面接触，并使正极耳211与底壳1的底面呈较大的倾斜角度，由于此时卷绕式电芯2的其他部分距离焊接点，即距离正极耳211的端部足够远，有充足的焊接空间保证焊接的顺利进行。当正极耳211焊接完毕后，将卷绕式电芯2放入底壳1内部，正极耳211自动被压平，贴合到卷绕式电芯2的下端面上，再使负极耳221与卷绕式电芯2的上端面倾斜较大的角度，焊接负极耳221到盖帽3上，扣上盖帽3后，负极耳221自动被压平，贴合到卷绕式电芯2的上端面上，使得卷绕式电芯2在整体形态上没有凸出的部件，如此能充分利用底壳1和盖帽3形成的容纳腔的容积，使电池的结构紧凑、整体体积较小，同时，正极耳211和负极耳221不会与底壳1或盖帽3的内壁发生结构上的干涉，避免了短路的风险。
在另一些实施例中，正极耳211焊接在盖帽3上，负极耳221焊接在底壳1上。
进一步的，在正极耳211和负极耳221靠近卷绕式电芯2的一面均设置有绝缘件，由于正极耳211贴合在卷绕式电芯2的下端面，负极耳221贴合在卷绕式电芯2的上端面，绝缘件可防止正极耳211与负极片22、负极耳221与正极片21发生直接接触而导致短路。
在另一些实施例中，正极片21与负极片22之间的隔膜23具有沿卷绕式电芯2的轴线方向延伸至负极片22两端的隔离部。负极片22的宽度大于正极片21的宽度，因此使隔膜23覆盖负极片22宽度方向上的两端即可实现绝缘。如此设置无需额外在卷绕式电芯2的端面上设置绝缘件，降低了豆式电池的制备难度和成本，提升了生产效率，同时无需改变现有电池的制备工艺和设备，有利于卷绕式豆式电池的大规模生产，且绝缘性良好。
底壳1和盖帽3均可依据卷绕式电芯2的形状适应性地设计为一端开口的筒状、椭圆柱状或方柱状结构，底壳1和盖帽3均采用金属材料制作。
当上述豆式电池呈圆柱状时，优选其直径高度比大于或等于1。
为了进一步提高豆式电池的安全性，可以使用具有耐高温(130至150摄氏度)特性和/或具有高机械强度的隔膜23，例如采用芳纶隔膜。
在一些实施例中，豆式电池为可充电电池，可适用于微小型电子器件，满足智能穿戴设备的需要。
作为本实用新型优选的实施方案，在本说明书的描述中，参考术语“优选的”、“进一步的”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实用新型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。
以上实施例仅用来说明本实用新型的详细方案，本实用新型并不局限于上述详细方案，即不意味着本实用新型必须依赖上述详细方案才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (9)
1.一种豆式电池，其特征在于，包括底壳、卷绕式电芯和盖帽，所述底壳和所述盖帽装配后形成密闭的容纳腔，所述卷绕式电芯的极片呈长条状，所述极片沿其长度方向的一端设置有未涂覆活性物质的留白区域，所述留白区域经弯折后形成极耳；
所述卷绕式电芯的一所述极耳与所述底壳连接，另一所述极耳与所述盖帽连接；
所述留白区域上还设置有折叠部，所述折叠部由所述留白区域经至少两次弯折后形成，所述折叠部呈Z字型方式折叠。
2.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述折叠部由所述留白区域经过两次弯折后形成，使所述留白区域上形成重叠设置的第一分段、第二分段和第三分段，所述第二分段设置在所述第一分段和所述第三分段之间，所述极耳设置在所述第三分段上，所述第一分段的长度大于所述第二分段的长度。
3.根据权利要求2所述的豆式电池，其特征在于，所述第一分段的长度为5mm至7mm之间，所述第二分段的长度为3mm至5mm之间。
4.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述极片包括箔材和所述活性物质，所述活性物质涂覆在所述箔材的两面，且沿所述极片的长度方向，两面所述活性物质的端部对齐。
5.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述留白区域弯折后形成呈等腰直角三角形的折角区。
6.根据权利要求5所述的豆式电池，其特征在于，所述折角区设置有加强件。
7.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述卷绕式电芯的上下端面均设置有绝缘件；
或，正极片与负极片之间的隔膜具有沿所述卷绕式电芯的轴线方向延伸至所述负极片两端的隔离部。
8.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述极耳的长度超过所述卷绕式电芯的半径。
9.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述盖帽和所述底壳均采用金属材料制成。
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