技术领域
[0001] 本实用新型涉及电池技术领域,尤其涉及一种电池及电池装置。
相关背景技术
[0002] 当电池的电极极片采用复合集流体的设计时,由于复合集流体具有不导电的高分子聚合物层,使得多片电极极片的复合集流体无法直接进行焊接。对此,针对复合集流体,采用可导电的拼接极耳与复合集流体焊接。然而,在现有电池的设计方案中,拼接极耳与复合集流体的焊接位置布置不当,存在拼接极耳与复合集流体的焊接面积不足的问题,影响焊接效果,难以满足电极极片的过流要求,或者,存在拼接极耳与高分子聚合物层部分重叠的问题,导致多片电极极片叠置后在上述重叠区域产生不平整甚至褶皱,还会导致负极电极极片发生析锂,降低电池的电性能。实用新型内容
[0003] 本实用新型的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种导电延伸件与集流体的焊接面积充足且避免与活性物质层产生重叠的电池。
[0004] 为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
[0005] 根据本实用新型的一个方面,提供一种电池,其中,包括电极极片以及电极输出端子,所述电极极片包括集流体、活性物质层及导电延伸件,所述集流体包括基材层及两层导电层,两层所述导电层分别设置于所述基材层的相反两个表面,所述活性物质层设置于所述集流体的表面的部分区域,所述集流体具有电连接区,所述电连接区位于所述集流体未设置活性物质层的区域,所述导电延伸件具有第一端部和第二端部,所述第一端部连接于所述电极输出端子,所述第二端部与所述电连接区叠置,所述第二端部的第一部分与所述电连接区焊接连接而形成连接区域,所述第二端部的第二部分位于所述第一部分靠近所述活性物质层的一侧;其中,沿所述电连接区的延伸方向,所述第二部分的长度为第一长度,所述连接区域靠近所述活性物质层的一端与所述活性物质层之间的距离为第二长度,所述第一长度与所述第二长度的比值为0.1~0.9。
[0006] 由上述技术方案可知,本实用新型提出的电池的优点和积极效果在于:
[0007] 本实用新型提出的电池的电极极片包括集流体、活性物质层及导电延伸件,导电延伸件的第一端部与电极输出端子相连接,导电延伸件的第二端部具有第一部分和第二部分,第一部分焊接连接于集流体的电连接区并形成连接区域,第二部分位于第一部分靠近活性物质层的一侧。其中,第二部分的长度为第一长度,连接区域靠近活性物质层的一端与活性物质层之间的距离为第二长度,第一长度与第二长度的比值为0.1~0.9。通过上述设计,本实用新型能够避免导电延伸件的第二端部的第二部分距离活性物质层过远,据此保证第二端部的第一部分与集流体的电连接区具有足够的焊接面积,确保导电延伸件与集流体的有效焊接,满足电极极片的过流要求。同时,本实用新型能够避免第二部分距离活性物质过近,据此避免在装配过程中由于加工公差和定位误差等因素使得第二部分与活性物质层产生重叠,保证多片电极极片叠置后的平整度,并能避免负极电极极片发生析锂,保证电池的电性能。
[0008] 本实用新型的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷,提供一种能够满足电极极片的过流要求且电性能稳定的电池装置。
[0009] 为实现上述目的,本实用新型采用如下技术方案:
[0010] 根据本实用新型的另一个方面,提供一种电池装置,其中,包括本实用新型提出的所述电池。
[0011] 由上述技术方案可知,本实用新型提出的电池装置的优点和积极效果在于:
[0012] 本实用新型提出的电池装置,通过采用本实用新型提出的电池,能够满足电极极片的过流要求,同时保证电池的电性能。
具体实施方式
[0036] 体现本实用新型特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施例上具有各种的变化,其皆不脱离本实用新型的范围,且其中的说明及附图在本质上是作说明之用,而非用以限制本实用新型。
[0037] 在对本实用新型的不同示例性实施方式的下面描述中,参照附图进行,所述附图形成本实用新型的一部分,并且其中以示例方式显示了可实现本实用新型的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是,可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案,并且可在不偏离本实用新型范围的情况下进行结构和功能性修改。而且,虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本实用新型的不同示例性特征和元件,但是这些术语用于本文中仅出于方便,例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本实用新型的范围内。
[0038] 参阅图1,其代表性地示出了本实用新型提出的电池的电极极片100的立体结构示意图。在该示例性实施方式中,本实用新型提出的电池是以应用于车载电池为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是,为将本实用新型的相关设计应用于其他类型的电池装置中,而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化,这些变化仍在本实用新型提出的电池的原理的范围内。
[0039] 如图1所示,在本实用新型的一实施方式中,本实用新型提出的电池包括电极极片100以及电极输出端子200。配合参阅图2至图5,图2中代表性地示出了图1中的A部分的放大示意图;图3中代表性地示出了图1的平面示意图;图4中代表性地示出了图3中的B部分的放大示意图;图5中代表性地示出了沿图4中的直线C‑C所作的截面图。以下将结合上述附图,对本实用新型提出的电池的各主要组成部分的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。
[0040] 如图1至图5所示,在本实用新型的一实施方式中,该电极极片100包括集流体110、活性物质层120及导电延伸件130。该集流体110包括基材层及两层导电层,两层导电层分别设置于该基材层的相反两个表面。该活性物质层120设置于集流体110的表面的部分区域,具体地,活性物质层120是设置于导电层背向基材层的表面,集流体110具有电连接区111,该电连接区111位于集流体110未设置活性物质层120的区域。该导电延伸件130具有第一端部131和第二端部132,该第一端部131连接于该电极输出端子200,该第二端部132与集流体110的该电连接区111叠置,且第二端部132的第一部分1321与电连接区111焊接连接而形成连接区域133,第二端部132的第二部分1322位于该第一部分1321靠近活性物质层120的一侧。在此基础上,沿电连接区111的延伸方向,该第二部分1322的长度为第一长度L1,该连接区域133靠近活性物质层120的一端与活性物质层120之间的距离为第二长度L2,该第一长度L1与第二长度L2的比值为0.1~0.9,例如0.1、0.12、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.6、
0.7、0.75、0.8、0.85、0.9等。通过上述设计,本实用新型能够避免导电延伸件130的第二端部132的第二部分1322距离活性物质层120过远,据此保证第二端部132的第一部分1321与集流体110的电连接区111具有足够的焊接面积,确保导电延伸件130与集流体110的有效焊接,满足电极极片100的过流要求。同时,本实用新型能够避免第二部分1322距离活性物质过近,据此避免在装配过程中由于加工公差和定位误差等因素使得第二部分1322与活性物质层120产生重叠,保证多片电极极片100叠置后的平整度,并能避免负极电极极片100发生析锂,保证电池的电性能。
[0041] 具体而言,集流体110的电连接区111与导电延伸件130进行焊接时,连接区域133的长度并不与上述二者重叠部分(即第二端部132)的长度一致,这就使得导电延伸件130的第二端部132与电连接区111焊接后还存在一部分为未与集流体110相互固定的自由端(即第二部分1322)。如果将导电延伸件130朝向活性物质层120的一侧边缘与连接区域133的边缘设计为完全一致,或者二者的距离过近(例如第一长度L1与第二长度L2的比值小于0.1)时,那么在焊接过程中,加工公差可能导致连接区域133向活性物质层120偏移,从而导致实际焊接面积不足,无法满足电极极片100的过流要求。再者,当上述的自由端的长度过大(例如第一长度L1与第二长度L2的比值大于0.9)时,加工公差可能导致自由端超出电连接区111部分,而导致自由端与活性物质层120部分重叠,如存在该种情况,当电池中的多层电极极片100重叠并冷压后,多层电极极片100在重叠区域处的界面可能均呈现不平整的状态,且重叠区域处的离子传输路径也被自由端遮挡,这会导致电极极片100在循环过程中产生褶皱,还有可能导致负极电极极片100发生析锂,降低电池的电性能。
[0042] 如图2至图5所示,在本实用新型的一实施方式中,连接区域133的面积小于第二端部132与电连接区111的重叠面积。其中,第二端部132的第一部分1321与电连接区111可以经由点焊的方式连接,此时连接区域133可以由多个焊点排列组成。再者,第二端部132的第一部分1321与电连接区111亦可经由整体焊接的方式连接,此时连接区域133可以呈一个长条形结构。在一些实施方式中,第二端部132的第一部分1321与电连接区111亦可经由其他具体焊接方式连接,据此使得连接区域133可能呈其他形状和结构,并不以本实施方式为限。
[0043] 如图2和图5所示,在本实用新型的一实施方式中,集流体110可以包括基材层及两层导电层,这两层导电层分别设置于该基材层的相反两个表面的全部区域,且两层活性物质层120分别设置于两层导电层背向基材层的表面。由于两层活性物质层120仅设置在集流体110的部分区域,即相当于导电层背向基材层的表面的部分区域未设置活性物质层120,且电连接区111的集流体110也包括基材层和两层导电层,导电延伸件130的第二端部132是经由第一部分1321与导电层焊接连接并形成连接区域133。
[0044] 基于集流体110包括基材层的设计,在本实用新型的一实施方式中,基材层的材质可以为PET、PP、PE、OPP、PI、PVC、ABS、PA、POM、PC、PA6、PA66的其中一者。
[0045] 参阅图6,图6中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的电池在另一示例性实施方式中的电极极片100的局部截面图,其截取位置具体可以参照图5之于图4的截取位置。
[0046] 如图6所示,在本实用新型的一实施方式中,设置有活性物质层120的集流体110的部分区域的表面,与第一端部131和电极输出端子200的连接接触面不平行,换言之,集流体110的电连接区111在电极极片100的厚度方向上弯折,且导电延伸件130的第二端部132位于电连接区111在上述弯折结构的弯折方向上的内侧。在此基础上,第一长度L1与第二长度L2的比值可以进一步为0.1~0.8,例如0.1、0.12、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.65、0.7、
0.75、0.8等。通过上述设计,由于导电延伸件130的第二端部132可以位于电连接区111的弯折方向的内侧,相比于图1至图5示出的实施方式,本实施方式中的导电延伸件130上的第二部分1322随电连接区111弯折后距离活性物质层120更近,且会与电极极片100所在平面产生一定角度,对此,本实用新型进一步缩小第一长度L1与第二长度L2的比值的上限值,据此确保第二部分1322不会抵接或者覆盖活性物质层120,从而避免将活性物质层120的粉末刮蹭掉,破坏其界面,另外还能避免第二部分1322刺穿电极极片100的集流体110,连通相邻的正负极片,导致电池内部发生短路。
[0047] 参阅图7,图7中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的电池在另一示例性实施方式中的电极极片100的局部截面图,其截取位置具体可以参照图5之于图4的截取位置。
[0048] 如图7所示,在本实用新型的一实施方式中,仍以设置有活性物质层120的集流体110的部分区域的表面,与第一端部131和电极输出端子200的连接接触面不平行的设计为例,即仍以集流体110的电连接区111在电极极片100的厚度方向上弯折的设计为例,导电延伸件130的第二端部132可以位于电连接区111在上述弯折结构的弯折方向上的外侧。在此基础上,第一长度L1与第二长度L2的比值可以进一步为0.1~0.8,例如0.1、0.12、0.15、
0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.65、0.7、0.75、0.8等。通过上述设计,由于导电延伸件130的第二端部132可以位于电连接区111的弯折方向的外侧,相比于图1至图5示出的实施方式,本实施方式中的导电延伸件130上的第二部分1322会呈翘起的状态,对此,本实用新型进一步缩小第一长度L1与第二长度L2的比值的上限值,据此降低翘起后的第二部分1322与电池壳体产生搭接的可能性,进而避免电池因此发生短路。
[0049] 基于集流体包括两层导电层的设计,在本实用新型的一实施方式中,导电延伸件130可以具有两个第二端部132,这两个第二端部132分别与第一端部131相连接,且两个第二端部132分别连接于集流体110的电连接区111的两层导电层。其中,设置有活性物质层
120的集流体110的部分区域的表面,与第一端部131和电极输出端子200的连接接触面不平行,即电连接区111在电极极片100的厚度方向上弯折,且两个第二端部132分别位于电连接区111在弯折方向上的内侧和外侧。在此基础上,对于任意一个第二端部132,第一长度L1与第二长度L2的比值可以进一步为0.1~0.8,例如0.1、0.12、0.15、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、
0.65、0.7、0.75、0.8等。
[0050] 参阅图8,图8中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的电池在另一示例性实施方式中的电极极片100的局部截面图,其截取位置具体可以参照图5之于图4的截取位置。
[0051] 如图8所示,在本实用新型的一实施方式中,仍以电连接区111呈弯折结构且第二端部132位于电连接区111的弯折方向上的外侧的设计为例,第二端部132的第二部分1322的边缘与集流体110的电连接区111之间可以经由胶层140粘接固定。通过上述设计,本实用新型能够利用胶层140固定导电延伸件130的第二端部132的第二部分1322,据此避免电连接区111呈弯折结构时造成第二部分1322翘起,从而避免第二部分1322与电池壳体搭接而造成电池短路的问题,进一步保证电池的安全性。
[0052] 基于第二部分1322的边缘与电连接区111之间经由胶层140粘接固定的设计,在本实用新型的一实施方式中,第一长度L1与第二长度L2的比值可以进一步为0.15~0.8,例如0.15、0.16、0.17、0.19、0.2、0.25、0.3、0.4、0.5、0.65、0.7、0.75、0.8等。通过上述设计,本实用新型进一步增大第一长度L1与第二长度L2的比值的下限值,据此设置胶层140时,能够避免因第二部分1322的长度过小过而使其力矩较短,难以随电连接区111弯折。再者,设置胶层140时,当第二部分1322与电连接区111之间仍存在间隙时,长时间后容易造成胶层140失效,本实用新型能够避免上述间隙产生,保证胶层140的有效性。
[0053] 基于第二部分1322的边缘与电连接区111之间经由胶层140粘接固定的设计,在本实用新型的一实施方式中,胶层140可以为绝缘胶层。通过上述设计,本实用新型能够避免第二部分1322与电池壳体搭接而造成电池短路的问题,进一步保证电池的安全性。
[0054] 基于第二部分1322的边缘与电连接区111之间经由胶层140粘接固定的设计,在本实用新型的一实施方式中,胶层140亦可为导电胶层,该导电胶层分别连接活性物质层120与导电延伸件130背向集流体110的表面。通过上述设计,本实用新型能够利用导电胶层实现导电功能,据此进一步提高导电延伸件130与活性物质层120之间的过流能力。
[0055] 基于第二部分1322的边缘与电连接区111之间经由胶层140粘接固定,且胶层140为导电胶层的设计,在本实用新型的一实施方式中,导电胶层的外部可以进一步设置有绝缘胶带(附图未示出)。通过上述设计,本实用新型能够避免导电胶层与电池壳体搭接而造成电池短路的问题,进一步保证电池的安全性。
[0056] 参阅图9,图9中代表性地示出了能够体现本实用新型原理的电池在另一示例性实施方式中的电极极片100的局部放大示意图,其放大区域具体可以参照图2之于图1的放大区域。
[0057] 区别于图1至图8示出的实施方式中采用导电延伸件130包括一个第二连接部的设计,如图9所示,在本实用新型的一实施方式中,导电延伸件130可以包括两个第二连接部,这两个第二连接部分别连接于第一连接部,且两个第二连接部分别以各自的第一部分1321焊接连接于集流体110的电连接区111的相反两个表面。
[0058] 在本实用新型的一实施方式中,本实用新型提出的电池可以包括壳体,该壳体具有多个壁面,这些壁面围合形成容纳电极极片100的容纳腔。其中,电极输出端子200设置于壳体,且壳体上还设置有泄压结构,例如但不限于防爆阀。在此基础上,电极输出端子200与该泄压结构可以位于同一个壁面上。通过上述设计,当电池发生热失控时,壳体内的高温物质会向泄压结构聚集,高温物质同样会浸没距离防爆阀较近的内部组件,比如电池壳体内与电极输出端子200相连接的电连接区111。高温物质的温度通常在600℃以上,可快速将以基材层(基材层的材料熔点一般低于400℃)为基体的电连接区111熔断,据此能够从内部切断发生热失控的电池的电连接,降低发生热失控的电池进一步升温起火的风险。
[0059] 在此应注意,附图中示出而且在本说明书中描述的电池仅仅是能够采用本实用新型原理的许多种电池中的几个示例。应当清楚地理解,本实用新型的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的电池的任何细节或任何部件。
[0060] 综上所述,本实用新型提出的电池的电极极片100包括集流体110、活性物质层120及导电延伸件130,导电延伸件130的第一端部131与电极输出端子200相连接,导电延伸件130的第二端部132具有第一部分1321和第二部分1322,第一部分1321焊接连接于集流体
110的电连接区111并形成连接区域133,第二部分1322位于第一部分1321靠近活性物质层
120的一侧。其中,第二部分1322的长度为第一长度,连接区域133靠近活性物质层120的一端与活性物质层120之间的距离为第二长度,第一长度与第二长度的比值为0.1~0.9。通过上述设计,本实用新型能够避免导电延伸件130的第二端部132的第二部分1322距离活性物质层120过远,据此保证第二端部132的第一部分1321与集流体110的电连接区111具有足够的焊接面积,确保导电延伸件130与集流体110的有效焊接,满足电极极片100的过流要求。
同时,本实用新型能够避免第二部分1322距离活性物质过近,据此避免在装配过程中由于加工公差和定位误差等因素使得第二部分1322与活性物质层120产生重叠,保证多片电极极片100叠置后的平整度,并能避免负极电极极片100发生析锂,保证电池的电性能。
[0061] 基于上述对本实用新型提出的电池的几个示例性实施方式的详细说明,以下将对本实用新型提出的电池装置的一示例性实施方式进行说明。
[0062] 在本实用新型的一实施方式中,本实用新型提出的电池装置包括本实用新型提出的并在上述实施方式中详细说明的电池。
[0063] 在本实用新型的一实施方式中,本实用新型提出的电池装置可以是电池包。在一些实施方式中,本实用新型提出的电池装置亦可是电池模组。
[0064] 在此应注意,附图中示出而且在本说明书中描述的电池装置仅仅是能够采用本实用新型原理的许多种电池装置中的几个示例。应当清楚地理解,本实用新型的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的电池装置的任何细节或任何部件。
[0065] 综上所述,本实用新型提出的电池装置,通过采用本实用新型提出的电池,能够满足电极极片的过流要求,同时保证电池的电性能。
[0066] 以上详细地描述和/或图示了本实用新型提出的电池及电池装置的示例性实施方式。但本实用新型的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式,相反,每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时,用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外,权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用,不是对其对象的数字限制。
[0067] 虽然已根据不同的特定实施例对本实用新型提出的电池及电池装置进行了描述,但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本实用新型的实施进行改动。