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CN114204224B - 一种电池 - Google Patents

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CN114204224B CN202010899177.5A CN202010899177A CN114204224B CN 114204224 B CN114204224 B CN 114204224B CN 202010899177 A CN202010899177 A CN 202010899177A CN 114204224 B CN114204224 B CN 114204224B
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Abstract

本申请提供了一种电池，包括：壳体；盖板，所述盖板封盖所述壳体；极芯，所述极芯设置于所述壳体内；所述极芯上设有极耳，多个所述极耳汇合后与所述盖板连接；所述盖板与所述极芯之间形成有容置折弯的极耳的极耳折弯空间，所述极耳折弯空间沿第一方向的高度大于D/10且小于3D/4，D为所述极芯的厚度。本申请电池具有合理的极耳折弯空间设计，该空间设计既能保证极耳折弯角保持在一定范围内避免短路，提升电池安全性，又能保证电芯容量。

Description

一种电池
技术领域
本申请涉及电池领域，尤其是涉及一种二次电池。
背景技术
相关技术的二次电池，从极芯引出的极耳在与盖板相连的过程中会发生不同程度弯折，极耳弯折时，极耳根部发生倾斜致使极耳根部压倒隔膜，倾斜严重时极耳根部会越过隔膜和极片接触造成二次电池发生短路。电池壳体内的空间设计对极耳弯折角度具有一定的影响，空间过小，则导致极耳在很小的空间内始终处于被挤压状态，无法达到极耳折弯角的要求，进而导致发生短路。折弯空间过大，则会损失电芯高度利用率，导致电芯容量减少。
发明内容
本申请内容旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本申请提供一种电池，包括：
壳体；
盖板，所述盖板封盖所述壳体；
极芯，所述极芯设置于所述壳体内；所述极芯上设有极耳；
所述盖板与所述极芯之间形成有容置折弯极耳的极耳折弯空间，所述极耳折弯空间沿第一方向的高度大于D/10且小于3D/4；
D为所述极芯的厚度。
所述极耳折弯空间沿所述第一方向的高度为Dg，Dg进一步满足关系式：
D*sin45°≥Dg≥ [D/2-（tan（90°- a）*Dz）]×tanβ；
D为所述极芯的厚度，Dz为1mm-2mm，a 为所述极耳折弯角，β为10-30度。
所述极耳折弯角为45-135度。
所述极芯包括正极片、负极片以及设置于所述正极片与所述负极片之间的隔膜；
所述极耳折弯空间分为极耳折弯区和极耳过渡区；
所述极耳折弯区设于所述隔膜的端部，所述极耳在所述隔膜的端部发生弯折并形成极耳折弯角，所述极耳折弯角位于所述极耳折弯区内；
所述极耳过渡区设于所述极耳折弯区与所述盖板之间；折弯后的所述极耳穿过所述极耳过渡区与所述盖板固定连接。
所述极耳折弯区沿所述第一方向的高度为1-2mm。
沿所述第一方向，所述隔膜高度大于所述负极片高度，所述负极片高度大于所述正极片高度；
沿所述第一方向，所述隔膜的超过所述负极片端部的部分为外露隔膜，所述外露隔膜所在的区域构成隔膜延伸区；
所述极耳在所述隔膜延伸区和所述极耳折弯区的交界处发生弯折并形成所述极耳折弯角。
所述隔膜延伸区内，所述外露隔膜与所述极耳平行。
所述电池还包括内隔圈和外隔圈；
所述内隔圈和所述外隔圈分别与所述盖板固定连接；
所述内隔圈下表面与所述极芯上端面之间距离为0—1mm。
多个所述极耳汇合并形成极耳汇合部；所述极耳汇合部外装设有极耳保护片；
所述盖板上还设有盖板引出片，所述极耳保护片与所述盖板引出片连接。
所述极耳保护片的宽度为8-12mm。
本申请的有益效果：
本申请通过对电池壳体内极耳折弯空间的设计，既能避免极耳折弯空间过小导致极耳被挤压引发短路；又能避免极耳折弯空间过大导致极耳被拉扯并损失电芯高度利用率。本申请电池具有合理的空间设计，保证极耳折弯角保持在一定范围内避免短路，提升了电池安全性，又保证了电芯高度利用率进而提升电芯容量。
本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本申请实施例的电池的剖面示意图；
图2是本申请实施例电池极芯的极耳汇合后未折弯或展开时示意图。
图3是本申请实施例的电池的极芯未合芯前或展开时与盖板平行连接的示意图。
附图标记：
10、电池；
1、壳体；11、隔膜延伸区；12、极耳折弯区；13、极耳过渡区；
2、盖板；21、盖板引出片；22、极柱；23、焊点；24、绝缘件；
3、极芯；31、正极片；32、负极片；33、隔膜；34、极耳；35、极耳保护片；341、极耳端部错层区；342、极耳焊接区；343、预焊压合区；
4、内隔圈；
5、外隔圈。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”、“内”、“外”、 “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。
下面参考附图描述本申请实施例的电池10。电池10可以为锂离子二次电池或为其他类型的电池。
如图1所示，本申请实施例电池10包括：壳体1，盖板2和极芯3。壳体1内设有用于容置极芯3的空腔，极芯3设置于壳体1空腔。壳体1一端设有开口，盖板2封盖于壳体1的开口处。极芯3为叠片式极芯或是卷绕式极芯。极芯3的数量为至少一个，例如，壳体1内设有一个极芯3，或是壳体1内设有二个极芯3，或是壳体1内设有三个极芯3等。极芯3的数量不做具体限制，能够满足实际的安装以及使用需求即可。极芯3包括正极片31、负极片32以及设置于正极片与负极片之间的隔膜33。如图1所示，A-A线为正极片31端部所在直线；B-B线为负极片32端部所在直线；C-C线为隔膜33端部所在直线；隔膜33沿第一方向的高度大于负极片32沿第一方向的高度，负极片32沿第一方向的高度大于正极片31沿第一方向的高度。所述第一方向为电池10的高度方向。沿第一方向上，隔膜33的超过负极片32端部的部分为外露隔膜。极芯3上设有多个极耳34，多个极耳34分别与极芯3中的极片相连。极耳34包括正极耳和负极耳，正极耳与正极片相连，负极耳与负极片相连。多个正极耳的一端分别与正极片相连，多个正极耳的另一端汇合后与盖板相连。多个负极耳的一端分别与负极片相连，多个负极耳的另一端汇合后与盖板相连。
如图1所示，盖板2与极芯3之间形成有容置折弯的极耳34的极耳折弯空间。极耳折弯空间包括极耳折弯区12和极耳过渡区13。如图1所示，D-D线为极耳折弯区12和极耳过渡区13的分割线。D-D线与E-E线之间的区域为极耳过渡区13。沿第一方向上，隔膜33的超过负极片32端部的部分为外露隔膜，外露隔膜所在的区域构成隔膜延伸区11。隔膜延伸区11、极耳折弯区12和极耳过渡区13沿第一方向依次分布。极耳过渡区13设于极耳折弯区12与盖板2之间且极耳过渡区13与极耳折弯区12相邻设置。折弯后的极耳34穿过极耳过渡区13与盖板2固定连接。所述第一方向为电池10的高度方向。极耳折弯区12沿第一方向的高度为1mm-2mm。隔膜延伸区11内，外露隔膜与极耳平行，避免极耳压倒隔膜产生短路。
极耳折弯区12位于隔膜33的端部，极耳34在隔膜33的端部发生弯折并形成极耳折弯角a，极耳折弯角a位于极耳折弯区12内。具体的，极耳34在隔膜延伸区11和极耳折弯区12的交界处发生弯折并形成极耳折弯角a。极耳折弯角a为45°—135°。优选的，极耳折弯角为60°—120°。极耳折弯角的角度设计，避免了极耳折弯时，极耳折弯角过小导致正负极、隔膜相互挤压，进而出现电池短路风险。
盖板2内侧面设有盖板引出片21，盖板引出片21与极芯3之间构成极耳折弯空间。极耳过渡区13设于极耳折弯区12与盖板引出片21之间。盖板2内侧面指与极芯3相对的盖板2的侧面。多个极耳34汇合后，在多个极耳34的汇合处设有极耳保护片35。多个极耳34汇合后形成的极耳汇合部设置于两个极耳保护片35之间。极耳34汇合部与极耳保护片35焊接。极耳保护片35与盖板2的盖板引出片21焊接，进而实现极耳34与盖板2的连接。极耳保护片35的宽度大于等于8mm，且小于等于12mm。极耳保护片35保证极耳焊接时不被超声振裂，造成容量损失的后果。极耳保护片35的宽度设计进一步保证给后续激光焊接提供充足的焊接区域，也保证激光焊时能完全压紧，提高激光焊接的可靠性。如图1实施例所示，电池10具有两个极芯3，盖板2具有两个盖板引出片21。每个极芯3的多个极耳34汇合后，折弯与盖板引出片21平行，并分别与盖板引出片21焊接，进而保证盖板引出片21与极耳保护片35实现可靠焊接。盖板2上设有极柱22，盖板引出片21与极柱22相连，极耳保护片35与盖板引出片21焊接，进而实现连接以及电流传导。盖板2内侧面与盖板引出片21之间还设有绝缘件24，绝缘件24将盖板2与极芯正负极绝缘，防止正负极同时接触盖板导致电池短路。
为了能够保证极耳折弯角a保持在一定范围内避免短路，又能提升电芯高度利用率，极耳折弯空间沿第一方向的高度大于D/10且小于3D/4，D为所述极芯的厚度。
极耳折弯空间沿第一方向的高度为Dg，满足关系式：D*sin45°≥Dg≥ [D/2-（tan（90°- a）*Dz）]×tanβ；D为所述极芯的厚度，β为10°-30°，即β为10-30度；Dz为1mm-2mm，a为所述极耳折弯角，45°<=a<=135°，即a为45-135度。
例如，当极耳折弯角a为30°，Dz为1mm, β为10°时，[D/2-（tan（90°- a）*Dz）]×tanβ=[D/2-（tan（90°- 30°）*1）]×tan10°。
本申请实施例对极耳折弯空间进行设计，可使极耳折弯空间在一个合理优化的范围，即能避免极耳被挤压导致短路，又能提升电芯高度利用率，提升电芯容量。
本申请实施例电池10还进一步包括内隔圈4和外隔圈5。内隔圈4、外隔圈5均与盖板2固定连接。内隔圈4、外隔圈5与盖板2可以卡扣连接。内隔圈4设置于盖板2内侧面，内隔圈4下端面与极芯3上端面之间的距离为0-1mm，通过该距离设置，可以进一步限定和支撑折弯空间，同时防止极芯3在第一方向上窜动。外隔圈5设置于盖板2内侧面，且与所述第一方向垂直设置。通过设置外隔圈5，可防止极芯3沿第二方向晃动。所述第二方向与所述第一方向垂直。具体所述第二方向为电池10的宽度或长度方向。外隔圈5与极芯3之间具有一定间隙，以防止极芯3膨胀后与外隔圈5挤压受力。
如图2所示，本申请一实施例电池极芯的极耳汇合后未折弯时或展开时示意图。一个极芯3 的多个极耳34汇合后依次形成极耳端部错层区341、极耳焊接区342、预焊压合区343。极耳端部错层区341的宽度为d1，极耳焊接区342设有极耳保护片35，极耳保护片35的宽度为d2，极耳保护片35的宽度方向为图2中的左右方向，预焊压合区343的宽度为d3，极芯3的厚度为D，外露于极芯3的外露的极耳的长度根据极耳端部错层区341的宽度、极耳焊接区342的宽度、预焊压合区343的宽度、极芯3的厚度、极耳34的极耳折弯角a确定。极耳34的极耳折弯角为a，外露于极芯3的外露的极耳的长度为L，满足关系式：L=d1+d2+d3+D/2*tana，45°<=a<=135°。0mm<d1<8mm，优选地，d1为4mm，这样设置能够使极耳端部错层区341的宽度适宜，可以避免极耳端部错层区341的宽度过宽，从而可以使外露于极芯3的极耳的长度更加适宜。8mm≤d2≤12mm，优选地，d2为10mm，如此设置能够使极耳保护片35的宽度适宜，可以保证极耳焊接区342的焊接宽度，从而可以使外露于极芯3的极耳的长度更加适宜，更加有利于极芯3的生产和制造。0.5mm≤d3≤2mm，优选地，d3为1.5mm，在焊接多个极耳34时，通过将d3设置为1.5mm，能够使预焊压合区343的宽度适宜，可以使预焊压块压紧多个极耳34，从而可以保证多个极耳34的焊接质量，进而可以保证极芯3的生产质量。
如图3所示，本申请一实施例的电池的极芯未合芯前或展开时与盖板平行连接的示意图。多个极耳34汇合后与电池10的盖板2焊接并形成焊点23。极芯3至焊点23间的间隔距离根据极芯3的厚度、极耳34的极耳折弯角a、极耳保护片35的宽度确定。极芯3至焊点23的间隔距离为L1，极芯3的厚度为D，极耳保护片35的宽度为d2，极耳34的极耳折弯角为a，满足关系式：L1=D/2*tana+d2/2，其中，极耳折弯角a满足关系式：45°≤a≤135°。极芯3的隔膜33的与焊点23相对的端部至焊点23的中点位置的间隔距离为L1，如此设置能够进一步避免极耳34折弯后被拉扯，可以进一步防止极耳34撕裂。并且，极耳34可活动长度更加适宜，防止极耳34被挤压，提升电池10的使用安全性。
根据本申请实施例的电池10的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“具体实施例”、“具体示例”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。
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，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 (8)

1.一种电池，包括：
壳体；
盖板，所述盖板封盖所述壳体；
极芯，所述极芯设置于所述壳体内；所述极芯上设有极耳；多个所述极耳汇合后与所述盖板连接；
其特征在于：
所述盖板与所述极芯之间设有容置折弯的极耳的极耳折弯空间，所述极芯包括隔膜，所述极耳在所述隔膜的端部发生弯折并形成极耳折弯角，所述极耳折弯空间沿第一方向的高度大于D/10且小于3D/4，所述极耳折弯角为45-135度，以避免电池短路；
D为所述极芯的厚度；
所述极耳折弯空间沿所述第一方向的高度为Dg，Dg进一步满足关系式：
D*sin45°≥Dg≥[D/2-（tan（90°-a）*Dz）]×tanβ；
Dz为1mm-2mm，a为所述极耳折弯角，β为10-30度。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述极芯包括正极片、负极片以及设置于所述正极片与所述负极片之间的隔膜；
所述极耳折弯空间分为极耳折弯区和极耳过渡区；
所述极耳折弯区设于所述隔膜的端部，所述极耳折弯角位于所述极耳折弯区内；
所述极耳过渡区设于所述极耳折弯区与所述盖板之间；折弯后的所述极耳穿过所述极耳过渡区与所述盖板固定连接。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述极耳折弯区沿所述第一方向的高度为1-2mm。
4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，
沿所述第一方向，所述隔膜高度大于所述负极片高度，所述负极片高度大于所述正极片高度；
沿所述第一方向，所述隔膜的超过所述负极片端部的部分为外露隔膜，所述外露隔膜所在的区域构成隔膜延伸区；
所述极耳在所述隔膜延伸区和所述极耳折弯区的交界处发生弯折并形成所述极耳折弯角。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述隔膜延伸区内，所述外露隔膜与所述极耳平行。
6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
所述电池还包括内隔圈和外隔圈；
所述内隔圈和所述外隔圈分别与所述盖板固定连接；
所述内隔圈下表面与所述极芯上端面之间距离为0—1mm。
7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，
多个所述极耳汇合并形成极耳汇合部；所述极耳汇合部外装设有极耳保护片；
所述盖板上还设有盖板引出片，所述极耳保护片与所述盖板引出片连接。
8.根据权利要求7所述的电池，其特征在于，所述极耳保护片的宽度为8-12mm。
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