CN222581299U - 电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电池，包括：壳体、极片以及加强板，壳体的周侧具有宽面和窄面，宽面的面积大于窄面的面积；极片设置在壳体内，且极片平行于窄面；加强板位于极片和窄面之间，加强板具有相对的第一侧面和第二侧面，第一侧面朝向窄面，第二侧面朝向极片，第一侧面为弧形面。本实用新型解决了现有技术中的电池容易膨胀失效的问题。

Description

电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种电池。

背景技术

方壳锂电池具有两个窄面、两个宽面，正、负极片介于两个宽面之间，与两个宽面平行，与两个窄面垂直。当负极中不含硅基材料或含量小于3％时，极片膨胀率小，金属方壳的宽面尚能抑制，不鼓胀。当负极中硅基材料含量大于3％时，宽面无法抑制，电池鼓胀而失效。该问题制约了硅基材料在方壳锂电池中的应用，影响了方壳锂电池容量的提升。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池，以解决现有技术中的电池容易膨胀失效的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种电池，包括：壳体、极片以及加强板，壳体的周侧具有宽面和窄面，宽面的面积大于窄面的面积；极片设置在壳体内，且极片平行于窄面；加强板位于极片和窄面之间，加强板具有相对的第一侧面和第二侧面，第一侧面朝向窄面，第二侧面朝向极片，第一侧面为弧形面。

进一步地，沿第一侧面的中心向边缘的方向，第一侧面与窄面之间的距离逐渐减小，第一侧面的边缘处与窄面抵接。

进一步地，第一侧面具有第一边和第二边，第一边与宽面平行，第二边与宽面垂直，第一边呈弧形，且沿第一边的中心向两侧的方向，第一边与窄面之间的距离逐渐减小，第二边呈直线型。

进一步地，第一侧面与窄面之间的距离的最大值为0.5～2mm。

进一步地，加强板边缘处的厚度与中心处的厚度之间的厚度差为0.5～5mm。

进一步地，加强板具有一个或者多个加强孔，当加强孔为多个时，各加强孔在加强板上阵列排布。

进一步地，窄面的宽度与宽面的长度之间的比例为0.35～0.80。

进一步地，电池还包括绝缘膜，绝缘膜设置在极片的外侧，加强板设置在绝缘膜的外侧，第二侧面与绝缘膜接触。

进一步地，加强板为多个，且极片相对的两侧均设置有加强板，两侧的加强板分别与壳体两侧的窄面接触配合。

进一步地，电池还包括：极耳、连接片以及盖板，极耳与极片电连接；连接片与极耳电连接；盖板盖设在壳体上，并遮挡壳体内的极片，盖板上设置有极柱，连接片与极柱电连接。

应用本实用新型的技术方案，通过设置有壳体，并将放置在壳体内的极片设置为平行于壳体的窄面，从而使得极片的表面朝向窄面，这样，当极片膨胀时，其膨胀应力直接作用于窄面，由于窄面的面积相比于宽面较小，因而窄面可以承受更大的力，从而使得壳体对极片膨胀的抑制力更强。同时，又在极片和壳体窄面之间设置了加强板，加强板具有一个为平面的第二侧面和一个为弧形面的第一侧面，其中为平面的第二侧面贴合极片并能够将极片的膨胀应力通过彼此之间的挤压实现传递，为弧形面的第一侧面则贴近壳体的窄面内壁。由于第一侧面为弧形面，所以第一侧面与窄面之间具有一定的距离和间隙。加强板这样的结构设置是为了更好地释放极片的膨胀应力，其能够将极片产生的膨胀应力均匀的传递到壳体的窄面。通过上述设置，增强了电池结构对极片膨胀应力的承受能力和抗形变能力，使得电池不容易因为膨胀应力而变形失效。同时，因为电池结构有了更强的对极片膨胀应力的承受能力和抗形变能力，所以电池能够掺杂更多硅的同时而保持较强的对极片膨胀应力的承受能力和抗形变能力，从而使得电池能够具有更多的储能密度和容量。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的电池的爆炸图；

图2示出了加强板以及绝缘膜的结构示意图；

图3示出了图2的主视图；

图4示出了图2的侧视图；

图5示出了加强板的侧视图；

图6示出了电池的剖视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

100、壳体；110、宽面；120、窄面；200、极片；300、加强板；310、第一侧面；311、第一边；312、第二边；320、第二侧面；330、加强孔；400、绝缘膜；500、极耳；600、连接片；700、盖板；710、极柱。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。

为了解决现有技术中的电池容易膨胀失效的问题，本实用新型提供了一种电池。

如图1至图6所示的电池，包括：壳体100、极片200以及加强板300，壳体100的周侧具有宽面110和窄面120，宽面110的面积大于窄面120的面积；极片200设置在壳体100内，且极片200平行于窄面120；加强板300位于极片200和窄面120之间，加强板300具有相对的第一侧面310和第二侧面320，第一侧面310朝向窄面120，第二侧面320朝向极片200，第一侧面310为弧形面。

本实施例通过设置有壳体100，并将放置在壳体100内的极片200设置为平行于壳体100的窄面120，从而使得极片200的表面朝向窄面，这样，当极片200膨胀时，其膨胀应力直接作用于窄面120，由于窄面120的面积相比于宽面110较小，因而窄面可以承受更大的力，从而使得壳体100对极片200膨胀的抑制力更强。同时，又在极片200和壳体100窄面120之间设置了加强板300，加强板300具有一个为平面的第二侧面320和一个为弧形面的第一侧面310，其中为平面的第二侧面320贴合极片200并能够将极片200的膨胀应力通过彼此之间的挤压实现传递，为弧形面的第一侧面310则贴近壳体100的窄面120内壁。由于第一侧面310为弧形面，所以第一侧面310与窄面120之间具有一定的距离和间隙。加强板300这样的结构设置是为了更好地释放极片200的膨胀应力，其能够将极片200产生的膨胀应力均匀的传递到壳体100的窄面120。通过上述设置，增强了电池结构对极片200膨胀应力的承受能力和抗形变能力，使得电池不容易因为膨胀应力而变形失效。同时，因为电池结构有了更强的对极片200膨胀应力的承受能力和抗形变能力，所以电池能够掺杂更多硅的同时而保持较强的对极片200膨胀应力的承受能力和抗形变能力，从而使得电池能够具有更多的储能密度和容量。

在本实施例中，沿第一侧面310的中心向边缘的方向，第一侧面310与窄面120之间的距离逐渐减小，第一侧面310的边缘处与窄面120抵接。具体而言，第一侧面310的边缘与窄面120的边缘相互接触，第一侧面310的中部与壳体100的窄面120之间具有一定的距离，并且在第一侧面310的最中心，第一侧面310距离窄面120最远。第一侧面310之所以这样设置，首先是因为极片200最容易因为应力集中而膨胀变形的部位就是极片200的中央，其对应接触加强板300的第二侧面320的中部，极片200膨胀应力传导到加强板300的过程中，其大致的传导方向就是沿着垂直于第二侧面320并且穿过第一侧面310与第二侧面320中部的方向，当极片200的膨胀应力传导到加强板300之后，加强板300由于中部受力因而会产生形变，此时加强板300的边缘处会向窄面120的边缘传递力，而窄面120边缘部分的承受能力比中间大，从而使得窄面120的抑制力充分，随着极片200的膨胀力不断增加，加强板300的形变程度不断增大，第一侧面310与窄面120之间的间隙逐渐减小，膨胀力从加强板300中心向四周逐渐扩展，直到第一侧面310完全与窄面120接触，此时极片200的膨胀力经由加强板300传递到窄面120的整个表面上，最终膨胀应力会较为均匀的分布在窄面120上，这样，由于加强板300通过自身形变改变膨胀应力的传导方向使其不集中作用在窄面120的中部而是作用在整个壳体100的窄面120，进而使得电池结构有了更强的对极片200膨胀应力的承受能力和抗形变能力，使得膨胀过程中的应力均匀分布。

如图3、图5和图6所示，在本实施例中，加强板300在初始状态时，第一侧面310仅有两侧的边缘处与窄面120接触，具体而言，第一侧面310具有两个第一边311和两个第二边312，两个第一边311与宽面110平行并大体于第一侧面310长度方向上延展，两个第二边312与宽面110垂直并于第一侧面310宽度方向上延展，第一边311呈弧形，且沿第一边311的中心向两侧的方向，第一边311与窄面120之间的距离逐渐减小，第二边312呈直线型，这样第一侧面310整体呈圆弧形。需要说明的是，在加强板300安装完备且电池在常规场景下使用的前提下，第一侧面310的长度方向竖直，第一侧面310的两个第二边312均水平且相互平行，并且在任意水平面内二者投影重叠。在这种第一侧面310的设置方式下，加强板300依旧能够通过自身结构改变膨胀应力的传导方向使其不集中作用在壳体100窄面120的中部而是作用在整个的壳体100窄面120。

除了本实施例上述设置方式外，也可以采用加强板300在初始状态时，第一侧面310四侧的边缘处均与窄面120接触，此时第一侧面310整体形成球面弧形，第一侧面310从中心沿任意方向向四侧边缘位置均是与窄面120之间的距离逐渐减小的变化关系，这样，当极片200膨胀时，极片200的膨胀力依旧作用在第一侧面310的中心处，使得膨胀力先传递到窄面120的四周边缘处，随着加强板300的形变程度增加，最终第一侧面310完全与窄面120贴合，实现膨胀力均匀地传递到窄面120整个面上的效果。

再或者，也可以采用第一侧面310的一侧或者三侧的边缘处与窄面120接触，这样，虽然存在有侧边在一开始时不与窄面120接触的情况，但是随着膨胀力的增大，第一侧面310的最终形变结果均是整个表面与窄面120接触，从而使其均能够发挥均匀分担应力的效果。当然，除了上述所列举的几种方式外，也可以根据需要对具体的形状、结构等进行相应调整，只要能够满足上述所说的原理，实现上述的效果即可。

本实施例中的第一侧面310的弧形是通过加强板300的厚度实现的，也就是说，加强板300的厚度为中心薄、边缘厚的结构形式，从而使得其一面形成弧形面。

在本实施例中，第一侧面310与窄面120之间的距离的最大值为0.5～2mm。这样的数值范围既能够保证加强板300本身的结构强度，又能够利于极片200膨胀过程中的应力均匀分布，使得加强板300很好的起到释放膨胀应力和改变膨胀应力传导方向的作用。

在本实施例中，加强板300边缘处的厚度与中心处的厚度之间的厚度差为0.5～5mm。加强板300边缘的厚度大于中间的厚度，这也是加强板300一面为平面，另一面为弧形面的形成基础。同时加强板300选用塑料材质，其具有较好结构强度的同时重量也较轻。同时该类材料具有良好的韧性，不会因为形变而轻易断裂。

如图4所示，在本实施例中，加强板300具有一个或者多个加强孔330，当加强孔330为多个时，各加强孔330在加强板300上阵列排布。本实施例优选加强孔330为多个，并采用矩形阵列排布，阵列排布的加强孔330既可以增加加强板300的强度，还可以减轻加强板300的重量。

在本实施例中，窄面120的宽度与宽面110的长度之间的比例为0.35～0.80。之所以采用该数值是考虑到窄面120的长宽比影响到生产效率和抑制鼓胀效果，窄面120的长宽比越小，生产效率越低，抑制鼓胀效果越好，而长宽比越大，生产效率越高，但抑制鼓胀的效果越差。因而需要对窄面120的长宽比进行优化设计，使其能够同时满足较高的生产效率和较好的抑制鼓胀效果。本实施例所提供的数值范围经过验证，其尽量兼顾了生产效率及抑制鼓胀的效果。

如图1和图2所示，在本实施例中，电池还包括绝缘膜400，绝缘膜400设置在极片200的外侧，加强板300设置在绝缘膜400的外侧，第二侧面320与绝缘膜400接触，极片200与第二侧面320之间通过绝缘膜400实现力的传递，绝缘膜400起到隔绝极片200与外部环境以保证电池正常使用以及防止发生电学事故的作用。

在本实施例中，加强板300为多个，且极片200相对的两侧均设置有加强板300，两侧的加强板300分别与壳体100两侧的窄面120接触配合。本实施例的加强板300数量为两个，与壳体100的两个窄面120相对应。

在本实施例中，电池还包括：极耳500、连接片600以及盖板700，极耳500与极片200电连接，连接片600与极耳500电连接；壳体100的上部为开口设置，便于放置极片200，盖板700盖设在壳体100上，并遮挡壳体100内的极片200等部件，盖板700上设置有极柱710，连接片600与极柱710电连接，这样，极柱710、连接片600、极耳500、极片200之间依次电接触实现电连接，外部线缆可以通过与极柱710之间的接触实现与极片200之间的导通。

在本实施例中，极片200放置在壳体100中需要经过一定的装配工艺，具体而言，极片200的正极、负极与隔膜分隔以“Z”形叠片或者卷绕成电芯，电芯经过热压、冷压成形；若干个电芯叠加成芯包，并用胶带固定。外侧用绝缘膜400包裹；用胶水将加强板300第二侧面320固定在与宽面110对应的绝缘膜400外侧；上述组合体整体置于壳体100中，电芯与壳体100宽面110垂直，与窄面120平行；芯包正极极耳、负极极耳分别与对应的连接片600焊接，连接片600与盖板700中对应极柱710焊接；合盖，通过激光焊接将盖板700与壳体100焊接在一起。

需要说明的是，上述实施例中的多个指的是至少两个。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

1、增强了电池结构对极片膨胀应力的承受能力和抗形变能力，使得电池不容易因为膨胀应力而变形失效；

2、电池能够掺杂更多硅的同时而保持较强的对极片膨胀应力的承受能力和抗形变能力，从而使得电池能够具有更多的储能密度和容量；

3、电池结构有了更强的对极片膨胀应力的承受能力和抗形变能力，膨胀过程中的应力均匀分布；

4、数值范围既能够保证加强板本身的结构强度，又能够使得加强板很好的起到释放膨胀应力和改变膨胀应力传导方向的作用；

5、加强板选用塑料材质，其具有较好结构强度的同时重量也较轻，并具有良好的韧性，不会因为形变而轻易断裂；

6、阵列排布的加强孔既可以增加加强板的强度，还可以减轻加强板的重量；

7、窄面的宽度与宽面的长度之间的比例尽量兼顾了生产效率及抑制鼓胀的效果。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的周侧具有宽面和窄面，所述宽面的面积大于所述窄面的面积；

极片，所述极片设置在所述壳体内，且所述极片平行于所述窄面；

加强板，所述加强板位于所述极片和所述窄面之间，所述加强板具有相对的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面朝向所述窄面，所述第二侧面朝向所述极片，所述第一侧面为弧形面。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，沿所述第一侧面的中心向边缘的方向，所述第一侧面与所述窄面之间的距离逐渐减小，所述第一侧面的边缘处与所述窄面抵接。

3.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述第一侧面具有第一边和第二边，所述第一边与所述宽面平行，所述第二边与所述宽面垂直，所述第一边呈弧形，且沿所述第一边的中心向两侧的方向，所述第一边与所述窄面之间的距离逐渐减小，所述第二边呈直线型。

4.根据权利要求2或3所述的电池，其特征在于，所述第一侧面与所述窄面之间的距离的最大值为0.5～2mm。

5.根据权利要求2或3所述的电池，其特征在于，所述加强板边缘处的厚度与中心处的厚度之间的厚度差为0.5～5mm。

6.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述加强板具有一个或者多个加强孔，当所述加强孔为多个时，各所述加强孔在所述加强板上阵列排布。

7.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述窄面的宽度与所述宽面的长度之间的比例为0.35～0.80。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括绝缘膜，所述绝缘膜设置在所述极片的外侧，所述加强板设置在所述绝缘膜的外侧，所述第二侧面与所述绝缘膜接触。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述加强板为多个，且所述极片相对的两侧均设置有所述加强板，两侧的所述加强板分别与所述壳体两侧的窄面接触配合。

10.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括：

极耳，所述极耳与所述极片电连接；

连接片，所述连接片与所述极耳电连接；

盖板，所述盖板盖设在所述壳体上，并遮挡所述壳体内的极片，所述盖板上设置有极柱，所述连接片与所述极柱电连接。