一种电芯、电池及用电装置的制作方法

1.本技术涉及电化学装置机技术领域，特别是涉及一种电芯、电池及用电装置。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本技术相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.节能减排是汽车产业可持续发展的关键。在这种情况下，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。而对于电动车辆而言，电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
4.在电池技术的发展中，除了提高电池的性能外，电池的安全问题也是一个不可忽视的问题。如果电池的安全问题不能保证，那该电池就无法使用或将导致严重的安全事故。因此，如何增强电池的安全性，是电池技术中一个亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种电芯、电池及用电装置，通过降低电芯的极耳发生倒插的概率，来降低电池失效的概率。具体技术方案如下：
6.本技术第一方面的实施例提供了一种电芯，电芯包括主体部和极耳部。其中，极耳部与主体部连接，极耳部包括沿第一方向层叠设置的多个极耳，沿靠近主体部的方向极耳依次包括第一区、中间区及第二区，沿第一方向至少两个相邻的极耳之间具有连接层，至少两个相邻的极耳的第二区通过连接层连接。
7.在本技术实施例提供的电芯中，第一方向可以为电芯的厚度方向。极耳部包括沿第一方向设置的多个极耳，且沿靠近主体部的方向极耳依次包括第一区、中间区及第二区，也就是第二区为极耳的靠近主体部的区域，即极耳的根部区域。连接层位于至少两个相邻的极耳之间且连接两个极耳的第二区，这使得多个极耳的根部可通过连接层收拢在一起，从而降低了极耳部中多个极耳的跟部出现分叉的概率，可以降低多个极耳因根部分叉而出现倒插入电芯内部，从而导致电芯及电池失效的概率。
8.一些实施例中，主体部包括阳极导电层、阴极导电层和置于阳极导电层及阴极导电层之间的隔膜层；极耳部为阳极极耳部或阴极极耳部，阳极极耳部包括沿第一方向堆叠设置的多个阳极极耳，多个阳极极耳与阳极导电层连接，阴极极耳部包括沿第一方向堆叠设置的多个阴极极耳，多个阴极极耳与阴极导电层连接。由此，多个阳极极耳的根部及多个阴极极耳的根部可通过连接层收拢在一起，从而降低了阳极极耳部及阴极极耳部中的多个阳极极耳的根部或多个阴极极耳的跟部出现分叉的概率，可以降低多个阳极极耳或多个阴极极耳因根部分叉而出现倒插入电芯内部，从而导致电芯及电池失效的概率。
9.一些实施例中，连接层包括至少部分覆盖第二区的第一部分及至少部分覆盖中间区的第二部分，至少两个相邻的极耳的中间区通过第二部分连接。由此，可以进一步收拢多个极耳的根部，进一步降低极耳部中多个极耳的跟部出现分叉的概率，从而进一步降低多个极耳因根部分叉而出现倒插入电芯内部而导致电芯及电池失效的概率。
10.一些实施例中，连接层完全覆盖第二区。由此，使得两个极耳的根部之间连接的更加稳固，进一步降低多个极耳因根部分叉而出现倒插入电芯内部而导致电芯及电池失效的概率。
11.一些实施例中，沿第一方向，多个极耳中的每相邻两个极耳间均具有连接层。由此，使得多个极耳的根部连接为一个整体，可以进一步降低极耳部的根部出现分叉的概率，从而进一步降低因极耳倒插入电芯而导致电芯失效的概率。
12.一些实施例中，极耳的第二区包括沿第一方向弯折的弯折区，连接层覆盖弯折区。由此，可以进一步增加多个极耳的第二区接触面积及连接面积，从而进一步增加多个极耳的根部的连接稳定性，进一步降低极耳部发生分叉及倒插入电芯内部而导致电芯失效的概率。
13.一些实施例中，主体部的结构为轴向卷绕结构或沿第一方向的层叠结构。
14.一些实施例中，连接层的材料包括绝缘胶。相邻的两个极耳根部之间通过绝缘胶粘接，降低了极耳间因接触导电而使电芯发生失效的概率。
15.本技术第二方面的实施例提供了一种电池，电池包括壳体和上述任一的电芯，电芯置于壳体内。
16.本技术第三方面的实施例提供了一种用电装置，用电装置包括上述电池，电池用于向用电装置提供电能。
17.当然，实施本技术的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
18.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
19.图1为本技术一些实施例中一种电池的一种结构示意图；
20.图2为本技术一些实施例中一种车辆的一种结构示意图；
21.图3为本技术一些实施例中一种电芯的一种结构示意图；
22.图4为本技术一些实施例中一种电芯的一种主视图；
23.图5为本技术一些实施例中一种电芯的一种侧视图。
24.附图标记：1-车辆；10-电池；11-电池模组；12-箱体；20-控制器；30-马达；100-电芯；110-主体部；111-阳极导电层；112-阴极导电层；113-隔膜层； 120-极耳部；121-极耳；1211-第一区；1212-中间区；1213-第二区；122-阳极极耳部；1221-阳极极耳；123-阴极极耳部；1231-阴极极耳；130-连接层。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
26.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，
不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
27.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
28.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
29.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
30.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
31.在本技术实施例的描述中，技术术语“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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。
32.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
33.电芯包括电芯主体和与电芯主体连接的极耳部，极耳部包括层叠设置的多个极耳，即极耳部为多层极耳结构。相关技术中，多层极耳的顶部具有焊接区，多层极耳的顶部通过焊接区焊接，而多层极耳的根部不连接。因此在后续对极耳部进行整形的过程中，以及在电芯工作过程中，极耳部的根部受到挤压可能会产生变形及分叉等情况，从而使得极耳可能会出现倒插而导致电芯内部出现短路的现象。相关技术中多在极耳部表面的根部贴附pet膜层，然后对极耳部的根部进行按压以对极耳部进行收拢，以降低因极耳冗余而导致极耳发生倒插的概率。但pet膜对极耳根部的约束力较差，且在电芯生产过程中通过pet膜对极耳部进行整形存在整形失效的情况，整形失效易于导致极耳部的根部分叉从而出现倒插。
34.基于以上考虑，为了降低电芯的极耳发生倒插的概率，从而降低电池失效的概率，发明人经过深入研究，设计了一种电芯。即本技术中的电芯，在至少两个相邻的极耳的根部之间设置连接层，通过连接层连接极耳的根部，降低极耳根部出现分叉的概率，从而通过降低极耳发生倒插的概率来降低电池失效的概率。
35.本技术实施例中的电芯为电池的重要组成部分。本技术的实施例所提到的电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，如图1所
示，本技术中所提到的电池10可以包括电池模组11或电池包等。电池10一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体12。箱体12可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
36.多个电池单体可经由极柱而被串联和/或并联在一起以应用于各种应用场合。在一些诸如电动汽车等的大功率应用场合，电池的应用包括三个层次：电池单体、电池模组和电池包。电池模组是为了从外部冲击、热、振动等中保护电池单体，将一定数目的电池单体电连接在一起并放入一个框架中而形成的。电池包则是装入电动汽车的电池系统的最终状态。电池包一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。箱体一般由盖体和箱壳组成。目前的大部分电池包是在一个或多个电池模组上装配电池管理系统(bms)、热管理部件等各种控制和保护系统而制成的。随着技术的发展，电池模组这个层次可以被省略，也即，直接由电池单体形成电池包。这一改进使得电池系统的重量能量密度、体积能量密度得到提升的同时零部件数量显著下降。本技术中所提到的电池包括电池模组或电池包。
37.本技术中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本技术实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本技术实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本技术实施例对此也不限定。
38.并且，本技术实施例的技术方案的电芯，适用于各种使用电池的装置，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等，例如，航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等。
39.如图2所示，为本技术实施例提供的一种车辆1的结构示意图。车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆1的内部可以设置马达30，控制器20以及电池10，控制器20用来控制电池10为马达30的供电。例如，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于车辆1的供电，例如，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统，例如，用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。在本技术的另一实施例中，电池10不仅仅可以作为车辆 1的操作电源，还可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。
40.如图3至图5所示，本技术实施例提供的电芯100包括主体部110和极耳部 120。其中，极耳部120与主体部110连接，极耳部120包括沿第一方向层叠设置的多个极耳121，沿靠近主体部110的方向极耳121依次包括第一区1211、中间区1212及第二区1213，沿第一方向至少两个相邻的极耳121之间具有连接层130，至少两个相邻的极耳121的第二区1213通过连接层130连接。
41.本技术实施例中，如图3所示，主体部110为电芯100的主要组成部分，且主体部110为电芯100中，能够通过化学能与电能的转换以实现电能的存储与释放的电极组件。主体部110可以包括两个极性相反的电极片及位于两个电极片间的隔膜结构。
42.极耳部120与主体部110连接，极耳部120为将主体部110的正负电极引出的金属导电体。极耳部120为包括多个极耳121的多层结构。第一区1211为极耳121 的顶部区域，第一
区1211可以为用于连接多个极耳121或将多个极耳121与转接板等器件连接的焊接区域。第二区1213靠近主体部110，第二区1213为极耳121 的根部区域。中间区1212为极耳121的位于第一区1211及第二区1213之间的区域。如图5所示，第一方向可以为电芯100的厚度方向。
43.连接层130为位于沿第一方向相邻的极耳121之间以连接至少两个极耳121 的连接结构。即连接层130位于极性相同的极耳121之间，进一步的，连接层130 位于相邻的极耳121的第二区1213之间以连接相邻的极耳121的第二区1213。连接层130可以为胶层等。
44.在本技术实施例提供的电芯100中，极耳部120包括沿第一方向设置的多个极耳121，且沿靠近主体部110的方向极耳121依次包括第一区1211、中间区1212 及第二区1213，也就是第二区1213为极耳121的靠近主体部110的区域，即极耳 121的根部区域。连接层130位于至少两个相邻的极耳121之间且连接两个极耳 121的第二区1213，这使得多个极耳121的根部可通过连接层130收拢在一起，从而可以降低极耳部120中多个极耳121的跟部出现分叉的概率，可以降低多个极耳121因根部分叉而出现倒插入电芯100内部，从而导致电芯100及电池失效的概率。
45.一些实施例中，如图3所示，主体部110包括阳极导电层111、阴极导电层 112和置于阳极导电层111及阴极导电层112之间的隔膜层113。极耳部120为阳极极耳部122或阴极极耳部123，阳极极耳部122包括沿第一方向堆叠设置的多个阳极极耳1221，多个阳极极耳1221与阳极导电层111连接，阴极极耳部123包括沿第一方向堆叠设置的多个阴极极耳1231，多个阴极极耳1231与阴极导电层 112连接。
46.本技术实施例中，阳极导电层111为电芯100的阳极极片或负极极片，阴极导电层112为电芯100的阴极极片或正极极片。其中，阳极导电层111的材料可以包括二氧化锰等，阴极导电层112的材料可以包括锂或包含锂的合金等。
47.隔膜层113位于阳极导电层111及阴极导电层112之间，用于隔离阳极导电层111及阴极导电层112以避免阳极导电层111及阴极导电层112因接触而发生短路，隔膜层113还用于在阳极导电层111及阴极导电层112之间形成离子移动的通道。其中，隔膜层113的材质可包括玻璃纤维、无纺布、聚乙烯、聚丙烯及聚偏二氟乙烯中的至少一种。隔膜层113可以是单层薄膜，也可以是多层复合薄膜，本技术对此不作限制。在隔膜层113为多层复合薄膜时，各层的材料可以相同或不同，本技术对此也不做限制。
48.阳极极耳部122包括多个与阳极导电层111连接的阳极极耳1221，阳极极耳1221为将主体部110内的负电极引出的金属导电体。阴极极耳部123包括多个与阴极导电层112连接的阴极极耳1231，阴极极耳1231为将主体部110内的正电极引出的金属导电体。其中，阳极极耳1221及阴极极耳1231沿靠近主体部110的方向均包括第一区1211、中间区1212及第二区1213。连接层130位于相邻的阳极极耳1221之间以及位于相邻的阴极极耳1231之间，以连接相邻的阳极极耳 1221的第二区1213及相邻的阴极极耳1231的第二区1213。
49.本技术实施例中，连接层130位于至少两个相邻的阳极极耳1221之间以及至少两个相邻的阴极极耳1231之间，以连接两个阳极极耳1221及两个阴极极耳 1231的第二区1213，这使得多个阳极极耳1221的根部及多个阴极极耳1231的根部可通过连接层130收拢在一起，从而降低了阳极极耳部122及阴极极耳部123 中的多个阳极极耳1221的根部或多个阴极极耳1231的跟部出现分叉的概率，可以降低多个阳极极耳1221或多个阴极极耳1231因根部分叉而出现倒插入电芯 100内部，从而导致电芯100及电池失效的概率。
50.一些实施例中，连接层130包括至少部分覆盖第二区1213的第一部分及至少部分覆盖中间区1212的第二部分，至少两个相邻的极耳121的中间区1212通过第二部分连接。
51.本技术实施例中，连接层130可以覆盖极耳121的第二区1213及中间区1212，相邻的两个极耳121的第二区1213及中间区1212均通过连接层130连接。也就是，相邻的两个极耳121除焊接区外的其他区域均可连接，由此在不影响极耳121焊接的情况下，可以进一步收拢多个极耳121的根部，进一步降低极耳部120中多个极耳121的跟部出现分叉的概率，从而进一步降低多个极耳121因根部分叉而出现倒插入电芯100内部而导致电芯100及电池失效的概率。
52.一些实施例中，连接层130完全覆盖第二区1213。连接层130完全覆盖第二区1213，使得沿第一方向相邻两个极耳121通过连接层130连接时，这两个极耳 121之间的连接面较大，从而使得两个极耳121的根部之间连接的更加稳固，进一步降低多个极耳121因根部分叉而出现倒插入电芯100内部而导致电芯100及电池失效的概率。此外，连接层130也可以完全覆盖中间区1212，进一步增加相邻的两个极耳121的连接稳定性。
53.一些实施例中，沿第一方向，多个极耳121中的每相邻两个极耳121间均具有连接层130。
54.本技术实施例中，每相邻两个极耳121之间均具有连接层130，这使得沿第一方向每个极耳121的两侧均设置有连接层130以与位于其两侧的极耳121连接，这使得多个极耳121的根部连接为一个整体，可以进一步降低极耳部120的根部出现分叉的概率，从而进一步降低因极耳121倒插入电芯100而导致电芯100失效的概率。
55.一些实施例中，如图5所示，极耳121的第二区1213包括沿第一方向弯折的弯折区，连接层130覆盖弯折区。
56.本技术实施例中，弯折区可以为对极耳121的第二区1213进行冲坑加工而形成的凹部。多个极耳121的第二区1213均可以包括弯折区，且多个极耳121的弯折区的弯折方向相同。相邻的两个极耳121中，由极耳部120的边缘至中心的方向，位于前侧的极耳121的弯折部置于位于后侧的极耳121的弯折部内，多个极耳121中每相邻两个极耳121的弯折部均重叠。
57.本技术实施例中，多个极耳121的第二区1213具有弯折部，且弯折部上设置有连接层130，多个极耳121的弯折部层叠设置且通过连接层130连接，可以进一步增加多个极耳121的第二区1213接触面积及连接面积，从而进一步增加多个极耳121的根部的连接稳定性，进一步降低极耳部120发生分叉及倒插入电芯100内部而导致电芯100失效的概率。
58.一些实施例中，主体部110的结构为轴向卷绕结构或沿第一方向的层叠结构。其中，主体部110为卷绕结构也就是，主体部110通过阳极导电层111、阴极导电层112和隔膜层113依序卷绕而形成。主体部110位层叠结构也就是，主体部110通过阳极导电层111、阴极导电层112和隔膜层113依序堆叠而形成。本技术实施例中的主体部110可以是卷绕式的，也可以是堆叠式的，本技术对此不做限制。
59.一些实施例中，连接层130的材料包括绝缘胶。
60.本技术实施例中，连接层130可以为胶层，极耳121的第二区1213通过连接层130粘连连接。连接层130的材料可以为绝缘胶，如pet胶、pi胶等。相邻的两个极耳121根部之间通过绝缘胶粘接，降低了极耳121间因接触导电而使电芯 100发生失效的概率。此外，连接层
130还可以为压敏胶。
61.本技术实施例中，可在电芯100的卷绕设备中添加涂胶单元，在电芯100的极片卷绕之前，通过涂胶单元在极耳121的第二区1213涂胶，然后对极片进行卷绕，然后通过超声波焊接工序夹具对极耳部120进行整形，连接层130在夹具的压力的作用下形成胶层将胶层两侧的极耳121的根部粘贴在一起，实现极耳部120中多层极耳121根部的粘接。
62.本技术第二方面的实施例提供了一种电池，电池包括壳体及上述第一方面的电芯100，电芯100置于壳体内。
63.本技术实施例中，电池箱体形成容纳空间，电芯100置于容纳空间内。其中，壳体可以为硬壳体，例如硬塑料壳、铝壳、钢壳等。壳体也可以是软壳体，软壳体的材质可以是塑料，如聚丙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及聚丁二酸丁二醇酯等。
64.在本技术实施例提供的电池所包括的电芯100中，极耳部120包括沿第一方向设置的多个极耳121，且沿靠近主体部110的方向极耳121依次包括第一区 1211、中间区1212及第二区1213，也就是第二区1213为极耳121的靠近主体部 110的区域，即极耳121的根部区域。连接层130位于至少两个相邻的极耳121之间且连接两个极耳121的第二区1213，这使得多个极耳121的根部可通过连接层 130收拢在一起，从而可以降低极耳部120中多个极耳121的跟部出现分叉的概率，可以降低多个极耳121因根部分叉而出现倒插入电芯100内部，从而导致电芯100及电池失效的概率。
65.本技术第三方面的实施例提供了一种用电装置，该用电装置包括上述电池，电池用于向用电装置供能。
66.本技术实施例中，用电装置包括但不限于手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动玩具、电动工具、电动车辆、船舶和航天器等。由于本技术实施例中的用电装置包括上述电池，因此本技术实施例中的用电装置包括上述电池所具有的全部优点。
67.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。