电池及电子设备的制作方法

1.本公开涉及电子技术领域，尤其涉及一种电池及电子设备。


背景技术：

2.手机和平板电脑等电子设备已经成为人们生活、学习和娱乐过程中必不可少的科技产品。随着电子设备应用场景的多元化发展，对电子设备采用的电池有了更高的安全性能要求。
3.电池的正极、负极、隔膜和电解液组成的电芯置于电池的壳体内。电池的温度过高时，与正负极接触的电解液极易燃烧，甚至会造成电池的爆炸事故。现有技术通过在电池中配置阻燃材料来避免电池的燃烧持续进行，但未有相关技术方案能够显著降低电池燃烧的概率。


技术实现要素：

4.本公开的目的在于提供一种电池以及电子设备，该电池能够在温度过高时将电解液和正负极分隔开，避免电池燃烧，有利于提高电子设备的安全性能。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池，包括壳体组件和密封层；壳体组件包括内壳以及外壳，内壳与外壳之间设有分离腔，内壳设有容纳腔以及与分离腔连通的通孔；密封层密封通孔，以使分离腔的气压小于容纳腔的气压，密封层的熔点低于电池的额定耐受温度。
6.本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
7.电池的温度超过预设的额定耐受温度时，密封层熔化，内壳上原被密封层密封住的通孔打开。由于分离腔的气压小于容纳腔的气压，容纳腔内的电解液从通孔处被负压吸入分离腔内，从而使电解液与容纳腔内的电芯分隔开。如此避免电解液在高温时因和正、负极接触而燃烧。
8.下面进一步对本公开的技术方案进行说明：
9.在其中一个实施例中，分离腔包括第一腔室、第二腔室和单向控制组件；第一腔室通过通孔与容纳腔连通，第二腔室通过单向控制组件与第一腔室连通，单向控制组件用于朝第二腔室打开。
10.在其中一个实施例中，第一腔室设置于内壳的底部，第二腔室至少为两个，并设置于第一腔室的周侧。
11.在其中一个实施例中，第一腔室与第二腔室之间设有连通通道，单向控制组件包括阀体和第一限位件；单向控制组件包括密闭状态和打开状态；单向控制组件在密闭状态时，阀体和第一限位件抵接，以密封连通通道；单向控制组件在打开状态时，阀体和第一限位件分离，第一腔室与第二腔室通过连通通道相通。
12.在其中一个实施例中，单向控制组件还包括用于限制阀体运动范围的第二限位件，第二限位件设置在第一限位件远离第一腔室的一侧，阀体设置在第一限位件和第二限
位件之间。
13.在其中一个实施例中，阀体为浮球，并与连通通道间隙配合，第一限位件包括设置于连通通道侧壁上的弹性挡片，并在密闭状态与阀体密封配合。
14.在其中一个实施例中，分离腔设置于容纳腔周侧，和/或，容纳腔和分离腔沿电池的厚度方向层叠设置。
15.在其中一个实施例中，壳体组件还包括至少一个隔壳，隔壳设于内壳和外壳之间，并将分离腔分隔为至少两个第三腔室。
16.在其中一个实施例中，电池还包括电芯、设置于容纳腔的电解液以及用于检测分离腔内的电解液的检测器件，电芯设置于容纳腔内，检测器件至少部分设于分离腔内。
17.根据本公开实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括用电单元以及上述任一实施例中的电池，电池和用电单元连接，为用电单元提供电能。
18.该电子设备利用上述电池，在电池温度异常时将电解液和电池正负极隔绝开，避免电池燃烧乃至爆炸，保障安全，进而使得电池能够稳定地为用电单元供电，有利于提高电子设备的可靠性。
19.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
20.附图说明构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
21.为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1所示为一实施例中的电子设备的结构示意图。
23.图2所示为图1所示的电池的结构示意图。
24.图3所示为一实施例中的分离腔和容纳腔的排布结构示意图。
25.图4所示为另一实施例中的分离腔和容纳腔的排布结构示意图。
26.图5所示为又一实施例中的分离腔和容纳腔的排布结构示意图。
27.图6所示为图2所示的单向控制组件处的局部结构示意图。
28.图7所示为一实施例中的壳体组件的结构示意图。
29.图8所示为一实施例中的电子设备的内部硬件结构的示意图。
具体实施方式
30.为使本公开的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本公开进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本公开，并不限定本公开的保护范围。
31.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公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具
体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。
32.手机和平板电脑等电子设备已经成为人们生活、学习和娱乐过程中必不可少的科技产品。随着电子设备应用场景的多元化发展，对电子设备采用的电池有了更高的安全性能要求。
33.电池起火自然的直接原因是电池的热失控。所谓热失控，是指电池受各种刺激引发了内部短路，导致电池内部温度升高，引燃易燃的电解液，造成电池燃烧或爆炸。并且，热失控时，230～250℃的高温导致电解液几乎会完全蒸发、分解。电解液含有大量易燃、易爆的有机溶剂，逐步受到热失控的影响，最终分解燃烧，是热失控的重要原因。电解液如若泄漏，在外部空气中扩散成大范围的蒸汽，遇到火源，极易引发严重的安全事故。
34.基于此，本公开提供一种电池以及电子设备，该电池能够在温度过高时将电解液和正负极分隔开，避免电池燃烧，有利于提高电子设备的安全性能。
35.为了更好地理解本公开的电池，下面结合应用了该电池的电子设备的进行阐述说明。
36.如图1和图2所示，在本公开的一些实施例中，提供一种电子设备10，包括电池100以及用电单元200，电池100和用电单元200连接，为用电单元200提供电能。其中，电池100包括壳体组件110和密封层120。壳体组件110包括内壳111以及外壳112，内壳111与外壳112之间设有分离腔113，内壳111设有容纳腔114以及与分离腔113连通的通孔115。密封层120密封通孔115，以使分离腔113的气压小于容纳腔114的气压，密封层120的熔点低于电池100的额定耐受温度。电池100还包括电芯130、设置于容纳腔114的电解液。
37.电池100的温度超过预设的额定耐受温度时，密封层120熔化，内壳111上原被密封层120密封住的通孔115打开。由于分离腔113的气压小于容纳腔114的气压，容纳腔114内的电解液从通孔115处被负压吸入分离腔113内，从而使电解液与容纳腔114内的电芯130分隔开。如此避免电解液在高温时因和正、负极接触而燃烧。该电子设备10利用上述电池100，在电池100温度异常时将电解液和电池正负极隔绝开，避免电池100燃烧乃至爆炸，保障安全，进而使得电池100能够稳定地为用电单元200供电，有利于提高电子设备10的可靠性。
38.外壳112可保护电池100的内部组件不受外界的干扰。内壳111为电池100的其他组件安装提供收容空间。这种双层壳体的设计结构简单，易实现，无需对电池100的原始结构设计作大变动。需要说明的是，内壳111和外壳112的实现方式可以有多种，能够形成容纳电芯130的容纳腔114和容纳电解液的分离腔113即可。
39.通孔115的形状可以为圆形、方形或其他不规则形状等，本公开对通孔115的形状不作限制。通孔115的尺寸大小和在其内壳111上的具体设置位置可根据实际应用场景中，所需的电解液流入分离腔113的流速和电池100的内部结构排布等具体需求进行设计。另外，容纳腔114和分离腔113之间可通过设置管路进行相通，此时，通孔115设于该管路上。
40.密封层120可采用熔点低于电池100的额定耐受温度的塑胶、树脂等材料。当电池温度正常时，密封层120密封住通孔115，容纳腔114为一个密封的腔室，从而确保位于容纳腔114内的电芯130、电解液等能够正常作业，为用电单元200供电，使得电子设备10可以正常使用。
41.需要说明的是，电子设备10可以包括但不局限于手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表和新能源汽车等。
42.具体地，该电子设备10可以包括手持设备、车载设备、蜂窝电话(cellularphone)、智能手机(smart phone)、个人数字助理(personal digital assistant，pda)电脑、平板型电脑、手提电脑、膝上型电脑(laptop computer)、车载电脑以及其他内置有电池100的电子设备10。
43.需要说明的是，用电单元200包括但不限于cpu、摄像模组、显示屏、传感器、扬声器等电气元件。
44.在一些实施例中，用电单元200为控制主板。
45.在一些实施例中，分离腔113设置于容纳腔114周侧，和/或，容纳腔114和分离腔113沿电池100的厚度方向层叠设置。如图3所示，容纳腔114和分离腔113在电池100的厚度方向上上下堆叠，也即内壳111将外壳112内的腔室划分为至少上下两层，其中一层腔室设为容纳腔114，另一层腔室设为分离腔113，如此，内壳111仅需设计为层板结构，简单易制造，成本低廉。如图4所示，分离腔113环绕于容纳腔114的四周，如此，仅增加了电池100的长宽而无需增加电池100的厚度，可满足电子设备10例如智能手机的机身薄、显示屏大的设计需求。如图5所示，分离腔113设置于容纳腔114的周侧和底部，或者分离腔113设置于容纳腔114的周侧和顶部，或者分离腔113设置于容纳腔114的周侧、底部和顶部，也即分离腔113部分或完全地包裹住容纳腔114，如此，可平衡设计电池100的面积和厚度，满足大容积容纳腔114的设计要求。并且，可在内壳111的多侧壁上设置通孔115，使得电解液能够快速分流进分离腔113，电池100温度过高时，电解液和正负电极的接触时间越短，燃烧的可能性越低。
46.进一步地，在一些实施例中，参照图2和图6所示，分离腔113包括第一腔室1131、第二腔室1132和单向控制组件1133。第一腔室1131通过通孔115与容纳腔114连通，第二腔室1132通过单向控制组件1133与第一腔室1131连通，单向控制组件1133用于朝第二腔室1132打开。如此，电解液从容纳腔114由通孔115流入分离腔113后，先进入第一腔室1131，再经由单向控制组件1133进入第二腔室1132。由于单向控制组件1133用于朝第二腔室1132打开，则电解液进入第二腔室1132后无法再回流入第一腔室1131，从而使得电解液被封闭在第二腔室1132中，与容纳腔114彻底分隔，杜绝电解液和正负电极再次接触，避免电池燃爆，增强电池的安全性和可靠性。
47.第一腔室1131和第二腔室1132之间可通过设置隔板进行分隔，单向控制组件1133则设置在该隔板上。
48.进一步地，继续参照图6所示，在一些实施例中，第一腔室1131与第二腔室1132之间设有连通通道1134，单向控制组件1133包括阀体1135和第一限位件1136。单向控制组件1133包括密闭状态和打开状态。单向控制组件1133在密闭状态时，阀体1135和第一限位件1136抵接，以密封连通通道1134。单向控制组件1133在打开状态时，阀体1135和第一限位件1136分离，第一腔室1131与第二腔室1132通过连通通道1134相通。如此，单向控制组件1133通过简单的机械结构即可实现单向开闭连通通道1134的功能，结构简单易制造。
49.具体地，电解液从第一腔室1131进入第二腔室1132时，将原先和第一限位件1136抵接的阀体1135冲开，阀体1135和第一限位件1136分离，电解液从连接第一腔室1131和第二腔室1132的连通通道1134进入第二腔室1132。此时，在第二腔室1132内的电解液若反向向第一腔室1131方向流动，则将阀体1135推动回复至原先与第一限位件1136抵接的位置，密封住连通通道1134，因此，电解液无法回流入第一腔室1131。
50.可选地，在一些实施例中，单向控制组件1133还包括用于限制阀体1135运动范围的第二限位件1137，第二限位件1137设置在第一限位件1136远离第一腔室1131的一侧，阀体1135设置在第一限位件1136和第二限位件1137之间。如此，阀体1135被电解液从与第一限位件1136抵接的位置处冲开后，运动至第二限位件1137处被其阻挡则停止运动，避免阀体1135一直被电解液裹挟运动，影响电解液的流动。
51.可选地，在一些实施例中，阀体1135为浮球，并与连通通道1134间隙配合，第一限位件1136包括设置于连通通道1134侧壁上的弹性挡片1138，并在密闭状态与阀体1135密封配合。如此，阀体1135易被电解液冲开，使单向控制组件1133处于打开状态，便于电解液从第一腔室1131顺利流入第二腔室1132。同时，单向控制组件1133在密闭状态时，阀体1135被连通通道1134一侧侧壁上的弹性挡片1138抵住，从而与连通通道1134的另一侧侧壁抵接，密封住连通通道1134，具有良好的密封性能，避免电解液回流。
52.可选地，在一些实施例中，参照图2所示，第一腔室1131设置于内壳111的底部，第二腔室1132至少为两个，并设置于第一腔室1131的周侧。如此，电解液可同时流入至少两个第二腔室1132，工作效率高，阻燃效果好。第二腔室1132可间隔设于第一腔室1131的两侧，也可相邻接地设于第一腔室1131的周侧，可根据电池100内部的具体结构进行排布设置。
53.可选地，在一些实施例中，参照图7所示，壳体组件110还包括至少一个隔壳116，隔壳116设于内壳111和外壳112之间，并将分离腔113分隔为至少两个第三腔室117。如此，便于多腔室以及腔室间连通组件的排布设置。
54.例如，壳体组件110包括一个隔壳116，将分离腔113分隔为两个第三腔室117。两个第三腔室117的内层腔室可设为第一腔室1131，外层腔室可设为第二腔室1132，相较于上述在同一层腔室内通过隔板分隔为第一腔室1131和第二腔室1132的排布方式，在此种内外层叠设置腔室的方法中，单向控制组件1133可设置在隔壳116上，可利用面积大，方便布置。同时，通过增设隔壳116，可增加第三腔室117的数量，拓展壳体组件110的功能性。
55.在上述任一实施例的基础上，电池100还包括检测分离腔113内的电解液的检测器件101，检测器件101至少部分设于分离腔113内。如此，当电解液进入分离腔113时，电子设备10能够通过检测器件101获知电池处于异常状态，作出相应的处理决策。
56.检测器件101可采用水浸式传感器、液位传感器等感应液体的传感器，设于靠近通孔115的位置处，当电解液从通孔115进入分离腔113时，检测器件101将信号传递给电子设备10。本公开对检测器件101的具体形式和位置不作限制。
57.参照图8所示，一些实施例中，电子设备10还可以包括以下一个或多个组件：处理组件11，存储器12，电源组件13，多媒体组件14，音频组件15，输入/输出的接口16，传感器组件17，以及通信组件18。
58.处理组件11通常控制电子设备10的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件11可以包括一个或多个处理器来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件11可以包括一个或多个模块，便于处理组件11和其他组件之间的交互。例如，处理组件11可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件14和处理组件11之间的交互。
59.存储器12被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备10的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备10上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数
据，消息，图片，视频等。存储器12可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(sram)，电可擦除可编程只读存储器(eeprom)，可擦除可编程只读存储器(eprom)，可编程只读存储器(prom)，只读存储器(rom)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
60.控制主板包括处理组件11以及存储器12。
61.电源组件13为电子设备10的各种组件提供电力。电源组件13可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备10生成、管理和分配电力相关联的组件。电源组件13包括上述任一实施例中的电池100。
62.多媒体组件14包括本公开的显示模组，便于进行人机交互。如果显示模组包括触摸面板，显示模组可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件14包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备10处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
63.音频组件15被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件15包括一个麦克风(mic)，当电子设备10处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器12或经由通信组件18发送。在一些实施例中，音频组件15还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
64.输入/输出的接口16为处理组件11和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
65.传感器组件17包括一个或多个传感器，用于为电子设备10提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件17可以检测到电子设备10的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如组件为电子设备10的显示器和小键盘，传感器组件17还可以检测电子设备10或电子设备10一个组件的位置改变，用户与电子设备10接触的存在或不存在，电子设备10方位或加速/减速和电子设备10的温度变化。传感器组件17可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件17还可以包括光敏元件，如cmos或ccd图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件17还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
66.通信组件18被配置为便于电子设备10和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备10可以接入基于通信标准的无线网络，如wifi，2g、3g、4g或6g等，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件18经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，通信组件18还包括近场通信(nfc)模块，以促进短程通信。例如，在nfc模块可基于射频识别(rfid)技术，红外数据协会(irda)技术，超宽带(uwb)技术，蓝牙(bt)技术和其他技术来实现。
67.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“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公开和简化描述，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公开的限制。
68.此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
69.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，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；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，除非另有明确的限定。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公开中的具体含义。
70.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
71.需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“固设于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。进一步地，当一个元件被认为是“固定连接”另一个元件，二者可以是可拆卸连接方式的固定，也可以不可拆卸连接的固定，如套接、卡接、一体成型固定、焊接等，在传统技术中可以实现，在此不再累赘。
72.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
73.以上实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开的实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。