电池和使用电池的装置的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池和使用电池的装置。


背景技术：

2.目前，常规电池的电芯的顶封部大多为直出形式(即顶封部整体沿电芯的长度方向延伸)，此时电路板只能与电芯的大面平行设置，而由于电路板的宽度需要，电路板通常会超出顶封部设置，由此导致顶封部与电路板占用更多的空间，从而极大地损失了电池的容量。


技术实现要素：

3.鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电池和使用电池的装置，其减少了电池的顶封部和电路板的占用空间，由此提高了电池的能量密度。
4.为了实现上述目的，本发明提供了一种电池，其包括电芯和电路组件。所述电芯包括主体部、在电芯的第一方向上位于所述主体部一端的顶封部以及极耳，且所述顶封部包括极耳区，所述极耳设置于所述极耳区并伸出所述极耳区。其中，所述极耳区包括第一连接段、第一弯折段和第一延伸段，所述第一连接段连接于所述主体部并沿所述第一方向延伸，所述第一延伸段沿电芯的第二方向延伸，所述第一弯折段连接于第一连接段和第一延伸段。所述电路组件包括电路板和导电件，所述电路板在所述第一方向上位于所述第一延伸段与所述主体部之间、且所述电路板的宽面面向所述主体部和所述第一延伸段设置，所述导电件连接于所述电路板和所述电芯的极耳。
5.在根据一些实施例的电池中，所述顶封部还包括非极耳区，所述非极耳区连接于所述极耳区。所述非极耳区包括第二连接段、第二弯折段和第二延伸段，所述第二连接段连接于所述主体部并沿所述第一方向延伸，所述第二延伸段沿所述第二方向延伸，所述第二弯折段连接于第二连接段和第二延伸段。
6.在根据一些实施例的电池中，所述极耳区的第一连接段和所述非极耳区的第二连接段一起构成所述顶封部的封印区，而所述极耳区的第一弯折段和第一延伸段以及所述非极耳区的第二弯折段和第二延伸段一起构成所述顶封部的非封印区。或者，所述极耳区的第一连接段和所述非极耳区的第二连接段一起构成所述顶封部的一个封印区、第一延伸段和第二延伸段一起构成所述顶封部的另一个封印区，而所述极耳区的第一弯折段和所述非极耳区的第二弯折段一起构成所述顶封部的非封印区。
7.在根据一些实施例的电池中，第二弯折段上设置有多个孔。
8.在根据一些实施例的电池中，所述电芯的顶封部还包括非极耳区，所述非极耳区连接于所述极耳区。所述非极耳区仅包括第二连接段，所述第二连接段连接于所述主体部并沿所述第一方向延伸至少所述极耳区的第一连接段和所述非极耳区的第二连接段一起构成所述顶封部的封印区。
9.在根据一些实施例的电池中，所述电池还包括极耳胶，所述极耳胶至少设置在位
于所述极耳区的第一连接段和第一延伸段内的极耳外侧。
10.在根据一些实施例的电池中，所述极耳包括第一端部、第二端部和连接部，所述第二端部位于所述顶封部的极耳区内，所述第一端部和所述连接部位于所述极耳区外侧，且所述连接部连接于所述第二端部和所述第一端部；
11.所述导电件连接于所述电路板和所述极耳的第一端部，且所述导电件的至少一部分在所述第一方向上位于所述第一延伸段与所述主体部之间。
12.在根据一些实施例的电池中，所述极耳的第一端部和整个所述导电件在所述第一方向上位于所述电路板与所述主体部之间。或者，所述极耳的第一端部和整个所述导电件在所述第一方向上位于所述电路板与所述极耳区的第一延伸段之间。或者，所述极耳的第一端部在所述第一方向上位于第一延伸段的远离所述主体部的一侧，所述导电件的一部分在所述第一方向上位于所述电路板与所述极耳区的第一延伸段之间、一部分在所述第一方向上位于第一延伸段的远离所述主体部的一侧并连接于所述极耳的第一端部。
13.在根据一些实施例的电池中，所述电池还包括缓冲元件。所述缓冲元件仅设置在所述电路板与所述主体部之间，所述电池还包括第一绝缘保护件，所述第一绝缘保护件在所述顶封部外侧包围所述顶封部、所述极耳以及所述电路板的边缘形成的外轮廓区域。或者，所述电芯的顶封部、所述极耳以及所述电路组件构成所述电池的头部，所述缓冲元件包裹并填充入所述电池的头部。
14.本发明还提供了一种使用电池的装置，其包括上述所述的电池，所述电池为所述装置提供电能。
15.本发明的有益效果如下：
16.在本发明的电池中，顶封部的极耳区通过弯折整体形成为l型结构，而l型结构的极耳区减少了顶封部在所述第一方向上的占用空间，由此提高了电池的能量密度。并且，由于极耳区通过弯折使得第一延伸段面向主体部的小面设置，从而当电池不慎跌落时，顶封部不易被冲破。此外，电路板的宽面相当于垂直于主体部的大面设置，从而减少了电路板在所述第一方向上的占用空间，由此进一步提高了电池的能量密度。
附图说明
17.图1为根据本申请的使用电池的装置的一些实施例的示意图。
18.图2为根据一些实施例的电池的立体图。
19.图3为图2中的电池的电芯在成型前的示意图。
20.图4为图2中的电芯在一实施中顶封部弯折前的立体图。
21.图5为图4中的电芯的顶封部弯折后的立体图。
22.图6为图5中的圆圈部分的放大图。
23.图7为图2中的电芯在另一实施中顶封部弯折前的立体图。
24.图8为图7中的电芯的顶封部弯折后的立体图。
25.图9为图8中的顶封部的极耳区的内部结构示意图。
26.图10为图2中的电芯在又一实施中顶封部弯折前的立体图。
27.图11为图10中的电芯的顶封部弯折后的立体图。
28.图12为图2中的电池的内部结构示意图。
29.图13为图12的一变形例。
30.图14为图12的另一变形例。
31.图15为图12的又一变形例。
32.其中，附图标记说明如下：
33.1电芯
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133连接部
34.11主体部
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14侧封部
35.111小面
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15包装袋
36.112大面
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16电极组件
37.12顶封部
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2电路组件
38.121极耳区
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21电路板
39.121a第一连接段
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211宽面
40.121b第一弯折段
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212窄面
41.121c第一延伸段
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22导电件
42.122非极耳区
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3缓冲元件
43.122a第二连接段
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4第一绝缘保护件
44.122b第二弯折段
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5补强板
45.122c第二延伸段
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6第二绝缘保护件
46.122d孔
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s极耳胶
47.13极耳
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l第一方向
48.131第一端部
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h第二方向
49.132第二端部
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w第三方向
具体实施方式
50.为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。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申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请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。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序或主次关系。
51.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申请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。此外，本申请中出现的“多个”指的是两个以上(包括两个)。
52.本申请实施例描述的电池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、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等；电池为所述装置提供电源。本申请实施例描述的电池不仅仅局限适用于上述所描述的设备，还可以适用于
所有使用电池的设备，但为描述简洁，下述实施例均以手机为例进行说明。例如，图1示出了一种手机2000的结构，所述手机2000的内部设置有电池1000，电池1000为手机2000提供电源，满足使用手机时的用电需求。
53.根据一些实施例的电池1000包括电芯1、电路组件2以及极耳胶s。
54.参照图2至图10，电芯1具有主体部11、在电芯1的第一方向l上位于主体部11一端的顶封部12、伸出顶封部12的极耳13以及在电芯1的第三方向w上位于主体部11两侧的侧封部14。在一些实施例中，电芯1为锂电芯。
55.具体地，参照图3，电芯1包括包装袋15和收容于包装袋15内的电极组件16。电极组件16是电芯1实现重复充放电功能的核心构件。电极组件16包括正极极片、负极极片以及将正极极片和负极极片隔开的隔膜，在本实施例中，电极组件16可通过卷绕正极极片、负极极片及隔膜而形成。电极组件16可被平坦地挤压以形成扁平状。在一实施例中，在电芯1中，电极组件16可为多个并层叠设置。
56.包装袋15可为铝塑膜或钢塑膜。包装袋15可由一张铝塑膜或一张钢塑膜对折连接而成。在一些实施例中，先通过冲压在铝塑膜(或钢塑膜)上形成两个凹腔，然后将铝塑膜对折为两层(以下将所述两层称之为第一包装膜和第二包装膜)以使两个凹腔相对。其中，两个凹腔分别形成于第一包装膜和第二包装膜。第一包装膜的凹腔和第二包装膜的凹腔围成用于容纳电极组件16的容纳腔。第一包装膜的环绕凹腔的边缘与第二包装膜的环绕凹腔的边缘密封连接，以将所述容纳腔密封。电芯1的主体部11包括电极组件16和包装袋15的围成所述容纳腔的部分，顶封部12则包括第一包装膜和第二包装膜在主体部11所述一端(即主体部11在第一方向l上的一端)密封连接的部分、且顶封部12的厚度小于主体部11的厚度，而侧封部14则包括第一包装膜和第二包装膜在主体部11所述两侧(即主体部11在第三方向w上的两侧)密封连接的部分。在另一些实施例中，包装袋15可由两张铝塑膜热压连接而成。
57.参照图4至图10，电芯1的顶封部12分为极耳区121和非极耳区122，非极耳区122在第三方向w上位于极耳区121一侧并连接于极耳区121。其中，极耳区121与极耳13在数量上一致。
58.在一些实施例中，极耳区121包括第一连接段121a、第一弯折段121b和第一延伸段121c。第一连接段121a连接于主体部11并沿第一方向l延伸，第一延伸段121c沿电芯1的第二方向h延伸，第一弯折段121b连接于第一连接段121a和第一延伸段121c。换句话说，顶封部12的极耳区121通过弯折整体形成为l型结构，而l型结构的极耳区121减少了顶封部12在第一方向l上的占用空间，由此提高了电池的能量密度。并且，由于极耳区121通过弯折使得第一延伸段121c面向主体部11的小面111设置，从而当电池不慎跌落时，l型结构的极耳区121不易被冲破。
59.在一些实施例中，参照图4至图9，非极耳区122包括第二连接段122a、第二弯折段122b和第二延伸段122c。第二连接段122a连接于主体部11并沿第一方向l延伸，第二延伸段122c沿第二方向h延伸，第二弯折段122b连接于第二连接段122a和第二延伸段122c。换句话说，顶封部12的非极耳区122通过弯折整体也形成为l型结构，而l型结构的非极耳区122同样减少了顶封部12在第一方向l上的占用空间，由此提高了电池的能量密度。并且，由于非极耳区122通过弯折使得第二延伸段122c面向主体部11的小面111设置，从而当电池不慎跌落时，l型结构的非极耳区122也不易被冲破。
60.在一些实施例中，参照图4至图6，极耳区121的第一连接段121a和非极耳区122的第二连接段122a一起构成顶封部12的封印区，而极耳区121的第一弯折段121b和第一延伸段121c以及非极耳区122的第二弯折段122b和第二延伸段122c一起构成顶封部12的非封印区。由于封印区在顶封部12弯折前需要通过热封工艺进行热封、而非封印区无需进行热封，则非封印区的强度明显小于封印区的强度(下述实施例均不在赘述)。这里，由于第一弯折段121b和第二弯折段122b为顶封部12的弯折区域且位于非封印区、而非封印区的强度小，从而在顶封部12的弯折过程中提高了整个顶封部12的弯折效率和弯折效果。
61.在一些实施例中，参照图7至图9，极耳区121的第一连接段121a和非极耳区122的第二连接段122a一起构成顶封部12的一个封印区，极耳区121的第一延伸段121c和非极耳区122的第二延伸段122c一起构成顶封部12的另一个封印区，而极耳区121的第一弯折段121b和非极耳区122的第二弯折段122b一起构成顶封部12的非封印区。这里，由于第一弯折段121b和第二弯折段122b为顶封部12的弯折区域且位于非封印区、而非封印区的强度小，从而在顶封部12的弯折过程中提高了整个顶封部12的弯折效率和弯折效果。
62.在一些实施例中，第二弯折段122b上设置有多个孔122d(如图4至图6所示)，而孔122d的设置减弱了第二弯折段122b的强度，由此提高了整个顶封部12的弯折效率和弯折效果。其中，孔122d的数量和尺寸可随非极耳区122在第三方向w上的尺寸而定。
63.在一些实施例中，参照图10和图11，非极耳区122仅包括第二连接段122a，第二连接段122a连接于主体部11并沿第一方向l延伸。这里，由于仅极耳区121的第一弯折段121b为顶封部12的弯折区域而非极耳区122无需被弯折，由此提高了整个顶封部12的弯折效率和弯折效果。需要说明的是，在该实施例中，至少极耳区121的第一连接段121a和非极耳区122的第二连接段122a一起构成顶封部12的封印区。而为了降低顶封部12的弯折区域的强度，优选地，极耳区121的第一弯折段121b和第一延伸段121c一起构成顶封部12的非封印区，即顶封部12的弯折区域位于非封印区，而非封印区的强度小。
64.在一些实施例中，为了提高极耳区121的强度并对极耳13进行保护，极耳胶s至少设置在位于极耳区121的第一连接段121a和第一延伸段121c内的极耳13外侧。
65.可选择地，极耳胶s可设置在位于极耳区121的第一连接段121a、第一弯折段121b和第一延伸段121c内的极耳13外侧(如图12至图15所示)，即极耳胶s整段式设置在顶封部12的极耳区121并包覆位于极耳区121内的所有极耳13部分。
66.可选择地，极耳胶s还可仅设置在位于极耳区121的第一连接段121a和第一延伸段121c内的极耳13外侧(如图7至图9所示)，而极耳区121的第一弯折段121b不设置极耳胶s，如此极耳胶s相当于分段设置在极耳区121中。而由于位于第一弯折段121b内的极耳13外侧未设置极耳胶s，从而相当于减弱了第一弯折段121b的强度，由此进一步提高了整个顶封部12的弯折效率和弯折效果。
67.可选择地，极耳胶s还可延伸至极耳区121外以包覆靠近极耳区121的极耳13部分。
68.需要说明的是，由于非极耳区122未设置有极耳13，则非极耳区122无需设置极耳胶s。
69.参照图4至图15，极耳13设置于顶封部12的极耳区121并伸出所述极耳区121。在一些实施例中，极耳13可设置为多个，所述多个极耳13包括正极极耳和负极极耳，正极极耳电连接于正极极片，负极极耳电连接于负极极片。
70.由于锂电池的化学特性，在正常使用过程中，其内部进行电能和化学能相互转化的化学正反应，但在某些条件下，如对其过充电、过放电和过电流将会导致电芯内部发生化学副反应，该副反应加剧后，会严重影响电池的性能和使用寿命，并可能产生大量的气体，使电池内部压力迅速增大后爆炸而导致安全问题。电路组件2具有保护功能，并用于对电池的充、放电状态进行有效监测，并在某些条件下关断充、放电回路以防止对电池发生损害。
71.在一些实施例中，参照图12至图15，电路组件2包括电路板21和导电件22，电路板21通过导电件22连接于电芯1的极耳13。
72.电路板21是由电子电路组成、并时刻准确的监视电芯的电压和充放电回路中的电流。电路板21通常包括mos开关、精密电阻、电容及辅助器件fuse、ptc、ntc、存储器、连接器、fpc等电子元器件元件。电路板21具有宽面211和窄面212。所述电子元器件元件设置于电路板21的面向主体部11的宽面211上。
73.在一些实施例中，电路板21在第一方向l上位于顶封部12的第一延伸段121c与主体部11之间。电路板21的宽面211分别面向主体部11的小面111和顶封部12的第一延伸段121c设置、而窄面212面向第一连接段121a设置。此时，电路板21的宽面211其实相当于垂直于主体部11的大面112设置，从而减少了电路板21在第一方向l上的占用空间，由此提高了电池的能量密度。
74.需要说明的是，由于电路板21结构需要，电路板21的厚度小于自身的宽度和长度，而电路板21的宽面211是指电路板21在自身第二方向上的表面。
75.导电件22连接于电路板21和电芯1的极耳13。在一些实施例中，导电件22可形成为u型结构。在一些实施例中，导电件22可为镍片。
76.在一些实施例中，参照图12至图15，极耳13包括第一端部131、第二端部132和连接部133。第二端部132位于顶封部12的极耳区121内，第一端部131和连接部133位于极耳区121外侧，且连接部133连接于第二端部132和第一端部131。其中，导电件22连接于电路板21和极耳13的第一端部131，且导电件22的至少一部分在第一方向l上位于第一延伸段121c与主体部11之间。
77.在一些实施例中，参照图12，极耳13通过弯折使得第一端部131在第一方向l上位于电路板21与主体部11之间，而整个导电件22在电路板21与主体部11之间连接于电路板21和极耳13的第一端部131。这里，由于电路板21、导电件22和极耳13一起能够充分利用极耳区121的第一延伸段121c与主体部11之间的空间，由此极大地提高了电池的空间利用率，进而提高了电池的能量密度。
78.在一些实施例中，参照图13，极耳13通过弯折使得第一端部131在第一方向l上位于电路板21与极耳区121的第一延伸段121c之间，而整个导电件22在电路板21与极耳区121的第一延伸段121c之间连接于电路板21和极耳13的第一端部131。这里，由于电路板21、导电件22和极耳13一起能够充分利用极耳区121的第一延伸段121c与主体部11之间的空间，由此极大地提高了电池的空间利用率，进而提高了电池的能量密度。此外，极耳13的伸出极耳区121的部分只需要弯折一次，由此提高了极耳13的弯折效率。
79.在一些实施例中，参照图14，极耳13通过弯折使得第一端部131在第一方向l上位于第一延伸段121c的远离主体部11的一侧，而导电件22的一部分在第一方向l上位于电路板21与极耳区121的第一延伸段121c之间并连接于电路板21、一部分在第一方向l上位于第
一延伸段121c的远离主体部11的一侧并连接于极耳13的第一端部131。这里，极耳13伸出极耳区121的部分只需要弯折一次，由此提高了极耳13的弯折效率。此外，在电池的组装过程中，当顶封部12弯折后再将电路板21放置到极耳区121的第一延伸段121c与主体部11之间，然后将电路板21与导电件22进行焊接，最后再将极耳13与导电件22一起弯折，此时由于电路板21无需与极耳13、导电件22一起弯折，从而降低了极耳13的弯折难度，由此进一步提高了极耳13的弯折效率。
80.电芯1的顶封部12、极耳13以及电路组件2一起构成电池的头部。在一些实施例中，参照图12至图15，电池还包括缓冲元件3，缓冲元件3至少设置在电路板21与主体部11之间。在电池跌落时，缓冲元件3能够在电芯1的头部吸收振动，从而提高了导电件22与电路板21以及极耳13之间的连接可靠性。
81.在一些实施例中，参照图12至图14，所述缓冲元件3仅设置在所述电路板21与所述主体部11之间。电池还包括第一绝缘保护件4，第一绝缘保护件4在顶封部12外侧包围顶封部12、极耳13以及电路板21的边缘形成的外轮廓区域。第一绝缘保护件4对电芯1的头部提供绝缘防护，从而提高了电池的安全性能和耐冲击性能。在该实施例中，缓冲元件3可为泡棉。其中，绝缘保护件4的一端可粘接于顶封部12、而另一端粘接于主体部11的大面112。
82.在一些实施例中，参照图15，缓冲元件3包裹并填充入电池的头部，此时电芯1的顶封部12、极耳13以及电路组件2的电路板21、导电件22经由缓冲元件3形成为一个整体，由此极大地提高了电池头部的强度、提高了导电件22与电路板21以及极耳13之间的连接可靠性。在该实施例中，缓冲元件3可为绝缘树脂。
83.在一些实施例中，参照图12至图15，电池还包括第二绝缘保护件6，第二绝缘保护件6至少设置在顶封部12的极耳区121内侧。第二绝缘保护件6用于防止电池头部处的导电部件发生短路以保证电池的安全性。
84.在一些实施例中，参照图12至图15，电池还包括补强板5，补强板5在第一方向l上位于电路板21与主体部11之间，且补强板4固定连接于电路板21以提高电路板21的强度。具体地，补强板5在数量上为多个，多个补强板5沿第三方向w间隔设置于电路板21。
85.最后需要说明的是，在一些实施例中，电芯1的第二方向h为电芯1的厚度方向，电芯1的第一方向l可以为电芯1的长度方向或者电芯1的宽度方向，对应地电芯1的第三方向w为电芯1的宽度方向或者电芯1的长度方向。