一种聚合物电池的包装膜、聚合物电池及电子设备的制作方法

本申请实施例涉及电池相关技术，尤其涉及一种聚合物电池的包装膜、聚合物电池及电子设备。

背景技术：

目前，聚合物电池，尤其是聚合物锂电池因其能量密度高，无液体泄露，电池厚度可以很薄(小于1毫米)，外形可塑性强(可制成各种形状)的特点，不仅在便携式电子设备上如移动终端、数码摄像机和手提电脑得到广泛应用，而且也可应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面。

然而，在上述应用时，电子设备在运行过程和聚合物锂电池循环充放电过程中均会散发热量，高温环境容易造成电池负极表面固态电解质界面膜(solid electrolyte interface，简称SEI膜)分解及电解液溶剂在正负极表面发生氧化还原分解反应，产生气体，使得聚合物锂电池发生鼓胀形变，电池容量和循环性能迅速下降，甚至使电子设备由于电池的形变也会遭到一定程度的破坏。

技术实现要素：

本申请实施例提供一种聚合物电池的包装膜、聚合物电池及电子设备，可以有效的提升聚合物电池的安全性能。

第一方面，本申请实施例提供了一种聚合物电池的包装膜，用于包裹聚合物电池的电芯，包括：

第一部和第二部，所述第一部与第二部的边缘固定连接构成第一包装区和第二包装区，所述第一包装区与第二包装区沿水平方向排列；

第一包装区，用于放置所述聚合物电池的电芯；

第二包装区，与所述第一包装区连通，用于收纳所述聚合物电池产生的气体；

其中，所述第二包装区在初始状态下处于收缩状态，并在所述聚合物电池产生气体时，所述第二包装区收纳所述气体处于鼓胀状态。

第二方面，本申请实施例还提供了一种聚合物电池，该聚合物电池包括如上述第一方面所述的聚合物电池的包装膜，设置于所述聚合物电池的包装膜的第一包装区内的电芯，以及与所述电芯通过电极连接的电池保护板。

第三方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：

电池仓，用于容纳如上述第二方面所述的聚合物电池；

检测单元，设置于所述电池仓内，用于检测所述聚合物电池的包装膜的鼓胀程度；

处理器，与所述检测单元电连接，用于获取所述鼓胀程度对应的鼓胀程度数据，生成提示信息。

本申请实施例通过改进用于包裹聚合物电池电芯的包装膜结构，使该包装膜包括第一部和第二部，该第一部与第二部的边缘固定连接形成第一包装区和第二包装区，且聚合物电池的电芯被放置于第一包装区；与该第一包装区连通且沿水平方向并排设置的第二包装区，用于收纳聚合物电池异常工作状态下电池电芯产生的气体，并且该第二包装区由于收纳气体由收缩状态变为鼓胀状态，有效地将聚合物电池的形变限制在水平方向上，在该聚合物电池的厚度方向上不发生膨胀形变或膨胀形变较小(以至于可以忽略)。采用上述技术方案，可以在电池产生气体时，通过第二包装区及时收纳气体，可以有效地避免聚合物电池在高温或过充、过放情况下生成的气体影响聚合物电池的安全性能的情况发生，提高了聚合物电池的安全性。

附图说明

图1是本申请实施例提供的一种聚合物电池的包装膜的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的沿图1中A-A面的聚合物电池的包装膜的截面示意图；

图3是本申请实施例提供的沿图1中B-B面的聚合物电池的包装膜的截面示意图；

图4是本申请实施例提供的一种鼓胀状态下聚合物电池的包装膜示意图；

图5是本申请实施例提供的沿图4中C-C面的聚合物电池的包装膜的截面示意图；

图6是本申请实施例提供的沿图4中D-D面的聚合物电池的包装膜的截面示意图；

图7是本申请实施例提供的一种聚合物电池结构的爆炸图；

图8是本申请实施例提供的一种电子设备结构框图；

图9是本申请实施例提供的一种具有聚合物电池的电子设备的爆炸图；

图10是本申请实施例提供的一种正常状态下具有聚合物电池的电子设备示意图；

图11是本申请实施例提供的一种鼓胀状态下具有聚合物电池的电子设备示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。

随着科学技术的发展，具有二次可充电特性的聚合物电池被越来越多的应用于电子设备中。其中，聚合物锂电池被广泛的应用于便携式电子设备上如移动电话、数码摄像机和手提电脑等。

然而，在上述应用时，电子设备在高温环境或过充电、过放电时，容易造成电池负极表面SEI膜分解及电解液溶剂在正负极表面发生氧化还原分解反应，产生CO、CO₂、CH₄、C₂H₆等气体，使得聚合物锂电池发生鼓胀形变，电池容量和循环性能迅速下降，甚至使电子设备由于电池的形变也会遭到一定程度的破坏。例如，电池形变将电子设备屏幕顶起，影响外观，严重时可能损坏电子设备屏幕或电子设备。

相关技术中针对聚合物锂电池鼓胀形变问题，一种解决方式包括：增加泄压阀，优化电极尺寸，从而减小电池鼓胀形变。

另一种方式包括在电解液中接入功能添加剂。例如，在电解液中加入丙磺酸内酯或钙盐等。上述描述的方法通过在电解液中加入有机或无机添加剂，在炭负极表面形成钝化膜，阻止负极与电解液溶剂反应，降低产气量，减少电池鼓胀程度。

然而，上述方法均存在一定的问题，如防鼓胀效果不明显，或是添加剂本身在高温下就会发生分解，或是在负极表面形成的钝化膜不稳定分解，或是添加剂的加入减少了电极活性物质含量，导致充放效率降低，电池容量、循环等性能下降。本申请实施例提供的关于聚合物电池的包装膜的改进方案可以很好的解决上述电池鼓胀形变损坏电子设备的问题。

图1为本申请实施例提供的一种聚合物电池的包装膜的结构示意图。该包装膜用于包裹聚合物电池的电芯，并且该包装膜可以采取冲压成型，制成需要的外壳形状。如图1所示，该包装膜100包括：第一部和第二部，所述第一部与第二部的边缘固定连接构成第一包装区101和第二包装区102，所述第一包装区101与第二包装区102沿水平方向排列；

第一包装区101，用于放置所述聚合物电池的电芯；

第二包装区102，与所述第一包装区101连通，用于收纳所述聚合物电池产生的气体；其中，所述第二包装区102在初始状态下处于收缩状态，在所述聚合物电池产生气体时，所述第二包装区102处于鼓胀状态。

需要说明的是，聚合物电池在异常工作状态下产生气体，该气体会充入第二包装区102，使第二包装区102处于鼓胀状态，由于第二包装区102与第一包装区101沿水平方向排列，可以有效地将电池形变限制在水平方向，而不是在电池厚度方向上发生鼓胀形变，在所述聚合物电池的电池厚度方向上，处于鼓胀状态的第二包装区102的高度不超过所述第一包装区101的高度，避免因电池鼓胀而施加压力给屏幕。

其中，异常工作状态包括电池在高温环境下的工作状态、电池在过充电情况下的工作状态或电池在过放电情况下的工作状态等。

其中，该聚合物电池的包装膜可以是铝塑膜，至少包括三层，中间层为铝层，起到隔绝水分作用，外层为第一胶层，起到保护铝层不被氧化的作用，内层为第二胶层，起到密封并防止电解液腐蚀铝层的作用。

本申请实施例提供的技术方案，通过改进用于包裹聚合物电池的包装膜结构，使该包装膜包括第一部和第二部，该第一部与第二部的边缘固定连接形成第一包装区和第二包装区，且聚合物电池的电芯被放置于第一包装区；与该第一包装区连通且沿水平防线并排设置的第二包装区，用于收纳聚合物电池异常工作状态下电池电芯产生的气体，且该第二包装区由于收纳气体由收缩状态变为鼓胀状态，有效地将电池形变限制在水平方向上，在该聚合物电池的厚度方向上不发生膨胀形变或膨胀形变较小(以至于可以忽略)；并且在该聚合物电池厚度方向上，第二包装区的高度不超过所述第一包装区的高度。采用上述技术方案，可以在电池产生气体时，通过第二包装区及时收纳气体，可以有效地避免聚合物电池在高温或过充、过放情况下生成的气体影响聚合物电池的安全性能的情况发生，提高了聚合物电池的安全性能。

可选地，该包装膜100具有安装部103，该安装部103位于第一包装区101远离该第二包装区102的一端，用于配合电芯包括的电池极耳的装配。其中，电池极耳包括正极耳和负极耳，该正极耳由包装膜外部延伸至内部，与位于第一包装区101内的电芯内的正极片连接，该负极耳由包装膜外部延伸至内部，与位于第一包装区101的电芯内的负极片连接。

可选的，该第二包装区设置于第一包装区远离电池电极的一端，如图1所示，第二包装区与第一包装区呈一字型排列，以避免对电极装配造成影响，简化制备工艺。可以理解的是，第二包装区的位置并不限于图1所绘制的位置，还可以是第二包装区与第一包装区呈L形排列等等。相应的，电池仓的结构需要作适应性改动。

可选的，处于收缩状态的所述第二包装区的纵截面中所述第一部和所述第二部均呈U形。在该包装膜处于收缩状态时，获取该包装膜沿图1中A-A面的截面图，如图2所示，第二包装区的纵截面为第一部1021和第二部1022叠加形成为双U形。需要说明的是，第一部1021与第二部1022的竖直部的边缘可以通过粘合剂粘合，需要粘合的长度根据实际需要确定。

图3是本申请实施例提供的沿图1中B-B面的聚合物电池的包装膜的截面示意图。如图3所示，在正常状态下，第一包装区处由第一部1021与第二部1022形有腔室，该腔室用于放置电池电芯；在第二包装区处第一部1021的内表面与第二部1022的内表面之间的距离小于预设数值，但是第一部1021与第二部1022未被粘合在一起(可以通过抽真空的方式实现)，第二包装区与安装部103位于第一包装区的两端。安装部103对应的第一部1021与第二部1022通过粘合剂粘合在一起。也就是说，在收缩状态下，该包装膜的横截面中第一部呈现倒U形，且第一部沿水平方向分别向两端延伸有第一水平部和第二水平部。第一水平部沿竖直方向延伸有第一竖直部，第一竖直部沿水平方向延伸有第三水平部，第二部包括该第一竖直部和第三水平部。第二水平部与第三水平部固定连接。例如，第二水平部与第三水平部可以通过粘合剂粘合。需要说明的是，在产生气体后，气体充入第二包装区使第一部1021与第二部1022分离，第二包装区呈鼓胀状态。

图4示出了本申请实施例提供的一种鼓胀状态下聚合物电池的包装膜示意图。如图4所示，第二包装区102在电池产生的气体的作用下由收缩状态(见虚线处)变为鼓胀状态。

图5是本申请实施例提供的沿图4中C-C面的聚合物电池的包装膜的截面示意图。如图5所示，在第二包装区处于鼓胀状态时，该包装膜在第二包装区处的纵截面中第一部1021呈倒U形以及第二部1022呈正U形；第一部1021沿水平方向分别向两端延伸有第四水平部1和第五水平部3，且第四水平部1及第五水平部3分别向竖直方向延伸有第二竖直部2及第三竖直部4。并且，该第四水平部1、第五水平部3、第二竖直部2及第三竖直部4均与所述第二部1022固定连接。例如，可以是通过粘合剂固定连接。

图6是本申请实施例提供的沿图4中D-D面的聚合物电池的包装膜的截面示意图，如图6所示，在第二包装区处于鼓胀状态时，整个聚合物电池的包装膜的第一包装区与第二包装区完全连通构成一个腔室，安装部103处的第一部和第二部通过粘合剂粘合，此时，该包装膜呈现类似菜刀状结构。

可以理解的是，第二包装区的高度与电芯的厚度相匹配(可以略大于电芯的厚度，具体尺寸可以通过统计聚合物电池在厚度方向上的鼓胀形变确定)。第二包装区的宽度不小于电芯的宽度，可以通过统计聚合物电池在电池宽度方向上的鼓胀形变确定。第二包装区的长度通过统计聚合物电池在长度方向上的鼓胀形变确定。

需要说明的是，由于电子设备的电池仓尺寸是固定的，在第二包装区102沿聚合物电池的长度方向上发生鼓胀形变的程度超过预设限度时，第一包装区101和第二包装区102均可能在电池厚度方向发生轻微形变，但是，设置于电子设备内与该包装膜配合的检测单元会在该鼓胀形变的程度超过预设限度时，发出报警信号给处理器，可以有效地抑制发生在电池厚度方向上的电池形变，避免第一包装区101和第二包装区102在电池厚度方向上发生形变而损坏电子设备。

图7是本申请实施例提供的一种聚合物电池结构的爆炸图。如图7所示，该聚合物电池包括本申请实施例提供的聚合物电池的包装膜100，还包括设置于该聚合物电池的包装膜100的第一包装区101内的电芯300，以及与电芯300通过电极连接的电池保护板200。其中，电芯300内的正极片通过正极耳301与电池保护板200电连接；电芯300内的负极片通过负极耳302与电池保护板200电连接。对于装配好的聚合物电池，第二包装区102处于收缩状态。

本申请实施例的提供的聚合物电池，具有改进后的包装膜，可以通过第二包装区收纳聚合物电池产生的气体，有效地将聚合物电池的形变限制在水平方向上，在该聚合物电池的厚度方向上不发生膨胀形变或膨胀形变较小(以至于可以忽略)。采用上述技术方案，可以有效地避免聚合物电池在高温或过充、过放情况下生成的气体影响聚合物电池的安全性能的情况发生，提高了聚合物电池的安全性能。

图8是本申请实施例提供的一种电子设备结构框图。该电子设备包括电池仓，该电池仓的尺寸与本申请实施例提供的聚合物电池的尺寸相匹配，用于容纳所述聚合物电池；检测单元810，设置于电池仓内，用于检测所述聚合物电池的包装膜的鼓胀程度；还包括处理器820，与所述检测单元810电连接，用于获取所述鼓胀程度对应的鼓胀程度数据，生成提示信息。其中，电池仓的尺寸与本申请实施例提供的聚合物电池的尺寸相匹配的实现方式可以是，通过统计大量聚合物电池样本发生鼓胀形变时的尺寸，对统计得到的数据进行分析得到合适的电池仓的尺寸。

本申请实施例提供的电子设备，在聚合物电池出现鼓胀形变时，电芯产生的气体首先充入第二包装区，使第二包装区处于鼓胀状态，避免聚合物电池在电池厚度方向发生鼓胀；并可以通过检测单元检测聚合物电池的包装膜的鼓胀程度，也可以说是第二包装区的鼓胀程度，跟你就该鼓胀程度生成提示信息，可以有效地避免电池发生厚度方向上的鼓胀形变，有效的减少电池鼓胀形变损坏电子设备的情况，提高了电子设备的安全性能。

可选的，在所述鼓胀程度数据满足预设条件时，执行关机操作。其中，预设条件可以是在检测到电池处于鼓胀状态后，电池持续预设时间处于鼓胀状态；或者，在检测到电池处于鼓胀状态后，压力传感器检测的压力值超过预设压力阈值等等。

可选的，该检测单元包括压力传感器、红外传感器或超声波传感器，可以通过上述传感器检测聚合物电池的鼓胀状态。示例性的，在检测单元为压力传感器时，压力传感器可设置于电池仓远离所述聚合物电池电极的一端，用于检测聚合物电池的包装膜的鼓胀程度，并以压力值表征包装膜的鼓胀程度，也可以说是第二包装区的鼓胀程度。由于第二包装区的存在，对于少量气体导致的包装膜的鼓胀形变并不会立即触发电子设备执行相应的应急操作，实现在电池产生的气体导致的聚合物电池形变在可控范围内时，不影响用户正常使用电子设备。若电池产生的气体过量导致聚合物电池的第二包装区接触并挤压电池仓安装有压力传感器的一端，压力传感器才能检测到鼓胀程度数据，该鼓胀程度数据通过压力传感器检测到的压力值表示。处理器按照设定的周期从压力传感器获取鼓胀程度数据，在检测到聚合物电池的包装膜压迫电池仓时，生成提示用户进行合理处置的提示信息并显示。例如，提示信息可以是“当前电池存在安全隐患，请立即关机并前往售后站点进行检测”。若用户并未依照该提示信息进行关机处理，处理器检测到电子设备未关机，继续按照设定周期从压力传感器获取鼓胀程度数据，并将该鼓胀程度数据与预设压力阈值进行比较，判断该鼓胀程度数据是否大于或等于该预设压力阈值。若是，则显示电子设备将在预设时间后自动关闭的提示信息，避免立即关机影响用户体验，并在达到该预设时间时，执行关机操作。

可选的，在检测单元为红外传感器时，红外传感器可设置于电池仓远离所述聚合物电池电极的一端，并在电池仓的端面上设有与红外传感器的发射端及接收端对应的通孔。红外传感器的数量可以根据实际需要设置，红外传感器的检测数据代表第二包装区的鼓胀程度。处理器按照设定周期从红外传感器获取检测数据，并与预设数值区间进行匹配。在该检测数据属于第一预设数值区间时，确定包装膜的鼓胀形变在可控范围内，无需执行相应的应急操作。在该检测数据属于第二预设数值区间时，生成提示用户进行合理处置的提示信息并显示。例如，提示信息可以是“当前电池存在安全隐患，请立即关机并前往售后站点进行检测”。若用户并未依照该提示信息进行关机处理，处理器检测到电子设备未关机，启动计时器进行计时。若在计时器超时前未检测到用户输入的关机操作，则显示电子设备将在预设时间后自动关闭的提示信息，避免立即关机影响用户体验，并在达到该预设时间时，执行关机操作。

可选的，在检测单元为超声波传感器时，超声波传感器可设置于电池仓远离所述聚合物电池电极的一端，并在电池仓的端面上设有与超声波传感器的发射端及接收端对应的通孔。可以理解的是，超声波传感器与处理器的工作过程与红外传感器的示例类似，相应的执行过程可以参照红外传感器的示例，此处不再赘述。

图9是本申请实施例提供的一种具有聚合物电池的电子设备的爆炸图。如图9所示，电子设备可以包括聚合物电池，该聚合物电池固定装配于电池仓500内。该聚合物电池包括包装膜100，还包括设置于该聚合物电池的包装膜100的第一包装区101内的电芯300，以及与电芯300的电极电连接的电池保护板200。在正常状态下，第二包装区102处于收缩状态。

该电池仓500远离该聚合物电池的电极的一端具有预设长度的凹槽501。可选的，该凹槽501的深度(与聚合物电池的厚度方向一致)与电池仓的高度相同；该凹槽501的开口的宽度小于电池仓500的宽度，该开口处具有倒角502，该倒角结构避免刺破聚合物电池的包装膜。该凹槽501的长度(与聚合物电池的长度方向一致)及宽度由检测开关的尺寸决定。该检测单元包括检测开关400，检测开关400设置于所述凹槽501内。

示例性的，检测开关串联于处理器的输入输出引脚与地之间，构成检测电路，在聚合物电池挤压所述检测开关(即第二包装区充气后处于鼓胀状态，聚合物电池发生形变，挤压检测开关)时，该检测电路的输入处理器的电平发生变化。图10是本申请实施例提供的一种正常状态下具有聚合物电池的电子设备示意图。如图10所示，聚合物电池700固定于电子设备壳体600内，在初始状态下，第二包装区102处于收缩状态，并不会挤压检测开关400，检测电路不工作。图11是本申请实施例提供的一种鼓胀状态下具有聚合物电池的电子设备示意图。如图11所示，聚合物电池700固定于电子设备壳体600内，在电芯内发生化学反应产生气体，第二包装区由于被气体填充而逐渐鼓起，直至挤压到检测开关400，触发检测电路工作。需要说明的是，在检测电路不工作时，处理器与检测开关电连接的输入输出引脚呈高电平，在检测电路工作时，该输入输出引脚呈低电平。

处理器通过检测电路检测聚合物电池的鼓胀程度(可以理解为第二包装区的鼓胀程度)。可以是检测与所述检测开关电连接的输入输出引脚的电平；在该电平发生翻转时，生成提示信息并显示。例如，提示信息可以是“当前电池存在安全隐患，请立即关机并前往售后站点进行检测”。可选的，该提示信息还可以以语音的形式播报。也可以同时播报并显示该提示信息。可选的，还可以在输出提示信息的同时启动计时器，开始计时；在所述计时器的读数达到预设时间阈值时，提示用户在预设时间后自动关机，并在达到所述预设时间时执行关机操作。

可选的，处理器与聚合物电池的保护板电连接。在鼓胀程度数据满足预设条件时，处理器发送禁止启动指令至聚合物电池的保护板，以在执行关机操作后禁止用户重启电子设备。其中，预设条件可以是压力传感器检测到的鼓胀程度数据超过预设压力阈值。还可以是计时器的读数达到预设时间阈值等。可以理解的是，上述关于预设条件的说明仅是示例，并非限定。处理器发送禁止启动指令给聚合物电池的保护板，可以实现在用户输入开机操作时，断开电池与电子设备，即不向电子设备供电，以在执行关机操作后禁止用户重启电子设备。需要说明的是，禁止用户重启电子设备的方式有很多种，本申请实施例不作具体限定。

可选的，在获取到鼓胀程度数据时，处理器检测电子设备是否与云端服务器通信连接；若是，则发送所述鼓胀程度数据至云端服务器。通过向云端服务器发送聚合物电池的鼓胀程度数据，可以使电子设备厂商及时的了解到用户手中的电子设备中电池的使用情况，便于在可能发生电池安全事故时，由相应的售后服务人员提醒用户，避免电池损坏影响电子设备的使用寿命。

注意，上述仅为本申请的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由所附的权利要求范围决定。