电池及其制造方法、电子设备与流程

1.本技术涉及电池技术领域，具体涉及一种电池及其制造方法、电子设备。


背景技术：

2.目前，随着锂离子电池在电动汽车等领域的广泛使用，用户群体对电池要求更高的能量密度和功率输出。多极耳电池应用而生，所谓多极耳电池可以理解为电池设置有多个正极极耳和多个负极极耳，多个正极极耳与正极连接件焊接并与电池的正极极柱电连接，多个负极极耳与负极连接件焊接并与电池的负极极柱电连接，多极耳电池因具有较大的电流截面积而具有更低的电池阻抗，进而具有更高的输出功率，因此在业界得到了广泛的发展和应用。但是，当前大部分多极耳电池的极耳与壳体之间需要通过(ni、cu或al等材料的)引线进行连接，引线的引入一方面增加了电池阻抗，不利于电池大倍率充放电，还会占据高度方向的空间，会降低电池的能量密度；另一方面，导线的两端需要至少2道焊接工序，因此会影响生产效率，并提高制造成本。


技术实现要素：

3.鉴于此，本技术提供一种电池及其制造方法、电子设备，可以减小电池阻抗以提高充放电功率，以及降低极耳焊接结构在电池高度方向上所占的空间，以利于增大能量密度，另外可以简化焊接工序以利于提高生产效率。
4.本技术提供的一种电池，包括壳体及收容于所述壳体内的电极组件，所述电极组件包括正极极片、负极极片及设于所述正极极片和负极极片之间的隔离膜；所述正极极片、所述隔离膜和所述负极极片层叠并卷绕为卷绕结构，所述卷绕结构的电极组件具有中心孔；在所述电极组件的第一侧，其中所述第一侧邻近所述壳体的第一端，所述正极极片设置有正极极耳，所述正极极耳朝向所述中心孔弯折，并与所述中心孔重叠；所述正极极耳与所述壳体的第一端焊接。
5.可选地，所述正极极片设置有沿卷绕方向间隔设置的多个所述正极极耳，弯折后的多个所述正极极耳依次重叠，并且至少一部分所述正极极耳与所述中心孔重叠。
6.可选地，沿所述电极组件的第一侧朝向所述中心孔的方向，多个所述正极极耳的长度不相同。
7.可选地，所述正极极片的正极极耳为一整体结构。
8.可选地，所述正极极耳与所述壳体的第一端采用超声波焊接方式进行焊接。
9.可选地，在所述电极组件的第二侧，所述第二侧与所述第一侧相对设置，所述负极极片设置有负极极耳；所述电池还包括负极连接件，所述负极连接件与所述负极极耳连接，且连接处与所述中心孔错开设置。
10.本技术提供的一种电子设备，包括负载以及如上述任一项所述的电池，所述电池用于为所述负载供电。
11.本技术提供的一种电池的制造方法，包括：
12.提供电极组件，所述电极组件为具有中心孔的卷绕结构，在所述电极组件的第一侧，所述电极组件的正极极片设置有沿第一方向延伸的正极极耳；
13.将所述正极极耳朝向所述中心孔弯折并与所述中心孔重叠；
14.将所述电极组件放置于壳体内，所述第一侧邻近所述壳体的第一端；
15.将焊针穿设于所述中心孔将所述正极极耳与所述壳体的第一端焊接；
16.将所述电极组件第二侧的负极极耳与盖板上的极柱连接，所述第二侧与所述第一侧相对设置；
17.将所述盖板设置于所述壳体第二端的开口，并通过所述盖板的注液孔注入电解液，所述第二端与所述第一端相对设置。
18.可选地，所述正极极片设置有沿卷绕方向间隔设置的多个所述正极极耳，弯折后的多个所述正极极耳依次重叠，并且至少一部分所述正极极耳与所述中心孔重叠。
19.可选地，所述正极极耳与所述壳体的第一端采用超声波焊接方式进行焊接。
20.如上所述，本技术的电池为具有中心孔的卷绕结构，正极极耳朝向中心孔弯折并与中心孔重叠，正极极耳与壳体的第一端焊接，即可实现正极极耳与壳体之间的电连接。相比较于采用引线实现两者之间电连接，本技术的正极极耳与壳体之间直接面接触，可以减小电池阻抗以提高充放电功率，另外，弯折后的正极极耳可以与壳体的第一端贴合，降低极耳焊接结构在电池高度方向上所占的空间，以利于增大能量密度，进一步地，至少仅需要一次焊接工序即可实现正极极耳与壳体之间的电连接，可以简化焊接工序以利于提高生产效率。
附图说明
21.图1为本技术实施例提供的一种电池的局部结构示意图；
22.图2为本技术实施例提供的一种电池的整体结构示意图；
23.图3为图2所示的电池的负极端在盖板打开状态的结构示意图；
24.图4为本技术实施例的一种正极极片和负极极片的展开平铺示意图；
25.图5为本技术实施例的另一种正极极片和负极极片的展开平铺示意图；
26.图6为本技术实施例提供的一种电池的制造方法的流程示意图。
具体实施方式
27.本技术提供的一种电池为具有中心孔的卷绕结构，正极极耳朝向中心孔弯折并与中心孔重叠，正极极耳与壳体的第一端焊接，即可实现正极极耳与壳体之间的电连接。相比较于采用引线实现两者之间为间接点接触式的电连接，本技术的正极极耳与壳体之间可视为直接面接触式的电连接。
28.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及相应的附图，对本技术的技术方案进行清楚地描述。显然，下文所描述实施例仅是本技术的一部分实施例，而非全部的实施例。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可相互组合，且亦属于本技术的技术方案。
29.应理解，在本技术实施例的描述中，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”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，仅为便于描述本技术相应实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示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的限制。
30.请一并参阅图1至图3，本技术一种电池1包括壳体11及电极组件12。
31.壳体11围设形成电池1的整体形状，还可以用于限定电池1的外观。在一些场景中，壳体11可以为一体成型结构，例如可以对铝板采用一道冲压制程得到。壳体11包括侧壁11a和底部11b，底部11b设置于侧壁11a的下端，于此形成了一端开口的壳体11。为便于描述，本技术全文将底部11b视为壳体11的第一端、开口的一端视为壳体11的第二端，在如图所示的摆放方位中，第一端为上端，第二端为下端，应该理解到，随着电池1摆放方位发生变化，本技术包括该第一端和第二端在内的各个方位会随着改变。
32.侧壁11a和底部11b组装形成有收容腔11c，电极组件12以及电池1的电解液等元件内置于收容腔11c中，利用壳体11对这些元件进行保护，以此提高防护效果及安全性。壳体11的整体形状，本技术实施例不予以限定，图中所示的为圆柱体仅供示例性展示。侧壁11a、底部11b、收容腔11c以及电极组件12的形状，根据壳体11的整体形状适应性而定。
33.电极组件12可以由若干正极极片和若干负极极片层叠并卷绕形成，本技术不限定各个极片的数量，例如由一个正极极片和一个负极极片采用其他相适应的卷绕方式形成。正极极片和若干负极极片之间设置有实现两者绝缘的隔离膜(图未示出)，例如单个极片(可以为正极极片也可以为负极极片)的两侧可以均设置有隔离膜。卷绕结构的电极组件12具有中心孔12a。
34.在电极组件12的第一侧，结合图1至图5所示，正极极片121延伸形成正极极耳131，负极极片122延伸形成负极极耳132。正极极耳131和负极极耳132分别由对应的集流体延伸形成，属于各自对应的集流体的一部分，可以通过裁切等工艺形成。在图1至图5所示的场景中，电极组件12的第一侧为电极组件12的下侧，第二侧为下侧。
35.请参阅图4(a)所示，正极极片121包括正极集流体21，以及设置于正极集流体21表面的正极活性材料层31(图中阴影部分所示)。正极集流体21包括沿自身厚度方向相对设置的第一表面和第二表面，且均设有正极活性材料层31。图4中示出的仅为正极极片121的其中一个表面。
36.本技术实施例不限定正极集流体21的形状，本文以矩形的正极集流体21为例进行描述。正极集流体21包括第一侧边211、第二侧边212、第三侧边213以及第四侧边214，第一侧边211和第二侧边212垂直相交，第三侧边213和第四侧边214垂直相交，第一侧边211和第三侧边213沿第二方向y相对设置，在正极集流体21展开平铺状态下，第一侧边211和第三侧边213的延伸方向均为第三方向z，第二侧边212和第四侧边214沿第三方向z相对设置。在本技术的全文中，所谓沿某一方向两个主体相对设置，可以理解为：沿某一方向，两个主体不接触，即具有不等于零的距离。
37.在一些实施例中，正极极耳131可以由正极集流体21的第一侧边211(下侧边)朝向第二方向y的反方向凸出形成，第一侧边211为正极集流体21最邻近壳体11第一端(即底部11b)的边。正极极耳131的宽度小于第一侧边211(例如图4或图5中正极集流体21展开平铺状态下沿第三方向z)的长度。对于卷绕式结构的电极组件12，正极极耳131的宽度为沿卷绕方向的长度，第一侧边211和正极集流体21的长度为沿卷绕方向的长度。
38.在本技术实施例的电池1中，正极极耳131朝向电极组件12的中心孔12a弯折，并与中心孔12a沿第二方向y重叠，可以表现为：在电极组件12的下侧，中心孔12a被正极极耳131覆盖。正极极耳131与壳体11的第一端(即底部11b)焊接，即可实现正极极耳131与壳体11之间的电连接。所述焊接包括但不限于采用超声波焊接方式进行焊接。
39.相比较于采用引线实现两者之间电连接，正极极耳131呈片状结构，可认为正极极耳131的面积较大，本技术的正极极耳131与壳体11的底部11b之间可视为直接面接触，可以减小电池1的阻抗，以提高充放电功率，另外，弯折后的正极极耳131可以与壳体11的底部11b贴合，可以降低极耳焊接结构在电池1高度方向y上所占的空间，以利于增大电池1的能量密度，进一步地，本技术至少仅需要一次焊接工序即可实现正极极耳131与壳体11之间的电连接，可以简化焊接工序以利于提高生产效率。
40.在一些场景中，沿第一侧边211的延伸方向，例如参阅图4(a)，正极集流体21展开平铺状态下沿第三方向z或者沿正极极片121卷绕方向，正极集流体21的第一侧边211凸出形成多个间隔设置的正极极耳131。
41.同一集流体采用多个间隔设置的正极极耳131，有利于在正极极片121卷绕时释放正极集流体21弯曲产生的应力。并且，弯折后的多个正极极耳131依次重叠，至少一部分正极极耳131与中心孔12a重叠，于此，即使出现焊接不充分或者焊接瑕疵，也可以通过其中一个或者多个正极极耳131与壳体11的底部11b的焊接，实现所有正极极耳131与壳体11之间的电连接，从而可以降低焊接位置的精确性和所需的专业要求。
42.在一些场景中，卷绕之后的多个正极极耳131可以位于不同卷绕圈内，于此，沿电极组件12的第一侧边211朝向中心孔12a的方向(即卷绕半径方向)，多个正极极耳131的长度不相同。而在另一些场景中，如果卷绕之后的多个正极极耳131位于同一卷绕圈，沿电极组件12的第一侧边211朝向中心孔12a的方向，则多个正极极耳131的长度可以相同。
43.请参阅图5(a)所示，正极极片121的正极极耳131可以为一整体结构，也就是说，正极极片121可以仅设置一个正极极耳131。
44.请继续参阅图1至图3所示，在电极组件12的第二侧(例如上侧)，负极极片122设置有负极极耳132。
45.在图4(b)所示的场景中，电极组件12可以设置有多个间隔设置的负极极耳132。或者，设置有如图5(b)所示的单个负极极耳132。
46.负极极片122包括负极集流体22和设置于负极集流体22上的负极活性材料层32。本技术不限定负极集流体22的形状，以矩形的负极集流体22为例进行描述。负极集流体22包括第五侧边221、第六侧边222、第七侧边223以及第八侧边224，五侧边221和第六侧边222垂直相交，第七侧边223和第八侧边224垂直相交，五侧边221和第七侧边223沿第二方向y相对设置，在负极集流体22展开平铺状态下，五侧边221和第七侧边223的延伸方向均为第三方向z，第六侧边222和第八侧边224沿第三方向z相对设置。
47.在一些实施例中，负极极耳132可以由负极集流体22的第五侧边211(上侧边)朝向第二方向y凸出形成，第五侧边211为负极集流体22最邻近壳体11第二端(即顶部开口)的边。负极极耳132的宽度小于第五侧边211(例如图4或图5中负极集流体22展开平铺状态下沿第三方向z)的长度。对于卷绕式结构的电极组件12，负极极耳132的宽度为沿卷绕方向的长度，第五侧边211和负极集流体22的长度为沿卷绕方向的长度。
48.电池1还包括负极连接件14，负极连接件14与负极极耳132连接，且连接处与中心孔12a错开设置，于此在进行焊接工序中，负极连接件14或负极极耳132不会与焊针相干涉，有利于焊针插置于中心孔12a中。
49.电池1还包括盖板15，盖板15上设置有贯穿盖板15厚度的极柱(即负极极柱)151，负极连接件14与极柱极柱151连接，盖板15覆盖壳体11上端的开口。并通过盖板15的注液孔152注入电解液。如果负极连接件14和负极极耳132的长度较大，则可以将负极连接件14和负极极耳132弯折或者折叠，然后再将盖板15覆盖壳体11上端的开口。
50.应理解，电池1还可以包括其他结构，此处不一一列出。例如，请参阅图2所示，电极组件12的上端和盖板15之间可以设置有绝缘垫片16，以将电极组件12和盖板13之间电气绝缘而避免短接。绝缘垫片16可以设置有若干通孔161，有利于电解液浸润至壳体11内容置电极组件12的区域。
51.本技术实施例还提供一种电子设备，包括负载以及上述任一实施例的电池1，电池1用于为负载供电。由于电子设备具有前述任一实施例的电池1，因此，该电子设备能够产生对应实施例的电池1具有的有益效果。
52.电子设备可以以各种具体形式来实施，例如，无人机、电动车、电动清洁工具、储能产品、电动汽车、电动自行车、电动导航工具等电子产品。在实用场景中，电子设备具体包括但不限于为：备用电源、电机、汽车、摩托车、助力自行车、自行车电动工具、家庭用大型蓄电池和锂离子电容器等。
53.本领域技术人员可理解的是，除特别用于移动目的的元件之外，根据本技术实施例的构造也能够应用于固定类型的电子设备。
54.本技术实施例还提供一种电池的制造方法，该方法可以用于制得前述任一实施例的电池1。如图6所示，包括如下步骤s1～s6。
55.s1：提供电极组件，电极组件为具有中心孔的卷绕结构，在电极组件的第一侧，电极组件的正极极片设置有沿第一方向延伸的正极极耳。
56.s2：将正极极耳朝向中心孔弯折并与中心孔重叠。
57.s3：将电极组件放置于壳体内，第一侧邻近壳体的第一端。
58.s4：将焊针穿设于中心孔将正极极耳与壳体的第一端焊接。
59.s5：将电极组件第二侧的负极极耳与盖板上的极柱连接。
60.根据前述记载，第二侧与第一侧相对设置。
61.s6：将盖板设置于壳体第二端的开口，并通过盖板的注液孔注入电解液。根据前述记载，第二端与第一端相对设置。
62.可选地，如图4所示，正极极片121设置有沿卷绕方向间隔设置的多个正极极耳131，则在步骤s2中，弯折后的多个正极极耳131依次重叠，并且至少一部分正极极耳131与中心孔12a重叠。
63.可选地，在步骤s4中，正极极耳131与壳体11的第一端(即底部11b)可以采用超声波焊接方式进行焊接。
64.以上所述仅为本技术的部分实施例，并非因此限制本技术的专利范围，对于本领域普通技术人员而言，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，均同理包括在本技术的专利保护范围内。
65.尽管本文采用术语“第一、第二”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。另外，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。