用于电池的卷绕结构、电池及具有其的耳机的制作方法

1.本实用新型涉及电化学技术领域，具体涉及用于电池的卷绕结构，还涉及具有该卷绕结构的电池，以及具有该电池的耳机。


背景技术：

2.对于tws(true wireless stereo，真无线立体声)耳机等电子产品而言，出于便携及续航方面的考虑，常使用可充电的锂离子电池作为电源装置。因为这类产品外形尺寸有限，锂离子电池在其内部只能与主板、喇叭等堆叠在一起，大致呈“汉堡式”布局。
3.然而，目前常用的小型锂离子电池存在磁场泄漏的可能，而泄漏的交变磁场会对紧邻的喇叭线圈等产生不良影响。比如说，在tws耳机进行蓝牙模式切换或调频切换时，由此产生的交变磁场引起喇叭线圈形成励磁磁场进而产生感应电动势，导致喇叭振膜不期望地振动，从而形成了人耳可闻的底噪，这可能影响耳机的听感。
4.因此，针对上述现状，需要提供一种用于电池的卷绕结构、电池及具有其的耳机以至少部分地解决其中存在的问题。


技术实现要素：

5.在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.为至少部分地解决上述问题，本实用新型的第一方面提供了一种用于电池的卷绕结构，其包括：
7.正极片，关于所述卷绕结构的卷绕轴线沿第一方向卷绕，并且电连接有正极耳；
8.负极片，与所述正极片层叠设置，并与所述正极片一起关于所述卷绕轴线沿所述第一方向卷绕，并且所述负极片的端部电连接有负极耳；
9.其中，所述负极片的长度大于所述正极片的长度，并且
10.所述负极片包括反绕段，所述反绕段沿与所述第一方向相反的第二方向卷绕，使得所述正极片的一个端部与所述负极片的所述端部在关于所述卷绕轴线的径向方向上对准。
11.根据此方案，能够抵消传统电池的卷绕结构向外辐射的磁场，因此根据本实用新型的用于电池的卷绕结构避免了向外部的磁场泄漏。这种情况下，可以将具有根据本实用新型的这种卷绕结构的电池布置在任何期望的位置，而无需考虑磁场泄漏风险对周围电子元器件的影响。
12.在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极耳与所述负极耳布置成在关于所述卷绕轴线的径向方向上对准。
13.根据此方案，能够使得正极片、负极片各自的流通电流的部分长度相等，从而使正
极片、负极片各自产生的磁场形成幅度相同、相位相反的差分磁场而相互抵消，以避免向外部的磁场泄漏。
14.在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极片的所述端部与所述负极片的所述端部在所述卷绕结构的周向上重叠。
15.根据此方案，能够方便地布置正极片的端部和负极片的端部，同时避免用于电池的卷绕结构向外部的磁场泄漏。
16.在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极片的所述端部与所述负极片的所述端部在所述卷绕结构的周向上相隔180度。
17.根据此方案，能够方便地布置正极片的端部和负极片的端部，同时避免用于电池的卷绕结构向外部的磁场泄漏。
18.在本实用新型的一个优选实施例中，所述负极片的所述反绕段的长度等于或小于所述卷绕结构的周长的一半。
19.根据此方案，能够有利于磁场的完全抵消，以避免磁场泄漏风险。
20.在本实用新型的一个优选实施例中，所述卷绕结构还包括壳体，所述壳体容纳所述正极片和所述负极片，所述正极片和所述负极片通过所述正极耳和所述负极耳分别与所述壳体电连接；
21.其中，所述负极片的所述反绕段设置于所述壳体的周向侧面或其中一个端面。
22.根据此方案，能够方便地布置负极片的反绕段，同时避免用于电池的卷绕结构向外部的磁场泄漏。
23.在本实用新型的一个优选实施例中，所述负极片的所述反绕段的材料包括镍。
24.根据此方案，能够为用于电池的卷绕结构提供合适的导电率，从而提高电池的充放电效率。
25.在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极片的在所述卷绕结构开始卷绕的一侧的端部上设置有另一反绕段，以使所述另一反绕段的外侧端部与所述负极片的在所述卷绕结构开始卷绕的一侧的端部对齐；或者，
26.所述负极片的在所述卷绕结构开始卷绕的一侧的端部上设置有另一反绕段，以使所述另一反绕段的外侧端部与所述正极片的在所述卷绕结构开始卷绕的一侧的端部对齐。
27.根据此方案，对于正极片与负极片各自的在卷绕结构开始卷绕的一侧的对应端部，能够在卷绕前采用设置另一反绕段的方式，使得保证正极片与负极片各自的在卷绕结构开始卷绕的一侧的对应端部对齐，且使得卷绕结构的位于其中心的起始端部是圆滑的，不会刮擦或摩擦到卷绕起始端部的正极片，还能够避免由于正极片与负极片各自的起始端部未对齐而存在的磁场泄漏风险。
28.本实用新型的第二方面提供了一种电池，其包括根据前述第一方面的卷绕结构。
29.根据此方案，能够提供一种消除了磁场泄漏风险的电池。这种情况下，可以将具有根据本实用新型的这种卷绕结构的电池布置在任何期望的位置，而无需考虑磁场泄漏风险对周围电子元器件的影响。
30.本实用新型的第三方面提供了一种耳机，其包括：扬声器以及前述第二方面的电池，其中，所述扬声器与所述电池堆叠设置，并且二者之间的最小距离等于或小于2mm。
31.根据此方案，能够使根据本实用新型的耳机具有更小的尺寸，以提升入耳舒适度，
改善便携性。另一方面，由于避免了传统电池的磁场泄漏，根据本实用新型的耳机的底噪得到大幅减小，这能够提高声信号传输的准确度和效率。因此，根据本实用新型的耳机至少能够从佩戴舒适度和听感两方面改善用户体验。
附图说明
32.本实用新型实施方式的下列附图在此作为本实用新型的一部分用于理解本实用新型。附图中示出了本实用新型的实施方式及其描述，用来解释本实用新型的原理。在附图中，
33.图1为根据本实用新型的一个实施方式的电池的示意性顶视立体图；
34.图2为图1的电池的另一视角的示意性顶视立体图；
35.图3为图1的电池的示意性底视立体图；
36.图4为图1的电池的示意性俯视图；
37.图5为图1的电池的示意性侧视图；
38.图6为根据本实用新型的一个实施方式的用于电池的卷绕结构的原理图；
39.图7为图6的卷绕结构的等效电路示意图；
40.图8为现有技术的用于电池的卷绕结构的原理图；
41.图9是与图4相同视角的根据本实用新型的一个变型的电池的示意性俯视图；
42.图10是与图4相同视角的根据本实用新型的一个变型的电池的示意性俯视图；
43.图11是与图4相同视角的根据本实用新型的一个变型的电池的示意性俯视图；
44.图12是与图4相同视角的根据本实用新型的一个变型的电池的示意性俯视图。
45.附图标记说明：
46.10：电池
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12：壳体
47.14：卷绕结构
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16：正极片
48.18：正极耳
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20：隔膜
49.22：负极片
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23：反绕段
50.231：内侧端部
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232：外侧端部
51.24：负极耳
具体实施方式
52.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本实用新型实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
53.为了彻底了解本实用新型实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本实用新型实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。
54.本实用新型在第一方面中提供了一种用于电池10的卷绕结构14，其能够针对现有技术的诸如锂离子电池的卷绕结构可能发生磁泄漏的弊端做出有效改进，从而解决电池磁泄漏所引起的次生问题。
55.本实用新型的实施例中以扣式电池10为例来说明用于电池10的卷绕结构14，但是
在不冲突的情况下，根据本实用新型的用于电池10的卷绕结构14也可以在针式电池、圆柱电池、方形电池、软包电池等其他形态的电池中使用，而不脱离本实用新型的范围。
56.首先参考图1至图3所示的立体图，其中图2相对于图1的视角围绕其中轴线旋转了180度，图3相对于图1、图2的视角向上反转180度，可以看到电池10的壳体12以及与壳体12电连接的极耳(如正极耳18、负极耳22)。壳体12具有大致圆柱或倒截锥体的形状，极耳(如正极耳18、负极耳22)的一部分设置在壳体12的外表面。图中未示出壳体12内部的、由中心向外呈螺旋状层层卷绕的电芯，但如本领域所公知的，以本实用新型为例，如图5和图6所示，电芯中的正极片16与负极片22被隔膜20间隔开，正极片16、隔膜20、负极片22从三者的同一端部开始、朝向包裹正极片16的方向依次层叠并绕卷绕轴线ax(见图5)沿相同方向卷绕成平面螺旋状，本文对此位于电池内部的卷绕公知结构不再赘述。
57.按照这种卷绕方式，负极片22的长度总是大于正极片16的长度，才能在卷绕时在外侧覆盖正极片16。然而，由于负极片22与正极片16无法完全重合，例如参考图8所示的现有技术的电池卷绕结构的原理图，负极片22’在长度上超出正极片16’的部分会因为其中交变的电流而形成一较强磁场。结合参考图7的等效电路示意图，直线箭头a1、a2分别表示正极片16’、负极片22’中的电流方向，弯曲箭头r1、r2分别表示因为正极片16’、负极片22’中的电流而形成的磁场方向。这样，负极片22’在长度上超出正极片16’的部分的磁场对外辐射而构成干扰。比如说，在电池附近设置有扬声器的情况下，扬声器的线圈会因为电池的干扰磁场而产生励磁磁场，进而产生感生电动势，使扬声器的振膜产生不期望的振动而形成可闻底噪。
58.根据本实用新型，能够在不改变现有极片长度的情况下，通过对卷绕结构的改进来减弱或消除上述不期望的干扰磁场。
59.现在参考示出电池10的壳体12的一个端面的图4和示出壳体12内部等效结构示意的图6，本实用新型的用于电池10的卷绕结构14包括正极片16和负极片22，其中正极片16的两端部与负极片22的两端部可以分别平齐(负极片22未完整示出)。正极片16关于卷绕结构14的卷绕轴线ax(见图5)沿第一方向(未示出)卷绕。正极片16电连接有正极耳18。正极耳18是金属导体，在电池10充放电时充当将正极片16引出的触点。负极片22与正极片16层叠设置，并与正极片16一起关于卷绕轴线ax沿第一方向卷绕。负极片22的端部(在图6中为右侧端部)电连接有负极耳24。负极耳24是金属导体，在电池10充放电时充当将负极片22引出的触点。负极片22的长度大于正极片16的长度。不同于现有技术的是，负极片22包括从图4中的231处延伸至232处的反绕段23，反绕段23沿与第一方向相反的第二方向卷绕，使得正极片16的端部与负极片22的端部在关于卷绕轴线ax的径向方向上对准。此处在径向方向上“对准”是指，正极片16的端部与负极片22的端部在卷绕结构14的周向上重合、二者平齐；或者正极片16的端部与负极片22的端部在卷绕结构14的周向上间隔180度、二者相对，如下文更详细地描述的。
60.例如，在示出了根据本实用新型的用于电池10的卷绕结构14的俯视图的图4中，第二方向为图中的顺时针方向。即，负极片22的反绕段23沿着图4中的顺时针方向卷绕。可以理解，反绕段23具有与负极片22的其余部分连续的内侧端部231和自由的外侧端部232，反绕段23布置成从其内侧端部231向其外侧端部232顺着第二方向设置。与现有技术中负极片不存在沿着与第一方向(图中的逆时针方向)相反的第二方向反绕的部分的情况相比，本实
用新型中由于将负极片22在长度上超出正极片16的部分反绕，使得不仅正极片16与负极片22各自的开始卷绕的端部能够对准(也即两个端部平齐)，并且正极片16与负极片22各自的结束卷绕的端部也能够对准。此处正极片16与负极片22各自的结束卷绕的端部，在关于卷绕轴线ax的径向方向上对准是指，负极片22上反绕段23的内侧端部231与正极片16的结束卷绕的端部在关于卷绕轴线ax的径向方向上对准。
61.相应地，在本实用新型的一个优选实施例中，正极耳18与负极耳24布置成在关于卷绕轴线ax的径向方向上对准。具体例如，正极耳18布置在正极片16的结束卷绕的端部，负极耳24布置在负极片22的结束卷绕的端部(见图4，反绕段23的内侧端部231处)。因为正极片16与负极片22各自的结束卷绕的端部对准，因此正极耳18与负极耳24也对准。在图4的实施例中，正极耳18与负极耳24关于卷绕轴线ax(见图5)相对。
62.对此，如图6的示出卷绕结构14的等效结构的原理图所示，正极片16的端部和负极片22的端部在径向方向上对准，使得正极片16、负极片22各自的流通电流的部分长度相等，因此即使正极片16、负极片22均产生与图7中方向所指示的交变电场进而产生磁场，两者的磁场也会形成幅度相同、相位相反的差分磁场而相互抵消，因此根据本实用新型的用于电池10的卷绕结构14不会向外部泄漏磁场。这种情况下，可以将具有根据本实用新型的这种卷绕结构14的电池10布置在任何期望的位置，而无需考虑磁场泄漏风险对周围电子元器件的影响。
63.上面描述了本实用新型的一个优选实施方式。在根据本实用新型的一个变型中，正极片16的开始卷绕的端部也可能超出负极片22的开始卷绕的端部，这种情况下通过设置负极片22的反绕段23，能够使反绕段23中的电流与正极片16在开始卷绕的端部一侧超出负极片22的那部分中的电流方向相反，使得二者的交变电场引起的磁场也可以相互抵消，从而避免可能发生的磁场泄漏。
64.在图5所示实施方式中，负极片22的反绕段23布置在壳体12的一端端面。在其他实现方式中，反绕段23也可以布置在壳体12的周向侧面。在图5所示实施方式中，负极片22的反绕段23基本上环形地反向卷绕。需要说明的是，反绕段23的布置走向不限于环形。实际上，只要卷绕结构14的等效电路与图6所示相符，即正、负极片16、22能够产生相互抵消的差分磁场，反绕段23的其他布置形式在根据本实用新型的实施方式中均是可行的。
65.在一个实施例中，正极片16的结束卷绕的端部(未示出)与负极片22的结束卷绕的端部(附图标记231处)在卷绕结构14的关于卷绕轴线ax的周向上重叠，而使得正极片16的该端部与负极片22的该端部在关于卷绕轴线ax的径向方向上对准或对齐。或者说，负极片22的反绕段23的内侧端部231与正极片16的相应端部在卷绕结构14的关于卷绕轴线ax的周向上重叠。
66.在一个替换方式实施例中，正极片16的结束卷绕的端部(未示出)与负极片22的结束卷绕的端部(附图标记231处)在卷绕结构14的关于卷绕轴线ax的周向上相隔180度，而使得正极片16的该端部与负极片22的该端部在卷绕结构14的关于卷绕轴线ax的径向方向上对准。或者说，负极片22的反绕段23的内侧端部231与正极片16的相应端部在卷绕结构14的关于卷绕轴线ax的周向上相隔180度。
67.如上所述，由于正极片16和负极片22的磁场总是能够相互抵消，因此根据本实用新型的用于电池10的卷绕结构14不会发生磁场泄漏。
68.图9至图12分别示出了在根据本实用新型的变型中的电池10的正、负极耳18、24及反绕段23的可能的不同布置。首先参考图9，反绕段23在图9中示出的长度小于在图4中示出的长度，即内侧端部231与外侧端部232之间的延伸长度缩短。进一步，正极耳18和负极耳24的位置可以与负极片22的反绕段23的外侧端部232的位置相适应。例如图10所示，负极耳24可以相对于图9设置在沿逆时针方向转过大约90度的位置，而与负极片22的反绕段23相连。
69.继续参考图11，反绕段23在图11中示出的长度小于在图9中示出的长度，进一步小于在图4中示出的长度，即内侧端部231与外侧端部232之间的延伸长度缩短。相似地，如图12所示，负极耳24的位置可以与负极片22的反绕段23的外侧端部232的位置相适应，即相对于图11设置在沿顺时针方向转过大约90度的位置，而与负极片22的反绕段23相连。应当理解，在图9至图12所示出的以上情况中，正极片16和负极片22在卷绕结构14的开始卷绕的一侧的端部可以不平齐，从而如上文所述地通过设置另一反绕段以抵消不期望的泄漏磁场。具体地，正极片16的在卷绕结构14开始卷绕的一侧的端部上设置有另一反绕段，以使该另一反绕段的外侧端部与负极片22的在卷绕结构14开始卷绕的一侧的端部对齐；或者，负极片22的在卷绕结构14开始卷绕的一侧的端部上设置有另一反绕段，以使该另一反绕段的外侧端部与正极片16的在卷绕结构14开始卷绕的一侧的端部对齐。由此，对于正极片16与负极片22各自的在卷绕结构14开始卷绕的一侧的对应端部，能够在卷绕前采用设置另一反绕段的方式，使得保证正极片16与负极片22各自的在卷绕结构14开始卷绕的一侧的对应端部对齐，且使得卷绕结构14的位于其中心的起始端部是圆滑的，不会刮擦或摩擦到卷绕起始端部的正极片16，还能够避免该起始端部由于正极片16与负极片22各自的起始端部未对齐而存在的磁场泄漏风险。如以上布置所示，该另一反绕段及正、负极耳18、24的布置可以根据实际需要来调整，这更好地说明根据本实用新型的电池10的各种可能实施。
70.在一个优选实施例中，负极片22的反绕段23的长度等于或小于卷绕结构14的周长的一半。或者说，负极片22的长度比正极片16长不超过卷绕结构14的“半圈”，这有利于磁场的完全抵消，以避免磁场泄漏风险。在一个优选实施例中，负极片22的反绕段23的材料包括镍。这可以为用于电池10的卷绕结构14提供合适的导电率，从而提高电池10的充放电效率。在一个优选实施例中，正极耳18的长度与负极耳24的长度相等。这样不会影响正极耳18、负极耳24与壳体12接触时的相应电连接，同时也避免了加工制造的复杂化。
71.上面说明了根据本实用新型的用于电池10的卷绕结构14在反绕段23等方面的改进。根据本实用新型的第二方面，还提出了一种包括前述卷绕结构14的电池10。根据本实用新型的电池10在图1至图5中示出。需要说明的是，这些视图仅作为电池10的卷绕结构14中反绕段23、正极耳18或负极耳22等的布置位置的示意，而不代表电池10的最终形态。例如，图1和图2中从电池10壳体12突出的正极耳18或负极耳22在后续处理中可以被弯折至与壳体12的端面平行，或者被接收在壳体12端面的凹槽中。如本领域技术人员所了解，电池10的壳体12至少部分地设置有绝缘材料，以提供合适的电连接而不致造成短路。
72.根据此方面，能够提供一种消除了磁场泄漏风险的电池10。
73.根据本实用新型的第三方面，还提出了一种包括这种具有前述卷绕结构14的电池10的耳机，例如tws耳机。利用这种电池10能够消除磁场泄漏风险的特性。根据本实用新型的耳机可以将电池10与其他电子元器件布置地更加紧凑。例如，现有技术的耳机中，传统电池需要与扬声器间隔至少2mm，以避免磁场泄漏引起的底噪等问题。而在根据本实用新型的
耳机中，由于卷绕结构14的存在解决了底噪问题，使得电池10与堆叠布置的扬声器之间的最小距离可以减小至0.1mm，这显著减小了电池10在耳机内部占据的空间。这样，根据本实用新型的耳机可以因为电池10的卷绕结构14的改进而具有更小的尺寸，以提升入耳舒适度，改善便携性。
74.另一方面，由于避免了传统电池的磁场泄漏，根据本实用新型的耳机的底噪得到大幅减小，这能够提高声信号传输的准确度和效率，对于耳机而言显然尤为重要。因此，根据本实用新型的耳机至少从佩戴舒适度和听感两方面改善了用户体验。
75.除非另有定义，本文中所使用的技术和科学术语与本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中使用的术语只是为了描述具体的实施目的，不是旨在限制本实用新型。本文中出现的诸如“设置”等术语既可以表示一个部件直接附接至另一个部件，也可以表示一个部件通过中间件附接至另一个部件。本文中在一个实施方式中描述的特征可以单独地或与其它特征结合地应用于另一个实施方式，除非该特征在该另一个实施方式中不适用或是另有说明。
76.本实用新型已经通过上述实施方式进行了说明，但应当理解的是，上述实施方式只是用于举例和说明的目的，而非意在将本实用新型限制于所描述的实施方式范围内。本领域技术人员可以理解的是，根据本实用新型的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本实用新型所要求保护的范围以内。