电芯的保护膜、电池以及用电装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电芯的保护膜、电池以及用电装置。


背景技术：

2.新能源行业目前在当今世界蓬勃发展，从形状上来分，主要有方形铝壳电池、圆柱形电池以及软包电池。其中，铝壳电池由于极芯入壳通常采用功能比较单一的pp绝缘膜(polypropylene,聚丙烯)包裹住电芯入壳，并在底部开孔增加电解液的流通，但由于目前的电芯受制作工艺所限制，正负极极片有1-5cm宽度的削薄区，卷绕的电芯存在圆弧区域，这使得电芯削薄区域厚度低于中间和下部分切区域，在电池化成分容、循环过程，因夹具无法提供挤压支撑，导致削薄区、圆弧区存有气体致使极片间距离增大、界面异常。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电芯的保护膜，其可以按照电芯的外观形状做成仿生结构，从而更贴合电芯的削薄部和改善削薄部的界面。
4.本实用新型进一步地提出一种电池。
5.本实用新型还进一步地提出了一种用电装置。
6.根据本实用新型第一方面的电芯的保护膜，所述电芯包括：主体部和削薄部，所述削薄部位于所述主体部的一端；所述保护膜包括：外绝缘膜；内多孔弹性膜，所述内多孔弹性膜设置于所述外绝缘膜朝向所述电芯的内侧，所述内多孔弹性膜包括：主膜部和加厚膜部，所述加厚膜部位于所述主膜部的一端，所述加厚膜部的厚度大于所述主膜部的厚度，所述主膜部用于与所述主体部相对应，所述加厚膜部用于与所述削薄部相对应。
7.由此，通过在内多孔弹性膜上设置主膜部和加厚膜部与电芯的主体部和削薄部的厚度进行互补匹配，这样可以按照电芯的外观形状做成仿生结构，从而更贴合电芯的削薄部，提升对削薄部的约束，改善削薄部的界面，进而提升电芯性能变现。
8.在本实用新型的一些示例中，在远离所述主膜部的方向上，所述加厚膜部的厚度呈递增趋势。
9.在本实用新型的一些示例中，所述主膜部的厚度为d1，所述加厚膜部的厚度为d2，d1和d2分别满足关系式：0.01mm≤d1≤2.00mm，0.01mm＜d2≤3.00mm。
10.在本实用新型的一些示例中，所述外绝缘膜包括：底板和侧板，所述侧板设置于所述底板的两侧，所述内多孔弹性膜分别设置于所述侧板的内侧。
11.在本实用新型的一些示例中，所述内多孔弹性膜粘接于所述侧板的内侧。
12.在本实用新型的一些示例中，所述底板上设置有过液孔。
13.在本实用新型的一些示例中，所述主体部的边缘处设置有圆弧，所述主膜部包括：主膜区和边缘区，所述边缘区连接于所述主膜区的边缘处，所述边缘区的厚度小于所述主
膜区的厚度。
14.在本实用新型的一些示例中，在远离所述主膜区的方向上，所述边缘区的厚度呈递减趋势。
15.在本实用新型的一些示例中，所述内多孔弹性膜为石墨烯气凝胶膜、硅胶膜、pp聚合物膜和pe聚合物中的一种。
16.根据本实用新型第二方面的电池，包括：外壳；上述的电芯的保护膜，所述外绝缘膜设置于所述外壳的内侧；电芯，所述电芯包括：主体部和削薄部，所述削薄部位于所述主体部的一端，所述主体部设置于所述主膜部的内侧，所述削薄部设置于所述加厚膜部的内侧。
17.根据本实用新型第三方面的用电装置，包括：上述的电池。
18.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本实用新型实施例的保护膜的贴合示意图；
21.图2是根据本实用新型实施例的保护膜的另一个贴合示意图；
22.图3是根据本实用新型实施例的保护膜的展开示意图；
23.图4是根据本实用新型实施例的保护膜的装配示意图。
24.附图标记：
25.100、保护膜；200、电芯；300、外壳；
26.201、主体部；202、削薄部；10、外绝缘膜；11、底板；111、过液孔；
27.12、侧板；20、内多孔弹性膜；21、主膜部；211、主膜区；212、边缘区；
28.22、加厚膜部。
具体实施方式
29.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的。
30.下面参考图1-图4描述根据本实用新型实施例的电芯200的保护膜100，其贴设在电芯200的外侧，可以匹配电芯200的外观形状做成仿生结构。
31.结合图1和图3所示，根据本实用新型第一方面实施例的电芯200的保护膜100，电芯200包括主体部201和削薄部202，削薄部202位于主体部201的一端，保护膜100包括外绝缘膜10和内多孔弹性膜20，内多孔弹性膜20设置于外绝缘膜10朝向电芯200的内侧，内多孔弹性膜20包括主膜部21和加厚膜部22，加厚膜部22位于主膜部21的一端，加厚膜部22的厚度大于主膜部21的厚度，主膜部21用于与主体部201相对应，加厚膜部22用于与削薄部202相对应。
32.具体地，电芯200的削薄部202位于主体部201的一端，主体部201的厚度均匀，削薄部202的厚度小于主体部201的厚度，保护膜100设置在电芯200的外周和底部，外绝缘膜10设置在内多孔弹性膜20的外侧，可以对电芯200进行绝缘保护，内多孔弹性膜20的主膜部21
与电芯200的主体部201相对应，内多孔弹性膜20的加厚膜部22的厚度大于主膜部21的厚度，内多孔弹性膜20的加厚膜部22与电芯200的削薄部202的厚度相对应地进行互补匹配，也就是内多孔弹性膜20可以根据电芯200的外观形状做成仿生形结构，相较于传统的直面状保护膜，如此能使得保护膜100更贴合电芯200的削薄部202，使得电芯200的削薄部202外侧的受力更均匀，从而改善削薄部202的界面，进而提升电池性能表现。例如，外绝缘膜10可以为pp绝缘膜。
33.进一步地，内多孔弹性膜20具有相对密度低、比强度高、比表面积大、重量轻、隔音、隔热、渗透性好的优良特性，而且无塑性变形、有恒定的弹性模量，当内多孔弹性膜20在包裹电芯200入壳后，如此可以更便于内多孔弹性膜20的孔状结构吸收电解液发生弹性变形膨胀而与电芯200的削薄部202更贴合，使电芯200的削薄部202表面的受力更均匀，提升电芯200削薄部202表面的拘束，改善电芯200削薄部202的界面接触效果。
34.由此，通过在内多孔弹性膜20上设置主膜部21和加厚膜部22与电芯200的主体部201和削薄部202的厚度进行互补匹配，这样可以按照电芯200的外观形状做成仿生结构，从而更贴合电芯200的削薄部202，提升对削薄部202的约束，改善削薄部202的界面，进而提升电芯200性能变现。
35.根据本实用新型的一些可选实施例，结合图1和图3所示，在远离主膜部21的方向上，加厚膜部22的厚度呈递增趋势。具体地，电芯200的削薄部202的厚度朝背离主体部201的方向逐渐递减，内多孔弹性膜20的加厚膜部22的厚度朝背离主膜部21的方向逐渐递增，在背离主膜部21的方向上，加厚膜部22的厚度对应削薄部202的厚度进行互补，如此可以使得加厚膜部22根据削薄部202的厚度变化趋势相对应互补地调整自身厚度，加厚膜部22能更贴合电芯200的削薄部202，从而提高加厚膜部22的适配性和实用性。
36.根据本实用新型的一些可选实施例，结合图1和图3所示，主膜部21的厚度为d1，加厚膜部22的厚度为d2，d1和d2分别满足关系式：0.01mm≤d1≤2.00mm，0.01mm＜d2≤3.00mm。具体地，主膜部21的厚度小于加厚膜部22的厚度，主膜部21的厚度与加厚膜部22的厚度较小，如此可以在保证外绝缘膜10内侧的主膜部21与加厚膜部22具有较强的整体性的前提下，还可以降低内多孔弹性膜20材料的耗用，从而提高实用性和经济性。例如，主膜部21的厚度d1为0.01mm、0.5mm和1mm，加厚膜部22的厚度d2为0.02mm、2mm和3mm，不限于此。
37.根据本实用新型的一些可选实施例，结合图1和图3所示，外绝缘膜10包括：底板11和侧板12，侧板12设置于底板11的两侧，内多孔弹性膜20分别设置于侧板12的内侧。具体地，外绝缘膜10的侧板12设置在内多孔弹性膜20的外侧，外绝缘膜10的的底板11设置在两侧的内多孔弹性膜20之间，外绝缘膜10的底板11连接两侧的侧板12，由于电芯200的底部平整，而且电芯200底部的横截面积较小，电芯200的底部只对应有外绝缘膜10的底板11，如此可以节省内多孔弹性膜20的用料和电池内部空间，从而节约保护膜100的制造成本和提高电池内部空间利用率。
38.具体地，结合图1和图3所示，内多孔弹性膜20粘接于侧板12的内侧。其中，内多孔弹性膜20与侧板12的内侧采用粘接形式连接，相较于其他连接形式，采用粘接形式连接的内多孔弹性膜20和侧板12之间具有较好的平整度，而且内多孔弹性膜20和侧板12在粘接时温度要求低，在工作中不会产生热变形和应力集中现象，而且粘接工艺简单，所用设备简单，成本低，可以减轻连接工作的劳动量，从而提高保护膜100的实用性和科学性。
39.进一步地，结合图1和图3所示，底板11上设置有过液孔111。其中，外绝缘膜10的底板11上设置有允许电解液流通的过液孔111，过液孔111与保护膜100上部的开口端形成电解液循环流动通道，提高保护膜100内电解液的流动性，保证整个电池内电解液循环的通畅性以及电解液浓度的均匀性，同时，保护膜100的底板11可以限制保护膜100由于电解液的循环而无限向上移动，从而保证保护膜100能够较好的支撑电芯200的正极板和负极板，进而提高电池的性能稳定性。
40.根据本实用新型的一些可选实施例，结合图1-图3所示，主体部201的边缘处设置有圆弧，主膜部21包括：主膜区211和边缘区212，边缘区212连接于主膜区211的边缘处，边缘区212的厚度小于主膜区211的厚度。具体地，电芯200的主体部201的边缘处设置有圆弧，内多孔弹性膜20上与主体部201相对应的主膜部21包括有主膜区211和边缘区212，主膜区211对应主体部201上的平整大面，边缘区212对应主体部201上的圆弧过渡面，边缘区212的厚度小于主膜区211的厚度，如此可以在其对应主体部201边缘处的圆弧进行围裹贴合的前提下，减少内多孔弹性膜20材料的耗用，从而提高内多孔弹性膜20的实用性和经济性。
41.具体地，结合图1-图3所示，在远离主膜区211的方向上，边缘区212的厚度呈递减趋势。其中，边缘区212的厚度在远离主膜区211的方向上逐渐减小，如此可以在保证贴合主体部201边缘处圆弧的前提下，减少主膜部21在边缘处圆弧的材料消耗，同时，厚度较小的边缘区212也更容易随形弯折，贴合性更好，从而提高保护膜100的科学性和实用性。
42.根据本实用新型的一些可选实施例，内多孔弹性膜20为石墨烯气凝胶膜、硅胶膜、pp聚合物膜和pe聚合物中的一种。具体地，内多孔弹性膜20采用石墨烯气凝胶膜、硅胶膜、pp聚合物膜和pe聚合物中的一种时，可以使内多孔弹性膜20吸收电解液膨胀，从而弥补电芯200削薄部202的厚度，进而使电芯200均匀受力，提升电芯200界面接触效果。
43.例如，内多孔弹性膜20采用石墨烯气凝胶材料，石墨烯气凝胶具有高导热性(单层可达5300w/mk)、比表面积大(高达2630m2/g，密度为0.9mg/cm3，对有机溶剂有超快、超高的吸附力，能够吸收250-900倍自身重的有机溶剂)和弹性好(弹性模量为10-500kpa上万次循环压缩后仍能保持完整孔结构)的优良性能，如此可以提高电芯200在大面方向上的热传导效率，优良的散热率可以提升快充性能，减少长期使用时散热差温度高引来的寿命衰减，还可以为循环电池提供电解液，延长电池寿命，而且根据电芯200做成的倒模做成仿生型内多孔弹性膜20后，其电芯200的主体部201部分比较薄，靠近削薄部202部分比较厚，更匹配电芯200削薄部202薄、主体部201厚的特点，更贴合主体部201的圆弧边缘区212。
44.另外，相较于传统的pp绝缘保护膜，pp绝缘保护膜的功能单一，只有绝缘作用，而且没有储存电解液、缓冲电芯200膨胀的作用，对削薄部202和圆弧区没有拘束，化成分容界面无改善效果，对电芯200散热效果较差，而多孔弹性膜20可以满足电池产热、散热、保液、界面异常、拘束循环等功能。
45.进一步地，介绍石墨烯气凝胶制备多孔弹性膜的工艺过程：使用hummer法制作氧化石墨烯溶液，按照电芯200的外观形状(强化削薄部202厚度以及卷绕圆弧)做成倒模，然后将液体倒入准备保好的模具内，在100-200℃下反应12h；将反应的石墨烯气凝胶冻干，形成仿生形的石墨烯气凝胶；将石墨烯气凝胶和0.01～1.00mm外绝缘膜10粘接在一起，做成电池可以使用的保护膜100。
46.结合图1-图4所示，根据本实用新型第二方面实施例的电池包括外壳300、上述实
施例的电芯200的保护膜100和电芯200，外绝缘膜10设置于外壳300的内侧，电芯200包括主体部201和削薄部202，削薄部202位于主体部201的一端，主体部201设置于主膜部21的内侧，削薄部202设置于加厚膜部22的内侧。具体地，该保护膜100可以适应电芯200的削薄部202薄，主体部201厚的特点，还可以贴合主体部201的圆弧角区域，使得电池内的电芯200均匀受力，改善电池削薄部202的界面，改善电池主体部201圆弧角区域正负极间隙大容易析锂的缺陷，从而有效提高电池的实用性和耐用性。
47.根据本实用新型第三方面实施例的用电装置包括上述实施例的电池，如此设置，具有该电池的用电装置的电能表现更好。
48.在本实用新型的描述中，需要理解的是，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”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
50.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种电芯的保护膜，其特征在于，所述电芯包括：主体部和削薄部，所述削薄部位于所述主体部的一端；所述保护膜包括：外绝缘膜；内多孔弹性膜，所述内多孔弹性膜设置于所述外绝缘膜朝向所述电芯的内侧，所述内多孔弹性膜包括：主膜部和加厚膜部，所述加厚膜部位于所述主膜部的一端，所述加厚膜部的厚度大于所述主膜部的厚度，所述主膜部用于与所述主体部相对应，所述加厚膜部用于与所述削薄部相对应。2.根据权利要求1所述的电芯的保护膜，其特征在于，在远离所述主膜部的方向上，所述加厚膜部的厚度呈递增趋势。3.根据权利要求1所述的电芯的保护膜，其特征在于，所述主膜部的厚度为d1，所述加厚膜部的厚度为d2，d1和d2分别满足关系式：0.01mm≤d1≤2.00mm，0.01mm＜d2≤3.00mm。4.根据权利要求1所述的电芯的保护膜，其特征在于，所述外绝缘膜包括：底板和侧板，所述侧板设置于所述底板的两侧，所述内多孔弹性膜分别设置于所述侧板的内侧。5.根据权利要求4所述的电芯的保护膜，其特征在于，所述内多孔弹性膜粘接于所述侧板的内侧。6.根据权利要求4所述的电芯的保护膜，其特征在于，所述底板上设置有过液孔。7.根据权利要求1所述的电芯的保护膜，其特征在于，所述主体部的边缘处设置有圆弧，所述主膜部包括：主膜区和边缘区，所述边缘区连接于所述主膜区的边缘处，所述边缘区的厚度小于所述主膜区的厚度。8.根据权利要求7所述的电芯的保护膜，其特征在于，在远离所述主膜区的方向上，所述边缘区的厚度呈递减趋势。9.根据权利要求1所述的电芯的保护膜，其特征在于，所述内多孔弹性膜为石墨烯气凝胶膜、硅胶膜、pp聚合物膜和pe聚合物中的一种。10.一种电池，其特征在于，包括：外壳；权利要求1-9中任一项所述的电芯的保护膜，所述外绝缘膜设置于所述外壳的内侧；电芯，所述电芯包括：主体部和削薄部，所述削薄部位于所述主体部的一端，所述主体部设置于所述主膜部的内侧，所述削薄部设置于所述加厚膜部的内侧。11.一种用电装置，其特征在于，包括：权利要求10所述的电池。

技术总结
本实用新型公开了一种电芯的保护膜、电池以及用电装置，电芯包括：主体部和削薄部，削薄部位于主体部的一端；保护膜包括：外绝缘膜；内多孔弹性膜，内多孔弹性膜设置于外绝缘膜朝向电芯的内侧，内多孔弹性膜包括：主膜部和加厚膜部，加厚膜部位于主膜部的一端，加厚膜部的厚度大于主膜部的厚度，主膜部用于与主体部相对应，加厚膜部用于与削薄部相对应。由此，通过在内多孔弹性膜上设置主膜部和加厚膜部与电芯的主体部和削薄部的厚度进行互补匹配，这样可以按照电芯的外观形状做成仿生结构，从而更贴合电芯的削薄部，提升对削薄部的约束，改善削薄部的界面，进而提升电芯性能变现。进而提升电芯性能变现。进而提升电芯性能变现。


技术研发人员：林栋 吴烜 牟晓文 刘彦初 韩雪峰
受保护的技术使用者：比亚迪股份有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/8/8