[0001]技术领域
[0002]本申请涉及电化学领域，尤其涉及一种电池。
[0003]背景技术
[0004]电池由于其便携性受到广大欢迎，在便携式电子设备等领域中有广泛的应用。众所周知，电池通常包括壳体、顶盖以及电芯等。其中，所述电芯位于所述壳体的内部，所述顶盖位于所述壳体上端的开口处。所述顶盖中穿设有极柱，所述极柱与所述电芯电连接以实现对外部供电。然而，所述极柱的设置增大了电池的厚度，造成能量密度损失。
[0005]发明内容
[0006]有鉴于此，有必要提供一种能够提高电池能量密度的电池。
[0007]本申请提供一种电池，包括电芯、第一壳体、第二壳体和极柱。第二壳体安装于所述第一壳体，与所述第一壳体形成一个腔体用于包裹所述电芯。所述第一壳体包括第一端面、第一弧面侧壁和第一侧壁，所述第一弧面侧壁和所述第一侧壁相连，所述第一端面和所述第二壳体位于所述第一弧面侧壁和所述第一侧壁的相对两侧，所述第一端面与所述第一弧面侧壁和所述第一侧壁相连。所述极柱设置在所述第一侧壁上。所述第一侧壁包括平面侧壁，所述平面侧壁到所述第一端面的圆心的距离与所述第一端面所在圆的半径的比为4:5-9:10。
[0008]本申请中将极柱设置在平面侧壁上，替代现有技术中设置在电池的顶端，可避免因极柱而增加电池的厚度，提高电子设备内部空间利用率。另外还可避免现有技术中因设置极柱导致占用电池端部的空间，导致极片层数减少，本申请的方案可避免极片层数减少，可提高电池能量密度。
[0009]在本申请一些实施方式中，所述第一端面的周缘包括圆弧段和直线段，所述第一弧面侧壁与所述圆弧段相接，所述平面侧壁与所述直线段相接；所述极柱设置在所述平面侧壁上。
[0010]在本申请一些实施方式中，所述平面侧壁到所述第一端面的圆心的距离小于所述第一端面所在圆的半径。
[0011]限定平面侧壁到所述第一端面的圆心的距离小于所述第一端面所在圆的半径可进一步限定极柱位于所述平面侧壁的外接圆内，进一步提高电子设备内部空间利用率。
[0012]在本申请一些实施方式中，所述极柱为正极柱，所述第一壳体和所述第二壳体整体呈负极性。
[0013]在本申请一些实施方式中，所述极柱包括平行于所述平面侧壁的极柱端面，所述极柱端面的中心设置在所述平面侧壁的高度的中部以上，和/或所述极柱端面的中心设置在所述平面侧壁的宽度的中部。将所述极柱端面的中心设置在所述平面侧壁的高度的中部以上，可便于极耳和极柱的焊接，给极耳和极柱焊接留有足够的空间。所述极柱端面的中心设置在所述平面侧壁的宽度的中部，更利于避免极柱超出所述平面侧壁的外接圆，进一步提高电子设备内部空间利用率。
[0014]在本申请一些实施方式中，所述极柱端面为圆形、椭圆、矩形或三角形等。
[0015]在本申请一些实施方式中，所述极柱相对于所述平面侧壁凸出的高度为0.3mm-10mm。
[0016]在本申请一些实施方式中，所述极柱垂直于所述平面侧壁的高度为0.6mm-20mm。
[0017]在本申请一些实施方式中，所述极柱包括第一极柱分体和第二极柱分体，所述第一极柱分体包括第一极柱端面和与所述第一极柱端面相接的第一圆柱；所述第二极柱分体包括第二极柱端面和与所述第二极柱端面相接的第二空心圆柱；所述第一圆柱插入所述第二空心圆柱。将所述极柱分为第一极柱分体和第二极柱分体，便于极柱的安装，第一极柱分体和第二极柱分体之间的结构配合可保证极柱装配可靠。第一圆柱也可设置为空心圆柱，在焊接极柱和第一极耳时，可减小焊接需穿透的厚度，使得焊接结构可靠。
[0018]在本申请一些实施方式中，在所述极柱和所述平面侧壁之间设置第一绝缘件，所述第一绝缘件可为一体式或分体式。
[0019]在本申请一些实施方式中，所述电芯还包括多个第一极耳，所述多个第一极耳与所述极柱直接电连接或通过转接件电连接。所述多个第一极耳与所述极柱直接电连接，可省去转接件，可节省转接件占用的空间。
[0020]在本申请一些实施方式中，所述多个第一极耳上贴有绝缘胶，可避免所述多个第一极耳和所述第一壳体接触短路。
[0021]在本申请一些实施方式中，所述电芯还包括多个第二极耳，所述多个第二极耳与所述第一壳体或所述第二壳体电连接，所述多个第一极耳与所述多个第二极耳之间的夹角为大于0度且小于等于180度。
[0022]在本申请一些实施方式中，所述第一壳体包括两个平面侧壁，一个平面侧壁和所述多个第一极耳相对，另一个平面侧壁和所述多个第二极耳相对，可进一步提高电池的能量密度。
[0023]在本申请一些实施方式中，所述电池在所述多个第一极耳和所述多个第二极耳的位置均设置有空腔，所述电池还包括注液孔，所述注液孔设置在所述第二壳体上，且对应所述多个第一极耳所在的空腔。
[0024]附图说明
[0025]图1为本申请一实施方式的电池的立体图。
[0026]图2为图1所示的电池在另一视角的示图。
[0027]图3为图1所示的电池的俯视图。
[0028]图4为图1所示的电池的壳体截面图。
[0029]图5为图4所示圈出的局部位置的放大图。
[0030]图6为本申请另一实施方式电池的俯视图。
[0031]图7为图6沿A-A方向的截面图。
[0032]图8为本申请的电芯的俯视图。
[0033]图9为本申请又一实施方式中设有极耳转接焊的电池的截面图。
[0034]图10为图9所示圈出的局部位置的放大图。
[0035]图11为本申请又一实施方式的电池的俯视下的透视图。
[0036]主要元件符号说明
[0037]第一壳体 1
[0038]弧面侧壁 11
[0039]平面侧壁 12
[0040]第一端面 13
[0041]圆弧段 131
[0042]直线段 132
[0043]极柱 2
[0044]极柱端面 21
[0045]第一极柱分体 22
[0046]圆柱 221
[0047]第二极柱分体 23
[0048]空心圆柱 231
[0049]安装孔 24
[0050]第一绝缘件 4
[0051]电芯 5
[0052]第一极耳 6
[0053]绝缘胶 61
[0054]转接件 62
[0055]第二极耳 7
[0056]注液孔 8
[0057]防爆阀 9
[0058]空腔 10
[0059]第二壳体 3
[0060]如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
[0061]具体实施方式
[0062]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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0063]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。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
[0064]下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0065]如图1所示，在本实施例中，本申请的电池为纽扣电池。纽扣电池包括第一壳体1和极柱2，极柱2设置于第一壳体1上。具体地，第一壳体1包括弧面侧壁11和平面侧壁12，平面侧壁12和弧面侧壁11相接，极柱2设置在平面侧壁12上。
[0066]本申请中将极柱2设置在平面侧壁12上，替代现有技术中设置在电池的顶端，可避免因极柱而增加电池的厚度，提高电子设备内部空间利用率。另外还可避免现有技术中因设置极柱导致占用电池端部的空间，导致极片层数减少，本申请的方案可避免极片层数减少，可提高电池能量密度。
[0067]如图1所示，本申请的电池包括第一壳体1和第二壳体3，第一壳体1和第二壳体3之间接合。具体地，第一壳体1和第二壳体3可通过焊接固定。在本实施方式中，所述第一壳体1和所述第二壳体3的材质可均为不锈钢等金属。其中，所述第一壳体1和第二壳体3的厚度T均不超过1000毫米。
[0068]如图1和图2所示，第一壳体1还包括第一端面13，弧面侧壁11和平面侧壁12均和第一端面13相接。具体地，第一端面13的周缘包括圆弧段131和与圆弧段131相接的直线段132，弧形侧壁11和圆弧段131相接，平面侧壁12和直线段132相接。在本实施例中，第一端面13为缺少一角的近似圆形，当然第一端面13也可以为椭圆形，第一端面13的形状不受本申请中记载限制。
[0069]如图3所示，平面侧壁12到第一端面13的圆心的距离L小于第一端面13所在圆的半径。在本申请的另一实施例中，平面侧壁12到第一端面13的圆心的距离L与第一端面13所在圆的半径的比为4:5-9:10，所以极柱2位于平面侧壁12的外接圆内，可进一步提高电子设备内部空间利用率。
[0070]如图3和图4所示，在本实施例中，极柱2包括平行于平面侧壁12的极柱端面21，极柱端面21的中心设置在平面侧壁12的宽度的中部。平面侧壁12的宽度的中部到其外接圆弧的距离最大，利于设置极柱2。极柱端面21的中心设置在平面侧壁12的高度的中部及以上，便于极柱和第一极耳电连接。
[0071]如图1所示，在本实施例中，极柱2的极柱端面21为圆形，这样设置便于极柱2与第一壳体1的装配。当然极柱端面也可以为椭圆形、矩形或三角形等等。在本实施方式中，所述极柱2的材质可以为导电材料，例如金属或合金。具体地，所述极柱2的材质可以为钢合金、铝合金、铁合金、铜合金等。
[0072]如图3和图4所示，在本实施例中，极柱2相对于平面侧壁12凸出的高度H1为0.3mm-10mm，极柱2的整体高度H2为0.6mm-20mm。
[0073]如图5所示，极柱2包括第一极柱分体22和第二极柱分体23，第一极柱分体22和第二极柱分体23卡接形成工字形极柱2。平面侧壁12上设置安装孔24，安装孔24为通孔，极柱2安装于安装孔24中。其中，所述开孔211的直径可小于1000毫米，所述开孔211的深度可小于100毫米。
[0074]具体地，第一极柱分体22包括第一极柱端面(即前述极柱端面21)和与第一极柱端面相接的第一圆柱221，第二极柱分体23包括第二极柱端面和与第二极柱端面相接的第二空心圆柱231。第一极柱分体22和第二极柱分体23均为T字形，第一圆柱221插入第二空心圆柱231内形成工字形极柱2。第一圆柱221和第二空心圆柱231卡合并穿过安装孔24，第一极柱端面和第二极柱端面分别限位在安装孔24的各一侧。安装过程中，可先将第二空心圆柱231穿过安装空24，然后将第一圆柱221插入第二空心圆柱231内。具体地，第一极柱端面(即极柱端面21)位于平面侧壁12外侧(即电池外侧)，第二极柱端面位于平面侧壁12内侧(即电池内)。
[0075]在本申请的一个实施例中，第一圆柱221可为实心圆柱，当然第一圆柱221也可以为空心圆柱，将第一圆柱221设计为空心圆柱，在焊接极柱2和第一极耳时，可减小焊接需穿透的厚度，使得焊接结构可靠。
[0076]极柱2和平面侧壁12之间起绝缘作用的第一绝缘件4设置在安装孔24内。具体的是设置在第一极柱端面和平面侧壁12之间、空心圆柱231和平面侧壁12之间以及第二极柱端面和平面侧壁12之间。第一绝缘件4可直接在平面侧壁12上通过注塑一体成型，也可为分体式。例如第一绝缘件4可包括第一绝缘部和第二绝缘部，第一绝缘部位于第二空心圆柱231、第二极柱端面与平面侧壁12之间，第二绝缘部位于第一极柱端面与平面侧壁之间。第一绝缘件4的材质可以为高分子材料，例如尼龙、PFA(全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯的共聚物)等塑料或橡胶等。
[0077]如图6至图9所示，本申请的电池还包括电芯5，电芯5设置于第一壳体1和第二壳体3接合形成的容腔内。电芯5包括正极片、隔膜和负极片，隔膜设置于正极片和负极片之间以起到绝缘正极片和负极片的作用。负极片包括负极集流体和形成于负极集流体表面的负极活性材料层。正极片包括正极集流体和形成于正极集流体表面的正极活性材料层。
[0078]在本申请的一个实施例中，电芯5为叠片电芯，即电芯5按照正极片-隔膜-负极片-隔膜的顺序堆叠形成。正极片和负极片均为近似圆形，正极片和负极片的两侧均形成有切边，用于分别引出极耳。堆叠成电芯5后，电芯5包括第一侧和第二侧，多个第一极耳6从电芯5的第一侧伸出并与极柱2电连接，多个第二极耳7从电芯5的第二侧伸出并于电池的壳体电连接，即与第一壳体1或第二壳体3电连接。多个第一极耳6的延伸方向和多个第二极耳7的延伸方向之间的夹角为大于0度且小于等于180度。
[0079]在本申请的一个实施例中，第一极耳6为正极耳，第二极耳7为负极耳。即极柱2为正极柱，第一壳体1和第二壳体3整体呈负极性。如图7所示，在本申请的一个实施例中，多个第一极耳6上贴有绝缘胶61，以将第一极耳6和第一壳体1绝缘，避免接触短路。具体地，多个第一极耳6可焊接在正极集流体上，也可以直接由正极集流体切割形成，多个第二极耳7可焊接在负极集流体上，也可以直接由负极集流体切割形成。
[0080]如图8所示，由于电芯5的第一侧对应极柱2的位置，所以第一侧到电芯5所在圆的圆心的距离小于第二侧到圆心的距离，以便于预留设置极柱的空间。
[0081]如图9和图10所示，在本申请的一个实施例中，多个第一极耳6可通过转接件62与极柱2电连接，即多个第一极耳6与极柱2焊接。具体地，可先将多个第一极耳6与转接件62焊接，再将转接件62与极柱2通过激光焊接。
[0082]如图7所示，在本申请的另一个实施例中，多个第一极耳6也可直接与极柱2电连接，即多个第一极耳6直接与极柱2焊接。具体地，可现将多个第一极耳6预焊接成一个整体，再将这个整体与极柱2焊接。进一步地，如上述对极柱2的第一圆柱221进行空心设计，减小极柱2与多个第一极耳6焊接时需穿透的厚度，提高焊接可靠性。
[0083]如图1所示，在本申请的一个实施例中，电池的第一壳体1包括一个平面侧壁12和一个弧面侧壁11。即第一极耳6对应的侧壁为平面侧壁12，用于设置极柱2且使极柱2与第一极耳6电连接，而第二极耳7对应的侧壁仍为弧面侧壁。如图11所示，在本申请的另一个实施例中，电池的第一壳体1也可包括两个平面侧壁12和两个弧面侧壁11。即第一极耳6和第二极耳7对应的侧壁均为平面侧壁12，提高了电池的能量密度。
[0084]如图1和图11所示，本申请的电池还包括注液孔8，用于向电池内注入电解液，浸润电芯5。由于多个第一极耳6和多个第二极耳7的设置，在电芯和壳体之间形成有间隙10。注液孔8设置在第一壳体1或第二壳体3上，且对应电芯和壳体之间形成的间隙10。在本实施例中，注液孔8设置于第二壳体3的第二端面上。且注液孔8对应电芯5的第二侧与第一壳体1之间的间隙10，且避开多个第二极耳7，这样设置使得电解液的注入不受阻碍，便于电芯浸润。当然，在本申请的另一实施例中，注液孔也可以设置在第二端面上且对应电芯5的第一侧与壳体之间的间隙。在电芯5的第一侧，多个第一极耳6和极柱2电连接，所以第一侧与壳体之间的间隙比第二侧与壳体之间的间隙大，更便于电解液注入。在本申请的另一个实施例中，注液孔也可以设置在平面侧壁12或弧面侧壁11上。另外，注液孔8中设有注液塞，所述注液塞用于密封注液孔8，避免注入的电解液漏出或避免外界杂质进入电池内部。
[0085]如图1所示，在电池上还设置有防爆阀9。在本实施例中，防爆阀9设置在第一壳体1的弧面侧壁11上，可避开极柱。当然也可设置在第一壳体1的第一端面13上或第二壳体3上。在本实施例中，防爆阀9为一字形，当然也可以为V字形、十字形等形状。具体第防爆阀9的壁厚比第一壳体1其他位置壁厚小，在电池内部压强过高时，电池会先在防爆阀9处开裂，释放压力，保证电池的安全。
[0086]如图7所示，在本申请的一个实施例中，在电芯5与第二壳体3之间设置有第二绝缘件，该第二绝缘件可隔离电芯5和第二壳体3。在电芯5与第一壳体1的第一端面13之间设置有第三绝缘件，在电芯5与第一壳体1的侧壁(即平面侧壁12和弧面侧壁11)之间设置第四绝缘件。第二绝缘、第三绝缘件即第四绝缘件的设置可使电芯5被压紧固定在第一壳体1和第二壳体3内，避免电芯5在第一壳体1和第二壳体3内移动，进而防止电芯5因移动损伤极片。另外由于第一壳体1和第二壳体3整体呈一个极性，例如呈负极性，第二绝缘、第三绝缘件及第四绝缘件的设置起到电芯5与第一壳体1和第二壳体3之间的绝缘，避免接触短路。
[0087]在本申请的一个实施例中，可在电池的第一壳体1和第二壳体3的外部套设套管，因为第一壳体1和第二壳体3整体呈一个极性，套设套管可避免第一壳体1和第二壳体3直接接触外部的电子元器件。
[0088]以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
