电池和用电设备

技术领域

本申请涉及储能技术领域，特别涉及一种电池和用电设备。

背景技术

随着便携式电子设备，如手机、笔记本电脑、掌上游戏机等的普及，人们对其结构的需求越来越多样化，同时，人们对其续航的要求也越来越高。异形电池的出现，能够满足电子设备结构多样化的设计需求，同时，也能够充分利用其内部的容纳空间，提高续航能力。

发明内容

然而，本申请的发明人研究发现，异形电池的壳体拐角处为应力薄弱区，当电池内部产气膨胀时，拐角处容易出现塌陷屈服的情况，带来安全风险。

鉴于上述状况，有必要提供一种电池，以提高电池壳体的结构稳定性。

本申请第一方面，提供了一种电池，包括电极组件和壳体，电极组件容纳于壳体中。壳体包括顶壁，顶壁包括第一区域以及相对于第一区域朝电极组件凹设的凹部，凹部包括第一壁、第二壁以及设于第一壁和第二壁之间的拐角部，第一壁远离拐角部的一端与第一区域连接。壳体还包括第一侧壁，第一侧壁与第一区域、第一壁、第二壁和拐角部连接。第一侧壁还设有凸部，凸部自拐角部向远离电极组件的方向凸伸。

上述方案中，第一侧壁于拐角部设有凸部，可以加强拐角部的结构强度，抑制电池内部产气膨胀时拐角部的塌陷，进而提高电池壳体的结构稳定性。

在一些实施例中，第一区域沿第一方向延伸设置。壳体还包括沿第二方向延伸的第二侧壁，第一方向垂直于第二方向。第二壁远离拐角部的一端与第二侧壁连接。第一壁和第二壁在拐角部形成夹角α，拐角部在第二方向上与第一区域形成第一间距H1，拐角部在第一方向上与第二侧壁形成第二间距H2。当第一间距H1与第二间距H2相等时，定义参考间距H为第一间距H1和第二间距H2中任意的一个；当第一间距H1与第二间距H2不相等时，定义参考间距H为第一间距H1和第二间距H2中较小的一个。沿拐角部的角平分线，参考长度S1满足：S1＝H/(sin(α/2))。凸部包括第一边缘，第一边缘和角平分线具有第一交点，第一交点和拐角部之间的第一距离S2与参考长度S1之间的关系满足：S2≥0.2S1。此时，凸部能够更好地抑制拐角部的塌陷，提高电池壳体的结构稳定性。

在一些实施例中，0.4S1≤S2≤S1。此时，一方面，S2≥0.4S1，凸部能够更好地抑制拐角部的塌陷，提高电池壳体的结构稳定性；另一方面，S2≤S1，能够降低凸部受到外部冲击的风险，从而降低拐角部由于受到外部冲击而破损的风险。

在一些实施例中，夹角α满足：α≥100°。此时，拐角部的折角较大，能够进一步抑制拐角部的塌陷，提高电池壳体的结构稳定性。

在一些实施例中，第一边缘呈弧线设置，能够使得第一边缘平滑延伸，降低凸部刮伤壳体外部元件的风险。

在一些实施例中，凸部呈以拐角部为圆心，第一距离S2为半径的扇形设置。此时，凸部分别对拐角部两侧第一壁和第二壁的支撑较为一致，能够防止应力的过度集中，降低拐角部一侧塌陷的风险，提高电池壳体的结构稳定性。

在一些实施例中，第一边缘包括位于第一交点两侧的第一部分和第二部分，第一部分自第一交点延伸至第一壁，第二部分自第一交点延伸至第二壁，第一部分平行于第二壁，且第二部分平行于第一壁。此时，第一部分的长度和第二部分的长度相等，凸部形成规则的类似菱形的形状，使得凸部分别对拐角部两侧第一壁和第二壁的支撑较为一致，能够防止应力的过度集中，降低拐角部一侧塌陷的风险，提高电池壳体的结构稳定性。

在一些实施例中，第一边缘包括与第一壁连接的第一端点和与第二壁连接的第二端点，第一边缘为连接第一端点和第二端点的直线段。此时，能够便于第一侧壁的加工制造，提高生产效率。

在一些实施例中，第一边缘包括与第一壁连接的第一端点和与第二壁连接的第二端点，第一端点与拐角部之间的距离m满足：m≥0.9mm；和/或，第二端点与拐角部之间的距离n满足：n≥0.9mm。

在一些实施例中，电池还包括第一电极，第一区域设有通孔，第一电极设于通孔。

本申请第二方面，还提供了一种用电设备，包括上述任一实施例中的电池。

上述电池和用电设备中，第一侧壁于拐角部设有凸部，用以加强拐角部的结构强度，进而降低电池内部产气时，拐角部塌陷屈服的风险，提高电池壳体的结构稳定性。

附图说明

图1是本申请的一个实施例中电池的第一结构示意图。

图2是本申请的一个实施例中电池沿第三方向观察的第一结构示意图。

图3是本申请的一个实施例中电池的凹部的结构示意图。

图4是本申请的一个实施例中电池的沿第三方向观察的第二结构示意图。

图5是本申请的一个实施例中电池的沿第三方向观察的第三结构示意图。

图6是本申请的一个实施例中电池的沿第三方向观察的第四结构示意图。

图7是本申请的一个实施例中电池的凸部的第一结构示意图。

图8是本申请的一个实施例中电池的凸部的第二结构示意图。

图9是本申请的一个实施例中电池的第二结构示意图。

图10是本申请的一个对比例中电池的结构示意图。

图11是本申请的一个实施例中用电设备的结构示意图。

主要元件符号说明

电池 100、100a、100b、100c

用电设备 200

电极组件 10

壳体 20

顶壁 21

凹部 211

第一壁 211a

第二壁 211b

拐角部 211c

夹角 α

第一区域 212

第一间距 H1

第二间距 H2

参考长度 S1

第一距离 S2

底壁 22

第一侧壁 23

凸部 23a、25a

第一边缘 231

第一交点 231a

第一部分 231b

第二部分 231c

第一端点 231d

第二端点 231e

第二侧壁 24

第三侧壁 25

第四侧壁 26

第一电极 31

第一方向 X

第二方向 Y

第三方向 Z

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。

具体实施方式

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描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

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例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

应理解的是，考虑实际加工公差的因素，本申请的技术方案中当两元件平行/垂直设置时沿同一方向设置，两元件之间可存在一定的夹角，两元件之间的允许存在0-±10％的公差，两元件大于、等于或小于允许存在0-±10％的公差。

本申请的发明人研究发现，异形电池(如台阶型电池、L型电池)的壳体拐角处为应力薄弱区，当电池内部产气膨胀时，拐角处容易出现塌陷屈服的情况，带来安全风险。

本申请的实施例提供一种电池，包括电极组件和壳体，电极组件容纳于壳体中。壳体包括顶壁，顶壁包括第一区域以及相对于第一区域朝电极组件凹设的凹部，凹部包括第一壁、第二壁以及设于第一壁和第二壁之间的拐角部，第一壁远离拐角部的一端与第一区域连接。壳体还包括第一侧壁，第一侧壁与第一区域、第一壁、第二壁和拐角部连接。第一侧壁还设有凸部，凸部自拐角部向远离电极组件的方向凸伸。

上述电池中，第一侧壁于拐角部设有凸部，可以加强拐角部的结构强度，抑制电池内部产气膨胀时拐角部的塌陷，进而提高电池壳体的结构稳定性。

下面结合附图，对本申请的实施例作进一步的说明。

请一并参阅图1和图2，本申请的实施例提供一种电池100，电池100包括电极组件10和壳体20。电极组件10容纳于壳体20中。可选地，电极组件10由正极极片、隔离膜和负极极片堆叠或卷绕而成。

壳体20包括顶壁21、底壁22、第一侧壁23、第二侧壁24、第三侧壁25和第四侧壁26。顶壁21和底壁22沿第二方向Y相对间隔设置，第一侧壁23、第二侧壁24、第三侧壁25和第四侧壁26依次围设于顶壁21和底壁22之间，用以形成容纳电极组件10的空间。其中，第二侧壁24和第四侧壁26沿第一方向X相对间隔设置，第一侧壁23和第三侧壁25沿第三方向Z相对间隔设置。第一方向X、第二方向Y和第三方向Z两两相互垂直。可选地，第三方向Z为电池100的厚度方向。

顶壁21设有第一区域212以及相对于第一区域212朝电极组件10凹设的凹部211，凹部包括第一壁211a、第二壁211b以及设于第一壁211a和第二壁211b之间的拐角部211c，第一壁211a远离拐角部211c的一端与第一区域212连接。第一侧壁23与第一区域212、第一壁211a、第二壁211b和拐角部211c连接，形成壳体20的内部空间。通过在壳体20外对应凹部211的部位设置电路板组件(图未示)，可提高电池100的空间利用率。

第一侧壁23还设有凸部23a，凸部23a自拐角部211c向远离电极组件10的方向凸伸。在电池100内部产气膨胀时，会产生拉扯第一壁211a和第二壁211b的作用力，从而导致拐角部211c容易塌陷，带来安全风险。通过设置凸部23a，能够起到支撑作用，抑制第一壁211a和第二壁211b的弯曲，提高拐角部211c的结构强度，降低拐角部211c塌陷屈服的风险，进而提高电池100壳体的结构稳定性。

并且，沿第二方向Y观察，凸部23a设置于凹部211一侧，还可对容纳于凹部211部位的电路板组件进行限位，提高电路板组件和壳体20之间连接的稳定性。

请一并参阅图2和图3，在一些实施例中，第一区域212呈平面且沿第一方向X延伸设置，第二侧壁24呈平面且沿第二方向Y延伸设置。第一区域212远离第一壁211a的一端与第四侧壁26连接。第二壁211b远离拐角部211c的一端与第二侧壁24连接。

第一壁211a和第二壁211b在拐角部211c形成夹角α(如图3所示)，拐角部211c在第二方向Y上与第一区域212形成第一间距H1，拐角部211c在第一方向X上与第二侧壁24形成第二间距H2。

当第一间距H1与第二间距H2相等时，定义参考间距H为第一间距H1和第二间距H2中任意的一个；当第一间距H1与第二间距H2不相等时，定义参考间距H为第一间距H1和第二间距H2中较小的一个。沿拐角部211c的角平分线L，参考长度S1满足：S1＝H/(sin(α/2))。

凸部23a包括第一边缘231，第一边缘231即沿第三方向Z观察时凸部23a凸伸的轮廓线。第一边缘231和角平分线L具有第一交点231a，第一交点231a和拐角部211c之间的第一距离S2与参考长度S1之间的关系满足：S2≥0.2S1。此时，凸部23a能够更好地抑制拐角部211c的塌陷，提高电池100壳体的结构稳定性。

可选地，S2可以为0.2S1、0.3S1、0.4S1、0.5S1、0.6S1、0.7S1、0.8S1、0.9S1、1S1等满足S2≥0.2S1范围内其他任意数值中的一个。

在一些实施例中，第一距离S2和参考长度S1之间的关系满足：0.4S1≤S2≤S1。此时，一方面，S2≥0.4S1，凸部23a能够更好地抑制拐角部211c的塌陷，提高电池100壳体的结构稳定性；另一方面，S2≤S1，能够降低凸部23a受到外部冲击的风险，从而降低拐角部211c由于受到外部冲击而破损的风险。

在一些实施例中，凸部23a在第二方向Y上的最大长度小于或等于第一间距H1，且凸部23a在第一方向X上的最大长度小于或等于第二间距H2，以防止凸部23a凸出第一区域212和第二侧壁24而占用额外的空间，提高电池100的能量密度。

在一些实施例中，夹角α满足：α≥100°。此时，拐角部211c的折角较大，在电池100产气膨胀时，作用于第一壁211a和第二壁211b使其弯曲的拉扯力的力臂较小，从而能够进一步抑制拐角部211c的塌陷，提高电池100壳体的结构稳定性。可以理解的是，第二壁211b相对第一区域212在第二方向Y上凹陷设置，夹角α还满足α小于180°。

可选地，α可以为100°、110°、120°、130°、140°、150°、160°、170°等满足α≥100°范围内其他任意数值中的一个。

请参阅图4，在一些实施例中，第一边缘231呈弧线设置，能够使得第一边缘231平滑延伸，降低凸部23a刮伤壳体20外部元件的风险。

请参阅图5，在一些实施例中，凸部23a呈以拐角部211c为圆心，第一距离S2为半径的扇形设置。此时，凸部23a分别对拐角部211c两侧第一壁211a和第二壁211b的支撑较为一致，能够防止应力的过度集中，降低拐角部211c一侧塌陷的风险，提高电池100壳体的结构稳定性。

请参阅图6，在一些实施例中，第一边缘231包括位于第一交点231a两侧的第一部分231b和第二部分231c。第一部分231b自第一交点231a延伸至第一壁211a，第二部分231c自第一交点231a延伸至第二壁211b。可选地，第一部分231b呈直线或弧线延伸设置；第二部分231c呈直线或弧线延伸设置，以便于凸部23a灵活适配壳体20的外部空间。

请参阅图7，在一些实施例中，第一部分231b平行于第二壁211b，且第二部分231c平行于第一壁211a。此时，第一部分231b的长度和第二部分231c的长度相等，凸部23a形成规则的类似菱形的形状，使得凸部23a分别对拐角部211c两侧第一壁211a和第二壁211b的支撑较为一致，能够防止应力的过度集中，降低拐角部211c一侧塌陷的风险，提高电池100壳体的结构稳定性。

请参阅图8，在一些实施例中，第一边缘231包括与第一壁211a连接的第一端点231d和与第二壁211b连接的第二端点231e，第一边缘231为连接第一端点231d和第二端点231e的直线段。此时，能够便于第一侧壁23的加工制造，提高生产效率。

在一些实施例中，第一边缘231包括与第一壁211a连接的第一端点231d和与第二壁211b连接的第二端点231e，第一端点231d与拐角部211c之间的距离m满足：m≥0.9mm；和/或，第二端点231e与拐角部211c之间的距离n满足：n≥0.9mm。在一些实施例中，第一端点231d与拐角部211c之间的距离m满足：m≥1.8mm；和/或，第二端点231e与拐角部211c之间的距离n满足：n≥1.8mm。

请参阅图9，在一些实施例中，第三侧壁25于拐角部211c也设有凸部25a，从而进一步抑制第三侧壁25侧第一壁211a和第二壁211b的弯曲，提高拐角部211c的结构强度，降低拐角部211c于第三侧壁25侧塌陷屈服的风险，进而提高电池100壳体的结构稳定性。

请再次参阅图1，在一些实施例中，电池100还包括第一电极31，第一区域212设有第一通孔，第一电极31设于第一通孔，第一电极31一端与电极组件10电性连接，另一端用于与电路板组件电性连接。

在一些实施例中，壳体20由导电的金属材料制成，例如不锈钢、铝等，第一电极31与壳体20绝缘设置，壳体20与电极组件10电性连接，且第一电极31和壳体20的极性相反，以便于第一电极31和第二壁211b分别与电路板组件电性连接。

在一些实施例中，电池100还包括第二电极(图未示)，第二壁211b设有第二通孔，第二电极设于第二通孔，第二电极一端与电极组件10电性连接，第一电极31和第二电极的极性相反，以便于第一电极31和第二电极分别与电路板组件电性连接。

请参阅图10，对比例提供一种电池100a，在电池100a中，顶壁21设有朝向电极组件10凹设的凹部211，第一侧壁23未设有凸部23a。

请参阅图7，实施例提供一种电池100b，在电池100b中，顶壁21设有朝向电极组件10凹设的凹部211，第一侧壁23设有凸部23a。第一部分231b平行于第二壁211b，且第二部分231c平行于第一壁211a，第一部分231b与第一壁211a的交点和拐角部211c之间的距离为m，第二部分231c与第二壁211b的交点和拐角部211c之间的距离为n。

电池100a除了第一侧壁23未设有凸部23a外，和电池100b具有大部分相同的参数，如包括：顶壁21和底壁22沿第一方向X的长度为20mm；第二侧壁24沿第二方向Y上的长度为16mm；第四侧壁26沿第二方向Y上的长度为20mm；拐角部211c在第二方向Y上与第一区域212形成第一间距H1为4mm，且参考间距H为第一间距H1。

分别对对比例和各实施例中的电池100的壳体20进行内部充气测试，充气压力为1.5Mpa，重复实验次数为5次，取拐角部211c的平均凹陷距离A，平均凹陷距离A≤2mm时，壳体20的结构强度为合格，平均凹陷距离A≤1mm时，壳体20的结构强度为优异，且平均凹陷距离A的数值越小，壳体20的结构稳定性越高。

表1为对比例和实施例中各电池壳体的其余参数和内部充气测试结果

由表1可知，第一方面，通过对比例和实施例1-12的对比可知，电池100b壳体的结构稳定性优于电池100a。第二方面，通过实施例1至实施例9的对比可知，第一距离S2和参考长度S1之间的关系满足S2≥0.4S1时，凸部23a能够更好地抑制拐角部211c的塌陷，电池100b壳体的结构稳定性更优。第三方面，通过实施例4、实施例10至实施例12的对比可知，当夹角α满足α≥100°时，能够进一步抑制拐角部211c的塌陷，提高电池100b壳体的结构稳定性。

请参阅图11，本申请的实施例还提供一种用电设备200，用电设备200包括上述任一实施例中的电池100。用电设备200可以为手机、平板电脑等电子设备，或无人机、电动汽车等移动设备。

综上，上述电池100和用电设备200中，第一侧壁23设有凸部23a，凸部23a自拐角部211c向远离电极组件10的方向凸伸。凸部23a用以加强拐角部211c的结构强度，进而降低电池100内部产气膨胀时，拐角部211c塌陷屈服的风险，提高电池100壳体的结构稳定性。

另外，本领域技术人员还可在本申请精神内做其它变化，当然，这些依据本申请精神所做的变化，都应包含在本申请所公开的范围。