CN101807711A - 一种卷绕式动力电池及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种卷绕式动力电池，包括壳体和设置在壳体内部且相互并联的多个圆柱卷芯模块。还公开了一种卷绕式动力电池的制作工艺，包括步骤：将各个圆柱卷芯模块的正和/或负极极耳弯折成与圆柱卷芯模块的侧面平行；将各个圆柱卷芯模块并排或叠放置入壳体内，且令相同电极的极耳位于壳体的同一侧；分别将与各个圆柱卷芯模块的侧面平行且与具有相同电极的极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。本发明通过采用多个圆柱卷芯模块并联来组成一种卷绕式动力电池。这样，大大降低了电池模块的厚度，该结构从原理上来讲，N节并联，内阻相应变为1/N。提高了生产效率，且改善了散热问题及安全性问题。

Description

一种卷绕式动力电池及其制作工艺

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，更具体地说，涉及一种卷绕式动力电池及其制作工艺。

背景技术

动力电池一般指容量超过3Ah的应用在电动自行车、电动代步车、电动汽车、UPS电源、大型便携式电动工具、储能系统等领域的电池。目前，动力电池的应用领域越来越广，对于大功率的设备要求动力电池有更大的能量及功率输出。

一般，动力电池有三种极片组合结构：1)叠片式；2)圆柱卷绕式；方形卷绕式。

叠片式动力电池是将正负极与隔膜一层一层的叠加起来，叠层电池模块内部固定主要靠电池壳体内腔空间来限制。叠片电池的优点是极片内部并联，因而电池内阻小。但为便于装配，叠层电池模块与电池壳内部还必须留出约1～2mm的空隙。但是这样会使得正负极片容易在叠层内部产生位移从而带来电池安全及性能等方面缺陷。另外，叠片工序的生产效率比较低。

圆柱卷绕式电池模块是将一片正极、一片负极与两片隔膜采取缠绕的方式卷成圆柱卷芯，再装入圆柱形电池壳中制成电池。相对于叠片式结构，圆柱卷绕结构的优点就是极片位置固定，不易产生位移，且该工序生产效率会提高很多。但主要缺点是卷芯太粗，因而会带来电池的散热问题及安全问题。对于超过10Ah的卷绕式动力电池，其直径将超过30mm，这样卷芯内部散热困难、安全性变差。

方形卷绕式电池模块是将一片正极、一片负极与两片隔膜采取缠绕的方式卷成方形卷芯，再装入方形电池壳中制成电池。相对于圆柱卷绕式结构，方形卷绕结构的优点就是卷芯薄，散热及安全性能较好。但方形卷绕结构卷芯的正负极片间的层间距一致性差，影响到了电芯的循环寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种内部并联卷绕式动力电池及其制作工艺，以解决传统圆柱卷绕式动力电池由于直径过大导致的内部散热困难、安全性差的问题以及传统方形卷绕式电池的循环寿命差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种卷绕式动力电池，包括壳体和设置在所述壳体内部且相互并联的多个圆柱卷芯模块。

优选的，上述卷绕式动力电池中，所述圆柱卷芯模块的正、负极极耳分别设置在其两侧，且各圆柱卷芯模块的相同电极的极耳位于所述壳体的同侧。

优选的，上述卷绕式动力电池中，所述圆柱卷芯模块的一侧的极耳与该圆柱卷芯模块的侧面平行。

优选的，上述卷绕式动力电池中，还包括与各圆柱卷芯模块侧面平行的极耳焊接在一起的导流金属延伸柄。

优选的，上述卷绕式动力电池中，所述圆柱卷芯模块的两侧的极耳均与该圆柱卷芯模块的侧面平行。

优选的，上述卷绕式动力电池中，各圆柱卷芯模块相同侧的极耳分别通过第一导流金属延伸柄和第二导流金属延伸柄焊接在一起。

一种卷绕式动力电池的制作工艺，包括步骤：

1)将各个圆柱卷芯模块的正和/或负极极耳弯折成与圆柱卷芯模块的侧面平行；

2)将各个圆柱卷芯模块并排或叠放置入壳体内，且令相同电极的极耳位于壳体的同一侧；

3)分别将与各个圆柱卷芯模块的侧面平行且与具有相同电极的极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。

优选的，上述卷绕式动力电池的制作工艺中，焊针穿过圆柱卷芯模块的中心孔将极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。

优选的，上述卷绕式动力电池的制作工艺中，在步骤3)之后还包括步骤：

4)将导流金属延伸柄的伸出端向内弯折；

5)将壳体的盖板焊接在所述壳体上，并通过两个引出端接头分别和正极极耳和负极极耳相连。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例通过采用多个圆柱卷芯模块并联的办法，来组成卷绕式动力电池。这样，大大降低了电池模块的厚度，该结构从原理上来讲，N节并联，内阻相应变为1/N。采取圆柱卷绕方式，避免了极片的位移，也提高了生产效率，且改善了散热问题及安全性问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的卷绕式动力电池的结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4a为本发明实施例提供的正常多圆柱卷芯模块连接结构的上端面的示意图；

图4b为本发明实施例提供的正常多圆柱卷芯模块连接结构的下端面的示意图；

图5a为本发明实施例提供的异常多圆柱卷芯模块连接结构的上端面的示意图；

图5b为本发明实施例提供的异常多圆柱卷芯模块连接结构的下端面的示意图；

图6a为本发明实施例提供的点底焊多圆柱卷芯模块连接结构的上端面的示意图；

图6b为本发明实施例提供的点底焊多圆柱卷芯模块连接结构的下端面的示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种卷绕式动力电池及其制作工艺，以解决传统圆柱卷绕式动力电池由于直径过大导致的内部散热困难、安全性差的问题以及传统方形卷绕式电池的循环寿命差的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本发明实施例提供的卷绕式动力电池的结构示意图，图2为图1的侧视图，图3为图1的俯视图。

其中，1为圆柱卷芯模块，2为壳体，3为电池接线柱，4为壳体盖板，5为导流金属延伸柄，201为壳体侧板。

本发明提供的卷绕式动力电池，包括壳体2和设置在壳体2内部且相互并联的多个圆柱卷芯模块1。本发明实通过采用多个圆柱卷芯模块1并联的办法，来组成卷绕式动力电池。这样，大大降低了电池模块的厚度，该结构从原理上来讲，采用N节并联，内阻相应变为1/N。采取卷绕方式，避免了极片的位移，也提高了生产效率，且改善了散热问题及安全性问题。

优选的，本发明提供的圆柱卷芯模块的正、负极极耳分别设置在其两侧，且各圆柱卷芯模块1的相同电极的极耳位于所述壳体2的同一侧。

将正、负极极耳分别设置在圆柱卷芯模块的两侧，安装时，令相同电极的极耳位于壳体的同一侧。这样的设置有助于简化多个圆柱卷芯模块并联的线路，方便连接，提高生产效率。

在并联各个圆柱卷绕式卷芯模块1时，一般将各圆柱卷芯模块1的相同电极的极耳焊接在一起。例如统一焊接在导流金属延伸柄5上，或者直接焊接在壳体侧板201上。若焊接在壳体侧板201上，则要求壳体侧板201具有导电特性，且必须令壳体两侧的壳体侧板隔开，以避免卷绕式动力电池的正、负极短路。隔开壳体两侧的壳体侧板可以通过令壳体的前后面板以及壳体盖板和壳体底板为不导电的材料制的。连接在一起的正极极耳和负极极耳分别和两个电池接线柱相连，电池接线柱为卷绕式动力电池的极耳，用于和外部用电设备相连，实现电连接。

请参阅图4a和图4b，图4a为本发明实施例提供的正常多圆柱卷芯模块连接结构的上端面的示意图，图4b为本发明实施例提供的正常多圆柱卷芯模块连接结构的下端面的示意图。

其中，1为圆柱卷芯模块，5为导流金属延伸柄，101为卷芯模块的正极极耳，102为卷芯模块的负极极耳。

若本发明提供的卷绕式动力电池中的多个圆柱卷芯模块1采用如图4a和图4b所示的连接方式，则要求圆柱卷芯模块1的正极极耳101和卷芯模块的负极极耳102的相对位置的一致性非常好，即需要各个圆柱卷芯模块的正极极耳101位于同一直线的同时，各个圆柱卷芯模块的负极极耳102也在同一直线上，才能够将各个圆柱卷芯模块的正极极耳焊接在导流金属延伸柄5上。同理，才能够将各个圆柱卷芯模块的负极极耳焊接在另一个导流金属延伸柄(导流金属延伸柄为两个，分别和正极极耳和负极极耳相连)。这样就需要在生产圆柱卷芯模块1时，将各个圆柱卷芯模块的正极极耳和负极极耳保持相隔相同的角度，这样无疑会降低生产效率，而且合格率较低。

请参阅图5a和图5b，图5a为本发明实施例提供的异常多圆柱卷芯模块连接结构的上端面的示意图，图5b为本发明实施例提供的异常多圆柱卷芯模块连接结构的下端面的示意图。

其中，1为圆柱卷芯模块，5为导流金属延伸柄，101为圆柱卷芯模块的正极极耳，102为圆柱卷芯模块的负极极耳。

图5a和图5b示出的即为各个圆柱卷芯模块的正极极耳和负极极耳间隔角度不同的情况。可以看出，在各个圆柱卷芯模块的负极极耳102调整到位于同一直线上时，另一端的圆柱卷芯模块的正极极耳101出现了不在同一直线上的情况，这样会导致有些极耳是无法焊接在导流金属延伸柄5上。为了将具有相同电极的各个极耳均连接在一起，还需要调整导流金属延伸柄的形状，以令具有相同电极的各个极耳均和其保持接触。这样会降低生产卷绕式动力电池的效率，而且合格率较低。

请参阅图6a和图6b，图6a为本发明实施例提供的点底焊多圆柱卷芯模块连接结构的上端面的示意图；

图6b为本发明实施例提供的点底焊多圆柱卷芯模块连接结构的下端面的示意图。

其中，1为圆柱卷芯模块，5为导流金属延伸柄，101为圆柱卷芯模块的正极极耳，102为圆柱卷芯模块的负极极耳。

为了提高效率，本发明采取将一极(正极或负极)极耳(由于本发明提供的圆柱卷芯模块1具有相同电极的极耳位于该圆柱卷芯模块的同一侧，所以其意思也可表述为圆柱卷芯模块的一侧的极耳)以圆心为中心对折，以使其和圆柱卷芯模块的侧面(由于圆柱卷芯模块为圆柱体结构，其表面由两个成圆形的平面和一个圆弧面组成，所以圆柱卷芯模块的侧面为成圆形的两个平面)平行。然后从圆柱卷芯模块的圆柱孔中间插入焊针进行点焊的方式进行焊接连接。这样对正、负极极耳相对位置的一致性没有要求，生产合格率会大幅度提高。

通过这种方式，我们可以旋转圆柱卷芯模块，使得每个圆柱卷芯模块的另一端极耳保持同样的位置，而不必管本端的极耳位置是否一致了。若将正极极耳以圆心为中心对折，以使其和圆柱卷芯模块的侧面平行，则可以旋转圆柱卷芯模块，使得每个卷芯模块的负极极耳保持同样的位置，而不必管正极极耳位置是否一致；若将负极极耳以圆心为中心对折，以使其和圆柱卷芯模块的侧面平行，则可以旋转圆柱卷芯模块，使得每个圆柱卷芯模块的正极极耳保持同样的位置，而不必管负极极耳位置是否一致。

本发明还可以将两极(正极和负极)极耳均以圆心为中心对折，以使其和圆柱卷芯模块的侧面平行。然后进行焊接连接。

本发明提供的卷绕式动力电池的制作工艺，包括步骤：

1)将各个圆柱卷芯模块的正和/或负极极耳弯折成与圆柱卷芯模块的侧面平行；

2)将各个圆柱卷芯模块并排或叠放置入壳体内，且令相同电极的极耳位于壳体的同一侧，这样有助于极耳进行连接；

3)分别将与各个圆柱卷芯模块的侧面平行且与具有相同电极的极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。可以通过焊针穿过圆柱卷芯模块的中心孔将极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。

4)将导流金属延伸柄的伸出端向内弯折；

5)将壳体的盖板焊接在所述壳体上，并通过两个电池接线柱分别和正极极耳和负极极耳相连。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种卷绕式动力电池，其特征在于，包括壳体和设置在所述壳体内部且相互并联的多个圆柱卷芯模块。

2.如权利要求1所述的卷绕式动力电池，其特征在于，所述圆柱卷芯模块的正、负极极耳分别设置在其两侧，且各圆柱卷芯模块的相同电极的极耳位于所述壳体的同侧。

3.如权利要求2所述的卷绕式动力电池，其特征在于，所述圆柱卷芯模块的一侧的极耳与该圆柱卷芯模块的侧面平行。

4.如权利要求3所述的卷绕式动力电池，其特征在于，还包括与各圆柱卷芯模块侧面平行的极耳焊接在一起的导流金属延伸柄。

5.如权利要求2所述的卷绕式动力电池，其特征在于，所述圆柱卷芯模块的内部圆柱卷芯两侧的极耳均与该圆柱卷芯模块的侧面平行。

6.如权利要求5所述的卷绕式动力电池，其特征在于，各圆柱电芯模块相同侧的极耳分别通过第一导流金属延伸柄和第二导流金属延伸柄焊接在一起。

7.一种卷绕式动力电池的制作工艺，其特征在于，包括步骤：

1)将各个圆柱卷芯模块的正和/或负极极耳弯折成与圆柱卷芯模块的侧面平行；

2)将各个圆柱卷芯模块并排置入壳体内，且令相同电极的极耳位于壳体的同一侧；

3)分别将与各个圆柱卷芯模块的侧面平行且与具有相同电极的极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。

8.如权利要求7所述的卷绕式动力电池的制作工艺，其特征在于，焊针穿过圆柱卷芯模块的中心孔将极耳焊接在导流金属延伸柄或壳体上。

9.如权利要求7或8所述的卷绕式动力电池的制作工艺，其特征在于，在步骤3)之后还包括步骤：

4)将导流金属延伸柄的伸出端向内弯折；

5)将壳体的盖板焊接在所述壳体上，并通过两个引出端接头分别和正极极耳和负极极耳相连。

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