CN103730623A - 端面焊的圆柱型锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种端面焊的圆柱型锂电池，属于化学电源技术领域。包括外壳及包覆于外壳内的电芯，电芯的中心有芯棒，电芯两端外露的正、负极骨架表面为平面结构，并在正极骨架表面焊接正极集流体，在负极骨架表面焊接负极集流体，正极集流体和负极集流体表面焊接的负极导电极耳表面分别焊接有正极导电极耳和负极导电极耳，正极导电极耳外侧端面与负极导电极耳外侧端面分别焊接连接一个端盖导电盘，外壳前后两个开口端分别焊接连接一个端盖盖板，端盖盖板将端盖导电盘封装于外壳内。其优点在于：该产品制造简便，集流效果好，使锂动力电池的性能得到很大提高，同时该电池也有助于高功率、超高容量圆柱锂动力电池装配的自动化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种锂电池结构，具体地说是一种端面焊的圆柱型锂电池，属于化学电源技术领域。
背景技术
随着无绳电动工具、无绳家电、电动汽车和风、光电力的发展，对动力型、储能型的电池特别是对锂动力电池的需求越来越大。锂电池大容量高功率性能越来越受到关注。一直以来，由于集流问题，锂电行业普遍都认为低容量常规电池采用小圆柱型工艺生产，高容量或高功率的电池采用方形迭片工艺生产。
众所周知，锂电池极片的正、负极骨架是铜箔和铝箔，厚度都只有20微米左右，对如此薄的金属箔业内普遍认为是无法采用端面焊工艺的。所以迄今为止，一般圆柱型锂电池均采用单极耳集流，动力型的锂电池采用多极耳集流，随后高功率、超高容量的锂动力电池，又出现了方形迭片式工艺。锂动力电池迭片工艺虽然解决了一些问题，但其工艺复杂，极片冲切断面较多，易刺穿隔膜造成短路，或产生负反应，机械化不容易实现，设备投资大，生产效率低。
在现有技术进行装配时，不管是圆柱形的还是方形的，都是采用单极耳或多极耳集流方式，不仅效率低，而且电池品质也不高。因此不论是多极耳方式还是采用迭片式的集流方式高功率性能都远远及不上端面焊的集流效果。端面焊技术虽然在镍氢电池、镍镉电池等常用动力型电池上也有应用，但其工艺和集流体都无法直接应用在锂动力电池领域。最关键的制约因素一是电池的极片正、负极非常薄的铜箔和铝箔骨架无法处理，二是没有适合于锂电池端面焊的集流体。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种端面焊的圆柱型锂电池，该电池制造简便，集流效果好，使锂动力电池的性能得到很大提高，同时该电池也有助于高功率、超高容量圆柱锂动力电池装配的自动化生产，其采用的技术方案如下：
一种端面焊的圆柱型锂电池，包括外壳及包覆于外壳内的电芯，电芯的中心有沿轴向方向设置的芯棒，电芯两端外露的正、负极骨架表面为平面结构，并在正极骨架表面焊接正极集流体，在负极骨架表面焊接负极集流体，正极集流体和负极集流体表面分别焊接有正极导电极耳和负极导电极耳，正极导电极耳外侧端面与负极导电极耳外侧端面分别焊接连接一个端盖导电盘，外壳前后两个开口端分别焊接连接一个端盖盖板，端盖盖板将端盖导电盘封装于外壳内，在其中一个端盖盖板表面固定有正极螺杆，在另一个端盖盖板表面固定有负极螺杆。
所述正极螺杆上开设有注液孔，注液孔内端沟通电芯内腔，并在注液孔内设置钢球；负极螺杆端部设有安全阀孔。
所述正极集流体包括导流盘，所述导流盘上开设有中心孔，所述导流盘表面径向设有至少设置有焊接凹槽，所述焊接凹槽将导流盘表面均分为三个以上象限，其中一个象限中设有正极导电极耳，所述正极导电极耳与导流盘一体连接，其余象限中开设有导液孔。
所述导流盘表面径向设有四个焊接凹槽，所述焊接凹槽将导流盘表面均分为四个象限，其中一个象限中设有正极导电极耳，所述正极导电极耳与导流盘一体连接，其余三个象限中开设有导液孔。
所述导液孔呈等腰直角三角形状，且三角形的直角定点指向导流盘中心。
所述外壳内腔两端分别设有一个用于限制电芯轴向窜动的压接密封圈。
所述外壳两端分别设有电池槽，且所述两个电池槽的凹部分别压紧于正极集流体、负极集流体上。
所述端盖盖板内侧面设有端盖下绝缘垫，端盖盖板外侧面设有端盖上绝缘垫。
所述负极螺杆、正极螺杆分别通过螺母圈固定于对应的端盖盖板上。
本发明的优点在于：
本发明产品制造简便，集流效果好，使锂动力电池的性能得到很大提高，同时该电池也有助于高功率、超高容量圆柱锂动力电池装配的自动化生产；此外本产品采用螺栓作导电柱，在需要将动力电池组合使用时，省略了组合焊工序，同时还能适应大电流充放电的需要。
附图说明
图1为本发明第一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明第二种实施方式的结构示意图；
图3为正极集流体或负极集流体的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的端面焊的圆柱型锂电池作进一步的说明。
图1~图3中，包括端盖导电盘1、端盖下绝缘垫2、端盖盖板3、端盖上绝缘垫4、螺母圈5、正极螺杆6、注液孔7、正极导电极耳8、压接密封圈9、钢球10、外壳11、电芯12、芯棒13、正极集流体14、导流盘14-1、凹槽14-2、中心孔14-3、导液孔14-4、负极螺杆15、安全阀孔16、负极导电极耳17、负极集流体18、电池槽19等。
如图1、图2所示，本发明是一种端面焊的圆柱型锂电池，包括外壳11及包覆于外壳11内的电芯12，芯棒13沿长度方向设置于所述电芯12的回转中心，所述电芯12两端外露的正、负极骨架表面为平面结构，并在正极骨架表面焊接正极集流体14，在负极骨架表面焊接负极集流体18，所述正极集流体14表面焊接的正极导电极耳8外侧端面与负极集流体18表面焊接的负极导电极耳17外侧端面分别焊接连接一个端盖导电盘1，在所述外壳11前后两个开口端分别焊接连接一个端盖盖板3，所述端盖盖板3将端盖导电盘1封装于外壳11内，在其中一个端盖盖板3表面固定有正极螺杆6，所述正极螺杆6上开设有注液孔，注液孔内端沟通电芯12内腔，并在注液孔内设置一钢球10；在另一个端盖盖板3表面固定有负极螺杆15，并在负极螺杆15端部设有安全阀孔16。
如图3所示，所述正极集流体14包括导流盘14-1，所述导流盘14-1上开设有中心孔14-3，导流盘14-1表面径向设有四个焊接凹槽14-2，所述焊接凹槽14-2将导流盘14-1表面均分为四个象限，其中一个象限中设有正极导电极耳8，所述正极导电极耳8与导流盘14-1一体连接，其余三个象限中开设有导液孔14-4。负极集流体18结构与上述正极集流体14相同，其与正极集流体14的区别在于当集流体用于电池负极时，集流体中的导电极耳命名为负极导电极耳17。
所述导液孔14-4呈等腰直角三角形状，且三角形的直角定点指向导流盘14-1中心。
为防止电芯12在外壳11内产生轴向窜动，可以采用多种方式来实现上述目的，其中一种是如图2所示的结构，在外壳11内腔两端分别设有一个用于限制电芯12轴向窜动的压接密封圈9。
本发明还示出了另外一种结构形式，如图1所示，在外壳11两端分别设有电池槽19，且所述两个电池槽19的凹部分别压紧于正极集流体14、负极集流体18上。
所述端盖盖板3内侧面设有端盖下绝缘垫2，端盖盖板3外侧面设有端盖上绝缘垫4。
所述负极螺杆15、正极螺杆6分别通过螺母圈5固定于对应的端盖盖板3上。
本发明产品在生产制造过程中主要采用如下工艺步骤：卷绕电芯12，然后采用超声波揉平电芯正、负极外露的留白端面，然后整形成与电芯12直径相同并保证表面平整，这样就可以与正极集流体14、负极集流体18充分接触，便于两个集流体的焊接；将上述半成品两端缠上绝缘胶带后装入外壳11里。然后分别对正、负极进行操作，对于负极端：为了防止电芯12在外壳11内发产生轴向窜动，在外壳11内部两端分别加压紧密封圈9或者在外壳11上对应于电芯12两端分别擀处电池槽19，将端盖导电盘1焊接于负极导电极耳17上，并设置端盖下绝缘垫2，然后安装端盖盖板3，并焊接好封口，随后依次套螺杆绝缘圈，加端盖上绝缘垫4，上螺母圈5,；正极端的工序步骤包含上述负极端的全部工序，并在上螺母圈5后，对电池进行烘干、抽真空、注液。
本发明产品制造简便，集流效果好，使锂动力电池的性能得到很大提高，同时该电池也有助于高功率、超高容量圆柱锂动力电池装配的自动化生产；此外本产品采用螺栓作导电柱，在需要将动力电池组合使用时，省略了组合焊工序，同时还能适应大电流充放电的需要。
Claims (9)
1.一种端面焊的圆柱型锂电池，包括外壳（11）及包覆于外壳（11）内的电芯（12），电芯（12）的中心有沿轴向方向设置的芯棒（13），其特征是：所述电芯（12）两端外露的正、负极骨架表面为平面结构，并在正极骨架表面焊接正极集流体（14），在负极骨架表面焊接负极集流体（18），所述正极集流体（14）和负极集流体（18）表面分别焊接有正极导电极耳（8）和负极导电极耳（17），正极导电极耳（8）外侧端面与负极导电极耳（17）外侧端面分别焊接连接一个端盖导电盘（1），所述外壳（11）前后两个开口端分别焊接连接一个端盖盖板（3），所述端盖盖板（3）将端盖导电盘（1）封装于外壳（11）内，在其中一个端盖盖板（3）表面固定有正极螺杆（6），在另一个端盖盖板（3）表面固定有负极螺杆（15）。
2.按照权利要求1所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述正极螺杆（6）上开设有注液孔，注液孔内端沟通电芯（12）内腔，并在注液孔内设置钢球（10）；负极螺杆（15）端部设有安全阀孔（16）。
3.按照权利要求1所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述正极集流体（14）包括导流盘（14-1），所述导流盘（14-1）上开设有中心孔（14-3），所述导流盘（14-1）表面径向设有至少设置有焊接凹槽（14-2），所述焊接凹槽（14-2）将导流盘（14-1）表面均分为三个以上象限，其中一个象限中设有正极导电极耳（8），所述正极导电极耳（8）与导流盘（14-1）一体连接，其余象限中开设有导液孔（14-4）。
4.按照权利要求1所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述导流盘（14-1）表面径向设有四个焊接凹槽（14-2），所述焊接凹槽（14-2）将导流盘（14-1）表面均分为四个象限，其中一个象限中设有正极导电极耳（8），所述正极导电极耳（8）与导流盘（14-1）一体连接，其余三个象限中开设有导液孔（14-4）。
5.按照权利要求3或4所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述导液孔（14-4）呈等腰直角三角形状，且三角形的直角定点指向导流盘（14-1）中心。
6.按照权利要求5所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述外壳（11）内腔两端分别设有一个用于限制电芯（12）轴向窜动的压接密封圈（9）。
7.按照权利要求5所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述外壳（11）两端分别设有电池槽（19），且所述两个电池槽（19）的凹部分别压紧于正极集流体（14）、负极集流体（18）上。
8.按照权利要求1所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述端盖盖板（3）内侧面设有端盖下绝缘垫（2），端盖盖板（3）外侧面设有端盖上绝缘垫（4）。
9.按照权利要求1所述的端面焊的圆柱型锂电池，其特征是：所述负极螺杆（15）、正极螺杆（6）分别通过螺母圈（5）固定于对应的端盖盖板（3）上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140416 |