CN104009251A - 一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及锂电池生产领域，具体的说是一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，一种锂离子电池包括缺口式芯棒和两个顶柱，所述的两个顶柱对称安装在缺口式芯棒的两端；所述的缺口式芯棒呈圆柱形，缺口式芯棒上设置有内孔，内孔壁上设置有四个一号凹槽；所述的顶柱包括顶柱主体，顶柱主体上端设置有焊接平台，焊接平台上设置有四个二号凹槽；所述的顶柱主体上还设置有四个三号凹槽，且三号凹槽与二号凹槽相连通。本发明通过在芯棒两端添加顶柱，达到了芯棒完全固定的效果，避免了芯棒在电芯内滑动的风险，大幅度的提高了电池安全性能和电化学性；通过采用缺口式芯棒，缩短了了注液时间，提高了注液效率。

Description

一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱
技术领域
本发明涉及锂电池生产领域，具体的说是一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱。
背景技术
目前，锂电池大致可分为锂金属电池和锂离子电池两大类，锂离子电池是一种二次电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表，在现在的工业和生活领域均起到了非常重要的作用。
近几年，圆柱形大容量锂离子电池在环卫车、巡逻车、观光车等低速车以及启动电源等应用领域异军突起，得到了快速发展。随着市场对产品性能的要求越来越高，传统的圆柱形锂离子电池生产工艺已经无法满足质量及安全的要求。在电芯内部添加芯棒是目前改进的一个重要方向，芯棒既可以提高电芯的尺寸稳定性，还可以防止内部正负极短路。但是，在电芯内部添加芯棒会造成如下问题：
(1)芯棒主要为不锈钢材质，加入的方式包括电芯卷绕过程中自动添加或卷绕完成后手工添加两种，前者芯棒与电芯的结合比较牢固，不容易滑动，但是在电芯跌落过程中电芯容易滑动，后者添加后芯棒难以固定，芯棒直径一般小于卷绕孔直径，容易滑动，从而增加电池短路、容量快速衰减等问题；
(2)在电芯内部添加芯棒，占用了部分电解液的空间，延长了电池的注液时间，从而降低了注液效率。
专利号为201310394151.5的中国专利公布了一种圆柱形多极耳锂离子电池及其制备方法，将负极片上的多个极耳通过一个焊接点直接设置在凸出平台上，提高了电池的设计容量；专利号为201210242375.X的中国专利公布的锂离子电池，通过采用石墨烯膜的集流体，使得锂离子电池具有较高的能量密度。但现有技术均未涉及到通过改进芯棒来提高锂离子电池的性能。
签于以上问题，本发明提供了一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱。本发明通过在芯棒两端添加顶柱，达到了芯棒完全固定的效果，避免了芯棒在电芯内滑动的风险，大幅度的提高了电池安全性能和电化学性能。同时，通过采用缺口式芯棒，缩短了了注液时间，提高了注液效率。
发明内容
为了弥补现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱。
本发明所要解决其技术问题所采用以下技术方案来实现。
一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，一种锂离子电池包括缺口式芯棒和两个顶柱，所述的两个顶柱对称安装在缺口式芯棒的两端；所述的缺口式芯棒呈圆柱形，缺口式芯棒上设置有内孔，内孔壁上设置有四个一号凹槽；所述的顶柱包括顶柱主体，顶柱主体上端设置有焊接平台，焊接平台上设置有四个二号凹槽；所述的顶柱主体上还设置有四个三号凹槽，且三号凹槽与二号凹槽相连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的缺口式芯棒的材质为聚丙烯PP或聚乙烯PE。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的缺口式芯棒上的内孔形状为圆形、长方形、正方形、菱形或六边形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的一号凹槽形状为半圆形、半长方形、半正方形、半菱形或半六边形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的顶柱主体形状与内孔形状相一致，且顶柱主体的尺寸与内孔尺寸相匹配。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的三号凹槽的形状、大小、位置与一号凹槽的形状、大小、位置相对应。
作为本发明的一种优选技术方案，所述的焊接平台呈圆台状。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过全自动电芯卷绕过程中由设备自动添加芯棒，并在芯棒两端添加顶柱，电芯通过芯棒、顶柱与锂电池极耳、盖板连成一体，达到了芯棒完全固定的效果，避免了芯棒在电芯内滑动的风险，大幅度的提高了电池安全性能和电化学性能。
(2)本发明通过采用缺口式芯棒和顶柱，在芯棒、顶柱上都设置了凹槽，电解液可以通过凹槽进入芯棒内部暂时储存，电池注液完成后在静置过程中电解液又通过凹槽出来被电芯极片、隔膜等吸收，缩短了注液时间，从而提高了注液效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装配主视图；
图2是本发明的A-A断面图；
图3是本发明芯棒的立体结构示意图；
图4是本发明芯棒的左视图；
图5是本发明顶柱的立体结构示意图；
图6是本发明顶柱的主视图；
图7是本发明顶柱的左视图；
图8是本发明顶柱的俯视图。
具体实施例
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面通过一个实施例以及结合具体图示，进一步阐述本发明。
如图1所示，本发明所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，一种锂离子电池包括缺口式芯棒1和两个顶柱2，所述的两个顶柱2对称安装在缺口式芯棒1的两端；所述的缺口式芯棒1呈圆柱形，缺口式芯棒1上设置有内孔，内孔壁上设置有四个一号凹槽101，且在本实施例中，所述的缺口式芯棒1上的内孔形状为六边形，所述的一号凹槽101形状为半圆形；所述的顶柱2包括顶柱主体201，顶柱主体201上端设置有焊接平台202，且焊接平台202呈圆台状，焊接平台202上设置有四个二号凹槽2021，电芯的极耳在焊接平台202上完成激光焊接并且直接与电池的正负极盖板连接，电芯通过芯棒1、顶柱2与极耳、盖板连成一体，电池在使用过程中芯棒1完全固定，避免了芯棒1在电芯内部滑动的风险，电池安全性能和电化学性能得到了大幅度的提高；所述的顶柱主体201上还设置有四个三号凹槽2011，且三号凹槽2011与二号凹槽2021相连通。
所述的顶柱主体201形状与内孔形状相一致，且顶柱主体201的尺寸与内孔尺寸相匹配；所述的三号凹槽2011的形状、大小、位置与一号凹槽101的形状、大小、位置相对应，顶柱主体201插入到芯棒1内孔内，且芯棒1内孔壁上的一号凹槽101、焊接平台202上的二号凹槽2021和顶柱主体201上的三号凹槽2011相连通形成一条电解液的进出通道，从而电解液可以通过进出通道进入芯棒1内部暂时储存，电池注液完成后在静置过程中电解液又通过进出通道出来被电芯极片、隔膜等吸收，缩短了注液时间，提高了注液效率。
所述的缺口式芯棒1的材质为聚丙烯PP或聚乙烯PE，聚丙烯PP或聚乙烯PE具有较高的耐热性，连续使用温度可达110-120℃，同时其具有较高的介电系数，电绝缘性好，通过采用材质为聚丙烯PP或聚乙烯PE的缺口式芯棒一定程度上提高了本发明的质量性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：一种锂离子电池包括缺口式芯棒(1)和两个顶柱(2)，所述的两个顶柱(2)对称安装在缺口式芯棒(1)的两端；所述的缺口式芯棒(1)呈圆柱形，缺口式芯棒(1)上设置有内孔，内孔壁上设置有四个一号凹槽(101)；所述的顶柱(2)包括顶柱主体(201)，顶柱主体(201)上端设置有焊接平台(202)，焊接平台(202)上设置有四个二号凹槽(2021)；所述的顶柱主体(201)上还设置有四个三号凹槽(2011)，且三号凹槽(2011)与二号凹槽(2021)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：所述的缺口式芯棒(1)的材质为聚丙烯PP或聚乙烯PE。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：所述的缺口式芯棒(1)上的内孔形状为圆形、长方形、正方形、菱形或六边形。
4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：所述的一号凹槽(101)形状为半圆形、半长方形、半正方形、半菱形或半六边形。
5.根据权利要求1所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：所述的顶柱主体(201)形状与内孔形状相一致，且顶柱主体(201)的尺寸与内孔尺寸相匹配。
6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：所述的三号凹槽(2011)的形状、大小、位置与一号凹槽(101)的形状、大小、位置相对应。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池及其缺口式芯棒、顶柱，其特征在于：所述的焊接平台(202)呈圆台状。
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