CN105810999B - 圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环，包括：由内向外依次设置的第一、第二和第三圈体，直径和高度均依次递增，且呈形成台阶式结构；第二和第三圈体均为封闭式，第一圈体为非封闭式；还包括设置在第一圈体内侧面上的凸起组件；凸起组件包括位于第一圈体开口端一侧的第一、第二和第三凸起，且第一和第二凸起的间距小于第二和第三凸起的间距。该结构的弹性绝缘环可适用于多个直径尺寸的电芯，并且还可根据电芯来调节圈体大小，避免了只适用一个电芯的情况所造成的浪费。本发明还通过在弹性绝缘环的内侧表面上设置有用于紧固电芯的凸起组件，并对凸起组件进行创造性排布，使得凸起组件能够最稳固地起到防震荡效果。

Description

圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环。

背景技术

锂离子电池尤其是采用磷酸铁锂作为正极活性物质的锂离子电池具有比功率高、循环寿命长、安全性能好以及无污染等优点，是决定目前电动汽车、混合电动汽车能否快速发展的关键产品。在一系列锂离子电池产品中，圆柱形铝合金外壳电池备受关注，其特殊的外形与材质使产品的外形尺寸高度稳定，大电流放电性能更加优异、安全性能更高、外壳防腐蚀性能明显改善。

锂离子电池因具有能量密度高、使用寿命长、安全性能好、工艺简便、安全无污染等优势在移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等领域部分代替了传统电池。大容量电动锂离子电池已在电动汽车中试用，并且已经在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。作为动力锂离子电池，多处于移动、振动工作状态，因而对电池内部结构的稳定性提出了较高的要求。对于圆柱形锂离子电池结构，由隔膜、正、负极极片螺旋卷绕而成的卷心长度一般短于其外壳长度，装配时，卷芯一般置于壳体长度中央，两端长出部分的空间分别用于正负极极耳及其它结构部件的组装，但随着电池长时间在移动、振动环境下应用，电池内部卷芯在壳体内来回移动，挤压电芯两端的结构部件，以致电芯两端空间越来越大，电芯处于一种不稳定状态，引起电池极耳扯断、性能不能有效发挥、循环性能下降等问题，影响电池的的安全、稳定使用。

传统的锂离子电池内部两端的连接处一般采用高温胶带或终止胶带进行绝缘保护，以防止电池两端极柄与壳体、盖板或极片接触，这种方法虽然成本低廉，但绝缘效果差，可靠性低，且不容易散热。现有的常规做法一般是在内部电芯固定方面采用滚槽设计或紧装配，但滚槽设计对很多电池难以实现，例如塑壳、铝合金等，滚槽容易对壳体造成损伤。紧装配会导致内部气室体积缩小或消失，当电池剧烈振动时由于电芯没有缓冲可能会造成不可逆的破坏，严重影响电池的电性能，安全可靠性较低。

因此，行业内一直希望找到合适的方法可以使电池两端的极柄连接处保持良好的绝缘，能够对电芯进行可靠的固定，并在剧烈振动时能够抗震且绝缘性安全。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种圆柱形锂离子电池用弹性绝缘环，可以有效地防止电芯在壳体内部的移动，对锂离子电芯的绝缘和防振动起到了较好的保护作用。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环，包括：由内向外依次设置的第一圈体、第二圈体和第三圈体；所述第一圈体、第二圈体和第三圈体的直径和高度均依次递增；且第一圈体、第二圈体和第三圈体形成台阶式结构；

所述第二圈体和第三圈体均为封闭式圈体，所述第一圈体为非封闭式圈体；还包括设置在所述第一圈体内侧表面上用于紧固电芯的凸起组件；

所述凸起组件包括位于非封闭式的所述第一圈体的开口端(7)一侧的第一凸起、第二凸起和第三凸起，并且所述第一凸起和第二凸起之间的第一间距小于第二凸起和第三凸起之间的第二间距。

进一步地，所述第一凸起和第二凸起之间的第一间距为第二凸起和第三凸起之间的第二间距的一半。

进一步地，所述凸起组件还包括依次设置在所述第一圈体的内侧表面上的若干个其它凸起，且相邻的若干个凸起之间的间距相同或不同。

进一步地，所凸起组件具有11个凸起，包括：主凸起，与所述第一圈体的开口端相对设置；次凸起，沿所述第一圈体的开口端向两侧设置且位于所述开口端与所述主凸起之间，且每一侧均设置4个次凸起，两侧的所述次凸起相对称设置；从所述开口端的一侧起至主凸起间的若干个凸起的排布为：

所述第一凸起和第二凸起之间的间距等于所述第四凸起和第五凸起之间的间距；所述第二凸起和所述第三凸起之间的间距、所述第三凸起与所述第四凸起之间的间距、第五凸起与主凸起之间的间距均相等。

进一步地，凸起组件中每个凸起呈长方体结构，且所述长方体中面向所述弹性绝缘环中心的表面呈弧形，且其弧度与待固定的电芯的弧度一致。

进一步地，所述主凸起的高度为所述次凸起高度的2倍；临近开口端的所述凸起与所述开口端的间距为所述第一间距的一半。

进一步地，所述第二圈体和所述第三圈体的内侧表面上也均分布有凸起组件，且所述第二圈体和所述第三圈体的凸起组件的排布与所述第一圈体内侧表面上的凸起组件的排布相同。

进一步地，所述第一圈体、第二圈体和第三圈体之间的连接为可拆卸结构。

进一步地，各凸起组件的面向弹性绝缘环中心的表面上均设置有防滑层结构；优选地，所述防滑层结构为颗粒状凸起。

进一步地，所述弹性绝缘环和所述凸起组件的材质为PP塑料、PE塑料或PP和PE混合塑料材料。

本发明的有益效果如下：

1、本发明所提供的弹性绝缘环具有多个直径和高度依次递增的圈体组成，且相邻的圈体之间具有台阶式结构，在组装时可以适用于多个直径尺寸的电芯，并且还可以根据电芯的直径来调节圈体的大小，避免了一种弹性绝缘环只适用一个电芯的情况所造成的浪费。

2、本发明还通过在弹性绝缘环的内侧表面上设置有用于紧固电芯的多个凸起组件，本发明通过对凸起组件进行创造性地排布，使得凸起组件能够最稳固地起到防震荡效果。采用本发明所提供的弹性绝缘环，在锂离子电池的使用过程中提供了比较稳定的环境、延长了电池的使用寿命、保障了电池的安全性、充分发挥了电池的各项性能。

综上，本发明通过设定上述结构的弹性绝缘环，弹性绝缘环能够稳定地固定在电芯的两个端部，实现对电芯的绝缘保护和稳固，并且还能够根据电芯的实际情况对弹性绝缘环进行相应的调节，通用性非常强。此外，还保证了集流盘与电芯本体的端部和电池其他部件之间的固定连接和绝缘保护，极大增强了稳定性，电芯和集流盘均不易晃动或掉落，且绝缘效果好。

因此，本发明的弹性绝缘环不仅绝缘效果好，可靠性高，且容易散热，适用电池类型多，例如塑壳、铝合金电池等，当电池剧烈振动时由于电芯具有缓冲空间，不会造成破坏，也不会影响电池的电性能，安全可靠性较高，还有利于电池的组装制造。

附图说明

图1为本发明的弹性绝缘环的立体结构示意图；

图2为本发明的弹性绝缘环的主视图。

具体实施方式

以下通过示例性的具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，也进一步说明本发明的有益效果。但不应将这些实施例解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

如图1和图2所示，本发明提供了一种圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环，包括：由内向外依次设置的第一圈体1、第二圈体2和第三圈体3。第一圈体1、第二圈体2和第三圈体3的直径和高度依次递增；且第一圈体1、第二圈体2和第三圈体3形成台阶式结构。第二圈体2和第三圈体3均为封闭式圈体，第一圈体1为非封闭式圈体。该弹性绝缘环还包括设置在所述第一圈体1内侧表面上用于紧固电芯的凸起组件，该凸起组件包括位于非封闭式的第一圈体1的开口端7一侧的第一凸起4、第二凸起5和第三凸起6，并且第一凸起4和第二凸起5之间的第一间距小于第二凸起5和第三凸起6之间的第二间距。

本发明中的弹性绝缘环为绝缘的，使用时与其配套的集流盘和电芯为导电的，可以有效地防止集流盘与盖板搭在一起短路。本发明的弹性绝缘环除了固定集流盘外，还可以固定电芯本体(即可以卡住电芯本体)，防止其晃动，两者合在一起，简化工艺，组装方便，节省人工物力。

其中，第一圈体1为非封闭式圈体，其缺口处为具有弹性的、易折叠的、具有一定高度差的第二圈体2和第三圈体3，这样一方面可以适用于不同直径的电芯本体，另一方面，若电芯本体直径过小时只需要将缺口部分折叠即可，大大增强了其通用性。

根据本发明，第一凸起4和第二凸起5之间的第一间距为第二凸起5和第三凸起6之间的第二间距的一半。

根据本发明，除了设置第一、第二和第三凸起外，凸起组件还包括依次设置在第一圈体1的内侧面上的若干个其它凸起，且相邻的若干个凸起之间的间距相同或不同。通过在第一圈体1的内侧表面的周侧设置若干个凸起，可以更好地对电芯起到紧固作用。

具体地，如图2所示，凸起组件具有11个凸起，包括：主凸起8和次凸起，其中主凸起8与第一圈体1的开口端相对设置，也就是设置在其对面。次凸起沿第一圈体1的开口端向两侧分别排布，且位于开口端7与主凸起8之间，且在每一侧均设置了4个次凸起，两侧的次凸起相对称排布。从开口端7的一侧起至主凸起8之间若干个凸起的排布为：第一凸起4和第二凸起5之间的间距等于第四凸起9和第五凸起10之间的间距；第二凸起5和第三凸起6之间的间距、第三凸起6与第四凸起9之间的间距、第五凸起10与主凸起8之间的间距均相等。上述的弹性绝缘环的结构通过对凸起组件进行创造性地排布，弹性绝缘环能够最稳定地固定在电芯的两个端部，使得凸起组件起到最好的防震荡效果，由于提供了比较稳定的环境，从而保障了电池的安全性，延长了电池的使用寿命。

优选地，凸起组件中每个凸起均呈长方体结构，且长方体中面向弹性绝缘环中心的表面呈弧形，且其弧度与待固定的电芯的弧度一致。通过设置弧形结构，增加了凸起与电芯的摩擦面积，进一步加强了电芯在壳体内部的稳定性。

根据本发明，主凸起8的高度为次凸起高度的2倍，临近开口端7的凸起与开口端7的间距为第一间距的一半。由于开口端没有凸起，通过在其对面设置较高的主凸起，并在开口端临近的两侧设置次凸起，进一步提高了弹性绝缘环维稳性能。

为了进一步加固对电芯的固定作用，增加弹性绝缘环与电芯的摩擦力，优选在第二圈体2和第三圈体3的内侧表面上也分布有凸起组件，且第二圈体2和第三圈体3的凸起组件的排布与第一圈体1内侧表面上的凸起组件的排布相同。通过在第二圈体2和第三圈体3的内侧表面上均设置凸起组件，均有利于电芯的稳固，并且可以通过对凸起组件的高度进行调整，使得弹性绝缘环可以适应更多直径尺寸的电芯。

优选地，第一圈体1、第二圈体2和第三圈体3之间的连接为可拆卸结构。在其他实施例中，也可以为一体成型结构。将三个圈体设置为可拆卸结构，可以在使用时根据电芯直径的大小进行调整，比如可以拆卸掉其中一个圈体，或者改变圈体的相对位置关系。

优选地，各凸起组件的面向弹性绝缘环中心的表面上均设置有防滑层结构。在一个实施例中，防滑层结构可以为颗粒状凸起。在其他实施例中，也可以是条状凸起，或者密布的线状凸起，或者卡快结构。

本发明中所采用的弹性绝缘环和凸起组件的材质可以为PP塑料、PE塑料或PP和PE混合塑料材料。也可以是其他的弹性物质，比如还可以是具有弹性的小弹簧，通过设置多个小弹簧以及对弹簧的位置进行排布，从而实现对电芯的固定。采用本发明的弹性绝缘环可以对在振动使用环境下电池内部的电芯及结构部件起到缓冲作用，防止其相互挤压、碰撞。

在锂离子电池内部部件组装时，先将电芯放入电池壳体长度中心处，然后在电芯的两端分别放入弹性绝缘环，将极耳及其他结构部件在弹性绝缘环内圈中穿出后，按照常规电池装配的方法进行极耳整理、极耳焊接、极带焊接及其他部件组装等后续操作，组装后，电池端部部件均在弹性绝缘环内；为了便于组装及保证弹性绝缘环作用有效发挥，通常电芯及其两端的弹性绝缘环高度总和应等于电池壳长度。

Claims (10)

1.一种圆柱形锂离子电池用的弹性绝缘环，其特征在于，包括：

由内向外依次设置的第一圈体(1)、第二圈体(2)和第三圈体(3)；

所述第一圈体(1)、第二圈体(2)和第三圈体(3)的直径和高度均依次递增；且所述第一圈体(1)、第二圈体(2)和第三圈体(3)形成台阶式结构；

所述第二圈体(2)和第三圈体(3)均为封闭式圈体，所述第一圈体(1)为非封闭式圈体；

还包括设置在所述第一圈体(1)内侧面上用于紧固电芯的凸起组件；

所述凸起组件包括位于非封闭式的所述第一圈体(1)的开口端(7)一侧的第一凸起(4)、第二凸起(5)和第三凸起(6)，并且所述第一凸起(4)和第二凸起(5)之间的第一间距小于第二凸起(5)和第三凸起(6)之间的第二间距；

所述弹性绝缘环和所述凸起组件的材质为PP塑料、PE塑料或PP和PE混合塑料材料。

2.根据权利要求1所述的弹性绝缘环芯，其特征在于，

所述第一凸起(4)和第二凸起(5)之间的第一间距为所述第二凸起(5)和第三凸起(6)之间的第二间距的一半。

3.根据权利要求2所述的弹性绝缘环芯，其特征在于，所述凸起组件还包括依次设置在所述第一圈体(1)的内侧面上的若干个其它凸起，且相邻的若干个凸起之间的间距相同或不同。

4.根据权利要求1所述的弹性绝缘环芯，其特征在于，所述凸起组件具有11个凸起，包括：

主凸起(8)，与所述第一圈体(1)的开口端相对设置；

次凸起，沿所述第一圈体(1)的开口端向两侧设置且位于所述开口端(7)与所述主凸起(8)之间，且每一侧均设置4个次凸起，且两侧的所述次凸起相对称设置；

从所述开口端(7)的一侧起至主凸起(8)若干个凸起的排布为：

所述第一凸起(4)和第二凸起(5)之间的间距等于第四凸起和第五凸起之间的间距；

所述第二凸起(5)和所述第三凸起(6)之间的间距、所述第三凸起(6)与第四凸起之间的间距、第五凸起与主凸起(8)之间的间距均相等。

5.根据权利要求1所述的弹性绝缘环，其特征在于，所述凸起组件中每个凸起呈长方体结构，且所述长方体中面向所述弹性绝缘环中心的表面呈弧形，且其弧度与待固定的电芯的弧度一致。

6.根据权利要求4所述的弹性绝缘环，其特征在于，

所述主凸起的高度为所述次凸起高度的2倍；

临近所述开口端(7)的所述凸起与所述开口端(7)的间距为所述第一间距的一半。

7.根据权利要求1-6任一项所述的弹性绝缘环，其特征在于，所述第二圈体(2)和所述第三圈体(3)的内侧表面上也均分布有凸起组件，且所述第二圈体(2)和所述第三圈体(3)的凸起组件的排布与所述第一圈体(1)内侧表面上的凸起组件的排布相同。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的弹性绝缘环，其特征在于，所述第一圈体(1)、第二圈体(2)和第三圈体(3)之间的连接为可拆卸结构。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的弹性绝缘环，其特征在于，所述各凸起组件的面向所述弹性绝缘环中心的表面上均设置有防滑层结构。

10.根据权利要求9所述的弹性绝缘环，其特征在于，所述防滑层结构为颗粒状凸起。