CN108520936A - 一种铝壳圆柱电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铝壳圆柱电池，包括电芯、套于电芯的铝壳、分别抵接于电芯两端的两个内盖板以及与铝壳的两端密封的两个外盖板；电芯包括中心管及套于中心管上的卷芯，卷芯包括多个正极极耳与多个负极极耳；每个内盖板包括第一主板及自第一主板一侧延伸而成的第一极柱，第一主板上开设有多个用于正极极耳或者负极极耳穿过的通孔，第一极柱卡持于中心管中；外盖板包括第二主板以及自第二主板一侧延伸而成的第二极柱，第一极柱靠近第一主板的一端开设有连接孔，连接孔收容并固定第二极柱，第二主板与对应的第一主板将正极极耳或者负极极耳夹持固定并电性连接。本发明提供的铝壳圆柱电池，装配效率高且电性连接稳定。
Description
【技术领域】
本发明涉及动力电池领域，尤其涉及一种铝壳圆柱电池。
【背景技术】
随着新能源技术的发展以及国家政策的大力支持，新能源电动汽车得到快速发展。动力电池作为新能源电动汽车的核心，其安全性、稳定性及高倍率性对电动汽车至关重要。目前市场上的动力电池主要分为铝壳方形电池、钢壳圆柱电池、铝壳圆柱电池及软包电池；而铝壳圆柱电池由于具有体积小、重量轻、能量密度高、自动化程度高，成为锂离子动力电池的重要选择。
常规铝壳圆柱电池的卷芯通常采用多极耳或全极耳结构，极耳与导流体之间的电性连接采用激光焊接或者超声焊接。但是激光焊接需要投入大量资金购买焊接设备，且激光焊接效果受激光稳定性、工件表面的杂质与粉尘及工件的平整性影响，焊接过程容易产生激光熔渣，造成虚焊或者焊接不牢；另外激光焊接产生的熔渣残存在电池内部，易引起电池短路甚至发生安全隐患。而超声波焊接对极耳层数、极耳厚度、极耳尺寸有一定要求，不能焊接极耳较厚的电芯，且焊接过程中无法对焊接效果进行实时监控，难以保证焊接质量，一旦出现虚焊无法返工，造成焊接不良品甚至报废，影响电池性能。
鉴于此，实有必要提供一种采用新的电性连接方式的铝壳圆柱电池以克服上述缺陷。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种装配效率高且电性连接稳定的铝壳圆柱电池。
为了实现上述目的，本发明提供一种铝壳圆柱电池，包括电芯、套于所述电芯的铝壳、分别抵接于所述电芯两端的两个内盖板以及分别固定连接所述两个内盖板且与所述铝壳的两端密封的两个外盖板；所述电芯包括中心管及套于所述中心管上的卷芯，所述卷芯包括分别位于两端的多个正极极耳与多个负极极耳；每个内盖板包括第一主板及自所述第一主板一侧表面延伸而成的第一极柱，所述第一主板上开设有多个用于所述正极极耳或者所述负极极耳穿过的通孔，所述第一极柱卡持于所述中心管中；所述外盖板包括第二主板以及自所述第二主板表面延伸而成的第二极柱，所述第一极柱靠近所述第一主板的一端开设有贯穿所述第一主板的连接孔，所述连接孔收容并固定所述第二极柱，所述第二主板与对应的第一主板将所述正极极耳或者所述负极极耳夹持固定并电性连接。
在一个优选实施方式中，所述中心管为空心管，内截面呈正六边形外截面呈圆形；所述卷芯包括层层卷绕的正极片、负极片及夹于所述正极片与所述负极片之间的隔膜，所述卷芯截面呈圆环状且内圆直径对应于所述中心管的外缘直径。
在一个优选实施方式中，所述正极片包括第一主体部，所述多个正极极耳自所述第一主体部的一侧延伸而成，所述负极片包括第二主体部，所述多个负极极耳自所述第二主体部的一侧延伸而成；所述第一主体部、所述第二主体部及所述隔膜形状均呈长条状矩形，且所述隔膜的宽度大于所述第一主体部、所述第二主体部的宽度；所述多个正极极耳与所述多个负极极耳分别位于所述卷芯相背的两端。
在一个优选实施方式中，所述多个正极极耳分为多组，每层正极片相邻的多个正极极耳为一组，所述多个负极极耳分为多组，每层负极片相邻的多个负极极耳为一组；所述正极极耳与所述负极极耳均呈条状矩形，且每组正极极耳长宽一致、每组负极极耳长宽一致。
在一个优选实施方式中，每组正极极耳包括两个正极极耳，每组负极极耳包括两个负极极耳。
在一个优选实施方式中，每组正极极耳的长度自所述第一主体部的一端向另一端逐渐递增，所述多个正极极耳中相邻两个正极极耳之间的距离自所述第一主体部上正极极耳长度短的一端向所述第一主体部上正极极耳长度长的一端端逐渐递增；每组负极极耳的长度自所述第二主体部的一端向另一端逐渐递增，所述多个负极极耳中相邻两个负极极耳之间的距离自所述第二主体部上负极极耳长度短的一端向所述第二主体部上负极极耳长度长的一端端逐渐递增；所述负极片上负极极耳长度较短的一端与所述正极片上正极极耳长度较短的一端对齐。
在一个优选实施方式中，所述铝壳为两端开口的圆筒结构，且内径对应于所述卷芯的外圆直径；所述第一主板呈圆形且直径对应于所述铝壳的内径，所述第二主板呈圆形且直径对应于所述第一主板的直径。
在一个优选实施方式中，所述第一极柱垂直连接于所述第一主板的圆心位置，所述第一极柱外截面呈正六边形并对应于所述中心管的内截面，所述第一极柱卡持于所述中心管中；所述通孔的数量为两个并关于所述第一极柱对称，所述两个通孔靠近所述第一极柱；所述内盖板材质为镀镍钢。
在一个优选实施方式中，所述第二极柱与所述第二主板同轴设置，所述第二极柱与所述连接孔螺纹配合；所述外盖板还包括自所述第二主板背离所述第二极柱表面延伸而成的第三极柱，所述第三极柱呈圆柱状且表面开设有外螺纹，所述外盖板的材质为镀镍钢；所述外盖板还包括分别套于所述第二极柱与所述第三极柱的两个绝缘垫片以及套于所述第三极柱上的螺母，所述绝缘垫片的形状呈圆形且直径小于所述第二主板的直径。
本发明提供的铝壳圆柱电池，通过将所述电芯两端的极耳长度依次变长并等长度夹持固定于所述第一主板与所述第二主板之间，实现所述正极极耳与正极极柱的电性连接、所述负极极耳与负极极柱的电性连接。本发明提供的铝壳圆柱电池，装配效率高且电性连接稳定。
【附图说明】
图1为本发明提供的铝壳圆柱电池的结构示意图。
图2为图1所示铝壳圆柱电池中电芯与铝壳配合的示意图。
图3为图2所示的电芯中正极片、负极片及隔膜配合的示意图。
图4为图1所示的铝壳圆柱电池中内盖板的结构图。
图5为图1所示的铝壳圆柱电池中外盖板的主视图。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。
请参照图1及图2，本发明提供一种铝壳圆柱电池100，包括电芯10、套于所述电芯10外的铝壳20、分别抵接于所述电芯10两端的两个内盖板30以及分别固定连接所述两个内盖板30且与所述铝壳20的两端密封的两个外盖板40。
所述电芯10包括中心管11及套于所述中心管11上的卷芯12。本实施方式中，所述中心管11为空心管，内截面呈正六边形外截面呈圆形。所述中心管11的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺及聚四氟乙烯中的一种。
请一并参照图3，所述卷芯12包括层层卷绕的正极片121、负极片122及夹于所述正极片121与所述负极片122之间的隔膜123。本实施方式中，所述卷芯12截面呈圆环状且内圆直径对应于所述中心管11的外圆直径。
所述正极片121包括第一主体部1211及自所述第一主体部1211一侧延伸而成的多个正极极耳1212，所述负极片122包括第二主体部1221及自所述第二主体部1221一侧延伸而成的多个负极极耳1222。本实施方式中，所述第一主体部1211、所述第二主体部1221及所述隔膜123形状均呈长条状矩形，且所述隔膜123的宽度大于所述第一主体部1211、所述第二主体部1221的宽度。
所述多个正极极耳1212分为多组，每层正极片121相邻的多个正极极耳1212为一组。所述多个负极极耳1222分为多组，每层负极片122相邻的多个负极极耳1222为一组。本实施方式中，所述正极极耳1212与所述负极极耳1222均呈条状矩形，且每组正极极耳1212长宽一致、每组负极极耳1222长宽一致。进一步的，每组正极极耳1212包括两个正极极耳1212，每组负极极耳1222包括两个负极极耳1222。每组正极极耳1212的长度自所述第一主体部1211的一端向另一端逐渐递增，所述多个正极极耳1212中相邻两个正极极耳1212之间的距离自所述第一主体部1211上正极极耳1212长度短的一端向所述第一主体部1211上正极极耳1212长度长的一端端逐渐递增。每组负极极耳1222的长度自所述第二主体部1222的一端向另一端逐渐递增，所述多个负极极耳1222中相邻两个负极极耳1222之间的距离自所述第二主体部1221上负极极耳1222长度短的一端向所述第二主体部1221上负极极耳1222长度长的一端端逐渐递增。
所述铝壳20用于收容所述电芯10。本实施方式中，所述铝壳20为两端开口的圆筒结构，且内径对应于所述卷芯12的外圆直径。
请参照图4，所述内盖板30包括第一主板31、自所述第一主板31边缘延伸而成的侧沿32以及自所述第一主板31背离所述侧沿32一侧表面延伸而成的第一极柱33。本实施方式中，所述第一主板31呈圆形且直径对应于所述铝壳20的内径，所述第一主板31上开设有多个用于所述正极极耳1212或者所述负极极耳1222穿过的通孔311。所述侧沿32垂直连接于所述第一主板31并与所述第一主板31围成收容腔312。所述第一极柱33垂直连接于所述第一主板31的圆心位置，所述第一极柱33外截面呈正六边形并对应于所述中心管11的内截面，所述第一极柱33卡持于所述中心管11中。所述通孔311的数量为两个并关于所述第一极柱33对称，所述两个通孔311靠近所述第一极柱33。所述内盖板30材质为镀镍钢。
请参照图5，所述外盖板40包括第二主板41以及分别自所述第二主板41相背的两个表面延伸而成的第二极柱42与第三极柱43。本实施方式中，所述第二主板41呈圆形且直径对应于所述第一主板31的直径。所述第二极柱42与所述第三极柱43呈圆柱状且表面开设有外螺纹，所述第二极柱42、所述第三极柱43与所述第二主板41同轴设置，所述第一极柱33靠近所述第一主板31的一端开设有贯穿所述第一主板31的连接孔331，所述第二极柱42与所述连接孔331螺纹配合。所述外盖板40的材质为镀镍钢。
所述外盖板40还包括分别套于所述第二极柱42与所述第三极柱43的两个绝缘垫片44以及套于所述第三极柱43上的螺母45。本实施方式中，所述绝缘垫片44的形状呈圆形且直径小于所述第二主板41的直径。
组装时，所述隔膜123、所述负极片122、所述隔膜123及所述正极片121层层堆叠并自所述负极片122上负极极耳1222长度较短的一端开始卷绕围成圆环状的卷芯12，其中所述负极片122上负极极耳1222长度较短的一端与所述正极片121上正极极耳1212长度较短的一端对齐且所述负极极耳1222与所述正极极耳1212分别位于所述卷芯12相背的两端。接着将所述中心管11收容于所述卷芯12中组成电芯10。然后将所述两个内盖板30的第一极柱33分别卡持于所述中心管11的两端且所述两个第一主板31分别抵接于所述电芯10的两端，所述电芯10两端的正极极耳1212与负极极耳1222分别穿过对应的两个通孔311并收容于所述收容腔312中。接着将所述电芯10及与所述电芯10卡持的内盖板30收容于所述铝壳20中，所述两个外盖板40的第二极柱42分别与所述两个内盖板30的连接孔331对应并螺纹配合，所述第二主板41与对应的第一主板31将所述正极极耳1212或者所述负极极耳1222夹持固定并电性连接。最后将所述铝壳20与所述两个外盖板40进行激光焊接封口，并进行烘烤、注液、预充和分容后，得到铝壳圆柱电池100。
本发明提供的铝壳圆柱电池100，通过将所述电芯10两端的极耳长度依次变长并等长度夹持固定于所述第一主板31与所述第二主板41之间，实现所述正极极耳1212与正极极柱的电性连接、所述负极极耳1222与负极极柱的电性连接。本发明提供的铝壳圆柱电池100，装配效率高且电性连接稳定。
本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。
Claims (9)
1.一种铝壳圆柱电池，其特征在于：包括电芯、套于所述电芯的铝壳、分别抵接于所述电芯两端的两个内盖板以及分别固定连接所述两个内盖板且与所述铝壳的两端密封的两个外盖板；所述电芯包括中心管及套于所述中心管上的卷芯，所述卷芯包括分别位于两端的多个正极极耳与多个负极极耳；每个内盖板包括第一主板及自所述第一主板一侧表面延伸而成的第一极柱，所述第一主板上开设有多个用于所述正极极耳或者所述负极极耳穿过的通孔，所述第一极柱卡持于所述中心管中；所述外盖板包括第二主板以及自所述第二主板表面延伸而成的第二极柱，所述第一极柱靠近所述第一主板的一端开设有贯穿所述第一主板的连接孔，所述连接孔收容并固定所述第二极柱，所述第二主板与对应的第一主板将所述正极极耳或者所述负极极耳夹持固定并电性连接。
2.如权利要求1所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：所述中心管为空心管，内截面呈正六边形外截面呈圆形；所述卷芯包括层层卷绕的正极片、负极片及夹于所述正极片与所述负极片之间的隔膜，所述卷芯截面呈圆环状且内圆直径对应于所述中心管的外缘直径。
3.如权利要求2所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：所述正极片包括第一主体部，所述多个正极极耳自所述第一主体部的一侧延伸而成，所述负极片包括第二主体部，所述多个负极极耳自所述第二主体部的一侧延伸而成；所述第一主体部、所述第二主体部及所述隔膜形状均呈长条状矩形，且所述隔膜的宽度大于所述第一主体部、所述第二主体部的宽度；所述多个正极极耳与所述多个负极极耳分别位于所述卷芯相背的两端。
4.如权利要求3所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：所述多个正极极耳分为多组，每层正极片相邻的多个正极极耳为一组，所述多个负极极耳分为多组，每层负极片相邻的多个负极极耳为一组；所述正极极耳与所述负极极耳均呈条状矩形，且每组正极极耳长宽一致、每组负极极耳长宽一致。
5.如权利要求4所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：每组正极极耳包括两个正极极耳，每组负极极耳包括两个负极极耳。
6.如权利要求5所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：每组正极极耳的长度自所述第一主体部的一端向另一端逐渐递增，所述多个正极极耳中相邻两个正极极耳之间的距离自所述第一主体部上正极极耳长度短的一端向所述第一主体部上正极极耳长度长的一端端逐渐递增；每组负极极耳的长度自所述第二主体部的一端向另一端逐渐递增，所述多个负极极耳中相邻两个负极极耳之间的距离自所述第二主体部上负极极耳长度短的一端向所述第二主体部上负极极耳长度长的一端端逐渐递增；所述负极片上负极极耳长度较短的一端与所述正极片上正极极耳长度较短的一端对齐。
7.如权利要求5所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：所述铝壳为两端开口的圆筒结构，且内径对应于所述卷芯的外圆直径；所述第一主板呈圆形且直径对应于所述铝壳的内径，所述第二主板呈圆形且直径对应于所述第一主板的直径。
8.如权利要求6所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：所述第一极柱垂直连接于所述第一主板的圆心位置，所述第一极柱外截面呈正六边形并对应于所述中心管的内截面，所述第一极柱卡持于所述中心管中；所述通孔的数量为两个并关于所述第一极柱对称，所述两个通孔靠近所述第一极柱；所述内盖板材质为镀镍钢。
9.如权利要求8所述的铝壳圆柱电池，其特征在于：所述第二极柱与所述第二主板同轴设置，所述第二极柱与所述连接孔螺纹配合；所述外盖板还包括自所述第二主板背离所述第二极柱表面延伸而成的第三极柱，所述第三极柱呈圆柱状且表面开设有外螺纹，所述外盖板的材质为镀镍钢；所述外盖板还包括分别套于所述第二极柱与所述第三极柱的两个绝缘垫片以及套于所述第三极柱上的螺母，所述绝缘垫片的形状呈圆形且直径小于所述第二主板的直径。
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