CN109037508A - 一种高能量密度锂电池的电极盖板 - Google Patents
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Abstract
一种高能量密度锂电池的电极盖板，包括引电圈和连接圈，引电圈为导电体，连接圈与引电圈固定连为一体。所述连接圈既可为非导电材质也可以是导电体，若是非导电材质则在连接圈与电池壳体的连接处设有连接层。若是导电体，则在引电圈和连接圈之间增设分隔圈。锂电池采用这种电极盖板和陶瓷壳体，锂电池的能量密度比普通同规格锂电池高难度10％～20％，是高能量密度锂电池的专用电极盖板。
Description
技术领域：
本发明涉及锂电池，尤其涉及一种锂电池的电极盖板。
背景技术：
着各种电子产品的快速发展，人们不仅对锂离子电池的需求量快速增长，而且对锂电池的容量提出更高的要求，人们迫切希望现有的锂电池的容量能有较大幅度提升。目前，产业化的圆柱形及方形锂离子电池均采用不锈钢或铝合金作为电池壳体，金属壳体与正极金属盖板或负极金属盖板之间采用焊接或者铆接的方式进行固定密封连接，为保证正负极之间的绝缘，正极盖板与金属壳体之间必须采用复杂的密封绝缘结构才能实现，根据现有技术，正极金属盖板、负极金属盖板与金属壳体之间的密封绝缘结构高度为4～5毫米，如图1所示，由于金属壳体5与负极盖板相连，因此，正极盖板6与金属电池壳体5之间必须设置密封绝缘结构，正极盖板6在轴向依次通过导电圈601、正极连接圈602、连接圈托架603与正极耳3相连接，导电圈601、正极连接圈602、连接圈托架603在径向方向均撑持在特定异形绝缘密封件8的内圈中，为了防止卷芯1中负极组件与正极组件之间接触短路，在异形绝缘密封件8与卷芯1的上端之间设有绝缘隔离垫9。这种结构直接缩小电池壳体内容纳卷芯1的空间尺寸，造成电池的能量密度难以增加，同时金属电池壳体5与正极金属盖板6之间的传统密封结构都是采用塑料聚合物作为绝缘密封材料，这种结构不仅存在电解液泄漏，可靠性低，绝缘性能差的缺陷，而且塑料聚合物会随着时间推移很容易产生材料老化。为了保证电池壳体的外部绝缘，还需在电池壳体上热缩上塑料绝缘套管，为了保证金属电池壳体与卷芯之间的绝缘，需在卷芯外部加贴绝缘胶纸，有的制造商还在金属壳体内部进行绝缘涂层处理，这些绝缘措施不仅造成电池生产成本的增加，而且缩小了卷芯的径向尺寸，都不利于锂电池能量密度的增加。在卷芯材料和电解液不变的条件下，增加容纳卷芯实体的空间是提升电池容量最直接的有效方案。
为了进一步提高现有锂电池的容量，申请人发明了一种高能量密度锂电池，其结构如图2-图4所示，包括卷芯，芯轴，正极耳、负极耳和电池壳体、正极盖板、负极盖板，卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜依次层叠后卷绕成中空筒状体，并套装在芯轴上，正极耳与正极片相连接，负极耳与负极片相连接，在电池壳体、正极盖板、负极盖板与卷芯之间注满电解液，所述电池外壳为绝缘耐腐壳体，在所述绝缘耐腐壳体与正极盖板或负极盖板之间为密封焊接连接结构或粘接连接结构。
这种结构的锂电池的能量密度比普通同规格锂电池高难度10％～20％，是一种高能量密度锂电池。在这种锂电池中，电池壳体、电极盖板和卷芯的改进设计是关键，为了更好地保护这一创新成果，申请人对这种高能量密度锂电池的电池盖板实施专项专利保护。
发明内容：
本发明的目的是提供一种高能量密度锂电池的电极盖板。
本发明采取的技术方案如下：
一种高能量密度锂电池的电极盖板，其特征是：包括引电圈和连接圈，引电圈为导电体，连接圈与引电圈固定连为一体。
进一步，所述连接圈为非导电材质，在连接圈与电池壳体的连接处设有连接层。
更进一步，由引电圈和连接圈组成的电极盖板为瓶塞结构，引电圈位于电极盖板的中位置，在连接圈的外圆上设有内轴肩，内轴肩的外圆直径与电池壳体的内径相配合，在内轴肩上设有与电池壳体焊接连接的连接层。
进一步，还包括分隔圈，分隔圈设置在引电圈和连接圈之间，三者密封固定连接成一体，所述连接圈为导电材质，分隔圈为绝缘材料，连接圈与电池壳体上的连接层密封焊接连接。
更进一步，由引电圈、连接圈和分隔圈组成的电极盖板为瓶塞结构，引电圈位于电极盖板的中位心位置，在连接圈的外圆上设有内轴肩，内轴肩的外圆直径与电池壳体的内径相配合，内轴肩与电池壳体上的连接层密封焊接连接。
本发明是根据锂电池壳体改用绝缘耐腐壳体后的配套设计，将金属电极盖板改为二种及二种以上不同材料组成的电极盖板，其中引电圈为金属材料，其它部分可采用其它材料。使用陶瓷电池壳体，电池盖板与电池壳体之间就无需采用复杂的绝缘、密封连接结构，电极盖板直接与绝缘壳体密封连接，电极盖板与壳体围合成的空间增大，从而增加卷芯的实体体积，提高了电池能量密度，电极盖板的结构改进，节约金属材料，降低了电池自身的电阻。
附图说明：
图1为现有柱状锂电池的正极盖板处的结构示意图；
图2为采用本发明的锂电池的结构示意图；
图3为电池壳体的一种结构示意图；
图4为电极盖板与图3所示壳体本体的连接结构示意图；
图5为引电圈和连接圈组成的电极盖板一种结构示意图；
图6为引电圈和连接圈组成的电极盖板另一种结构示意图；
图7为由引电圈、分隔圈和连接圈组成的电极盖板一种结构示意图；
图8为由引电圈、分隔圈和连接圈组成的电极盖板另一种结构示意图；
图中：1-卷芯；2-芯轴；3-正极耳；4-负极耳；5-电池壳体；6-正极盖板；7-负极盖板；8-异形绝缘密封件；9-绝缘隔离垫；11-正极片；12-隔膜；
13-负极片；51-管体；52-卷芯容纳空间；53-连接层；601-导电圈、602-正极连接圈、603-连接圈托架；61-引电圈；62-连接圈；63-分隔圈。
具体实施方式：
下面结合附图说明举例说明本发明的具体实施方式：
实施例1：
一种高能量密度锂电池的电极盖板，如图5所示，包括引电圈61和连接圈62，引电圈61为导电体，连接圈62与引电圈61固定连为一体，所述连接圈62为非导电材质，在连接圈62与电池壳体5上设有的连接层53，所述电池壳体5为陶瓷管状体，包括管体51、卷芯容纳空间52和连接层53，连接层53设置在管体51的上下端面上。
实施例2：一种高能量密度锂电池的电极盖板，如图6所示，包括引电圈61和连接圈62，引电圈61为导电体，连接圈62为非导电材质，连接圈62与引电圈61固定连为一体，电极盖板整体为一种瓶塞结构，连接圈62设置在引电圈61外面，在连接圈62的外圆上设有内轴肩，引电圈61位于电极盖板的中位心位置，内轴肩的外圆直径与电池壳体5的内径相配合，在内轴肩上设有与电池壳体焊接的连接层53。
实施例3：一种高能量密度锂电池的电极盖板，如图7所示，包括引电圈61、连接圈62和分隔圈63，分隔圈63设置在引电圈61和连接圈62之间，三者密封固定连接成一体，所述连接圈62为导电材质，分隔圈63为绝缘材料，连接圈62直接与电池壳体5上的连接层53密封焊接连接。
实施例4：一种高能量密度锂电池的电极盖板，如图8所示，包括引电圈61、连接圈62和分隔圈63，分隔圈63设置在引电圈61和连接圈62之间，三者密封固定连接成一体，所述连接圈62为导电材质，分隔圈63为绝缘材料，由引电圈61、连接圈62和分隔圈63组成的电极盖板为瓶塞结构，引电圈61位于电极盖板的中位心位置，内轴肩设置在连接圈62的外圆上，内轴肩的直径与电池壳体5的内径相配合，内轴肩直接与管状陶瓷壳体上的连接层53密封焊接连接。
在上述各例中，所述连接层53为金属涂层。
本发明的实施方式很多，在此不逐一罗列，只要电极盖板采用二种及二种以上不同材料组成的所有技术方案均属于本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种高能量密度锂电池的电极盖板，其特征是：包括引电圈(61)和连接圈(62)，引电圈(61)为导电体，连接圈(62)与引电圈(61)固定连为一体。
2.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电极盖板，其特征是：连接圈(62)为非导电材质，在连接圈(62)与电池壳体的连接处设有连接层(53)。
3.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电极盖板，其特征是：由引电圈(61)和连接圈(62)组成的电极盖板为瓶塞结构，引电圈(61)位于电极盖板的中位置，在连接圈(62)的外圆上设有内轴肩，内轴肩的外圆直径与电池壳体的内径相配合，在内轴肩上设有与电池壳体焊接连接的连接层。
4.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电极盖板，其特征是：还包括分隔圈(63)，分隔圈(63)设置在引电圈(61)和连接圈(62)之间，三者密封固定连接成一体，所述连接圈(62)为导电材质，分隔圈(63)为绝缘材料，连接圈(62)与电池壳体上的连接层密封焊接连接。
5.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电极盖板，其特征是：由引电圈(61)、连接圈(62)和分隔圈(63)组成的电极盖板为瓶塞结构，引电圈位于电极盖板的中位心位置，在连接圈的外圆上设有内轴肩，内轴肩的外圆直径与电池壳体的内径相配合，内轴肩与电池壳体上的连接层密封焊接连接。
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