CN109216597A - 圆柱形电池及其密封圈 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种圆柱形电池及其密封圈，其中圆柱形电池包括电池外壳、内芯、电极盖帽和密封圈，密封圈包括圆环形的密封圈本体以及一体设置于所述密封圈本体轴向外端面的圆环形的挡液凸环，所述挡液凸环位于电极盖帽的轴向外侧，而且挡液凸环径向间隔布置在电池外壳敞口端的内周面和电极盖帽的中轴线之间，并在挡液凸环的径向外侧形成有由密封圈和电池外壳共同围合而成的外挡液槽，在挡液凸环的径向内侧形成有由密封圈和电极盖帽共同围合而成的内挡液槽。本申请大大降低了电池因电解液泄漏、意外渗水等因素而引发短路的几率。

Description

圆柱形电池及其密封圈

技术领域

本申请涉及一种圆柱形电池及其密封圈。

背景技术

圆柱形电池尤其是圆柱形锂离子电池一般包括：

一端或两端敞口的圆筒结构的电池壳体，

收容于电池壳体内的内芯，以及

封闭于电池壳体敞口端的电极盖帽(正极盖帽或负极盖帽)。

受电池制作工艺以及使用需要的影响，电池壳体通常与内芯的负极导电连接，即电池壳体本身就是电池的负极输出端，而电池壳体一敞口端的电极盖帽通常是与内芯正极相连接的电池的正极输出端(如果电池壳体为两端敞口结构，其一端的电极盖帽是与电池壳体导电连接的负极盖帽，而另一端为正极盖帽；如果电池壳体为仅一端敞口而另一端封闭的带底圆筒结构，那么其封闭端与内芯的负极导电连接，而敞口端的电极盖帽为正极盖帽)。显然,我们完全也可以将内芯的正极与电池壳体导电连接，而将内芯的负极与敞口端的电极盖帽导电连接。

为了防止电池的正负极短路，在装配正极盖帽时，需要在正极盖帽和电池壳体之间夹设绝缘材质的密封圈，并通过机械滚压方式使电池壳体、密封圈和正极盖帽三者紧压固定在一起。密封圈既起到绝缘隔离电池壳体和正极盖帽的作用，又具有密封功能防止电解液从电池壳体和正极盖帽之间溢出。

然而，现有圆柱形电池的密封圈只能在正常情况下隔离正极盖帽和作为电池负极输出端的电池壳体，密封圈的轴向外端面、正极盖帽的轴向外端面以及电池壳体的轴向外端面无专门设计的高度差，而且密封圈通常完全收容于电池壳体的轴向内侧——密封圈的轴向外端面位于电池壳体的轴向外端面内侧。当电池内部电解液因意外而溢出至密封圈附近或者有水分滴在电池密封圈位置时，电解液和水分很容易覆盖密封圈而与密封圈两侧的电池壳体和正极盖帽同时接触，从而导致电池短路甚至起火，这种事故时常发生。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，提出一种圆柱形电池及其密封圈，旨在大大降低电池因电解液泄漏、意外渗水等因素而引发短路的几率。

本申请的技术方案是：

一种圆柱形电池，包括：

圆筒状的电池外壳，所述电池外壳具有相互背离的第一端和第二端，并且所述第一端为具有内周面和外周面的敞口端；

内芯，所述内芯收容于所述电池外壳内，并且该内芯的第一电极与所述电池外壳导电连接；

电极盖帽，所述电极盖帽设于所述电池外壳敞口端，并且该电极盖帽与所述内芯的第二电极导电连接；以及

密封圈，所述密封圈为绝缘材质，并且该密封圈夹设于所述电池外壳和电极盖帽之间；

所述密封圈包括圆环形的密封圈本体以及一体设置于所述密封圈本体轴向外端面的圆环形的挡液凸环，所述挡液凸环位于所述电极盖帽的轴向外侧，而且所述挡液凸环径向间隔布置在所述电池外壳敞口端的内周面和所述电极盖帽的中轴线之间，并在所述挡液凸环的径向外侧形成有由所述密封圈和所述电池外壳共同围合而成的外挡液槽，在所述挡液凸环的径向内侧形成有由所述密封圈和所述电极盖帽共同围合而成的内挡液槽。

本申请这种圆柱形电池在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述挡液凸环高出所述电池外壳一定距离。

所述外挡液槽为环形槽。

所述内挡液槽为圆形槽。

所述电极盖帽的中心部位形成有轴向向外凸出的凸柱，并且该凸柱与所述挡液凸环径向间隔布置，所述内挡液槽为环形槽。

所述凸柱高出所述挡液凸环一定距离。

所述密封圈本体的内周面形成有一圈向内凹陷的圆环形凹槽，所述电极盖帽的外缘边伸入所述圆环形凹槽中、并与所述环形凹槽的槽壁抵接，所述挡液凸环与所述密封圈本体同轴布置，且所述挡液凸环的外径小于所述密封圈本体的外径。

所述内芯的第一电极为负极，所述内芯的第二电极为正极。

一种用于圆柱形电池的密封圈，该密封圈为绝缘材质，包括圆环形的密封圈本体以及一体设置于所述密封圈本体轴向一端的圆环形的挡液凸环，所述挡液凸环与所述密封圈本体同轴布置，并且所述挡液凸环的外径小于所述密封圈本体的外径。

本申请这种密封圈在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述密封圈本体的内周面形成有一圈向内凹陷的圆环形凹槽。

本申请具有以下优势：

1、本申请对电池所使用的密封圈结构进行改进，而使其具有位于电极盖帽外侧、并且隔在电池壳体敞口端内周面和电极盖帽中轴线之间的挡液凸环，当有电解液溢出或者水分渗入时，受挡液凸环阻隔作用、以及外挡液槽和内挡液槽的缓冲作用，泄漏的电解液或水分难以同时接触挡液凸环两侧的电池外壳和电极盖帽，从而大大降低了电池因电解液泄漏、意外渗水等因素而引发短路的几率。

2、本申请进一步对挡液凸环作加高处理，而使得该挡液凸环高出电池外壳一定距离。即便电解液泄漏量、意外渗水量较大时，也可避免电池外壳和电极盖帽相互导通的发生短路。

3、密封圈本体的内周面形成有一圈向内凹陷的圆环形凹槽，电极盖帽的外缘边伸入该圆环形凹槽中、并与环形凹槽的槽壁抵接，如此提升密封圈对电极盖帽和电池外壳连接处的密封性，同时也方便了密封圈、电极盖帽和电池外壳三者的装配。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例中圆柱形电池的立体结构示意图；

图2为本申请实施例中圆柱形电池的轴向剖面图；

图3为图2的X部放大图；

图4为本申请实施例中密封圈的立体结构示意图；

图5为本申请实施例中密封圈的轴向剖面图；

其中：a-外挡液槽，b-内挡液槽，1-电池外壳，101-内周面，102-外周面，2-密封圈，201-密封圈本体，201a-圆环形凹槽，202-挡液凸环，3-电极盖帽，301-凸柱。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

图1至图5示出了本申请这种圆柱形电池的一个具体实施例，该电池为锂离子电池，与传统圆柱形电池相同的是，该电池也包括电池外壳1、内芯(图中未画出)、电极盖帽3和密封圈2。其中：电池外壳1为上端敞口而下端封闭的带底圆筒结构，显然电池外壳1上部的敞口端具有内周面101和外周面102。内芯收容于电池外壳1内，其由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，内芯具有正极极耳和负极极耳，并且内芯的负极极耳(通过中间连接件)与电池外壳1导电连接，故电池外壳1相当于该电池的负极输出端(之一)。电极盖帽3设置于电池外壳1上部的敞口端，并且该电极盖帽3与内芯的正极极耳(直接或间接)导电连接，即该电极盖帽3为该电池的正极盖帽，是该电池的正极输出端。密封圈为绝缘材质，并且该密封圈2夹设在作为负极输出端的电池外壳1和作为正极输出端的电极盖帽3之间，从而将电池的正极和负极绝缘隔离，防止电池短路。同时，密封圈2还具有封闭电池外壳1和电极盖帽3之间的缝隙、防止电解液溢出的作用。

正如本申请背景技术中所说，传统结构形式的密封圈2只能在一般状态下将电池外壳1和电极盖帽3绝缘隔离，而在意外情况下一旦有电解液或者水分进入密封圈2位置时，电解液或水分很容易覆盖密封圈而与密封圈两侧的电池壳体和正极盖帽同时接触，从而导致电池短路甚至起火。

针对上述缺陷，本实施例对该圆柱形电池尤其是电池密封圈的结构进行了改进，具体为：上述密封圈2包括圆环形的密封圈本体201以及一体设置于密封圈本体201轴向外端面的圆环形的挡液凸环202。电池装配完成后，前述挡液凸环202位于电极盖帽3的轴向外侧，而且挡液凸环202径向间隔布置在电池外壳1上部敞口端的内周面和电极盖帽3的中轴线之间，并在挡液凸环202的径向外侧形成有由密封圈2和电池外壳1共同围合而成的外挡液槽a，在挡液凸环202的径向内侧形成有由密封圈2和所述电极盖帽3共同围合而成的内挡液槽b。

不难理解，挡液凸环202处于电极盖帽3的轴向外侧，故而挡液凸环202必然会高于其径向两侧的电极盖帽部分。而且挡液凸环202径向间隔布置在电池外壳1上部敞口端的内周面和电极盖帽3的中轴线之间——挡液凸环202位于电池外壳1上部敞口端的内周面和电极盖帽3的中轴线之间、而且三者径向隔开布置，那么挡液凸环202必然会与电池外壳1上部敞口端内周面之间形成环柱形间隙，该环柱形间隙形成上述的外挡液槽a；同时挡液凸环202径向内侧的空间形成上述的内挡液槽b。

当电池处于图1所示的基本直立的状态时，如果电池外壳1上端部存在电解液(或水分)，那么该电解液必须跨越“高耸”的挡液凸环202才能接触到内侧的电极盖帽3，而电解液在跨越挡液凸环202之后，会首先进入外挡液槽a，如果电解液的量并非足够多，那么该外挡液槽a便会将电解液收容于其内，使其无法向内侧流动。只有当电解液非常多时，电解液填满外挡液槽a后才可能翻越挡液凸环202向内侧流动而进入电极盖帽3。然而这时，因为紧挨挡液凸环202内侧还有内挡液槽b的存在，故而刚刚“艰难”跨过挡液凸环202的电解液并不会立即接触到内侧的电极盖帽3，而是向下流入内挡液槽b中。这时，只有处于内挡液槽b中的电解液与电极盖帽3相接触，而外侧的处于外挡液槽a中的另一部分电解液与电池外壳1相接触，因为内挡液槽b中的电解液液面低于挡液凸环202，故而内、外两侧的电解液仍然被挡液凸环202分隔开来而不能相互接触，电池仍然不会短路。只有电解液的泄漏量进一步增加而使得还有更多的电解液跨过挡液凸环202流入并填满内挡液槽b时，外挡液槽a和内挡液槽b中的电解液才会相互连通，导致电池短路。同理，如果初始泄漏的电解液(或水分)先进入内侧的电极盖帽3，那么该电解液的泄漏量必须非常大以至于其能够同时填满内挡液槽b和外挡液槽a，才会导致电池短路。

不过，我们知道，电池在正常使用过程中因意外而发生电解液泄漏的几率本身就非常小，即便发生了电解液泄漏问题，其泄漏量通常也非常少，单单填满内挡液槽b或外挡液槽a之一就已十分困难，更何况同时填满内挡液槽b和外挡液槽a。电池遭受雨淋、外界水分洒向电池的几率也非常小，即便有部分雨水或其他水分渗入电池包而进入电池极端，该渗水量通常也很少。

由上不难看出，本实施例对电池结构进行上述改进之后，已经大大降低了电池因电解液泄漏、意外渗水等因素而引发短路的几率。不过万一电解液泄漏量或意外渗水量足够大时，仍然存在电池短路的可能性。为了进一步减小这种因电解液泄漏量或意外渗水量较大而导致电池短路的可能性，本实施例对该电池做了进一步优化设计：对上述挡液凸环202作加高处理，而使得该挡液凸环202高出电池外壳1一定距离。

不难理解，如果电解液初始泄漏部位或者渗水抵达部位处于挡液凸环202外侧，因为挡液凸环202高于电池外壳1，即便电解液泄漏量或者渗水量非常多，填满外挡液槽a的电解液或水分也只会向外跨越较低的电池外壳1流出，并不会翻越挡液凸环202向内流道。同理，如果电解液初始泄漏部位或者渗水抵达部位处于挡液凸环202内侧，填满内挡液槽b的电解液或水分在向外爬过挡液凸环202后，会向外跨越电池外壳1流出，外挡液槽a中的电解液或水分的液面高度始终不能到达挡液凸环202顶端。电池不会短路。

即便我们将该圆柱形电池倾斜放置或者水平倾倒放置时，在挡液凸环202阻隔作用、以及外挡液槽a和内挡液槽b的缓冲作用下，泄漏的电解液或水分仍然难以同时接触挡液凸环202两侧的电池外壳1和电极盖帽3。

如果水分初始渗入部位为挡液凸环202顶端，那么该水分也只会先向两侧的外挡液槽a和内挡液槽b流动，并不会立即将电池外壳1和电极盖帽3相互导通。

一般来说，电池的电解液通常只会从电极盖帽3和密封圈2之间的缝隙或者电池外壳1和密封圈2之间的缝隙溢出。

因电池外壳1为圆筒形，而挡液凸环202为圆环柱形，而外挡液槽a处于电池外壳1上部敞口端内周面和挡液凸环202外周面之间，故而外挡液槽a为环形槽。

为了方便将上述电极盖帽3上的电势向外引出，本实施在电极盖帽3的中心部位形成有轴向向外凸出的圆柱形的凸柱301(相当于电池的正极极柱)。为了防止从外挡液槽a爬入的电解液直接接触到该凸柱301而引发电池短路，本实施将该凸柱301与上述挡液凸环202径向间隔布置。这时，上述内挡液槽b处于凸柱301和挡液凸环202之间，内挡液槽b为环形槽。

考虑本实施例这种圆柱形电池通常要成组装配成电池模组，而且在装配成电池模组时，其电极盖帽3上的凸柱301需要深入电池夹具的小孔中并与小孔另一侧的串联弹片焊接，而电极盖帽3的主体部分并不深入前述小孔中，如果挡液凸环202过高将导致凸柱301无法伸入前述小孔中，故而本实施例将该凸柱301的高度设置的比挡液凸环202略大，使得凸柱301略高于挡液凸环202。

当然，我们也可以不设置上述凸柱301，而使得电极盖帽3的轴向外侧面大致为平面状，这时上述的内挡液槽b为圆形槽，其容积更大。

为了提升密封圈2对电极盖帽3和电池外壳1连接处的密封性，同时方便密封圈2、电极盖帽3和电池外壳1三者的装配，本实施例中密封圈本体201的内周面形成有一圈向内凹陷的圆环形凹槽201a，电极盖帽3的外缘边伸入该圆环形凹槽201a中、并与环形凹槽201a的槽壁抵接。

并且，上述挡液凸环202与密封圈本体201同轴布置，而且挡液凸环202的外径小于密封圈本体201的外径。故而，上述外挡液槽a和内挡液槽b均为圆环形槽。

显然，我们也可以将上述电池外壳1的下端也可以设置成敞口结构，并在该电池外壳1下端的敞口处设置与内芯的负极极耳相连的负极盖帽，该负极盖帽一般与电池外壳1直接焊接(显然二者导电连接)。而且，我们也可以将内芯的负极连接上述电极盖帽3，将内芯的正极连接电池外壳1，从而使得图1中电池外壳1构成该电池的正极输出端，电极盖帽3构成该电池的负极输出端。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆柱形电池，包括：

圆筒状的电池外壳(1)，所述电池外壳(1)具有相互背离的第一端和第二端，并且所述第一端为具有内周面(101)和外周面(102)的敞口端；

内芯，所述内芯收容于所述电池外壳(1)内，并且该内芯的第一电极与所述电池外壳(1)导电连接；

电极盖帽(3)，所述电极盖帽(3)设于所述电池外壳(1)的所述敞口端，并且该电极盖帽(3)与所述内芯的第二电极导电连接；以及

密封圈(2)，所述密封圈(2)为绝缘材质，并且该密封圈(2)夹设于所述电池外壳(1)和所述电极盖帽(3)之间；

其特征在于，所述密封圈(2)包括圆环形的密封圈本体(201)以及一体设置于所述密封圈本体(201)轴向外端面的圆环形的挡液凸环(202)，所述挡液凸环(202)位于所述电极盖帽(3)的轴向外侧，而且所述挡液凸环(202)径向间隔布置在所述电池外壳(1)敞口端的内周面和所述电极盖帽(3)的中轴线之间，并在所述挡液凸环(202)的径向外侧形成有由所述密封圈(2)和所述电池外壳(1)共同围合而成的外挡液槽(a)，在所述挡液凸环(202)的径向内侧形成有由所述密封圈(2)和所述电极盖帽(3)共同围合而成的内挡液槽(b)。

2.根据权利要求1所述的圆柱形电池，其特征在于，所述挡液凸环(202)高出所述电池外壳(1)一定距离。

3.根据权利要求1所述的圆柱形电池，其特征在于，所述外挡液槽(a)为环形槽。

4.根据权利要求1所述的圆柱形电池，其特征在于，所述内挡液槽(b)为圆形槽。

5.根据权利要求1所述的圆柱形电池，其特征在于，所述电极盖帽(3)的中心部位形成有轴向向外凸出的凸柱(301)，并且该凸柱(301)与所述挡液凸环(202)径向间隔布置，所述内挡液槽(b)为环形槽。

6.根据权利要求5所述的圆柱形电池，其特征在于，所述凸柱(301)高出所述挡液凸环(202)一定距离。

7.根据权利要求1所述的圆柱形电池，其特征在于，所述密封圈本体(201)的内周面形成有一圈向内凹陷的圆环形凹槽(201a)，所述电极盖帽(3)的外缘边伸入所述圆环形凹槽(201a)中、并与所述环形凹槽(201a)的槽壁抵接，所述挡液凸环(202)与所述密封圈本体(201)同轴布置，且所述挡液凸环(202)的外径小于所述密封圈本体(201)的外径。

8.根据权利要求1所述的圆柱形电池，其特征在于，所述内芯的第一电极为负极，所述内芯的第二电极为正极。

9.一种用于圆柱形电池的密封圈，该密封圈为绝缘材质，其特征在于，包括圆环形的密封圈本体(201)以及一体设置于所述密封圈本体(201)轴向一端的圆环形的挡液凸环(202)，所述挡液凸环(202)与所述密封圈本体(201)同轴布置，并且所述挡液凸环(202)的外径小于所述密封圈本体(201)的外径。

10.根据权利要求9所述的用于圆柱形电池的密封圈，其特征在于，所述密封圈本体(201)的内周面形成有一圈向内凹陷的圆环形凹槽(201a)。