CN109244279A - 一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体 - Google Patents
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Abstract
一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，包括金属正极筒体部、金属负极筒体部和绝缘连接筒体部，绝缘连接筒体部设置在金属正极筒体部和金属负极筒体部之间，三者之间通过密封连接结构固定连接成一体。所述金属正极筒体部和金属负极筒体部可为金属管体结构，也可为一端封闭一端开口的筒体结构，还可省去金属正极筒体部或金属负极筒体部。它打破了锂电池的金属壳体只能作为单一电极的传统设计，将锂电池壳体的金属壳体进行分极化绝缘设计，并采用绝缘连接筒体部将金属正极筒体部和金属负极筒体部绝缘地固定连接起来，简化正负极耳的连接方式，能提供更大卷芯容腔，它是高能量密度锂电池产业化的更理想的技术方案。
Description
技术领域：
本发明涉及电池领域，尤其涉及一种柱型锂电池。
背景技术：
申请人在201810964980.5中，为了提高现有锂电池的容量密度，发明了一种高能量密度锂电池，其结构如图1所示，包括卷芯1，芯轴2，正极耳3、负极耳4、电池壳体5、正极盖板6和负极盖板7，卷芯1由正极片10、隔膜11、负极片12和隔膜依次层叠后卷绕成中空筒状体，并套装在芯轴2上，正极耳3与正极片10相连接，负极耳4与负极片相连接，在电池壳体5、正极盖板6、负极盖板7与卷芯1之间注满电解液，所述电池壳体5为绝缘耐腐壳体，在所述绝缘耐腐壳体与正极盖板6或负极盖板7之间为密封焊接连接结构或粘接连接结构。
申请人对其中的电池壳体5的改进方案实施专项专利保护，在实施过程中申请人发现还有更好的方案，必须对改进新方案提出专利申请。
发明内容：
本发明的目的是提供一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体。
本发明采取的技术方案如下：
一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：包括金属正极筒体部、金属负极筒体部和绝缘连接筒体部，绝缘连接筒体部设置在金属正极筒体部和金属负极筒体部之间，三者之间通过密封连接结构固定连接成一体。
进一步，金属正极筒体部和金属负极筒体部均为金属管体结构。
更进一步，金属管状体的金属正极筒体部的高度尺寸为零，或金属管状体的金属负极筒体部的高度尺寸为零。
进一步，所述金属正极筒体部包括管体和正极顶板，正极顶板设置在管体的上端，且二者为一体结构，管体和正极顶板围合成卷芯上容腔。
进一步，所述金属负极筒体部包括管体和负极底板，负极底板设置在管体的下端，且二者为一体结构，管体和负极底板围合成卷芯下容腔。
更进一步，在正极顶板的上端面设有正极定位凸台，在负极底板的下端面上设有负极定位槽。
进一步，所述绝缘连接筒体部的两端面均设有便于焊接的金属涂层。
进一步，在绝缘连接筒体部与金属正极筒体部或金属负极筒体部对接处设有定位咬合结构。
更进一步，所述定位咬合结构为台阶式轴肩定位咬合结构。
更进一步，所述定位咬合结构为V形定位咬合结构。
进一步，绝缘连接筒体部的材质为陶瓷、玻璃或工程塑料。
更进一步，所述绝缘连接筒体部的材质为陶瓷。
本发明打破了锂电池的金属壳体只能作为单一电极(负极或正极)的传统设计，将金属壳体分段设计成金属正极筒体部和金属负极筒体部，金属正极筒体部和金属负极筒体部之间通过绝缘连接筒体部密封固定连接，锂电池卷芯中的正极引线与金属正极筒体部相连接，锂电池的负极引线与金属负极筒体部相连，这样既方便了金属正极筒体部和金属负极筒体部的制作，若金属正极筒体部和金属负极筒体部均为金属管体结构，正极盖板与金属正极筒体部，负极盖板与金属负极筒体部都可直接密封焊接固定连接。若金属正极筒体部为由管体和正极顶板组成的单面开口的筒体结构，则可省去正极盖板，正极顶板取代了正极盖板，且正极顶板与管体之间无需焊接就实现了密封固定连接。若金属负极筒体部也为由管体和负极底板组成的单面开口的筒体结构，其技术效果与上述金属正极筒体部同样。
在金属正极筒体部和金属负极筒体部之间增设绝缘连接筒体部能将金属正极筒体部和金属负极筒体部绝缘地固定连接起来，这样既继承单一金属壳体的优点，又简化了锂电池的正极耳、负极耳可以分别连接在金属正极筒体部和金属负极筒体部上，正极盖板和负极盖板能直接对金属正极筒体部和金属负极筒体部进行密封固定连接，这种锂电池金属壳体的分段设计，能为卷芯提供更大的容纳空间，为进一步增大锂电池的卷芯实体提供了条件，采用这样的分段绝缘的金属壳体能大幅度提高锂电池的能量密度。这种锂电池壳体是金属壳体分极化绝缘设计的理想方案，采用绝缘连接筒体部将金属正极筒体部和金属负极筒体部绝缘地固定连接起来实施工艺成熟，它是高能量密度锂电池产业化的另一种技术方案。
附图说明：
图1为申请人在先申请的高能量密度锂电池的结构示意图；
图2为本发明的一种结构示意图；
图3为绝缘连接筒体的结构示意图；
图4为本发明的另一种结构示意图；
图5为金属正极筒体的一种结构示意图；
图6为金属负极筒体的一种结构示意图；
图7为本发明的特例结构示意图；
图8为金属正极筒体或金属负极筒体与绝缘连接筒体之间的一种定位咬合结构示意图；
图9为金属正极筒体或金属负极筒体与绝缘连接筒体之间的另一种定位咬合结构示意图；
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；10-正极片；11-隔膜；12-负极片；51-金属正极筒体部；52-金属负极筒体部；53-绝缘连接筒体部；54-管体；55-正极顶板；56-卷芯上容腔；57-负极底板；58-卷芯下容腔；59-金属涂层；551-正极定位凸台；571-负极定位槽。
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：
一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，如图2-图3所示，包括金属正极筒体部51、金属负极筒体部52和绝缘连接筒体部53，所述金属正极筒体部51和金属负极筒体部52均为金属管体结构，绝缘连接筒体部53设置在金属正极筒体部51和金属负极筒体部52之间，在绝缘连接筒体部53的二端均设有便于焊接的金属涂层59，金属正极筒体部51和金属负极筒体部52分别与绝缘连接筒体部53二端的金属涂层59密封焊接固定连接成一体。采用这种结构，金属的正极盖板6可直接地焊在金属正极筒体部51的上端，金属的负极盖板7可直接地焊在金属负极筒体部52的上下端。
实施例2：作为实施例1的一种特例，将金属管状体的金属负极筒体部52的高度尺寸为零，即本发明由金属管状体的金属正极筒体部51和绝缘连接筒体部53组成，金属负极筒体部52由负极盖板7取代。
实施例3：作为实施例1的另一种特例，将金属正极筒体部51的高度尺寸为零，即本发明只有金属管状体的金属负极筒体部52和绝缘连接筒体部53，金属正极筒体部51由正极盖板6取代。
实施例4：一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，如图4-图7所示，包括金属正极筒体部51、金属负极筒体部52和绝缘连接筒体部53，绝缘连接筒体部53设置在金属正极筒体部51和金属负极筒体部52之间，所述金属正极筒体部51包括管体54和正极顶板55，正极顶板55设置在管体54的上端，且二者为一体结构，管体54和正极顶板55围合成卷芯上容腔56，所述金属负极筒体部52包括管体54和负极底板57，负极底板57设置在管体54的下端，且二者为一体结构，管体54和负极底板57围合成卷芯下容腔58，在所述绝缘连接筒体部53的两端面均设有便于焊接的金属涂层59，金属正极筒体部51和金属负极筒体部52均通过管体54分别与绝缘连接筒体部53两端的金属涂层59密封固定连接。
采用这种结构金属电池壳体，不仅可以省去正极盖板6和负极盖板7，而且正极盖板6、负极盖板7与电池壳体之间无需任何形式的连接就能达到密封固定连接效果，简化了锂电池的结构，使得正极耳3和负极耳4都能直接与电池壳体连接，为锂电池的卷芯提供更大的容纳空间，为提高锂电池的能量密度提供最直接的条件。
在本例中，金属正极筒体部51和金属负极筒体部52中的管体54的高度尺寸可以相同，也可以不同。在正极顶板55的上端面设有正极定位凸台551，在负极底板57的下端面上设有负极定位槽571。
在上述例各实施例中，为了确保金属正极筒体部51、金属负极筒体部52与绝缘连接筒体部53之间的精准对接，提高固定连接的牢固性，在金属正极筒体部51、金属负极筒体部52与绝缘连接筒体部53之间设有定位咬合结构，所述定位咬合结构可选取为台阶式咬合结构如图8所示，也可选用V形咬合结构，如图9所示。
本发明的实施方式很多，在此不逐一罗列，所述绝缘连接筒体部53的材质还可选用玻璃或工程塑料。设置在绝缘连接筒体部53与金属正极筒体部51或金属负极筒体部52对接处的定位咬合结构还许多等功能代换结构，
只要锂电池壳体包括金属正极筒体部51、金属负极筒体部52和绝缘连接筒体部53组成的一切等功能代换方案均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：包括金属正极筒体部(51)、金属负极筒体部(52)和绝缘连接筒体部(53)，绝缘连接筒体部(53)设置在金属正极筒体部(51)和金属负极筒体部(52)之间，三者之间通过密封连接结构固定连接成一体。
2.根据权利要求1所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：金属正极筒体部(51)和金属负极筒体部(52)均为金属管体结构。
3.根据权利要求2所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：金属正极筒体部(51)的高度尺寸为零，或金属负极筒体部(52)的高度尺寸为零。
4.根据权利要求1所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：所述金属正极筒体部(51)包括管体(54)和正极顶板(55)，正极顶板(55)设置在管体(54)的上端，且二者为一体结构，管体(54)和正极顶板(55)围合成卷芯上容腔(56)；所述金属负极筒体部(52)包括管体(54)和负极底板(57)，负极底板(57)设置在管体(54)的下端，且二者为一体结构，管体(54)和负极底板(57)围合成卷芯下容腔(58)。
5.根据权利要求4所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：在正极顶板(55)的上端面设有正极定位凸台(551)，在负极底板(57)的下端面上设有负极定位槽(571)。
6.根据权利要求1所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：所述绝缘连接筒体部(53)的两端面均设有便于焊接的金属涂层(59)。
7.根据权利要求1所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：在绝缘连接筒体部(53)与金属正极筒体部(51)或金属负极筒体部(52)的对接处设有定位咬合结构。
8.根据权利要求7所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：所述定位咬合结构为台阶式轴肩定位咬合结构或V形定位咬合结构。
9.根据权利要求1所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：绝缘连接筒体部(53)的材质为陶瓷、玻璃或工程塑料。
10.根据权利要求9所述分体绝缘式高能量密度锂电池壳体，其特征是：所述绝缘连接筒体部(53)的材质为陶瓷。
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