CN111162211A - 一种豆式电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种豆式电池及其制作方法，其中，豆式电池包括外壳和设置在外壳内的卷绕式电芯，外壳包括底壳和盖帽，底壳和盖帽均为金属件，底壳包括底板和环设在底板的一侧面的第一围壁，盖帽包括顶板和环设在顶板的一侧面的第二围壁，第二围壁套设在第一围壁外，第一围壁的外表面粘贴有第一绝缘密封膜，第二围壁的内表面粘贴有第二绝缘密封膜，第一绝缘密封膜与第二绝缘密封膜抵接后固化为一体形成密封层，两个围壁均包括多个沿其轴向依次成夹角连接的壁板，卷绕式电芯的极片成长条形，极片的长度方向的中心设置有极耳或极片上设置有至少两个极耳。本发明的豆式电池结构简单，密封效果好，空间利用率和能量密度高，可实现快充和大倍率放电。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种豆式电池及其制作方法。
背景技术
豆式电池是一种尺寸非常小的电池，又称为纽扣电池或扣式电池。豆式电池一般包括底壳、盖帽和设置在二者构成的容纳腔内的电芯，由于豆式电池的尺寸非常小，造成其密封难度非常大。豆式电池的常规装配过程如下：将密封圈套设在底壳上，放置电芯等操作后，将盖帽盖设在底壳上进行密封处理。如此制备的豆式电池存在以下缺陷：1、密封圈的上端一般设置有挂钩结构以悬挂在底壳的顶部，此密封圈结构和组装密封工艺均较为复杂，制作成本高，同时也会增加豆式电池的在线生产时间，降低产能；2、密封圈部分位于底壳的内壁，占用了底壳内部的空间，降低了空间利用率和电池的能量密度；3、豆式电池尺寸小，因此密封圈的厚度需要做到很薄，增加了密封圈的制作难度，同时厚度较薄的密封圈很难保证厚度尺寸一致性，因此组装后的电池密封性较差。
另外，目前常规的豆式电池的卷绕式电芯的极耳均处于极片的端部，使得目前的豆式电池在快充和大倍率放电性能上存在短板。
发明内容
本发明实施例的一个目的在于：提供一种豆式电池，其结构简单，密封效果好，空间利用率和能量密度高。
本发明实施例的另一个目的在于：提供一种豆式电池，其能够实现快充和大倍率放电性能。
本发明实施例的又一个目的在于：提供一种豆式电池的制作方法，其操作简单，生产效率高，生产成本低。
为达此目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一方面，提供一种豆式电池，包括外壳和设置在所述外壳内的卷绕式电芯，所述外壳包括底壳和盖帽，所述底壳和所述盖帽均为金属件，所述底壳包括底板和环设在所述底板的一侧面的第一围壁，所述盖帽包括顶板和环设在所述顶板的一侧面的第二围壁，所述第二围壁套设在所述第一围壁外，所述第一围壁的外表面粘贴有第一绝缘密封膜，所述第二围壁的内表面粘贴有第二绝缘密封膜，所述第一绝缘密封膜与所述第二绝缘密封膜抵接后固化为一体形成密封层，所述卷绕式电芯的极片呈长条形，当所述极片上设置一个极耳时，所述极耳设置在所述极片的长度方向的中心位置，当所述极片上设置至少两个所述极耳时，至少一个所述极耳设置在所述极片的长度方向上，设置在所述极片的长度方向的所述极耳的长度沿所述卷绕式电芯的轴线方向延伸，所述极耳延伸至所述卷绕式电芯的外部，所述第一围壁和所述第二围壁均包括多个沿其轴向依次成夹角连接的壁板。
作为豆式电池的一种优选方案，当所述极片上设置至少两个所述极耳时，所有的所述极耳沿所述极片的长度方向间隔设置。
作为豆式电池的一种优选方案，其中一个所述极耳位于所述极片的长度方向的中心，其余的所述极耳与位于所述极片长度方向的中心的所述极耳间隔设置。
作为豆式电池的一种优选方案，所述极片上设置至少三个且单数个所述极耳，其中一个所述极耳位于所述极片的长度方向的中心，剩余的所述极耳相对于所述极片长度方向的中心对称设置。
作为豆式电池的一种优选方案，当所述极片上设置至少两个所述极耳时，所述极片的长度方向和宽度方向均设置有所述极耳，设置在所述极片宽度方向上的所述极耳沿所述卷绕式电芯的径向延伸。
作为豆式电池的一种优选方案，所述极片包括集流体和涂覆在所述集流体上的活性物质，所述集流体具有沿所述卷绕式电芯的径向方向延伸至所述活性物质外的延伸部，所述延伸部弯折后部分叠合，所述延伸部与所述极片呈夹角设置，所述延伸部形成位于所述极片宽度方向上的所述极耳。
作为豆式电池的一种优选方案，所述底壳的外表面均设置所述第一绝缘密封膜，所述底板外表面的所述第一绝缘密封膜上设置有第一避让孔，所述盖帽的内表面均设置所述第二绝缘密封膜，所述顶板内表面的所述第二绝缘密封膜上设置有第二避让孔，所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳和所述负极耳中的一个穿过所述第二避让孔与所述顶板内表面焊接，所述正极耳和负极耳中的另一个与所述底板的内表面焊接。
作为豆式电池的一种优选方案，所述卷绕式电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜；
所述隔膜具有沿所述卷绕式电芯的轴线方向延伸至所述负极片的两端的隔离部，所述隔离部用于隔离所述卷绕式电芯的极耳与所述卷绕式电芯的端面；或，所述卷绕式电芯的两个端面均设置有绝缘片，所述绝缘片用于隔离所述卷绕式电芯的极耳与所述卷绕式电芯的端面。
作为豆式电池的一种优选方案，所有的所述隔离部均朝向所述卷绕式电芯的中心倾斜。
作为豆式电池的一种优选方案，所述第二围壁远离所述顶板的一端形成有缩口部，所述缩口部的端部抵紧在所述第一围壁的外壁或所述底板的外壁；或，所述第二围壁远离所述顶板的一端与所述第一围壁的外壁抵紧。
作为豆式电池的一种优选方案，所述豆式电池还包括辅助件，所述辅助件呈两端开口的筒体结构，其具有相对设置的第一端和第二端，所述卷绕式电芯远离所述底板的一端插入到所述第一端内，所述第二端位于所述卷绕式电芯的上方。
作为豆式电池的一种优选方案，所述辅助件由胶纸卷绕而成，所述辅助件的所述第一端粘贴在所述卷绕式电芯的外周部；或，
所述辅助件的材料与所述卷绕式电芯的隔膜材料一致，所述辅助件包裹在所述卷绕式电芯的外周部；或，
所述辅助件与所述卷绕式电芯为一体结构。
作为豆式电池的一种优选方案，所述绝缘密封膜为CPP膜、PPA膜、改性PP膜和PPA与PP的复合膜层中的任意一种。
作为豆式电池的一种优选方案，所述第二围壁包括沿其轴向依次连接第一外壁板、第二外壁板和第三外壁板，所述第一外壁板与所述顶板垂直连接，所述第二外壁板朝向远离所述第二围壁的中心的一侧倾斜；
所述第三外壁板朝向所述第二围壁的中心的一侧倾斜，或者，所述第三外壁板包括呈夹角设置的第一子壁板和第二子壁板，所述第一子壁板与所述第二外壁板连接并与所述顶板垂直，所述第二子壁板朝向所述第二围壁的中心的一侧倾斜；
所述第一围壁包括沿其轴向依次连接的第一内壁板、第二内壁板、第三内壁板、第四内壁板和第五内壁板，所述第五内壁板与所述底板垂直连接，所述第四内壁板朝向所述第一围壁的内部倾斜，所述第三内壁板和所述第一内壁板均与所述底板垂直，所述第二内壁板朝向所述第一围壁的外部倾斜，所述第一外壁板和所述第一内壁板平行并通过所述密封层相互抵持，所述第二外壁板和所述第二内壁板平行并通过所述密封层相互抵持，所述第三外壁板将位于所述第三内壁板和第四内壁板一侧的所述密封层夹紧。
第二方面，提供一种豆式电池的制作方法，将卷绕式电芯放置在底壳内，并将所述卷绕式电芯的极耳分别与所述底壳和盖帽焊接，然后注液，注液后将所述盖帽与所述底壳组装，组装后对所述底壳和所述盖帽之间的第一绝缘密封膜和第二绝缘密封膜固化形成一层密封层。
本发明实施例的有益效果为：通过在第一围壁和第二围壁的接触位置分别粘贴一层绝缘密封膜，粘贴在两个围壁上的绝缘密封膜厚度一致性好，可以提升密封效果，绝缘密封膜可以做到很薄，可以进一步增加外壳内部的空间利用率，从而提升电池的能量密度；通过将两层绝缘密封膜固化为一层密封层，两层绝缘密封膜抵接时实现一次密封，固化为密封层时实现二次密封，两次密封极大地提升了底壳和盖帽之间的密封性；通过将单个极耳设置在卷绕式电芯的极片的长度方向的中心位置，或者在极片上设置多个极耳，均可以使豆式电池满足快充及大倍率放电的要求。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明第一实施例的豆式电池的剖视示意图。
图2为图1的分解示意图。
图3为本发明第二实施例的豆式电池的剖视示意图。
图4为本发明第三实施例的豆式电池的剖视示意图。
图5为本发明第四实施例的豆式电池的剖视示意图。
图6为本发明一实施例的展开状态的极片与极耳的组装示意图。
图7为本发明另一实施例的展开状态的极片与极耳的组装示意图。
图8为本发明又一实施例的展开状态的极片与极耳的组装示意图。
图9为本发明再一实施例的展开状态的极片与极耳的组装示意图。
图中：
1、卷绕式电芯；11、极耳；111、正极耳；112、负极耳；12、极片；121、正极片；122、负极片；13、隔膜；131、隔离部；14、延伸部；15、加强件；
2、底壳；21、底板；22、第一围壁；221、第一内壁板；222、第二内壁板；223、第三内壁板；224、第四内壁板；225、第五内壁板；
3、盖帽；31、顶板；32、第二围壁；321、第一外壁板；322、第二外壁板；323、第三外壁板；33、缩口部；
4、第一绝缘密封膜；41、第一避让孔；
5、第二绝缘密封膜；51、第二避让孔；
6、辅助件。
具体实施方式
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参照图1和2所示，本发明实施例提供的一种豆式电池包括外壳和设置在所述外壳内的卷绕式电芯1，所述外壳包括底壳2和盖帽3，所述底壳2和所述盖帽3均为金属件，所述底壳2包括底板21和环设在所述底板21的一侧面的第一围壁22，所述盖帽3包括顶板31和环设在所述顶板31的一侧面的第二围壁32，所述第二围壁32套设在所述第一围壁22外，所述第一围壁22的外表面粘贴有第一绝缘密封膜4，所述第二围壁32的内表面粘贴有第二绝缘密封膜5，所述第一绝缘密封膜4与所述第二绝缘密封膜5抵接后固化为一体形成密封层，所述卷绕式电芯1的极片12呈长条形，当所述极片12上设置一个极耳11时，所述极耳11设置在所述极片12的长度方向的中心位置，当所述极片12上设置至少两个所述极耳11时，至少一个所述极耳11设置在所述极片12的长度方向上，设置在所述极片12的长度方向的所述极耳11的长度沿所述卷绕式电芯1的轴线方向延伸，所述极耳11延伸至所述卷绕式电芯1的外部，所述第一围壁22和所述第二围壁32均包括多个沿其轴向依次成夹角连接的壁板。通过在第一围壁22和第二围壁32的接触位置分别粘贴一层绝缘密封膜，粘贴在两个围壁上的绝缘密封膜厚度一致性好，可以提升密封效果，绝缘密封膜可以做到很薄，可以进一步增加外壳内部的空间利用率，从而提升电池的能量密度；通过将两层绝缘密封膜固化为一层密封层，两层绝缘密封膜抵接时实现一次密封，固化为密封层时实现二次密封，两次密封极大地提升了底壳2和盖帽3之间的密封性；通过在第一围壁22和第二围壁32上设置锥形抵紧结构，此结构可以将密封层压紧在第一围壁22和第二围壁32之间，显著提升了底壳2和盖帽3之间的密封性；通过将单个极耳11设置在卷绕式电芯1的极片12的长度方向的中心位置，或者在极片12上设置多个极耳11，均可以使豆式电池满足快充及大倍率放电的要求。
具体地，所述第二围壁32包括沿其轴向依次连接第一外壁板321、第二外壁板322和第三外壁板323，所述第一外壁板321与所述顶板31垂直连接，所述第二外壁板322朝向远离所述第二围壁32的中心的一侧倾斜；所述第三外壁板323朝向所述第二围壁32的中心的一侧倾斜，或者，所述第三外壁板323包括呈夹角设置的第一子壁板和第二子壁板，所述第一子壁板与所述第二外壁板322连接并与所述顶板31垂直，所述第二子壁板朝向所述第二围壁32的中心的一侧倾斜；所述第一围壁22包括沿其轴向依次连接的第一内壁板221、第二内壁板222、第三内壁板223、第四内壁板224和第五内壁板225，所述第五内壁板225与所述底板21垂直连接，所述第四内壁板224朝向所述第一围壁22的内部倾斜，所述第三内壁板223和所述第一内壁板221均与所述底板21垂直，所述第二内壁板222朝向所述第一围壁22的外部倾斜，所述第一外壁板321和所述第一内壁板221平行并通过所述密封层相互抵持，所述第二外壁板322和所述第二内壁板222平行并通过所述密封层相互抵持，所述第三外壁板323将位于所述第三内壁板223和第四内壁板224一侧的所述密封层夹紧。注意：以上的外壁板和内壁板的倾斜方向是根据从上至下的方向判定的。
第一围壁22的外表面粘贴有第一绝缘密封膜4具体可以是：第一围壁22的外表面全覆盖有第一绝缘密封膜4，或者第一围壁22的外表面部分位置覆盖有第一绝缘密封膜4。
同理，第二围壁32的外表面粘贴有第二绝缘密封膜5具体可以是：第二围壁32的外表面全覆盖有第二绝缘密封膜5，或者第二围壁32的外表面部分位置覆盖有第二绝缘密封膜5。
第一绝缘密封膜4与第一围壁22的成型方式可以为：第一种、金属件表面贴好第一绝缘密封膜4，然后在对应位置开孔，再裁剪并冲压形成底壳2，此时底壳2的第一围壁22的外表面设置此第一绝缘密封膜4；第二种、将第一绝缘密封膜4对应位置开设孔，然后粘贴在金属件的表面，再裁剪并冲压形成底壳2，此时底壳2的第一围壁22的外表面设置此第一绝缘密封膜4；第三种、裁剪并冲压金属件以形成底壳2，然后在底壳2的第一围壁22的外表面粘贴第一绝缘密封膜4。第二绝缘密封膜5与第二围壁32的成型方式可参考上述方式。
优选地，所述底壳2的外表面均设置所述第一绝缘密封膜4，所述底板21外表面的所述第一绝缘密封膜4上设置有第一避让孔41，所述盖帽3的内表面均设置所述第二绝缘密封膜5，所述顶板31内表面的所述第二绝缘密封膜5上设置有第二避让孔51，优选地，将第一避让孔41的尺寸设置与底板21的尺寸一致，使得整个底板21的外表面可以外露。所述卷绕式电芯1的正极耳111和负极耳112中的一个穿过所述第二避让孔51与所述顶板31内表面焊接，正极耳111和负极耳112中的另一个与所述底板21的内表面焊接。底壳2和盖帽3的其中一侧面全贴绝缘密封膜，金属的底壳2和第一绝缘密封膜4、金属的盖帽3和第二绝缘密封膜5均形成金属塑膜件，使得整个外壳采用金属塑膜件制成，无需单独设置密封圈对底壳2和盖帽3的连接处进行密封，金属塑膜件来料后制作成型的底壳2和盖帽3自带密封结构(即绝缘密封膜)，省去了安装密封圈这道工序，提升了生产效率，降低了生产成本。另外，设置第一避让孔41便于底壳2实现与外部导电，设置第二避让孔51便于极耳11与盖帽3能够实现电连接。在盖帽3的内表面的第二绝缘密封膜5对应需要焊接极耳11的位置开设此第二避让孔51，开设第二避让孔51时，注意不能穿通盖帽3的顶板31，在底壳2的外表面的第一绝缘密封膜4开设此第一避让孔41，开设第一避让孔41时，注意不能穿通底板21。
外壳采用金属塑膜件制成，其硬度高，可以保证整个豆式电池的外观形态不变，还能有效防止因豆式电池内胀气而引起的外壳变形的情况。
此处的底壳2和盖帽3可以为单一的金属，也可以为合金材料。在本实施例中，底壳2和盖帽3均为不锈钢。另外，在保证机械强度的前提下，还可以进一步采用金属箔材料，例如：钢箔，如此，可以进一步减轻电池的重量。
豆式电池的尺寸较小，例如：直径为10mm-13mm，高为3mm-6mm，对应地，第一绝缘密封膜4和第二绝缘密封膜5的厚度需要做到0.02mm-0.06mm，绝缘密封膜在外厂直接粘贴在金属件上形成金属塑膜件，外购金属塑膜件成品后，将其裁剪、冲压等操作成型外壳，冲压时需要分清楚底壳2和盖帽3的内表面和外表面，以保证制造成型后的底壳2上的第一绝缘密封膜4位于底壳2的外表面，而盖帽3上的第二绝缘密封膜5位于盖帽3的内表面。在其他实施例中，还可以直接外购制造好的外壳，即底壳2和盖帽3外购回来时，形状已成型，对应位置也贴好了绝缘密封膜。
第一绝缘密封膜4和第二绝缘密封膜5均为CPP膜、PPA膜、改性PP膜或者PPA与PP的复合膜层。
CPP膜(即流延聚丙烯薄膜)，其与LLDPE、LDPE、HDPE、PET、PVG等其他薄膜相比，成本更低，产量更高，比PE薄膜挺度更高，水气和异味阻隔性优良，可作为复合材料基膜、可进行金属化处理。
PPA膜(即聚邻苯二甲酰胺薄膜)，是以对苯二甲酸或邻苯二甲酸为原料的半芳香族聚酰胺，PPA既有半结晶态，也有非结晶态，其玻璃化温度在255℃左右，耐热性较好。另外，PPA还具有较好的耐化学性、相对较低吸湿率，其比脂肪类聚酰胺如尼龙等更结实坚硬。
聚丙烯(Polypropylene，简称PP)是一种半结晶的热塑性塑料，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。
改性PP膜即改性聚丙烯膜，又称钙塑膜，尺寸稳定好，价格低，刚性和耐热性等均较纯PP有一定提高。
在本发明的一个具体的实施例中，第三外壁板323在盖帽3制造成型后先与顶板31垂直，待盖帽3装配在底壳2上后，再将第三外壁板323远离第二外壁板322的一端朝向第一围壁22挤压缩口，使得组装成型后的盖帽3的第三外壁板323呈朝向第二围壁32内部倾斜的状态。
当然，第三外壁板323不限于为整体朝向第二围壁32的中心的一侧倾斜，还可以将第三外壁板323设置为其他结构，比如，所述第三外壁板323包括呈夹角设置的第一子壁板和第二子壁板，所述第一子壁板与所述第二外壁板322连接并与所述顶板31垂直，所述第二子壁板朝向所述第二围壁32的中心的一侧倾斜，第一子壁板和第三内壁板223平行并通过所述密封层相互抵持，第二子壁板和第四内壁板224平行并通过所述密封层相互抵持，此时，优选，第二外壁板322和第二子壁板沿第一子壁板对称设置。
一实施例中，参照图1和2所示，第二围壁32远离顶板31的一端形成有缩口部33，缩口部33的端部抵紧在第一围壁22的外壁。缩口部33的设置可以有效防止盖帽3脱离底壳2，并可以进一步提升底壳2和盖帽3之间的密封性。
当然，缩口部33的端部不限于抵接在第一围壁22的外壁，如图1和2所示，还可以将盖帽3的第二围壁32设置得足够长，使得盖帽3装配到底壳2上后可以延伸到底板21背离第一围壁22端部的一侧面，然后对第二围壁32的缩口部33进行缩口，此时缩口部33抵紧在底板21的外壁。
另外，还可以不形成缩口部33，如图3所示，直接将第二围壁32的端部抵紧在第一围壁22的外壁。
卷绕式电芯1可以为圆柱形、方柱形、椭圆柱形等形状，可依据豆式电池的具体形状做选择。
卷绕式电芯1包括极片12、隔膜13和极耳11，极片12包括正极片121和负极片122，极耳11包括正极耳111和负极耳112，其中，正极耳111与正极片121连接，负极耳112与负极片122连接，正极片121、隔膜13和负极片122依次叠加后卷绕形成卷绕式电芯1。
卷绕式电芯1的正极耳111和负极耳112分别从卷绕式电芯1的两端引出，其中，正极耳111与盖帽3焊接，负极耳112与底壳2焊接。不限于将正极耳111从卷绕式电芯1的上端引出，将负极耳112从卷绕式电芯1的下端引出，还可以将正极耳111和负极耳112引出位置互换，即正极耳111从卷绕式电芯1的下端引出与底壳2焊接，负极耳112从卷绕式电芯1的上端引出与盖帽3焊接。
在本实施例中，参照图1和图8所示，正极片121上只设置一个正极耳111，负极片122上只设置一个负极耳112，正极耳111位于正极片121的长度方向的中心，并朝向卷绕式电芯1的上方延伸与盖帽3连接，负极耳112位于负极片122的长度方向的中心，并朝向卷绕式电芯1的下方延伸与底壳2连接。
当然，极片12上的极耳11不限于为一个，还可以为两个或者两个以上，参照图9所示，当极片12上设置两个或者两个以上的极耳11时，所有极耳11沿极片12的长度方向间隔设置，在极片12的长度方向的中心位置设置一个极耳11，在此极耳11的一侧或者两侧间隔设置剩余的极耳11。如图9所示，以每个极片12上设置五个极耳11为例，其中一个极耳11设置在极片12的长度方向的中心位置，剩余四个极耳11两两沿极片12的长度方向的中心对称设置。
在其他实施例中，如果极片12上设置有至少两个极耳11时，还可以将极耳11设置在极片12的长度方向的端部。
或者，将极片12的长度方向和宽度方向均设置极耳11，如图6和图7所示，极片12的长度方向设置一个极耳11，宽度方向也设置一个极耳11，而设置在所述极片12宽度方向上的所述极耳11沿所述卷绕式电芯1的径向延伸。
如图6和图7所示，当极耳11设置在极片12的宽度方向时，集流体具有沿卷绕式电芯1的径向方向延伸至活性物质外的延伸部14，延伸部14弯折后部分叠合，延伸部14与极片12呈夹角设置，延伸部14形成此极耳11。通过将极片12的集流体的延伸部14延伸至活性物质的外部弯折后直接形成极耳11，省去了极耳11焊接的工序，提升了生产效率，降低了卷绕式电芯1的内阻，同时一体成型的极耳11和极片12强度更高，不易脱离。
当极耳11设置在极片12的长度方向时，极耳11无需弯折，直接可以引出至卷绕式电芯1的外部，如图8或图9，集流体具有沿卷绕式电芯1的轴向方向延伸至活性物质外的延伸部14(此附图标记沿用图6和图7)，该延伸部14无需弯折直接形成极耳11，具体地，在呈长条形的正极片121或负极片122的长度方向上设置有此延伸部14，当沿呈长条形的正极片121或负极片122的长度方向卷绕时，该延伸部14直接形成于卷绕式电芯1的轴向方向的两端，然后分别将正极片121的延伸部14成为正极耳111，负极片122的延伸部14成为负极耳112。
优选地，如图6和图7所示，延伸部14的叠合位置设置有加强件15。通过在延伸部14的叠合位置设置额外的加强件15，加强件15可以加强折弯叠合位置的强度，有效防止延伸部14折弯后被折断，保护极耳11的完整性，同时也加强了极耳11的整体强度。
延伸部14折弯的角度大小根据卷绕式电芯1在封装时的要求灵活调整，具体地，延伸部14以与极片12的端部连接的位置为支点弯折，弯折第一夹角α，其中第一夹角α为90°，此角度可以使延伸部14便于从卷绕式电芯1的两端引出，缩短极耳11的长度，降低了制造成本。当然，延伸部14的折弯角度不限于为90°，还可以根据需要将第一夹角α设置为30°、45°、100°或者120°等等。
在本发明的一个优选的实施例中，如图6所示，加强件15为包裹在延伸部14的叠合位置的外部的胶带。将加强件15设置为胶带，一方面可以对延伸部14在弯折后的叠合位置进行缓冲，可在一定程度上减缓延伸部14在弯折处的应力，有效减少延伸部14在叠合位置的断裂而导致极耳11与极片12分离的现象，另一方面，利用胶带对延伸部14的叠合位置的结构起到保护及定型的作用，防止极耳11经过长时间的使用后，延伸部14在弯折后的叠合位置发生变形而影响卷绕式电芯1的正常使用。为了进一步增强胶带对延伸部14的保护作用，可以在叠合位置缠绕多层胶带。
在本发明的另一个优选的实施例中，如图7所示，加强件15为双面胶，延伸部14上并位于叠合位置设置有相贴合的第一叠合面和第二叠合面，双面胶设置在第一叠合面和第二叠合面之间。双面胶的设置可以有效防止第一叠合面和第二叠合面分离，以避免极耳11占用底壳2和盖帽3之间的空间。
另外，延伸部14可以在同一位置弯折多次，增加叠合位置的厚度，进而提升极片12的强度。
当然，极耳11不限于与极片12的集流体一体成型，还可以分体成型，在极片12的集流体上预留位置不涂覆活性物质形成空箔区，将极耳11的一端与空箔区焊接，另一端与底壳2或者盖帽3焊接。
优选地，可以将多个正极耳111或负极耳112汇聚后再焊接至底壳2或者盖帽3。
一实施例中，如图4所示，隔膜13具有沿卷绕式电芯1的轴线方向延伸至负极片122的两端的隔离部131，隔离部131用于隔离卷绕式电芯1的极耳11与卷绕式电芯1的端面。隔离部131的设置可以有效防止极耳11与卷绕式电芯1的竖直方向的两端发生电接触，该隔离部131与卷绕式电芯1为一体结构，无需额外在卷绕式电芯1的端面上设置绝缘垫片，降低了豆式电池的制备难度和成本，提升了生产效率，同时无需改变现有豆式电池的制备工艺和设备，有利于豆式电池的大规模生产，且绝缘性良好。
在本实施例中，隔离部131延伸出卷绕式电芯1的端面的长度不小于0.75mm。此设计可以保证正极片121、负极片122和隔膜13卷绕后形成的卷绕式电芯1的端面有足够长度的隔离部131，以对极耳11进行绝缘隔离，保证绝缘效果。
当然，不限于设置隔离部131隔离极耳11和卷绕式电芯1的端面，还可以在卷绕式电芯1的两端分别设置额外的绝缘片对极耳11和卷绕式电芯1的端面隔离。
另外，一般地，由于正极片121的集流体为铝箔，而负极片122的集流体为铜箔，因此正极耳111的材质为铝箔，负极耳112的材质为铜箔。对于铝箔和铜箔，二者均比现有的极耳11的材质铝片(带)或镍片(带)软，使得隔离部131在贴合到卷绕式电芯1的端面时不易被极耳11刺破。
为了进一步提高豆式电池的安全性，可以使用具有耐高温(130-150℃)特性和/或具有高机械强度的隔膜13，例如：芳纶隔膜13。
如图5所示，所述豆式电池还包括辅助件6，所述辅助件6呈两端开口的筒体结构，其具有相对设置的第一端和第二端，所述卷绕式电芯1远离所述底板21的一端插入到所述第一端内，所述第二端位于所述卷绕式电芯1的上方。通过在卷绕式电芯1的上方设置辅助件6，此辅助件6可以临时储存电解液，在进行注液操作时，注液设备将电解液注入到辅助件6的内部，电解液再慢慢地进入到卷绕式电芯1的缝隙中，并被卷绕式电芯1吸收，可以有效地防止电解液外溢，同时可一次性注入足量电解液，极大地提升了生产效率，降低了生产成本。
第一端与卷绕式电芯1远离底板21的一端连接，此设计可以使辅助件6尽可能减少占用底壳2甚至整个豆式电池的外壳内部空间。优选地，辅助件6的第一端与卷绕式电芯1的外周部连接，可以扩大辅助件6储存电解液的空间，同时也便于辅助件6与卷绕式电芯1连接。
优选地，辅助件6为圆筒结构，即第一端的尺寸等于第二端的尺寸，此设计可以使辅助件6的内腔各处直径一致，注液时，内腔内的电解液的压力直接作用于卷绕式电芯1的端部，增大内腔内的电解液对卷绕式电芯1的压力，更有利于卷绕式电芯1对电解液的吸收，提高豆式电池的生产效率。当然，在其他实施例中，还可以将辅助件6设置为喇叭结构，第一端的尺寸小于第二端的尺寸，此设计可以便于电解液的注液，降低对注液设备的精度要求。
为了在辅助件6内电解液注入量提供参考，辅助件6的内腔设置有液位高度线，在注射电解液前可先计算出需要临时储存在内腔内的电解液的具体高度，然后在实际注液过程中，只需要将电解液控制在该高度上即可实现精确注液，有助于对电解液注入量精确控制。
在本实施例中，辅助件6由胶纸卷绕而成，辅助件6的第一端粘贴在卷绕式电芯1的外周部。由于胶纸较薄并具有一定的定型作用，将胶纸卷绕成辅助件6，在注液完成后，不需要将辅助件6从卷绕式电芯1上拆卸，可直接将胶纸封装在底壳2和盖帽3组成的外壳内，几乎不占用外壳的内部空间，便于提高电池能量密度，降低封装难度，使得豆式电池的生产效率高。具体地，胶纸可以为聚丙烯(PP)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚酰亚胺(PI)制成。
当采用胶纸作为辅助件6时其还可以充当收尾胶，如此可以进一步减少成本。
在其他实施例中，辅助件6不限于采用胶纸卷绕而成，还可以采用其他不影响电池性能的材料卷绕而成，比如采用与隔膜13相同的材质卷绕成型。
又或者辅助件6直接与卷绕式电芯1作为一体结构，可以将隔膜13邻近于外圈的尺寸做大，使得卷绕后的隔膜13在卷绕式电芯1的外周形成一圈外凸于卷绕式电芯1背离底板21的一端的端面的结构，此结构至少环绕卷绕式电芯1的外周一圈形成辅助件6。此设计可以省去额外制造和安装辅助件6，使得辅助件6在卷绕式电芯1卷绕后成型。
本发明实施例还提供一种豆式电池的制作方法，将卷绕式电芯1放置在底壳2内，并将所述卷绕式电芯1的极耳11分别与所述底壳2和盖帽3焊接，然后注液，注液后将所述盖帽3与所述底壳2组装，组装后对所述底壳2和所述盖帽3之间的第一绝缘密封膜4和第二绝缘密封膜5固化形成一层密封层。此制作方法操作简单，省去了安装密封圈的步骤，极大地提升了生产效率，而且，由于底壳2和盖帽3上的绝缘密封膜的厚度一致性好，并采用固化的方式实现二次密封，极大地提升了密封效果。
所述第一绝缘密封膜4和所述第二绝缘密封膜5通过加热或辐射实现固化。
具体的制作方法如下：
步骤S100、提供金属件，将金属件表面清洗、烘干、钝化处理；
步骤S200、用粘接剂将绝缘密封膜粘贴于金属件的一侧面，并热压成型形成金属塑膜件(金属塑膜件也可以外购成品)；
步骤S300、在金属塑膜件的绝缘密封膜对应位置上开设孔；
步骤S400、裁剪金属塑膜件，并冲压形成底壳2和盖帽3，其中，底壳2的第一绝缘密封膜4位于其外表面，盖帽3的第二绝缘密封膜5位于其内表面，底壳2的外壁的第一绝缘密封膜4成型有第一避让孔41，盖帽3的内壁的第二绝缘密封膜5成型有第二避让孔51；
步骤S500、将卷绕式电芯1组装于底壳2内，注液；
步骤S600、组装底壳2和盖帽3，并对底壳2和盖帽3的连接处进行加热熔合，加热温度控制在100℃～1000℃，加热时间控制在1s～60s，使第一绝缘密封膜4和第二绝缘密封膜5熔合为一层密封层，使底壳2和盖帽3之间没有缝隙，达到完全密封的作用。
优选地，加热温度可以为150℃、160℃、200℃、250℃、300℃、350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃、950℃。
优选地，加热时间可以为2s、3s、5s、8s、10s、15s、20s、25s、30s、35s、40s、45s、50s、55s。
避让孔的成型不限于在底壳2和盖帽3冲压成型前开设，还可以直接在制造金属塑膜件前开设好，即将绝缘密封膜对应位置开孔，将开孔后的绝缘密封膜粘贴在金属件的表面。又或者，在底壳2和盖帽3冲压成型后再在对应的位置开设避让孔。
在本实施例中，金属塑膜件的厚度为100μm～300μm。
粘接剂为聚烯烃类、聚乙烯亚胺类、聚氨酯类粘接树脂。
于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”等的描述意指结合该实施例的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种豆式电池，包括外壳和设置在所述外壳内的卷绕式电芯，其特征在于，所述外壳包括底壳和盖帽，所述底壳和所述盖帽均为金属件，所述底壳包括底板和环设在所述底板的一侧面的第一围壁，所述盖帽包括顶板和环设在所述顶板的一侧面的第二围壁，所述第二围壁套设在所述第一围壁外，所述第一围壁的外表面粘贴有第一绝缘密封膜，所述第二围壁的内表面粘贴有第二绝缘密封膜，所述第一绝缘密封膜与所述第二绝缘密封膜抵接后固化为一体形成密封层，所述卷绕式电芯的极片呈长条形，当所述极片上设置一个极耳时，所述极耳设置在所述极片的长度方向的中心位置，当所述极片上设置至少两个所述极耳时，至少一个所述极耳设置在所述极片的长度方向上，设置在所述极片的长度方向的所述极耳的长度沿所述卷绕式电芯的轴线方向延伸，所述极耳延伸至所述卷绕式电芯的外部，所述第一围壁和所述第二围壁均包括多个沿其轴向依次成夹角连接的壁板。
2.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，当所述极片上设置至少两个所述极耳时，所有的所述极耳沿所述极片的长度方向间隔设置。
3.根据权利要求2所述的豆式电池，其特征在于，其中一个所述极耳位于所述极片的长度方向的中心，其余的所述极耳与位于所述极片长度方向的中心的所述极耳间隔设置。
4.根据权利要求3所述的豆式电池，其特征在于，所述极片上设置至少三个且单数个所述极耳，其中一个所述极耳位于所述极片的长度方向的中心，剩余的所述极耳相对于所述极片长度方向的中心对称设置。
5.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，当所述极片上设置至少两个所述极耳时，所述极片的长度方向和宽度方向均设置有所述极耳，设置在所述极片宽度方向上的所述极耳沿所述卷绕式电芯的径向延伸。
6.根据权利要求5所述的豆式电池，其特征在于，所述极片包括集流体和涂覆在所述集流体上的活性物质，所述集流体具有沿所述卷绕式电芯的径向方向延伸至所述活性物质外的延伸部，所述延伸部弯折后部分叠合，所述延伸部与所述极片呈夹角设置，所述延伸部形成位于所述极片宽度方向上的所述极耳。
7.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述底壳的外表面均设置所述第一绝缘密封膜，所述底板外表面的所述第一绝缘密封膜上设置有第一避让孔，所述盖帽的内表面均设置所述第二绝缘密封膜，所述顶板内表面的所述第二绝缘密封膜上设置有第二避让孔，所述极耳包括正极耳和负极耳，所述正极耳和所述负极耳中的一个穿过所述第二避让孔与所述顶板内表面焊接，所述正极耳和负极耳中的另一个与所述底板的内表面焊接。
8.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述卷绕式电芯包括正极片、负极片以及设置在所述正极片与所述负极片之间的隔膜；
所述隔膜具有沿所述卷绕式电芯的轴线方向延伸至所述负极片的两端的隔离部，所述隔离部用于隔离所述卷绕式电芯的极耳与所述卷绕式电芯的端面；或，所述卷绕式电芯的两个端面均设置有绝缘片，所述绝缘片用于隔离所述卷绕式电芯的极耳与所述卷绕式电芯的端面。
9.根据权利要求8所述的豆式电池，其特征在于，所有的所述隔离部均朝向所述卷绕式电芯的中心倾斜。
10.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述第二围壁远离所述顶板的一端形成有缩口部，所述缩口部的端部抵紧在所述第一围壁的外壁或所述底板的外壁；或，
所述第二围壁远离所述顶板的一端与所述第一围壁的外壁抵紧。
11.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述豆式电池还包括辅助件，所述辅助件呈两端开口的筒体结构，其具有相对设置的第一端和第二端，所述卷绕式电芯远离所述底板的一端插入到所述第一端内，所述第二端位于所述卷绕式电芯的上方。
12.根据权利要求11所述的豆式电池，其特征在于，所述辅助件由胶纸卷绕而成，所述辅助件的所述第一端粘贴在所述卷绕式电芯的外周部；或，
所述辅助件的材料与所述卷绕式电芯的隔膜材料一致，所述辅助件包裹在所述卷绕式电芯的外周部；或，
所述辅助件与所述卷绕式电芯为一体结构。
13.根据权利要求1所述的豆式电池，其特征在于，所述绝缘密封膜为CPP膜、PPA膜、改性PP膜和PPA与PP的复合膜层中的任意一种。
14.一种豆式电池的制作方法，用于制作如权利要求1至13任一项所述的豆式电池，将卷绕式电芯放置在底壳内，并将所述卷绕式电芯的极耳分别与所述底壳和盖帽焊接，然后注液，注液后将所述盖帽与所述底壳组装，组装后对所述底壳和所述盖帽之间的第一绝缘密封膜和第二绝缘密封膜固化形成一层密封层。
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