CN113036281A - 一种用于圆柱电池的中空管及圆柱电池 - Google Patents

一种用于圆柱电池的中空管及圆柱电池 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于圆柱电池的中空管及圆柱电池。所述圆柱电池包括电芯层，所述中空管包括支撑管和弹性结构层，所述支撑管为两端开口的中空管状结构；所述弹性结构层设置在所述支撑管与所述电芯层之间；所述弹性结构层由所述电芯层挤压产生沿所述支撑管径向方向的压缩形变。本发明的用于圆柱电池的中空管解决了现有的圆柱电池在充放电循环中，充电时电芯层体积膨胀，放电时电芯层体积收缩，电芯层体积变化产生界面损伤的问题。

Description

一种用于圆柱电池的中空管及圆柱电池
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种用于圆柱电池的中空管及圆柱电池。
背景技术
圆柱形电池，作为具有本征安全属性的电池，利用固态电解质的化学惰性及高强度力学特征，可以抑制电池内部副反应发生，同时，可抑制锂枝晶形成，进而优化提升锂电池的安全性，为锂金属在锂离子电池中的应用提供了解决方案。但是，圆柱形电池在在充放电循环时，由于正负极材料的体积变化，会带来电芯内部压力的“呼吸效应”，即充电时体积膨胀，放电时体积收缩。由于壳壁的强限制作用，在充电状态下正负极片之间挤压严重，导致电芯芯越靠近中部越容易缺乏电解液，造成锂枝晶的析出，界面损伤，严重影响电池的安全性和循环寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对现有的圆柱电池在充放电循环中，充电时电芯层体积膨胀，放电时电芯层体积收缩，导致电芯层体积变化产生界面损伤的问题，提供一种用于圆柱电池的中空管。
本发明提供了一种用于圆柱电池的中空管，所述圆柱电池包括电芯层，所述中空管包括支撑管和弹性结构层，所述弹性结构层设置在所述支撑管与所述电芯层之间；所述支撑管为两端开口的中空管状结构；所述弹性结构层由所述电芯层挤压产生沿所述支撑管径向方向的压缩形变。
可选地，所述弹性结构层包括连接件和多个弹性件，多个所述弹性件均匀设置在所述连接件和所述支撑管之间，所述弹性件安装于所述连接件上；所述连接件外周设置有所述电芯层。
可选地，所述连接件包括多个弧形片，每一所述弧形片上至少安装有一个所述弹性件。
可选地，所述弹性件为弹性球或者弹簧片。
可选地，所述弹性结构层为橡胶套。
可选地，所述支撑管内设置有绝缘层。
另一方面，还提供一种圆柱电池，包括所述的用于圆柱电池的中空管，还包括壳体和电芯层，所述壳体内具有空腔，所述中空管和所述电芯层均容置于所述空腔中，所述中空管外周卷绕有所述电芯层。
可选地，所述壳体与所述电芯层之间设置有弹性内衬。
可选地，所述弹性内衬为弹性橡胶套。
在本发明中，圆柱电池充电时，电芯层发生膨胀，弹性结构层向支撑管处压缩，提供缓冲空间，可以有效减少电芯层之间的挤压，防止造成界面损伤。提高圆柱电池的安全性和循环寿命。支撑管具有一定直径，以支撑管为轴心将电芯层卷绕，可以有效减小电芯层内圈的弯曲半径，减小因弯折导致的掉料问题。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种用于圆柱电池的中空管的剖面示意图；
图2是本发明另一实施例提供的一种用于圆柱电池的中空管的剖面示意图；
图3是本发明另一实施例提供的一种用于圆柱电池的中空管的剖面示意图。
说明书中的附图标记如下：
1、支撑管；2、弹性结构层；21、连接件；22、弹性球；23、弹簧片；3、绝缘层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1至图3所示，本发明一实施例的一种用于圆柱电池的中空管，所述圆柱电池包括电芯层，所述中空管包括支撑管1和弹性结构层2，所述支撑管为两端开口的中空管状结构。所述弹性结构层2设置在所述支撑管1与所述电芯层之间。所述弹性结构层2由所述电芯层挤压产生沿所述支撑管1径向方向的压缩形变。其中，支撑管1为刚性支撑结构，可以为中空的金属管。
本实施例的用于圆柱电池的中空管中，圆柱电池充电时，电芯层发生膨胀，弹性结构层2向支撑管1处压缩，提供缓冲空间，可以有效减少电芯层之间的挤压，防止造成界面损伤。提高电池的安全性和循环寿命。支撑管1具有一定直径，以支撑管1为轴心将电芯层卷绕，可以有效减小电芯层内圈的弯曲半径，减小因弯折导致的掉料问题。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，所述弹性结构层2包括连接件21和多个弹性件，多个所述弹性件均匀设置在所述连接件21和所述支撑管1之间，所述弹性件安装于所述连接件21上。所述连接件21外周设置有所述电芯层。具体地，多个所述弹性件沿所述支撑管1的周向间隔设置，且多个所述弹性件设置在所述支撑管1的圈数至少为一圈，或多个所述弹性件呈螺旋状设置在所述支撑管1外周。
进一步地，所述连接件21为弹性套，由所述电芯层挤压产生向支撑管1方向的收缩。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，所述连接件21包括多个弧形片，每一所述弧形片上至少安装有一个所述弹性件，弹性件被挤压时，每两个相邻的所述弧形片相抵接。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，所述弹性件为弹性球22或者弹簧片23。
在本发明的一些实施例中，如图3所示，所述弹性结构层2为橡胶套。
在本发明的一些实施例中，如图1-图3所示，所述支撑管1内设置有绝缘层3，所述绝缘层3采用塑料材质，通过设置绝缘层3达到绝缘和控制粉尘的目的。
另一方面，本发明一实施例提供一种圆柱电池，包括所述的用于圆柱电池的中空管，还包括壳体和电芯层，所述壳体内具有空腔，所述中空管和所述电芯层均容置于所述空腔中，所述中空管外周卷绕有所述电芯层。通过中空管内的弹性结构层2，在电芯层体积膨胀时，弹性结构层2对电芯层提供缓冲空间，缓解电芯层中的挤压，避免锂枝晶的析出造成界面损伤，提高圆柱电池的安全性和使用寿命。
在本发明的一些实施例中，所述壳体与所述电芯层之间设置有弹性内衬。通过在电芯层内设置弹性结构层2，在电芯层外设置具有缓冲作用的弹性内衬，进一步地缓解电芯层中的挤压，避免电芯层中产生界面损伤。
在本发明的一些实施例中，所述弹性内衬为弹性橡胶套。
在本发明的一些实施例中，所述壳体与所述电芯层之间设置有所述弹性结构层2，所述弹性件设置在所述连接件21和所述壳体之间，所述连接件21套设在所述电芯层外部。通过在电芯层内外设置弹性结构层2，增强缓冲效果，保护电芯层。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于圆柱电池的中空管，所述圆柱电池包括电芯层，其特征在于，所述中空管包括支撑管和弹性结构层，所述支撑管为两端开口的中空管状结构；所述弹性结构层设置在所述支撑管与所述电芯层之间；所述弹性结构层由所述电芯层挤压产生沿所述支撑管径向方向的压缩形变。
2.根据权利要求1所述的用于圆柱电池的中空管，其特征在于，所述弹性结构层包括连接件和多个弹性件，多个所述弹性件均匀设置在所述连接件和所述支撑管之间，所述弹性件安装于所述连接件上；所述连接件外周设置有所述电芯层。
3.根据权利要求2所述的用于圆柱电池的中空管，其特征在于，所述连接件包括多个弧形片，每一所述弧形片上至少安装有一个所述弹性件。
4.根据权利要求2所述的用于圆柱电池的中空管，其特征在于，所述弹性件为弹性球或者弹簧片。
5.根据权利要求1所述的用于圆柱电池的中空管，其特征在于，所述弹性结构层为橡胶套。
6.根据权利要求1所述的用于圆柱电池的中空管，其特征在于，所述支撑管内设置有绝缘层。
7.一种圆柱电池，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的用于圆柱电池的中空管，还包括壳体和电芯层，所述壳体内具有空腔，所述中空管和所述电芯层均容置于所述空腔中，所述中空管外周卷绕有所述电芯层。
8.根据权利要求7所述的圆柱电池，其特征在于，所述壳体与所述电芯层之间设置有弹性内衬，所述弹性内衬由所述电芯层挤压产生沿所述电芯层周向方向的膨胀形变。
9.根据权利要求8所述的圆柱电池，其特征在于，所述弹性内衬为弹性橡胶套。
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