CN113422140A - 一种锂离子圆柱电池 - Google Patents

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张宝
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Abstract

本发明公开了一种锂离子圆柱电池，包括壳体、卷芯、正极盖板、负极盖板、绝缘膜、正极耳、负极耳、正极集流板和负极集流板，所述壳体内设有多个卷芯，所述壳体两端设有正极盖板和负极盖板，所述绝缘膜将多个卷芯包裹形成一体，每个卷芯的两端部分别设有正极耳和负极耳，所述正极耳通过正极集流板与正极盖板连接，所述负极耳通过负极集流板与负极盖板连接。本发明的优点在于，该圆柱电池大大降低了单体电池成组的使用数量与焊接次数，提高了组装效率和降低了制造成本；可有效提升该圆柱电池的注液量、注液效率与散热能力，提高了该圆柱电池的电性能与安全性能。

Description

一种锂离子圆柱电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体为一种锂离子圆柱电池。
背景技术
目前，在全球性的石油资源紧缺与气候环境不断恶化使现代人类社会的发展面临着严峻挑战，发展节约能源与无废物排放的新能源汽车已受到各个国家的高度重视。随着新能源汽车对技术门槛要求的进一步提高，电池的系统能量密度、续航里程、安全性能等成为重要考核指标。
锂离子圆柱电池因其外壳结构强度高与高标准化而得到广泛应用，例如中国实用新型专利公开号为CN205790219U公开了一种全极耳圆柱形钢壳锂离子电池。然而，目前在电池外形尺寸一定的条件下，锂离子电池的容量难以得到明显提升，同时电池内部空间的进一步挤压，导致电池注液困难，难以浸润，也带来了一定的安全风险。此外，系统电池包一般由数以百计的电池组成，需要对每个电池进行焊接，不仅组装效率低，还提高了制造成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何提高电池安全性和组装效率以及降低制造成本。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种锂离子圆柱电池，包括壳体、卷芯、正极盖板、负极盖板、绝缘膜、正极耳、负极耳、正极集流板和负极集流板，所述壳体内设有多个卷芯，所述壳体两端设有正极盖板和负极盖板，所述绝缘膜将多个卷芯包裹形成一体，每个卷芯的两端部分别设有正极耳和负极耳，所述正极耳通过正极集流板与正极盖板连接，所述负极耳通过负极集流板与负极盖板连接。
通过正极集流板和负极集流板将卷芯并联，与传统单卷芯圆柱电芯相比，该圆柱电池大大降低了单体电池成组的使用数量与焊接次数，提高了组装效率和降低了制造成本；同时，还由于壳体内部与卷芯之间存有未填充空间，可有效提升该圆柱电池的注液量、注液效率与散热能力，进而一定程度上提高了该圆柱电池的电性能与安全性能。
优选地，所述卷芯数量为是三个，所述绝缘膜包裹在三个卷芯外部致使三个卷芯呈三角形分布，所述壳体与呈三角形分布的卷芯形状匹配；将卷芯数量设为三个且呈三角形分布，并采用与卷芯形状匹配的壳体，显著提升了单体电池的能量密度与一致性。
优选地，所述正极盖板包括正极基板、第一绝缘止动架、正极柱和正极固定铆钉，所述正极基板底面固定有与壳体连接的第一绝缘止动架，所述正极柱通过正极固定铆钉固定在正极基板顶面，所述正极固定铆钉贯穿正极基板并与正极集流板一端连接。
优选地，所述正极柱与正极基板之间还设有第一绝缘垫。
优选地，所述正极基板上还是设有防爆孔和注液孔。
优选地，所述注液孔为台阶孔，所述注液孔的大直径端朝正极基板顶面设置。
优选地，所述负极盖板包括负极基板、第二绝缘止动架、负极柱和负极固定铆钉，所述负极基板底面固定有与壳体连接的第二绝缘止动架，所述负极柱通过负极固定铆钉固定在负极基板顶面，所述负极固定铆钉贯穿负极基板并与负极集流板一端连接。
优选地，所述负极柱与负极基板之间还设有第二绝缘垫。
优选地，所述正极集流板和负极集流板均包括焊接部、连接部和连接头，所述焊接部通过可折叠的连接部连接所述连接头，所述焊接部上设有卷芯位置以及数量对应的凹槽，所述卷芯上的正极耳与正极集流板上的凹槽连接，所述卷芯上的负极耳与负极集流板上的凹槽连接，所述焊接部上还设有多个电解液孔，所述连接头上设有连接孔，所述正极盖板与正极集流板上的连接孔连接，所述负极盖板与负极集流板上的连接孔连接。
优选地，所述卷芯包括正极片、内隔膜、负极片和外隔膜，所述正极片、内隔膜、负极片和外隔膜依次贴合并绕卷制成卷芯，所述正极片顶部与正极耳连接，所述负极片底部与负极耳连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、通过正极集流板和负极集流板将卷芯并联，与传统单卷芯圆柱电芯相比，该圆柱电池大大降低了单体电池成组的使用数量与焊接次数，提高了组装效率和降低了制造成本；同时，还由于壳体内部与卷芯之间存有未填充空间，可有效提升该圆柱电池的注液量、注液效率与散热能力，进而一定程度上提高了该圆柱电池的电性能与安全性能。
2、将卷芯数量设为三个且呈三角形分布，并采用与卷芯形状匹配的壳体，显著提升了单体电池的能量密度与一致性。
附图说明
图1为本发明实施例的一种锂离子圆柱电池的爆炸图；
图2为本发明实施例卷芯的结构示意图；
图3为本发明实施例正极盖板的结构示意图；
图4为本发明实施例负极盖板的结构示意图；
图5为本发明实施例正极集流板的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，还可以是通信；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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1和图2，本实施例公开了一种锂离子圆柱电池，包括壳体1、卷芯2、正极盖板3、负极盖板4、绝缘膜5、正极耳6、负极耳7、正极集流板 8和负极集流板9，所述壳体1内设有三个卷芯2，所述壳体1两端设有正极盖板3和负极盖板4用于密封壳体1，所述绝缘膜5包裹在三个卷芯2外部致使三个卷芯2呈三角形分布，所述壳体1与呈三角形分布的卷芯2形状匹配，每个卷芯2的两端部分别设有正极耳6和负极耳7，所述正极集流板8一端与三个正极耳6并联连接，另一端与正极盖板3连接，所述负极集流板9一端与三个负极耳7并联连接，另一端与负极盖板4连接。
通过正极集流板8和负极集流板9将三个卷芯2并联，且将卷芯2设为呈三角形分布，并采用与卷芯2形状匹配的壳体1，显著提升了单体电池的能量密度与一致性；与传统单卷芯圆柱电芯相比，该圆柱电池大大降低了单体电池成组的使用数量与焊接次数，提高了组装效率和降低了制造成本；同时，还由于壳体1内部与卷芯2之间存有未填充空间，可有效提升该圆柱电池的注液量、注液效率与散热能力，进而一定程度上提高了该圆柱电池的电性能与安全性能。
所述卷芯2包括正极片21、内隔膜22、负极片23和外隔膜24，所述正极片21、内隔膜22、负极片23和外隔膜24依次平铺贴合并绕卷制成卷芯2，所述正极片21顶部与正极耳6连接，所述负极片23底部与负极耳7连接。具体的，所述正极耳6为铝箔材质，采用超声波揉平；所述负极耳7为铜箔材质，采用机械揉平。
所述外隔膜24外侧还包裹有终止胶带(图中未示)，用于固定外隔膜24。
参阅图3，所述正极盖板3包括正极基板31、第一绝缘止动架32、正极柱33、正极固定铆钉34和第一绝缘垫35，所述正极基板31底面固定有与壳体1连接的第一绝缘止动架32，所述正极柱33通过正极固定铆钉34固定在正极基板31顶面，所述正极固定铆钉34贯穿正极基板31并与正极集流板8 一端连接，所述正极柱33与正极基板之31间还设有第一绝缘垫35。
所述正极柱33两侧的正极基板31上分别设有防爆孔311和注液孔312，所述注液孔312为台阶孔，所述注液孔312的大直径端朝正极基板31顶面设置；具体的，所述注液孔312先通过钢珠进行封口密封，然后采用密封胶液平铺于注液孔312的大直径端进行进一步密封。
参阅图4，所述负极盖板4包括负极基板41、第二绝缘止动架42、负极柱43、负极固定铆钉44和第二绝缘垫45，所述负极基板41底面固定有与壳体1连接的第二绝缘止动架42，所述负极柱43通过负极固定铆钉44固定在负极基板41远离卷芯2的一侧，所述负极固定铆钉44贯穿负极基板41并与负极集流板9一端连接，所述负极柱43与负极基板之41间还设有第二绝缘垫45。
参阅图5，所述正极集流板8和负极集流板9均包括焊接部81、连接部 82和连接头83，所述焊接部81通过可折叠的连接部82连接所述连接头83，所述焊接部81上设有卷芯2位置以及数量对应的凹槽811，所述卷芯2上的正极耳6与正极集流板8上的凹槽811连接，所述卷芯2上的负极耳7与负极集流板9上的凹槽811连接，具体的，所述正极耳6与负极耳7经过揉平形成圆台，然后采用激光脉冲焊接方式分别与凹槽811进行定点焊接，提升了电池的功率性能。所述焊接部81上还设有多个电解液孔812，所述连接头83上设有连接孔831，所述正极盖板3通过正极固定铆钉34与正极集流板8 上的连接孔831连接，所述负极盖板4通过负极固定铆钉34与负极集流板9 上的连接孔831连接。
进一步的，所述绝缘膜5的高度超过卷芯2的边缘处，致使绝缘膜5完全包裹所述卷芯2。
本发明的安装过程为：先将所述正极片21顶部与正极耳6连接，所述负极片23底部与负极耳7连接，然后将正极片21、内隔膜22、负极片23和外隔膜24依次贴合并绕卷制成卷芯2，再通过绝缘膜5将是三个卷芯2包裹形成三角形结构，然后将该结构放入壳体1内部，然后采用激光脉冲焊接方式分别将正极耳6和负极耳7与正极集流板8和负极集流板9上的凹槽811进行定点焊接，再通过正极固定铆钉34贯穿正极柱33、第一绝缘垫35和正极基板31并与正极集流板8上的连接孔831连接，以及通过负极固定铆钉44 贯穿负极柱43、第二绝缘垫45和负极基板41并与负极集流板9上的连接孔 831连接，由于连接部82可折叠，将正极基板31和负极基板41分别盖设在壳体1的两端部，并通过第一绝缘止动架32和第二绝缘止动架42进行固定；然后通过注液孔312向壳体1内注入电解液，电解液由电解液孔812进入绝缘膜5内部，最后通过钢珠对注液孔312进行封口密封，然后采用密封胶液平铺于注液孔312的大直径端进行进一步密封。
再组装该电池：将组装好的两组电池模组2放置在箱体本体11的第一腔体内，并通过长螺栓3贯穿集成盖板24两端的螺纹通孔2431后与第一固定条111上的第一螺纹孔配合固定在箱体本体11的底部，然后通过螺栓将支撑架13与箱体本体11内部的侧面固定，再将另外组装好的两组电池模组2放置在支撑架13上，并通过长螺栓3贯穿集成盖板24两端的螺纹通孔2431后与纵向条131上的第二螺纹孔配合固定在支撑架13顶面上，再通过长螺栓3与第二固定条133上的第三螺纹孔配合将压条14压设在第二腔体内的两个电池模组2的集成盖板24顶部，实现了第二腔体内的电池模组2的固定安装，最后将箱盖12固定在箱体本体11顶部，以及电池保护板113安装在安装孔 112上，完成该电池的安装。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (10)

1.一种锂离子圆柱电池，其特征在于：包括壳体、卷芯、正极盖板、负极盖板、绝缘膜、正极耳、负极耳、正极集流板和负极集流板，所述壳体内设有多个卷芯，所述壳体两端设有正极盖板和负极盖板，所述绝缘膜将多个卷芯包裹形成一体，每个卷芯的两端部分别设有正极耳和负极耳，所述正极耳通过正极集流板与正极盖板连接，所述负极耳通过负极集流板与负极盖板连接。
2.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述卷芯数量为是三个，所述绝缘膜包裹在三个卷芯外部致使三个卷芯呈三角形分布，所述壳体与呈三角形分布的卷芯形状匹配。
3.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述正极盖板包括正极基板、第一绝缘止动架、正极柱和正极固定铆钉，所述正极基板底面固定有与壳体连接的第一绝缘止动架，所述正极柱通过正极固定铆钉固定在正极基板顶面，所述正极固定铆钉贯穿正极基板并与正极集流板一端连接。
4.根据权利要求3所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述正极柱与正极基板之间还设有第一绝缘垫。
5.根据权利要求3所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述正极基板上还是设有防爆孔和注液孔。
6.根据权利要求5所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述注液孔为台阶孔，所述注液孔的大直径端朝正极基板顶面设置。
7.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述负极盖板包括负极基板、第二绝缘止动架、负极柱和负极固定铆钉，所述负极基板底面固定有与壳体连接的第二绝缘止动架，所述负极柱通过负极固定铆钉固定在负极基板顶面，所述负极固定铆钉贯穿负极基板并与负极集流板一端连接。
8.根据权利要求7所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述负极柱与负极基板之间还设有第二绝缘垫。
9.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述正极集流板和负极集流板均包括焊接部、连接部和连接头，所述焊接部通过可折叠的连接部连接所述连接头，所述焊接部上设有卷芯位置以及数量对应的凹槽，所述卷芯上的正极耳与正极集流板上的凹槽连接，所述卷芯上的负极耳与负极集流板上的凹槽连接，所述焊接部上还设有多个电解液孔，所述连接头上设有连接孔，所述正极盖板与正极集流板上的连接孔连接，所述负极盖板与负极集流板上的连接孔连接。
10.根据权利要求1所述的一种锂离子圆柱电池，其特征在于：所述卷芯包括正极片、内隔膜、负极片和外隔膜，所述正极片、内隔膜、负极片和外隔膜依次贴合并绕卷制成卷芯，所述正极片顶部与正极耳连接，所述负极片底部与负极耳连接。
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