CN113725537B - 一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法 - Google Patents

一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法，涉及锂电池技术领域。该锂电芯结构包括外壳体和内壳体，所述外壳体与内壳体之间设置有空腔，所述外壳体靠近内壳体的外壁设置有若干等距离分布的连接柱，所述连接柱的四周外壁均铰接有支撑杆，所述支撑杆呈折型结构，所述支撑杆远离连接柱的一端设置有滚轮，所述连接柱的外壁设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧远离连接柱的一端与支撑杆的外壁相连接，所述内壳体靠近外壳体的外壁开设有滑动槽，所述滚轮与滑动槽的内壁形成滑动配合，所述外壳体和内壳体的顶部外壁设置有同一个密封盖。本发明避免锂电芯被破坏的情况发生，提高了锂电池的使用寿命的优点。

Description

一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法
技术领域
本发明涉及锂电池生产技术领域，尤其涉及一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法。
背景技术
锂电池是一类由锂金属或锂合金为正负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。
现有锂电池的电池芯一般由壳体、阳极极片、阴极极片、隔离膜和电解液等组成，现有的电池芯壳体一般就是简单的单层铝制材质制成，由于铝材的密度较小导致其强度较低，当电池芯遭受碰撞力和折弯力时容易造成弯曲甚至破裂的情况发生，影响电池芯的使用寿命。
所以亟需一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法来改变这一现状。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法。
本发明提供的一种不易折损的锂电芯结构，包括外壳体和内壳体，所述外壳体与内壳体之间设置有空腔，所述外壳体靠近内壳体的外壁设置有若干等距离分布的连接柱，所述连接柱的四周外壁均铰接有支撑杆，所述支撑杆呈折型结构，所述支撑杆远离连接柱的一端设置有滚轮，所述连接柱的外壁设置有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧远离连接柱的一端与支撑杆的外壁相连接，所述内壳体靠近外壳体的外壁开设有滑动槽，所述滚轮与滑动槽的内壁形成滑动配合，所述外壳体和内壳体的顶部外壁设置有同一个密封盖。
优选的，所述密封盖的顶部外壁分别开设有两个固定孔，且两个固定孔的内壁分别插接有正极柱和负极柱。
优选的，两个所述固定孔的内壁均设置有绝缘板，且两个绝缘板均包裹于正极柱和负极柱的外壁上。
优选的，所述内壳体的内壁从外到内依次设置有环形结构的阳极极片、隔离膜和阴极极片，且阴极极片的内部填充有电解液。
优选的，所述外壳体的底部内壁设置有支撑机构，且支撑机构包括多块支撑板，所述支撑机构是由多块支撑板相互叠加而成，所述支撑机构呈锯齿型结构。
优选的，所述密封盖靠近正极柱一侧的顶部外壁开设有注液孔，且注液孔的内壁设置有密封塞。
优选的，所述外壳体靠近连接柱的内壁设置有若干等距离分布的第一缓冲块，且内壳体靠近外壳体的外壁设置有若干等距离分布的第二缓冲块，所述第一缓冲块和第二缓冲块相接触，所述第一缓冲块和第二缓冲块均为橡胶材质。
优选的，所述所述第一缓冲块靠近第二缓冲块的外壁设置有缓冲凸起，且缓冲凸起的外壁设置有缓冲凸粒，所述第二缓冲块靠近第一缓冲块的外壁开设有缓冲槽，所述缓冲凸起和缓冲槽相适配。
优选的，为了提高电芯内部的散热性能，所述内壳体的外表面和所述外壳体的内表面均设置有相变材料散热层，所述相变材料散热层为平均分子量为2000的聚乙二醇(PEG-2000)。其中，PEG-2000为有机固固相变材料，且其相变温度会随着聚合度的增加而升高，因此，其平均相对分子量不能太高也不能过低，当达到其相变温度(50～54℃)时，会发生固-固相变，吸收热量。因此，本申请通过在内壳体和外壳体设置该相变材料散热层，当电芯的工作温度过高，超过该相变材料的相变温度时，发生固-固相变，吸收热量，从而降低电芯的工作温度，避免温度过高而影响电芯的工作性能，进而延长其使用寿命。
优选的，为了进一步提高电芯内部的散热性能，所述内壳体和所述相变材料散热层之间、以及所述外壳体和所述相变材料散热层之间均设置有石墨烯散热层，且所述石墨烯散热层的热扩散系数为2000mm2/s-2500mm2/s，所述石墨烯散热层的导热系数为3000W/(m*K)-3500W/(m*K)；石墨烯具有极佳的导热散热性能，其导热率比银要强10倍，通过增设石墨烯散热层，其能够将相变材料散热层吸收的热量快速的传导出去，避免热量积聚，这样要比单一设置相变材料散热层的散热效果更佳。因此，本申请通过石墨烯散热层+相变材料散热层的双重导热散热层设置，能够大大提高电芯的散热效果。
进一步的，所述相变材料散热层围绕所述内壳体或所述外壳体呈回形结构设置并形成第一回形结构，所述石墨烯散热层围绕所述内壳体或所述外壳体呈回形结构设置并形成与所述第一回形结构相嵌合的第二回形结构，且所述相变材料散热层和所述石墨烯散热层的厚度相同，并在同一水平面上。这样的设置可以降低双散热层因层叠设置的整体厚度，同时不影响其散热效果，同时还提高电芯的能量密度。
此外，本发明还提供一种不易折损的锂电芯结构的生产方法，包括以下步骤：
S1:首先，利用模具将外壳体和内壳体浇筑成型，内壳体浇筑成型后，依次将阳极极片、隔离膜和阴极极片安装于内壳体的内部，同时，在内壳体的外壁开设滑动槽和安装第二缓冲块，在第二缓冲块的外壁开设缓冲槽；
S2:其次，外壳体浇筑成型时，在外壳体的底部内壁安装支撑机构，然后将外壳体的内壁依次安装连接柱、缓冲弹簧、支撑杆和滚轮，在外壳体靠近连接柱的外壁安装第一缓冲块，在第一缓冲块的外壁设置缓冲凸起和缓冲凸粒；
S3:然后，将内壳体嵌入至外壳体内，嵌入的同时保证滚轮能够在滑动槽内滑动，缓冲凸起嵌入至缓冲槽内即可完成外壳体和内壳体之间的安装，安装后将密封盖盖在外壳体和内壳体的上方；
S4:最后，在密封盖的表面开设固定孔，在固定孔内安装绝缘板，然后将正极柱和负极柱插入至固定孔内，接着，在密封盖的外壁开设有注液孔，通过注液孔注入电解液，盖上密封塞，即可完成对锂电芯的生产。
与相关技术相比较，本发明提供的一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法具有如下有益效果：
本发明在使用时，当锂电芯的外壳体造成撞击力或者折弯力时，撞击力或者折弯力会给外壳体造成形变，形变会带动连接柱进行移动，连接柱上的支撑杆会在滚轮的作用下在滑动槽内滑动，此时，在弹簧弹力的作用下会阻止这种滑动，进而实现了对形变的缓冲作用，能够将外界给予锂电芯的撞击力或者折弯力降到最低，避免锂电芯被破坏的情况发生，提高了锂电池的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提供的一种不易折损的锂电芯结构的一种较佳实施例的立体结构示意图；
图2为本发明提供的一种不易折损的锂电芯结构的一种较佳实施例的剖视结构示意图；
图3为图2所示的A处的放大结构示意图；
图4为图3所示的B处的放大结构示意图；
图5为图3所示的C处的放大结构示意图；
图6为图2所示支撑机构的立体结构示意图；
图中标号：1、外壳体；2、注液孔；3、正极柱；4、负极柱；5、密封盖；6、绝缘板；7、支撑机构；8、电解液；9、内壳体；10、阴极极片；11、隔离膜；12、阳极极片；13、第一缓冲块；14、第二缓冲块；15、滑动槽；16、滚轮；17、支撑杆；18、连接柱；19、缓冲凸起；20、缓冲凸粒；21、缓冲弹簧。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请结合参阅图1至图6，一种不易折损的锂电芯结构，包括外壳体1和内壳体9，外壳体1与内壳体9之间设置有空腔，外壳体1靠近内壳体9的外壁设置有若干等距离分布的连接柱18，连接柱18的四周外壁均铰接有支撑杆17，支撑杆17呈折型结构，支撑杆17远离连接柱18的一端设置有滚轮16，连接柱18的外壁设置有缓冲弹簧21，缓冲弹簧21远离连接柱18的一端与支撑杆17的外壁相连接，内壳体9靠近外壳体1的外壁开设有滑动槽15，滚轮16与滑动槽15的内壁形成滑动配合，外壳体1和内壳体9的顶部外壁设置有同一个密封盖5。
需要说明：当锂电芯的外壳体1造成撞击力或者折弯力时，撞击力或者折弯力会给外壳体1造成形变，形变会带动连接柱18进行移动，连接柱18上的支撑杆17会在滚轮16的作用下在滑动槽15内滑动，此时，在缓冲弹簧21弹力的作用下回阻止这种滑动，进而实现了对形变的缓冲作用，能够将外界给予锂电芯的撞击力或者折弯力降到最低，避免锂电芯被破坏的情况发生，提高了锂电池的使用寿命。
参照图1-2所示，密封盖5的顶部外壁分别开设有两个固定孔，且两个固定孔的内壁分别插接有正极柱3和负极柱4；两个固定孔的内壁均设置有绝缘板6，且两个绝缘板6均包裹于正极柱3和负极柱4的外壁上；内壳体9的内壁从外到内依次设置有环形结构的阳极极片12、隔离膜11和阴极极片10，且阴极极片10的内部填充有电解液8。
需要说明：通过将用电器的两端连接正极柱3和负极柱4即可实现电流的导通，便于锂电池对用电器进行供电；绝缘板6能够起到良好的绝缘效果，避免正极柱3和负极柱4导通造成短路的情况发生；
还需要说明：电解液8中的锂离子能够通过电解液8和隔离膜11在阳极极片12和阴极极片10之间脱嵌，从而能够在锂电芯的内部产生电流进行供电。
参照图6所示，外壳体1的底部内壁设置有支撑机构7，且支撑机构7包括多块支撑板，支撑机构7是由多块支撑板相互叠加而成，支撑机构7呈锯齿型结构。
需要说明：呈锯齿型结构的支撑机构7配合外壳体1和内壳体9可以形成多个三角形结构，根据三角形具有稳定性的原理，进而能够提高了外壳体1和内壳体9之间连接的牢固性，从而可进一步避免外壳体1出现变形的情况发生。
参照图1-2所示，密封盖5靠近正极柱3一侧的顶部外壁开设有注液孔2，且注液孔2的内壁设置有密封塞。
需要说明：通过注液孔2能够向内壳体9内加入电解液8，密封塞能够对注液孔2进行密封，避免出现电解液8泄漏的情况发生。
参照图3-4所示，外壳体1靠近连接柱18的内壁设置有若干等距离分布的第一缓冲块13，且内壳体9靠近外壳体1的外壁设置有若干等距离分布的第二缓冲块14，第一缓冲块13和第二缓冲块14相接触，第一缓冲块13和第二缓冲块14均为橡胶材质；第一缓冲块13靠近第二缓冲块14的外壁设置有缓冲凸起19，且缓冲凸起19的外壁设置有缓冲凸粒20，第二缓冲块14靠近第一缓冲块13的外壁开设有缓冲槽，缓冲凸起19和缓冲槽相适配。
需要说明：橡胶材质的第一缓冲块13和第二缓冲块14能够在受到压力时起到良好的缓冲效果，进而可以进一步防止外壳体1受力变形的情况发生。
还需要说明：缓冲凸起19和缓冲凸粒20能够增加第一缓冲块13和第二缓冲块14之间的有效接触面积，进而可以有效降低缓冲时产生的压强，进一步提高了对外壳体1的缓冲效果，避免外壳体1受力从而受损的情况发生。
进一步的，为了提高电芯内部的散热性能，所述内壳体9的外表面和所述外壳体1的内表面均设置有相变材料散热层，所述相变材料散热层为平均分子量为2000的聚乙二醇(PEG-2000)。其中，PEG-2000为有机固固相变材料，且其相变温度会随着聚合度的增加而升高，因此，其平均相对分子量不能太高也不能过低，当达到其相变温度(50～54℃)时，会发生固-固相变，吸收热量。因此，本申请通过在内壳体和外壳体设置该相变材料散热层，当电芯的工作温度过高，超过该相变材料的相变温度时，发生固-固相变，吸收热量，从而降低电芯的工作温度，避免温度过高而影响电芯的工作性能，进而延长其使用寿命。
进一步的，为了更进一步提高电芯内部的散热性能，所述内壳体9和所述相变材料散热层之间、以及所述外壳体1和所述相变材料散热层之间均设置有石墨烯散热层，且所述石墨烯散热层的热扩散系数为2000mm2/s-2500mm2/s，所述石墨烯散热层的导热系数为3000W/(m*K)-3500W/(m*K)；石墨烯具有极佳的导热散热性能，其导热率比银要强10倍，通过增设石墨烯散热层，其能够将相变材料散热层吸收的热量快速的传导出去，避免热量积聚，这样要比单一设置相变材料散热层的散热效果更佳。因此，本申请通过石墨烯散热层+相变材料散热层的双重导热散热层设置，能够大大提高电芯的散热效果。
进一步的，所述相变材料散热层围绕所述内壳体9或所述外壳体1呈回形结构设置并形成第一回形结构，所述石墨烯散热层围绕所述内壳体或所述外壳体呈回形结构设置并形成与所述第一回形结构相嵌合的第二回形结构，且所述相变材料散热层和所述石墨烯散热层的厚度相同，并在同一水平面上。这样的设置可以降低双散热层因层叠设置的整体厚度，同时不影响其散热效果，同时还提高电芯的能量密度。
其中，前文所述的一种不易折损的锂电芯结构的生产方法，包括以下步骤：
S1:首先，利用模具将外壳体1和内壳体9浇筑成型，内壳体9浇筑成型后，依次将阳极极片12、隔离膜11和阴极极片10安装于内壳体9的内部，同时，在内壳体9的外壁开设滑动槽15和安装第二缓冲块14，在第二缓冲块14的外壁开设缓冲槽；
S2:其次，外壳体1浇筑成型时，在外壳体1的底部内壁安装支撑机构7，然后将外壳体1的内壁依次安装连接柱18、缓冲弹簧21、支撑杆17和滚轮16，在外壳体1靠近连接柱18的外壁安装第一缓冲块13，在第一缓冲块13的外壁设置缓冲凸起19和缓冲凸粒20；
S3:然后，将内壳体9嵌入至外壳体1内，嵌入的同时保证滚轮16能够在滑动槽15内滑动，缓冲凸起19嵌入至缓冲槽内即可完成外壳体1和内壳体9之间的安装，安装后将密封盖5盖在外壳体1和内壳体9的上方；
S4:最后，在密封盖5的表面开设固定孔，在固定孔内安装绝缘板6，然后将正极柱3和负极柱4插入至固定孔内，接着，在密封盖5的外壁开设有注液孔2，通过注液孔2注入电解液8，盖上密封塞，即可完成对锂电芯的生产。
本发明提供的一种不易折损的锂电芯结构及其生产方法的工作原理如下：
本发明使用时，当锂电芯的外壳体1造成撞击力或者折弯力时，撞击力或者折弯力会给外壳体1造成形变，形变会带动连接柱18进行移动，连接柱18上的支撑杆17会在滚轮16的作用下在滑动槽15内滑动，此时，在缓冲弹簧21弹力的作用下会阻止这种滑动，进而实现了对形变的缓冲作用，能够将外界给予锂电芯的撞击力或者折弯力降到最低，避免锂电芯被破坏的情况发生，提高了锂电池的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种不易折损的锂电芯结构，其特征在于，包括外壳体(1)和内壳体(9)，所述外壳体(1)与内壳体(9)之间设置有空腔，所述外壳体(1)靠近内壳体(9)的外壁设置有若干等距离分布的连接柱(18)，所述连接柱(18)的四周外壁均铰接有支撑杆(17)，所述支撑杆(17)呈折型结构，所述支撑杆(17)远离连接柱(18)的一端设置有滚轮(16)，所述连接柱(18)的外壁设置有缓冲弹簧(21)，所述缓冲弹簧(21)远离连接柱(18)的一端与支撑杆(17)的外壁相连接，所述内壳体(9)靠近外壳体(1)的外壁开设有滑动槽(15)，所述滚轮(16)与滑动槽(15)的内壁形成滑动配合，所述外壳体(1)和内壳体(9)的顶部外壁设置有同一个密封盖(5)；
所述外壳体(1)靠近连接柱(18)的内壁设置有若干等距离分布的第一缓冲块(13)，且内壳体(9)靠近外壳体(1)的外壁设置有若干等距离分布的第二缓冲块(14)，所述第一缓冲块(13)和第二缓冲块(14)相接触，所述第一缓冲块(13)和第二缓冲块(14)均为橡胶材质；
所述第一缓冲块(13)靠近第二缓冲块(14)的外壁设置有缓冲凸起(19)，且缓冲凸起(19)的外壁设置有缓冲凸粒(20)，所述第二缓冲块(14)靠近第一缓冲块(13)的外壁开设有缓冲槽，所述缓冲凸起(19)和缓冲槽相适配；
该不易折损的锂电芯结构的生产方法，包括以下步骤：
S1:首先，利用模具将外壳体(1)和内壳体(9)浇筑成型，内壳体(9)浇筑成型后，依次将阳极极片(12)、隔离膜(11)和阴极极片(10)安装于内壳体(9)的内部，同时，在内壳体(9)的外壁开设滑动槽(15)和安装第二缓冲块(14)，在第二缓冲块(14)的外壁开设缓冲槽；
S2:其次，外壳体(1)浇筑成型时，在外壳体(1)的底部内壁安装支撑机构(7)，然后将外壳体(1)的内壁依次安装连接柱(18)、缓冲弹簧(21)、支撑杆(17)和滚轮(16)，在外壳体(1)靠近连接柱(18)的外壁安装第一缓冲块(13)，在第一缓冲块(13)的外壁设置缓冲凸起(19)和缓冲凸粒(20)；
S3:然后，将内壳体(9)嵌入至外壳体(1)内，嵌入的同时保证滚轮(16)能够在滑动槽(15)内滑动，缓冲凸起(19)嵌入至缓冲槽内即可完成外壳体(1)和内壳体(9)之间的安装，安装后将密封盖(5)盖在外壳体(1)和内壳体(9)的上方；
S4:最后，在密封盖(5)的表面开设固定孔，在固定孔内安装绝缘板(6)，然后将正极柱(3)和负极柱(4)插入至固定孔内，接着，在密封盖(5)的外壁开设有注液孔(2)，通过注液孔(2)注入电解液(8)，盖上密封塞，即可完成对锂电芯的生产。
2.根据权利要求1所述的一种不易折损的锂电芯结构，其特征在于，所述密封盖(5)的顶部外壁分别开设有两个固定孔，且两个固定孔的内壁分别插接有正极柱(3)和负极柱(4)，两个所述固定孔的内壁均设置有绝缘板(6)，且两个绝缘板(6)均包裹于正极柱(3)和负极柱(4)的外壁上。
3.根据权利要求1所述的一种不易折损的锂电芯结构，其特征在于，所述内壳体(9)的内壁从外到内依次设置有环形结构的阳极极片(12)、隔离膜(11)和阴极极片(10)，且阴极极片(10)的内部填充有电解液(8)。
4.根据权利要求1所述的一种不易折损的锂电芯结构，其特征在于，所述外壳体(1)的底部内壁设置有支撑机构(7)，且支撑机构(7)包括多块支撑板，所述支撑机构(7)是由多块支撑板相互叠加而成，所述支撑机构(7)呈锯齿型结构。
5.根据权利要求1所述的一种不易折损的锂电芯结构，其特征在于，所述密封盖(5)靠近正极柱(3)一侧的顶部外壁开设有注液孔(2)，且注液孔(2)的内壁设置有密封塞。
6.根据权利要求1所述的一种不易折损的锂电芯结构，其特征在于，所述内壳体(9)的外表面和所述外壳体(1)的内表面均设置有相变材料散热层，所述相变材料散热层为平均分子量为2000的聚乙二醇。
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