CN114614147A - 圆柱电池及新能源车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种圆柱电池及新能源车辆。本发明提供的圆柱电池,包括:外壳;卷芯,包括相互重叠的正极片、负极片和隔膜,所述卷芯设置于所述外壳内,所述卷芯的第一端设置有多个第一正极耳或多个第一负极耳,所述第一正极耳由所述正极片引出,所述第一负极耳由所述负极片引出,并且所述多个第一正极耳或所述多个第一负极耳汇集连接至所述外壳的内壁上,以将卷芯热量传导至所述外壳上。本发明提供的圆柱电池及新能源车辆,其能够有效解决电池内部不易散热的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域,尤其涉及一种圆柱电池及新能源车辆。
背景技术
现有技术中圆柱电池包括圆柱形电池外壳、正极片和负极片,正极片和负极片卷绕成卷轴结构,并设置在圆柱形电池外壳内部。
正极片和负极片分别引出有正极耳和负极耳,圆柱形电池外壳上设置有正极柱和负极柱,正极耳与正极柱相连接,负极耳与负极柱相连接。
现有技术中,圆柱电池在输出电能过程中,内部的极片会产生热量,且产生的热量不易散出去。
因此,如何解决现有技术中圆柱电池不易散热的问题,成为本领域技术人员所要解决的重要技术问题。
发明内容
本发明提供一种圆柱电池及新能源车辆,其能够有效解决电池内部不易散热的问题。
本发明的第一方面提供一种圆柱电池,包括:
外壳;
卷芯,包括相互重叠的正极片、负极片和隔膜,所述卷芯设置于所述外壳内,所述卷芯的第一端设置有多个第一正极耳或多个第一负极耳,所述第一正极耳由所述正极片引出,所述第一负极耳由所述负极片引出,并且所述多个第一正极耳或所述多个第一负极耳汇集连接至所述外壳的内壁上,以将卷芯热量传导至所述外壳上。
根据本发明提供的圆柱电池,所述外壳的内底面上设置有导热层,所述多个第一正极耳或所述多个第一负极耳汇集连接至所述导热层。
根据本发明提供的圆柱电池,所述卷芯的第二端设置有多个第二正极耳和多个第二负极耳,所述多个第二正极耳由位于所述卷芯第一侧的正极片引出,所述多个第二负极耳由位于所述卷芯第二侧的负极片引出。
根据本发明提供的圆柱电池,所述外壳包括:
外壳主体部,一端设置有开口;
盖体,密封在所述外壳主体部的开口上,所述盖体上设置有极柱,所述极柱与所述盖体之间设置有绝缘层。
根据本发明提供的圆柱电池,所述极柱包括正极柱和负极柱,所述卷芯的第二端与所述盖体相对应,所述正极柱与所述卷芯第一侧相对应,所述负极柱与所述卷芯第二侧相对应;所述多个第二正极耳汇集连接至所述正极柱上,所述多个第二负极耳汇集连接至所述负极柱上。
根据本发明提供的圆柱电池,所述盖体和所述极柱中的一者与所述多个第二正极耳导电连接,另一者与所述多个第二负极耳导电连接。
根据本发明提供的圆柱电池,所述多个第二正极耳通过中转片连接至所述正极柱上;和/或,
所述多个第二负极耳通过中转片连接至所述负极柱上。
根据本发明提供的圆柱电池,所述盖体包括第一盖体和第二盖体,所述正极柱设置于所述第一盖体,所述负极柱设置于所述第二盖体,所述第一盖体和所述第二盖体密闭连接。
根据本发明提供的圆柱电池,所述盖体包括第一盖体和第二盖体,所述极柱设置于所述第一盖体,所述第一盖体和所述第二盖体密闭连接。
根据本发明提供的圆柱电池,所述盖体上设置有注液口,所述极柱和/或所述注液口设置于所述盖体的中心位置。
根据本发明提供的圆柱电池,所述卷芯第一侧的每圈正极片均引出有所述第二正极耳,所述卷芯第二侧的每圈负极片均引出有所述第二负极耳。
本发明的第二方面提供一种新能源车辆,包括如上任一项所述的圆柱电池。
本发明提供的圆柱电池,包括外壳和卷芯,卷芯由重叠在一起的正极片和负极片卷绕成轴状形成,卷芯设置于外壳内,卷芯的第一端设置有多个第一正极耳或多个第一负极耳,第一正极耳由正极片引出,第一负极耳由负极片引出,并且多个第一正极耳或多个第一负极耳汇集连接至外壳的内壁上。如此设置,圆柱电池在输出电能时产生的热量,能够通过第一正极耳或第一负极耳传导至外壳进行散热,如此设置,有效提高了圆柱电池的散热效率,有利于圆柱电池的大容量设计。
本发明提供的新能源车辆,设置有如上所述的圆柱电池,因此,本发明提供的新能源车辆,其电池散热效果较好。该有益效果的推导过程与上述圆柱电池所带来的有益效果的推导过程大体类似,此处不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的实施例中卷芯的端面示意图;
图2是本发明的一种实施例中圆柱电池未封盖时的示意图;
图3是本发明的一种实施例中圆柱电池封盖后的示意图;
图4是本发明的另一种实施例中圆柱电池未封盖时的示意图;
图5是本发明的再一种实施例中圆柱电池未封盖时的示意图;
图6是本发明的再一种实施例中圆柱电池封盖时的示意图;
图7是本发明的再一种实施例中圆柱电池的盖体示意图;
图8是本发明实施例中极柱和注液口设置在盖体中心位置的主视图;
图9是本发明实施例中极柱和注液口设置在盖体中心位置的俯视图。
附图标记:
11:负极片;12:正极片;13:外壳主体部;14:第二负极耳;15:第二正极耳;16:中转片;17:正极柱;18:绝缘层;19:盖体;20:导热层;21:第一负极耳;22:负极柱;23:第二盖体;24:第一盖体;25:注液口;26:防爆阀。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明中的附图,对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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,本领域普通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。
请参考图1至图9,本发明实施例提供的圆柱电池,包括外壳和卷芯。外壳具体可采用铝、铁、合金、工程塑料等材料。外壳的内部设置有圆柱形的空腔,卷芯设置于外壳的空腔内。并且外壳的内壁上设置有导热层20,该导热层20用于将热能传导至外壳上,进而将热量通过外壳散至电池外部。
另外,外壳上设置有正极柱17和负极柱22,正极柱17和负极柱22用于和外部用电装置相连接,以实现圆柱电池与外部用电装置的电连接。
卷芯包括相互重叠的正极片12、负极片11和隔膜,正极片12和负极片11和隔膜重叠在一起并卷绕成轴状结构,如图1所示。卷芯设置于外壳内,卷芯的第一端设置有多个第一正极耳或多个第一负极耳21。
需要说明的是,卷芯的第一端是指卷芯的轴向的一端。第一正极耳由正极片12引出,第一负极耳21由负极片11引出。
多个第一正极耳或多个第一负极耳21汇集连接至外壳的导热层20上,即,当卷芯的第一端设置有多个第一正极耳时,则将多个第一正极耳汇集连接到导热层20上;当卷芯的第一端设置有多个第一负极耳21时,则将多个第一负极耳21汇集连接到导热层20上。具体地,多个第一正极耳或多个第一负极耳21引出后,进行折边处理,折边结构与导热层进行贴合。
需要说明的是,正极耳或负极耳具有较强的导热性能,当圆柱电池输出电能时,卷芯产生的热量通过第一正极耳或第一负极耳21传导至导热层20,导热层20将热量传导至外壳上,进而通过外壳将热量散至电池外部。如此设置,实现了圆柱电池的高效散热,有利于圆柱电池的大容量设计。
需要说明的是,在其它实施例中,外壳的内壁上也可以不用设置导热层20,第一正极耳或第一负极耳21直接与外壳连接,也能够实现通过外壳进行有效散热的技术效果。
在进一步的实施例中,卷芯的第二端设置有多个第二正极耳15和多个第二负极耳14。卷芯的第二端是指卷芯的轴向上与第一端相对的一端。
其中,多个第二正极耳15由位于卷芯第一侧的正极片12引出,多个第二负极耳14由位于卷芯第二侧的负极片11引出。
此处,需要说明的是,上述“卷芯第一侧”和“卷芯第二侧”,分别是指,以经过卷芯轴心线的平面为界,位于该平面一侧的部分为卷芯第一侧,位于该平面另一侧的部分为卷芯第二侧。
本实施例中,外壳上设置有正极柱17和负极柱22,多个第二正极耳15汇集连接至正极柱17上,多个第二负极耳14汇集连接至负极柱22上。
如此设置,正极片12通过引出的多个第二正极耳15连接至正极柱17上,负极片11通过引出的多个第二负极耳14连接至负极柱22上,能够有效降低正极片12与正极柱17之间的电阻,以及负极片11与负极柱22之间的电阻。
在进一步的实施例中,外壳包括外壳主体部13和盖体19,其中,外壳主体部13设置为圆筒状结构,其一端设置有开口。盖体19密封在外壳主体部13的开口上,具体地,盖体19可以通过焊接的方式与外壳主体部13的开口形成密封连接。
为了方便加工,在进一步的实施例中,正极柱17和负极柱22均设置在盖体19上,卷芯的第二端与盖体19相对应,由卷芯的第二端引出的第二正极耳15和第二负极耳14,在较短的距离内即可连接至正极柱17和负极柱22,避免第二正极耳15和第二负极耳14引出长度过长导致电阻增加的问题。
本实施例中,正极柱17与卷芯第一侧相对应,负极柱22与卷芯第二侧相对应。如此设置,由卷芯第一侧引出的第二正极耳15和由第二侧引出的第二负极耳14不会产生相互干涉,避免了第二正极耳15和第二负极耳14接触产生短路的问题。
在进一步的实施例中,为了进一步降低电池内部电阻,卷芯第一侧的每圈正极片12均引出有第二正极耳15,卷芯第二侧的每圈负极片11均引出有第二负极耳14。如此设置,通过较多的第二正极耳15和第二负极耳14分别与正极柱17和负极柱22连接,能够进一步降低电池内部电阻。
在进一步的实施例中,卷芯的第一端设置有多个第一负极耳21,并且第一负极耳21和第二负极耳14均为铜箔结构,第二正极耳15为铝箔结构。
铜箔材质具有更好的导热性,通过在卷芯的第一端设置有多个第一负极耳21,多个第一负极耳21连接至导热层20,并且将第一负极耳21的材料设置为铜箔,能够进一步提高导热性能。
在一些实施例中,圆柱电池的外壳的盖体19可以设置为一个整体结构,且盖体19上设置有焊接坡口槽,正极柱17和负极柱22二者之一焊接于焊接坡口槽中。
比如,在组装电池时,如图4所示,可首先将正极柱17安装至盖体19上,各个第二正极耳15通过超声波焊接或激光焊接的方式与正极柱17实现连接,然后将各个第二负极耳14通过超声波焊接或激光焊接的方式焊接在中转片16上,该中转片16可作为第二负极耳14与负极柱22电连接的中间部件,在其它实施例中,极耳与极柱也可以直接连接。之后,盖上盖体19,并在壳体外部将中转片16焊接在焊接坡口槽位置,需要说明的是,焊接坡口槽将盖体19贯穿,焊接中转片16之后,使中转片16将焊接坡口槽进行密封。最后将负极柱22安装在盖体19的焊接坡口槽位置,并与中转片16连通即可。
当然,在另一种实施例中,正极柱17和负极柱22都可提前安装在盖体19上,如图4所示。然后,将各个第二正极耳15通过超声波焊接或激光焊接的方式与正极柱17实现连接,并且将各个第二负极耳14通过超声波焊接或激光焊接的方式焊接在中转片16上,之后将中转片16与负极柱22进行焊接即可。
再一种实施例中,如图5所示,盖体19包括第一盖体24和第二盖体23,正极柱17设置于第一盖体24,负极柱22设置于第二盖体23,第一盖体24和第二盖体23密闭连接。组装时,可首先在第一盖体24和第二盖体23上分别设置正极柱17和负极柱22,然后将第二负极耳14通过焊接方式连接在负极柱22上,将第二正极耳15通过焊接方式连接在正极柱17上。之后,盖上第一盖体24和第二盖体23,并将第一盖体24和第二盖体23焊接在外壳主体部13上,并且将第一盖体24和第二盖体23之间的缝隙通过焊接方式密封,如图6所示。
需要说明的是,本实施例提供的圆柱电池,如图7所示,其盖体19上可以设置有注液口25和防爆阀26,其中,注液口25用于向外壳内部加入电池液,为了避免漏液的问题,需保证盖体19与外壳主体部13之间的焊接密闭性,同时,正极柱17和负极柱22与盖体19之间也需具有较高的连接密闭性。
另外,为了防止短路和漏电的问题,进一步的实施例中,正极柱17和负极柱22与盖体19之间均设置有绝缘层18。绝缘层18的设置能够避免短路和漏电的问题。
在另一种实施例中,盖体19的内侧设置有中转片16,中转片16与盖体19导电连接,中转片和极柱中的一者与多个第二正极耳15对应连接,另一者与多个第二负极耳14对应连接。在其它实施例中,盖体19也可以不通过中转片16与极耳进行连接,盖体19可以直接与极耳进行连接,只需盖体19与待连接的极耳能够形成电流导通即可。
在一些实施例中,如图2和图3所示,第二负极耳14汇集连接至中转片16上,第二正极耳15汇集连接至正极柱17上,为了避免短路,正极柱17与盖体19之间设置有绝缘层18。
加工时,可首先将第二正极耳15通过正极柱17连接至盖体19上,并且,将第二负极耳14焊接至中转片16上,然后盖上盖体19,通过激光焊的方式,能够由外侧将盖体19内的中转片16焊接在盖体19上。需要说明的是,中转片16与盖体19为导电连接,外壳整体可以作为电池负极。为了避免短路,其导热作用的极耳需要与外壳电导通的极耳极性相同。比如,本实施例中,第二负极耳14与外壳整体电连接,则第一负极耳21作为导热体与外壳相连接。
在进一步的实施例中,盖体19上设置有注液口25,极柱和注液口25都设置于盖体19的中心位置。具体地,极柱设置在盖体19的中心位置,注液口25可以开设在极柱的中心位置。比如,正极柱17设置在盖体19的中心位置,第二正极耳15汇集连接至正极柱17上,正极柱17的中心部位开设有注液口25。第二负极耳14焊接至中转片16,中转片16焊接至盖体19的内侧,并与壳体电导通。
如此设置,在圆柱电池的生产过程中,需要对电池进行充电,充电设备与电池接通时,充电设备的一个极只需与盖体19的中心部位对应接触,另一个极只需与电池的壳体接触即可,方便充电设备与电池的定位接触。同样,在注入电解液时,由于注液口25设置在了盖体19的中心部位,方便注液设备的定位,注液口设置在中部还可通实现电解液通道卷芯中间的通道进入卷芯,加快了注液速度和浸润速度。
当然,在其它实施例中,也只将注液口25设置在盖体19的中心位置或者只将正极柱17设置在盖体19的中心位置。
进一步的实施例中,如图8和图9所示,盖体19包括第一盖体24和第二盖体23,中转片16和极柱设置于第一盖体24,第一盖体24和第二盖体23密闭连接。如此设置,可以将极耳对应焊接在第二盖体23和中转片16上之后,并且将中转片16焊接于第一盖体24之后,再将第一盖体24和第二盖体23盖在外壳主体部上,最后将第一盖体24和第二盖体23进行密封连接即可。如此设置,方便极耳、中转片的焊接,能够有效提高生产效率。而且,中转片16与极柱连接,可以有效缩短与极柱导电连接的极耳长度。
本发明实施例还提供了一种新能源车辆,设置有如上所述的圆柱电池,因此,本实施例提供的新能源车辆,其电池散热效果较好。该有益效果的推导过程与上述圆柱电池所带来的有益效果的推导过程大体类似,此处不再赘述。
最后应说明的是: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。
Claims (12)
1.一种圆柱电池,其特征在于,包括:
外壳;
卷芯,包括相互重叠的正极片(12)、负极片(11)和隔膜,所述卷芯设置于所述外壳内,所述卷芯的第一端设置有多个第一正极耳或多个第一负极耳(21),所述第一正极耳由所述正极片(12)引出,所述第一负极耳(21)由所述负极片(11)引出,并且所述多个第一正极耳或所述多个第一负极耳(21)汇集连接至所述外壳的内壁上,以将卷芯热量传导至所述外壳上。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池,其特征在于,所述外壳的内底面上设置有导热层(20),所述多个第一正极耳或所述多个第一负极耳(21)汇集连接至所述导热层(20)。
3.根据权利要求1或2所述的圆柱电池,其特征在于,所述卷芯的第二端设置有多个第二正极耳(15)和多个第二负极耳(14),所述多个第二正极耳(15)由位于所述卷芯第一侧的正极片(12)引出,所述多个第二负极耳(14)由位于所述卷芯第二侧的负极片(11)引出。
4.根据权利要求3所述的圆柱电池,其特征在于,所述外壳包括:
外壳主体部(13),一端设置有开口;
盖体(19),密封在所述外壳主体部(13)的开口上,所述盖体(19)上设置有极柱,所述极柱与所述盖体(19)之间设置有绝缘层(18)。
5.根据权利要求4所述的圆柱电池,其特征在于,所述极柱包括正极柱(17)和负极柱(22),所述卷芯的第二端与所述盖体(19)相对应,所述正极柱(17)与所述卷芯第一侧相对应,所述负极柱(22)与所述卷芯第二侧相对应;所述多个第二正极耳(15)汇集连接至所述正极柱(17)上,所述多个第二负极耳(14)汇集连接至所述负极柱(22)上。
6.根据权利要求4所述的圆柱电池,其特征在于,所述盖体(19)和所述极柱中的一者与所述多个第二正极耳(15)导电连接,另一者与所述多个第二负极耳(14)导电连接。
7.根据权利要求5所述的圆柱电池,其特征在于,所述多个第二正极耳(15)通过中转片(16)连接至所述正极柱(17)上;和/或,
所述多个第二负极耳(14)通过中转片(16)连接至所述负极柱(22)上。
8.根据权利要求5所述的圆柱电池,其特征在于,所述盖体(19)包括第一盖体(24)和第二盖体(23),所述正极柱(17)设置于所述第一盖体(24),所述负极柱(22)设置于所述第二盖体(23),所述第一盖体(24)和所述第二盖体(23)密闭连接。
9.根据权利要求6所述的圆柱电池,其特征在于,所述盖体(19)包括第一盖体(24)和第二盖体(23),所述极柱设置于所述第一盖体(24),所述第一盖体(24)和所述第二盖体(23)密闭连接。
10.根据权利要求9所述的圆柱电池,其特征在于,所述盖体(19)上设置有注液口(25),所述极柱和/或所述注液口(25)设置于所述盖体(19)的中心位置。
11.根据权利要求3所述的圆柱电池,其特征在于,所述卷芯第一侧的每圈正极片(12)均引出有所述第二正极耳(15),所述卷芯第二侧的每圈负极片(11)均引出有所述第二负极耳(14)。
12.一种新能源车辆,其特征在于,包括如权利要求1-11任一项所述的圆柱电池。
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