CN114865183A - 一种圆柱电池及电池包 - Google Patents

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陈圣立
李勇军
林法稳
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Abstract

本发明公开了一种圆柱电池及电池包，该圆柱电池，包括：壳体；盖帽组件，所述壳体与所述盖帽组件之间绝缘配合，所述盖帽组件包括第一盖帽、第二盖帽、绝缘件，所述第一盖帽、所述第二盖帽通过所述绝缘件绝缘，并形成一个整体结构；电芯，所述电芯设置于所述壳体内，所述电芯的端面设置有第一极耳，以及与所述第一极耳位于同一端面的第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳的极性相反，所述第一极耳与所述第一盖帽连接，所述第二极耳与所述第二盖帽连接；有效的使第一盖帽和第二盖帽分别带有不同的极性，无需在圆柱电池的上端和下端分别设置极柱，从而降低的圆柱电池的高度，且在模组组装时，可有效的提高模组的内部空间利用率。

Description

一种圆柱电池及电池包
技术领域
本发明涉及电池与电池制造技术领域，具体是一种圆柱电池及电池包。
背景技术
锂电池是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。锂电池具有体积小、容量大、使用寿命长、自放电率低、无记忆效应、绿色环保等优点，目前被广泛应用于商用车、专用车、电动自行车、储能系统、医疗器械等。
现有的圆柱电池的正极柱、负极柱分别设置于圆柱电池的上端和下端，从而增加了圆柱电池的高度，且在模组组装时，圆柱电池的上端和下端均设置有极柱，导致圆柱电池的占用空间大，空间利用率底，组装后的电池模组能量密度较低。
发明内容
本发明的目的之一在于：提供一种圆柱电池，解决了现有技术中的圆柱电池的正极柱、负极柱分别设置于圆柱电池的上端和下端，从而增加了圆柱电池的高度的技术问题，实现了第一盖帽和第二盖帽分别带有不同的极性，圆柱电池无需再圆柱电池的上端和下端分别设置极柱，从而降低的圆柱电池的高度。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种圆柱电池，包括：
壳体；
盖帽组件，所述壳体与所述盖帽组件之间绝缘配合，所述盖帽组件包括第一盖帽、第二盖帽、绝缘件，所述第一盖帽、所述第二盖帽通过所述绝缘件绝缘，并形成一个整体结构；
电芯，所述电芯设置于所述壳体内，所述电芯的端面设置有第一极耳，以及与所述第一极耳位于同一端面的第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳的极性相反，所述第一极耳与所述第一盖帽连接，所述第二极耳与所述第二盖帽连接。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一盖帽和/或所述第二盖帽设置有凹陷部。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述凹陷部关于所述盖帽组件的直径镜像对称。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一盖帽和/或所述第二盖帽一体设置有凸起部，所述凸起部用于与圆柱电池的外部连接。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述凸起部关于所述盖帽组件的直径镜像对称。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述凹陷部的下表面向所述电芯凸出有凸出部。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一极耳与所述第一盖帽之间设置有第一转接片，所述第二极耳与所述第二盖帽之间设置有第二转接片。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一盖帽和/或所述第二盖帽与所述绝缘件连接的表面开设有多个纳米孔，所述绝缘件部分嵌入所述纳米孔中。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一盖帽为铝，所述第二盖帽为铜、铜镀镍、铜铝复合板中的一种。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一盖帽在所述电芯端面的正投影大于所述第二盖帽在所述电芯的正投影。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述第一盖帽、所述绝缘件、所述第二盖帽依次连接。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述绝缘件的绝缘电阻值大于2G ohm。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述壳体与所述盖帽组件之间设置有密封绝缘件。
本发明所述的一种圆柱电池的改进，所述密封绝缘件与所述绝缘件一体成型。
一种电池包，包括多个说明书前文所述的一种圆柱电池。
与现有技术相比，本发明取得的有益效果为：
一种圆柱电池，通过绝缘件将第一盖帽和第二盖帽进行绝缘，第一极耳与第二极耳的极性相反，使第一极耳、第二极耳可以分别与第一盖帽、第二盖帽连接，从而使第一盖帽和第二盖帽分别带有不同的极性，与现有的圆柱电池相比，本发明的圆柱电池无需再圆柱电池的上端和下端分别设置极柱，从而降低的圆柱电池的高度，且在模组组装时，可有效的提高模组的内部空间利用率，提高组装后的电池模组的能量密度，同时，第一极耳、第二极耳连接时，无需取决于电池极柱的面积，而是取决于第一盖帽、第二盖帽的面积，从而有效的增大了第一极耳与第一盖帽之间的接触面积、第二极耳与第二盖帽之间的接触面积，提高电池的过流能力。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的分解结构示意图。
图3为本发明电芯的结构示意图。
图4为本发明凹陷部的结构示意图。
图5为本发明凸起部的结构示意图。
图6为本发明另一的结构示意图。
附图标记：
100、壳体；110、卷边部；120、压接部；
200、盖帽组件；210、第一盖帽；211、凹陷部；212、凸起部；220、第二
盖帽；230、绝缘件；
300、电芯；310、第一极耳；320、第二极耳；
400、密封绝缘件；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了更好地理解本发明，下面结合图1至图6根据本发明实施例的圆柱电池进行详细描述。
请参阅图1-3，本发明实施例的一种圆柱电池，包括壳体100、盖帽组件200、电芯300，盖帽组件200与壳体100之间绝缘配合。
本发明实施例的盖帽组件200包括第一盖帽210、第二盖帽220、绝缘件230，第一盖帽210、第二盖帽220通过绝缘件230绝缘，并形成一个整体结构。通过第一盖帽210、第二盖帽220、绝缘件230的配合使用，绝缘件230有效的对第一盖帽210、第二盖帽220进行绝缘，并形成盖帽组件200。
本发明实施例的电芯300设置于壳体100内，电芯300的端面设置有第一极耳310，以及与第一极耳310位于同一端面的第二极耳320，第一极耳310与第二极耳320的极性相反，第一极耳310与第一盖帽210连接，第二极耳320与第二盖帽220连接。通过上述结构的设置，有效的使第一盖帽210和第二盖帽220分别带有不同的极性，同时第一极耳310与第一盖帽210之间的接触面积、第二极耳320与第二盖帽220之间的接触面积增大，有效的提高电池的过流能力。
需要说明的是，电芯300包括第一极片、第二极片、隔膜，隔膜设置于第一极片和第二极片之间，第一极片、隔膜、第二极片三者可以采用堆叠或卷绕的方式形成电芯300，第一极耳310设置于第一极片上，第二极耳320设置于第二极片上。另外，第一极耳310可以采用焊接的方式设置于第一极片上，也可以直接在第一极片上采用模切的方式模切出第一极耳310；第二极耳320可以采用焊接的方式设置于第二极片上，也可以直接在第二极片上采用模切的方式模切出第二极耳320。
需要说明的是，第一极耳310、第二极耳320的数量至少设置有一个，且当第一极耳310或第二极耳320为正极时，第一极耳310或第二极耳320设置为铝，当第一极耳310或第二极耳320为负极时，第一极耳310或第二极耳320设置为铜、铜镀镍、铜铝复合板中的一种。
本发明实施例的一种圆柱电池，首先盖帽组件200包括第一盖帽210、第二盖帽220、绝缘件230，第一盖帽210、第二盖帽220通过绝缘件230绝缘，并形成一个整体结构，其次电芯300的端面设置有第一极耳310，以及与第一极耳310位于同于端面的第二极耳320，将第一极耳310与第一盖帽210连接，第二极耳320与第二盖帽220连接，最后将盖帽组件200与壳体100之间绝缘配合，以对壳体100与盖帽组件200之间进行绝缘，防止电池短路。这样，本发明实施例的一种圆柱电池通过绝缘件230将第一盖帽210和第二盖帽220进行绝缘，第一极耳310与第二极耳320的极性相反，使第一极耳310、第二极耳320可以分别与第一盖帽210、第二盖帽220连接，从而使第一盖帽210和第二盖帽220分别带有不同的极性，与现有的圆柱电池相比，本发明实施例的圆柱电池无需在圆柱电池的上端和下端分别设置极柱，从而降低的圆柱电池的高度，且在模组组装时，可有效的提高模组的内部空间利用率，提高组装后的电池模组的能量密度，同时，第一极耳310、第二极耳320连接时，无需取决于电池极柱的面积，而是取决于第一盖帽210、第二盖帽220的面积，从而有效的增大了第一极耳310与第一盖帽210之间的接触面积、第二极耳320与第二盖帽220之间的接触面积，提高电池的过流能力。
另外，本发明实施例不需要在盖帽组件200上设置极柱，节约电池的高度空间，从而提高电池的能量密度。再者，本发明实施例的盖帽组件200与壳体100之间绝缘配合，有效的防止盖帽组件200与壳体100之间有通电的可能，从而防止电池短路。
在一个实施例中，请参阅图4，本发明实施例的第一盖帽210和/或第二盖帽220设置有凹陷部。
需要说明的是，本发明实施例的凹陷部包括以下三种结构形式。
第一种，第一盖帽210设置有凹陷部，第一盖帽210可通过凹陷部与第一极耳310连接，有效的缩短第一盖帽210与第一极耳310之间的距离，从而辅助第一盖帽210与第一极耳310之间的连接，同时可有效的防止第一盖帽210与第一极耳310虚焊；
第二种，第二盖帽220设置有凹陷部，第二盖帽220可通过凹陷部与第二极耳320连接，有效的缩短第二盖帽220与第二极耳320之间的距离，从而辅助第二盖帽220与第二极耳320之间的连接，同时可有效的防止第二盖帽220与第二极耳320虚焊；
第三种，第一盖帽210和第二盖帽220均设置有凹陷部，第一盖帽210可通过凹陷部与第一极耳310连接，第二盖帽220可通过凹陷部与第二极耳320连接，有效的缩短第一盖帽210与第一极耳310之间的距离、第二盖帽220与第二极耳320之间的距离，从而辅助第一盖帽210与第一极耳310之间的连接，第二盖帽220与第二极耳320之间的连接，凹陷部也具有防止第一极耳310、第二极耳320虚焊。
进一步的，凹陷部关于所述盖帽组件200的直径镜像对称。当第一盖帽210和第二盖帽220上均设置有凹陷部时，第一盖帽210上的凹陷部与第二盖帽220上的凹陷部关于盖帽组件200的直径镜像对称，有效的对凹陷部的位置进行设置，同时，在生产过程中，便于第一盖帽210和第二盖帽220使用同一加工模具，有效的减小加工模具的成本。
具体的，凹陷部的下表面向电芯300凸出有凸部。通过凸部的设置，凸部为凹陷部的下表面向电芯300凸出的部分，对电芯300进行限位的效果，有效的防止在使用过程中电芯300发生位移，同时，凸部可有效的抵靠极耳，增加焊接的可靠性。
在一个实施例中，请参阅图5，本发明实施例的第一盖帽210和/或第二盖帽220设置有凸起部。壳体100包括形成在盖帽组件200的下部处的卷边部110以及形成在盖帽组件200的上部的向内弯曲的压接部120，电池墩封前，需要在壳体100上设置有卷边部110，为电池墩封做准备，电池墩封后，壳体100上形成有盖帽组件200的上部的向内弯曲的压接部120，由于盖帽组件200通过墩封设置于壳体100上，第一盖帽210的端面、第二盖帽220的端面低于壳体100的顶部端面，通过凸起部的设置，凸起部设置于第一盖帽210和/或第二盖帽220上，有效的使凸起部的端面超出壳体100的顶部端面，从而辅助第一盖帽210、第二盖帽220与电池配合使用的器件连接，进而防止电池与其配合使用的器件接触不良。
需要说明的是，本发明实施例的凸起部包括以下三种结构形式。
第一种，第一盖帽210设置有凸起部；
第二种，第二盖帽220设置有凸起部；
第三种，第一盖帽210和第二盖帽220均设置有凸起部。
进一步的，凸起部关于所述盖帽组件200的直径镜像对称。当第一盖帽210和第二盖帽220上均设置有凸起部时，第一盖帽210上的凸起部与第二盖帽220上的凸起部关于盖帽组件200的直径镜像对称，有效的对凸起部的位置进行设置，同时，在生产过程中，便于第一盖帽210和第二盖帽220使用同一加工模具，有效的减小加工模具的成本。
需要说明的是，请参阅图6，第一盖帽210上可同时设置有凸起部和凹陷部，第二盖帽220上可同时设置有凸起部和凹陷部，既可以缩短第一盖帽210与第一极耳310之间的距离、第二盖帽220与第二极耳320之间的距离，又可以使第一凸起部212的端面、第二凸起部的端面超出壳体100的顶部端面，从而辅助第一盖帽210、第二盖帽220与电池配合使用的器件连接。
需要说明的使，凸起部的横截面形状、凹陷部的横截面形状可以为方形、圆形、三角形、梯形等，使用时可根据实际情况进行设置，同时，凸起部的尺寸和数量、凹陷部的尺寸和数量也可根据实际需求进行设置。
在一个实施例中，本发明实施例的第一极耳310与第一盖帽210之间设置有第一转接片，第二极耳320与第二盖帽220之间设置有第二转接片。第一极耳310与第一盖帽210之间可以为直接或间接连接，第二极耳320与第二盖帽220之间可以为直接或间接连接，间接连接时，第一极耳310可以通过第一极耳310的转接片与第一盖帽210连接，第二极耳320可以通过第二极耳320的转接片与第二盖帽220连接，转接片的材质可以与连接的极耳的材质相同或不同。
在一个实施例中，本发明实施例的第一盖帽210和/或第二盖帽220与绝缘件230连接的表面开设有多个纳米孔，绝缘件230部分嵌入纳米孔中，第一盖帽210和/或第二盖帽220上设置纳米孔，在通过注塑的方式将绝缘件230设置于第一盖帽210和第二盖帽220之间，使三者连接为一个整体结构，绝缘件230的部分嵌入纳米孔中，从而提升第一盖帽210、第二盖帽220与绝缘件230之间的结合力，并且保障第一盖帽210、第二盖帽220与绝缘件230的连接处气密性良好。
需要说明的是，纳米孔的孔径、深度。及相邻两个孔之间的距离可以根据实际需求进行调节。
需要说明的是，本发明第一盖帽210和/或第二盖帽220可以通过激光雕刻或化学腐蚀形成多个纳米孔。另外，相较于通常的化学腐蚀处理，激光雕刻成孔速率快，效率高，更环保，并可通过调节雕刻参数得到所需要的纳米孔的形态、孔径、孔分布的密度等。再者，绝缘件230为PP或PE中的一种。
在一个实施例中，本发明实施例的第一盖帽210为铝，第二盖帽220为铜、铜镀镍、铜铝复合板中的一种。通过将第一盖帽210为铝的设置，第二盖帽220为铜、铜镀镍、铜铝复合板中的一种的设置，有效的对第一盖帽210的材质、第二盖帽220的材质进行设置，在使用过程中，可根据实际需求进行选择。
进一步的，第一盖帽210在电芯300端面的正投影大于第二盖帽220在电芯300的正投影。第一盖帽210为铝，第二盖帽220为铜的设置，铝的过流能力小于铜的过流能力，为了使第一盖帽210与第二盖帽220的过流能力相同，需要使第一盖帽210的上表面的面积大于第二盖帽220的上表面的面积。
在一个实施例中，本发明实施例的第一盖帽210、绝缘件230、第二盖帽220依次连接。通过第一盖帽210、绝缘件230、第二盖帽220依次连接，绝缘件230设置于第一盖帽210和第二盖帽220之间，有效的对第一盖帽210和第二盖帽220进行绝缘，防止第一盖帽210与第二盖帽220由于误触导致短路。
在一个实施例中，本发明实施例的绝缘件230的绝缘电阻值为2G ohm，有效的对第一盖帽210和第二盖帽220之间进行绝缘，辅助第一盖帽210和第二盖帽220分别带有不同的极性，同时，省去了现有电池的顶盖需要加工极柱这一工序，节约成本。
需要说明的是，绝缘电阻是电气设备和电气线路最基本的绝缘指标。对于低压电气装置的交接试验，常温下电动机、配电设备和配电线路的绝缘电阻不应低于0.5MΩ(对于运行中的设备和线路，绝缘电阻不应低于1MΩ/kV)。低压电器及其连接电缆和二次回路的绝缘电阻一般不应低于1MΩ；在比较潮湿的环境不应低于0.5MΩ；二次回路小母线的绝缘电阻不应低于10MΩ。I类手持电动工具的绝缘电阻不应低于2MΩ。1GΩ＝1000MΩ，欧姆：Ω或ohm为电阻值。
在一个实施例中，本发明实施例的壳体100与盖帽组件200之间设置有密封绝缘件400。通过密封绝缘件400的设置，有效的对壳体100与盖帽组件200之间进行绝缘，同时加强壳体100与盖帽组件200之间的密封效果，防止电池出现漏气的现象。
进一步的，密封绝缘件400与绝缘件230一体成型。当密封绝缘件400与绝缘件230一体成型时，密封绝缘件400与绝缘件230之间需要预留安装第一盖帽210、第二盖帽220的空间，从而保证后续第一极耳310与第一盖帽210连接，第二极耳320与第二盖帽220连接。
需要说明的是，壳体100、盖帽组件200与密封绝缘件400连接的表面可以采用纳米化处理的方式进行密封，或将密封绝缘件400粘合在壳体100与盖帽组件200之间的方式进行密封，另外，采用纳米化处理后，可有效的提高壳体100、盖帽组件200与密封绝缘件400之间的结合力度，进一步提高壳体100与盖帽组件200之间的气密性。
需要说明的是，本申请的防爆阀设置于壳体100的底部，可通过激光刻蚀，或激光焊接的方式在壳体100的底部形成防爆阀，激光刻蚀的图案可以设置为圆弧形、三角形、方形、梯形、椭圆形、波浪线等，使用时，可根据实际需求进行选择。
本发明实施例一种电池包，包括多个上述任一实施例的一种圆柱电池。该电池的第一盖帽210、第二盖帽220与绝缘件230之间的结合力强，第一盖帽210、第二盖帽220与绝缘件230的连接处气密性良好，从而保障电池的气密性效果，同时，无需对盖帽组件200加工极柱，节约成本，进而提高电池模组的气密性效果，降低成本。
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。

Claims (15)

1.一种圆柱电池，其特征在于，包括：
壳体；
盖帽组件，所述壳体与所述盖帽组件之间绝缘配合，所述盖帽组件包括第一盖帽、第二盖帽、绝缘件，所述第一盖帽、所述第二盖帽通过所述绝缘件绝缘，并形成一个整体结构；
电芯，所述电芯设置于所述壳体内，所述电芯的端面设置有第一极耳，以及与所述第一极耳位于同一端面的第二极耳，所述第一极耳与所述第二极耳的极性相反，所述第一极耳与所述第一盖帽连接，所述第二极耳与所述第二盖帽连接。
2.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一盖帽和/或所述第二盖帽设置有凹陷部。
3.如权利要求2所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述凹陷部关于所述盖帽组件的直径镜像对称。
4.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一盖帽和/或所述第二盖帽一体设置有凸起部，所述凸起部用于与圆柱电池的外部连接。
5.如权利要求4所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述凸起部关于所述盖帽组件的直径镜像对称。
6.如权利要求2所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述凹陷部的下表面向所述电芯凸出有凸出部。
7.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一极耳与所述第一盖帽之间设置有第一转接片，所述第二极耳与所述第二盖帽之间设置有第二转接片。
8.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一盖帽和/或所述第二盖帽与所述绝缘件连接的表面开设有多个纳米孔，所述绝缘件部分嵌入所述纳米孔中。
9.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一盖帽为铝，所述第二盖帽为铜、铜镀镍、铜铝复合板中的一种。
10.如权利要求9所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一盖帽在所述电芯端面的正投影大于所述第二盖帽在所述电芯的正投影。
11.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述第一盖帽、所述绝缘件、所述第二盖帽依次连接。
12.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述绝缘件的绝缘电阻值大于2Gohm。
13.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述壳体与所述盖帽组件之间设置有密封绝缘件。
14.如权利要求13所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述密封绝缘件与所述绝缘件一体成型。
15.一种电池包，其特征在于，包括多个权利要求1-14任意一项所述的一种圆柱电池。
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