CN114976509A - 柱形电芯及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柱形电芯及其制备方法，而柱形电芯包括上集流盘、下集流盘、内芯及导电胶。内芯包含芯体及沿芯体的高度方向凸出且凸出方向相反的负极外露集流体和正极外露集流体，负极外露集流体与芯体中的负极极片电性连接，正极外露集流体与芯体中的正极极片电性连接，正极外露集流体和/或负极外露集流体远离芯体的末端部为平齐端部，正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助导电胶与上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，对应地，负极外露集流体或正极外露集流体远离芯体的末端部与上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接。导电胶的厚度为d，平齐端部的平面度最大值为D，其中，0≤D≤d；以解决激光焊接困难和粘接电阻过大的问题。

Description

柱形电芯及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池领域，特别是涉及一种二次电池的柱形电芯及其制备方法。
背景技术
二次电池广泛地应用于新能源电动汽车、电动摩托车、电子产品等场合中，为新能源电动汽车、电动摩托车及电子产品提供工作所需的电源。
其中，对于圆柱电芯尤其是大尺寸无极耳圆柱电芯来说，它是在卷芯卷绕后通过焊接的方式把卷芯上的正负全极耳(集流体铜铝箔)焊接在正极、负极集流盘(例如壳体和盖体)上，但是集流体铜铝箔与集流盘(例如壳体或盖体)的激光焊接非常困难，导致生产良率较低。
另，现有的圆柱电芯的内部轴向与径向散热效果差、卷芯芯部的极片卷绕曲率半径太小，增大了圆柱电芯内部的温差，缩短了圆柱电芯的寿命，降低了圆柱电芯的安全性。
因此，急需要一种新的柱形电芯及其制备方法来克服上述的一种或多种缺陷。
发明内容
本发明的一目的在于提供一种柱形电芯，以解决激光焊接的困难和粘接电阻过大的问题。
本发明的另一目的提供一种柱形电芯的制备方法，以解决激光焊接的困难和粘接电阻过大的问题。
为实现上述的目的，本发明的柱形电芯包括上集流盘、下集流盘、内芯及导电胶。所述内芯包含芯体及彼此沿所述芯体的高度方向凸出且凸出方向相反的负极外露集流体和正极外露集流体，所述负极外露集流体与所述芯体中的负极极片电性连接，所述正极外露集流体与所述芯体中的正极极片电性连接，所述正极外露集流体和/或负极外露集流体远离所述芯体的末端部为平齐端部；所述正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助所述导电胶与所述上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，对应地，所述负极外露集流体或正极外露集流体远离所述芯体的末端部与所述上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接。所述导电胶的厚度为d，所述平齐端部的平面度最大值为D，其中，0≤D≤d。
较佳地，所述负极外露集流体或正极外露集流体远离所述芯体的末端部借助所述导电胶与所述上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接，或者，所述负极外露集流体或正极外露集流体远离所述芯体的末端部与所述上集流盘和下集流盘中的另一者焊接在一起。
较佳地，所述内芯还包括被所述芯体包围的散热体，所述散热体沿所述芯体的高度方向延伸，所述散热体与所述上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，所述散热体与所述上集流盘和下集流盘中的另一者呈导热的绝缘连接，或者，所述散热体分别与所述上集流盘和下集流盘呈导热的绝缘连接。
较佳地，本发明的柱形电芯还包括与所述上集流盘呈绝缘的密封连接的外壳，所述上集流盘与所述外壳共同围出收容所述内芯和导电胶的容纳空间，所述下集流盘与所述外壳导电连接，所述散热体的一端通过绝缘垫片与所述上集流盘及下集流盘中的一者呈导热的绝缘连接，所述散热体相对的另一端与所述上集流盘及下集流盘中的另一者导电连接；或者，所述散热体的上端与所述上集流盘呈导热的绝缘连接，所述散热体的下端与所述下集流盘呈导热的绝缘连接。
较佳地，本发明的柱形电芯还包括与所述上集流盘密封连接的外壳，所述上集流盘与所述外壳共同围出收容所述内芯和导电胶的容纳空间，所述下集流盘与所述外壳呈导热的绝缘连接，所述下集流盘还与所述散热体的下端导电连接，所述上集流盘开设有贯穿孔，所述散热体的上端向上穿置于所述贯穿孔中并与所述上集流盘绝缘连接。
较佳地，本发明的柱形电芯还包括位于所述上集流盘上方的外接集流盘，所述外接集流盘套装于所述散热体的上端并与所述散热体导电连接，所述外接集流盘还与所述上集流盘绝缘连接。
较佳地，所述贯穿孔套装有绝缘隔圈，所述散热体的上端穿置于所述绝缘隔圈中，所述散热体通过所述绝缘隔圈与所述上集流盘绝缘连接。
较佳地，所述散热体为空心管体或实心棒体，所述空心管体的至少一端呈封闭布置，或者，所述空心管体的两端各呈敞开布置。
较佳地，在所述芯体中，正极极片的厚度为d1，负极极片的厚度为d2，隔膜的厚度为d3，其中，d≥d1+d2+2d3+D。
较佳地，0≤D≤0.5*d，0≤D≤0.5毫米。
较佳地，本发明的柱形电芯还包括与所述上集流盘呈绝缘的密封连接的外壳，所述外壳的底部形成所述下集流盘。
为实现上述的目的，本发明的柱形电芯的制备方法包括如下步骤：
(1)提供第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片，将第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片一起卷绕或折叠，以形成出芯体及彼此沿芯体的高度方向凸出且凸出方向相反的负极外露集流体和正极外露集流体；
(2)沿垂直于芯体的高度方向将负极外露集流体和/或正极外露集流体的远离芯体的末端部切平以形成平齐端部，且平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶的厚度，D为平齐端部的平面度最大值；以及
(3)提供上集流盘和下集流盘，使正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助导电胶与上集流盘和下集流盘中一者的导电连接，对应地，负极外露集流体或正极外露集流体远离芯体的末端部与上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接。
较佳地，在步骤(3)中，还提供一散热体，将散热体沿芯体的高度方向插置于芯体的内部空间中，使散热体与上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，以及使散热体与上集流盘和下集流盘中的另一者呈导热的绝缘连接，或者，使散热体分别与上集流盘和下集流盘呈导热的绝缘连接。
为实现上述的目的，本发明的柱形电芯的制备方法包括如下步骤：
(1)提供散热体、上集流盘及下集流盘，将上集流盘、散热体及下集流盘三者固定在一起以形成竖直截面为“工”字型的芯件，且使散热体至少与上集流盘和下集流盘中的一者呈导热的绝缘连接；
(2)提供第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片，将第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片一起卷绕于“工”字型的芯件上，使得负极极片凸出隔膜的外露部分在卷绕过程中受上集流盘及下集流盘中的一者挤压限位而形成末端部为平齐端部的负极外露集流体，使得正极极片凸出隔膜的外露部分在卷绕过程中受上集流盘及下集流盘中的另一者挤压限位而形成末端部为平齐端部的正极外露集流体，且平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶的厚度，D为平齐端部的平面度最大值；以及
(3)提供导电胶，使负极外露集流体和正极外露集流体中一者的末端部借助导电胶与上集流盘导电连接，还使得负极外露集流体和正极外露集流体中另一者的末端部借助导电胶与下集流盘导电连接。
与现有技术相比，由于正极外露集流体和/或负极外露集流体远离芯体的末端部为平齐端部，平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶的厚度，D为平齐端部的平面度最大值，使得正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部与上集流盘或下集流盘的距离足够短，在正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助导电胶与上集流盘和下集流盘中的一者导电连接时，可以减少导电胶导电部分的厚度，避免粘接后电阻过大的问题；正由于正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助导电胶与上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，故避免了激光焊接所存在难度大和生产良率低的问题。
附图说明
图1为本发明第一实施例的柱形电芯由上往下看的平面图。
图2为沿图1中A-A线段剖切的内部图。
图3为图2在隐藏导电胶、芯体、负极外露集流体和正极外露集流体后的内部图。
图4为本发明第一实施例之柱形电芯中的内芯由上往下看且在隐藏散热体后的平面图。
图5为图4沿箭头C观看的平面图。
图6为本发明第二实施例的柱形电芯由上往下看的平面图。
图7为沿图6中E-E线段剖切的内部图。
图8为图7在隐藏导电胶、芯体、负极外露集流体和正极外露集流体后的内部图。
图9为图8在隐藏散热体后的内部图。
图10是本发明第三实施例的柱形电芯的内部图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
请参阅图1，本发明第一实施例的柱形电芯100的横截面之外轮廓为圆形，当然，根据实际需要还可为正多边形、矩形或图10所示的长方形，故不以图1所示为限。
再结合图2至图5，第一实施例的柱形电芯100包括上集流盘10、下集流盘20、内芯30、导电胶40及外壳50。外壳50与上集流盘10呈绝缘的密封连接，以确保外壳50与上集流盘10之间绝缘和密封，从而防止上集流盘10与外壳50之间的短路连接；上集流盘10与外壳50共同围出收容内芯30和导电胶40的容纳空间60，由外壳50和上集流盘10共同包围内芯30和导电胶40。下集流盘20是由外壳50的底部形成，由外壳50引出一个电极(不限于负极)，故下集流盘20与外壳50不需要分开；如果不用外壳50导出电极，例如正负极都从顶部引出，那么下集流盘20与外壳50之间还应该有一个绝缘碗76，具体见下面描述到的第二实施例中。
再结合图2至图5，内芯30包含芯体30a、被芯体30a包围的散热体30d及彼此沿芯体30a的高度方向(即双箭头B所指)凸出且凸出方向相反的负极外露集流体30b和正极外露集流体30c。负极外露集流体30b与芯体30a的负极极片31电性连接，较优的是，负极极片31凸出隔膜33(34)的外露部分形成负极外露集流体30b，这样避免单独制造负极外露集流体30b及使负极外露集流体30b与负极极片31电性连接的麻烦；正极外露集流体30c与芯体30a的正极极片32电性连接，较优的是，正极极片32凸出隔膜33(34)的外露部分形成正极外露集流体30c，这样避免单独制造正极外露集流体30c及使正极外露集流体30c与正极极片32电性连接的麻烦；正极外露集流体30c的上末端部30c1和负极外露集流体30b的下末端部30b1各为平齐端部，平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶40的厚度，D为平齐端部的平面度最大值，D是大于或等于0且小于或等于0.5毫米，以将导电胶40的实际导电厚度控制在0.5毫米以下(含0.5毫米)，当然导电胶40的总厚度可以远大于0.5毫米，以便保证与外露集流体(指正极外露集流体30c、负极外露集流体30b)的可靠粘接；优选的，平齐端部的平面度为大于或等于0且小于或等于0.2毫米，远小于现有技术中通过卷绕或叠片工艺而不进行端部平面度修正直接形成的端部平面度；需要解释的是，平面度是指：过平齐端部中的最低点并与芯体30a相垂直的平面和过平齐端部中的最高点并与芯体30a之高度方向相垂直的平面之间的距离；正极外露集流体30c的上末端部30c1借助导电胶40与上集流盘10导电连接，由上集流盘10引出正极，并实现电与热从上集流盘10传出；负极外露集流体30b的下末端部30b1借助导电胶40与下集流盘20导电连接，下集流盘20由外壳50的底部形成且从底部引出负极，以实现电与热从外壳50的底部传出。散热体30d沿芯体30a的高度方向延伸，散热体30d的下端通过绝缘垫片71与下集流盘20呈导热的绝缘连接，以通过绝缘垫片71，使得散热体30d与下集流盘20呈导热的绝缘连接，从而便于在底部做热管理设计，散热体30d的上端与上集流盘10导电连接，较优的是，散热体30d的上端沿芯体30a的高度方向与上集流盘10彼此抵触，以实现散热体30d与上集流盘10接触导电连接，并便于散热体30d将热传导至上集流盘10，再由上集流盘10传出。更具体地，如下：
如图2和图3所示，散热体30d为空心管体，且空心管体的两端呈封闭状态，以使得散热体30d的内部能储放冷却介质35，并形成合适的气压，以便在工作温度区间冷却介质35可以在气态和液态之间转换，从而提高散热体30d的散热效果，当然，根据实际需要，空心管体也可呈一端封闭而另一端敞开的布置，或者，两端都是敞开的布置，只利用管体传热，又或者，散热体30d为实心棒体等，故不以图2和图3所示为限。需要说明的是，于第一实施例中，由于散热体30d的下端通过绝缘垫片71与下集流盘20呈导热的绝缘连接，散热体30d的上端与上集流盘10导电连接，此时的散热体30d需要使用导电材料，并使用绝缘垫片71在下部做绝缘处理，当然，根据实际需要，也可以使用绝缘垫片71在上部做绝缘处理，即散热体30d之上端通过绝缘垫片71与上集流盘10呈导热的绝缘连接，散热体30d之下端与下集流盘20导电连接。当散热体30d使用导电材料，以及散热体30d分别与上集流盘10和下集流盘20呈导热的绝缘连接时，此时在散热体30d的下端与下集流盘20之间及散热体30d的上端与上集体流10之间各设有绝缘垫片71即可。另，当散热体30d使用绝缘导热材料时，此时就不再需要绝缘热片71，即可实现散热体30d的上端与上集流盘10之间及散热体30d的下端与下集流盘20之间的导热绝缘连接，但这样正负极就只能从两端引出，或者利用外壳50把其中一个电极转换到同一端去了。
另，D大于或等于0且小于或等于0.5*d，以使得导电胶40导电部分的厚度处于最合适的范围，更有效地避免粘接电阻过大的问题；
此外，正极极片32的厚度为d1，负极极片31的厚度为d2，隔膜33(34)的厚度为d3，其中，d≥d1+d2+2d3+D，可以确保导电胶40与集流体(指正极外露集流体30c、负极外露集流体30b)的单面粘接面积大于等于导电胶40与集流盘(指上集流盘10、下集流盘20)的粘接面积，因为对于每一圈导电胶40来说，导电胶40与集流盘粘接的周长和导电胶40与集流体粘接的周长是几乎相等的，所以只需要保证导电胶40的厚度足够，就可以确保导电胶40与集流体的粘接面积；此种设计通过增大导电胶40与集流体的接触面积，能够大幅降低电流流过导电胶40的体电阻。
其中，在第一实施例的柱形电芯100中，由于外壳50引出负极而上集流盘10引出正极，此种正负极的引出方式适用于类似常规18650圆柱电芯金属材质的外壳50，虽然整个外壳50都带负电，但不建议从外壳50的顶部引出负极，因为钢材质的外壳50又薄又高而导致电阻较大；而对于类似26650的铝材料的外壳50，正极是从外壳50的底部引出，也可以从外壳50之顶部的周边一圈引出，负极是从上集流盘10引出，这是因为铝材质的外壳50相对较厚，电导率也高，允许正负极都从顶部单面引线。当正极做成从外壳50引出时，此时需要将正极外露集流体30c的上末端部30c1朝向外壳50的底部并借助导电胶40与外壳50的形成下集流盘20的底部导电连接，对应地，将负极外露集流体30b的下末端部30b1朝向上集流盘10并与上集流盘10导电连接，但这是另一实施。举例而言，正极外露集流体30c和负极外露集流体30b为箔片，但不以此举例为限。
参阅图6至图9所示，第二实施例的柱形电芯100`与第一实施例的柱形电芯100的结构基本相同，区别点如下：
(a)于第二实施例中，外壳50与上集流盘10密封连接，即，确保外壳50与上集流盘10之间密封即可，故外壳50可不带电(但应形成铝材料的外壳带正电、钢材料的外壳带负电的虚电位)；另，只要能实现外壳50与上集流盘10的有效密封，外壳50也可以采用有机复合材料；而于第一实施例中，外壳50是与上集流盘10呈绝缘的密封连接，即既要密封又要绝缘。
(b)于第二实施例中，下集流盘20与外壳50呈导热的绝缘连接，而实现呈导热的绝缘连接较优方式是，在下集流盘20与外壳50之间设有绝缘碗76，绝缘碗76套装于外壳50的底部并被该底部与下集流盘20所抵接，以确保下集流盘20无法与外壳50导电连接，还便于在外壳50的底部做热管理；同时，下集流盘20还与散热体30d的下端导电连接，例如，下集流盘20与散热体30d的下端焊接连接，以确保电与热能有效地传递给散热体30d；而于第一实施例中，下集流盘20由外壳50的底部形成，下集流盘20还通过绝缘垫片71与散热体30d的下端呈导热的绝缘连接。
(c)于第二实施例中，上集流盘10开设有贯穿孔11，使得上集流盘10为集流圈，散热体30d的上端向上穿置于贯穿孔11中并与上集流盘10绝缘连接，防止上集流盘10与散热体30d导电连接；而于第一实施例中，上集流盘10没开设有贯穿孔11，散热体30d的上端与上集流盘10导电连接。
(d)于第二实施例中，柱形电芯100`还包括位于上集流盘10上方的外接集流盘73，外接集流盘73套装于散热体30d的上端并与散热体30d导电连接，外接集流盘73还与上集流盘10绝缘连接，较优的是，外接集流盘73与上集流盘10之间设有绝缘隔垫75，绝缘隔垫75被夹于外接集流盘73与上集流盘10之间，以简化外接集流盘73与上集流盘10的绝缘连接；同时，实现上集流盘10与散热体30d绝缘连接的较优方式是：贯穿孔11套装有绝缘隔圈72，散热体30d的上端穿置于绝缘隔圈72中，散热体30d通过绝缘隔圈72与上集流盘10绝缘连接，另，绝缘隔圈72还用来实现散热体30d与贯穿孔11之间的密封；具体地，散热体30d与外接集流盘73焊接或者直接做成一体，外接集流盘73的外径大于散热体30d，用于将热与电从柱形电芯100`的底部内侧传导到顶部引出；而于第一实施例中，柱形电芯100不包括外接集流盘73，对应地，柱形电芯100也不包括绝缘隔垫75。
(e)于图7所示的第二实施例中，由于外接集流盘73需要引出正极而上集流盘10引出负极，此时，正极外露集流体30c是借助导电胶40与下集流盘20导电连接，负极外露集流体30b借助导电胶40与上集流盘10导电连接；而于图1所示的第一实施例中，由于上集流盘10引出正极而外壳50引出负极，故正极外露集流体30c是借助导电胶40与上集流盘10导电连接，负极外露集流体30b借助导电胶40与下集流盘20导电连接。
综上，除上述的(a)至(e)外，第二实施例的柱形电芯100`与第一实施例的柱形电芯100的结构相同，故在此不再赘述。需要说明的是，由于第二实施例的下集流盘20的电和热是通过散热体30d从柱形电芯100`的顶部引出，故散热体30d必须使用导电材料。
请参阅图10，第三实施例的柱形电芯100``与第一实施例的柱形电芯100的结构基本相同，区别点如下：
a)于第三实施例中，柱形电芯100``的横截面之外轮廓为长形方；而于第一实施例中，柱形电芯100的横截面之外轮廓为圆形。
b)于第三实施例中，柱形电芯100``不设有散热体30d，而于第一实施例中，柱形电芯100设有散热体30d。
除上述区别a)和b)外，其它与第一实施例中相，故在此不再赘述。
结合上述的第一实施例至第三实施例的内容得知，本发明的柱形电芯的一制备方法包括如下步骤：
(1)提供第一隔膜33、负极极片31、第二隔膜34及正极极片32，将第一隔膜33、负极极片31、第二隔膜34及正极极片32一起卷绕或折叠，以形成出芯体30a及彼此沿芯体30a的高度方向凸出且凸出方向相反的负极外露集流体30b和正极外露集流体30c；
(2)沿垂直于芯体30a的高度方向将负极外露集流体30b和/或正极外露集流体30c的远离芯体30a的末端部切平以形成平齐端部，且平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶40的厚度，D为平齐端部的平面度最大值；以及
(3)提供上集流盘10和下集流盘20，使正极外露集流体30c或负极外露集流体30b的平齐端部借助导电胶40与上集流盘10和下集流盘20中一者的导电连接，对应地，负极外露集流体30b或正极外露集流体30c远离芯体30a的末端部与上集流盘10和下集流盘20中的另一者导电连接；具体地，在步骤骤(3)中，还提供一散热体30d，将散热体30d沿芯体30a的高度方向插置于芯体30a的内部空间中，使散热体30d与上集流盘10和下集流盘20中的一者导电连接，以及使散热体30d与上集流盘10和下集流盘20中的另一者呈导热的绝缘连接，或者，使散热体30d分别与上集流盘10和下集流盘20呈导热的绝缘连接；具体地，关于散热体30d、上集流盘10和下集流盘20三者具体关系已在前面的第一实施例和第二实施例作详细的描述，故在此不再赘述；另，为便于卷绕的芯体30a与外界的卷针分离，故在卷绕时，先在卷针上套有卷筒，然后再将第一隔膜33、负极极片31、第二隔膜34和正极极片32一起卷绕于卷筒中，最后将散热体30d插入于卷筒中。
结合上述的第一实施例和第二实施例的内容得知，本发明的柱形电芯的另一制备方法包括如下步骤：
(1)提供散热体30d、上集流盘10及下集流盘20，将上集流盘10、散热体30d及下集流盘20三者固定在一起以形成竖直截面为“工”字型的芯件，且使散热体30d至少与上集流盘10和下集流盘20中的一者呈导热的绝缘连接，具体地，关于散热体30d、上集流盘10和下集流盘20三者具体关系已在前面的第一实施例和第二实施例作详细的描述，故在此不再赘述；
(2)提供第一隔膜33、负极极片31、第二隔膜34及正极极片32，将第一隔膜33、负极极片31、第二隔膜34及正极极片32一起卷绕于“工”字型的芯件上，较优的是，第一隔膜33、负极极片31、第二隔膜34及正极极片32四者的轴向长度稍大于“工”字型芯件的内部空间的尺寸，这样使得负极极片31凸出隔膜33(34)的外露部分在卷绕过程中受上集流盘10及下集流盘20中的一者挤压限位而形成末端部为平齐端部的负极外露集流体30b，使得正极极片32凸出隔膜33(34)的外露部分在卷绕过程中受上集流盘10及下集流盘20中的另一者挤压限位而形成末端部为平齐端部的正极外露集流体30c，且平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶40的厚度，D为平齐端部的平面度最大值；以及
(3)提供导电胶40，使负极外露集流体30b和正极外露集流体30c中一者的末端部借助导电胶40与上集流盘10导电连接，还使得负极外露集流体30b和正极外露集流体30c中另一者的末端部借助导电胶40与下集流盘20导电连接。
与现有技术相比，由于正极外露集流体30c和/或负极外露集流体30c远离芯体的末端部为平齐端部，平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶的厚度，D为平齐端部的平面度最大值，使得正极外露集流体30c或负极外露集流体30b的平齐端部与上集流盘10或下集流盘20的距离足够短，在正极外露集流体30c或负极外露集流体30b的平齐端部借助导电胶40与上集流盘10和下集流盘20中的一者导电连接时，可以减少导电胶40导电部分的厚度，避免粘接电阻过大的问题，避免粘接电阻过大的原理是：由于正极外露集流体30c和负极外露集流体30b对应为铜箔和铝箔，铜的导电率是1.75×10-8，导电胶≥1×10-4，两者相差接近4个数量级，但是铜箔的厚度6～8μm，最大长度近80mm，而导电胶40的与集流盘的接触面积是正极外露集流体30c和负极外露集流体30b截面积的10倍以上，导电胶40的导电平均长度≈0.1mm，所以导电胶40的总电阻相当于铜箔总电阻的倍数≈(10-4*0.1/100)/(1.75*10-8*80/6)＝10-7/23.33*10-8≈0.43倍，还不到铜铝箔本身的阻值；另，正由于正极外露集流体30c或负极外露集流体30b的平齐端部借助导电胶40与上集流盘10和下集流盘20中的一者实现导电连接，故避免了激光焊接所存在难度大和生产良率低的问题。
值得注意者，凡是加工都存在公差，因此，上集流盘10、下集流盘20、负极外露集流体30b的下末端部30b1和正极外露集流体30c的上末端部30c1四者不是绝对平的；所以，负极外露集流体30b的下末端部30b1与上集流盘10或下集流盘20之间存在部分抵接导电连接和无接触这两种情形，而在部分抵接导电连接情形中，负极外露集流体30b的下末端部30b1与上集流盘10或下集流盘20之间的余下部分则通过导电胶40导电连接；在无接触的情形中，完全通过导电胶40导电连接，如果负极外露集流体30b的下末端部30b1与上集流盘10或下集流盘20之间存在的间隙距离小于穿流或隧穿距离，可表现出非接触的导电效果。同理，正极外露集流体30c的上末端部30c1与上集流盘10或下集流盘20之间存在部分抵接导电连接和无接触这两种情形。
另，在上述的第一实施例，正极外露集流体30c借助导电胶40与上集流盘10，负极外露集流体30b也借助导电胶40与下集流盘20导电连接；在上述的第二实施例中，负极外露集流体30b都借助导电胶40与上集流盘10导电连接，正极外露集流体30c借助导电胶40与下集流盘20导电连接；当然，根据实际需要，也可以使正极外露集流体30c与上集流盘10或下集流盘20焊接，或者使负极外露集流体30b与上集流盘10或下集流盘20焊接，故不以上述的说明为限。此外，根据实际需要，可将第一实施例的柱形电芯100中的散热体30d和绝缘垫片71两者删除，或者将第一实施例的柱形电芯100中的外壳50、散热体30d和绝缘垫片71三者删除，从而得到对应的另两个实施例。
在本文中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了表达技术方案的清楚及描述方便，因此不能理解为对本发明的限制。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种柱形电芯，包括上集流盘、下集流盘、内芯及导电胶，所述内芯包含芯体及彼此沿所述芯体的高度方向凸出且凸出方向相反的负极外露集流体和正极外露集流体，所述负极外露集流体与所述芯体中的负极极片电性连接，所述正极外露集流体与所述芯体中的正极极片电性连接，其特征在于，所述正极外露集流体和/或负极外露集流体远离所述芯体的末端部为平齐端部，所述正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助所述导电胶与所述上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，对应地，所述负极外露集流体或正极外露集流体远离所述芯体的末端部与所述上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接；所述导电胶的厚度为d，所述平齐端部的平面度最大值为D，其中，0≤D≤d。
2.根据权利要求1所述的柱形电芯，其特征在于，所述负极外露集流体或正极外露集流体远离所述芯体的末端部借助所述导电胶与所述上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接，或者，所述负极外露集流体或正极外露集流体远离所述芯体的末端部与所述上集流盘和下集流盘中的另一者焊接在一起。
3.根据权利要求1所述的柱形电芯，其特征在于，所述内芯还包括被所述芯体包围的散热体，所述散热体沿所述芯体的高度方向延伸，所述散热体与所述上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，所述散热体与所述上集流盘和下集流盘中的另一者呈导热的绝缘连接，或者，所述散热体分别与所述上集流盘和下集流盘呈导热的绝缘连接。
4.根据权利要求3所述的柱形电芯，其特征在于，还包括与所述上集流盘呈绝缘的密封连接的外壳，所述上集流盘与所述外壳共同围出收容所述内芯和导电胶的容纳空间，所述外壳的底部形成所述下集流盘，所述散热体的一端通过绝缘垫片与所述上集流盘及下集流盘中的一者呈导热的绝缘连接，所述散热体相对的另一端与所述上集流盘及下集流盘中的另一者导电连接，或者，所述散热体的上端与所述上集流盘呈导热的绝缘连接，所述散热体的下端与所述下集流盘呈导热的绝缘连接。
5.根据权利要求3所述的柱形电芯，其特征在于，还包括与所述上集流盘密封连接的外壳，所述上集流盘与所述外壳共同围出收容所述内芯和导电胶的容纳空间，所述下集流盘与所述外壳呈导热的绝缘连接，所述下集流盘还与所述散热体的下端导电连接，所述上集流盘开设有贯穿孔，所述散热体的上端向上穿置于所述贯穿孔中并与所述上集流盘绝缘连接。
6.根据权利要求5所述的柱形电芯，其特征在于，还包括位于所述上集流盘上方的外接集流盘，所述外接集流盘套装于所述散热体的上端并与所述散热体导电连接，所述外接集流盘还与所述上集流盘绝缘连接。
7.根据权利要求5所述的柱形电芯，其特征在于，所述贯穿孔套装有绝缘隔圈，所述散热体的上端穿置于所述绝缘隔圈中，所述散热体通过所述绝缘隔圈与所述上集流盘绝缘连接。
8.根据权利要求3所述的柱形电芯，其特征在于，所述散热体为空心管体或实心棒体，所述空心管体的至少一端呈封闭布置，或者，所述空心管体的两端各呈敞开布置。
9.根据权利要求1所述的柱形电芯，其特征在于，所述芯体中，正极极片的厚度为d1，负极极片的厚度为d2，隔膜的厚度为d3，其中，d≥d1+d2+2d3+D。
10.根据权利要求1所述的柱形电芯，其特征在于，0≤D≤0.5*d，0≤D≤0.5毫米。
11.根据权利要求1所述的柱形电芯，其特征在于，还包括与所述上集流盘呈绝缘的密封连接的外壳，所述外壳的底部形成所述下集流盘。
12.一种柱形电芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)提供第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片，将第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片一起卷绕或折叠，以形成出芯体及彼此沿芯体的高度方向凸出且凸出方向相反的负极外露集流体和正极外露集流体；
(2)沿垂直于芯体的高度方向将负极外露集流体和/或正极外露集流体的远离芯体的末端部切平以形成平齐端部，且平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶的厚度，D为平齐端部的平面度最大值；以及
(3)提供上集流盘和下集流盘，使正极外露集流体或负极外露集流体的平齐端部借助导电胶与上集流盘和下集流盘中一者的导电连接，对应地，负极外露集流体或正极外露集流体远离芯体的末端部与上集流盘和下集流盘中的另一者导电连接。
13.根据权利要求12所述的柱形电芯的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，还提供一散热体，将散热体沿芯体的高度方向插置于芯体的内部空间中，使散热体与上集流盘和下集流盘中的一者导电连接，以及使散热体与上集流盘和下集流盘中的另一者呈导热的绝缘连接，或者，使散热体分别与上集流盘和下集流盘呈导热的绝缘连接。
14.一种柱形电芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)提供散热体、上集流盘及下集流盘，将上集流盘、散热体及下集流盘三者固定在一起以形成竖直截面为“工”字型的芯件，且使散热体至少与上集流盘和下集流盘中的一者呈导热的绝缘连接；
(2)提供第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片，将第一隔膜、负极极片、第二隔膜及正极极片一起卷绕于“工”字型的芯件上，使得负极极片凸出隔膜的外露部分在卷绕过程中受上集流盘及下集流盘中的一者挤压限位而形成末端部为平齐端部的负极外露集流体，使得正极极片凸出隔膜的外露部分在卷绕过程中受上集流盘及下集流盘中的另一者挤压限位而形成末端部为平齐端部的正极外露集流体，且平齐端部的平面度满足：0≤D≤d，其中，d为导电胶的厚度，D为平齐端部的平面度最大值；以及
(3)提供导电胶，使负极外露集流体和正极外露集流体中一者的末端部借助导电胶与上集流盘导电连接，还使得负极外露集流体和正极外露集流体中另一者的末端部借助导电胶与下集流盘导电连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115692819A (zh) * 2022-11-16 2023-02-03 楚能新能源股份有限公司 全极耳电芯极组、电芯极组制作工艺及电池
CN115692819B (zh) * 2022-11-16 2023-11-03 楚能新能源股份有限公司 全极耳电芯极组、电芯极组制作工艺及电池

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