CN115275539B - 一种圆柱锂电池绝缘结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆柱锂电池绝缘结构，包括壳体、电极组件，电极组件上设有第一极耳与第二极耳，电极组件的上方设有盖板，盖板包括第一极柱、第二极柱、第一绝缘构件、第二绝缘构件、第三绝缘构件、主体，第三绝缘构件位于主体的下方，第三绝缘构件覆盖电极组件，主体与第三绝缘构件上下对应位置设有2个通孔，第一极柱与第二极柱从上到下穿过主体与第三绝缘构件，主体与第一极柱之间通过第一绝缘构件密封，主体与第二极柱之间通过第二绝缘构件密封，第一极柱与第一极耳电连接，第二极柱与第二极耳电连接。本发明降低电芯单体短路异常发生概率，提高电池单体的安全性能。
Description
技术领域
本发明锂电池技术领域，特别是一种圆柱锂电池绝缘结构。
背景技术
现有圆柱锂二次电池结构大多采用正极耳与正极极柱电连接、负极耳与外壳电连接的方式，其中外壳与正极极柱仅依靠塑胶圈结构起密封及绝缘作用，一旦塑胶圈处过流产生高温或受到外力冲击导致受损，将直接引起电池单体正、负极短路，出现安全隐患。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种降低正负极短路概率、提高安全性的圆柱锂电池绝缘结构。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：包括一端开口筒状结构的壳体，所述壳体内设置有电极组件，所述电极组件顶部设置有第一极耳与第二极耳，所述第一极耳与第二极耳的电性相反，所述电极组件的上方设置有盖板，所述盖板包括第一极柱、第二极柱、第一绝缘构件、第二绝缘构件、第三绝缘构件、主体，所述主体的边缘与壳体的上部密封连接，所述第三绝缘构件位于所述主体的下方，所述第三绝缘构件覆盖所述电极组件，所述主体与所述第三绝缘构件上下对应位置设置有2个通孔，所述第一极柱与第二极柱位于所述通孔内，所述第一极柱与第二极柱从上到下穿过所述主体与所述第三绝缘构件，所述第一绝缘构件包覆所述第一极柱，所述第二绝缘构件包覆第二极柱，所述主体与所述第一极柱之间通过所述第一绝缘构件密封，所述主体与所述第二极柱之间通过所述第二绝缘构件密封，所述第一极柱与所述第一极耳电连接，所述第二极柱与第二极耳电连接，所述第一绝缘构件，第二绝缘构件、第三绝缘构件将所述第一极柱与所述第二极柱隔开，使至少两处绝缘结构失效，才能使正负极短路，同时所述主体与壳体为不带电结构，缩小了带电结构面积，降低了正负极短路概率，提高了安全性。
优选的，所述电极组件上设置有第四绝缘构件，所述第四绝缘构件包覆所述电极组件上部边缘，进一步提高了绝缘性。
优选的，所述主体的边缘向下设置有凹部，对所述电池组件起到限位作用。
优选的，所述盖板与所述电极组件之间设置有第一集流构件与第二集流构件，所述第一集流构件与第二集流构件结构相同，所述第一集流构件与第二集流构件均包括固定部、连接部、集流部，所述第一集流构件的固定部电连接所述第一极柱，所述第一集流构件的集流部电连接所述第一极耳，所述第二集流构件的固定部电连接所述第二极柱，所述第二集流构件的集流部电连接所述第二极耳。
优选的，所述第一集流构件与第二集流构件的集流部的边缘均设置有凸部，所述凹部与所述凸部上下相抵，避免电池极组边缘损伤，提高安全性能。
优选的，所述连接部为长条形的片状结构，所述集流部为半圆形的板状结构，所述固定部为环形片状结构，所述连接部与所述集流部之间一体连接，所述第一集流构件与第二集流构件的固定部分别与第一极柱与第二极柱之间铆接，所述第一集流构件与第二集流构件的集流部分别与第一极耳与第二极耳之间焊接。
优选的，所述连接部与所述固定部均为长条形的片状结构，所述集流部为半圆形的板状结构，所述连接部与所述集流部之间焊接，所述第一集流构件与第二集流构件的固定部分别与第一极柱与第二极柱之间焊接，所述第一集流构件与第二集流构件的集流部分别与第一极耳与第二极耳之间焊接。
优选的，所述主体与所述第三绝缘构件的中心设置注液孔，所述注液孔从上到下贯穿所述主体与所述第三绝缘构件，所述主体的注液孔上设置有封盖。
本发明具有以下优点：
1.仅第一极柱与第二极柱带电，盖板主体、壳体不带电，极柱之间设置第一绝缘构件、第二绝缘构件、第三绝缘构件，使至少两处绝缘构件失效才会导致电池单体短路，大大降低电芯单体短路异常发生概率，提高电池单体的安全性能；
2.盖板主体体边缘设有凹部，集流部边缘设有凸部，凸部与凹部相抵，间隔第三、第四绝缘构件，使集流部与第三绝缘构件具有弹性，避免极组边缘损伤，提高电池单体的安全性能。
附图说明
图1是本发明的整体剖面结构示意图；
图2是图1的局部放大示意图；
图3是本发明的集流构件与第三绝缘构件铆接式展开示意图；
图4是本发明的集流构件与第三绝缘构件焊接式展开示意图。
图中，1、壳体；2、电极组件；3、主体；4、第一极柱；5、第二极柱；6、第一绝缘构件；7、第二绝缘构件；8、注液孔；9、封盖；10、凹部；11、第三绝缘构件；12、第四绝缘构件；13、第一极耳；14、第二极耳；15、第一集流构件；16、第二集流构件；17、固定部；18、连接部；19、集流部；20、焊接部；21、凸部。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1，如图1至图3所示，壳体1为一端开口、一端闭口的筒状结构，外壳为镀镍钢冲压成型的一端具有开口的薄壁圆柱体容器，壳体1内部为容置腔，容置腔内放置电极组件2，电极组件2由正极极片、负极极片、隔膜卷绕而成，电极组件2中部为中心孔，电极组件朝向壳体1开口部的一端引出第一极耳13、第二极耳14分布在中心孔两侧，第一极耳13、第二极耳14可以采用机械揉平或有序向内倒伏处理，使极性相同的极耳收拢、聚合在一起，第一极耳13带正电，第二极耳14与第一极耳13电性相反。
电极组件2的上方为盖板，盖板包括第一极柱4、第二极柱5、第一绝缘构件6、第二绝缘构件7、第三绝缘构件11、主体3，主体3由镀镍钢冲压成型，第一极柱4为铝铆钉，带正电，第二极5为铜铆钉，带负电，主体3的边缘向下凹陷，为凹部10，盖板中心设置注液孔8，注液孔8上密封设置封盖9，主体3的边缘与壳体1的上部密封焊接，第三绝缘构件11位于主体3的下方，第三绝缘构件11覆盖电极组件2，主体3与第三绝缘构件11上下对应位置开设2个通孔，2个通孔位于注液孔的两侧，第一极柱4与第二极柱5位于通孔内，第一极柱4与第二极柱5从上到下穿过主体3与第三绝缘构件11，第一绝缘构件6包覆第一极柱4，第二绝缘构件7包覆第二极柱5，主体3与第一极柱4之间通过第一绝缘构件6密封，主体3与第二极柱5之间通过第二绝缘构件7密封。
盖板与电极组件2之间设置第一集流构件15与第二集流构件16，第一集流构件15为铝，带正电，第二集流构件16为铜，带负电，第一集流构件15与第二集流构件16结构相同，第一集流构件15与第二集流构件16均包括固定部17、连接部18、集流部19，第一集流构件15的固定部17电连接第一极柱4，第一集流构件15的集流部19电连接第一极耳13，第二集流构件16的固定部17电连接第二极柱5，第二集流构件16的集流部19电连接第二极耳14，连接部18为长条形的片状结构，集流部19为半圆形的板状结构，集流部19与第一极耳13与第二极耳14焊接，焊接点为焊接部20，固定部17为环形片状结构，第一集流构件15与第二集流构件16的固定部17与第一极柱4与第二极柱5之间铆接。
第三绝缘构件11位于主体3内侧，其边缘设置下沉台阶与主体3的凹部10贴合，第三绝缘构件11少部分填充于第一极柱13、第二极柱14与本体3之间的间隙。
电极组件2上安装第四绝缘构件12，第四绝缘构件12包覆电极组件2及集流部19上部边缘。
第一集流构件15与第二集流构件16的集流部19的边缘均设置凸部21，凹部10与凸部21上下相抵。
实施例2，如图4所示，外壳1与主体3为不锈钢带，第一极柱4为铝合金铆钉，第二极5为铜合金，第一集流构件15为铝合金材料，第二集流构件16为铜镀镍材料，连接部18与固定部17均变更为长方形片状结构，一体连接，固定部17与第一极柱4、第二极柱5之间直接焊接，集流部19与连接部18焊接。
第一绝缘构件6、第二绝缘构件7、第三绝缘构件11选用聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、可溶性聚四氟乙烯(PFA)、聚苯硫醚(PPS)或其他绝缘且耐电解液腐蚀的材料注塑成型，第四绝缘构件12可以选用聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰亚胺(PI)等材质的胶带缠绕成型，或选用聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、定向聚苯乙烯(OPS)等材质的热缩膜收缩成型。
Claims (6)
1.一种圆柱锂电池绝缘结构，包括一端开口筒状结构的壳体(1)，所述壳体(1)内设置有电极组件(2)，其特征在于：所述电极组件(2)顶部设置有第一极耳(13)与第二极耳(14)，所述第一极耳(13)与第二极耳(14)的电性相反，所述电极组件(2)的上方设置有盖板，所述盖板包括第一极柱(4)、第二极柱(5)、第一绝缘构件(6)、第二绝缘构件(7)、第三绝缘构件(11)、主体(3)，所述主体(3)的边缘与壳体(1)的上部密封连接，所述第三绝缘构件(11)位于所述主体(3)的下方，所述第三绝缘构件(11)覆盖所述电极组件(2)，所述主体(3)与所述第三绝缘构件(11)上下对应位置设置有2个通孔，所述第一极柱(4)与第二极柱(5)位于所述通孔内，所述第一极柱(4)与第二极柱(5)从上到下穿过所述主体(3)与所述第三绝缘构件(11)，所述第一绝缘构件(6)包覆所述第一极柱(4)，所述第二绝缘构件(7)包覆第二极柱(5)，所述主体(3)与所述第一极柱(4)之间通过所述第一绝缘构件(6)密封，所述主体(3)与所述第二极柱(5)之间通过所述第二绝缘构件(7)密封，所述第一极柱(4)与所述第一极耳(13)电连接，所述第二极柱(5)与第二极耳(14)电连接，所述电极组件(2)上设置有第四绝缘构件(12)，所述第四绝缘构件(12)包覆所述电极组件(2)上部边缘，所述主体(3)的边缘向下设置有凹部(10)。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱锂电池绝缘结构，其特征在于：所述盖板与所述电极组件(2)之间设置有第一集流构件(15)与第二集流构件(16)，所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)结构相同，所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)均包括固定部(17)、连接部(18)、集流部(19)，所述第一集流构件(15)的固定部(17)电连接所述第一极柱(4)，所述第一集流构件(15)的集流部(19)电连接所述第一极耳(13)，所述第二集流构件(16)的固定部(17)电连接所述第二极柱(5)，所述第二集流构件(16)的集流部(19)电连接所述第二极耳(14)。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱锂电池绝缘结构，其特征在于：所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)的集流部(19)的边缘均设置有凸部(21)，所述凹部(10)与所述凸部(21)上下相抵。
4.根据权利要求3所述的一种圆柱锂电池绝缘结构，其特征在于：所述连接部(18)为长条形的片状结构，所述集流部(19)为半圆形的板状结构，所述固定部(17)为环形片状结构，所述连接部(18)与所述集流部(19)之间一体连接，所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)的固定部(17)分别与第一极柱(4)与第二极柱(5)之间铆接，所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)的集流部(19)分别与第一极耳(13)与第二极耳(14)之间焊接。
5.根据权利要求3所述的一种圆柱锂电池绝缘结构，其特征在于：所述连接部(18)与所述固定部(17)均为长条形的片状结构，所述集流部(19)为半圆形的板状结构，所述连接部(18)与所述集流部(19)之间焊接，所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)的固定部(17)分别与第一极柱(4)与第二极柱(5)之间焊接，所述第一集流构件(15)与第二集流构件(16)的集流部(19)分别与第一极耳(13)与第二极耳(14)之间焊接。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱锂电池绝缘结构，其特征在于：所述主体(3)与所述第三绝缘构件(11)的中心设置注液孔(8)，所述注液孔(8)从上到下贯穿所述主体(3)与所述第三绝缘构件(11)，所述主体(3)的注液孔(8)上设置有封盖(9)。
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