CN116632466B - 一种二次电池结构和二次电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二次电池结构和二次电池，具体涉及二次电池技术领域。该二次电池结构具体包括筒状外壳、正极组件、负极组件和卷芯；所述筒状外壳的两端分别与所述正极组件和所述负极组件连接构成一个封闭的腔室，所述卷芯位于所述腔室内；所述正极组件包括外边沿扣接的正极汇流组件和正极盖板，所述正极盖板设置于远离所述负极组件的方向上；所述正极盖板包括弹性构件，所述弹性构件与所述正极汇流组件相接触；所述弹性构件在二次电池内部气压超过临界值后产生形变，以与所述正极汇流组件脱离，实现CID保护。同时该二次电池结构取消了转接极耳，降低了电池内阻，提高了电池的安全性能。
Description
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，尤其是涉及一种二次电池结构和二次电池。
背景技术
随着新能源电池技术的不断提升，对二次电池的要求也越来越高，高能量密度和高安全性成为了二次电池发展的主要目标。当前二次电池大概可以分为三个方向：软包电池、方形电池和圆柱型电池，目前，全极耳大圆柱电池成为了二次电池发展的重要方向。
常规全极耳大圆柱电池，没有电流切断保护装置（CID），电池的安全保护功能有一定的降低。而有CID的圆柱电池通常采用极耳连接电池盖板和正极汇流盘，但极耳增大了电池内阻，且散热效率较低，容易引发安全问题。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种二次电池结构，提高二次电池的安全性能。
本发明的目的之二在于提供一种二次电池。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种二次电池结构，具体包括筒状外壳、正极组件、负极组件和卷芯；所述筒状外壳的两端分别与所述正极组件和所述负极组件连接构成一个封闭的腔室，所述卷芯位于所述腔室内；
所述正极组件包括外边沿扣接的正极汇流组件和正极盖板，所述正极盖板设置于远离所述负极组件的方向上；
所述正极盖板包括弹性构件，所述弹性构件与所述正极汇流组件相接触；
所述弹性构件在二次电池内部气压超过临界值后产生形变，以与所述正极汇流组件脱离，从而切断二次电池的电流。
进一步地，所述弹性构件为凹形结构，凹形结构的底部与所述正极汇流组件相接触；
所述凹形结构的设置有第一变形区和第二变形区；
所述第一变形区和所述第二变形区的厚度小于所述弹性构件的本体厚度。
进一步地，所述弹性构件为圆弧形结构，所述圆弧形结构的一侧与所述正极汇流组件相接触；
所述圆弧形结构设置有第三变形区；
所述第三变形区的厚度小于所述弹性构件的本体厚度。
进一步地，所述正极盖板还包括上盖板、极柱和绝缘垫圈；
所述上盖板为平板状结构，所述上盖板的中心位置的厚度方向上设置有所述极柱；
所述弹性构件具有包边结构，包覆所述上盖板；
所述弹性构件与所述极柱间留有供所述弹性构件形变的空间；
所述绝缘垫圈设置于所述弹性构件的外轮廓，以与所述筒状外壳相绝缘。
进一步地，所述正极汇流组件包括焊接成一体的正极集流体和正极转接片；
所述正极集流体设置于靠近卷芯的一侧，与所述卷芯焊接固定；
所述正极转接片与所述弹性构件相接触；
所述负极组件包括焊接成一体的负极集流体和负极转接片；所述负极集流体设置于靠近卷芯的一侧，与所述卷芯焊接固定。
进一步地，所述正极转接片和/或负极转接片具有镂空结构，用于焊接器件穿过进行焊接。
进一步地，所述负极转接片与所述筒状外壳焊接，从而将二次电池的负极引出。
进一步地，所述正极汇流组件还包括绝缘片；
所述绝缘片包括第一绝缘片和第二绝缘片；
所述第一绝缘片设置于所述正极集流体和所述正极转接片之间；所述第二绝缘片设置于所述正极转接片上方。
本发明的第二方面提供了具有所述二次电池结构的二次电池。
进一步地，包括钠离子电池、锂离子电池或钾离子电池。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果：
本发明提供的二次电池结构，将弹性构件作为CID，当电池内部气压超过临界值时，气压使弹性构件产生变形，从而断开与正极汇流组件的连接，实现CID保护。同时该二次电池结构取消了转接极耳，降低了电池内阻，提高了电池的安全性能。
本发明提供的二次电池，安全性更高，拓展了二次电池的使用场景和下游产业的发展。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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方式，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为实施例1提供的电池结构分解示意图；
图2为实施例1提供的电池中心截面示意图；
图3为实施例1提供的一种上盖板的中心截面示意图；
图4为实施例1提供的另一种上盖板的中心截面示意图；
图5为实施例1提供的正极汇流组件中心截面示意图；
图6为实施例1提供的负极组件中心截面示意图；
图7为实施例1提供的一种正极转接片和/或负极转接片的结构示意图；
图8为实施例1提供的一种绝缘片的结构示意图；
图9为实施例1提供的一种正极集流体和/或负极集流体的结构示意图；
图10为实施例2提供的一种上盖板的中心截面示意图。
图标：1-外壳；2-正极组件；20-正极盖板；201-弹性构件；2011-第一变形区；2012-第二变形区；2013-第三变形区；202-盖板；203-极柱；204-绝缘垫圈；30-正极汇流组件；301-正极集流体；302-正极转接片；303-第一绝缘片；304-第二绝缘片；3041-环状凸台；4-负极组件；401-负极集流体；402-负极转接片；4021-镂空结构；5-卷芯。
具体实施方式
下面将结合实施方式和实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施方式和实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
本实施例提供一种二次电池结构，如图1所示，具体包括筒状外壳1、正极组件2、负极组件4和卷芯5；所述筒状外壳1的两端分别与所述正极组件2和所述负极组件4连接构成一个封闭的腔室，所述卷芯5位于所述腔室内。
所述正极组件2包括外边沿扣接的正极汇流组件30和正极盖板20，所述正极盖板20设置于远离所述负极组件4的方向上。
如图2所示，所述正极盖板20包括弹性构件201，所述弹性构件201与所述正极汇流组件30相接触。
所述弹性构件201在二次电池内部气压超过临界值后产生形变，以与所述正极汇流组件30脱离，从而切断二次电池的电流。
本发明提供的二次电池结构，将弹性构件作为CID，当电池内部气压超过临界值时，气压使弹性构件产生变形，从而断开与正极汇流组件的连接，实现CID保护。同时该二次电池结构取消了转接极耳，降低了电池内阻，提高了电池的安全性能。
本发明提供的二次电池，安全性更高，拓展了二次电池的使用场景和下游产业的发展。
在本实施例的一种实施方式中，如图3所示，所述弹性构件201为凹形结构，凹形结构的底部与所述正极汇流组件30相接触。
所述凹形结构的设置有第一变形区2011和第二变形区2012；
所述第一变形区2011和所述第二变形区2012的厚度小于所述弹性构件201的本体厚度。
在本实施例的一些实施方式中，所述正极盖板还包括上盖板202、极柱203和绝缘垫圈204；
所述上盖板202为平板状结构，所述上盖板202的中心位置的厚度方向上设置有所述极柱203。
在本实施例的一些实施方式中，上盖板202中心处有开孔，此开孔便于凹形结构与正极汇流组件30之间焊接，同时也是极柱203嵌入安装的位置。
如图3所示，所述极柱203上表面与上盖板202的上表面平齐。在另一种实施方式中，如图4所示，所述极柱203上表面高于上盖板202的上表面。
在本实施例的一些实施方式中，极柱203为多层凸台结构，其下层凸台厚度与上盖板202沉头孔深度相同。
环状绝缘垫圈204包覆弹性构件201边缘，用于弹性构件201与筒状外壳1之间的绝缘和密封。绝缘垫圈204下部延伸至与弹性构件201底部齐平，用于筒状外壳1与正极转接片302之间的绝缘。
所述弹性构件201具有包边结构，包覆所述上盖板202；
所述弹性构件201与所述极柱203间留有供所述弹性构件201形变的空间；
所述绝缘垫圈204设置于所述弹性构件201的外轮廓，以与所述筒状外壳相绝缘。
所述正极组件2包括外边沿扣接的正极汇流组件30和正极盖板20，弹性构件201下表面与正极转接片302上表面接触，通过上盖板202中心开孔处进行激光焊接，将弹性构件201与正极转接片302连接。
在本实施例的一些实施方式中，如图5所示，所述正极汇流组件30包括焊接成一体的正极集流体301和正极转接片302；正极集流体301和正极转接片302通过超声波焊接或激光焊接连接为一个整体。
所述正极集流体301设置于靠近卷芯5的一侧，与所述卷芯5焊接固定；正极集流体301是连接电池全极耳的一个装置。正极转接片302是正极集流体301与弹性构件201的连接体，同时也是弹性构件201下表面的支撑件，用于实现电池CID保护功能。
所述正极转接片302与所述弹性构件201相接触；
如图6所示，所述负极组件4包括焊接成一体的负极集流体401和负极转接片402；所述负极集流体401设置于靠近卷芯5的一侧，与所述卷芯5焊接固定。
所述负极组件4被放置于卷芯5另一端，负极集流体401与卷芯5的另一端面接触，二者通过激光焊连接。卷芯5与负极组件4和正极组件2连接成整体后，被置入筒状外壳1内部，负极转接片402与筒状外壳1底部通过激光焊连接，将电池负极与壳体连通，从而将电池负极引出。
在本实施例的一些实施方式中，所述正极转接片302和/或负极转接片402具有镂空结构，用于焊接器件穿过进行焊接，而且镂空结构有利于与第二绝缘片304的嵌合。
在本实施例的一些实施方式中，所述负极转接片402与所述筒状外壳1焊接，从而将二次电池的负极引出。
在本实施例的一些实施方式中，所述二次电池为钠离子电池时，所述负极集流体401为铝，所述负极转接片402材质为铜或铜-铝复合材料或不锈钢材料，易于与钢壳焊接。
负极转接片402与负极集流体401中心重叠圆形区域为二者超声波焊接或激光焊接连接区域，焊接轮廓形状应为圆形。
在本实施例的一些实施方式中，所述二次电池为锂离子电池时，所述负极集流体401为铜，所述负极转接片402材质为铜或铜-钢复合材料或不锈钢材料，易于与钢壳焊接。
在钠离子二次电池中，负极集流体401与筒状外壳1之间放置钢或铜或铜铝复合材质的负极转接片402。
负极集流体401与负极转接片402被预先连接为一个整体，再和卷芯5负极全极耳进行焊接，然后再对负极转接片402与筒状外壳1进行激光焊连接，提升了可加工性。负极集流体401与负极转接片402均为平面结构，二者部分重叠。负极转接片402中部为镂空结构4021，如图7所示，被用于负极集流体401与负极全极耳焊接。
进一步地，所述正极汇流组件30还包括绝缘片；
所述绝缘片包括第一绝缘片303和第二绝缘片304；
所述第一绝缘片303设置于所述正极集流体301和所述正极转接片302之间；所述第二绝缘片304设置于所述正极转接片302上方。
所述正极汇流组件30设置于卷芯5的一端，正极集流体301与卷芯5的第一端面接触，二者通过激光焊接连接。第一绝缘片303侧边包裹住正极集流体301侧边，同时向下延伸包裹住卷芯5边缘，用于筒状外壳1和正极集流体301之间的绝缘。
在本实施例的一种实施方式中，如图8所示，所述第二绝缘片304内径上设置有多个环状凸台3041，嵌入所述正极转接片302的镂空部分，实现第二绝缘片304的定位，防止第二绝缘片304沿中轴线转动。
第二绝缘片304设置于弹性构件201与正极转接片302之间。CID保护被触发后，弹性构件201底部与正极汇流组件30断开时，第二绝缘片304在弹性构件201边缘下表面与正极转接片302之间起到绝缘作用。第一绝缘片303侧边完全包覆卷芯5第一端，用于电芯正极与筒状外壳1之间绝缘。
在本实施例的一种实施方式中，正极集流体301或负极集流体401的结构如图9所示。
在本实施例的一种实施方式中，所述正极转接片302、所述弹性构件201和第二绝缘片304构成电流切断保护装置CID。
实施例2
本实施例提供一种二次电池结构，与实施例1不同的是，如图10所示，所述弹性构件201为圆弧形结构，所述圆弧形结构的一侧与所述正极汇流组件30相接触；
所述圆弧形结构设置有第三变形区2013；
所述第三变形区2013的厚度小于所述弹性构件201的本体厚度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。
Claims (3)
1.一种二次电池结构，其特征在于，具体包括筒状外壳、正极组件、负极组件和卷芯；所述筒状外壳的两端分别与所述正极组件和所述负极组件连接构成一个封闭的腔室，所述卷芯位于所述腔室内；
所述正极组件包括外边沿扣接的正极汇流组件和正极盖板，所述正极盖板设置于远离所述负极组件的方向上；
所述正极汇流组件包括焊接成一体的正极集流体和正极转接片；
所述正极汇流组件还包括绝缘片；
所述绝缘片包括第一绝缘片和第二绝缘片；
所述第一绝缘片设置于所述正极集流体和所述正极转接片之间；所述第二绝缘片设置于所述正极转接片上方；
所述正极盖板包括弹性构件、上盖板、极柱和绝缘垫圈，所述弹性构件与所述正极汇流组件相接触；
所述正极集流体设置于靠近卷芯的一侧，与所述卷芯焊接固定；
所述正极转接片与所述弹性构件相接触；
所述负极组件包括焊接成一体的负极集流体和负极转接片；所述负极集流体设置于靠近卷芯的一侧，与所述卷芯焊接固定；所述负极转接片与所述筒状外壳焊接，从而将二次电池的负极引出；
所述负极集流体为铝，所述负极转接片材质为铜或铜-铝复合材料或不锈钢材料；
或，
所述负极集流体为铜，所述负极转接片材质为铜或铜-钢复合材料或不锈钢材料；
所述正极转接片和/或负极转接片具有镂空结构，用于焊接器件穿过进行焊接；
所述上盖板为平板状结构，所述上盖板的中心位置的厚度方向上设置有所述极柱；
所述弹性构件具有包边结构，包覆所述上盖板；
所述弹性构件与所述极柱间留有供所述弹性构件形变的空间；
所述绝缘垫圈设置于所述弹性构件的外轮廓，以与所述筒状外壳相绝缘；所述弹性构件在二次电池内部气压超过临界值后产生形变，以与所述正极汇流组件脱离，从而切断二次电池的电流；
所述弹性构件为凹形结构，凹形结构的底部与所述正极汇流组件相接触；
所述凹形结构的设置有第一变形区和第二变形区；
所述第一变形区和所述第二变形区的厚度小于所述弹性构件的本体厚度；
或，
所述弹性构件为圆弧形结构，所述圆弧形结构的一侧与所述正极汇流组件相接触；
所述圆弧形结构设置有第三变形区；
所述第三变形区的厚度小于所述弹性构件的本体厚度。
2.一种具有权利要求1所述二次电池结构的二次电池。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，包括钠离子电池、锂离子电池或钾离子电池。
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