CN116646694A - 一种圆柱电池 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了公开一种圆柱电池，包括顶盖、上垫片、卷芯、第一极耳、第二极耳、下垫片、壳体，所述卷芯位于所述上垫片及所述下垫片之间，所述卷芯、所述第一极耳、所述第二极耳、所述下垫片均位于所述壳体内，所述卷芯通过所述第一极耳与所述顶盖电连接，所述自动补液的圆柱电池还包括补液组件，所述补液组件位于所述卷芯与所述壳体之间；所述补液组件内部含有电解液，在所述卷芯膨胀过程中，挤压所述补液组件，使得所述补液组件内的电解液溢出；本申请的圆柱电池结构用于梯次电池利用过程中，减缓了现有电池由于循环后电解液不足，使得大量活性物质无法充放电，从而引起容量的突然大幅衰减的问题。
Description
技术领域
本申请电池领域，尤其涉及自动补液的圆柱电池。
背景技术
随着新能源行业的推进，对锂电池的应用越来越广，尤其是新能源汽车的普及，但也随之而来产生大量的废旧新能源车电池，这些电池虽不能再满足新能源汽车的需求，但仍可以梯次利用满足其他如储能领域的需求；
目前的锂电池体系，随着循环的进行，电芯尺寸不断膨胀，且随着内部SEI等材料的形成，不断消耗电池内部可用于电芯循环的电解液，其中电芯循环所需的电解液数量减少是影响电池性能的重要因素。
电池卷芯在装配到壳体内的过程中，会对壳体内注液，电解液会接触卷芯，在装配完成后，电池使用过程中，随着使用的循环过程，在循环后期，电池壳体内的电解液消耗殆尽，会造成卷芯内的部分活性物质无法获得电解液，从而造成电池容量大规模衰减；另外，随着使用的循环过程增加，卷芯在不断膨胀，尤其对于目前容量较高的含硅负极电池，由于硅的体积膨胀大于300%，且随着循环过程的充放电进行，硅的伴随着体积膨胀和收缩，一方面造成卷芯体积变化，另一方面不断产生新的SEI膜（正负电极表面由于电解液分解产生的固态或半固态膜），造成了电解液的持续消耗及卷芯的不断增厚。
这就造成了现有电池在用于梯次电池利用过程中，由于循环后电解液不足，使得大量活性物质无法充放电，从而引起容量的突然大幅衰减的问题。
申请内容
为解决现有技术中存在的问题，本申请公开一种圆柱电池，包括顶盖、上垫片、卷芯、第一极耳、第二极耳、下垫片、壳体，所述卷芯位于所述上垫片及所述下垫片之间，所述卷芯、所述第一极耳、所述第二极耳、所述下垫片均位于所述壳体内，所述卷芯通过所述第一极耳与所述顶盖电连接，所述卷芯通过所述第二极耳与所述壳体电连接，所述第一极耳穿过所述上垫片，所述第二极耳穿过所述下垫片，所述自动补液的圆柱电池还包括补液组件，所述补液组件位于所述卷芯与所述壳体之间；
所述补液组件内部含有电解液，在所述卷芯膨胀过程中，挤压所述补液组件，使得所述补液组件内的电解液溢出，因为随着卷芯在装配到壳体内的过程中，会对壳体内注液，电解液会接触卷芯，在装配完成后，电池使用过程中，随着使用的循环过程，在循环后期，电池壳体内的电解液消耗殆尽，会造成卷芯内的部分活性物质无法获得电解液，从而造成电池容量大规模衰减；另外，随着使用的循环过程增加，卷芯在不断膨胀，尤其对于目前容量较高的含硅负极电池，由于硅的体积膨胀大于300%，且随着循环过程的充放电进行，硅的伴随着体积膨胀和收缩，一方面造成卷芯体积变化，另一方面不断产生新的SEI膜（正负电极表面由于电解液分解产生的固态或半固态膜），造成了电解液的持续消耗及卷芯的不断增厚。本申请通过在卷芯及壳体之间，设置含有电解液的补液组件，（在电池装配过程中，仍然需要对壳体内注电解液，设置含有电解液的补液组件并不与此冲突），且随着循环的进行，膨胀的卷芯压缩补液组件，使得电解液从补液组件内溢出，一方面补液组件也给膨胀的卷芯提供了膨胀缓冲空间；另一方面，可以给循环过程中的卷芯补充电解液，避免因为部分活性物质无法得到电解液而造成电池容量的下降，从而提高了电池的整体循环寿命，增加了电池的循环利用率，尤其在用于梯次电池利用过程中，减缓了现有电池由于循环后电解液不足，使得大量活性物质无法充放电，从而引起容量的突然大幅衰减的问题。
在所述电芯膨胀过程中，挤压所述补液组件，使得所述补液组件内的电解液溢出时，电解液从所述补液组件的上端或下端溢出。
沿竖直方向，所述补液组件的上端或下端中的至少一端超过所述卷芯的上端或下端，电解液从卷芯的上下端溢出，比从卷芯的中部溢出，补液效果更好，因为卷芯的外层有连续的隔膜或正负极片，如果从卷芯的中部溢出，虽然隔膜会吸附电解液，但卷芯内部的隔膜很难接触到补充的电解液，从而很难使得正负极片接触到补充的电解液，而通过电解液从补液组件的端部溢出到卷芯的端部，则卷芯的端部包含隔膜，卷芯内每圈的隔膜都会延伸到卷芯的端部，所以从卷芯的端部补液，能够快速触达卷芯的内部，补液效率更高。
所述上垫片及所述下垫片均具有多个沿竖直方向的穿孔，且多个所述穿孔在水平方向上均匀且对称分布；沿竖直方向，所述补液组件的上端或下端中的至少一端超过所述上垫片或所述下垫片，将补充的电解液通过多孔的上垫片及多孔的下垫片渗透到卷芯的上下端，同时，由于溢出的电解液可以在上下垫片的表面溢流分布，从而便于电解液在卷芯水平方向上的渗透相对均匀，而如果直接将补液渗透到卷芯上部，补液口优先接触的隔膜就比其他圈的隔膜吸收的电解液多，造成电解液分布相对不均匀。
所述补液组件包括补液包、弹性紧固件，所述弹性紧固件位于所述补液包的端部，所述补液包的开口位于所述补液包的端部。
所述补液包包括内包膜、外包膜、承载部、限位部，所述内包膜及所述外包膜围成的空间用于存储电解液，所述承载部及所述限位部位于所述内包膜及所述外包膜围成的空间端部，所述承载部及所述限位部均位于所述内包膜与所述外包膜之间，所述限位部及所述外包膜形成所述补液包的开口。
所述内包膜与所述承载部固定连接，所述限位部位于所述承载部及所述外包膜之间；
所述弹性紧固件与所述外包膜的外侧，在电解液没有从所述补液包中溢出时，所述弹性紧固件将所述外包膜压靠在所述限位部上，在电解液没有从所述补液包中溢出过程中，由于所述卷芯膨胀从而挤压所述补液包，使得所述补液包中电解液撑开所述外包膜，从而使得电解液从所述外包膜及所述限位部之间溢出，当所述卷芯对所述补液包的挤压力降低或消失后，所述弹性紧固件受拉伸弹力作用而重新将所述外包膜压靠在所述限位部上。
所述限位部与所述承载部一体成型，所述限位部包括弧形结构，在水平方向上，所述弧形结构的曲面对应所述弹性紧固件；所述弹性紧固件的截面为圆形，所述弹性紧固件的截面直径小于所述弧形结构的长度，所述弹性紧固件可将部分所述外包膜的端部压入所述弧形结构形成的凹部内，这样的结构设计能够防止弹性结构件从限位部上脱了，从而无法对补液包的开口起到开关的作用。
所述补液包为环形，所述补液包覆盖所述电芯的外侧表面；
所述内包膜的上端部位于所述承载部与所述上垫片之间，所述内包膜的上端部低于所述承载部的上端，所述承载部的上端不低于所述上垫片的上端，所述外包膜的覆盖所述承载部的上端；
所述内包膜的下端部位于所述承载部与所述下垫片之间，所述内包膜的下端部低高所述承载部的下端，所述承载部的下端不高于所述下垫片的下端，所述外包膜的覆盖所述承载部的下端，这种结构设计防止电解液从补液包的开口溢出时，对电解液造成阻碍，减缓电解液的溢出过程，也能防止电解液流向外包膜及壳体之间，从而电解液难以解除电芯，造成电解液的浪费。
所述卷芯的负极片中含有硅。
本申请公开的方法具有如下优点：
本申请通过在卷芯及壳体之间，设置含有电解液的补液组件，（在电池装配过程中，仍然需要对壳体内注电解液，设置含有电解液的补液组件并不与此冲突），且随着循环的进行，膨胀的卷芯压缩补液组件，使得电解液从补液组件内溢出，一方面补液组件也给膨胀的卷芯提供了膨胀缓冲空间；另一方面，可以给循环过程中的卷芯补充电解液，避免因为部分活性物质无法得到电解液而造成电池容量的下降，从而提高了电池的整体循环寿命，增加了电池的循环利用率，尤其在用于梯次电池利用过程中，减缓了现有电池由于循环后电解液不足，使得大量活性物质无法充放电，从而引起容量的突然大幅衰减的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本申请常规圆柱电池整体结构示意图。
图2是本申请常规圆柱电池装配过程示意图。
图3是本申请自动补液的圆柱电池的补液组件位置示意图及AA截面位置及BB截面位置示意。
图4是本申请图3中AA截面位置截面后结构示意图，AA截面为沿水平方向切割装配有补液组件的卷芯结构后形成的截面。
图5是本申请本申请图3中BB截面位置截面后结构示意图，BB截面为从卷芯顶部，沿卷芯的最宽处，沿竖直方向切割装配有补液组件的卷芯结构后形成的截面，及位置C的示意。
图6是本申请图5中位置C的放大图。
实施方式
下面将结合本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述；
下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步的说明。显然，所描述的实施例仅仅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下面将结合本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述；本申请中涉及的方位表述，如上、下等，均以本申请视图排布方式来定位。
图1-2为现有的常规圆柱电池1结构，而常规圆柱电池1包括顶盖11、上垫片13、卷芯12、第一极耳（图中未标号示出）、第二极耳（图中未标号示出）、下垫片14、壳体15，所述卷芯12位于所述上垫片13及所述下垫片14之间，所述卷芯12、所述第一极耳、所述第二极耳、所述下垫片14均位于所述壳体15内，所述卷芯12通过所述第一极耳与所述顶盖11电连接，所述卷芯12通过所述第二极耳与所述壳体15电连接，所述第一极耳穿过所述上垫片13，所述第二极耳穿过所述下垫片14；
为解决现有技术中存在的问题，如图3-6所示，本申请公开一种圆柱电池，而常规圆柱电池1包括顶盖11、上垫片13、卷芯12、第一极耳、第二极耳、下垫片14、壳体15，所述卷芯12位于所述上垫片13及所述下垫片14之间，所述卷芯12、所述第一极耳、所述第二极耳、所述下垫片14均位于所述壳体15内，所述卷芯12通过所述第一极耳与所述顶盖11电连接，所述卷芯12通过所述第二极耳与所述壳体15电连接，所述第一极耳穿过所述上垫片13，所述第二极耳穿过所述下垫片14，所述自动补液的圆柱电池还包括补液组件2，所述补液组件2位于所述卷芯12与所述壳体15之间；
所述补液组件2内部含有电解液，在所述卷芯12膨胀过程中，挤压所述补液组件2，使得所述补液组件2内的电解液溢出，因为随着卷芯12在装配到壳体15内的过程中，会对壳体15内注液，电解液会接触卷芯12，在装配完成后，电池使用过程中，随着使用的循环过程，在循环后期，电池壳体15内的电解液消耗殆尽，会造成卷芯12内的部分活性物质无法获得电解液，从而造成电池容量大规模衰减；另外，随着使用的循环过程增加，卷芯12在不断膨胀，尤其对于目前容量较高的含硅负极电池，由于硅的体积膨胀大于300%，且随着循环过程的充放电进行，硅的伴随着体积膨胀和收缩，一方面造成卷芯12体积变化，另一方面不断产生新的SEI膜（正负电极表面由于电解液分解产生的固态或半固态膜），造成了电解液的持续消耗及卷芯12的不断增厚。本申请通过在卷芯12及壳体15之间，设置含有电解液的补液组件2，（在电池装配过程中，仍然需要对壳体15内注电解液，设置含有电解液的补液组件2并不与此冲突），且随着循环的进行，膨胀的卷芯12压缩补液组件2，使得电解液从补液组件2内溢出，一方面补液组件2也给膨胀的卷芯12提供了膨胀缓冲空间；另一方面，可以给循环过程中的卷芯12补充电解液，避免因为部分活性物质无法得到电解液而造成电池容量的下降，从而提高了电池的整体循环寿命，增加了电池的循环利用率，尤其在用于梯次电池利用过程中，减缓了现有电池由于循环后电解液不足，使得大量活性物质无法充放电，从而引起容量的突然大幅衰减的问题。
在所述电芯膨胀过程中，挤压所述补液组件2，使得所述补液组件2内的电解液溢出时，电解液从所述补液组件2的上端或下端溢出。
沿竖直方向，所述补液组件2的上端或下端中的至少一端超过所述卷芯12的上端或下端，电解液从卷芯12的上下端溢出，比从卷芯12的中部溢出，补液效果更好，因为卷芯12的外层有连续的隔膜或正负极片，如果从卷芯12的中部溢出，虽然隔膜会吸附电解液，但卷芯12内部的隔膜很难接触到补充的电解液，从而很难使得正负极片接触到补充的电解液，而通过电解液从补液组件2的端部溢出到卷芯12的端部，则卷芯12的端部包含隔膜，卷芯12内每圈的隔膜都会延伸到卷芯12的端部，所以从卷芯12的端部补液，能够快速触达卷芯12的内部，补液效率更高。
所述上垫片13及所述下垫片14均具有多个沿竖直方向的穿孔，且多个所述穿孔在水平方向上均匀且对称分布；沿竖直方向，所述补液组件2的上端或下端中的至少一端超过所述上垫片13或所述下垫片14，将补充的电解液通过多孔的上垫片13及多孔的下垫片14渗透到卷芯12的上下端，同时，由于溢出的电解液可以在上下垫片14的表面溢流分布，从而便于电解液在卷芯12水平方向上的渗透相对均匀，而如果直接将补液渗透到卷芯12上部，补液口优先接触的隔膜就比其他圈的隔膜吸收的电解液多，造成电解液分布相对不均匀。
所述补液组件2包括补液包21、弹性紧固件22，所述弹性紧固件22位于所述补液包21的端部，所述补液包21的开口位于所述补液包21的端部。
所述补液包21包括内包膜212、外包膜211、承载部213、限位部214，所述内包膜212及所述外包膜211围成的空间用于存储电解液，所述承载部213及所述限位部214位于所述内包膜212及所述外包膜211围成的空间端部，所述承载部213及所述限位部214均位于所述内包膜212与所述外包膜211之间，所述限位部214及所述外包膜211形成所述补液包21的开口。
所述内包膜212与所述承载部213固定连接，所述限位部214位于所述承载部213及所述外包膜211之间；
所述弹性紧固件22与所述外包膜211的外侧，在电解液没有从所述补液包21中溢出时，所述弹性紧固件22将所述外包膜211压靠在所述限位部214上，在电解液没有从所述补液包21中溢出过程中，由于所述卷芯12膨胀从而挤压所述补液包21，使得所述补液包21中电解液撑开所述外包膜211，从而使得电解液从所述外包膜211及所述限位部214之间溢出，当所述卷芯12对所述补液包21的挤压力降低或消失后，所述弹性紧固件22受拉伸弹力作用而重新将所述外包膜211压靠在所述限位部214上。
所述限位部214与所述承载部213一体成型，所述限位部214包括弧形结构，在水平方向上，所述弧形结构的曲面对应所述弹性紧固件22；所述弹性紧固件22的截面为圆形，所述弹性紧固件22的截面直径小于所述弧形结构的长度，所述弹性紧固件22可将部分所述外包膜211的端部压入所述弧形结构形成的凹部内，这样的结构设计能够防止弹性结构件从限位部214上脱了，从而无法对补液包21的开口起到开关的作用。
所述补液包21为环形，所述补液包21覆盖所述电芯的外侧表面；
所述内包膜212的上端部位于所述承载部213与所述上垫片13之间，所述内包膜212的上端部低于所述承载部213的上端，所述承载部213的上端不低于所述上垫片13的上端，所述外包膜211的覆盖所述承载部213的上端；
所述内包膜212的下端部位于所述承载部213与所述下垫片14之间，所述内包膜212的下端部低高所述承载部213的下端，所述承载部213的下端不高于所述下垫片14的下端，所述外包膜211的覆盖所述承载部213的下端，这种结构设计防止电解液从补液包21的开口溢出时，对电解液造成阻碍，减缓电解液的溢出过程，也能防止电解液流向外包膜211及壳体15之间，从而电解液难以解除电芯，造成电解液的浪费。
所述卷芯12的负极片中含有硅。
本申请公开的方法具有如下优点：
本申请通过在卷芯12及壳体15之间，设置含有电解液的补液组件2，（在电池装配过程中，仍然需要对壳体15内注电解液，设置含有电解液的补液组件2并不与此冲突），且随着循环的进行，膨胀的卷芯12压缩补液组件2，使得电解液从补液组件2内溢出，一方面补液组件2也给膨胀的卷芯12提供了膨胀缓冲空间；另一方面，可以给循环过程中的卷芯12补充电解液，避免因为部分活性物质无法得到电解液而造成电池容量的下降，从而提高了电池的整体循环寿命，增加了电池的循环利用率，尤其在用于梯次电池利用过程中，减缓了现有电池由于循环后电解液不足，使得大量活性物质无法充放电，从而引起容量的突然大幅衰减的问题。
Claims (10)
1.一种圆柱电池，包括顶盖、上垫片、卷芯、第一极耳、第二极耳、下垫片、壳体，所述卷芯位于所述上垫片及所述下垫片之间，所述卷芯、所述第一极耳、所述第二极耳、所述下垫片均位于所述壳体内，所述卷芯通过所述第一极耳与所述顶盖电连接，所述卷芯通过所述第二极耳与所述壳体电连接，所述第一极耳穿过所述上垫片，所述第二极耳穿过所述下垫片，其特征在于，所述自动补液的圆柱电池还包括补液组件，所述补液组件位于所述卷芯与所述壳体之间；
所述补液组件内部含有电解液，在所述卷芯膨胀过程中，挤压所述补液组件，使得所述补液组件内的电解液溢出。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于，在所述卷芯膨胀过程中，挤压所述补液组件，使得所述补液组件内的电解液溢出时，电解液从所述补液组件的上端或下端溢出。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱电池，其特征在于，沿竖直方向，所述补液组件的上端或下端中的至少一端超过所述卷芯的上端或下端。
4.根据权利要求3所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述上垫片及所述下垫片均具有多个沿竖直方向的穿孔，且多个所述穿孔在水平方向上均匀且对称分布；沿竖直方向，所述补液组件的上端或下端中的至少一端超过所述上垫片或所述下垫片。
5.根据权利要求4所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述补液组件包括补液包、弹性紧固件，所述弹性紧固件位于所述补液包的端部，所述补液包的开口位于所述补液包的端部。
6.根据权利要求5所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述补液包包括内包膜、外包膜、承载部、限位部，所述内包膜及所述外包膜围成的空间用于存储电解液，所述承载部及所述限位部位于所述内包膜及所述外包膜围成的空间端部，所述承载部及所述限位部均位于所述内包膜与所述外包膜之间，所述限位部及所述外包膜形成所述补液包的开口。
7.根据权利要求6所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述内包膜与所述承载部固定连接，所述限位部位于所述承载部及所述外包膜之间；
所述弹性紧固件与所述外包膜的外侧，在电解液没有从所述补液包中溢出时，所述弹性紧固件将所述外包膜压靠在所述限位部上，在电解液没有从所述补液包中溢出过程中，由于所述卷芯膨胀从而挤压所述补液包，使得所述补液包中电解液撑开所述外包膜，从而使得电解液从所述外包膜及所述限位部之间溢出，当所述卷芯对所述补液包的挤压力降低或消失后，所述弹性紧固件受拉伸弹力作用而重新将所述外包膜压靠在所述限位部上。
8.根据权利要求7所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述限位部与所述承载部一体成型，所述限位部包括弧形结构，在水平方向上，所述弧形结构的曲面对应所述弹性紧固件；所述弹性紧固件的截面为圆形，所述弹性紧固件的截面直径小于所述弧形结构的长度，所述弹性紧固件可将部分所述外包膜的端部压入所述弧形结构形成的凹部内。
9.根据权利要求8所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述补液包为环形，所述补液包覆盖所述电芯的外侧表面；
所述内包膜的上端部位于所述承载部与所述上垫片之间，所述内包膜的上端部低于所述承载部的上端，所述承载部的上端不低于所述上垫片的上端，所述外包膜的覆盖所述承载部的上端；
所述内包膜的下端部位于所述承载部与所述下垫片之间，所述内包膜的下端部低高所述承载部的下端，所述承载部的下端不高于所述下垫片的下端，所述外包膜的覆盖所述承载部的下端。
10.根据权利要求9所述的一种圆柱电池，其特征在于，所述卷芯的负极片中含有硅。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310339025.3A CN116646694A (zh) | 2023-04-01 | 2023-04-01 | 一种圆柱电池 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116646694A true CN116646694A (zh) | 2023-08-25 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310339025.3A Pending CN116646694A (zh) | 2023-04-01 | 2023-04-01 | 一种圆柱电池 |
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- 2023-04-01 CN CN202310339025.3A patent/CN116646694A/zh active Pending
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