CN117727996A - 一种扁平型全极耳电池结构及制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种扁平型全极耳电池结构及制造方法，包括外壳、电芯、正极端和负极端等，并将电芯采用隔膜纸、负极片、隔膜纸和正极片依次叠加后，按照正极片在内，负极片在外而围绕芯架逐层卷绕而成，还将正极片从芯架一端伸出的正极留白区揉平而形成正极全极耳，将负极片从芯架另一端伸出的负极留白区揉平而形成负极全极耳，故这种借助扁平型柱状的芯架卷绕而成的电芯，具有卷绕方便、定型可靠等优点；同时，还能在芯架内设有沿轴心线贯穿的中孔，以便于穿过而焊接负极端，还在负极集流片的内底面设有弹性凸起部，以此来弹性接触负极全极耳，从而实现电芯在外壳内安装时的高度位置补偿，这些设计保证了焊接结构的牢固性，增强了电池使用性能。

Description

一种扁平型全极耳电池结构及制造方法

技术领域

本发明涉及一种电池结构及其制造方法，具体是一种扁平型全极耳电池结构及制造方法。

背景技术

目前，扁平型全极耳电池结构主要是由外壳、外壳内的电芯，以及分别设置在外壳两端的正极端和负极端等构成，其中的电芯都是采用隔膜纸、负极片和正极片依次叠加后直接逐层卷绕而成扁平型柱状；因此，电芯的卷绕定型主要是依靠卷绕厚度来保证的，使得定型较为困难，也容易出现塌陷等情况；同时，负极端的负极端盖与负极集流片进行焊接固定时，若负极端盖为连体成型在外壳端部时，则焊针或激光就无法穿入外壳至负极端进行焊接，而只能从负极端盖的外底面进行外焊接，这将极大影响负极端盖与负极集流片之间的焊接可靠性；另外，传统的负极集流片只是一个厚度确定的薄片状结构，故电芯安装在外壳内并与负极端焊接完成后，总会存在一些微小的高度差异，而这种高度差异体现在正极端时，往往会造成正极集流片与正极全极耳的贴合不完全，进而导致两者之间的焊接不够牢固，故极大影响了电池的使用性能。并且，限于传统扁平型全极耳电池结构存在缺陷，使得其制造方法也存在极大的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种电芯卷绕方便、定型可靠，正极端和负极端的焊接结构牢固，使用性能优良的扁平型全极耳电池结构及制造方法。

本发明的技术问题通过以下技术方案实现：

一种扁平型全极耳电池结构，包括外壳、外壳内的电芯，以及分别设置在外壳两端的正极端和负极端，所述的电芯是由隔膜纸、负极片、隔膜纸和正极片依次叠加后，按照正极片在内层，负极片在外层而围绕芯架逐层卷绕而成，所述的正极片从芯架一端伸出设有正极留白区，并将该正极留白区揉平在芯架一端而形成正极全极耳；所述的负极片从芯架另一端伸出设有负极留白区，并将该负极留白区揉平在芯架另一端而形成负极全极耳；所述的正极全极耳与正极端形成导电，负极全极耳与负极端形成导电。

所述的芯架，以及经芯架卷绕成型的电芯均呈扁平型柱状，该扁平型柱状的两端面分别为腰型状端面。

所述的芯架内设有沿轴心线贯穿的中孔，并由该中孔内穿过而焊接负极端。

所述的正极端包括焊接在正极全极耳上的正极集流片，设置在正极集流片上的绝缘密封圈、设置在绝缘密封圈上的正极端盖和焊接在正极集流片中心并穿过正极端盖外露的正极集流柱；所述的正极集流柱与正极端盖之间设有内密封圈，正极集流柱的注液孔内设有密封塞，正极集流柱顶部设有由压圈紧固的盖帽，该压圈与正极端盖之间设有绝缘盖。

所述的负极端包括焊接在负极全极耳上的负极集流片和连体成型在外壳端部的负极端盖，该负极集流片与负极端盖焊接。

所述的负极端包括焊接在负极全极耳上的负极集流片，设置在负极集流片上的绝缘密封圈、设置在绝缘密封圈上的负极端盖和焊接在负极集流片中心并穿过负极端盖外露的负极集流柱；所述的负极集流柱与负极端盖之间设有内密封圈，负极集流柱的沉孔内设有密封塞，负极集流柱顶部设有由压圈紧固的盖帽，该压圈与负极端盖之间设有绝缘盖。

所述的负极集流片的内底面设有位于中部的焊槽和围绕焊槽的弹性凸起部，所述的焊槽与负极端盖焊接固定，所述的弹性凸起部与所述负极全极耳作弹性接触。

所述的外壳呈扁平型柱状，该扁平型柱状的两端面分别为腰型状端面或长方形端面。

所述的扁平型柱状的外壳两端面为长方形端面，相应的负极集流片的四角均设有连接片，每个所述连接片均与负极端盖焊接固定。

一种扁平型全极耳电池结构的制造方法，包括如下步骤：

步骤一、将隔膜纸、负极片、隔膜纸和正极片依次叠加后，按照正极片在内层，负极片在外层的方式围绕扁平型柱状的芯架逐层卷绕而形成扁平型柱状的电芯；

步骤二、将正极片从芯架一端伸出的正极留白区揉平而形成正极全极耳，将负极片从芯架另一端伸出的负极留白区揉平而形成负极全极耳；

步骤三、将制造好的电芯装入外壳内，并分别在外壳的两端设置正极端和负极端，同时或分别将电芯的正极全极耳与正极端的正极集流片焊接固定，电芯的负极全极耳与负极端的负极集流片焊接固定；

其中，关于负极端的制造具有两种结构

①第一种结构：将负极端盖连体成型在外壳的端部，并对负极集流片与负极端盖进行焊接固定，该负极集流片的内底面需设有位于中部的焊槽和围绕焊槽的弹性凸起部，并使弹性凸起部与负极全极耳作弹性接触，以实现电芯在外壳内安装时的高度位置补偿；而焊接结构根据外壳形状进行确定，若外壳为扁平型柱状且外壳两端面为腰型状端面，则通过芯架的中孔将焊槽与负极端盖焊接固定，若外壳为扁平型柱状且外壳两端面为长方形端面，则负极集流片的四角均设有连接片，并通过芯架的中孔将每个连接片均与负极端盖焊接固定；

②第二种结构：在负极集流片上设置绝缘密封圈，该绝缘密封圈上设置负极端盖，负极集流圈中心焊接负极集流柱，并使负极集流柱顶部穿过负极端盖外露，在负极集流柱与负极端盖之间设置内密封圈，负极集流柱的沉孔内设有密封塞，负极集流柱顶部通过压圈紧固有盖帽，该压圈与负极端盖之间设置绝缘盖，负极端盖与外壳的端口圆周焊接密封；

关于正极端的制造，是在正极集流片上设置绝缘密封圈，该绝缘密封圈上设置正极端盖，正极集流片中心焊接正极集流柱，并使正极集流柱顶部穿过正极端盖外露，在正极集流柱与正极端盖之间设置内密封圈，通过正极集流柱的注液孔注入电解液后经密封塞封塞焊接，在正极集流柱顶部通过压圈紧固有盖帽进行封闭，该压圈与正极端盖之间设置绝缘盖，正极端盖与外壳的端口圆周焊接密封；

步骤四、制造完成扁平型全极耳电池。

与现有技术相比，本发明主要是将电芯采用隔膜纸、负极片、隔膜纸和正极片依次叠加后，按照正极片在内层，负极片在外层而围绕芯架逐层卷绕而成；而且，正极片从芯架一端伸出设有正极留白区，并将该正极留白区揉平在芯架一端而形成正极全极耳，负极片从芯架另一端伸出设有负极留白区，并将该负极留白区揉平在芯架另一端而形成负极全极耳，再将正极全极耳与正极端形成导电，负极全极耳与负极端形成导电；因此，这种借助扁平型柱状的芯架卷绕而成的电芯，不但卷绕方便，而且还能使得卷绕定型后的电芯也呈完美的扁平型柱状，定型更加可靠；同时，还能在芯架内设有沿轴心线贯穿的中孔，故通过该中孔内穿过即可焊接负极端，还在负极集流片的内底面设有弹性凸起部，并使弹性凸起部与负极全极耳作弹性接触，从而实现电芯在外壳内安装时的高度位置补偿；显然，这些结构改进结合相应的制造方法，能有效保证正极端和负极端的焊接结构牢固性，从而使电池的使用性能更加优良。

附图说明

图1为本发明的剖视结构示意图（负极端的第一种结构）。

图2为图1的A—A剖视图。

图3为图1的负极端剖视立体图。

图4为本发明的剖视结构示意图（负极端的第二种结构）。

图5为图4的B—B剖视图。

图6为图5的C处放大图。

图7为正极端的剖视放大图。

图8为图7的E处放大图。

图9为电芯的结构示意图。

图10为本发明的俯视图。

图11为四角设计连接片的负极集流片结构示意图。

图12为图11的D—D剖视放大图。

图13为图11的E—E剖视放大图。

图14为图11的立体图。

具体实施方式

下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。

如图1~图14所示，1.外壳、2.电芯、21.芯架、211.中孔、22.隔膜纸、23.正极片、231.正极留白区、24.负极片、241.负极留白区、3.正极端、31.正极集流片、32.正极端盖、33.正极集流柱、4.负极端、41.负极集流片、42.负极端盖、43.负极集流柱、5.绝缘密封圈、6.内密封圈、7.密封塞、8.压圈、9.盖帽、10.绝缘盖。

一种扁平型全极耳电池结构及制造方法，如图1、图4所示，包括外壳1、外壳内的电芯2，以及分别设置在外壳两端的正极端3和负极端4。

其中，电芯2采用隔膜纸22、负极片24、隔膜纸22和正极片23依次叠加后，按照正极片23在内层，负极片24在外层而围绕芯架21逐层卷绕而成；而且，正极片23从芯架21一端伸出设有正极留白区231，并将该正极留白区揉平在芯架21一端而形成正极全极耳，负极片24从芯架另一端伸出设有负极留白区241，并将该负极留白区揉平在芯架21另一端而形成负极全极耳，再将正极全极耳与正极端3形成导电，负极全极耳与负极端4形成导电。

所述的芯架21，以及经芯架卷绕成型的电芯2均呈扁平型柱状，该扁平型柱状的芯架21和电芯2的两端面分别为腰型状端面，所谓的腰型状是指对称的两条直边和对称的两个半圆弧边依次圆周围合而成的形状。这样，由于借助扁平型柱状的芯架21进行卷绕，使得电芯2不但卷绕方便，而且卷绕定型更加可靠。

所述的芯架21内设有沿轴心线贯穿的中孔211，本实施例中的中孔形状是采用与芯架21的腰型状端面同比例缩小的腰型孔，并由该中孔211内穿过焊针或激光而用于焊接负极端4。

所述的正极端3包括焊接在正极全极耳上的正极集流片31，设置在正极集流片上的绝缘密封圈5、设置在绝缘密封圈上的正极端盖32和焊接在正极集流片中心并穿过正极端盖32外露的正极集流柱33；所述的正极集流柱33与正极端盖32之间设有内密封圈6，正极集流柱33的中部为注液孔并内设密封塞7，正极集流柱33顶部设有由压圈8紧固的盖帽9，该盖帽同时也将密封塞7封闭在注液孔内，而该压圈8与正极端盖32之间设有绝缘盖10，正极端盖32与外壳1的端口通过圆周焊接进行固定密封。

所述的负极端4具有两种结构，第一种结构的负极端4包括焊接在负极全极耳上的负极集流片41和连体成型在外壳1端部的负极端盖42，该负极集流片41与负极端盖42焊接。

第二种结构的负极端4与正极端3相似，主要适用于具有端口的外壳端部，其包括焊接在负极全极耳上的负极集流片41，设置在负极集流片上的绝缘密封圈5、设置在绝缘密封圈上的负极端盖42和焊接在负极集流片41中心并穿过负极端盖42外露的负极集流柱43；所述的负极集流柱43与负极端盖42之间设有内密封圈6，负极集流柱43的沉孔内设有密封塞7，负极集流柱43顶部设有由压圈8紧固的盖帽9，该压圈8与负极端盖42之间设有绝缘盖10，负极端盖42与外壳1的端口也通过圆周焊接进行固定密封。

所述的负极集流片41的内底面设有位于中部的焊槽411和围绕焊槽的弹性凸起部412，该弹性凸起部与负极全极耳作弹性接触，主要用于实现电芯2在外壳1内安装时的高度位置补偿，以保证正极端3和负极端4的焊接结构更加牢固，从而使电池的使用性能也更加优良。

同时，外壳1也与电芯2一样呈扁平型柱状，且扁平型柱状的外壳1两端面分别为腰型状端面或长方形端面，则针对外壳1端面形状的不同，当负极端盖42连体成型在外壳1端部时，该负极集流片41的形状和焊接方式也会存在较大不同，具体为：当扁平型柱状的外壳1两端面为腰型状端面，则焊针或激光直接穿过芯架21的中孔211将焊槽411与负极端盖42焊接固定即可；当扁平型柱状的外壳1两端面为长方形端面，相应的负极集流片41的四角均设有连接片413，则焊针或激光直接穿过芯架21的中孔211将每个连接片413与负极端盖42焊接固定即可；当然，即使具备连接片413结构，若焊针或激光将焊槽411与负极端盖42进行焊接固定也是可行的。

所述的扁平型全极耳电池结构的制造方法，主要包括如下步骤：

步骤一、将隔膜纸22、负极片24、隔膜纸22和正极片23依次叠加后，按照正极片23在内层，负极片24在外层的方式围绕扁平型柱状的芯架21逐层卷绕而形成扁平型柱状的电芯2；

步骤二、将正极片23从芯架21一端伸出的正极留白区231揉平而形成正极全极耳，将负极片24从芯架21另一端伸出的负极留白区241揉平而形成负极全极耳；

步骤三、将制造好的电芯2装入外壳1内，并分别在外壳1的两端设置正极端3和负极端4，同时或分别将电芯2的正极全极耳与正极端3的正极集流片31通过焊针或激光焊接固定，电芯2的负极全极耳与负极端4的负极集流片41通过焊针或激光焊接固定；

其中，关于负极端4的制造具有两种结构

①第一种结构：将负极端盖42连体成型在外壳1的端部，并对负极集流片41与负极端盖42进行焊针或激光的焊接固定，该负极集流片的内底面需设有位于中部的焊槽411和围绕焊槽的弹性凸起部412，并使弹性凸起部与负极全极耳作弹性接触，以实现电芯2在外壳1内安装时的高度位置补偿；而焊接结构根据外壳1形状进行确定，若外壳1为扁平型柱状且外壳两端面为腰型状端面，则焊针或激光穿过芯架21的中孔211将焊槽411与负极端盖42作焊针或激光的焊接固定，若外壳1为扁平型柱状且外壳两端面为长方形端面，则负极集流片41的四角均设有连接片413，而焊针或激光穿过芯架21的中孔211将每个连接片413与负极端盖42作焊针或激光的焊接固定；

②第二种结构：在负极集流片41上设置绝缘密封圈5，该绝缘密封圈上设置负极端盖42，负极集流圈41中心通过焊针或激光焊接负极集流柱43，并使负极集流柱顶部穿过负极端盖42外露，在负极集流柱43与负极端盖42之间设置内密封圈6，负极集流柱43的沉孔内设有密封塞7，负极集流柱顶部通过压圈8紧固有盖帽9，该压圈8与负极端盖42之间设置绝缘盖10，负极端盖42与外壳1的端口圆周焊接密封；

关于正极端3的制造，是在正极集流片31上设置绝缘密封圈5，该绝缘密封圈上设置正极端盖32，正极集流片31中心通过焊针或激光焊接正极集流柱33，并使正极集流柱顶部穿过正极端盖32外露，在正极集流柱33与正极端盖32之间设置内密封圈6，通过正极集流柱33的注液孔注入电解液后经密封塞封塞7焊接，在正极集流柱33顶部通过压圈8紧固有盖帽9进行封闭，该压圈8与正极端盖32之间设置绝缘盖10，正极端盖32与外壳1的端口圆周焊接密封；

步骤四、制造完成扁平型全极耳电池。

以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例等同的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种扁平型全极耳电池结构，包括外壳（1）、外壳内的电芯（2），以及分别设置在外壳两端的正极端（3）和负极端（4），其特征在于所述的电芯（2）是由隔膜纸（22）、负极片（24）、隔膜纸（22）和正极片（23）依次叠加后，按照正极片（23）在内层，负极片（24）在外层而围绕芯架（21）逐层卷绕而成，所述的正极片（23）从芯架（21）一端伸出设有正极留白区（231），并将该正极留白区揉平在芯架（21）一端而形成正极全极耳；所述的负极片（24）从芯架（21）另一端伸出设有负极留白区（241），并将该负极留白区揉平在芯架（21）另一端而形成负极全极耳；所述的正极全极耳与正极端（3）形成导电，负极全极耳与负极端（4）形成导电。

2.根据权利要求1所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的芯架（21），以及经芯架卷绕成型的电芯（2）均呈扁平型柱状，该扁平型柱状的两端面分别为腰型状端面。

3.根据权利要求1所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的芯架（21）内设有沿轴心线贯穿的中孔（211），并由该中孔内穿过而焊接负极端（4）。

4.根据权利要求1所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的正极端（3）包括焊接在正极全极耳上的正极集流片（31），设置在正极集流片上的绝缘密封圈（5）、设置在绝缘密封圈上的正极端盖（32）和焊接在正极集流片（31）中心并穿过正极端盖（32）外露的正极集流柱（33）；所述的正极集流柱（33）与正极端盖（32）之间设有内密封圈（6），正极集流柱（33）的注液孔内设有密封塞（7），正极集流柱（33）顶部设有由压圈（8）紧固的盖帽（9），该压圈（8）与正极端盖（32）之间设有绝缘盖（10）。

5.根据权利要求3所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的负极端（4）包括焊接在负极全极耳上的负极集流片（41）和连体成型在外壳（1）端部的负极端盖（42），该负极集流片（41）与负极端盖（42）焊接。

6.根据权利要求3所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的负极端（4）包括焊接在负极全极耳上的负极集流片（41），设置在负极集流片上的绝缘密封圈（5）、设置在绝缘密封圈上的负极端盖（42）和焊接在负极集流片（41）中心并穿过负极端盖（42）外露的负极集流柱（43）；所述的负极集流柱（43）与负极端盖（42）之间设有内密封圈（6），负极集流柱（43）的沉孔内设有密封塞（7），负极集流柱（43）顶部设有由压圈（8）紧固的盖帽（9），该压圈与负极端盖（42）之间设有绝缘盖（10）。

7.根据权利要求5所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的负极集流片（41）的内底面设有位于中部的焊槽（411）和围绕焊槽的弹性凸起部（412），所述的焊槽（411）与负极端盖（42）焊接固定，所述的弹性凸起部（412）与所述负极全极耳作弹性接触。

8.根据权利要求7所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的外壳（1）呈扁平型柱状，该扁平型柱状的两端面分别为腰型状端面或长方形端面。

9.根据权利要求8所述的一种扁平型全极耳电池结构，其特征在于所述的扁平型柱状的外壳（1）两端面为长方形端面，相应的负极集流片（41）的四角均设有连接片（413），每个所述连接片（413）均与负极端盖（42）焊接固定。

10.根据权利要求1~9任一项所述的一种扁平型全极耳电池结构的制造方法，其特征在于所述的制造方法包括如下步骤：

步骤一、将隔膜纸（22）、负极片（24）、隔膜纸（22）和正极片（23）依次叠加后，按照正极片（23）在内层，负极片（24）在外层的方式围绕扁平型柱状的芯架（21）逐层卷绕而形成扁平型柱状的电芯（2）；

步骤二、将正极片（23）从芯架（21）一端伸出的正极留白区（231）揉平而形成正极全极耳，将负极片（24）从芯架（21）另一端伸出的负极留白区（241）揉平而形成负极全极耳；

步骤三、将制造好的电芯（2）装入外壳（1）内，并分别在外壳的两端设置正极端（3）和负极端（4），同时或分别将电芯（2）的正极全极耳与正极端的正极集流片（31）焊接固定，电芯（2）的负极全极耳与负极端的负极集流片（41）焊接固定；

其中，关于负极端（4）的制造具有两种结构

①第一种结构：将负极端盖（42）连体成型在外壳（1）的端部，并对负极集流片（41）与负极端盖（42）进行焊接固定，该负极集流片（41）的内底面需设有位于中部的焊槽（411）和围绕焊槽的弹性凸起部（412），并使弹性凸起部与负极全极耳作弹性接触，以实现电芯（2）在外壳（1）内安装时的高度位置补偿；而焊接结构根据外壳（1）形状进行确定，若外壳（1）为扁平型柱状且外壳两端面为腰型状端面，则通过芯架（21）的中孔（211）将焊槽（411）与负极端盖（42）焊接固定，若外壳（1）为扁平型柱状且外壳两端面为长方形端面，则负极集流片（41）的四角均设有连接片（413），并通过芯架（21）的中孔（211）将每个连接片（413）均与负极端盖（42）焊接固定；

②第二种结构：在负极集流片（41）上设置绝缘密封圈（5），该绝缘密封圈上设置负极端盖（42），负极集流圈（41）中心焊接负极集流柱（43），并使负极集流柱顶部穿过负极端盖（42）外露，在负极集流柱（43）与负极端盖（42）之间设置内密封圈（6），负极集流柱（43）的沉孔内设有密封塞（7），负极集流柱（43）顶部通过压圈（8）紧固有盖帽（9），该压圈（8）与负极端盖（42）之间设置绝缘盖（10），负极端盖（42）与外壳（1）的端口圆周焊接密封；

关于正极端（3）的制造，是在正极集流片（31）上设置绝缘密封圈（5），该绝缘密封圈上设置正极端盖（32），正极集流片（31）中心焊接正极集流柱（33），并使正极集流柱顶部穿过正极端盖（32）外露，在正极集流柱（33）与正极端盖（32）之间设置内密封圈（6），通过正极集流柱（33）的注液孔注入电解液后经密封塞封塞（7）焊接，在正极集流柱（33）顶部通过压圈（8）紧固有盖帽（9）进行封闭，该压圈（8）与正极端盖（32）之间设置绝缘盖（10），正极端盖（32）与外壳（1）的端口圆周焊接密封；

步骤四、制造完成扁平型全极耳电池。