CN205609680U - 一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池 - Google Patents
一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池，包括：钢壳、盖帽和电芯，电芯由隔膜、正极片、负极片组成，正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，电芯的中心设有中心管，所述的正极片和负极片的尾部均设有空箔马甲结构，并且空箔马甲的长度可围绕卷芯外圈一周；所述的安全阀破裂压力为1.1‑1.5兆帕；所述的中心管为无缝钢管。本实用新型极片添加了空箔马甲后，降低爆炸的几率；中心管为无缝钢管，增加电池内部的结构的稳定性，加快热量传导；本实用新型提高了电池的安全性能，降低电池的爆炸可能性，改善电池的重物冲击性能。
Description
技术领域：
本实用新型涉及一种锂离子电池，特别是涉及一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池。
背景技术：
锂离子电池的安全性能一直都是人们比较关心的问题，近年来发生多起锂离子电池爆炸伤人的事件，不免让人们对使用锂离子电池功能设备产生恐慌。由于圆柱18650电池体积小，钢壳硬，能量密度高，爆炸威力大，因此高容量的圆柱18560电池很难通过国标中要求的重物冲击测试过。在传统圆柱形锂离子电池设计中，所使用的电池中心管为有缝中心管，干法或普通湿法隔膜，盖帽的开启压力是1.0-1.5兆帕，破裂压力是1.5-2.2兆帕。该种电池的经过安全性能测试，发现该种电池在重物冲击测试的情况下很容易发生爆炸，安全性能较差。这种现象主要是由于隔膜抗拉强度小，重物冲击后易开裂，导致正负极片接触。隔膜破裂后，正负极片接触点为铝箔与负极涂膜接触及正极涂膜对负极涂膜接触，其中负极涂膜与铝箔接触时接触电阻较小，电流很大，迅速产热。而盖帽开启压力较大，砸后电池内部短路，迅速发生各种化学反应产气，盖帽安全阀还未冲开时，电池温度已升至电池热失效温度，进而发生爆炸。
发明内容：
本实用新型目的就是针对上述问题，提供一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池。
为了达到以上目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池，包括：钢壳、盖帽和电芯，电芯由隔膜、正极片、负极片组成，正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，电芯的中心设有中心管，盖帽上设有安全阀，所述的正极片和负极片的尾部均设有空箔马甲结构，并且空箔马甲的长度可围绕卷芯外圈一周；所述的安全阀破裂压力为1.1-1.5兆帕；所述的中心管为无缝钢管。
所述的隔膜为湿法隔膜，且横向、纵向抗拉强度均大于1600kgf/cm2。
所述的正负极片空箔的长度为卷芯外圈周长。
所述的空箔马甲包括正极片尾部的空箔马甲和负极片尾部的空箔马甲，正极片尾部的空箔马甲，即尾部正反面未涂覆正极敷料的铝箔；
负极片尾部的空箔马甲，即尾部正反面未涂覆负极敷料（石墨）的铜箔。传统电池结构中，该处空箔较短；该实用新型设计中，将该处空箔加长至可围绕电芯的卷芯外圈一周，我们称之为“空箔马甲结构”。
圆柱形锂离子电池改善重物冲击的原理：当重物砸下时，电池内部隔膜易破裂，造成正负极片接触，电池内部短路，电流大增，电池内部迅速升温，使得反应加速、产气增多，盖帽是唯一可以释放压力的出口，当电芯内压达到盖帽破裂压力的时候，安全阀开启并断开开口，释放内压，降低电池爆炸的威力。
本实用新型的有益效果：由于在极片上设置了空箔的马甲结构，极片添加空箔马甲后，重物冲击时正负极片接触点为铜箔与铝箔及正极涂膜对负极涂膜，铝箔与铜箔接触相当于外短路，正负极涂膜接触时接触电阻很大，远大于传统电池设计的铝箔与负极涂膜接触时的电阻，所产生的热量不足以使温度剧烈上升到足够引起电池热失控，降低爆炸的几率；由于中心管为无缝钢管，可以增加电池内部的结构的稳定性，电芯不易砸断，且可以加快热量传导，起到散热作用；由于隔膜抗拉强度增大，减少了隔膜破裂、正负极片接触短路面积；由于盖帽安全阀的破裂压力降低，盖帽更易开启泄压，大大提高了电池的安全性能，降低电池的爆炸可能性，改善电池的重物冲击性能。
附图说明：
图1为本实用新型的内外部结构展开的示意图。
图2为电芯展开的示意图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本实用新型包括：钢壳2、盖帽1和电芯，电芯3由隔膜34、正极片31、负极片32，正极片上设有正极耳311，负极片上设有负极耳321，中心设有中心管，盖帽上设有安全阀11，所述的正极片尾部均设有空箔的马甲312，负极片的尾部均设有负极马甲322，所述的安全阀破裂压力为1.1-1.5兆帕，所述的中心管为无缝钢管。所述的隔膜为湿法隔膜，且横向、纵向抗拉强度均大于1600kgf/cm2。所述的正负极片空箔的长度为卷芯外圈周长。对于圆柱18650电池正负极片空箔的长度比传统的长54毫米。
图2中正极片空箔部分为正极片尾部的空箔马甲312，即尾部正反面未涂覆正极敷料的铝箔；图2中负极空箔部分为负极片尾部的空箔马甲322，即尾部正反面未涂覆负极敷料（石墨）的铜箔。传统电池结构中，该处空箔较短；该使用新型设计中，将该处空箔加长至可围绕卷芯外圈一周，我们称之为“空箔马甲结构”。
为进一步验证本实用新型的有效性，我们对盖帽的破裂压力进行了测试，通过打压测试测出，结果可直接反应出成品电池在不正当使用的情况下（如内短路、外短路、过充、重物冲击）电芯自动泄压功能，传统盖帽破裂压力及传统设计电池的重物冲击测试结果数据如下所示：
为进一步验证本实用新型的有效性，我们对盖帽的破裂压力进行了测试，通过打压测试测出，结果可直接反应出成品电池在不正当使用的情况下（如内短路、外短路、过充、重物冲击）电芯自动泄压功能，传统盖帽破裂压力及传统设计电池的重物冲击测试结果数据如下所示：
本实用新型电池采用的中心管是无缝中心管，隔膜为湿法隔膜，且横、纵向抗拉强度均大于1600kgf/cm2，盖帽破裂压力为1.1-1.5兆帕，同时采用新型极片结构设计，正负极片尾部同时增加空箔马甲结构。本实用新型所述隔膜抗拉强度大，测试时不易破裂，可有效减少正负极片接触短路的面积，且盖帽更易破裂，减小爆炸的可能性。此外，新型极片结构不同于普通极片结构，正负极极片尾部均留有一段空箔材，空箔材的长度为卷芯外圈的周长。极片添加空箔马甲后，重物冲击时正负极片接触点为铜箔与铝箔及正极涂膜对负极涂膜，铝箔与铜箔接触相当于外短路，正负极涂膜接触时接触电阻很大，远大于传统电池设计的铝箔与负极涂膜接触时的电阻，所产生的热量不足以使温度剧烈上升到足够引起电池热失控，降低爆炸的几率。同时，加入中心管可以增加电池内部的结构的稳定性，电芯不易砸断，且可以加快热量传导，起到散热作用。而无缝中心管在重物冲击后不会刺穿隔膜，从而减少电池重物冲击测试爆炸的概率，比传统的有缝中心管更安全。
本实用新型盖帽及实用新型设计电池的重物冲击测试结果数据如下所示：
从以上数据可以看出，本实用新型设计较传统的圆柱电池设计，重物冲击测试不良率大大降低，由原来的80%降低到10%。大大改善了电池的重物冲击性能，提高了电池的安全性能，降低电池不良安全隐患给使用者带来的伤害。
Claims (2)
1.一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池，包括：钢壳（2）、盖帽（1）和电芯（3），电芯由隔膜（34）、正极片（31）、负极片（32）组成，正极片上设有正极耳，负极片上设有负极耳，电芯的中心设有中心管，盖帽上设有安全阀，其特征在于：所述的正极片和负极片的尾部均设有空箔马甲结构，并且空箔马甲的长度可围绕卷芯外圈一周；所述的安全阀破裂压力为1.1-1.5兆帕；所述的中心管为无缝钢管。
2.根据权利要求1所述的一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池，其特征在于：所述的隔膜为湿法隔膜，且横向、纵向抗拉强度均大于1600kgf/cm2。
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| CN201620042202.7U CN205609680U (zh) | 2016-01-18 | 2016-01-18 | 一种改善重物冲击性能的圆柱形锂离子电池 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111403633A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-10 | 江苏船联新能源科技有限公司 | 具有安全阀结构的电芯 |
| CN113363486A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-07 | 东莞维科电池有限公司 | 一种软包锂离子电池 |
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2016
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