CN208608234U - 一种高能量密度锂电池的电池壳体 - Google Patents

Abstract

一种高能量密度锂电池的电池壳体，包括由绝缘耐腐材料制成的壳体本体、卷芯容纳空间和用于连接电极盖板的连接层，连接层设置在壳体本体上，且位于与电极盖板的结合处，卷芯容纳空间为壳体本体和电极盖板所围合的空间。采用绝缘耐腐材料作为电池壳体，彻底简化了电池盖板与电池壳体之间的绝缘、密封连接结构，可以大幅度增加容纳卷芯的空间，能增加卷芯的实体体积，从而提升电池能量密度，同盱电池壳体为绝缘耐腐材料还可提高壳体的绝缘性能。

Description

一种高能量密度锂电池的电池壳体

技术领域：

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种柱型锂电池。

背景技术：

锂电池相对于普通铅酸电池的能量密度高、循环寿命长、自放电率低，无记忆效应，在工业生产、日常生活中得到了日益广泛应用，例如：18650电芯、21700电芯，但是现有每一种规格的金属外壳柱型锂电池的外型尺寸都是标准的，不允许作任何改动，而且其内部部件结构也相对固定的，不能增加有效储电能的卷芯容积，因此，现有金属外壳类锂电池的能量密度的提升空间极小，除非改用产能更高的卷芯材料和电解液。

在卷芯材料和电解液不变的条件下，增加容纳卷芯实体的空间是提升电池容量最直接的有效方案。

随着各种电子产品的快速发展，人们不仅对锂离子电池的需求量快速增长，而且对锂电池的容量提出更高的要求，人们迫切希望现有的锂电池的容量能有较大幅度提升。目前，产业化的圆柱形及方形锂离子电池均采用碳素钢或铝合金作为电池壳体，金属壳体与正极金属盖板或负极金属盖板之间采用焊接或者铆接的方式进行固定密封连接，为保证正负极之间的绝缘，正极盖板与金属壳体之间必须采用复杂的密封绝缘结构才能实现，根据现有技术，正极金属盖板、负极金属盖板与金属壳体之间的密封绝缘结构高度4～5毫米，如图1所示，由于金属壳体与负极盖板相连，因此，正极盖板6与金属电池壳体5之间必须设置密封绝缘结构，正极盖板6在轴向依次通过导电圈61、正极连接圈62、连接圈托架63与正极耳3相连接，导电圈61、正极连接圈62、连接圈托架63在径向方向均撑持在特定异形绝缘密封件8的内圈中，为了防止卷芯1中负极片与正极组件之间接触放电，在异形绝缘密封件8与卷芯1的上端之间设有绝缘隔离垫9。这种结构直接缩小电池壳体5内容纳卷芯1的空间尺寸，造成电池的能量密度难以增加，同时金属电池壳体5与正极金属盖板6之间的传统密封结构都是采用塑料聚合物作为绝缘密封材料，这种结构不仅存在电解液泄漏，可靠性低，绝缘性能差的缺陷，而且塑料聚合物会随着时间推移很容易产生材料老化。为了保证电池壳体5的外部绝缘，还需在电池壳体5上热缩上塑料绝缘套管，为了保证金属电池壳体5与卷芯1之间的绝缘，需在卷芯1外部加贴绝缘胶纸，有的制造商还在金属壳体内部进行绝缘涂层处理，这些绝缘措施不仅造成电池生产成本的增加，而且缩小了卷芯1的径向尺寸，都不利于锂电池能量密度的增加。

为了进一步提高现有锂电池的容量密度，申请人实用新型了一种高能量密度锂电池，其结构如图2所示，包括卷芯1，芯轴2，正极耳3、负极耳4和电池壳体5、正极盖板6、负极盖板7，卷芯1由正极片10、隔膜11、负极片12和隔膜依次层叠后卷绕成中空筒状体，并套装在芯轴2上，正极耳3与正极片10相连接，负极耳4与负极片相连接，在电池壳体5、正极盖板6、负极盖板7与卷芯1之间注满电解液，所述电池外壳5为绝缘耐腐壳体，在所述绝缘耐腐壳体与正极盖板6或负极盖板7之间为密封焊接连接结构或粘接连接结构。

其中，电池壳体5的改进设计是关键，为了更好地保护这一创新成果，申请人对这种高能量密度锂电池的电池壳体实施专项专利保护。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种高能量密度锂电池的电池壳体。

本实用新型采取的技术方案如下：

一种高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：包括由绝缘耐腐材料制成的壳体本体、卷芯容纳空间和用于连接电极盖板的连接层，连接层设置在壳体本体上，且位于与电极盖板的结合处，卷芯容纳空间为壳体本体和电极盖板所围合的空间。

进一步，所述壳体本体的材质为陶瓷、玻璃或工程塑料。

更进一步，所述壳体本体的材质为陶瓷。

进一步，所述壳体本体为管状结构，包括连接层和管体，在管体的端口端面、端口内圆侧面上至少有一处设有密封固定连接电池盖板的连接层。

进一步，所述壳体本体为管状结构，包括连接层和管体，在管体的连接端设有与电极盖板固定连接的咬合结构。

进一步，所述连接层为用于焊接的金属涂层或用于粘接的粘接涂层。

进一步，所述壳体本体包括管体和轴肩卷，轴肩卷设置在管体的任一端，并与管体连为一体，在管体的端口端面、端口内圆侧面上至少有一处设有连接层，在轴肩卷的电极盖板连接面处设有连接层。

进一步，在轴肩卷与电极盖板连接处设有与电极盖板固定连接的咬合结构。

由于本实用新型创造性采用绝缘耐腐材料作为电池壳体，电池盖板就无需采用复杂的绝缘、密封连接结构，可以大大降低盖板厚度从而提升电池能量密度，还可提高壳体的绝缘性能。

附图说明：

图1为现有柱状锂电池的正极盖板处的结构示意图；

图2为采用本实用新型的锂电池的结构示意图；

图3为本实用新型的一种结构示意图(管状结构)；

图4为正极盖板与图3所示壳体本体的连接结构示意图；

图5为本实用新型下端带轴肩卷的结构示意图；

图6为本实用新型上端带轴肩卷的结构示意图；

图7为实施例4的结构示意图；

图中：1-卷芯；2-芯轴；3-正极耳；4-负极耳；5-电池壳体；6-正极盖板；7-负极盖板；8-异形绝缘密封件；9-绝缘隔离垫；10-正极片；11-隔膜；12-负极片；13-咬合结构；14-反向咬合结构；51-管体；52-卷芯容纳空间；53-连接层；54-端口端面；55-端口内圆侧面；56-轴肩卷；61-导电圈；62-正极连接圈；63-连接圈托架。

具体实施方式：

下面结合附图说明举例说明本实用新型的具体实施方式：

实施例1：

一种高能量密度锂电池的电池壳体，如图3和图4所示，包括绝缘耐腐材料制成的壳体本体、卷芯容纳空间52和用于连接电极盖板的连接层53，连接层53设置在壳体本体上与电极盖板的结合处，卷芯容纳空间52为壳体本体和电极盖板所围合的空间，所述壳体本体为陶瓷管状结构，在管体51的上下端口端面54及端口内圆侧面55上设有电池盖板连接层53，所述电池盖板连接层53为金属涂层。

实施例2：

一种高能量密度锂电池的电池壳体，如图5所示，包括绝缘耐腐材料制成的壳体本体、卷芯容纳空间52和用于连接电极盖板的连接层53，连接层53设置在壳体本体上与电极盖板的结合处，卷芯容纳空间52为壳体本体和电极盖板所围合的空间，所述壳体本体包括管体51和轴肩卷56，轴肩卷56设置在管体51的下端，并与管体51连为一体，在管体51的上端端口端面54、设有金属涂层，在轴肩卷56的电极盖板连接面处设有连接层53为金属涂层。

实施例3：与实施例2不同之处在于，轴肩卷56设置在管体51上端，如图6所示。

实施例4：

一种高能量密度锂电池的电池壳体，如图7所示，包括绝缘耐腐材料制成的壳体本体、卷芯容纳空间52和用于连接电极盖板的连接层53，连接层53设置在壳体本体上与电极盖板的结合处，卷芯容纳空间52为壳体本体和电极盖板所围合的空间，所述壳体本体为管状结构，包括连接层53和管体51，在管体51的下端口端面54上设有密封固定连接电池盖板的连接层53，所述电池盖板连接层53为金属涂层，在管体51的上端设有咬合结构13，在正极电极盖板6上设有与咬合结构13相对应的反向咬合结构14。

本实用新型的实施方式很多，在此不逐一罗列，只要采用锂电池壳体采用绝缘耐腐刚性材料的所有技术方案均属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：包括由绝缘耐腐材料制成的壳体本体、卷芯容纳空间(52)和用于连接电极盖板的连接层(53)，连接层(53)设置在壳体本体上，且位于与电极盖板的结合处，卷芯容纳空间(52)为壳体本体和电极盖板所围合的空间。

2.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：所述壳体本体为管状结构，包括连接层(53)和管体(51)，在管体(51)的端口端面(54)、端口内圆侧面(55)上至少有一处设有密封固定连接电池盖板的连接层(53)。

3.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：所述壳体本体为管状结构，包括连接层(53)和管体(51)，在管体(51)的连接端设有与电极盖板固定连接的咬合结构(13)。

4.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：所述连接层(53)为用于焊接的金属涂层或用于粘接的粘接涂层。

5.根据权利要求1所述高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：所述壳体本体包括管体(51)和轴肩卷(56)，轴肩卷(56)设置在管体(51)的任一端，并与管体(51)连为一体，在管体(51)的端口端面(54)、端口内圆侧面(55)上至少有一处设有连接层(53)，在轴肩卷(56)的电极盖板连接面处设有连接层(53)。

6.根据权利要求5所述高能量密度锂电池的电池壳体，其特征是：在轴肩卷(56)与电极盖板连接处设有与电极盖板固定连接的咬合结构(13)。