CN208655706U - 一种落差式卷芯高能量密度锂电池 - Google Patents

Abstract

一种落差式卷芯高能量密度锂电池，在卷芯的端面局布部位设计出内凹结构，以避让输出电极向内延伸的结构，仅限于局部缩小卷芯的高度，而在其它部位则保持卷芯高度最大化设计，在卷芯的轴向截面上，卷芯高度存有落差。这样就能使锂电池的卷芯实际体积最大化，从而提高这类锂电池的能量密度。采用绝缘耐腐壳体取代金属导电壳体，革命性地简化锂电池的正负极之间的绝缘、密封和固定连接方式，极大地缩小了锂电池正负极输出端的高度尺寸，这种结构的锂电池的能量密度与同类规格同类型特种锂电池增加10％～20％。

Description

一种落差式卷芯高能量密度锂电池

技术领域：

本实用新型涉及一种锂电池，尤其涉及一种高能量密度锂电池。

背景技术：

随着各种电子产品的快速发展，锂离子电池的应用领域越来越广，需求量快速增长，人们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为4～5毫米，如图1所示，由于金属壳体5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。这种内延伸的输出电极结构直接缩小了电池壳体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。在有些大规格特种锂电池中，输出电极的径向尺寸较小，输出电极部分只能向锂电池内部延伸，但根据目前的锂电池制造技术，这类锂电池的卷芯高度只能是等高度设计，因此，只能以输出电极之间的最小尺寸来确定卷芯的高度，由此可知，在锂电池高度尺寸相同的条件下，电池壳体内空间没有得到充分利用，这类锂电池的卷芯体积没有实现最大化，这类锂电池的能量密度要比同规格的锂电池低得多。

实用新型内容：

为了进一步提高现有锂电池的容量，特别是提高电极输出需要向电池内延结构的锂电池的能量密度，本实用新型提供了一种落差式卷芯高能量密度锂电池。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种落差式卷芯高能量密度锂电池，包括卷芯，芯轴，正极耳、负极耳、电池壳体、正极盖板和负极盖板，卷芯由正极片、隔膜、负极片和隔膜依次层叠后卷绕成中空筒状体，并套装在芯轴上，正极耳与正极片相连接，负极耳与负极片相连接，在电池壳体、正极盖板、负极盖板与卷芯之间注满电解液，其特征是：在卷芯的端面上设有内凹结构。

进一步，在卷芯的正极端面存有内凹结构。

进一步，在卷芯的负极端面存有内凹结构。

进一步，在卷芯的正极端面和负极端面均存有内凹结构。

在卷芯的端面设置内凹结构是为了满足输出电极向内延伸的结构设计需要。

进一步，所述电池壳体为绝缘耐腐壳体。

进一步，所述电池壳体的材质为陶瓷、玻璃或工程塑料。

更进一步，所述绝缘耐腐壳体的材质为陶瓷。

进一步，所述绝缘耐腐壳体为管状结构，在管体的端口端面、端口外圆侧面或端口内圆侧面上至少有一处设有金属涂层。

进一步，所述绝缘耐腐壳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、端口外圆侧面或端口内圆侧面上至少有一处设有金属涂层，在轴肩卷的电极盖板连接面处设有金属涂层。

进一步，所述正极盖板和负极盖板为整体导电体。

本实用新型在卷芯的端面局布部位设计出内凹结构，以避让输出电极向内延伸的结构，仅限于局部缩小卷芯的高度，而在其它部位则保持卷芯高度最大化设计，这样就能使锂电池的卷芯实际体积最大化，从而提高这类锂电池的能量密度，采用绝缘耐腐壳体取代金属导电壳体，革命性地简化锂电池的正负极之间的绝缘、密封和固定连接方式，极大地缩小了锂电池正负极输出端的高度尺寸，在现有锂电池的外形尺寸不变的条件下，虽然在输出电极处的卷芯高度局部有所减小，但其它部位的卷芯高度没有减小，若电池壳体采用绝缘耐腐壳体，卷芯的高度还会增加的空间，这样使得卷芯的实体体积比现有锂电池的卷芯体积有所增长，因此，这种结构的锂电池的能量密度与同类规格同类型特种锂电池增加10％～20％，与同规格的普通锂电池相比，能量密度可提高5％～10％。使用陶瓷电池壳体，电池正负极盖板与陶瓷电池壳体之间的绝缘、密封连接方式革命性简化，降低了制造成本，提高了生产效率。

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为实用新型的一种结构示意图；

图3为卷芯的结构示意图；

图4为电池壳体与正极盖板、负极盖板固定连接后的一种结构示意图；

图5为电池壳体的一种结构示意图(管状结构)；

图6为电池壳体的另一种结构示意图(带轴肩卷)；

图7为本实用新型的另一种结构示意图；

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；11-正极片；12隔膜；13-负极片；14-内凹结构；51-金属涂层；52-管体；53-端口端面；54-端口外圆侧面；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1：一种落差式卷芯高能量密度锂电池，如图2、图3、图4和图5所示，包括卷芯1，芯轴2，正极耳3、负极耳4、电池壳体5、正极盖板6和负极盖板7，卷芯1由正极片11、隔膜12、负极片13和隔膜12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11相连接，负极耳4与负极片13相连接，在电池壳体5、正极盖板6和负极盖板7与卷芯1之间注满电解液，在卷芯1的端面上设有避让正极输出电极结构的内凹结构14，所述电池壳体5为陶瓷管状结构，在管体52的端口端面53、端口外圆侧面54或端口内圆侧面55上至少有一处设有金属涂层51，所述正极盖板6和负极盖板7均为不锈钢，正极盖板6和负极盖板7与陶瓷的电池壳体5通过焊接方式密封固定连接。

实施例2：与实施例1不同之处在于电池壳体5的结构，如图6所示，在本例中，所述电池壳体5包括管体52和轴肩卷56，轴肩卷56设置在管体52的任一端，并与管体52连为一体，在管体52的端口端面53、端口外圆侧面54或端口内圆侧面55上至少有一处设有金属涂层51，在轴肩卷56与电极盖板连接面处设有金属涂层51。

本实用新型的实施方式很多，在此不逐一罗列，卷芯可根据锂电池的结构设计要求，在卷芯的上下端面上任意设置内凹结构14，内凹结构14的设置数量和位置不受限制，内凹结构14的形状也可改变，电池壳体5采用绝缘耐腐壳体的所有技术方案都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种落差式卷芯高能量密度锂电池，包括卷芯(1)，芯轴(2)，正极耳(3)、负极耳(4)、电池壳体(5)、正极盖板(6)和负极盖板(7)，卷芯(1)由正极片(11)、隔膜(12)、负极片(13)和隔膜(12)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(11)相连接，负极耳(4)与负极片(13)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，其特征是：在卷芯(1)的端面上设有内凹结构(14)。

2.根据权利要求1所述落差式卷芯高能量密度锂电池，其特征是：在卷芯(1)的正极端面至少存有一个内凹结构(14)。

3.根据权利要求1所述落差式卷芯高能量密度锂电池，其特征是：在卷芯(1)的负极端面至少存有一个内凹结构(14)。

4.根据权利要求1所述落差式卷芯高能量密度锂电池，其特征是：在卷芯(1)的正极端面和负极端面均存有内凹结构(14)。

5.根据权利要求1所述落差式卷芯高能量密度锂电池，其特征是：所述电池壳体(5)为绝缘耐腐的管状结构，在管体(52)的端口端面(53)、端口外圆侧面(54)或端口内圆侧面(55)上至少有一处设有金属涂层(51)。

6.根据权利要求1所述落差式卷芯高能量密度锂电池，其特征是：所述电池壳体(5)包括绝缘耐腐的管体(52)和轴肩卷(56)，轴肩卷(56)设置在管体(52)的任一端，并与管体(52)连为一体，在管体(52)的端口端面(53)、端口外圆侧面(54)或端口内圆侧面(55)上至少有一处设有金属涂层(51)，在轴肩卷(56)的电极盖板连接面处设有金属涂层(51)。

7.根据权利要求1所述落差式卷芯高能量密度锂电池，其特征是：所述正极盖板(6)和负极盖板(7)为整体导电体。