CN208889754U - 一种锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种锂离子电池，包括：电池外壳、正极端子、正极盖帽、负极端子、电芯和正极绝缘片。电池外壳为一体成型的圆柱形钢壳，顶部设开口，底部设有一圈防护凸起；正极端子为哑铃型，与电芯连接的一端为圆片体且中间设有圆形中空槽，另一端与正极盖帽连接，两端以细长片体连接可实现弯曲折叠；负极端子呈圆形，设有一圈接触凸起和非凸起的平台部；电芯为两端集流体外露的单体电芯。电芯负极侧与电池外壳底部以负极端子电连接，该接触凸起与电芯电连接而该平台部与电池外壳底部电连接；电芯正极侧与正极盖帽以正极端子电连接，正极绝缘片设于正极端子与电池外壳之间形成绝缘。本实用新型采用“全极耳结构”，提高电池承流能力。

Description

一种锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别是一种锂离子电池。

背景技术

作为新能源产业的关键核心组成部件，锂离子电池因其能量密度高、无记忆效应、循环寿命长、电压区间宽等优势，成为了现今科技含量高、用途广的新一代电池，被人们称之为“最有前途的储能器件”。特别是其能量密度可达到300Wh/kg以上的性能，将极大地延长储能系统的“续航里程”，进一步满足“续航里程”与“充电时间”之间的平衡效应，提升“绿色化”、“智能化”出行的便捷性。当前，锂离子电池的发展主要集中在中、日、韩三国，特别是中国，在国家对电动汽车政策的大力支持下，锂离子电池产业链与产业化程度急速提升，形成了与世界发达国家“三分天下”的市场格局。通常，锂离子电池有方形金属外壳、圆柱形金属外壳、软包装铝塑膜三种包装形式。由于圆柱行外壳具有自动化程度高、产品一致性好、生产成本低等多方面的优势，使其成为了动力型电池领域的典型代表，也正因为如此使得以美国特斯拉为首的新能源汽车厂选择圆柱行外壳锂电池作为动力电源。

目前，由于锂离子电池产业的主要关注点都集中在提升锂电池产品的能量密度方面，而对锂电池产品功率密度(也即高功率、大电流放电性能)的改善方面的关注和研究仍存在欠缺，并导致了锂离子电池在实际充电应用过程中易出现电池发热、起火、续航里程不足、甚至爆炸起火等安全事故问题未得到改善和解决。例如申请号为CN201521141644.9名称为《一种锂电池盖帽及锂电池》的专利，其电池的负极端子位于外壳内部，其与外壳之间、正极端子与正极盖帽之间的电连接皆为点连接，电流传递依靠点对点接触传输，因而无法适应大电流的输送。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

为了解决上述现有技术的上述问题，本实用新型提供了一种锂离子电池，所有的电连接部位采用面域焊接，特别是负极端子与电池外壳之间亦为面域焊接，使电连接处具有很高有效承流能力(降低连接部位处的电阻)，可有效解决锂离子电池在大电流放电过程发热、续航里程不足、寿命短、甚至起火爆炸等问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

本实用新型提供了一种锂离子电池，其包括电池外壳、正极端子、正极盖帽、负极端子、电芯、正极绝缘片；其中：

所述电池外壳为一体成型的圆柱形钢壳，其内部为中空，顶部具有开口，所述电池外壳的底部设置有一圈防护凸起；

所述正极端子整体为哑铃型结构，其与电芯正极侧连接的一端为圆片体且中间设有圆形中空槽；正极端子另一端与正极盖帽电连接、为多边形或圆角长方形或椭圆形；所述正极端子的两端以细长片体相连接以实现弯曲或折叠；

所述负极端子呈圆形片体，其表面设有一圈接触凸起以及与所述接触凸起连接的平台部，负极端子中部设有中空圆；

所述电芯为两端集流体外露的单体电芯；

所述电芯负极侧与电池外壳底部通过所述负极端子电连接，其中：所述接触凸起与所述电芯负极侧电连接，所述平台部与所述电池外壳底部电连接；

所述电芯正极侧与所述正极盖帽通过所述正极端子电连接，所述正极绝缘片设于所述正极端子与所述电池外壳之间形成绝缘结构。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述电芯的正极表面和负极表面平行偏差小于等于0.2mm。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极绝缘片为中空型垫片，且四周边缘沿垂直方向存在延长边。

在本实用新型的一个优选实施例中，在所述电池外壳底部位于所述防护凸起外侧的位置设有一圈直径为0.1-1mm的激光焊接点，在所述电池外壳底部位于所述防护凸起内侧的位置同样设置有一圈直径为 0.1-0.5mm的激光焊接点。

在本实用新型的一个优选实施例中，形成所述电连接的部位均为激光焊接连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述电池外壳与负极端子之间、所述正极端子与正极盖帽之间、所述正极端子与电芯正极之间、所述负极端子与电芯负极之间均为面域激光焊接连接。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极端子为高纯铝片，负极端子为高纯镍片。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述正极绝缘片为聚四氟乙烯材质制成的绝缘片。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述电池外壳、正极端子、负极端子的中空部位沿各自圆心呈中心线对称。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述电池外壳底部防护凸起端面两侧及电池外壳边缘处均存在约45度的倒角，倒角边长为0.5-3mm

优选地，所述电池外壳的外径为18-40mm，所述防护凸起的直径为 13-25mm、宽度为2-3mm、高度为0.2-0.3mm；

所述正极端子与电芯连接的一端为直径12-26mm的圆形，中间设有一个直径为2-6mm的圆形中空槽；所述正极端子的另一端宽度为 8-22mm，长度为5-10mm，所述细长片体的长度为10-15mm，正极端子的厚度为0.1-0.3mm；

所述负极端子的外径为15-29mm，在负极端子表面中间设有一个直径为2-5mm的中空圆，中空圆周围设有宽度为3.5-5mm的接触凸起；负极端子的高度为0.2-0.6mm，厚度为0.1-0.3mm

优选地，所述激光焊接是采用面-面进行激光焊接，即采用密集的激光焊接点进行焊接，以形成“面域激光焊接”实现电连接和结构连接，从而提高连接部位的有效承流能力。

进一步的，所述负极端子与电池外壳底部均设有能够有效地防止在激光焊接过程产生的熔渣飞溅到端子平面上的凸台，以进一步保障各部分连接关系的可靠性。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的锂离子电池的正负极端子均采用了“全极耳结构”，来进行电芯内部的能量的存储与释放，尤其是在负极端子与电池外壳之间采用极耳式连接，保障了负极端子与外壳部分之间的有效承流能力。

同时，所有电连接部位采用了“面域激光焊接”(而非传统锂离子电池的电焊)，从而更进一步地保障了负极端子与外壳部分之间的有效承流 (电流传递)能力。另外负极端子与外壳底部连接处的“凸台”能够有效地避免在激光焊接过程产生的熔渣飞溅到端子平面上，进而能进一步保障电池外部部分连接关系的可靠性。同时，相比于传统的圆柱型锂离子电池，本实用新型的方法实施无需增加额外数量的配件数量，电池整体结构合理、工艺简单，有利于在商业化生产中的大规模推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的锂离子电池一具体实施例用外壳的主视图、仰视图及其负极端的局部放大图；

图2为本实用新型的锂离子电池一具体实施例用正极端子；

图3A-图3B为本实用新型的超高功率锂离子电池一具体实施例用负极端子的俯视图和剖面图；

图4A-图4B为本实用新型的超高功率锂离子电池用的正极绝缘片的俯视图和剖面图；

图5为本实用新型的超高功率锂离子电池用的两端集流体外露的单体电芯示意图；

如图6A、6B、6C所示依次为正极盖帽(结合了正极绝缘片后)顶面的俯视图、侧剖面图和底面的仰视图。

图7为本实用新型的超高功率锂离子电池用正极端子与电芯的焊接部位示意图；

图8为本实用新型的超高功率锂离子电池用正极端子与正极盖帽的焊接部位示意图；

图9为本实用新型的超高功率锂离子电池用负极端子与外壳负极的焊接部位示意图；

图10为本实用新型的超高功率锂离子电池用负极端子与电芯的焊接部位示意图；

图11A、图11B为本实用新型的超高功率锂离子电池焊接组合后的结构示意图。

【附图标记说明】

10：电池外壳；11：防护凸起；20：正极端子；21：正极盖帽；

22：正极绝缘片；221：延长边；220:圆孔；200A中空槽；30：负极端子；31：与电芯负极侧连接的接触凸起；32:中空圆；20C：细长片体； 40：电芯；400：正极端子与电芯正极焊接区；410：负极端子与电池外壳负极焊接区；420：负极端子与电芯负极焊接区。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

参见图1-图6，本实用新型的一种锂离子电池结构，主要是对高功率圆柱形锂离子电池的正、负极端子(20，30)引出结构的改进，本实用新型的锂离子电池主要包括有电池外壳10、正极端子20、正极盖帽 21、负极端子30、电芯40、正极绝缘片22。

其中，如图1所示，本具体实施例中所述电池外壳10的形状为一体成型的圆柱形钢壳，所述电池外壳的外径为18-40mm，所述电池外壳10 的内部为中空，电池外壳10的顶部具有一开口，所述电池外壳10的底部设置有一圈防护凸起11，所述防护凸起11的外侧直径为13-25mm，防护凸起11的宽度为2-3mm，高度为0.2-0.3mm。在本具体实施例中，电池外壳10底部防护凸起11端面两侧及电池外壳10边缘处均存在约45 度的倒角，倒角边长为0.5-3mm。电池外壳10位于所述防护凸起11外侧的位置设置有一圈直径为0.1-1mm的激光焊接点，电池外壳10位于防护凸起11内侧的位置同样设置有一圈激光焊接点，激光焊接点直径为0.1-0.5mm。

其中，如图2所示，所述正极端子20整体为“哑铃型”结构，其与电芯连接的一端20A的外端直径为12-26mm、其中间具有一圆形的中空槽 200A，直径为4-6mm，于本具体实施例中，该中空槽200A设为通孔。正极端子20与正极盖帽21相连接的一端20B为宽度8-22mm、长度 5-10mm的多边形或跑道形，中间可设2-5mm的圆孔200B。正极端子20 的两端20A、20B之间以细长片体20C相连接，其长度为10-15mm，所述正极端子厚度为0.1-0.3mm。该正极端子20可借助所述细长片体20C 进行弯曲或折叠。

如图6A、6B、6C所示依次为正极盖帽21(结合了正极绝缘片22后) 顶面的俯视图、侧剖面图和底面的仰视图。正极盖帽21底部直径为 6.5-12.5mm，其具有与正极端子20进行电性连接的连接部，以及用于电池正极输出的凸起部，有关正极盖帽21可依现有技术规范设计。

如图3A-图3B所示，所述负极端子30为呈圆形片体，所述负极端子30的外径为15-29mm，其表面设有宽度为3.5-5mm的接触凸起31，相对地，负极端子30上非凸起的部位定义为平台部。负极端子30的整体高度为0.2-0.6mm，在负极端子30表面中间存在一个直径为2-5mm的中空圆32(对应电芯的灌浆孔)。优选地，负极端子30厚度为0.1-0.3mm。在一些具体实施例中，正极端子20可采用高纯铝片，负极端子30可选用高纯镍片。

参见图5所示，电芯40为单体电芯，且为两端集流体外露的电芯，该电芯的正极表面与负极表面平行偏差小于等于0.2mm。

如图4A-4B所示，正极绝缘片22为厚度0.05-0.2mm的中空型(中间有圆孔220)垫片，且在四周边缘沿垂直方向存在2-4mm的延长边 221。本具体实施例中，该正极绝缘片22采用聚四氟乙烯材质。

为了确保产品的品质，在本具体实施例中，所述电池外壳10的开口、正极端子20、负极端子30的中空部位需沿各自圆心呈中心线对称设置，且任两个不同组件之间的电连接均是采用“面域”激光焊接。

在本具体实施例中，上述圆形高功率锂离子电池，可按照如下步骤和方法组装：

(1)、选择钢材，冲压制成底部无缝无孔的圆柱形电池外壳10；

(2)、在电池外壳10的底部冲压形成防护凸起11；

(3)、冲压正极端子20、负极端子30；

(4)、将负极端子30放置并固定在电芯40负极侧，此时接触凸起31 的上表面与电芯40的负极侧之间紧密抵接，此处为待焊接部位，接着采用激光沿负极端子30与电芯40负极侧的外侧接缝隙处进行激光焊接，然后将正极端子20放置于电芯40的正极侧，采用同样的焊接方式，将正极端子20的一端20A与电芯40的正极集流体采用激光焊接。参见图 10的示意图。其中，负极端子30的接触凸起31的背侧为相应的凹陷部位，该凹陷部位有助于激光焊接时精确地定位焊接的轨迹。

(5)、紧接着，将上述连接好的电芯40放入电池外壳10内，固定好电芯40与外壳10后，此时，负极端子30的平台部与电池外壳10的底部接触，采用激光设备作用于电池外壳10底部的防护凸起11内、外侧的激光焊接点进行焊接，从而连接电池外壳10与负极端子30，可参见图9的焊接部位示意图。电池外壳10的防护凸起11和负极端子30的接触凸起31，两者不需完全对应上，只需要负极端子30和电池外壳10间存在接触面即可(参见图11A和图11B的组装图)。因负极端子30与电池外壳10的接触部位的面积大于电池外壳10防护凸台11外侧部位的面积，此时，接触从外部观察到的防护凸起11的位子，精确定位焊接轨迹，并通过设定激光焊接的轨迹，即能够实现激光焊接。

其中，在电池外壳10底部外侧设置防护凸台11，有助于从外部进行激光焊接时精确定位激光焊接的轨迹。

负极端子30为金属材质一体冲压成型，具有一定弹性，在安装到电芯40与电池外壳10之间时，通过一定的工装，可使负极端子30的接触凸起31和接触凸起31两侧的平台部可与电芯40、电池外壳10呈紧抵接触，再接触激光焊接设备、实现电芯负极侧与负极端子30、负极端子30 与电池外壳10之间的面-面接触的面域焊接。

(6)、最后，将正极端子20的另一端20B与正极盖帽21、正极绝缘片22进行固定和激光焊接。正极绝缘片22隔开电池外壳10与正极端子20，避免电池短路。

请参见图11A、图11B，为本实用新型的超高功率锂离子电池各部件焊接组合后示意图。图中黑点或阴影部为焊接轨迹。

参见图7-图10，其为本具体实施例中的激光焊接是采用“面域激光焊接”取代非传统的锂离子电池的电焊(一般为点焊)。所谓面域激光焊接，就是以面-面进行激光焊接，具体可采用非常密集的激光焊接点焊接，以形成面域连接。

在图7-10中，标记400为正极端子20的20A一端与电芯40的面域激光焊接区，标记410为正极端子20的20B一端与正极盖帽21的面域激光焊接区，标记430为负极端子30与电池外壳10底部的面域激光焊接区，标记420为负极端子30与电芯40的负极侧的面域激光焊接区。

综上述所述，本实用新型提出的一种锂离子电池结构，可适合于所有的圆柱体的锂电池，尤其是高功率锂离子电池，例如186,237系列。

Claims (10)

1.一种锂离子电池，其特征在于，其包括电池外壳、正极端子、正极盖帽、负极端子、电芯、正极绝缘片；其中：

所述电池外壳为一体成型的圆柱形钢壳，其内部为中空，顶部具有开口，所述电池外壳的底部设置有一圈防护凸起；

所述正极端子整体为哑铃型结构，其与电芯正极侧连接的一端为圆片体且中间设有圆形中空槽；正极端子另一端与正极盖帽电连接、为多边形或圆角长方形或椭圆形；所述正极端子的两端以细长片体相连接以实现弯曲或折叠；

所述负极端子呈圆形片体，其表面设有一圈接触凸起以及与所述接触凸起连接的平台部，负极端子中部设有中空圆；

所述电芯为两端集流体外露的单体电芯；

所述电芯负极侧与电池外壳底部通过所述负极端子电连接，其中：所述接触凸起与所述电芯负极侧电连接，所述平台部与所述电池外壳底部电连接；

所述电芯正极侧与所述正极盖帽通过所述正极端子电连接，所述正极绝缘片设于所述正极端子与所述电池外壳之间形成绝缘结构。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述电芯的正极表面与负极表面平行偏差小于等于0.2mm。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极绝缘片为中空型垫片，且四周边缘沿垂直方向存在延长边。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：在所述电池外壳底部位于所述防护凸起外侧的位置设有一圈直径为0.1-1mm的激光焊接点，在所述电池外壳底部位于所述防护凸起内侧的位置同样设置有一圈直径为0.1-0.5mm的激光焊接点。

5.根据权利要求1-4任一项所述的锂离子电池，其特征在于：形成所述电连接的部位均为激光焊接连接。

6.根据权利要求5所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池外壳与负极端子之间、所述正极端子与正极盖帽之间、所述正极端子与电芯正极之间、所述负极端子与电芯负极之间均为面域激光焊接连接。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极端子为高纯铝片，负极端子为高纯镍片。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极绝缘片为聚四氟乙烯材质制成的绝缘片。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于：所述电池外壳、正极端子、负极端子的中空部位沿各自圆心呈中心线对称。

10.根据权利要求1所述的锂离子电池，其特征在于，所述电池外壳底部防护凸起端面两侧及电池外壳边缘处均存在约45度的倒角，倒角边长为0.5-3mm。