CN208970618U - 一种极柱、电池壳体及圆柱形锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种极柱、电池壳体及圆柱形锂电池，所述极柱包括柱状主体、形成在所述柱状主体一端且沿周向水平向外延伸的台面以及贯穿所述柱状主体以用于注排电解液和/或气体的通孔，所述通孔包括彼此相互连通且靠近所述台面的第一阶梯孔和远离所述台面的第二阶梯孔，其中，所述第一阶梯孔和第二阶梯孔能够选择性的与不同的外螺纹件连接以方便电池以不同的方式串并联和换液。通过使用本实用新型的极柱，避免了在电池盖板上开设单独的注排口，使注液工序更加方便，同时保证了极柱具有多种接口方式，方便了电池单体的串并联和换液。

Description

一种极柱、电池壳体及圆柱形锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种极柱、电池壳体及圆柱形锂电池。

背景技术

锂离子电池因具有高能量密度和高循环效率等优势，在全球便携式电子设备市场中占据着大部分份额，并逐步开始应用于电动汽车和电力储能领域。传统的锂离子电池包括叠片锂离子电池和小型卷绕圆柱形锂离子电池。叠片锂离子电池单体容量大，但制作复杂、安全性差。与叠片电池相比，圆柱形锂离子电池具有结构稳定性好、组成部件少、极片分切简单、卷绕工艺操作简单高效的优点。然而，现有技术中的圆柱形电池一般具有一次性封装不可拆卸的结构，当内部电解液消耗过多或干涸时，无法及时补充或重新注入新的电解液。

因此，需要一种新型的便于拆卸且具有换液功能的圆柱形锂离子电池以满足维护再生的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种便于换液和以不同方式进行电池单体之间的串并联的极柱、电池壳体及圆柱形锂电池。

根据本实用新型的第一个方面，提供了一种极柱，该极柱能够设置于圆柱形锂电池的端部。极柱包括柱状主体、形成在柱状主体一端且沿周向水平向外延伸的台面以及贯穿所述柱状主体以用于注排电解液和/或气体的通孔。用于注排电解液和/或气体的通孔包括彼此相互连通且靠近台面的第一阶梯孔和远离台面的第二阶梯孔，其中，第一阶梯孔和第二阶梯孔能够选择性的与不同的外螺纹件连接以方便电池以不同的方式串并联和换液。

优选地，第一阶梯孔和第二阶梯孔的内部均形成有内螺纹，不同的外螺纹件包括能够与第一阶梯孔配合的第一螺塞、带有外螺纹的快速接头或中心贯通的双外螺纹螺塞接头和能够与第二阶梯孔配合的第二螺塞。这样，不需要在线换液时，设置于圆柱形锂电池外侧端(未与其它电池串联连接的一端)的极柱的第一阶梯孔可以与第一螺塞连接。设置于圆柱形锂电池串联端(与其它电池串联连接的一端)的极柱的第二阶梯孔可以与第二螺塞连接。需要在线换液时，设置于圆柱形锂电池外侧端的极柱的第一阶梯孔可以与快速接头连接。设置于圆柱形锂电池串联端的极柱的第一阶梯孔可以与中心贯通的双外螺纹螺塞接头连接。

优选地，第一螺塞和第二螺塞均为内六角螺塞。

优选地，台面为三角形、多边形、椭圆形和圆形等中的一种。

优选地，台面上形成有用于将极柱与圆柱形锂电池的盖板连接的固定孔，固定孔为多个且沿台面的周向均匀分布。另外，设置于圆柱形锂电池外侧端的该固定孔还可以与导电片连接以实现多个电池单体之间的并联。

根据本实用新型的第二个方面，还提供了一种电池壳体，包括筒状主体和设置在筒状主体两端的盖板，该盖板上形成有用于安装上述极柱的中心孔。

优选地，柱状主体装入中心孔并在盖板的内表面通过螺母固定，台面伸出盖板的外表面并通过固定螺钉固定。

优选地，电池壳体还包括套在柱状主体上用于将极柱与盖板密封的密封圈。

优选地，极柱成对设置且成对设置的两个极柱的材质分别为不锈钢-不锈钢、铜-铝或铝-铜铝复合材料(铜铝复合板)，筒状主体和盖板的材质为PTFE(聚四氟乙烯)、PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)等。

根据本实用新型的第三个方面，还提供了一种圆柱形锂电池，圆柱形锂电池包括上述的电池壳体和容置于电池壳体内的电芯，电芯包括内部中空且侧壁设有流通口的卷芯以及卷绕在卷芯上的多孔的卷绕部，卷绕部包括层叠设置的多孔正极材料层、多孔正极集流体、多孔隔离层、多孔负极集流体和多孔负极材料层，其中，极柱上的通孔能够与圆柱形锂电池的内部连通以便于注排电解液或气体。

本实用新型的优点在于：(1)通过在极柱主体上直接开设用于注排电解液和/或气体的通孔，避免了在盖板上开设单独的注排口，使注液工序更加方便。(2)通过将用于注排电解液和/或气体的通孔设置成两级阶梯孔，使得极柱具有多种接口方式，方便了电池单体的串并联，尤其是串联和换液。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：

图1为本实用新型一种实施方式的极柱的结构示意图；

图2为图1的剖面结构示意图；

图3为本实用新型一种实施方式的电池壳体的结构示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为本实用新型一种实施方式的电池壳体端部的剖面结构示意图；

图6为本实用新型另一种实施方式的电池壳体端部的剖面结构示意图；

图7为本实用新型电池壳体端部组成部件的爆炸结构示意图；

图8为圆柱形锂电池串联电池单元的结构示意图；

图9为不需要在线换液时，电池模组对接处的局部放大示意图；

图10为需要在线换液时，电池模组对接处的局部放大示意图。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。

附图标记说明：

1-壳体；2-盖板；3-螺母；

4-极柱、401-台面、402-固定孔、403-柱状主体、403’-定位凸台、404-通孔、4041-第一阶梯孔、4042-第二阶梯孔；

5-第一螺塞；6-密封圈；7-双外螺纹螺塞接头；8-第二螺塞；10-导电片；11-固定螺钉；100-电池单体；200-电池单体串联部。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供了一种极柱4，该极柱4能够设置于圆柱形锂电池的端部。极柱4包括柱状主体403、形成在柱状主体403一端且沿周向水平向外延伸的台面401以及贯穿柱状主体403以用于注排电解液和/或气体的通孔404。通孔404包括彼此相互连通且靠近台面401的第一阶梯孔4041和远离台面401的第二阶梯孔4042，其中，第一阶梯孔4041和第二阶梯孔4042能够选择性的与不同的外螺纹件连接以方便电池以不同的方式串并联和换液。在这种情况下，极柱可以作为标准件安装在圆柱形锂电池的端部，当圆柱形锂电池需要在线换液时，可以采用与换液设备的接口对接的方式对电池进行直接换液，不需要拆卸电池。而当圆柱形锂电池不需要在线换液时，可以采用密封件密封的方式对极柱进行密封，将电池拆卸后再换液。由此，在不用改变电池壳体整体结构的情况下，通过对极柱的第一阶梯孔和第二阶梯孔实施不同形式的对接或密封，就可以实现在线换液和离线换液，通用性强。

如图2所示，第一阶梯孔4041和第二阶梯孔4042的内部均形成有内螺纹。不同的外螺纹件包括能够与第一阶梯孔4041配合的第一螺塞5、带有外螺纹的快速接头(未示出，可以用于在线换液)或中心贯通的双外螺纹螺塞接头7和能够与第二阶梯孔4042配合的第二螺塞8。

不需要在线换液时，如图9所示，设置于圆柱形锂电池外侧端(未与其它电池串联连接的一端)的极柱4的第一阶梯孔4041可以仅与第一螺塞5连接。设置于圆柱形锂电池串联端(与其它电池串联连接的一端)的极柱4的第二阶梯孔4042可以仅与第二螺塞8连接。这样，圆柱形锂电池串联端的极柱4的第一阶梯孔4041上不安装任何部件，方便两个待串联的圆柱形锂电池的直接对接。具体地，在圆柱形锂电池的外部可以设置固定框架，这样，固定框架可以将圆柱形锂电池定位压紧。

需要在线换液时，如图10所示，设置于圆柱形锂电池外侧端的极柱4的第一阶梯孔4041可以与快速接头连接，快速接头可以与换液设备连接。设置于圆柱形锂电池串联端的极柱4的第一阶梯孔4041可以与中心贯通的双外螺纹螺塞接头7连接。这样，双外螺纹螺塞接头7的一端可以与待串联的第一圆柱形锂电池连接，另一端可以与待串联的第二圆柱形锂电池连接。由于双外螺纹螺塞接头7的中部具有通孔，所以当第一圆柱形锂电池与第二圆柱形锂电池串联后两者也实现了相互连通。在线换液时，只需连接一组串联电池单元的两端的换液接口，就可以对同一串上的电池进行换液，不必将电池逐个连接换液，提高了换液效率。

为了便于加工，第一螺塞5和第二螺塞8均选用标准件。如图7所示，第一螺塞5可以为内六角螺塞，第二螺塞8可以为内六角圆柱头螺钉。另外，第一螺塞5和第二螺塞8还可以为其他的标准件，只要能够与极柱的通孔匹配，方便安装和拆卸即可。

为了保证极柱4与电池盖板2之间能够稳定连接，极柱4包括形成在柱状主体403顶端的台面401。台面401可以为三角形、多边形、椭圆形和圆形等中的一种。台面401上形成有用于将极柱4与圆柱形锂电池的盖板2连接的固定孔，该固定孔为多个且沿台面的周向均匀分布。这样，可以通过固定螺钉11与固定孔配合将极柱4安装在盖板2上。另外，通过固定螺钉11与固定孔还可以将导电片10安装在极柱4上。导电片10将串联后的电池单体再并联在一起。

如图3和图4所示，本实用新型还提供了一种电池壳体，该电池壳体包括筒状主体1和设置在筒状主体1两端的盖板2。盖板2上形成有用于安装极柱4的中心孔。如图5-7所示，柱状主体403装入中心孔并在盖板2的内表面通过螺母3固定，台面401伸出盖板2的外表面并通过固定螺钉11固定。具体地，螺母3为六角薄螺母。电池壳体还包括套在柱状主体403上并用于将极柱4与盖板2密封的密封圈6。

最后，如图8所示，本实用新型还提供了一种圆柱形锂电池和由该圆柱形锂电池串并联组成的电池单元(电池模组)。圆柱形锂电池包括上述的电池壳体和容置于电池壳体内的电芯。电芯包括内部中空且侧壁设有流通口的卷芯以及卷绕在卷芯上的多孔的卷绕部。卷绕部包括层叠设置的多孔正极材料层、多孔正极集流体、多孔隔离层、多孔负极集流体和多孔负极材料层。极柱上的通孔能够与圆柱形锂电池的内部连通以便于注排电解液或气体。

图9为不需要在线换液时，电池模组对接处的局部放大示意图。图10为需要在线换液时，电池模组对接处的局部放大示意图。由上可知，不需要在线换液时，圆柱形锂电池串联端的极柱4的第一阶梯孔4041上不安装任何部件，方便圆柱形锂电池的直接对接。需要在线换液时，圆柱形锂电池串联端的极柱4的第一阶梯孔4041与双外螺纹螺塞接头7连接，这样，使得同一串上的电池相互连通。由此，只需连接电池模组两端换液接口，就可以对同一串上的电池进行换液，不必将电池逐个连接换液，提高了换液效率。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种极柱，能够设置于圆柱形锂电池的端部，其特征在于，所述极柱包括柱状主体、形成在所述柱状主体一端且沿周向水平向外延伸的台面以及贯穿所述柱状主体以用于注排电解液和/或气体的通孔，所述通孔包括彼此相互连通且靠近所述台面的第一阶梯孔和远离所述台面的第二阶梯孔，其中，所述第一阶梯孔和第二阶梯孔能够选择性的与不同的外螺纹件连接以方便电池以不同的方式串并联和换液。

2.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述第一阶梯孔和第二阶梯孔的内部均形成有内螺纹，所述不同的外螺纹件包括：

能够与所述第一阶梯孔配合的第一螺塞、带有外螺纹的快速接头或中心贯通的双外螺纹螺塞接头；和

能够与所述第二阶梯孔配合的第二螺塞。

3.根据权利要求2所述的极柱，其特征在于，所述第一螺塞和第二螺塞均为内六角螺塞。

4.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述台面为三角形、多边形、椭圆形和圆形中的一种。

5.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述台面上形成有用于将所述极柱与圆柱形锂电池的盖板连接的固定孔，所述固定孔为多个且沿所述台面的周向均匀分布。

6.一种电池壳体，包括筒状主体和设置在所述筒状主体两端的盖板，其特征在于，所述盖板上形成有用于安装如权利要求1-5中任意一项所述极柱的中心孔。

7.根据权利要求6所述的电池壳体，其特征在于，所述柱状主体装入所述中心孔并在所述盖板的内表面通过螺母固定，所述台面伸出所述盖板的外表面并通过固定螺钉固定。

8.根据权利要求6所述的电池壳体，其特征在于，所述电池壳体还包括套在所述柱状主体上并用于将所述极柱与盖板密封的密封圈。

9.根据权利要求6所述的电池壳体，其特征在于，所述极柱成对设置且成对设置的两个极柱的材质分别为不锈钢-不锈钢、铜-铝或铝-铜铝复合材料，所述筒状主体和盖板的材质为PTFE、PP或PE。

10.一种圆柱形锂电池，其特征在于，所述圆柱形锂电池包括如权利要求6-9中任意一项所述的电池壳体和容置于所述电池壳体内的电芯，所述电芯包括内部中空且侧壁设有流通口的卷芯以及卷绕在所述卷芯上的多孔的卷绕部，所述卷绕部包括层叠设置的多孔正极材料层、多孔正极集流体、多孔隔离层、多孔负极集流体和多孔负极材料层，其中，所述极柱上的通孔能够与所述圆柱形锂电池的内部连通以便于注排电解液或气体。