CN209087915U - 一种非金属外壳的圆柱电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种非金属外壳的圆柱电池结构，包括上盖、下盖和非金属材质的圆柱形外壳，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端。本实用新型提出的圆柱电池结构，采用非金属材质替换原有的金属材质，成本得到降低，其次由于非金属本身的重量轻、强度高、可设计性好，满足电池外壳的使用要求。非金属的绝缘性能，避免了使用金属外壳导致的电芯的极耳或导流体与外壳接触，从而引发的电池短路，给了电芯更大的设计空间。
Description
技术领域
本实用新型属于电池领域，具体涉及一种圆柱形电池的结构。
背景技术
锂离子电池具有能量密度高、转换效率高、循环寿命长、无记忆效应、无充放电延时、自放电率低、工作温度范围宽和环境友好等优点，因而成为电能的一个比较理想的载体，是储能市场的最有力竞争者之一，也是未来代替石油作为汽车发动装置的主要方向。
目前锂电池的形态还是以圆柱、方形、软包为主。其中圆柱型锂电池的历史悠久，市场的普及率高，其采用的卷绕工艺较为成熟，自动化程度高，产品品质稳定，成本相对较低。圆柱型锂电池一般采用铝壳与钢壳两种材质进行电池封装。铝壳较钢壳具有重量比能量高，安全性好的优点，现在的圆柱式锂电池生产中，绝大部分厂商都以钢材作为电池外壳材质，因为钢质材料的物理稳定性，抗压力远远高于铝壳材质，再经过各个厂家的设计结构优化后，安全装置已经放置在电池芯内部，其安全性有了极大提高。但是对于一般的圆柱形钢壳电池来说，帽盖和壳体是不同的两极，电池储运或运行过程中，因挤压、碰撞等情形使极耳或箔材接触电池壳壁，就会造成电池短路。所以现有的电池外壳尚有安全性隐患。
实用新型内容
鉴于本领域存在的以上问题，本实用新型的目的是提出一种新型圆柱电池结构，采用非金属材质代替钢、铝金属材料对电池进行封装。
实现本实用新型上述目的技术方案为：
一种非金属外壳的圆柱电池结构，包括上盖、下盖和非金属材质的圆柱形外壳，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端；
构成所述圆柱形外壳的非金属材质为玻璃或玻璃钢，所述圆柱形外壳的壁厚为0.2-3mm。
其中，所述圆柱形外壳的压力等级为0.2MPa＜PN＜0.6MPa。
本发明的一种优选技术方案为，构成所述圆柱形外壳的非金属材质为玻璃，所述圆柱形外壳的内壁上镀有耐蚀涂层，所述耐蚀涂层为铝合金涂层或者为镍涂层。
进一步地，在所述的上盖上设有电流阻断装置(CID)，所述的电流阻断装置包括泄压片及上金属片、下金属片，泄压片位于上金属片和下金属片之间，所述泄压片的中部凹陷，其最低点与下金属片焊接在一起，下金属片与电池内部相对(即，上金属片在最外)，所述的电流阻断装置通过四个焊点与上盖连接。
其中，所述圆柱形外壳的两端各有一段外径缩小而构成的凹槽，圆柱形外壳的端口口径小于所述圆柱形外壳的外径，使凹槽和端口之间的部分形成凸缘；所述上盖和下盖用压盖的方式封装于所述凸缘上。
或，所述圆柱形外壳的两端各有一段设置有外螺纹，所述上盖和下盖上均设置有内螺纹，上盖和下盖通过螺纹拧紧。
本实用新型的圆柱电池结构，可通过以下方法制备：
一种非金属外壳的圆柱电池结构的制备方法，所述圆柱电池结构包括上盖、下盖和非金属材质的圆柱形外壳，
所述圆柱形外壳通过一体成型的方式在两端形成凸缘；用压盖机将所述上盖和下盖用压盖的方式封装于所述凸缘上。
或：所述圆柱电池结构包括上盖、下盖和非金属材质的圆柱形外壳，所述圆柱形外壳的两端各有一段设置有外螺纹，
用滚轮在所述上盖和下盖上加工出螺纹，上盖和下盖通过螺纹拧紧，使圆柱形外壳的两端封装紧密。
由上述新型圆柱电池结构可知，采用非金属材质替换原有的金属材质，成本得到降低，其次由于非金属本身的重量轻、强度高、可设计性好，满足电池外壳的使用要求(为提高玻璃的耐蚀性，还可在玻璃内壁镀上一层耐蚀涂层)。非金属的绝缘性能，避免了使用金属外壳导致的电芯的极耳或导流体与外壳接触，从而引发的电池短路，给了电芯更大的设计空间。
玻璃钢是玻璃纤维和树脂的混合体，其来源广泛，耐压、耐蚀性能好。本实用新型选用玻璃或玻璃钢材料，可加工性强，质量轻、强度高，耐蚀性优良，价格低廉，易于回收，可作为电池外壳钢、铝的替代材料。由于玻璃或玻璃钢本身的绝缘性，可以完全避免极耳或箔材的碰壁造成电池的短路，提高了电池电芯的设计空间。本非金属外壳采用滚边或压盖等方法进行上下盖帽封口，设备简单，制程周期缩短，且盖帽设有排气防爆装置，提高了电池的安全性能。
附图说明
图1为本实用新型实施例1圆柱形电池外壳和上盖、下盖的结构示意图。
图2为本实用新型实施例1的上盖的外侧视图。
图3为本实用新型实施例1的上盖的内侧视图。
图4为本实用新型实施例1的下盖的外侧视图。
图5为本实用新型实施例1的下盖的内侧视图。
图6为本实用新型实施例2圆柱形电池外壳和上盖、下盖的结构示意图。
图7为本实用新型实施例2的上盖的外侧视图。
图8为本实用新型实施例2的上盖的内侧视图。
图9为本实用新型实施例2的下盖的外侧视图。
图10为本实用新型实施例2的下盖的内侧视图。
图中，1、圆柱形外壳，101、凸缘，102、外螺纹；2、下盖；3、上盖；301、上金属片；302、金属片焊点，303、下金属片，304、泄压片焊点。
具体实施方式
下面通过最佳实施例来说明本实用新型。本领域技术人员所应知的是，实施例只用来说明本实用新型而不是用来限制本实用新型的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
实施例中，如无特别说明，所用手段均为本领域常规的手段。
实施例1
参见图1，一种玻璃外壳的圆柱电池结构，包括上盖3、下盖2和玻璃材质的圆柱形外壳1，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端。
其中，所述圆柱形外壳的壁厚为0.8mm。本圆柱形外壳的压力等级为PN 0.25MPa。具体本实施例中，所述上盖和下盖均为铝合金材质。构成所述圆柱形外壳的玻璃材质为硅酸盐玻璃。
参见图2和图3，在所述上盖3上设置有电流阻断装置(CID装置)，该电流阻断装置包括上金属片301，下金属片303，上下金属片中间夹有凹形泄压片，其最低点与下金属片焊接成泄压片焊点304，所述上、下金属片、泄压片通过四个对称的金属片焊点302(四个焊点等距离布置在金属片的圆周上)连接在上盖上。下金属片与电池内部相对。
本实施例中，所述圆柱形外壳的两端各有一段外径缩小而形成凹槽，圆柱形外壳的端口口径小于所述圆柱形外壳的外径，使凹槽和端口之间的部分形成凸缘101；所述上盖和下盖用压盖的方式封装于所述凸缘上(参见图2至图5)。
本实施例还进一步提供本圆柱电池结构的制备方法：
所述圆柱形外壳通过一体成型的方式在两端形成凸缘；用压盖机将所述上盖和下盖用压盖的方式封装于所述凸缘上。
实施例2
参见图6，一种玻璃外壳的圆柱电池结构，包括上盖3、下盖2和玻璃材质的圆柱形外壳1，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端。构成所述圆柱形外壳的材质为硅酸盐玻璃。在该玻璃圆柱形外壳的内壁上镀有镍涂层。
本实施例中，所述圆柱形外壳的壁厚为0.5mm。本圆柱形外壳的压力等级为PN0.5MPa。所述上盖和下盖为铝合金材质。
参见图7和图8，在所述上盖3上设置有电流阻断装置(CID装置)，该电流阻断装置包括上金属片301，下金属片303，上下金属片中间夹有凹形泄压片，其最低点与下金属片焊接成泄压片焊点304，所述上、下金属片、泄压片通过四个对称的金属片焊点302(四个焊点等距离布置在上金属片的圆周上)连接于上盖3。下金属片303与电池内部相对。
参见图7至图10，本实施例中，所述圆柱形外壳的两端各有一段设置有外螺纹102，所述上盖和下盖上均设置有内螺纹，上盖和下盖通过螺纹拧紧。
在此进一步提供本实施例圆柱电池结构的制备方法：
所述圆柱形外壳的两端各有一段通过一体成型加工出外螺纹，用滚轮在所述上盖和下盖上加工出内螺纹，上盖和下盖通过螺纹拧紧，将圆柱形外壳的两端封装。
实施例3
本实施中，所述圆柱形外壳的壁厚为0.6mm。本圆柱形外壳的压力等级为PN0.25MPa。
构成所述圆柱形外壳的非金属材质为硅酸盐玻璃。在该非金属圆柱形外壳的内壁上镀有耐蚀涂层，该涂层是铝合金涂层。
其他设置和实施例1相同。
实施例4
一种玻璃钢外壳的圆柱电池结构，包括上盖3、下盖2和玻璃材质的圆柱形外壳1，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端。
本实施例中，所述圆柱形外壳的壁厚为0.5mm。本圆柱形外壳的压力等级为PN0.6MPa。在玻璃钢外壳的内壁不需要涂耐蚀涂层。
其他设置同实施例1。
实施例5
一种玻璃钢外壳的圆柱电池结构，包括上盖3、下盖2和玻璃材质的圆柱形外壳1，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端。
本实施例中，所述圆柱形外壳的壁厚为0.5mm。本圆柱形外壳的压力等级为PN0.6MPa。在玻璃钢外壳的内壁不需要涂耐蚀涂层。
其他设置同实施例2。
以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种非金属外壳的圆柱电池结构，其特征在于，包括上盖、下盖和非金属材质的圆柱形外壳，上盖和下盖封装于圆柱形外壳的两端；
构成所述圆柱形外壳的非金属材质为玻璃或玻璃钢，所述圆柱形外壳的壁厚为0.2-3mm。
2.根据权利要求1所述的非金属外壳的圆柱电池结构，其特征在于，所述圆柱形外壳的压力等级为0.2MPa＜PN＜0.6MPa。
3.根据权利要求1所述的非金属外壳的圆柱电池结构，其特征在于，构成所述圆柱形外壳的非金属材质为玻璃，所述圆柱形外壳的内壁上镀有耐蚀涂层，所述耐蚀涂层为铝合金涂层或者为镍涂层。
4.根据权利要求1所述的非金属外壳的圆柱电池结构，其特征在于，在所述的上盖上设有电流阻断装置，所述的电流阻断装置包括泄压片及上金属片、下金属片，泄压片位于上金属片和下金属片之间，所述泄压片的中部凹陷，其最低点与下金属片焊接在一起，下金属片与电池内部相对，所述的电流阻断装置通过四个焊点与上盖连接。
5.根据权利要求1～4任一项所述的非金属外壳的圆柱电池结构，其特征在于，所述圆柱形外壳的两端各有一段外径缩小而构成的凹槽，圆柱形外壳的端口口径小于所述圆柱形外壳的外径，使凹槽和端口之间的部分形成凸缘；所述上盖和下盖用压盖的方式封装于所述凸缘上。
6.根据权利要求1～4任一项所述的非金属外壳的圆柱电池结构，其特征在于，所述圆柱形外壳的两端各有一段设置有外螺纹，所述上盖和下盖上均设置有内螺纹，上盖和下盖通过螺纹拧紧。
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| CN109449318A (zh) * | 2018-10-15 | 2019-03-08 | 大连中比动力电池有限公司 | 一种非金属外壳的圆柱电池结构及制备方法 |
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