CN210576339U - 一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池 - Google Patents

Abstract

一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，包括壳体、安全阀、隔板、电芯和绝缘板，其特征在于，所述壳体分为上腔和下腔，上腔内设有安全阀，下腔内设有电芯，所述电芯的上面设有隔板，电芯的下面设有绝缘板，绝缘板设置在下腔的内底面上，与现有技术相比，本实用新型导热网采用高填充陶瓷粉和超薄玻璃纤维复合材料制成，导热系数6.0~8.0W/mK，绝缘耐腐蚀，能有效均匀分布电芯内积聚的热量，并将热量带到壳体热辐射，加之电池热管理系统与壳体的热交换，使导热网效果更佳，可实现在圆柱锂电池大电流放电时电芯升温低的效果，并能保证电池能量密度几乎不变。

Description

一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池。

背景技术

圆柱锂电池为锂电池产品中的一类，被广泛应用于相关领域，随着电动工具的增加，便携式的产品呈逐渐上升的趋势，电动工具类使用的电池要求具备5~10C的放电能力，而目前使用的圆柱电池大多存在放电温度偏高的现象，电芯温度高达80~100℃，随着积聚的温度升高，隔膜开始分解，导致负极完全裸露，电解液再负极表面大量分解放热，进而引发一系列的放热反应，从而导致锂电池的热失控。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题提供一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池。

本实用新型解决以上技术问题所采用的技术方案是：

一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，包括壳体、安全阀、隔板、电芯和绝缘板，所述壳体分为上腔和下腔，上腔内设有安全阀，下腔内设有电芯，所述电芯的上面设有隔板，电芯的下面设有绝缘板，绝缘板设置在下腔的内底面上；

所述安全阀包括正极帽、胶套、PTC热敏电阻、阀芯、焊接盘，所述胶套的内壁上设有圆环形的套隔膜，套隔膜用于分离阀芯和焊接盘的外缘接触，使二者只有中心点电气连接，胶套的顶部设有圆环形的上压边，胶套的底部设有圆环形的下压边，胶套防止与正极连接的各个零件与壳体接触，因壳体与负极连接，所述正极帽的外缘上面抵在上压边的下面，正极帽的下面设有PTC热敏电阻，PTC热敏电阻的下面设有阀芯，PTC热敏电阻是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻，超过一定的温度时，阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高，从而形成断路，可防止电芯内部过热造成隔膜分解，进而引起一系列热失控，导致锂电池爆炸，所述阀芯的外缘下面抵在套隔膜的上面，所述套隔膜的底面和下压边的顶面之间设有焊接盘，所述焊接盘上设有若干泄压孔，所述阀芯的底面与焊接盘的顶面电连接，阀芯为熔断过流保护装置，中心为较薄的下凹铝片，与焊接盘顶部点焊电气连接，在热失控时，下腔的气压迫使阀芯的中心变形上凸，焊接点断裂，从而形成断路，防止电芯继续放电生热造成锂电池爆炸，所述胶套的顶部抵在上腔的顶面下，胶套的底部抵在上腔的底面上；

所述隔板抵在下腔的顶面下，隔板上在泄压孔的下方设有若干过气孔，隔板的底面中心设有凸台，隔板上还设有贯穿的极耳孔，隔板防止正极基体上部与壳体接触，所述绝缘板的中心设有导热孔，绝缘板防止正极基体下部与壳体接触；

所述电芯包括正极基体、导热网、负极基体、隔膜和导热芯，导热网的中部为集热部，两端分别为卷曲部和外包部，导热网的厚度为5~12微米，空隙直径0.01~0.1毫米，不影响正常离子交换，所述正极基体、集热部、隔膜、负极基体和隔膜从上到下依次压合而成一复合膜， 所述复合膜卷绕在卷曲部外面，所述复合膜卷绕若干圈，使其直径与下腔内径相适配，所述外包部卷绕在所述复合膜的最外面，所述正极基体上设有正极耳，二者电气连接，正极基体上还设有正极活性物质，所述负极基体上设有负极耳，二者电气连接，负极基体上还设有负极活性物质，电芯内还填充有电解液，所述卷曲部中心设有导热芯；

所述正极耳的自由端穿过极耳孔于焊接盘的底面焊接，所述负极耳的自由端穿过导热孔与壳体内底面焊接。

作为进一步改进，所述卷曲部为导热网至少卷绕一圈而成，所述外包部在卷绕成筒形的所述复合膜的外表面至少卷绕一圈。

则这样设置后，导热网厚度为5~12微米，且设有空隙，强度不够，多圈卷绕增加强度，防止外力撤去后外包部的导热网受到复合膜恢复力的作用断裂；卷曲部和外包部的多圈卷绕可以降低孔隙率，增加热交换效率。

作为进一步改进，PTC热敏电阻为圆环形。

则这样设置后，避免与阀芯的形变产生干涉。

作为进一步改进，所述导热芯为合成云母材质，导热芯的底部抵在负极耳焊点的上面，导热芯的顶部抵在凸台的底面。

则这样设置后，合成云母材质价格交底，耐腐蚀性好，热导系数大于空气，可以将部分热量传递至壳体底部。

作为进一步改进，所述导热网为高填充陶瓷粉和超薄玻璃纤维复合材料制成，空隙直径0.01~0.1mm。

则这样设置后，空隙直径远远大于隔膜空隙直径，不影响充放电的离子交换。

作为进一步改进，所述导热芯的直径等于卷曲部的内径。

则这样设置后，使用卷曲部充分与导热芯进行热交换。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

1.本实用新型导热网采用高填充陶瓷粉和超薄玻璃纤维复合材料制成，导热系数6.0~8.0W/mK，绝缘耐腐蚀，能有效均匀分布电芯内积聚的热量，并将热量带到壳体热辐射，加之电池热管理系统与壳体的热交换，使导热网效果更佳，可实现在圆柱锂电池大电流放电时电芯升温低的效果，并能保证电池能量密度几乎不变；

2.电芯的中心为焊接预留的空心腔体内设置有合成云母材质的导热芯，在负极耳焊接后装填，导热芯绝缘性好，耐腐蚀，能有效传递导热网卷曲部的热量至壳体底面。

附图说明

图1为本实用新型一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池的立体剖视图。

图2为图1中A区域的局部放大图。

图3为本实用新型一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池的剖视图。

图4为本实用新型一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池的电芯卷绕的结构示意图。

图5为本实用新型一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池的正极基体结构示意图。

图6为本实用新型一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池的负极基体结构示意图。

图中1.壳体，11.上腔，12.下腔，2.安全阀，21.正极帽，22.胶套，221.上压边，222.套隔膜，223.下压边，23.PTC热敏电阻，24.阀芯，25.焊接盘，251.泄压孔，3.隔板，31.过气孔，32.凸台，33.极耳孔，4.电芯，41.正极基体，411.正极耳，42.导热网，421.卷曲部，422.集热部，323.外包部，43.负极基体，431.负极耳，44.隔膜，45.导热芯，5.绝缘板，51.导热孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。

如图1至图6所示，一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，包括壳体1、安全阀2、隔板3、电芯4和绝缘板5，所述壳体1分为上腔11和下腔12，上腔11内设有安全阀2，下腔12内设有电芯4，所述电芯4的上面设有隔板3，电芯4的下面设有绝缘板5，绝缘板5设置在下腔12的内底面上；所述安全阀2包括正极帽21、胶套22、PTC热敏电阻23、阀芯24、焊接盘25，所述胶套22的内壁上设有圆环形的套隔膜222，胶套22的顶部设有圆环形的上压边221，胶套22的底部设有圆环形的下压边223，所述正极帽21的外缘上面抵在上压边221的下面，正极帽21的下面设有PTC热敏电阻23，PTC热敏电阻23的下面设有阀芯24，所述阀芯24的外缘下面抵在套隔膜222的上面，所述套隔膜222的底面和下压边223的顶面之间设有焊接盘25，所述焊接盘25上设有若干泄压孔251，所述阀芯24的底面与焊接盘25的顶面电连接，所述胶套22的顶部抵在上腔11的顶面下，胶套22的底部抵在上腔11的底面上；所述隔板3抵在下腔12的顶面下，隔板3上在泄压孔251的下方设有若干过气孔31，隔板3的底面中心设有凸台32，隔板3上还设有贯穿的极耳孔33，所述绝缘板5的中心设有导热孔51；所述电芯4包括正极基体41、导热网42、负极基体43、隔膜44和导热芯45，导热网42的中部为集热部422，两端分别为卷曲部421和外包部423，所述正极基体41、集热部422、隔膜44、负极基体43和隔膜44从上到下依次压合而成一复合膜， 所述复合膜卷绕在卷曲部421外面，所述外包部423卷绕在所述复合膜的最外面，所述正极基体41上设有正极耳411，所述负极基体43上设有负极耳431，所述卷曲部421中心设有导热芯45；所述正极耳411的自由端穿过极耳孔33于焊接盘25的底面焊接，所述负极耳431的自由端穿过导热孔51与壳体1内底面焊接。

所述卷曲部421为导热网42至少卷绕一圈而成，所述外包部423在卷绕成筒形的所述复合膜的外表面至少卷绕一圈；PTC热敏电阻23为圆环形；所述导热芯45为合成云母材质，导热芯45的底部抵在负极耳431焊点的上面，导热芯45的顶部抵在凸台32的底面；所述导热网42为高填充陶瓷粉和超薄玻璃纤维复合材料制成，空隙直径0.01~0.1mm；所述导热芯45的直径等于卷曲部421的内径。

上述结构中，导热网42采用高填充陶瓷粉和超薄玻璃纤维复合材料制成，导热系数6.0~8.0W/mK，绝缘耐腐蚀，能有效均匀分布电芯内积聚的热量，并将热量带到壳体热辐射，加之电池热管理系统与壳体的热交换，使导热网42效果更佳，可实现在圆柱锂电池大电流放电时电芯升温低的效果，并能保证电池能量密度几乎不变。

以上对本实用新型实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，包括壳体（1）、安全阀（2）、隔板（3）、电芯（4）和绝缘板（5），其特征在于，所述壳体（1）分为上腔（11）和下腔（12），上腔（11）内设有安全阀（2），下腔（12）内设有电芯（4），所述电芯（4）的上面设有隔板（3），电芯（4）的下面设有绝缘板（5），绝缘板（5）设置在下腔（12）的内底面上；

所述安全阀（2）包括正极帽（21）、胶套（22）、PTC热敏电阻（23）、阀芯（24）、焊接盘（25），所述胶套（22）的内壁上设有圆环形的套隔膜（222），胶套（22）的顶部设有圆环形的上压边（221），胶套（22）的底部设有圆环形的下压边（223），所述正极帽（21）的外缘上面抵在上压边（221）的下面，正极帽（21）的下面设有PTC热敏电阻（23），PTC热敏电阻（23）的下面设有阀芯（24），所述阀芯（24）的外缘下面抵在套隔膜（222）的上面，所述套隔膜（222）的底面和下压边（223）的顶面之间设有焊接盘（25），所述焊接盘（25）上设有若干泄压孔（251），所述阀芯（24）的底面与焊接盘（25）的顶面电连接，所述胶套（22）的顶部抵在上腔（11）的顶面下，胶套（22）的底部抵在上腔（11）的底面上；

所述隔板（3）抵在下腔（12）的顶面下，隔板（3）上在泄压孔（251）的下方设有若干过气孔（31），隔板（3）的底面中心设有凸台（32），隔板（3）上还设有贯穿的极耳孔（33），所述绝缘板（5）的中心设有导热孔（51）；

所述电芯（4）包括正极基体（41）、导热网（42）、负极基体（43）、隔膜（44）和导热芯（45），导热网（42）的中部为集热部（422），两端分别为卷曲部（421）和外包部（423），所述正极基体（41）、集热部（422）、隔膜（44）、负极基体（43）和隔膜（44）从上到下依次压合而成一复合膜，所述复合膜卷绕在卷曲部（421）外面，所述外包部（423）卷绕在所述复合膜的最外面，所述正极基体（41）上设有正极耳（411），所述负极基体（43）上设有负极耳（431），所述卷曲部（421）中心设有导热芯（45）；

所述正极耳（411）的自由端穿过极耳孔（33）于焊接盘（25）的底面焊接，所述负极耳（431）的自由端穿过导热孔（51）与壳体（1）内底面焊接。

2.根据权利要求1所述的一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，其特征在于：所述卷曲部（421）为导热网（42）至少卷绕一圈而成，所述外包部（423）在卷绕成筒形的所述复合膜的外表面至少卷绕一圈。

3.根据权利要求1所述的一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，其特征在于：PTC热敏电阻（23）为圆环形。

4.根据权利要求1所述的一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，其特征在于：所述导热芯（45）为合成云母材质，导热芯（45）的底部抵在负极耳（431）焊点的上面，导热芯（45）的顶部抵在凸台（32）的底面。

5.根据权利要求1所述的一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，其特征在于：所述导热网（42）为高填充陶瓷粉和超薄玻璃纤维复合材料制成，空隙直径0.01~0.1mm。

6.根据权利要求1所述的一种高倍率放电温升低的圆柱锂电池，其特征在于：所述导热芯（45）的直径等于卷曲部（421）的内径。

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