CN210668523U - 一种包含导电碳层的电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种包含导电碳层的电池。本实用新型包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液，所述集流体包括：绝缘固定件、电极组件、极耳；其中，绝缘固定件，由硬质绝缘材料构成，所述绝缘固定件内设置有与所述绝缘固定件的中心轴线平行且贯穿该绝缘固定件的通孔；电极组件，为长条形片状结构，所述电极组件的一端连接于绝缘固定件上，另一端围绕所述绝缘固定件的中心轴线至少一圈以使所述电极组件缠绕在所述绝缘固定件上；极耳，包括分别固定在绝缘固定件的两端的正极极耳和负极极耳。本实用新型结构能更加方便电池的组装，尤其是极耳与电极组件之间的组装连接，使制备工艺更加简单且应用范围更加广泛。

Description

一种包含导电碳层的电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，具体涉及一种包含导电碳层的电池。

背景技术

随着电子和能源技术的不断发展，整个社会对CO₂及汽车尾气排放的关注不断加大，电动汽车成为未来的发展趋势。锂电池作为电动汽车的核心部件，以及其主要的技术瓶颈，有很大的市场需求及发展，在2016年锂电池中国的市场需求达45.33GWh，超700亿人民币，每年的增长率在30％以上。但是，目前国内的情况是锂电池的整体的产量在不断提升满足需求缺口，但是其质量上仍与国外先进制造水平有差距。

对于电动汽车而言，由于需要较高的充放电倍率，常规较高的充放电倍率的锂电池电极通常有多层电极排列组成，但是在现有技术中，常规的多层电极排列的方式十分不便于极耳的安装固定，通常极耳采用焊接的方式进行固定，在焊接固定的工艺操作时需要避免焊接后的极耳与其他电极接触，因此，导致多层电极层叠设置类型的电池的整体制备流程相对复杂，成本较高。

实用新型内容

因此，本实用新型主要解决的技术问题在于：现有技术中常规较高充放电倍率的电池的制备工艺相对复杂，成本较高；因此，本实用新型提供了制备工艺更加简单且应用范围更加广泛的一种包含导电碳层的电池。

一种包含导电碳层的电池，包括壳体、设置在壳体内的集流体以及设置在壳体内的电解液，所述集流体包括：

包括壳体、设置在壳体内的集流体以及设置在壳体内的电解液，其特征在于，所述集流体包括：

绝缘固定件，由硬质绝缘材料构成，所述绝缘固定件内设置有与所述绝缘固定件的中心轴线平行且贯穿该绝缘固定件的通孔；

电极组件，为长条形片状结构，所述电极组件的一端连接于绝缘固定件上，另一端围绕所述绝缘固定件的中心轴线至少一圈以使所述电极组件缠绕在所述绝缘固定件上；所述电极组件包括正电极、负电极和隔膜；所述隔膜沿着绝缘固定件的中轴线方向的截面呈“U”字形，所述隔膜的“U”字形结构构成的槽为第一槽，所述隔膜的侧面上邻近开口端的端部位置处设置有形成第二槽的延伸段，该第二槽的开口方向与第一槽的开口方向相反，所述正电极和所述负电极分别位于第一槽和第二槽中；所述正电极和负电极上均设置有导电碳层；

极耳，包括分别固定在绝缘固定件的两端的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳与所述正电极电连接，所述负极极耳与所述负电极电连接。

所述导电碳层为碳纳米涂层。

所述绝缘固定件的通孔中设置有电导件，所述电导件的一端端部与正极极耳或负极极耳电连接，另一端延伸出绝缘固定件。

所延伸段延伸的长度小于正电极或负电极的高度。

所述正极极耳和负极极耳均包括环形件，以及固定在环形件上的电连通片；所述电连通片与正电极或负电极电连通。

所述电连通片至少设置为三条，一端端部固定在环形件上，均匀分散在环形件的一周。

本实用新型技术方案，具有如下优点：

1.本实用新型通过集流体结构的优化，即，本实用新型通过增设绝缘固定件，同时，隔膜和延伸段为一体式结构，可以方便的将正电极和负电极组装在隔膜上形成长条形的电极组件，由于电极组件为长条形的结构，因此，可以直接将电极组件缠绕固定在绝缘固定件上，然后再在绝缘固定件两端分别固定正极极耳和负极极耳即可，组装工艺过程更加简。同时，由于正极极耳和负极极耳分别在绝缘固定件的两端与正电极和负电极电连接，解决了多层片状结构的电池上安装的正极极耳容易与负电极或负极极耳接触、负极极耳容易与正电极或正极极耳接触的问题，极耳的安装操作更加简便；并且，通过电极组件中隔膜的结构优化，正电极和负电极可以分别安装在隔膜的第一槽和第二槽中，更好的避免了极耳安装挤压电极组件时导致的正极极耳与负电极接触、负极极耳与正电极接触的问题，同时避免了安装以及使用时由于电极错位导致的移位问题，提高了电池制备工艺的稳定性。通过本实用新型结构上述的优化设置，该电池的制造更加简单，简化制备的流程工艺，降低电池的生产成本。且通过绝缘固定件的形状优化，还可以适用于圆柱形或方形结构的电池的制备，同时，绝缘固定件上通孔的设置，还能为增设电导件提供前提条件，在通孔内不增设电导件时，可以实现正负极位于电池相对两端的结构设计，在通孔内增设电导件时，则可以实现正负极位于电池其中一端的结构设计，有效增加制备电池的种类，增加应用范围。本实用新型中该延伸段的结构的设计，可以为正电极和负电极之间提供足够的间隙，方便电解液更好的填充到正电极与负电极之间，与正电极和负电极上的导电碳层结合，能够更加有效减少电池在高充放电情况下的极化效应，提高整体电池的能量密度以及制造上的一致性，为进一步提高国内电池行业制造水平打下坚实的基础，提高制备出的电池的质量。

2.本实用新型进一步优化了极耳的结构，本实用新型在极耳采用环形件固定在绝缘固定件上后，正极极耳的电连通片可以有效与正电极接触实现电连接，负极极耳的电连通片可以有效与负电极接触实现电连接，该设置无需极耳与电极之间进行焊接操作，减少焊点造成的内阻，同时，由于电连通片为片状结构，能够有效实现极耳与相应电极之间形成更多的接触点，在减小内阻的情况下，有效增大充放电倍率，极大地降低电极内阻导致的极化作用；并且，通过本实用新型结构的优化设置，该电池的电极的制造更加简单，简化制备的流程工艺，降低生产成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的纵向结构示意图。

图2为本实用新型的横向结构示意图。

图3为本实用新型中电极组件缠绕于绝缘固定件之前的结构示意图。

图4为本实用新型中极耳的结构示意图。

附图标记说明：

1-绝缘固定件；2-电极组件；3-极耳；4-电导件；

21-正电极；22-负电极；23-隔膜；24-延伸段；

31-环形件；32-电连通片。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

一种包含导电碳层的电池，如图1-图4所示，包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液。所述集流体包括绝缘固定件1，电极组件2和极耳3。其中，绝缘固定件1，由硬质绝缘材料构成，所述绝缘固定件1内设置有与所述绝缘固定件1的中心轴线平行且贯穿该绝缘固定件1的通孔。电极组件2为长条形片状结构，所述电极组件2的一端连接于绝缘固定件1上，另一端围绕所述绝缘固定件1的中心轴线至少一圈以使所述电极组件2缠绕在所述绝缘固定件1上；所述电极组件2包括正电极21、负电极22和隔膜23；所述隔膜23沿着绝缘固定件1的中轴线方向的截面呈“U”字形，所述隔膜23的“U”字形结构构成的槽为第一槽，所述隔膜23的侧面上邻近开口端的端部位置处设置有形成第二槽的延伸段24，该第二槽的开口方向与第一槽的开口方向相反，所述正电极21和所述负电极22分别位于第一槽和第二槽中；所述正电极21和负电极22上均设置有导电碳层。极耳3包括分别固定在绝缘固定件1的两端的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳与所述正电极21电连接，所述负极极耳与所述负电极22电连接。

制造时，先将正电极21、负电极22分别放置在隔膜23的第一槽和第二槽中构成电极组件2，其次将第二槽设置为电极组件2的内侧缠绕在绝缘固定件1上，如他3所示，然后将负极极耳和正极极耳分别固定在绝缘固定件1的两端，并使负极极耳与负电极22电连接，正极极耳与正电极21电连接形成集流体，再将集流体插入到壳体内，并填充电解液，最后密封壳体即可制成电池。本实用新型中该隔膜23上第一槽中放置正电极21时，第二槽放置负电极22，此时，第一槽的开口端一侧的绝缘固定件1端部设置正极极耳，绝缘固定件1的另一端端部则设置负极极耳，当极耳3固定在绝缘固定件1上后，正极极耳正好与正电极21接触，负极极耳则与负电极22接触，进而实现极耳3与电极组件2之间的电连接。本实施例中该隔膜23上第一槽中放置负电极22，第二槽放置正电极21，如图3所示。

本实用新型通过增设绝缘固定件1，同时，隔膜23和延伸段24为一体式结构，可以方便的将正电极21和负电极22组装在隔膜23上形成长条形的电极组件2，由于电极组件2为长条形的结构，因此，可以直接将电极组件2缠绕固定在绝缘固定件1上，然后再在绝缘固定件1两端分别固定正极极耳和负极极耳即可，组装工艺过程更加简便。同时，由于正极极耳和负极极耳分别在绝缘固定件1的两端与正电极21和负电极22电连接，解决了多层片状结构的电池上安装的正极极耳容易与负电极22或负极极耳接触、负极极耳容易与正电极21或正极极耳接触的问题，极耳3的安装操作更加简便；并且，通过电极组件2中隔膜23的结构优化，正电极21和负电极22可以分别安装在隔膜23的第一槽和第二槽中，更好的避免了极耳3安装挤压电极组件2时导致的正极极耳与负电极22接触、负极极耳与正电极21接触的问题，同时避免了安装以及使用时由于电极错位导致的移位问题，提高了电池制备工艺的稳定性。通过本实用新型结构上述的优化设置，该电池的制造更加简单，简化制备的流程工艺，降低电池的生产成本。

并且，本实用新型中进一步优化了该延伸段24的结构设计，延伸段24不仅仅能够在隔膜23的侧壁上形成第二槽，并且所述延伸段24延伸的长度小于正电极21或负电极22的高度。通过该设计可以为正电极21和负电极22之间提供足够的间隙，方便电解液更好的填充到正电极21与负电极22之间，与正电极21和负电极22上的导电碳层结合，能够更加有效减少电池在高充放电情况下的极化效应，提高整体电池的能量密度以及制造上的一致性，为进一步提高国内电池行业制造水平打下坚实的基础，提高制备出的电池的质量。

本实用新型通过绝缘固定件1的形状优化，还可以适用于圆柱形或方形结构的电池的制备，同时，绝缘固定件上通孔的设置，还能为增设电导件4提供前提条件，在通孔内不增设电导件4时，可以实现正负极位于电池相对两端的结构设计，在通孔内增设电导件4时，则可以实现正负极位于电池其中一端的结构设计，有效增加制备电池的种类，增加应用范围。在所述绝缘固定件1的通孔中增加设置电导件4时，所述电导件4的一端端部与正极极耳或负极极耳电连接，另一端延伸出绝缘固定件1。

本实施例中所述导电碳层优选为碳纳米涂层。通过该碳纳米涂层的设置，可以有效避免电解液直接与电极接触，同时降低极化作用，效果十分显著。

由于本实用新型中的极耳3包括正极极耳和负极极耳，本实用新型中，正极极耳和负极极耳的结构可以相同也可以不同，本实用新型中只要是分别固定在绝缘固定件的两端并分别与正电极21和负电极22电连接即可。为了达到最佳的便于安装的效果，所述正极极耳和负极极耳均包括环形件31，以及固定在环形件31上的电连通片32；所述电连通片32与正电极21或负电极22电连通。本实用新型中将所述电连通片32至少设置为三条，一端端部固定在环形件31上，均匀分散在环形件31的一周。本实施例中绝缘固定件1设置为圆柱形时，该环形件31也设置为圆环状，如图4所示，该电连通片32设置为四条，均匀分布在圆环状的环形件31一周。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种包含导电碳层的电池，包括壳体、设置于壳体内的集流体以及设置于壳体内的电解液，其特征在于，所述集流体包括：

绝缘固定件(1)，由硬质绝缘材料构成，所述绝缘固定件(1)内设置有与所述绝缘固定件(1)的中心轴线平行且贯穿该绝缘固定件(1)的通孔；

电极组件(2)，为长条形片状结构，所述电极组件(2)的一端连接于绝缘固定件(1)上，另一端围绕所述绝缘固定件(1)的中心轴线至少一圈以使所述电极组件(2)缠绕在所述绝缘固定件(1)上；所述电极组件(2)包括正电极(21)、负电极(22)和隔膜(23)；所述隔膜(23)沿着绝缘固定件(1)的中轴线方向的截面呈“U”字形，所述隔膜(23)的“U”字形结构构成的槽为第一槽，所述隔膜(23)的侧面上邻近开口端的端部位置处设置有形成第二槽的延伸段(24)，该第二槽的开口方向与第一槽的开口方向相反，所述正电极(21)和所述负电极(22)分别位于第一槽和第二槽中；所述正电极(21)和负电极(22)上均设置有导电碳层；

极耳(3)，包括分别固定在绝缘固定件(1)的两端的正极极耳和负极极耳；所述正极极耳与所述正电极(21)电连接，所述负极极耳与所述负电极(22)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种包含导电碳层的电池，其特征在于，所述导电碳层为碳纳米涂层。

3.根据权利要求1所述的一种包含导电碳层的电池，其特征在于，所述绝缘固定件(1)的通孔中设置有电导件(4)，所述电导件(4)的一端端部与正极极耳或负极极耳电连接，另一端延伸出绝缘固定件(1)。

4.根据权利要求1所述的一种包含导电碳层的电池，其特征在于，所延伸段(24)延伸的长度小于正电极(21)或负电极(22)的高度。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种包含导电碳层的电池，其特征在于，所述正极极耳和负极极耳均包括环形件(31)，以及固定在环形件(31)上的电连通片(32)；所述电连通片(32)与正电极(21)或负电极(22)电连通。

6.根据权利要求5所述的一种包含导电碳层的电池，其特征在于，所述电连通片(32)至少设置为三条，一端端部固定在环形件(31)上，均匀分散在环形件(31)的一周。

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