CN212303743U - 锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池领域，提供锂电池。锂电池包括正极集流盘，包括盘体、第一凸台及第一凹槽；卷芯，由正极片、负极片与隔膜卷绕而成，使得负极片包裹正极片、隔膜包裹负极片，第一凹槽背面压入卷芯的正极露箔内，并对第一凹槽与正极贴合处焊接；壳体，底部构造有间隔设置的多个朝向壳体的开口处凹陷的第二凹槽，卷芯装入壳体，使得卷芯的负极与第二凹槽贴合，并对卷芯的负极与第二凹槽的贴合处进行焊接；防爆片包括朝向正极集流盘一侧外凸的平台以及环绕平台四周的压片，压片与平台连接处设有刻痕，平台的底面与第一凸台接触并焊接。本实用新型可进行超大倍率的充放电，满足所需大电流放电要求。

Description

锂电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂电池。

背景技术

目前锂电池发展迅速，尤其是在电动车、电动自行车、电动摩托车领域。作为在电动车上使用的电池，对其倍率性能要求不断提高，特别是作为启动电源时及电动车加速、爬坡提供大电流放电时。目前锂电池结构主要有单极耳结构，多极耳结构及全极耳结构。

单极耳及多极耳结构，主要是从正、负极集流体边缘或者中间，焊接极耳(铜、铝带)，通过极耳与壳体、盖帽焊接。这种结构的电池，极耳尺寸偏小，电池整体内阻偏大，在大倍率充放电时，其温度急剧升高。尤其电池内部极耳处，过高的温度极易将绝缘片、隔膜烫化，导致电池内部短路，发生起火爆炸等危险。全极耳结构，是在正、负极集流体涂布时，边缘处留有一片空箔区，在卷绕后，将空箔区揉平，再将集流盘焊接在揉平处，通过集流盘再与壳体及盖帽焊接。此种结构将整个正、负极集流体做为正、负极耳直接引出电流，有效的降低电池内阻。但此种结构也有很多不足处：负极集流盘与壳体间多采用电阻焊，此种焊接方式焊接面积小，且经常出现虚焊现象；从正极集流盘到盖帽处，仍需要金属片做引流装置。此种结构较单极耳、多极耳结构，倍率性能得到大幅提升，但受制于电阻焊面积大小及金属片的尺寸，电池仍无法满足大倍率放电要求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本实用新型提出一种锂电池，可进行超大倍率的充放电，满足所需大电流放电要求。

根据本实用新型实施例的一种锂电池，包括：

正极集流盘，包括盘体和向所述盘体轴向一侧凸出的第一凸台，以及向所述盘体轴向另一侧凹陷的第一凹槽；

卷芯，由正极片、负极片与隔膜卷绕而成，使得所述负极片包裹所述正极片、所述隔膜包裹所述负极片，形成所述卷芯的正极和负极，所述正极集流盘的所述第一凹槽背面压入所述卷芯的正极露箔内，并对所述第一凹槽与所述正极贴合处焊接；

壳体，底部构造有间隔设置的多个朝向所述壳体的开口处凹陷的第二凹槽，所述卷芯装入所述壳体，使得所述卷芯的负极与所述第二凹槽贴合，并对所述卷芯的负极与所述第二凹槽的贴合处进行焊接；

防爆片，包括防爆片本体，所述防爆片本体包括朝向所述正极集流盘一侧外凸的平台以及环绕所述平台四周的压片，所述压片与所述平台连接处设有减弱该连接处连接强度的刻痕，所述平台的底面与所述正极集流盘的所述第一凸台接触并焊接。

根据本实用新型的一个实施例，还包括绝缘片和绝缘套，所述绝缘片组装在所述正极集流盘上，通过所述绝缘套将所述绝缘片、所述正极集流盘以及所述卷芯的正极包裹住，并装入所述壳体。

根据本实用新型的一个实施例，还包括绝缘圈，所述绝缘圈安装在所述壳体的开口处，且所述绝缘圈的外周搭设在所述壳体的开口处的环形凸缘上，所述防爆片的平台穿过所述绝缘圈与所述正极集流盘的所述第一凸台接触并焊接，所述防爆片的压片位于所述绝缘圈的外周上方。

根据本实用新型的一个实施例，所述防爆片的所述压片四周朝向远离所述平台的一侧延伸形成沉台。

根据本实用新型的一个实施例，还包括顶盖板，所述顶盖板包括中部上凸的第二凸台以及环绕所述第二凸台设置的板体，所述第二凸台的周向形成有间隔设置的多个连通孔，所述板体位于所述第二凸台的外周间隔设有多段激光线焊缝；

所述板体远离所述第二凸台的一侧安装在所述沉台内。

根据本实用新型的一个实施例，所述正极集流盘的所述盘体上均布有多个所述第一凹槽，每相邻两个所述第一凹槽之间设有漏液孔；所述第一凸台位于所述盘体的轴心。

根据本实用新型的一个实施例，所述正极集流盘的材质为铝合金，所述绝缘片与所述绝缘圈的材质为聚丙烯，所述壳体和所述顶盖板的材质为镀镍碳钢或不锈钢。

根据本实用新型的一个实施例，所述绝缘套为耐高温胶带。

根据本实用新型的一个实施例，所述第一凹槽和所述第二凹槽均呈长圆形。

本实用新型实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

本实用新型实施例提供的锂电池，包括正极集流盘、卷芯、壳体以及防爆片，正极集流盘包括盘体和向所述盘体轴向一侧凸出的第一凸台，以及向所述盘体轴向另一侧凹陷的第一凹槽；卷芯由正极片、负极片与隔膜卷绕而成，使得所述负极片包裹所述正极片、所述隔膜包裹所述负极片，形成所述卷芯的正极和负极，所述正极集流盘的所述第一凹槽背面压入所述卷芯的正极露箔内，并对所述第一凹槽与所述正极贴合处焊接；壳体底部构造有间隔设置的多个朝向所述壳体的开口处凹陷的第二凹槽，所述卷芯装入所述壳体，使得所述卷芯的负极与所述第二凹槽贴合，并对所述卷芯的负极与所述第二凹槽的贴合处进行焊接；防爆片包括防爆片本体，所述防爆片本体包括朝向所述正极集流盘一侧外凸的平台以及环绕所述平台四周的压片，所述压片与所述平台连接处设有减弱该连接处连接强度的刻痕，所述平台的底面与所述正极集流盘的所述第一凸台接触并焊接。通过取消单极耳、多极耳及全极耳的集流盘电阻焊及金属连接片的结构，将卷芯正极与防爆片直接焊接、卷芯负极与壳体直接焊接，此种结构，制备工序简单，电池内阻小，对电池可进行超大倍率的充放电，满足所需大电流放电要求。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的锂电池的俯视结构示意图；

图2是图1的A-A剖视结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的锂电池中防爆片的主视结构示意图；

图4是图3的B-B剖视结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的锂电池的仰视结构示意图；

图6是图5的C-C剖视结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的锂电池的爆炸性结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的锂电池中正极集流盘的主视结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的锂电池中正极集流盘的轴向断面结构示意图。

附图标记：

1.壳体；11.第二凹槽；2.正极集流盘；21.第一凹槽；22.第一凸台；23.漏液孔；3.卷芯；4.绝缘片；5.绝缘圈；6.顶盖板；61.第二凸台；7.防爆片；71.刻痕；72.平台；73.沉台；8.绝缘套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不能用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型实施例的描述中，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实施例和简化描述，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实施例的限制。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。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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。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实施例中的具体含义。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1至图9所示，本实用新型实施例的一种锂电池，主要为圆柱形锂电池，包括正极集流盘2、卷芯3、壳体1以及防爆片7。

具体地，如图8至图9所示，正极集流盘2包括盘体和向所述盘体轴向一侧凸出的第一凸台22，以及向所述盘体轴向另一侧凹陷的第一凹槽21，第一凹槽21为三个，均布在盘体上，当然，第一凹槽21的数量并不局限为三个。

卷芯3由正极片、负极片与隔膜卷绕而成，使得所述负极片包裹所述正极片、所述隔膜包裹所述负极片，形成所述卷芯3的正极和负极，所述正极集流盘2的所述第一凹槽21背面压入所述卷芯3的正极露箔内，并对所述第一凹槽21与所述正极贴合处焊接，第一凹槽21的背面与卷芯3的正极贴合，并对贴合处进行激光焊接，确保连接牢固，本实施例所说的“背面”，是远离第一凸台22的一侧。

如图5和图6所示，壳体1底部构造有间隔设置的多个朝向所述壳体1的开口处凹陷的第二凹槽11，也就是说，第二凹槽11内凹进壳体1的底部，所述卷芯3装入所述壳体1，使得所述卷芯3的负极与所述第二凹槽11贴合，并对所述卷芯3的负极与所述第二凹槽11的贴合处进行焊接，为了便于焊接，从第二凹槽11外部对卷芯3的负极与所述第二凹槽11的贴合处进行激光焊接，焊接面积大，可以避免虚焊。

具体地，正极集流盘2位于防爆片7的下方，如图3和图4所示，防爆片7包括防爆片本体，所述防爆片本体包括朝向所述正极集流盘2一侧外凸的平台72以及环绕所述平台72四周的压片，所述压片与所述平台72连接处设有减弱该连接处连接强度的刻痕71，所述平台72的底面与所述正极集流盘2的所述第一凸台22接触并焊接，两者接触面积大，便于激光焊接。

本实施例采用全极耳的结构，避免了单极耳、多极耳内阻大的问题；采用壳体1直接与卷芯3负极焊接，避免了电阻焊面积不足、虚焊的问题；采用正极集流盘2直接与防爆片7焊接，避免金属连接片过电流能力不足的问题。

本实施例的防爆片7，其上的刻痕71可以为C型刻痕，其剖面形状也可以为V形、单V形，或其他形状，其大小为＜1圈，其安装位置在下文提及的顶盖板6内孔边缘处，目的是保证稳定的断裂压力。

根据本实用新型的一个实施例，还包括绝缘片4和绝缘套8，所述绝缘片4组装在所述正极集流盘2上，通过所述绝缘套8将所述绝缘片4、所述正极集流盘2以及所述卷芯3的正极包裹住，起到正极与壳体1绝缘的作用，并装入所述壳体1，绝缘套8可以采用耐高温胶带。

根据本实用新型的一个实施例，如图2和图7所示，还包括绝缘圈5，其内部及外部，涂有电池专用密封胶，所述绝缘圈5安装在所述壳体1的开口处，且所述绝缘圈5的外周搭设在所述壳体1的开口处的环形凸缘上，所述防爆片7的平台72穿过所述绝缘圈5与所述正极集流盘2的所述第一凸台22接触并焊接，所述防爆片7的压片位于所述绝缘圈5的外周上方，通过绝缘圈5起到绝缘作用，确保电池使用的安全性。

根据本实用新型的一个实施例，所述防爆片7的所述压片四周朝向远离所述平台72的一侧延伸形成沉台73，以便于安装其他部件。

根据本实用新型的一个实施例，如图1和图2所示，还包括顶盖板6，所述顶盖板6包括中部上凸的第二凸台61以及环绕所述第二凸台61设置的板体，所述第二凸台61的周向形成有间隔设置的多个连通孔，所述板体位于所述第二凸台61的外周间隔设有多段激光线焊缝；

所述板体远离所述第二凸台61的一侧安装在所述沉台73内，通过沉台73将顶盖板6与防爆片7可靠地连接在一起，且安装紧凑，占用空间小，通过多段激光线焊缝将顶盖板6与防爆片7焊接在一起，连接牢固、可靠。防爆片7与所述正极集流盘2结合处采用激光焊接，当所述防爆片7翻转时，焊点可以断裂。

根据本实用新型的一个实施例，所述正极集流盘2的所述盘体上均布有多个所述第一凹槽21，每相邻两个所述第一凹槽21之间设有漏液孔23，便于电解液从漏液孔23流出；所述第一凸台22位于所述盘体的轴心，以方便与平台72接触焊接。

需要说明的是，防爆片7、绝缘圈5以及顶盖板6等共同组成电池盖帽，进一步，此结构的盖帽，并不作为一个整体与电池一起制作，而是将其拆分成几个零件，分别与电池进行装配制作。此种方式，同时可以解决传统盖帽结构过流能力不足的问题。

根据本实用新型的一个实施例，所述正极集流盘2的材质为铝合金或其他金属，所述绝缘片4与所述绝缘圈5的材质为聚丙烯或其他塑料制品，所述壳体1和所述顶盖板6的材质为镀镍碳钢或不锈钢等其他金属材料。所述正极片由正极活性物质、导电剂、粘结剂与集流体组成，所述活性物质为磷酸亚铁锂、锰酸锂、氧化镍钴锰锂、钴酸锂中的一种或几种，本实施例中，正极集流体为铝箔或涂碳铝箔，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、丁苯橡胶胶乳、聚烯腈类系列粘合剂；所述负极片包括负极活性物质导电剂、粘结剂与集流体组成。所述负极活性物质为人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、氧化亚硅、碳化硅或钛酸锂中的一种或几种，所述粘结剂为羧甲基纤维素、丁苯橡胶胶乳、聚偏氟乙烯聚烯腈类系列粘合剂或中的一种或几种；所述隔膜为聚丙烯单层膜、聚乙烯单层膜、或者为聚丙烯-聚乙烯-聚丙烯三层复合的微孔隔膜，或者上述隔膜与陶瓷组成的复合隔膜，或者上述隔膜与陶瓷、PVDF组成的陶瓷涂胶隔膜。

根据本实用新型的一个实施例，所述绝缘套8为耐高温胶带，需要说明的是，“耐高温胶带”的使用温度需保证在锂电池极限使用温度下正常使用；所述第一凹槽21和所述第二凹槽11均呈长圆形。

本实用新型实施例的锂电池的制备方法，其包括步骤：

制备正极片与负极片，具体地，制备正极片具体包括正极匀浆→正极涂布→正极展压→正极分切，以制备得到正极片，制备负极片具体包括负极匀浆→负极涂布→负极展压→负极分切，以制备得到负极片；

将制备得到的正极片、负极片与隔膜进行卷绕，使得所述负极片包裹所述正极片、所述隔膜包裹所述负极片，以制备得到卷芯3；

将卷芯3进行揉平，具体地，卷芯3正极采用超声波揉平，卷芯3负极采用机械揉平；

将揉平后的所述卷芯3正极与正极集流盘2组装，如上所述，正极集流盘2包括盘体和向所述盘体轴向一侧凸出的第一凸台22，以及向所述盘体轴向另一侧凹陷的第一凹槽21，将第一凹槽21压入卷芯3正极的露箔内，并对所述卷芯3正极与所述正极集流盘2即第一凹槽21接触处进行焊接，例如采用激光焊接；

将绝缘片4组装在正极集流盘2上，利用绝缘套8将卷芯3正极、正极集流盘2以及绝缘片4包裹住，并将该卷芯3装入壳体1内，进行滚槽工序；

对所述壳体1的底面与卷芯3负极接触处焊接，并确保壳体1无过焊击穿；

对电池进行注液；

将绝缘圈5装入滚好槽的电池内，将防爆片7装入绝缘圈5内，并使防爆片7的平台72与正极集流盘2的第一凸台22接触，并对平台72进行激光焊接。将顶盖板6装配到防爆片7的沉台73内，并对顶盖板6边缘与沉台73接触处进行激光焊接；

对电池进行第一次封口、第二次封口工序；

对电池进行清洗、涂油、热缩、喷码；

对电池进行化成与分容等工序。

下面结合具体实施例1对本实用新型进行说明：

将磷酸亚铁锂、导电剂、粘结剂按一定比例混合制成浆料，涂覆在正极集流盘2铝箔上，铝箔一端留出4-8mm空箔区，经干燥、辊压及分切，完成正极制片。正极集流体为15μm涂碳铝箔，涂布面密度41.5mg/cm²，辊压后厚度195μm，分切后宽度为142mm。

将人造石墨、导电剂、粘结剂按一定比例混合制成浆料，涂覆在负极集流体铜箔上，铜箔一端留出3-5mm空箔区，经干燥、辊压及分切，完成负极制片。负极集流体为8μm铜箔，涂布面密度为19.5mg/cm²，辊压后厚度为125μm，分切后宽度为142mm。

隔膜采用一侧表面涂覆有3μm陶瓷涂层，总厚度为12μm的聚乙烯膜。

卷绕：将分切好的正、负极片，隔膜卷绕成卷芯3，要求正、负极空箔在卷芯3两侧，隔膜陶瓷面面向负极，隔膜包裹住负极料区，负极料区包裹住正极料区；卷芯3直径为32.2mm。

揉平：将卷芯3揉平，正极采用超声揉平，负极采用机械揉平。

正极端面焊：将揉平的卷芯3正极与正极集流盘2进行激光焊接。

装绝缘片4、包耐高温胶带：将绝缘片4放在正极集流盘2上，并用耐高温胶带缠绕≥1圈，耐高温胶带需超出绝缘片4-5mm，以防短路。

卷芯3入壳、焊接及滚槽：将卷芯3负极向下装入壳体1内，从壳体1底面凹槽处进行激光焊接。要求壳体1无过焊击穿，掉转后，卷芯3不能从壳体1内掉落，确认合格后进行滚槽。

电池注液：滚槽电池烘烤后，注入电解液。

封口工序：依次装入绝缘圈5、防爆片7，确保防爆片7的平台72与正极集流盘2接触，对其进行激光焊接；装入顶盖板6，对顶盖板6四周与防爆片7接触处进行激光焊接；进行封口。

对封口后电池进行清洗、涂油、热缩喷码、预充、防老化、分容等工序，完成制作，得到圆柱形锂电池。

采用此种结构及工艺制作的锂电池，单颗容量可做到18Ah，内阻≤2mΩ，进行10C充放电温升＜30℃。

以上实施方式仅用于说明本实用新型，而非对本实用新型的限制。尽管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行各种组合、修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种锂电池，其特征在于，包括：

正极集流盘，包括盘体和向所述盘体轴向一侧凸出的第一凸台，以及向所述盘体轴向另一侧凹陷的第一凹槽；

卷芯，由正极片、负极片与隔膜卷绕而成，使得所述负极片包裹所述正极片、所述隔膜包裹所述负极片，形成所述卷芯的正极和负极，所述正极集流盘的所述第一凹槽背面压入所述卷芯的正极露箔内，并对所述第一凹槽与所述正极贴合处焊接；

壳体，底部构造有间隔设置的多个朝向所述壳体的开口处凹陷的第二凹槽，所述卷芯装入所述壳体，使得所述卷芯的负极与所述第二凹槽贴合，并对所述卷芯的负极与所述第二凹槽的贴合处进行焊接；

防爆片，包括防爆片本体，所述防爆片本体包括朝向所述正极集流盘一侧外凸的平台以及环绕所述平台四周的压片，所述压片与所述平台连接处设有减弱该连接处连接强度的刻痕，所述平台的底面与所述正极集流盘的所述第一凸台接触并焊接。

2.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，还包括绝缘片和绝缘套，所述绝缘片组装在所述正极集流盘上，通过所述绝缘套将所述绝缘片、所述正极集流盘以及所述卷芯的正极包裹住，并装入所述壳体。

3.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，还包括绝缘圈，所述绝缘圈安装在所述壳体的开口处，且所述绝缘圈的外周搭设在所述壳体的开口处的环形凸缘上，所述防爆片的平台穿过所述绝缘圈与所述正极集流盘的所述第一凸台接触并焊接，所述防爆片的压片位于所述绝缘圈的外周上方。

4.根据权利要求3所述的锂电池，其特征在于，所述防爆片的所述压片四周朝向远离所述平台的一侧延伸形成沉台。

5.根据权利要求4所述的锂电池，其特征在于，还包括顶盖板，所述顶盖板包括中部上凸的第二凸台以及环绕所述第二凸台设置的板体，所述第二凸台的周向形成有间隔设置的多个连通孔，所述板体位于所述第二凸台的外周间隔设有多段激光线焊缝；

所述板体远离所述第二凸台的一侧安装在所述沉台内。

6.根据权利要求1-5任一项所述的锂电池，其特征在于，所述正极集流盘的所述盘体上均布有多个所述第一凹槽，每相邻两个所述第一凹槽之间设有漏液孔；所述第一凸台位于所述盘体的轴心。

7.根据权利要求5所述的锂电池，其特征在于，所述正极集流盘的材质为铝合金，所述绝缘片与所述绝缘圈的材质为聚丙烯，所述壳体和所述顶盖板的材质为镀镍碳钢或不锈钢。

8.根据权利要求2所述的锂电池，其特征在于，所述绝缘套为耐高温胶带。

9.根据权利要求1所述的锂电池，其特征在于，所述第一凹槽和所述第二凹槽均呈长圆形。

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