CN213905545U - 一种圆形锂电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆形锂电池，包括壳体、电芯、正极电池盖板组件和负极电池盖板组件，正极极箔和负极极箔由隔膜分隔后卷绕成圆柱形电芯，其特征在于：正极为多极耳结构，负极为全极耳结构；正极电池盖板上环绕固定有密封体，中间设有安全阀；负极电池盖板组件包括集流体、负极电池盖板和集流体支架，集流体本体固定连接在集流体支架的上部并经集流体连接部与负极电池盖板电连接。本实用新型在保证电池过流能力的同时，有利于电池的注液与化成，安装方便、可靠。

Description

一种圆形锂电池

技术领域

本实用新型涉及一种锂离子电池，具体涉及一种圆柱形锂离子电池，尤其涉及一种适用于动力电池的圆形锂电池。

背景技术

随着新能源行业的不断发展，锂离子电池被应用于各种电动车辆上。由于动力电池的放电电流大，在使用过程中内部电解液产气导致内部压力增大，更容易产生安全隐患。为减少电池使用过程中的发热，在电极引出方式上，出现了全极耳的引出方式，正极极箔和负极极箔分别在电芯的上下两端延伸构成全极耳，对全极耳进行揉平后焊接在集流片上，以减少在引出部位的电阻和发热。然而，这种结构导致电池注液困难，影响了电池的注液和化成操作。

中国发明申请CN110600795A公开了一种锂离子圆柱电池，包括卷芯、壳体、集流盘，卷芯的高度小于壳体，所述壳体为圆柱形，所述卷芯位于壳体的内部，所述卷芯的两端设置极耳，一端为正极极耳，另一端为负极极耳，所述卷芯极耳的端面呈环形台阶面；正负极的集流盘上设置圆环形凹槽，凹槽为焊接区域；所述极耳上的环形台阶面与集流盘上的圆环形凹槽贴合进行焊接，焊接时焊接轨迹的首尾留设定间距。上述技术方案通过集流盘实现电极引出，然而，其正极集流盘的设置会影响电池的注液和化成，集流盘上设置圆环形凹槽，虽然可以与环形台阶面的极耳形状贴合，但其导致了内、外圈的焊接区域减小，影响了部分卷绕层的引出电流，同时，集流盘与壳体之间存在较大空间，在受到震动、挤压时易发生焊接脱落等问题，影响电池的正常使用。同时，该方案也没有考虑电池内部产气导致的安全问题。

中国发明申请CN109088037A公开了一种圆柱电池用集流盘焊接结构，铝极片包括集流盘部和连接部，铜极片和正极盖板自上而下依次设置在所述连接部上方且与所述连接部固定，盘套套设在所述集流盘部外周且与所述集流盘部固定，盘套采用绝缘材料制成。该结构通过设置盘套，保证了集流盘的稳定性，并可以增大集流盘的焊接直径。如果将该结构应用到负极电池盖板，存在以下问题：盘套与集流盘之间通过多个定位柱定位，由此导致集流盘的多个扇形区域和电芯之间被盘套隔离，集流盘只能通过几条焊接槽与极耳焊接，虽然增大了径向的焊接范围，但是减小了周向的焊接区域，影响了电流引出效果。同时，盘套与集流盘的套设结构，也增加了焊接时的难度。

中国发明专利申请CN106025112A公开了一种正极锂电池盖板，包括盖板本体、正极螺座、正极极柱、铆钉、正极连接片以及防爆阀，所述的盖板本体为圆形结构，所述的正极螺座设置在盖板本体正面的中间位置，所述的正极极柱设置在正极螺座的中间位置并高出于正极螺座6mm，所述的铆钉分别设置在正极螺座上并位于正极极柱的左右两端，所述的正极连接片通过铆钉固定连接在盖板本体的背面，所述的防爆阀设置在正极螺座的上部，所述的正极连接片的端部为半圆形结构。该技术方案将正极极柱设置在盖板中央，在两侧分别设置防爆阀和注液孔，并通过连接片连接电池正极极片，虽然通过防爆阀的设置提高的电池了的安全性能，但是从整体结构来看，存在以下缺陷：(1) 防爆阀和注液孔分别设置在盖板两侧，盖板存在多个密封点，制备和安装工艺较复杂；(2) 由于圆形电池中的极片组采用竖向卷绕结构，卷绕中央为通孔，注液孔位于盖板侧边，会影响注液速度。

因此，如何兼顾圆形锂电池的注液化成、放电能力及安全防护，是在设计锂电池结构时需要解决的问题。

发明内容

本实用新型的发明目的是提供一种圆形锂电池，通过结构设计，在保证锂电池放电能力的同时，提升其注液化成效率及结构安全性能。

为达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案是：一种圆形锂电池，包括壳体、电芯、正极电池盖板组件和负极电池盖板组件，所述壳体为金属圆管，所述电芯位于壳体内部，包括正极极箔、负极极箔和隔膜，所述正极极箔和负极极箔由隔膜分隔后卷绕成圆柱形；

在所述正极极箔上端间隔设置有多个正极极耳；所述电芯下端为不对齐排布，由短至长依次为正极极箔、隔膜、负极极箔，所述负极极箔伸长的部分经压迫覆盖在电芯下端，由隔膜与正极极箔隔离；

正极电池盖板组件包括圆片状的正极电池盖板和密封体，所述密封体为环形结构，环绕正极电池盖板的周边设置并与正极电池盖板固定连接，正极电池盖板上设有安全阀，所述正极极耳与正极电池盖板电连接；

负极电池盖板组件包括集流体、负极电池盖板和集流体支架，所述集流体支架为一环形件，环形件的一侧具有缺口，所述集流体具有集流体本体和集流体连接部，所述集流体本体固定连接在所述集流体支架的上部，所述集流体连接部位于环形件缺口一侧并与盖板固定连接，集流体连接部具有柔性折弯结构使盖板在安装状态下位于集流体支架下方，集流体本体与负极极箔伸长的部分电连接。

上述技术方案中，与现有技术中正极引出结构和负极引出结构采用同种结构的方案不同，对正极引出结构采用多极耳结构，对负极引出结构采用全极耳结构，由此，正极引出结构不会影响电池的注液和化成，同时利用负极的全极耳引出结构提升电池的过电流能力，降低了电池的散热要求。同时，由于负极采用集流体结构，正极采用多极耳连接，可以先焊接固定负极组件并安装到壳体上，最后安装正极电池盖板，方便组装。

上述技术方案中，所述正极电池盖板的中央设有通孔，所述通孔的周边具有台阶结构，所述通孔构成注液孔，所述通孔和其周边的台阶结构一起构成安全阀安装位，在电池出厂状态下，所述安全阀固定在所述安全阀安装位处，所述正极电池盖板的周边厚度小于盖板整体厚度，形成密封体固定部，所述密封体包裹在所述密封体固定部上，所述电池壳体的一端经机械滚压包覆在所述密封体上，构成与所述正极电池盖板的密封固定连接。

进一步的技术方案，所述安全阀由安全阀体和安全阀盖帽构成，通孔周边的台阶结构为中间深、周边浅的两层结构，由内向外分别是通孔、较深的第一层台阶和较浅的第二层台阶，所述安全阀体的周边固定在第一层台阶上，所述安全阀盖帽固定在第二层台阶上。

上述技术方案中，所述的安全阀体可以采用现有技术中适合安装在通孔处的各种结构，例如薄膜爆破结构、针刺结构等。

上述技术方案中，所述集流体本体主要呈圆片状，周边具有向下折弯的结构，所述环形件为注塑成型包裹所述向下折弯的结构的塑料件，使集流体本体与环形件形成一体结构。集流体本体固定连接在集流体支架的上部，由此，集流体支架不会遮挡集流体本体与电芯，可以使集流体本体与电芯的负极延长部之间有较大的焊接范围，从而保证电流的均匀性及电极的过流能力。同时，集流体支架的设置也为盖板安装时提供了一个定位基准，方便了负极盖板组件的安装。

上述技术方案中，所述集流体本体上具有若干个径向设置的加强凹槽，相邻加强凹槽之间的扇形部构成负极焊接连接部。

优选的技术方案，设有4个所述加强凹槽，各加强凹槽在圆片上间隔90°均匀布置，所述缺口位于其中两个加强凹槽之间，所述缺口在圆周上所占弧度为60°～90°之间。

上述技术方案中，所述负极极箔伸出电芯下端的长度使得其在被压迫后相邻层之间互相搭接，构成整体的负极引出部。

优选的技术方案，所述壳体为不锈钢或不锈铁制成的圆管。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

1、本实用新型克服了传统思维中正极引出结构和负极引出结构采用同种结构的思维误区，创造性地提出了正极引出结构采用多极耳结构，负极引出结构采用全极耳结构的不同引出结构模式，在保证电池过流能力的同时，有利于电池的注液与化成；

2、本实用新型改变了现有技术中将极柱设置在电池盖板中央的传统思维，利用圆片盖板的中间环形部位引出电极，从而可以在中央设置注液孔及安全阀，通过中央注液有效提升了注液速度，注液孔与安全阀设置在同一位置，在焊接安全阀的同时即完成了注液孔的密封，节省了注液孔密封工序；

3、本实用新型将密封体通过浇注与电池正极盖板构成一体结构，便于后续电池正极盖板与电池壳体的机械滚压固定，提高了良品率；

4、本实用新型通过设置与集流体固定连接的集流体支架，保证了集流体的安装可靠性，获得了更大的焊接面积，使电池的过流能力更强，集流体支架可以采用塑料件，利用注塑工艺使集流体支架在成型时即包裹连接集流体本体，两者构成一体成型结构，便于安装。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构剖视示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的爆炸方式示意图；

图4是电芯结构示意图；

图5是图4中B部分的放大示意图；

图6是实施例中正极盖板组件俯视图；

图7是图6的A-A剖视图；

图8是图7的爆炸示意图；

图9是实施例的负极电池盖板组件展开示意图；

图10是图9的C-C剖视图；

图11是图10的D部放大示意图；

其中：1、安全阀盖帽；2、安全阀体；3、正极电池盖板；4、密封体；5、绝缘垫片；6、正极极耳；7、壳体；8、电芯；9、集流体；10、负极电池盖板；11、正极极箔；12、负极极箔；13、隔膜；14、通孔；15、第一层台阶；16、第二层台阶；17、密封体固定部；18、集流体支架；19、缺口；20、集流体本体；21、集流体连接部；22、折弯部；23、加强凹槽；24、负极焊接连接部。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

实施例1：参见附图1至附图3所示，一种圆形锂电池，包括壳体7、电芯8、正极电池盖板组件和负极电池盖板组件。壳体7采用不锈钢圆管，电芯8位于壳体7内部。

参见图4和图5，电芯8包括正极极箔11、负极极箔12和隔膜13，所述正极极箔11和负极极箔12由隔膜13分隔后卷绕成圆柱形；在正极极箔11上端间隔设置有多个正极极耳6，电芯8与正极电池盖板组件之间设有绝缘垫片5；电芯下端为不对齐排布，由短至长依次为正极极箔11、隔膜13、负极极箔12，负极极箔12伸长的部分经揉平压迫覆盖在电芯下端，由隔膜13与正极极箔11隔离；

参见图6至图8，正极电池盖板组件包括圆片状的正极电池盖板3和密封体4，密封体4为环形结构，环绕正极电池盖板3的周边设置并与正极电池盖板3固定连接，正极电池盖板3上设有安全阀，所述正极极耳6与正极电池盖板3电连接；

其中，正极电池盖板3的中央设有通孔14，通孔14的周边具有两层台阶结构，分别是较深的第一层台阶15和较浅的第二层台阶16，安全阀体2安装在第一层台阶15上，安全阀盖帽1安装在第二层台阶16上。

密封体4为环形结构，为适应密封体4的安装，正极电池盖板3的周边厚度小于盖板整体厚度，形成密封体固定部17，通过浇注方式使密封体4包裹在密封体固定部17上，为增加接触面以保证密封体与电池盖板的一体性能，密封体固定部17上具有台阶。

参见图9至图11，负极盖板组件包括集流体9、集流体支架18和负极电池盖板10，集流体支架18为一环形件，环形件的一侧具有缺口19，集流体9可以是冲压出来的金属片，从功能上看分为集流体本体20和集流体连接部21两部分，其中，集流体本体20主要呈圆片状，参见附图10和图11，集流体本体周边具有向下的折弯部22，环形的集流体支架18通过注塑成型，包裹该折弯部22，使集流体本体与环形件形成一体结构，集流体本体20位于集流体支架18的上部。

集流体本体20上具有4个径向设置的加强凹槽23，各加强凹槽23在圆片上间隔90°均匀布置，相邻加强凹槽23之间的扇形部构成负极焊接连接部24。缺口19位于其中两个加强凹槽之间。集流体本体中央设有圆形通孔。

集流体连接部21位于环形件缺口一侧，其外端焊接固定在负极电池盖板10上，集流体连接部21具有柔性折弯结构使负极电池盖板10在安装状态下位于集流体支架下方。

由于集流体本体固定连接在集流体支架的上部，集流体支架不会遮挡集流体本体与电芯，可以使集流体本体与电芯的负极伸长部之间有较大的焊接范围，从而保证电流的均匀性及电极的过流能力。同时，集流体支架的设置也为盖板安装时提供了一个定位基准，方便了负极盖板组件的安装。

Claims (8)

1.一种圆形锂电池，包括壳体、电芯、正极电池盖板组件和负极电池盖板组件，所述壳体为金属圆管，所述电芯位于壳体内部，包括正极极箔、负极极箔和隔膜，所述正极极箔和负极极箔由隔膜分隔后卷绕成圆柱形，其特征在于：

在所述正极极箔上端间隔设置有多个正极极耳；所述电芯下端为不对齐排布，由短至长依次为正极极箔、隔膜、负极极箔，所述负极极箔伸长的部分经压迫覆盖在电芯下端，由隔膜与正极极箔隔离；

正极电池盖板组件包括圆片状的正极电池盖板和密封体，所述密封体为环形结构，环绕正极电池盖板的周边设置并与正极电池盖板固定连接，正极电池盖板上设有安全阀，所述正极极耳与正极电池盖板电连接；

负极电池盖板组件包括集流体、负极电池盖板和集流体支架，所述集流体支架为一环形件，环形件的一侧具有缺口，所述集流体具有集流体本体和集流体连接部，所述集流体本体固定连接在所述集流体支架的上部，所述集流体连接部位于环形件缺口一侧并与盖板固定连接，集流体连接部具有柔性折弯结构使盖板在安装状态下位于集流体支架下方，集流体本体与负极极箔伸长的部分电连接。

2.根据权利要求1所述的圆形锂电池，其特征在于：所述正极电池盖板的中央设有通孔，所述通孔的周边具有台阶结构，所述通孔构成注液孔，所述通孔和其周边的台阶结构一起构成安全阀安装位，在电池出厂状态下，所述安全阀固定在所述安全阀安装位处，所述正极电池盖板的周边厚度小于盖板整体厚度，形成密封体固定部，所述密封体包裹在所述密封体固定部上，所述壳体的一端经机械滚压包覆在所述密封体上，构成与所述正极电池盖板的密封固定连接。

3.根据权利要求2所述的圆形锂电池，其特征在于：所述安全阀由安全阀体和安全阀盖帽构成，通孔周边的台阶结构为中间深、周边浅的两层结构，由内向外分别是通孔、较深的第一层台阶和较浅的第二层台阶，所述安全阀体的周边固定在第一层台阶上，所述安全阀盖帽固定在第二层台阶上。

4.根据权利要求1所述的圆形锂电池，其特征在于：所述集流体本体主要呈圆片状，周边具有向下折弯的结构，所述环形件为注塑成型包裹所述向下折弯的结构的塑料件，使集流体本体与环形件形成一体结构。

5.根据权利要求4所述的圆形锂电池，其特征在于：所述集流体本体上具有若干个径向设置的加强凹槽，相邻加强凹槽之间的扇形部构成负极焊接连接部。

6.根据权利要求5所述的圆形锂电池，其特征在于：设有4个所述加强凹槽，各加强凹槽在圆片上间隔90°均匀布置，所述缺口位于其中两个加强凹槽之间，所述缺口在圆周上所占弧度为60°～90°之间。

7.根据权利要求1所述的圆形锂电池，其特征在于：所述负极极箔伸出电芯下端的长度使得其在被压迫后相邻层之间互相搭接，构成整体的负极引出部。

8.根据权利要求1所述的圆形锂电池，其特征在于：所述壳体为不锈钢或不锈铁制成的圆管。

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