CN214043712U - 一种锂电池集流盘以及包括其的圆柱锂电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种锂电池集流盘以及包括其的圆柱锂电池，所述的锂电池集流盘包括盘体，盘体一侧表面开设有至少一圈圆形凹槽，圆形凹槽以盘体的中心为圆心呈同心圆排布，盘体的另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，凸起结构与极耳焊接。本实用新型中，通过将极耳与凸起结构焊接，增多了全极耳的焊点，使锂电池集流盘与全极耳的焊接拉力大，从而解决了锂电池集流盘焊接合盖时，集流盘焊接点易松动，导致极耳过流面积不足的问题，所述的的圆柱锂电池通过全极耳全部焊接，具有电流密度均匀、电阻低、散热快和电池一致性高等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于锂电池技术领域，涉及锂电池集流盘，尤其涉及一种锂电池集流盘以及包括其的圆柱锂电池。
背景技术
锂电池是一种二次电池也称充电电池，在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌；充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。随着动力电车对电流输出与功率输出性能要求的进一步提高，对提供动力的锂电池提出了更高的要求，如高功率和高倍率。传统的电池在高倍率(大于3C)放电时，发热严重，容易造成电池鼓胀，电池循环性能差，一致性差，原因在于采用单极耳引出致使电流分布不均，存在电流传输路径长、电阻大、效率低和散热慢等问题，同时容易在极耳处产生极化与金属枝晶，造成电池短路引发安全事故。
为了实现大电流输出，同时具有电阻低、电流密度均匀和散热良好等特点，采用了多极耳与全极耳等方式，虽然得到改善，但是电阻还是比较高，稳定性差，原因在于极耳焊接上，焊接时多采用点焊，容易虚焊，而且全极耳中各焊点存在内部应力，焊接时易造成其他焊点断开，导致电阻稳定性差，电池一致性差。
CN208781899U公开了一种锂离子电池缺口复合集流盘，包括盘体，所述盘体中心处开有通孔；所述通孔的外侧均匀的设有三个凸条；盘体的上部外表面设有环形的第三圈体；第三圈体内侧设有第二圈体；所述第二圈体内侧设有第一圈体；所述盘体右侧下部设有尾体；所述第三圈体、第二圈体、第一圈体右侧从上往下一体化设置有弯折缺口，弯折缺口从上往下延伸至盘体上表面。该实用新型通过设置三种高度梯度不同的圈体，有效的适应不同直径电芯本体的连接需要，通用性较强，通过防爆阀对准缺口、弯折缺口的设置从而能够最有效的保护薄弱易损伤的防爆阀，有利于提高成品率。
CN105810875A公开了一种用于锂离子电池的圆形集流盘，包括盘体，盘体具有面向电芯的第一表面和背向电芯的第二表面，所述第二表面上设有若干个自盘体中心向外呈放射状均匀分布的凸条，用于将盘体分为若干个面积相等的扇形集流区；以及设置在所述盘体的第二表面上且可以折叠成任意角度的尾体。本发明所提供的圆形集流盘作为集流部件，并在其上设置可以导流的尾体，凸条可以将集流区划分为面积相等的扇形区域，并采用点焊的方式将电芯的极耳匀地焊接在集流区内，极耳与圆形集流盘的接触面积大，焊点在圆形集流盘上的分布均匀，使得锂离子电池的导流效果均匀，导流性能非常好，能够大电流长时间工作。
CN210956828U公开了一种锂电池集流盘，包括集流盘体，还包括扇形凹槽、中心注液孔和边缘注液孔，扇形凹槽为多个且多个扇形凹槽周向均匀分布在集流盘体上，且两个相邻扇形凹槽之间形成第一加强筋；中心注液孔开设于集流盘体的中心位置处；边缘注液孔设置有多个且多个边缘注液孔分别开设于第一加强筋上，每个边缘注液孔的一端延伸至集流盘体的边缘，另一端延伸至与中心注液孔连通。该锂电池集流盘通过将集流盘体上的边缘注液孔与中心注液孔连通，形成面积较大的注液区域，提高注液效率，同时在集流盘体上形成第一加强筋，提高了集流盘体强度。
现有锂电池集流盘均存在焊点少、焊接拉力不足和极耳过流面积不足等问题，因此，如何在保证锂电池集流盘具有结构简单的前提下，还具有焊点多、焊接拉力大和极耳过流面积大等特点，成为目前迫切需要解决的问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种锂电池集流盘以及包括其的圆柱锂电池，通过设置呈同心圆布置的至少一圈圆形凹槽和凸起结构，解决集流盘焊点不足，焊接拉力不够，极耳过流面积不足的问题，具有结构简单和可靠性强等特点。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
第一方面，本实用新型提供了一种锂电池集流盘，所述的锂电池集流盘包括盘体，所述盘体一侧表面开设有至少一圈圆形凹槽，所述圆形凹槽以盘体的中心为圆心呈同心圆排布，所述盘体的另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，所述的凸起结构与极耳焊接。
本实用新型提供的锂电池集流盘，通过在盘体一侧表面开设有同心圆布置的至少一圈圆形凹槽，在另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，将极耳与凸起结构焊接，增多了全极耳的焊点，使锂电池集流盘与全极耳的焊接拉力大，从而解决了锂电池集流盘焊接合盖时，集流盘焊接点易松动，导致极耳过流面积不足的问题，具有结构简单和可靠性强等特点。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述圆形凹槽的深度为4～6mm，例如，圆形凹槽的深度为4.0mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5.0mm、5.2mm、5.4mm、5.6mm、5.8mm或6mm；所述圆形凹槽的宽度为3～10mm，例如，宽度为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述凸起结构的高度为4～6mm，例如，凸起结构的高度为4.0mm、4.2mm、4.4mm、4.6mm、4.8mm、5.0mm、5.2mm、5.4mm、5.6mm、5.8mm或6mm；所述凸起结构的宽度为3～10mm，例如，凸起结构的宽度为3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述的圆形凹槽等距分布，相邻所述圆形凹槽之间的距离为1～3mm，例如，距离为1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3mm。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述的凸起结构等距分布，相邻所述凸起结构之间的距离为1～3mm，例如，距离为1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm、2.0mm、2.2mm、2.4mm、2.6mm、2.8mm或3mm。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述盘体的外周面固定有尾体，所述的盘体与尾体为一体式结构。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述盘体中心开设有连接孔，所述的连接孔用于向电芯内部注入电解液。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述连接孔的直径为3～7mm，例如，直径为3.0mm、3.5mm、4.0mm、4.5mm、5.0mm、5.5mm、6.0mm、6.5mm或7.0mm。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述凸起结构上开设有电解液通道。
本实用新型通过在相邻圆形凹槽之间设置电解液通道，在加入电解液和电池工作过程中，使电解液分散的更加均匀。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述盘体的形状包括圆形、椭圆形或长方形。
作为本实用新型的一个优选技术方案，所述圆形凹槽的截面形状包括长方形、梯形、三角形或圆弧形。
第二方面，本实用新型提供了一种圆柱锂电池，所述的圆柱锂电池包括卷绕电芯和锂电池集流盘，所述的卷绕电芯包括均呈平面螺纹状的正极全极耳和负极全极耳。
所述的锂电池集流盘包括正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘，所述的正极全极耳焊接于正极锂电池集流盘的凸起结构，所述的负极全极耳焊接于负极锂电池集流盘的凸起结构，所述的正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘均为第一方面所述的锂电池集流盘。
本实用新型通过全极耳全部焊接，使圆柱锂电池具有电流密度均匀、电阻低、散热快和电池一致性高等特点。
作为本实用新型的一个优选技术方案，通过激光点焊，所述正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘中圆形凹槽的表面均形成同心圆布置的焊点。
需要说明的是，全极耳结构的卷绕电池，其正极耳与负极耳分别位于电池两端，均需设置锂电池集流盘，其中，本领域技术人员公知的是，根据正极耳和负极耳的材质，合理选择正极锂电池集流盘的材质和负极锂电池集流盘的材质，例如，正极耳的材质为铝，负极耳的材质为铜时，正极锂电池集流盘的材质为铝，负极锂电池集流盘的材质为铜镀镍材质。
示例性地，提供一种采用如第一方面所述的锂电池集流盘制备如第二方面所述的圆柱锂电池的制备方法，所述的制备方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)将卷绕电芯的正极全极耳和负极全极耳均揉平，将正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘分别放置在正极全极耳和负极全极耳上，其中极耳与凸起结构接触，并利用夹具固定；
(Ⅱ)开启激光点焊机，调节功率6.2±0.2kW，频率2.7±0.2Hz，脉宽6ms，100％出光参数，在正极锂电池集流盘同心圆排布的圆心凹槽内再进行三个同心圆形点焊，在负极锂电池集流盘同心圆排布的圆心凹槽内也进行三个同心圆形点焊，点焊后制备得到所述的圆柱锂电池。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型中，通过在盘体一侧表面开设有同心圆布置的至少一圈圆形凹槽，在另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，将极耳与凸起结构焊接，增多了全极耳的焊点，使锂电池集流盘与全极耳的焊接拉力大，从而解决了锂电池集流盘焊接合盖时，集流盘焊接点易松动，导致极耳过流面积不足的问题，具有结构简单和可靠性强等特点。本实用新型提供的圆柱锂电池通过全极耳全部焊接，具有电流密度均匀、电阻低、散热快和电池一致性高等特点。
附图说明
图1为本实用新型实施例1中提供的锂电池集流盘一侧表面的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1中提供的锂电池集流盘另一侧表面的结构示意图。
其中，1-盘体；2-连接孔；3-第一圆形凹槽；4-第二圆形凹槽；5-尾体；6-第一凸起结构；7-第二凸起结构；8-电解液通道。
具体实施方式
需要理解的是，在本实用新型的描述中，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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种锂电池集流盘，所述的锂电池集流盘包括盘体1，所述盘体1一侧表面开设有至少一圈圆形凹槽，所述圆形凹槽以盘体1的中心为圆心呈同心圆排布，所述盘体1的另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，所述的凸起结构与极耳焊接。
本实用新型提供的锂电池集流盘，通过在盘体1一侧表面开设有同心圆布置的至少一圈圆形凹槽，在另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，将极耳与凸起结构焊接，增多了全极耳的焊点，使锂电池集流盘与全极耳的焊接拉力大，从而解决了锂电池集流盘焊接合盖时，集流盘焊接点易松动，导致极耳过流面积不足的问题，具有结构简单和可靠性强等特点。
进一步地，圆形凹槽的深度为4～6mm，宽度为3～10mm。凸起结构的高度为4～6mm，宽度为3～10mm。
进一步地，圆形凹槽等距分布，相邻所述圆形凹槽之间的距离为1～3mm。凸起结构等距分布，相邻所述凸起结构之间的距离为1～3mm。
进一步地，盘体1的外周面固定有尾体5，盘体1与尾体5为一体式结构。盘体1中心开设有连接孔2，连接孔2用于向电芯内部注入电解液，连接孔2的直径为3～7mm。
进一步地，凸起结构上开设有电解液通道8。本实用新型通过在相邻圆形凹槽之间设置电解液通道8，在加入电解液和电池工作过程中，使电解液分散的更加均匀。
盘体1的形状包括圆形、椭圆形或长方形，圆形凹槽的截面形状包括长方形、梯形、三角形或圆弧形。
本实用新型还提供了一种圆柱锂电池，所述的圆柱锂电池包括卷绕电芯和锂电池集流盘，卷绕电芯包括均呈平面螺纹状的正极全极耳和负极全极耳。锂电池集流盘包括正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘，正极全极耳焊接于正极锂电池集流盘的凸起结构，负极全极耳焊接于负极锂电池集流盘的凸起结构，正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘均为上述的所述的锂电池集流盘。
本实用新型通过全极耳全部焊接，使圆柱锂电池具有电流密度均匀、电阻低、散热快和电池一致性高等特点。
进一步地，通过激光点焊，圆形凹槽的表面均形成同心圆布置的焊点。
示例性地，提供一种采用上述锂电池集流盘制备上述的圆柱锂电池的制备方法，所述的制备方法具体包括以下步骤：
(Ⅰ)将卷绕电芯的正极全极耳和负极全极耳均揉平，将正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘分别放置在正极全极耳和负极全极耳上，其中极耳与凸起结构接触，并利用夹具固定；
(Ⅱ)开启激光点焊机，调节功率6.2±0.2kW，频率2.7±0.2Hz，脉宽6ms，100％出光参数，在正极锂电池集流盘同心圆排布的圆心凹槽内再进行三个同心圆形点焊，在负极锂电池集流盘同心圆排布的圆心凹槽内也进行三个同心圆形点焊，点焊后制备得到所述的圆柱锂电池。
实施例1
本实施例提供了一种锂电池集流盘，如图1和图2所示，基于一个具体实施方式所述的锂电池集流盘，其中，盘体1的形状为圆形，圆形凹槽的截面形状为长方形，盘体1一侧表面开设有两圈圆形凹槽，分为第一圆形凹槽3和第二圆形凹槽4，圆形凹槽的深度均为5mm，圆形凹槽的宽度均为5mm，圆形凹槽等距分布，相邻圆形凹槽之间的距离为2mm。凸起结构分为第一凸起结构6和第二凸起结构7，凸起结构的高度均为5mm，凸起结构的宽度均为5mm，凸起结构等距分布，相邻凸起结构之间的距离为2mm。
基于一个具体实施方式所述的圆柱锂电池，本实施例还提供了一种包括上述锂电池集流盘的圆柱锂电池。
对上述圆柱锂电池进行焊接拉力测试和极耳残留点测试。
(1)焊接拉力测试
采用拉力计将锂电池集流盘由圆柱锂电池拉扯下，测试结果得到焊接拉力＞15N，说明焊接拉力满足工艺要求。
(2)极耳残留点测试
将集流盘由圆柱锂电池拉扯下后，观察焊接区域内全极耳残留物，焊接区域内全极耳残留物＞80％，说明焊接效果好，全极耳全部焊接至集流盘上。
综上所述，本实用新型中，通过在盘体1一侧表面开设有同心圆布置的至少一圈圆形凹槽，在另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，将极耳与凸起结构焊接，增多了全极耳的焊点，使锂电池集流盘与全极耳的焊接拉力大，从而解决了锂电池集流盘焊接合盖时，集流盘焊接点易松动，导致极耳过流面积不足的问题，具有结构简单和可靠性强等特点。本实用新型提供的圆柱锂电池通过全极耳全部焊接，具有电流密度均匀、电阻低、散热快和电池一致性高等特点。
申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池集流盘，其特征在于，所述的锂电池集流盘包括盘体，所述盘体一侧表面开设有至少一圈圆形凹槽，所述圆形凹槽以盘体的中心为圆心呈同心圆排布，所述盘体的另一侧表面与圆形凹槽相对应的位置设置有呈同心圆排布的凸起结构，所述的凸起结构与极耳焊接。
2.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述圆形凹槽的深度为4～6mm，所述圆形凹槽的宽度为3～10mm；
所述凸起结构的高度为4～6mm，所述凸起结构的宽度为3～10mm。
3.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述的圆形凹槽等距分布，相邻所述圆形凹槽之间的距离为1～3mm。
4.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述的凸起结构等距分布，相邻所述凸起结构之间的距离为1～3mm。
5.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述盘体的外周面固定有尾体，所述的盘体与尾体为一体式结构。
6.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述盘体中心开设有连接孔，所述的连接孔用于向电芯内部注入电解液；
所述连接孔的直径为3～7mm。
7.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述凸起结构上开设有电解液通道。
8.根据权利要求1所述的锂电池集流盘，其特征在于，所述盘体的形状包括圆形、椭圆形或长方形；
所述圆形凹槽的截面形状包括长方形、梯形、三角形或圆弧形。
9.一种圆柱锂电池，其特征在于，所述的圆柱锂电池包括卷绕电芯和锂电池集流盘，所述的卷绕电芯包括均呈平面螺纹状的正极全极耳和负极全极耳；
所述的锂电池集流盘包括正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘，所述的正极全极耳焊接于正极锂电池集流盘的凸起结构，所述的负极全极耳焊接于负极锂电池集流盘的凸起结构，所述的正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘均为权利要求1-8任一项所述的锂电池集流盘。
10.根据权利要求9所述的圆柱锂电池，其特征在于，通过激光点焊，所述正极锂电池集流盘和负极锂电池集流盘中圆形凹槽的表面均形成同心圆布置的焊点。
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| CN202022969927.XU Active CN214043712U (zh) | 2020-12-10 | 2020-12-10 | 一种锂电池集流盘以及包括其的圆柱锂电池 |
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| CN (1) | CN214043712U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114597504A (zh) * | 2022-01-28 | 2022-06-07 | 安徽镭腾能源科技有限公司 | 一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件 |
| CN114883571A (zh) * | 2022-04-11 | 2022-08-09 | 江苏正力新能电池技术有限公司 | 一种圆柱电池用集流件、圆柱电池和圆柱电池的焊接方法 |
| WO2023134318A1 (zh) * | 2022-01-12 | 2023-07-20 | 宁德时代新能源科技股份有限公司 | 一种连接部件、电池单体、电池及用电装置 |
-
2020
- 2020-12-10 CN CN202022969927.XU patent/CN214043712U/zh active Active
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