CN216928670U - 一种圆柱锂电池结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种圆柱锂电池结构，包括:电池壳体、正极盖板组件、负极盖板组件和卷绕电芯。正极盖板组件包含正极极柱、绝缘支架、密封垫片和正极连接片，负极盖板组件包含负极极柱、绝缘支架、密封垫片、负极连接片和防爆阀。电池壳体与正极盖板组件和负极盖板组件之间均采用机械压合形式实现封口密封。本实用新型解决了在电池盖板与壳体连接的效率提升问题，在保证产品生产的一致性和高效性的同时，极大降低了产线的成本投入，且本实用新型涉及的电池结构极易于实现自动化量产。
Description
技术领域
本实用新型属于电池技术领域，具体地说，涉及一种圆柱锂电池结构。
背景技术
随着锂电池行业的不断发展，对锂电池在各行业实际应用的安全性和低成本要求越来越高，其中对于目前行业内常用的两端极耳圆柱锂电池结构，低成本的保证电池密封的一致性尤为重要，直接影响着电池的制造成本、产品性能及安全性。在现有圆柱锂电池结构技术中，电池壳体与盖板之间、电池壳体与电芯连接片之间常采用激光焊接方式连接，这种生产工艺对设备的成本投入大，且对电芯、壳体和盖板之间的组装关系和控制精度要求高，同时对激光设备的维保和备件保障等方面提出了极高的要求，极容易出现焊接问题或在产品使用过程中因振动或电芯转动导致的内部结构脱焊等问题，从而导致生产合格率低或成品使用寿命低，严重制约量产线的产能发挥及产品使用寿命。
因此，目前急需一种圆柱锂电池盖板结构，用于解决在电池盖板与壳体连接、电芯与壳体连接的焊接问题以及电芯在壳体内窜动或转动等问题，便于在产线中实现自动化量产，且保证产品密封的一致性。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种圆柱锂电池结构，用于避免以往锂电池结构密封不严、焊接虚焊、焊缝开裂、电芯内部脱焊，并可能导致电池漏液、性能参数差、短路报废等质量问题的麻烦。
为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种圆柱锂电池结构，其包括：
电池壳体；
卷绕电芯，卷绕电芯设置于电池壳体内；
正极盖板组件，正极盖板组件位于卷绕电芯一端；
负极盖板组件，负极盖板组件位于卷绕电芯另一端。
根据本实用新型一实施方式，其中上述电池壳体为钢壳或铝壳，电池壳体两端在电池生产过程中通过机械方式实现两道滚槽结构的加工，用于固定卷绕电芯在电池壳体内的相对位置，电池壳体的厚度选定为0.2-0.5mm。
根据本实用新型一实施方式，其中上述卷绕电芯为全极耳或多极耳结构，卷绕电芯的两端通过机械方式整平极耳后，分别与正极盖板组件和负极盖板组件激光焊接。
根据本实用新型一实施方式，其中上述电池壳体分别与正极盖板组件和负极盖板组件之间采用机械压合方式，使电池壳体口部形变收口以实现封口，采用密封胶套实现密封，密封后的电池成品自由状态下的打爆测试压力可达到0.8MPa以上。
根据本实用新型一实施方式，其中上述正极盖板组件包含正极极柱、导通垫片、正极基板、绝缘支架、正极连接片和密封胶套，且正极极柱、导通垫片、正极基板、绝缘支架和正极连接片之间采用铆钉连接紧固，密封胶套设置在正极基板外围。
根据本实用新型一实施方式，其中上述负极盖板组件包含负极极柱、负极基板、绝缘垫片、绝缘支架、负极连接片、密封胶套和防爆阀，负极极柱、负极基板、绝缘垫片、绝缘支架和负极连接片之间采用铆钉连接紧固，密封胶套设置在负极基板外围，防爆阀与负极基板采用激光焊接方式实现连接，或与负极基板采用模具冲压方式一体成型。
根据本实用新型一实施方式，其中上述电池壳体的内壁分别与正极盖板组件的密封胶套、负极盖板组件的密封胶套之间采用过盈配合，正极盖板组件的密封胶套和负极盖板组件的密封胶套分别压在电池壳体的滚槽上。
根据本实用新型一实施方式，其中上述正极极柱、电池壳体和正极连接片均导通连接，其中正极极柱和正极连接片通过铆钉连接实现导通，正极极柱和电池壳体通过导通垫片相连实现导通；负极极柱仅与负极连接片导通连接，与电池壳体、其他盖板组件的部件之间为绝缘；正极极柱、负极极柱为圆形、椭圆形或方形；导通垫片带有电阻值，电阻值范围为0.1MΩ-100MΩ。
根据本实用新型一实施方式，其中上述绝缘支架在装配过程中需压入卷绕电芯的极耳部位，压入尺寸选定在0.5-5mm范围内。
与现有技术相比，本实用新型可以获得包括以下技术效果：
本实用新型的圆柱锂电池结构通过设置双滚槽形式固定电芯位置；将绝缘支架压入极耳以防止电芯在电池内部发生转动；正负极盖板组件与电池壳体采用机械压合和密封胶套挤压的形式实现封口，便于工程化量产，提高了结构的可靠性和一致性。
当然，实施本实用新型的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1示出了本实用新型实施例所提供的圆柱锂电池的一种外观图；
图2示出了本实用新型实施例所提供的圆柱锂电池内部组件的一种整体结构爆炸示意图；
图3示出了本实用新型实施例所提供的圆柱锂电池内部组件的一种局部结构剖视示意图。
附图标记
10-负极极柱；20-绝缘垫片；30-负极密封胶套；40-负极基板；50-负极绝缘支架；60-负极连接片；70-负极铆钉；80-卷绕电芯；90-正极铆钉;100-正极连接片；110-正极绝缘支架；120-正极基板；130-正极密封胶套；140-导电垫片；150-正极极柱；160-电池壳体；170-防爆阀；180-负极盖板组件；190-正极盖板组件。
具体实施方式
以下将配合附图及实施例来详细说明本实用新型的实施方式，借此对本实用新型如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。
请一并参考图1至图3，图1示出了本实用新型实施例所提供的圆柱锂电池的一种外观图；图2示出了本实用新型实施例所提供的圆柱锂电池内部组件的一种整体结构爆炸示意图；图3示出了本实用新型实施例所提供的圆柱锂电池内部组件的一种局部结构剖视示意图。
如图所示，一种圆柱锂电池结构，包括电池壳体160、正极盖板组件190、负极盖板组件180和卷绕电芯80，卷绕电芯80设置于电池壳体160内，正极盖板组件190和负极盖板组件180分别位于卷绕电芯80的两端，分别通过正极连接片100和负极连接片100与卷绕电芯80进行连接，即电池的正负极分别位于电池两端。
优选地，电池壳体160为钢壳或铝壳，电池壳体160两端在电池生产过程中通过机械方式实现两道滚槽结构的加工，用于固定卷绕电芯80在电池壳体160内的相对位置，电池壳体160的厚度选定在0.2-0.5mm范围内。
优选地，卷绕电芯80为全极耳或多极耳结构，电芯的两端通过机械方式整平极耳后，分别与正极连接片100和负极连接片60进行焊接连接，焊接方式采用激光焊接。
优选地，电池壳体160分别与正极盖板组件190和负极盖板组件180之间采用机械压合方式，使电池壳体口部形变收口以实现封口，采用密封胶套130、密封胶套30实现密封，密封后的电池成品自由状态下的打爆测试压力可达到0.8MPa以上。
优选地，正极盖板组件190包含正极极柱150、导通垫片140、正极基板120、绝缘支架110、正极连接片100和密封胶套130，正极极柱150、导通垫片140、正极基板120、绝缘支架110和正极连接片100之间采用铆钉90连接紧固，密封胶套130设置在正极基板120外围。
优选地，负极盖板组件180包含负极极柱10、负极基板40、绝缘垫片20、绝缘支架50、负极连接片60、密封胶套30和防爆阀170，负极极柱10、负极基板40、绝缘垫片20、绝缘支架50和负极连接片60之间采用铆钉70连接紧固，密封胶套30设置在负极基板40外围，防爆阀170与负极基板40采用激光焊接方式实现连接，或与负极基板40采用模具冲压方式一体成型在负极基板40上。
需要说明的是，所述电池壳体160的内壁分别与正极盖板组件190的密封胶套130、负极盖板组件180的密封胶套30之间采用过盈配合，所述正极盖板组件190的密封胶套130和负极盖板组件180的密封胶套30分别压在电池壳体160的滚槽上。
需要说明的是，正极极柱150和正极连接片100通过铆钉90连接实现导通，正极极柱150和电池壳体160通过导通垫片140相连实现导通。导通垫片140带有电阻值，电阻值范围为0.1MΩ-100MΩ。负极极柱10仅与负极连接片60导通连接，与电池壳体160、其他盖板组件的部件之间为绝缘。正极极柱150、负极极柱10为圆形、椭圆形或方形。
需要说明的是，负极绝缘支架50、正极绝缘支架110在装配过程中需压入卷绕电芯80的极耳部位，压入尺寸选定在0.5-5mm范围内，防止卷绕电芯80在电池壳体160内发生转动。
圆柱锂电池结构适用的壳体直径范围：Φ20mm-Φ60mm，适用的电池总高度范围：50mm-250mm。
优选地，圆柱锂电池结构适用于两端出极耳电池，易于实现自动化量产。
本实施例还提供了一种圆柱锂电池结构的制作步骤：
（1）电芯卷绕：电芯极耳为全极耳或多极耳，卷绕后极耳位于两端，均超出隔膜；
（2）极耳整平：采用机械结构在高速转动下推动极耳趋于致密平整，整平后极耳仍超出隔膜，极耳外边缘为向内收拢状；
（3）正负极连接片焊接：采用激光焊接方式将连接片焊接至整平后极耳端面上，正负极连接片方向处于平行关系；
（4）入壳：将电芯装入壳体中，正负极连接片所连接的正负极盖板组件位于壳体两端；
（5）壳体滚槽：采用机械结构对电池壳体两端同时进行滚槽，将电芯固定在壳体内部，不再发生轴向运动；
（6）正极盖板封口：通过机械压合方式，使电池壳体正极端口部发生形变收口，挤压盖板组件上的密封胶套以实现密封封口，同时盖板组件上的绝缘支架压入到极耳端面内部；
（7）负极盖板封口：待电池完成注液后，通过与正极盖板封口相同的机械压合方式实现负极端密封封口，至此该圆柱锂电池的结构外形已成型。
尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“滚槽”、“导通垫片”、“绝缘支架”、“密封胶套”、“收边壳口”、“连接片”、“铆钉”等，但并不排除使用其他术语的可能性，使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种圆柱锂电池结构，其特征在于，包括：
电池壳体；
卷绕电芯，所述卷绕电芯设置于所述电池壳体内；
正极盖板组件，所述正极盖板组件位于所述卷绕电芯一端；
负极盖板组件，所述负极盖板组件位于所述卷绕电芯另一端。
2.根据权利要求1所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述电池壳体为钢壳或铝壳，所述电池壳体两端在电池生产过程中通过机械方式实现两道滚槽结构的加工，用于固定卷绕电芯在电池壳体内的相对位置，所述电池壳体的厚度选定为0.2-0.5mm。
3.根据权利要求1所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述卷绕电芯为全极耳或多极耳结构，所述卷绕电芯的两端通过机械方式整平极耳后，分别与所述正极盖板组件和所述负极盖板组件激光焊接。
4.根据权利要求1所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述电池壳体分别与所述正极盖板组件和所述负极盖板组件之间采用机械压合方式，使所述电池壳体口部形变收口以实现封口，采用密封胶套实现密封，密封后的电池成品自由状态下的打爆测试压力可达到0.8MPa以上。
5.根据权利要求2所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述正极盖板组件包含正极极柱、导通垫片、正极基板、绝缘支架、正极连接片和密封胶套，且所述正极极柱、导通垫片、正极基板、绝缘支架和正极连接片之间采用铆钉连接紧固，所述密封胶套设置在所述正极基板外围。
6.根据权利要求5所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述负极盖板组件包含负极极柱、负极基板、绝缘垫片、绝缘支架、负极连接片、密封胶套和防爆阀，所述负极极柱、负极基板、绝缘垫片、绝缘支架和负极连接片之间采用铆钉连接紧固，所述密封胶套设置在所述负极基板外围，所述防爆阀与所述负极基板采用激光焊接方式实现连接，或与所述负极基板采用模具冲压方式一体成型。
7.根据权利要求6所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述电池壳体的内壁分别与正极盖板组件的密封胶套、负极盖板组件的密封胶套之间采用过盈配合，所述正极盖板组件的密封胶套和负极盖板组件的密封胶套分别压在电池壳体的滚槽上。
8.根据权利要求7所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述正极极柱、电池壳体和正极连接片均导通连接，其中所述正极极柱和正极连接片通过铆钉连接实现导通，所述正极极柱和电池壳体通过导通垫片相连实现导通；所述负极极柱仅与负极连接片导通连接，与电池壳体、其他盖板组件的部件之间为绝缘；所述正极极柱、负极极柱为圆形、椭圆形或方形；所述导通垫片带有电阻值，电阻值范围为0.1MΩ-100MΩ。
9.根据权利要求7所述的圆柱锂电池结构，其特征在于，其中所述绝缘支架在装配过程中需压入所述卷绕电芯的极耳部位，压入尺寸选定在0.5-5mm范围内。
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|---|---|---|---|---|
| CN114300734A (zh) * | 2022-01-08 | 2022-04-08 | 江苏耐驰新能源科技有限公司 | 一种圆柱锂电池结构及其制作方法 |
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2022
- 2022-01-08 CN CN202220035293.7U patent/CN216928670U/zh active Active
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