CN217035904U - 一种高体积利用率圆柱型电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种高体积利用率圆柱型电池，包括卷芯、壳体组件、汇流盘和盖板，汇流盘上的弹性结构和焊接部交错设置形成多瓣结构，汇流盘中心处设有汇流盘凸台，且汇流盘凸台的方向与弹性结构的方向相同；卷心的一个极耳与焊接部固接后形成卷芯组件，卷芯组件插入壳体组件的壳体中，汇流盘凸台与壳体组件的极柱焊接，卷芯组件上方设有盖板，且盖板与壳体、卷芯的另一个极耳均固定连接。本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池，提高了电芯的体积利用率和能量密度，大大提高了导热性能和电池寿命。

Description

一种高体积利用率圆柱型电池

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，尤其是涉及一种高体积利用率圆柱型电池。

背景技术

传统圆柱电池盖板结构复杂；盖帽作为正极，壳体做为负极，组装成电池模组时，正负极从圆柱电池两端进行导电连结不便于外部模组汇流排的设计和焊接；另外因极耳少影响电池的功率性能；汇流盘与卷芯焊接后再与盖板连接的方式，以及采用滚槽封口的方式，滚槽位置至少需要占用2～3mm空间，降低电芯的空间利用率和能量密度；卷芯与汇流盘焊接后再与盖板连接，占用空间，影响电芯体积利用率和能量密度；圆柱电池直径增加后，使用过程中容易窜动，影响焊接点，导致虚焊，影响性能和使用寿命；随着圆柱尺寸的增加，现有的极耳形式或结构形式难以快速导热传热，同时增大了焊接工装，造成了工作效率低下。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种高体积利用率圆柱型电池，以提高电芯的体积利用率和能量密度，提高电芯的导热性能和电池寿命。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高体积利用率圆柱型电池，包括卷芯、壳体组件、汇流盘和盖板，汇流盘上的弹性结构和焊接部交错设置形成多瓣结构，汇流盘中心处设有汇流盘凸台，且汇流盘凸台的方向与弹性结构的方向相同；卷心的一个极耳与焊接部固接后形成卷芯组件，卷芯组件插入壳体组件的壳体中，汇流盘凸台与壳体组件的极柱焊接，卷芯组件上方设有盖板，且盖板与壳体、卷芯的另一个极耳均固定连接。

进一步的，所述壳体组件包括壳体、绝缘件和极柱，壳体底部内侧放置绝缘件，底部安装极柱后，极柱上方穿过绝缘件后，用于插入汇流盘。

进一步的，所述极柱具有中空结构或凹槽结构。

进一步的，所述相邻的两个焊接部之间设有缺口。

进一步的，所述弹性结构为内侧开口的多边形结构，且上方为平面。

进一步的，所述弹性结构的横截面为S型结构，弹性结构的内侧与汇流盘为一体结构，外侧为活动侧，弹性结构的两侧均为平面，且一侧平面的高度低于汇流盘凸台的高度，另一侧平面与汇流盘的平面齐平。

进一步的，所述盖板包括盖板本体，盖板本体的表面凹凸不平，盖板本体上周向均布若干焊接凹槽，中部设有注液凹槽，注液凹槽与焊接凹槽的方向相同，且注液凹槽为通槽。

进一步的，所述焊接凹槽的厚度不大于盖板本体的厚度。

进一步的，所述盖板本体上设有防爆阀，防爆阀的厚度小于盖板本体的厚度。

相对于现有技术，本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池具有以下优势：

(1)本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池，通过汇流盘和盖板的结构，提高了电芯的体积利用率和能量密度，大大提高了导热性能和电池寿命。

(2)本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池，采用壳体铆接极柱、盖板与壳体周边焊形式，增加了内部卷芯的使用空间，增加了电芯的容量，提高电芯的能量密度。

(3)本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池，汇流盘设计有弹性结构，可以压紧卷芯防止在使用过程中窜动，影响电芯使用的可靠性和寿命。

(4)本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池，盖板直接与卷芯连接的形式，提高体积利用率同时便于电芯的快速导热散热，同时简化了设计降低了成本。

本实用新型的另一目的在于提出一种高体积利用率圆柱型电池的组装工艺，以解决现有技术中工作效率低下的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种高体积利用率圆柱型电池的组装工艺，包括如下步骤：

S1、对卷绕后的卷芯进行极耳整形，使卷芯上的极耳贴紧成平面状态；

S2、卷芯其中一极的极耳与汇流盘进行激光焊接，组成卷芯组件；

S3、卷芯组件从壳体开口侧插入壳体；

S4、盖上盖板，将盖板与壳体压紧直至盖板贴紧卷芯极耳，盖板压紧卷芯组件后汇流盘也与极柱贴紧；

S5、盖板与壳体进行激光周边焊接；

S6、进行盖板与卷芯极耳的激光穿透焊接；

S7、极柱与汇流盘的激光穿透焊接。

相对于现有技术，本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池的组装工艺具有以下有益效果：

(1)本实用新型所述的高体积利用率圆柱型电池的组装工艺，通过弹性结构和绝缘件压紧，即可把盖板与卷芯极耳的贴合；通过汇流盘与极柱的贴合紧密，在穿透焊接时可以大大简化焊接工装，提高效率降低成本。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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为本实用新型实施例所述的高体积利用率圆柱型电池的爆炸图一；

图2为本实用新型实施例所述的极柱与壳体的位置关系图一；

图3为本实用新型实施例所述的极柱与壳体的位置关系图二；

图4为本实用新型实施例所述的汇流盘的结构图一；

图5为图4的A-A向剖视图；

图6为本实用新型实施例所述的汇流盘的结构图二；

图7为图6的B-B向剖视图；

图8为本实用新型实施例所述的盖板的结构图一；

图9为图8的C-C向剖视图；

图10为本实用新型实施例所述的盖板的结构图二；

图11为图10的D-D向剖视图；

图12为本实用新型实施例所述的盖板的结构图三；

图13为图12的E-E向剖视图；

图14为本实用新型实施例所述的绝缘件的示意图；

图15为本实用新型实施例所述的高体积利用率圆柱型电池的爆炸图二。

附图标记说明：

1-卷芯；2-壳体组件；21-壳体；22-绝缘件；23-密封件；24-极柱；25- 极柱凹槽；26-中心孔；3-汇流盘；31-弹性结构；32-汇流盘凸台；33-焊接部；4-盖板；41-盖板本体；42-注液凹槽；421-注液定位部；422-注液孔； 43-防爆阀；44-焊接凹槽；45-盖板台阶。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种高体积利用率圆柱型电池，如1至图15所示，包括卷芯1、壳体组件2、汇流盘3和盖板4，汇流盘3上的弹性结构31和焊接部33交错设置形成多瓣结构，汇流盘3中心处设有汇流盘凸台32，且汇流盘凸台32的方向与弹性结构31的方向相同；卷心1的一个极耳与焊接部33焊接后形成卷芯组件，卷芯组件插入壳体组件2的壳体21中，汇流盘凸台32与壳体组件2的极柱24焊接，卷芯组件上方设有盖板4，且盖板4与壳体21、卷芯的另一个极耳均焊接。盖板直接与卷芯连接的形式，提高体积利用率同时便于电芯的快速导热散热，同时简化了设计降低了成本；汇流盘设计有弹性结构，可以压紧卷芯防止在使用过程中窜动，影响电芯使用的可靠性和寿命。

本申请的高体积利用率圆柱型电池结构紧凑，能量密度高，安全性好，过流能力强，适合大倍率充放电，且装配简单，制造成本较低。同时通过本发明的技术方案，能够使电池的正负极位于同一侧，便于外部模组或系统的汇流排设计和焊接。

卷芯1为全极耳卷芯、切叠极耳卷芯或多极耳卷芯中的一种。

壳体组件2包括壳体21、绝缘件22和极柱24，壳体21安装极柱24，底部内侧用于放置绝缘件22，极柱24与壳体21铆接后穿过绝缘件22，用于插入汇流盘3。采用壳体铆接极柱、盖板与壳体周边焊形式，增加了内部卷芯的使用空间，增加了电芯的容量，提高电芯的能量密度。

壳体21为筒状结构，且底部与极柱24铆接；绝缘件22为一端开口的筒状结构，且筒状结构的另一端设有通孔；绝缘件22用于汇流盘3与壳体 21之间绝缘。

极柱24具有中空结构或具有凹槽结构，便于汇流盘3与极柱24进行焊接。

如图2所示，在一个实施例中，极柱24的横截面为工字型结构，内部设有中心孔26，中心孔26为通孔。中心孔起到定位作用，通过激光周边焊方式进行连接，同时进行密封。壳体组件2还包括密封件23，密封件23用于密封中心孔26；优选的，密封件23为密封钉。

如图3，在另一个实施例中，极柱24的横截面为工字型结构，内部设有极柱凹槽25，且极柱凹槽25位于壳体21内部。极柱凹槽25把极柱24与汇流盘3焊接位置的厚度降低，便于激光穿透焊接。

如图4至图7所示，汇流盘3分成多瓣结构，每瓣位置与卷芯极耳压紧用于激光焊接，相邻的两瓣之间设有缺口，有助于电解液渗透进入卷芯，同时可以隔离应力；中心位置有凸台或中空凸台，所述凸台与壳体上极柱配合进行激光焊接，所述汇流盘3还有一个弹性结构31，所述弹性结构31与汇流盘3一体，通过冲切折弯整形所得，弹性结构31用于吸收装配公差和压紧卷芯，防止卷芯1在使用过程中窜动拉扯极耳，导致连接不良影响电芯性能和寿命；

汇流盘3为一体结构，汇流盘3上的弹性结构31和焊接部33交错设置形成多瓣结构，汇流盘3中心处设有汇流盘凸台32，且汇流盘凸台32的方向与弹性结构31的方向相同。优选的，汇流盘凸台32中部设有盲孔或通孔，用于适应不同的电池结构。

如图4和图5，在一个实施例中，弹性结构31为内侧开口的多边形结构，且上方为平面，平面方便与绝缘件22配合，内侧开口使得弹性结构31在压紧过程中有足够的空间，能够有效节省空间。

如图6和图7，在另一个实施例中，弹性结构31的横截面为S型结构，弹性结构31的内侧与汇流盘3为一体结构，外侧为活动侧，在受到挤压时，外侧能够向外延伸，且当弹性结构31被压平时，其长度部不会超出汇流盘3 的边缘处，这种结构大大节省了空间；弹性结构31的两侧均为平面，且一侧平面的高度低于汇流盘凸台32的高度，一侧平面与汇流盘3的平面齐平，方便与汇流盘3两侧的部件配合，且保证安装的平稳性。

盖板4包括盖板本体41，盖板本体41的表面凹凸不平，盖板本体41 上周向均布若干焊接凹槽44，中部设有注液凹槽42，注液凹槽42与焊接凹槽44的方向相同，且注液凹槽42为通槽，做为电解液的注液孔。焊接凹槽 44位置与卷芯1的极耳压紧，极耳用于激光焊接，所述焊接凹槽44的厚度可与盖板本体41厚度相同，也可以比盖板本体41的厚度薄，便于与极耳的穿透焊接；所述盖板本体41上面还有防爆阀43，防爆阀43与盖板本体41 为一体结构，防爆阀43厚度薄于盖板本体41厚度，用于电芯防爆泄压使用；所述盖板本体41的四周有盖板台阶45，便于盖板4与壳体21配合定位。盖板4集成汇流盘和盖板两种功能的方式，盖板4既作为另一极的汇流盘使用，又作为密封盖板，盖板4上有冲压的焊接凹槽44用于与卷芯1焊接。

注液凹槽42的横截面为T字型结构，上方形成注液定位部421，起到注液定位作用，中部设有注液孔422，做为电解液的注液孔。注液凹槽42可以一侧用于与卷芯中心孔定位，另一侧用于注液定位，还用于密封件23插入后周边焊接进行密封。

如图8和图9，在一个实施例中，焊接凹槽44为花瓣结构，盖板本体 41上设有两个防爆阀43，且防爆阀43对称设置。

如图10和图11，在另一个实施例中，焊接凹槽44为点状半径凹槽，具体的，若干小凹槽形成半径结构，盖板本体41上设有两个防爆阀43，且防爆阀43对称设置。

如图12和图13，在另一个实施例中，焊接凹槽44为弧形，通过转动电芯进行焊接，效率更高；盖板本体41上设有一个防爆阀43，防爆阀43采用刻痕方式，泄压口更大更安全。

一种高体积利用率圆柱型电池的组装工艺，包括如下步骤：

S1、卷绕后的卷芯1进行极耳整形，使卷芯1上的极耳贴紧成平面状态；

S2、卷芯1其中一极的极耳与汇流盘3进行激光焊接，组成卷芯组件；

S3、卷芯组件从壳体21开口侧插入壳体21；

S4、盖上盖板4，将盖板4与壳体21压紧，同时盖板4贴紧卷芯极耳，盖板4压紧卷芯组件后汇流盘3也与极柱24贴紧；

S5、盖板4与壳体21进行激光周边焊接；

S6、盖板4周边焊焊接完成后，进行盖板4与卷芯极耳的激光穿透焊接；

S7、然后进行极柱24与汇流盘3的激光穿透焊接。

所述的装配过程，通过汇流盘3的弹性结构31和绝缘件22压紧，即可把盖板4与卷芯极耳的贴合，以及汇流盘3与极柱24的贴合紧密，在穿透焊接时可以大大简化焊接工装，提高效率降低成本。

如图1所示，在一个实施例中，极柱24的横截面为工字型结构，内部设有极柱凹槽25，当极柱24和壳体21铆接后，极柱凹槽25位于壳体21 内部,壳体21内部放置绝缘件22；组装工艺步骤如下：

A1、卷绕后的卷芯1进行极耳整形，使卷芯1上的极耳贴紧成平面状态；

A2、卷芯1其中一极的极耳与汇流盘3进行激光焊接，组成卷芯组件；

A3、卷芯组件从壳体21开口侧插入壳体21，汇流盘凸台32插入极柱凹槽25中；

A4、盖上盖板4，将盖板4与壳体21压紧，同时盖板4贴紧卷芯极耳，盖板4压紧卷芯组件后，汇流盘凸台32与极柱凹槽25贴紧(盖板4和卷芯组件压紧前，汇流盘凸台32和极柱凹槽25底部之间存在间隙)；

A5、盖板4与壳体21进行激光周边焊接；

A6、盖板4周边焊焊接完成后，进行盖板4与卷芯1的极耳的激光穿透焊接；

A7、然后进行极柱24与汇流盘3的激光穿透焊接。

如图15所示，在另一个实施例中，极柱24的横截面为工字型结构，内部设有中心孔26，中心孔26为通孔，汇流盘凸台32中部设有通孔，当极柱 24和壳体21铆接后，壳体21内部自下至上依次放置绝缘件22、汇流盘3 和密封件23，密封件23依次穿过汇流盘凸台32、绝缘件22中部的通孔后插入中心孔26内；组装工艺步骤如下：

B1、卷绕后的卷芯1进行极耳整形，使卷芯1上的极耳贴紧成平面状态；

B2、卷芯1其中一极的极耳与汇流盘3进行激光焊接，组成卷芯组件；

B3、卷芯组件从壳体21开口侧插入壳体21，汇流盘凸台32插入中心孔 26中；

B4、盖上盖板4，将盖板4与壳体21压紧，同时盖板4贴紧卷芯极耳，盖板4压紧卷芯组件后，密封件23与中心孔26贴紧(盖板4和卷芯组件压紧前，密封件23和极柱24底部之间存在间隙)；

B5、盖板4与壳体21进行激光周边焊接；

B6、盖板4周边焊焊接完成后，进行盖板4与卷芯1的极耳的激光穿透焊接；

B7、然后进行极柱24与汇流盘3的激光穿透焊接。

本申请的高体积利用率圆柱型电池的组装工艺，通过弹性结构和绝缘件压紧，即可把盖板与卷芯极耳的贴合；通过汇流盘与极柱的贴合紧密，在穿透焊接时可以大大简化焊接工装，提高效率降低成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：包括卷芯、壳体组件、汇流盘和盖板，汇流盘上的弹性结构和焊接部交错设置形成多瓣结构，汇流盘中心处设有汇流盘凸台，且汇流盘凸台的方向与弹性结构的方向相同；卷心的一个极耳与焊接部固接后形成卷芯组件，卷芯组件插入壳体组件的壳体中，汇流盘凸台与壳体组件的极柱焊接，卷芯组件上方设有盖板，且盖板与壳体、卷芯的另一个极耳均固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：壳体组件包括壳体、绝缘件和极柱，壳体底部内侧放置绝缘件，极柱与壳体铆接后穿过绝缘件，用于插入汇流盘。

3.根据权利要求2所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：极柱具有中空结构或凹槽结构。

4.根据权利要求1所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：相邻的两个焊接部之间设有缺口。

5.根据权利要求1所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：弹性结构为内侧开口的多边形结构，且上方为平面。

6.根据权利要求1所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：弹性结构的横截面为S型结构，弹性结构的内侧与汇流盘为一体结构，外侧为活动侧，弹性结构的两侧均为平面，且一侧平面的高度低于汇流盘凸台的高度，另一侧平面与汇流盘的平面齐平。

7.根据权利要求1所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：盖板包括盖板本体，盖板本体的表面凹凸不平，盖板本体上周向均布若干焊接凹槽，中部设有注液凹槽，注液凹槽与焊接凹槽的方向相同，且注液凹槽为通槽。

8.根据权利要求7所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：所述焊接凹槽的厚度不大于盖板本体的厚度。

9.根据权利要求7所述的一种高体积利用率圆柱型电池，其特征在于：所述盖板本体上设有防爆阀，防爆阀的厚度小于盖板本体的厚度。

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