CN217086668U - 一种圆柱电芯的全极耳结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种圆柱电芯的全极耳结构,包括相互环形卷绕的第一极片和第二极片,以及两箔片部、两绝缘组件和两连接片;第一极片或者第二极片长度延伸方向的一侧边缘设置有一个箔片部;箔片部位于远离第一极片或者第二极片环形卷绕方向中心的末端位置;箔片部还向着腔体的中心轴方向弯折且层叠设置;两个绝缘组件间隔且相对的设置在极片中心的腔体轴向延伸方向的两端,绝缘组件的表面与第一极片或者第二极片长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体的第一箔片部或者第二箔片部的表面分别与一绝缘组件的表面抵接;连接片与抵接在绝缘组件表面的第一箔片部或者第二箔片部固定连接。
Description
技术领域
本实用新型涉及新能源汽车零部件制造技术领域,尤其涉及一种圆柱电芯的全极耳结构。
背景技术
锂离子电池由于安全、环保、循环寿命长、能量密度高等优点已被广泛应用到3C、动力、储能、新能源汽车等方面。随着锂离子电池在新能源汽车、储能电站等方面的大规模应用,人们对快充的需求越发渴望。
目前圆柱锂离子电池的电芯一般采用双极耳或三极耳形式来改善倍率充电性能,但随着倍率需求的的进一步增大,现有极耳结构已无法满足实际需求:在不改变现有锂电池尺寸结构的前提下而提高充电电流,析锂风险会大幅度提高,电池的安全性能受到影响;而且随着极耳数量的增多,电池内部极耳所占的空间占比随之加大,会导致电池能量密度的降低。另外,极耳处的连接片在激光焊接时,焊点分散且离隔膜较近,常常会发生焊穿隔膜的现象,导致局部短路,可能产生电池容量不均衡或者热失控风险。
综上所述,现有的电池极耳结构不能适应高倍率充放电和安全使用的实际需求,电芯结构亟待改进。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提出了一种全极耳结构、焊接质量稳定的圆柱电芯的全极耳结构。
本实用新型的技术方案是这样实现的:本实用新型提供了一种圆柱电芯的全极耳结构,包括第一极片(1)、第二极片(2)、隔膜、第一箔片部(3)、第二箔片部(4)、两绝缘组件(5)和两连接片(6);隔膜位于第一极片(1)与第二极片(2)之间,第一极片(1)、第二极片(2)与隔膜卷绕形成卷芯(100);
第一极片(1)长度延伸方向的一侧边缘设置有第一箔片部(3);第一箔片部(3)的一端与第一极片(1)固定连接,第一箔片部(3)朝着远离第一极片(1)的方向朝外延伸;第一箔片部(3)位于远离第一极片(1)环形卷绕方向中心的末端位置;
第二极片(2)长度延伸方向的一侧边缘设置有第二箔片部(4);第二箔片部(4)的一端与第二极片(2)固定连接,第二箔片部(4)朝着远离第二极片(2)的方向朝外延伸;第二箔片部(4)位于远离第二极片(2)环形卷绕方向中心的末端位置;第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)还向着卷芯(100)的中心轴方向弯折且层叠设置;
卷芯(100)中心处具有贯通的腔体(200),两个绝缘组件(5)间隔且相对的设置在腔体(200)轴向延伸方向的两端,绝缘组件(5)的表面与第一极片(1)或者第二极片(2)长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体(200)的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)的表面还与一绝缘组件(5)的表面抵接;
两连接片(6)分别与第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)向着腔体(200)的中心轴方向弯折且层叠的表面抵接,连接片(6)还与抵接在绝缘组件(5)径向投影范围内的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)表面固定连接。
在以上技术方案的基础上,优选的,所述第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)均包括若干连续设置的弯折段(300),各弯折段(300)顺次线性连接,相邻的弯折段(300)之间设置有锥形缺口(301)。
优选的,各弯折段(300)的展开长度沿着第一极片(1)或者第二极片(2)的展开后的长度或者宽度方向依次递增。
进一步优选的,各弯折段(300)展开后的总长不超过第一极片(1)或者第二极片(2)总长的1/2。
优选的,第二箔片部(4)与第一箔片部(3)相对于腔体(200)的中心轴反向设置。
优选的,所述绝缘组件(5)为圆台形;绝缘组件(5)靠近腔体(200)的端面与第一极片(1)或者第二极片(2)长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体(200)的最内侧的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)上的弯折段(300)抵接在绝缘组件(5)的锥形表面上;绝缘组件(5)远离腔体(200)的端面与连接片(6)的表面相抵持。
进一步优选的,所述连接片(6)靠近绝缘组件(5)的一端为圆柱状,该圆柱状端部的一侧端面与层叠设置的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)的外表面或者绝缘组件(5)远离腔体(200)的端面上;圆柱状端部的另一侧端面设置有若干凹槽(61),连接片(6)的另一端沿着卷芯(100)的径向方向水平向外延伸。
更进一步优选的,各凹槽(61)相对于连接片(6)的圆柱状端部的中心轴呈中心对称设置;各凹槽(61)均位于绝缘组件(5)径向投影范围内。
本实用新型提供的一种圆柱电芯的全极耳结构,相对于现有技术,具有以下有益效果:
(1)本方案通过在形成正、负极的第一极片、第二极片的边缘进一步设置箔片部,通过各箔片部的多个端面与连接片之间形成稳定的电性连接,绝缘组件填充在腔体端部的极片的非箔片部与箔片部合围而且的区域之间,既能起到对箔片部的弯折整形效果,还可以垫起并隔离隔膜与箔片部,防止激光焊接焊穿隔膜导致的短路不良;
(2)箔片部的各弯折段连续设置,且在第一极片或者第二极片的两个延伸方向尺寸递增,一方面能够适应卷芯在当前位置的直径,另一方面能够将弯折段的末端更加平齐的靠近连接片,提高与连接片的接触面积和导电效果,提高电芯的高倍率充放电能力。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构的立体图;
图2为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构的俯视图;
图3为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构的半剖前视图;
图4为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构移除两个连接片后的俯视图;
图5为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构移除两个连接片后的半剖前视图;
图6为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构的第一箔片部或者第二箔片部未弯折时的立体图;
图7为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构第一极片或者第二极片的展开状态平面图;
图8为本实用新型一种圆柱电芯的全极耳结构的绝缘组件的立体图。
附图标记说明:1、第一极片;2、第二极片;3、第一箔片部;4、第二箔片部;5、绝缘组件;6、连接片;100、卷芯;200、腔体;300、弯折段;301、锥形缺口;61、凹槽。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施方式,对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式,而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式,都属于本实用新型保护的范围。
如图1—5和图7所示,本实用新型提供了一种圆柱电芯的全极耳结构,包括第一极片1、第二极片2、隔膜、第一箔片部3、第二箔片部4、两绝缘组件5和两连接片6;隔膜位于第一极片1与第二极片2之间,第一极片1、第二极片2与隔膜卷绕形成卷芯100;
第一极片1长度延伸方向的一侧边缘设置有第一箔片部3;第一箔片部3的一端与第一极片1固定连接,第一箔片部3朝着远离第一极片1的方向朝外延伸;第一箔片部3位于远离第一极片1环形卷绕方向中心的末端位置;第一极片1是通过涂料制备、涂料涂覆、辊压、分切以及干燥等工序制备,第一箔片部3可以是第一极片1的非浆料涂布的空白区域制成,也可以是金属材料与第一极片1固定复合而成。第一箔片部3的材料可以选用铝箔。
同样的,第二极片2长度延伸方向的一侧边缘设置有第二箔片部4;第二箔片部4的一端与第二极片2固定连接,第二箔片部4朝着远离第二极片2的方向朝外延伸;第二箔片部4位于远离第二极片2环形卷绕方向中心的末端位置;第一箔片部3或者第二箔片部4还向着卷芯100的中心轴方向弯折且层叠设置;第二箔片部4可以是第二极片2的非浆料涂布的空白区域制成,也可以是金属材料与第二极片2固定复合而成。第二箔片部4的材料可以选用铝箔或者铜箔。
卷芯100中心处具有贯通的腔体200,两个绝缘组件5间隔且相对的设置在腔体200轴向延伸方向的两端,绝缘组件5的表面与第一极片1或者第二极片2长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体200的第一箔片部3或者第二箔片部4的表面还与一绝缘组件5的表面抵接。卷芯100是将第一极片1、第二极片2的非箔片部区域优先进行卷绕,图7所示的第一箔片部3或者第二箔片部4由于只设置在对应极片的边缘的部分区域,因此在卷芯100的中心处的端部位置形成了间隙,该间隙与卷芯100的中心连通。该腔体端部的间隙形成绝缘组件5的放置部位。绝缘组件5由绝缘材料制成。
两连接片6分别与第一箔片部3或者第二箔片部4向着腔体200的中心轴方向弯折且层叠的表面抵接,连接片6还与抵接在绝缘组件5径向投影范围内的第一箔片部3或者第二箔片部4表面固定连接。由于受到绝缘组件5的隔离和衬托作用,在绝缘组件5的径向截面投影范围内进行激光焊接,不会焊穿绝缘组件5另一端的隔膜,可显著改善焊接导致的短路不良现象,提高电池成品性能的一致性。同时由于各层的第一箔片部3或者第二箔片部4均与连接片6的端面抵持,增大了两者之间的接触面积,可以使得电芯承受更高的充放电倍数。卷芯100端部的间隙处放置绝缘组件5,在第一箔片部3或者第二箔片部4弯折层叠时不会影响腔体200的形状,后续加注电解液时可以顺畅的渗透,可以提高注液的效率。
如图6和7所示,第二箔片部4与第一箔片部3相对于腔体200的中心轴反向设置,这样可以在卷芯100的两端分别引出,与对应的连接片6连接。第一箔片部3或者第二箔片部4均包括若干连续设置的弯折段300,各弯折段300顺次线性连接,相邻的弯折段300之间设置有锥形缺口301。由图7可知,各弯折段300的展开形状类似于扇形,每个弯折段300对应了当前卷芯100直径对应的周长,卷芯内圈的弯折段300的长度小于外圈的弯折段300的长度,故各弯折段300的展开长度沿着第一极片1或者第二极片2的展开后的长度方向依次递增。锥形缺口301将相邻的两弯折段300分离,便于独立的将该弯折段300朝向卷芯100的中心轴方向弯折。
作为一种优选的实施方式,为了提供足够的间隙放置绝缘组件5,各弯折段300展开后的总长不超过第一极片1或者第二极片2总长的1/2。当然,也可以根据实际需要调整各弯折段300展开后的总长的占比,相应的绝缘组件5的形状和尺寸均会发生变化,在此不再赘述。
如图8所示,绝缘组件5为圆台形;绝缘组件5靠近腔体200的端面与第一极片1或者第二极片2长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体200的最内侧的第一箔片部3或者第二箔片部4上的弯折段300抵接在绝缘组件5的锥形表面上;绝缘组件5远离腔体200的端面与连接片6的表面相抵持。距离绝缘组件5最近的弯折段300会贴合在绝缘组件5的锥形表面,其他层叠的弯折段300抵持在相邻的弯折段300的表面上。弯折段300还沿着第一极片1或者第二极片2的展开后的宽度方向依次递增,这样外侧的弯折段在弯折后更容易与内侧的弯折段的端部平齐,提高与连接片6的接触面积和接触稳定性。
如图1和2所示,连接片6靠近绝缘组件5的一端为圆柱状,该圆柱状端部的一侧端面与层叠设置的第一箔片部3或者第二箔片部4的外表面或者绝缘组件5远离腔体200的端面上;圆柱状端部的另一侧端面设置有若干凹槽61,连接片6的另一端沿着卷芯100的径向方向水平向外延伸。凹槽61即作为连接片6与第一箔片部3或者第二箔片部4的焊接区域,另一方面可作为固定卷芯100的预定位部,便于电芯的进一步组装。
如图2所示,各凹槽61相对于连接片6的圆柱状端部的中心轴呈中心对称设置;各凹槽61均位于绝缘组件5径向投影范围内。这样在连接片6在焊接时焊接区域不会超出绝缘组件5的范围,不会焊穿绝缘组件另一端的隔膜。图示的凹槽61为扇形结构,凹槽61的数量为4个,当然凹槽61的形状和数量可根据需要调整。
本实用新型使用时,将第一极片、隔膜与第二极片层叠设置,第一极片1的非第一箔片部3、第二极片2的非第二箔片部4作为卷芯的卷针的起始卷绕段,卷绕完成后得到图6所示的结构,在卷芯100端部的环形间隙处放置绝缘组件5,并将第一箔片部3或者第二箔片部4向着绝缘组件5中心处弯折,使第一箔片部3或者第二箔片部4的各弯折段300弯折后的端部共平面,随后放置连接片6,使凹槽61均位于绝缘组件5径向投影范围内,将连接片6与第一箔片部3或者第二箔片部4进行激光焊接,维持焊接区域在凹槽61内部,焊接完成后即得全极耳结构的电芯。后续再进行电芯封装、烘烤、注液、静置、化成、老化及分容等常规步骤后,制成全极耳圆柱形锂离子电池。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已,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 (8)
1.一种圆柱电芯的全极耳结构,包括第一极片(1)、第二极片(2)和隔膜,隔膜位于第一极片(1)与第二极片(2)之间,第一极片(1)、第二极片(2)与隔膜卷绕形成卷芯(100);其特征在于:第一箔片部(3)、第二箔片部(4)、两绝缘组件(5)和两连接片(6);
第一极片(1)长度延伸方向的一侧边缘设置有第一箔片部(3);第一箔片部(3)的一端与第一极片(1)固定连接,第一箔片部(3)朝着远离第一极片(1)的方向朝外延伸;第一箔片部(3)位于远离第一极片(1)环形卷绕方向中心的末端位置;
第二极片(2)长度延伸方向的一侧边缘设置有第二箔片部(4);第二箔片部(4)的一端与第二极片(2)固定连接,第二箔片部(4)朝着远离第二极片(2)的方向朝外延伸;第二箔片部(4)位于远离第二极片(2)环形卷绕方向中心的末端位置;第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)还向着卷芯(100)的中心轴方向弯折且层叠设置;
卷芯(100)中心处具有贯通的腔体(200),两个绝缘组件(5)间隔且相对的设置在腔体(200)轴向延伸方向的两端,绝缘组件(5)的表面与第一极片(1)或者第二极片(2)长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体(200)的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)的表面还与一绝缘组件(5)的表面抵接;
两连接片(6)分别与第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)向着腔体(200)的中心轴方向弯折且层叠的表面抵接,连接片(6)还与抵接在绝缘组件(5)径向投影范围内的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)表面固定连接。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:所述第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)均包括若干连续设置的弯折段(300),各弯折段(300)顺次线性连接,相邻的弯折段(300)之间设置有锥形缺口(301)。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:各弯折段(300)的展开长度沿着第一极片(1)或者第二极片(2)的展开后的长度或者宽度方向依次递增。
4.根据权利要求3所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:各弯折段(300)展开后的总长不超过第一极片(1)或者第二极片(2)总长的1/2。
5.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:第二箔片部(4)与第一箔片部(3)相对于腔体(200)的中心轴反向设置。
6.根据权利要求2所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:所述绝缘组件(5)为圆台形;绝缘组件(5)靠近腔体(200)的端面与第一极片(1)或者第二极片(2)长度延伸方向的边缘相抵接,靠近腔体(200)的最内侧的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)上的弯折段(300)抵接在绝缘组件(5)的锥形表面上;绝缘组件(5)远离腔体(200)的端面与连接片(6)的表面相抵持。
7.根据权利要求6所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:所述连接片(6)靠近绝缘组件(5)的一端为圆柱状,该圆柱状端部的一侧端面与层叠设置的第一箔片部(3)或者第二箔片部(4)的外表面或者绝缘组件(5)远离腔体(200)的端面上;圆柱状端部的另一侧端面设置有若干凹槽(61),连接片(6)的另一端沿着卷芯(100)的径向方向水平向外延伸。
8.根据权利要求7所述的一种圆柱电芯的全极耳结构,其特征在于:各凹槽(61)相对于连接片(6)的圆柱状端部的中心轴呈中心对称设置;各凹槽(61)均位于绝缘组件(5)径向投影范围内。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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GR01 | Patent grant | ||
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