CN217788563U - 一种圆柱电池及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种圆柱电池及电池包，属于电池技术领域。圆柱电池包括壳体、第一端盖、第二端盖、电芯和极柱，电芯容置于壳体内，第一端盖和第二端盖封堵于壳体的两端，极柱连接电芯并穿设于第一端盖，极柱呈圆柱状，极柱的直径为φ1，第一端盖的直径为φ2，其中，φ1/φ2≤34％，且φ1≥12mm。本实用新型的圆柱电池及电池包，避免由于内部电芯长高而影响极柱与汇流排的连接效果，提高电池包中圆柱电池间的电连接效果，提高电池包的可靠性。

Description

一种圆柱电池及电池包

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池及电池包。

背景技术

现有技术中，电池包内包括多个圆柱电池，汇流排圆柱电池的极柱从而使多个圆柱电池进行串、并联。然而，圆柱电池在使用过程中，由于内部电芯会长高，影响了极柱与汇流排的连接效果，进而影响了电池包中圆柱电池间的电连接效果，降低了电池包的可靠性。

因此，亟需一种圆柱电池及电池包，以解决上述存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种圆柱电池及电池包，避免由于内部电芯长高而影响极柱与汇流排的连接效果，提高电池包中圆柱电池间的电连接效果，提高电池包的可靠性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，提供一种圆柱电池，包括壳体、第一端盖、第二端盖、电芯和极柱，所述电芯容置于所述壳体内，所述第一端盖和所述第二端盖封堵于所述壳体的两端，所述极柱连接所述电芯并穿设于所述第一端盖，所述极柱呈圆柱状，所述极柱的直径为φ1，所述第一端盖的直径为φ2，其中，φ1/φ2≤34％，且φ1≥12mm。

可选地，所述壳体包括本体部以及从所述本体部的外周向所述本体部内部弯折的弯折结构，所述弯折结构包括靠近所述第一端盖的第一弯折部、靠近所述第二端盖的第二弯折部以及连接所述第一弯折部和所述第二弯折部的第三弯折部，所述第一弯折部抵靠于所述电芯的端部，所述弯折结构沿所述壳体的长度方向的最大宽度为D，其中，0.2mm≤D≤0.5mm。

可选地，所述第一弯折部和所述第二弯折部形成朝向所述本体部外部的开口，所述开口沿所述壳体的长度方向的宽度为L，其中，0.3mm≤L≤0.8mm。

可选地，所述第一端盖的外端面和所述第二端盖的外端面之间的距离为H1，所述第一弯折部与所述本体部形成的顶部与所述第一端盖外端面之间的距离为H2，H2/H1≥95％。

可选地，所述弯折结构从靠近所述第二端盖的一侧向靠近所述第一端盖的一侧倾斜设置。

可选地，所述电芯与所述第二端盖间隔设置，所述第一弯折部与所述本体部形成的顶部与所述第二端盖外端面之间的距离为H3，其中，2.5mm≤H3≤3.5mm。

可选地，所述壳体还包括从所述本体部的端部朝向所述本体部内部弯折的折边，所述第二端盖夹设于所述折边和所述弯折结构之间。

可选地，所述第一端盖的厚度为σ1，所述壳体厚度为σ2，其中，0.3mm≤σ2≤0.5mm，0.7mm≤σ1≤1.2mm。

可选地，所述第一端盖的外端面和外侧壁之间设有倒椭圆角，所述外端面的半径为a，所述外侧壁的半径为b，其中，1mm≤a≤1.7mm，0.4a≤b≤0.55a；和/或

所述第一端盖的内端面和内侧壁之间设有半径为R的圆角，其中，0.5mm≤R≤1.2mm。

另一方面，提供一种电池包，包括上述的圆柱电池。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种圆柱电池及电池包，通过控制第一端盖的直径和极柱的直径的比值，进而控制极柱和第一端盖的横截面积比例，尽量降低极柱与第一端盖的面积比，避免极柱尺寸过大，导致极柱穿设于第一端盖而影响第一端盖的结构强度。当电芯长高时，减小第一端盖变形量，降低极柱随着第一端盖的变形量，保证极柱的平面性，从而降低影响极柱与汇流排的电连接效果；通过理论计算及试验验证等得出，控制φ1/φ2≤34％能有效减低极柱端面的平面度公差值。极柱的直径在12mm以上，保证极柱与汇流排等结构的连接面积，保证焊接效率及焊接效果，提高连接可靠性。本实施例通过限制极柱的尺寸及极柱与第一端盖的尺寸比例，提高了圆柱电池电间的连接效果，提高连接可靠性。

附图说明

图1是本实用新型的具体实施方式提供的圆柱电池的剖面图；

图2是图1的A处放大图；

图3是图1的B处放大图。

图中：

1、壳体；11、本体部；12、弯折结构；121、第一弯折部；122、第二弯折部；123、第三弯折部；12A、开口；13、折边；

2、第一端盖；3、第二端盖；4、电芯；5、极柱；6、密封圈。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案做进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本实施例提供了一种圆柱电池，如图1所示，其包括壳体1、第一端盖2、第二端盖3、电芯4和极柱5，电芯4容置于壳体1内，第一端盖2和第二端盖3封堵于壳体1的两端，极柱5连接电芯4并穿设于第一端盖2，极柱5呈圆柱状，极柱5的直径为φ1，第一端盖2的直径为φ2，其中，φ1/φ2≤34％，且φ1≥12mm。

通过控制第一端盖2的直径和极柱5的直径的比值，进而控制极柱5和第一端盖2的横截面积比例，尽量降低极柱5与第一端盖2的面积比，避免极柱5尺寸过大，导致极柱5穿设于第一端盖2而影响第一端盖2的结构强度。当电芯4长高时，减小第一端盖2变形量，降低极柱5随着第一端盖2的变形量，保证极柱5的平面性，从而降低影响极柱5与汇流排的电连接效果；通过理论计算及试验验证等得出，控制φ1/φ2≤34％能有效减低极柱5端面的平面度公差值。极柱5的直径在12mm以上，保证极柱5与汇流排等结构的连接面积，保证焊接效率及焊接效果，提高连接可靠性。本实施例通过限制极柱5的尺寸及极柱5与第一端盖2的尺寸比例，提高了圆柱电池间的电连接效果，提高连接可靠性。

其他实施例中，电池也可以是其他形状，极柱5及第一端盖2的尺寸及比例可以根据实际情况进行适应性设计。

具体地，第一端盖2、第二端盖3、极柱5和电芯4等的具体结构均可参照现有技术，不再赘述。

具体地，壳体1、第一端盖2及第二端盖3均由钢材质制成，钢材质具有较好的刚度，从而能够提高壳体1、第一端盖2及第二端盖3的抗变形能力。

具体地，第一端盖2和第二端盖3可以均与壳体1分体设置，或者第一端盖2和第二端盖3中的一个与壳体1一体成型，另一个与壳体1分体设置。

由于极柱5穿设于第一端盖2而影响第一端盖2的结构强度，可选地，如图1所示，第一端盖2的厚度为σ1，壳体1厚度为σ2，σ2＜σ1，通过增加第一端盖2的厚度开保证其结构强度和抗变形能力。优选地，0.3mm≤σ2≤0.5mm，0.7mm≤σ1≤1.2mm。

电芯4使用过程中的长高导致了极柱5和第一端盖2肩面平面度下降，可选地，如图2所示，第一端盖2的外端面和外侧壁之间设有倒椭圆角，外端面的半径为a，外侧壁的半径为b，其中，1mm≤a≤1.7mm，0.4a≤b≤0.55a，通过设置成倒椭圆角形状，提高了第一端盖2的抗变形能力和有效避免了电芯4长高过程中导致的应力集中，进而保证了极柱5端面的平面度；a和b的具体数值可根据实际情况进行适应性选择，避免a的尺寸过大影响结构强度，也避免尺寸过小而起不到降低应力集中效果及抗变形能力。

可选地，如图2所示，第一端盖2的内端面和内侧壁之间设有半径为R的圆角，以方便第一端盖2成型，其中，0.5mm≤R≤1.2mm，具体可以根据圆柱电池的尺寸进行适应性选择，避免尺寸过大而降低了内部空间，也避免尺寸过小不便成型以及起不到降低应力集中效果。

可选地，如图1和图3所示，壳体1包括本体部11以及从本体部11的外周向本体部11内部弯折的弯折结构12，弯折结构12包括靠近第一端盖2的第一弯折部121、靠近第二端盖3的第二弯折部122以及连接第一弯折部121和第二弯折部122的第三弯折部123，第一弯折部121抵靠于电芯4的端部，增加了电芯4在内部的安装牢固度，进而提高了圆柱电池及包括圆柱电池的电池包的抗震能力。具体地，第一弯折部121和第二弯折部122可以是平行结构也可以呈角度，第一弯折部121、第二弯折部122和第三弯折部123可以是不同形状，从而使弯折结构12呈现不同的形状，不进行限定，弯折结构12沿壳体1的长度方向的最大宽度为D，其中，0.2mm≤D≤0.5mm，提高了弯折结构12的结构强度，进而提高了用于抵靠电芯4的可靠性，提高了抗震能力。

可选地，如图3所示，第一弯折部121和第二弯折部122形成朝向本体部11外部的开口12A，同一批壳体1和电芯4会存在着尺寸公差，通过设有开口12A，方便对壳体1外形尺寸进行控制，提高了对不同电芯4高度和直径尺寸的适用性，在圆柱电池固定过程中，可通过开口12A进行限位，降低了圆柱电池的固定难度。开口12A沿壳体1的长度方向的宽度为L，其中，0.3mm≤L≤0.8mm。

可选地，如图1所示，第一端盖2的外端面和第二端盖3的外端面之间的距离为H1，第一弯折部121与本体部11形成的顶部与第一端盖2外端面之间的距离为H2，H2/H1≥95％，以保证电池的能量密度。

锂离子电池在使用过程中，电解液分解、电芯4SEI膜破裂和重建均有气体产出，导致圆柱电池发生膨胀。一般地，动力电池的使用寿命一般在10以上，钢壳三元锂电池到寿命末期内压高达到1.0MPa以上。可选地，如图3所示，弯折结构12从靠近第二端盖3的一侧向靠近第一端盖2的一侧倾斜设置，能够增加电芯4分别与壳体1和第二端盖3之间的间隙，用于容纳产出的气体，能有效降低电芯4内压，保证电芯4自身安全，同时降低电芯4因气压引起电芯4电连接位置的脱落风险。

进一步可选地，如图3所示，电芯4与第二端盖3间隔设置，第一弯折部121与本体部11形成的顶部与第二端盖3外端面之间的距离为H3，其中，2.5mm≤H3≤3.5mm，可提供6.5mL-9.5mL的储气空间，满足圆柱电池产出最大气体量时的存储空间，解决了圆柱电池内部气压升高导致的电芯4安全性，提高了可靠性。通过弯折结构12的形状及圆柱电池用于容纳电芯4的内部空间的合理布局，提高了电芯4的安全性，延长了电芯4的使用寿命。

可选地，如图3所示，壳体1还包括从本体部11的端部朝向本体部11内部弯折的折边13，第二端盖3夹设于折边13和弯折结构12之间，用于第二端盖3沿壳体1长度方向的限位，提高了安装精度，同时也提高了第二端盖3的安装稳定性，进而提高了圆柱电池的抗震性。

进一步地，如图3所示，圆柱电池还包括密封圈6，密封圈6设于第二端盖3和壳体1之间，保证了第二端盖3与壳体1的连接密封性，本实施例中，密封圈6套设于第二端盖3的外周，第二弯折部122、本体部11及折边13形成安装槽，密封圈6及第二端盖3卡接于安装槽内。

本实施例还提供了一种电池包，包括上述的圆柱电池，通过控制第一端盖2的直径和极柱5的直径的比值，尽量降低极柱5与第一端盖2的面积比，当圆柱电池发生膨胀时，减小第一端盖2变形量，降低极柱5随着第一端盖2的变形量，从而降低影响极柱5与汇流排的连接效果，并且保证极柱5的横截面积不小于12mm，保证极柱5与汇流排接触面积，提高连接可靠性，通过限制极柱5的尺寸及极柱5与第一端盖2的尺寸比例，提高了圆柱电池间的连接效果，进而提高了电池包的可靠性。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种圆柱电池，其特征在于，包括壳体(1)、第一端盖(2)、第二端盖(3)、电芯(4)和极柱(5)，所述电芯(4)容置于所述壳体(1)内，所述第一端盖(2)和所述第二端盖(3)封堵于所述壳体(1)的两端，所述极柱(5)连接所述电芯(4)并穿设于所述第一端盖(2)，所述极柱(5)呈圆柱状，所述极柱(5)的直径为φ1，所述第一端盖(2)的直径为φ2，其中，φ1/φ2≤34％，且φ1≥12mm。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述壳体(1)包括本体部(11)以及从所述本体部(11)的外周向所述本体部(11)内部弯折的弯折结构(12)，所述弯折结构(12)包括靠近所述第一端盖(2)的第一弯折部(121)、靠近所述第二端盖(3)的第二弯折部(122)以及连接所述第一弯折部(121)和所述第二弯折部(122)的第三弯折部(123)，所述第一弯折部(121)抵靠于所述电芯(4)的端部，所述弯折结构(12)沿所述壳体(1)的长度方向的最大宽度为D，其中，0.2mm≤D≤0.5mm。

3.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一弯折部(121)和所述第二弯折部(122)形成朝向所述本体部(11)外部的开口(12A)，所述开口(12A)沿所述壳体(1)的长度方向的宽度为L，其中，0.3mm≤L≤0.8mm。

4.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一端盖(2)的外端面和所述第二端盖(3)的外端面之间的距离为H1，所述第一弯折部(121)与所述本体部(11)形成的顶部与所述第一端盖(2)外端面之间的距离为H2，H2/H1≥95％。

5.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述弯折结构(12)从靠近所述第二端盖(3)的一侧向靠近所述第一端盖(2)的一侧倾斜设置。

6.根据权利要求5所述的圆柱电池，其特征在于，所述电芯(4)与所述第二端盖(3)间隔设置，所述第一弯折部(121)与所述本体部(11)形成的顶部与所述第二端盖(3)外端面之间的距离为H3，其中，2.5mm≤H3≤3.5mm。

7.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述壳体(1)还包括从所述本体部(11)的端部朝向所述本体部(11)内部弯折的折边(13)，所述第二端盖(3)夹设于所述折边(13)和所述弯折结构(12)之间。

8.根据权利要求1-7任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一端盖(2)的厚度为σ1，所述壳体(1)厚度为σ2，其中，0.3mm≤σ2≤0.5mm，0.7mm≤σ1≤1.2mm。

9.根据权利要求1-7任一项所述的圆柱电池，其特征在于，

所述第一端盖(2)的外端面和外侧壁之间设有倒椭圆角，所述外端面的半径为a，所述外侧壁的半径为b，其中，1mm≤a≤1.7mm，0.4a≤b≤0.55a；和/或

所述第一端盖(2)的内端面和内侧壁之间设有半径为R的圆角，其中，0.5mm≤R≤1.2mm。

10.一种电池包，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的圆柱电池。

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