CN217848241U - 一种圆柱电池及电池包 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种圆柱电池及电池包，圆柱电池包括：壳体，壳体一端具有开口，壳体在开口位置的外侧设置有第一螺纹；端盖，盖合于壳体的开口，端盖包括基体部和连接部，连接部沿基体部的边缘设置，基体部设置有通孔，连接部的内侧设置有第二螺纹，第二螺纹与第一螺纹配合连接；电芯，容纳于壳体内，电芯包括主体部和由主体部面向壳体的开口的一侧引出的第一极性面；极柱，极柱与第一极性面电连接，且极柱部分穿出通孔；绝缘密封圈，设置于极柱与端盖之间。本申请加强极柱与第一极性面的电连接结构的连接强度，减小了内阻，增大了焊接面积，使过流能力增强，进而使电池的功率性更好。

Description

一种圆柱电池及电池包

技术领域

本实用新型属于动力电池技术领域，具体涉及一种圆柱电池及电池包。

背景技术

如今，随人口的急剧增长和社会经济的迅速发展，资源和能源日渐短缺，环境保护日益受到重视，能源的开发和节省成为当今世界的一个重要课题。能源是人类社会存在和发展的基础，以矿物能源为基础的当今社会愈来愈频繁地遭遇能源匮乏以及环境污染危机。同时，伴随着信息化高科技时代的来临，能源应用形态正在发生变化，可再生、无污染、小型分立的可移动高性能电源需求快速增长。各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。

目前圆柱型全极耳动力电池主要采用极耳揉平，然后直接将揉平的极耳与极柱进行焊接，但是在电池搬运过程中极耳与极柱之间的焊接结构容易遭到破坏。因此将揉平的极耳形成的极耳揉平面与连接片焊接，再将与极耳揉平面的连接片与极柱焊接，通过连接片作为极耳与连接片之间的电连接媒介，进而通过极耳、连接片与极柱形成电流通道，保证了极耳与极柱之间的电连接结构的强度，但是连接片的设置会占用电池内部一定的高度空间，降低了电池内部的空间利用率，同时由于极柱与极耳之间需要通过连接片进行电连接，进而增加了电流通过的路径距离，提升了内阻，且在连接片与极耳及极柱的焊接面积较小，过流能力差，导致电池的功率性能差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种圆柱电池及电池包，保证了极柱与极耳的电连接强度，同时简化了极柱与极耳的电连接结构，提升了过流能力。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

第一方面，本申请实施例提供一种圆柱电池，包括：

壳体，所述壳体一端具有开口，所述壳体在开口位置的外侧设置有第一螺纹；

端盖，盖合于所述壳体的开口，所述端盖包括基体部和连接部，所述连接部沿所述基体部的边缘设置，所述基体部设置有通孔，所述连接部的内侧设置有第二螺纹，所述第二螺纹与所述第一螺纹配合连接；

电芯，容纳于所述壳体内，所述电芯包括主体部和由所述主体部面向所述壳体的开口的一侧引出的第一极性面；

极柱，所述极柱与所述第一极性面电连接，且所述极柱部分穿出所述通孔；

绝缘密封圈，设置于所述极柱与所述端盖之间。

在一些实施例中，所述主体部由第一极片、隔膜与第二极片依次卷绕形成，所述第一极性面为所述第一极片引出的多个第一极耳形成。

在一些实施例中，所述极柱包括延伸部与柱部，所述延伸部为所述柱部的中心轴线向外延伸，所述绝缘密封圈设置有穿孔，所述绝缘密封圈设置于所述延伸部与所述端盖之间，所述柱部依次穿出所述穿孔与所述通孔，所述延伸部与所述第一极性面电连接。

在一些实施例中，所述绝缘密封圈在所述穿孔的边缘向远离所述电芯方向设置有凸出部，用于绝缘所述柱部与所述端盖。

在一些实施例中，所述柱部的直径小于所述通孔的直径，且所述柱部远离所述电芯的一面超出所述端盖远离所述电芯的一面。

在一些实施例中，还包括中心支撑件，所述中心支撑件穿设于所述电芯的中心轴线孔，所述中心支撑件的一端抵接于所述极柱。

在一些实施例中，所述绝缘密封圈的外径大于所述壳体的开口的外径。

在一些实施例中，所述主体部面向所述壳体的底壁的一侧与所述底壁电连接。

在一些实施例中，所述圆柱电池还包括集流盘，所述主体部面向所述底壁的一侧引出所述电芯的第二极性面，所述集流盘一面与所述第二极性面电连接，所述集流盘的另一面与所述底壁电连接。

在一些实施例中，所述底壁设置有注液孔，所述集流盘设置有与所述注液孔导通的贯穿孔。

第二方面，本申请实施例提供了一种电池包，包括多个第一方面任一方案所述的圆柱电池。

本实用新型的有益效果在于，本申请在端盖与壳体通过第一螺纹与第二螺纹配合拧紧后，端盖向极柱施加压力，使极柱与第一极性面的接触更加紧密，从而加强极柱与第一极性面的电连接结构的连接强度，同时由于极柱与第一极性面直接电连接，省却了连接件使用，进而减少了电流通过的路径距离，电流可以直接从第一极性面传递到极柱，减小了内阻，且第一极性面与极柱直接焊接，增大了焊接面积，使过流能力增强，进而使电池的功率性更好。

此外，设置在第一螺纹与第一螺纹配合连接将端盖与壳体进行密封连接，完成端盖对壳体的封口，同时使端盖与壳体的电连接，省却了端盖与壳体的激光焊接过程，通过螺纹连接加强了端盖与壳体之间的连接强度，同时在电芯电解液不够时可以拧开端盖补充电解液，且由于极柱及第一极性面与端盖的电性相反，通过在极柱与端盖之间设置绝缘密封圈能够将极柱及第一极性面与端盖进行绝缘，防止极柱及第一极性面与端盖进行接触造成电池短路。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型中实施例的圆柱电池的立体结构示意图。

图2为本实用新型中实施例的圆柱电池的剖面结构示意图。

图3为本实用新型中实施例的圆柱电池的俯视图。

图4为本实用新型中实施例的电芯的结构示意图。

图5为本实用新型中实施例的电池包的分解示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-壳体；11-底壁；111-注液孔；12-侧壁；121-第一螺纹；

2-端盖；21-基体部；211-通孔；22-连接部；221-第二螺纹；

3-电芯；31-主体部；311-中心轴线孔；32-第一极性面；321-第一极耳；33-第二极性面；331-第二极耳；

4-极柱；41-柱部；42-延伸部；

5-绝缘密封圈；51-穿孔；

6-中心支撑件；

7-集流盘；71-贯穿孔；

8-电池包；81-圆柱电池；82-箱体；

X-横向；Y-纵向。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

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。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1至图4所示，本申请实施例提供一种圆柱电池，包括：

壳体1，壳体1一端具有开口，壳体1在开口位置的外侧设置有第一螺纹121；

端盖2，盖合于壳体1的开口，端盖2包括基体部21和连接部22，连接部22沿基体部21的边缘设置，基体部21设置有通孔211，连接部22的内侧设置有第二螺纹221，第二螺纹221与第一螺纹121配合连接；

电芯3，容纳于壳体1内，电芯3包括主体部31和由主体部31面向壳体1的开口的一侧引出的第一极性面32；

极柱4，极柱4与第一极性面32电连接，且极柱4部分穿出通孔211；

绝缘密封圈5，设置于极柱4与端盖2之间。

具体的，壳体1包括底壁11与设置于底壁11的侧壁12，侧壁12在开口位置的外侧设置有第一螺纹121，在电芯3放入壳体1前先将极柱4与第一极性面32进行焊接，使极柱4与第一极性面32电连接，由于第一极性面32与极柱4直接焊接，使极柱4的底部能够充分与第一极性面32接触，增加了焊接面积，因此能够增加过流面积，使内阻更低，放电电流均匀，发热量低，部分极柱4穿出基体部21通孔211后作为电池与外部电路进行电连接的一极，方便电池与外部电路进行连接。

本申请在端盖2与壳体1通过第一螺纹121与第二螺纹221配合拧紧后，端盖2向极柱4施加压力，使极柱4与第一极性面32的接触更加紧密，从而加强极柱4与第一极性面32的电连接结构的连接强度，同时由于极柱4与第一极性面32直接电连接，省却了连接件使用，进而减少了电流通过的路径距离，电流可以直接从第一极性面32传递到极柱4，减小了内阻，且第一极性面32与极柱4直接焊接，增大了焊接面积，使过流能力增强，进而使电池的功率性更好。

此外，设置在第一螺纹121与第一螺纹121配合连接将端盖2与壳体1进行密封连接，完成端盖2对壳体1的封口，同时使端盖2与壳体1的电连接，省却了端盖2与壳体1的激光焊接过程，通过螺纹连接加强了端盖2与壳体1之间的连接强度，同时在电芯3电解液不够时可以拧开端盖2补充电解液，且由于极柱4及第一极性面32与端盖2的电性相反，通过在极柱4与端盖2之间设置绝缘密封圈5能够将极柱4及第一极性面32与端盖2进行绝缘，防止极柱4及第一极性面32与端盖2进行接触造成电池短路。

在本申请可选的实施例中，主体部31由第一极片、隔膜与第二极片依次卷绕形成，第一极性面32为第一极片引出的多个第一极耳321形成。

具体的，主体部31包括第一极片、第二极片和隔膜。圆柱电池主要依靠金属离子在第一极片和第二极片之间移动来工作。第一极片包括第一集流体和第一活性物质层，第一活性物质层涂覆于第一集流体的表面；第一集流体包括第一涂覆区和连接于第一涂覆区的第一极耳321，第一涂覆区涂覆有第一活性物质层，第一极耳321未涂覆第一活性物质层。以锂离子电池为例，第一集流体的材料可以为铝，第一活性物质层包括第一活性物质，第一活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。隔膜的材质可以为PP或PE等。可以理解的是，通过揉平、压平或抚平等方式将第一极片引出的多个第一极耳321进行折弯，使得多个第一极耳321形成第一极性面32。

在本申请可选的实施例中，极柱4包括延伸部42与柱部41，延伸部42为柱部41的中心轴线向外延伸，绝缘密封圈5设置有穿孔51，绝缘密封圈5设置于延伸部42与端盖2之间，柱部41依次穿出穿孔51与通孔211，延伸部42与第一极性面32电连接。

具体的，由于延伸部42为柱部41的中心轴线向外延伸，因此延伸部42的轴向投影面积大于柱部41的轴向投影面积，设置延伸部42能够增加极柱4与第一极性面32的连接面积，增强极柱4与第一极性面32之间的连接结构的过流能力，同时延伸部42的纵向Y投影面积大于穿孔51纵向Y投影的面积，也大于通孔211的纵向Y投影的面积，因此在第一螺纹121与第二螺纹221完全连接后，延伸部42通过绝缘密封圈5抵接在基体部21，限制了极柱4在轴向方向的移动，由于基体部21的限制也能够防止极柱4脱落，同时加强极柱4与第一极性面32之间的连接强度。

需要说明的是，在本申请的实施例中对延伸部42与柱部41的形状结构不做具体限制，示例的，延伸部42可以设置为圆盘状，柱部41可以设置为圆柱状，圆盘状的延伸部42能够与第一极性面32相匹配，进而能够完全与第一极性面32完全接触，增大极柱4与第一极性面32的焊接面积，同时圆柱状的柱部41可以穿过端盖2的通孔211，用于与外部电路进行连接。需要理解的是，延伸部42还可以设置为方形盘状、菱形盘状等其他形状，只要能够增大极柱4与第一极性面32的焊接面积即可；柱部41还可以设置为方形柱状、菱形柱状等其他形状，只要能够穿过通孔211用来与外部电路进行连接即可。此外，在一些实施例中，绝缘密封圈5设置的穿孔51与通孔211位于具有相同的轴向中心。

在本申请可选的实施例中，绝缘密封圈5在所穿孔51的边缘向远离电芯3方向设置有凸出部，用于绝缘柱部41与端盖2。凸出部能够很好地围绕柱部41的侧面，避免柱部41与端盖2接触，同时凸出部的设置能够防止导电的外物掉落在柱部41与端盖2之间的间隙时导致的短路，通过设置凸出部进而能够在柱部41与端盖2之间形成绝缘层，加强柱部41与端盖2之间的绝缘性。

在本申请可选的实施例中，柱部41的直径小于通孔211的直径，且柱部41远离电芯3的一面超出端盖2远离电芯3的一面。

具体的，由于柱部41穿过通孔211，而柱部41与端盖2的极性相反，为了防止柱部41与通孔211接触导致电池发生短路，因此将柱部41的直径设置为小于通孔211的直径，通过上述设置，保证柱部41在穿过通孔211时不会接触端盖2。可以理解的是，可以在柱部41与通孔211之间的间隙填充绝缘物质，进一步加强柱部41与端盖2之间的绝缘。

具体的，由于柱部41用于与外部电路进行电连接，因此将柱部41远离电芯3的一面超出端盖2远离电芯3的一面，使柱部41的上端与端盖2的上端产生距离，在外部电路与柱部41上端进行连接时，由于柱部41上端与端盖2上端存在距离，因此能够防止外部电路误触端盖2，防止电池短路。

在本申请可选的实施例中，圆柱电池还包括中心支撑件6，中心支撑件6穿设于电芯3的中心轴线孔311，中心支撑件6的一端抵接于极柱4。

需要理解的是，电芯3的中心轴线孔311是由于第一极片、隔膜与第二极片通过卷针进行卷绕形成主体部31时形成的位于主体部31的轴线中心的孔。

具体的，由于本申请是采用第一螺纹121与第二螺纹221配合连接的方式固定端盖2与壳体1，因此，在端盖2通过旋转将第二螺纹221与壳体1的第一螺纹121进行连接的过程中，端盖2通过绝缘密封圈5向极柱4施加压力，对极柱4的压力会向与极柱4焊接的电芯3传递，导致电芯3中的极片发生形变，同时会使得极柱4与端盖2之间的绝缘密封圈5的形变量变小，影响极柱4与端盖2之间的密封性。

因此本申请实施例通过在电芯3的中心轴线孔311穿设中心支撑件6，使中心支撑件6的一端抵接于极柱4形成对极柱4的支撑，中心支撑件6的另一端抵接在底壁11，在端盖2通过绝缘密封圈5向极柱4施加压力时，压力会传递到中心支撑件6，避免了极柱4受到的压力向电芯3传递。同时由于中心支撑件6抵接在极柱4，因此在端盖2与壳体1通过螺纹拧紧的过程中极柱4由于受到中心支撑件6的支撑能够与端盖2共同压缩极柱4与端盖2之间的密封圈5，使极柱4与端盖2之间绝缘密封圈5的形变量更大，加强极柱4与端盖2间的密封性。此外，中心支撑管还可以对电芯3结构起到支撑作用，防止电芯3循环过程中由于极片膨胀导致电芯3向中心溃缩。

需要说明的是，本申请实施例的中心支撑件6为柱状结构，可以选用方形柱、菱形柱或圆柱等其他柱状。优选为圆柱状，因为圆柱状的中心支撑件6能够很好地填充中心轴线孔311。其中，支撑件6为绝缘材料制成。

在本申请可选的实施例中，绝缘密封圈5的外径大于壳体1的开口的外径。

具体的，在端盖2通过旋转将第二螺纹221与壳体1的第一螺纹121进行连接的过程中，由于绝缘密封圈5的外径大于开口的外径，使绝缘密封圈5能够覆盖在开口，因此基体部21与开口的壳壁会对绝缘密封圈5共同施加压力，使绝缘密封圈5受力发生形变，加强了端盖2与壳体1的密封性。

需要说明的是，绝缘密封圈5为环状结构，绝缘密封圈5设置有穿孔51，绝缘密封圈5的内圈的穿孔51与外圈的轮廓可以为方形、菱形、圆形、椭圆形等形状。在本申请实施例中，内圈与外圈的轮廓优选为圆形，通过将穿孔51设置为圆形，使绝缘密封圈5与极柱4充分接触，通过将外圈的轮廓设置为圆形，使绝缘密封圈5与壳体1的开口一致匹配。其中，绝缘密封圈5的穿孔51的直径与柱部41的直径相等，且绝缘圈的内径小于通孔211的直径。

在本申请可选的实施例中，主体部31面向壳体1的底壁11的一侧与底壁11电连接。

具体的，电芯3通过面向壳体1的底壁11的一侧与底壁11进行电连接，在使用过程中使电芯3能够形成一个电流回路，进而将电芯3内部的能量传输至外部电路，或者将接受外部电路的能量至内部的电芯3。

在本申请可选的实施例中，圆柱电池还包括集流盘7，主体部31面向壳体1的底壁11的一侧引出电芯的第二极性面33，集流盘7一面与第二极性面33电连接，集流盘7的另一面与底壁11电连接。

具体的，主体部31包括第一极片、第二极片和隔膜。第二极片包括第二集流体和第二活性物质层，第二活性物质层涂覆于第二集流体的表面；第二集流体包括第二涂覆区和连接于第二涂覆区的第二极耳331，第二涂覆区涂覆有第二活性物质层，第二极耳331未涂覆第二活性物质层。第二集流体的材料可以为铜，第二活性物质层包括第二活性物质，第二活性物质可以为碳或硅等。可以理解的是，通过揉平、压平或抚平等方式将第二极片引出的多个第二极耳331进行折弯，使得多个第二极耳331形成第二极性面33，使用激光依次穿透底壁11、集流盘7与第二极性面33，使第二极性面33通过集流盘7与壳体1进行电连接。

在本申请可选的实施例中，底壁11设置有注液孔111，集流盘7设置有与注液孔111导通的贯穿孔71。

上述方案中，由于第一端设置有极柱4，且极柱4与第一极性面32固定连接，因此在端盖2设置注液孔111，电解液注入电池后会受到极柱4的阻碍而影响注液效率，而通过在底壁11设置注液孔111，同时在集流盘7设置与注液孔111导通的贯穿孔71能够使电解液更加容易浸入电芯3内部。当然，贯穿孔71的数量可以为多个，通过形成多个通道供电解液浸入电芯3。

需要说明的是，在注液完成后需要将注液孔111进行封堵，可以选用在注液孔111焊接金属片的方式将注液孔111进行密封，也可以选用其他方式将注液孔111进行密封。

其中，中心支撑件6的一端穿过贯穿孔71抵接在底壁11，且中心支撑件6与第二极性面33、集流盘7及壳体1绝缘设置。

如图5所示，本申请实施例还提供了一种电池包8，包括多个上述的圆柱电池81。多个圆柱电池81先串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体82内组成电池包8。

具体的，电池包8中的多个圆柱电池81之间可通过汇流部件实现电连接，以实现电池包8中的多个圆柱电池81的并联或串联或混联。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (11)

1.一种圆柱电池，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)一端具有开口，所述壳体(1)在开口位置的外侧设置有第一螺纹(121)；

端盖(2)，盖合于所述壳体(1)的开口，所述端盖(2)包括基体部(21)和连接部(22)，所述连接部(22)沿所述基体部(21)的边缘设置，所述基体部(21)设置有通孔(211)，所述连接部(22)的内侧设置有第二螺纹(221)，所述第二螺纹(221)与所述第一螺纹(121)配合连接；

电芯(3)，容纳于所述壳体(1)内，所述电芯(3)包括主体部(31)和由所述主体部(31)面向所述壳体(1)的开口的一侧引出的第一极性面(32)；

极柱(4)，所述极柱(4)与所述第一极性面(32)电连接，且所述极柱(4)部分穿出所述通孔(211)；

绝缘密封圈(5)，设置于所述极柱(4)与所述端盖(2)之间。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述主体部(31)由第一极片、隔膜与第二极片依次卷绕形成，所述第一极性面(32)为所述第一极片引出的多个第一极耳(321)形成。

3.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱(4)包括延伸部(42)与柱部(41)，所述延伸部(42)为所述柱部(41)的中心轴线向外延伸，所述绝缘密封圈(5)设置有穿孔(51)，所述绝缘密封圈(5)设置于所述延伸部(42)与所述端盖(2)之间，所述柱部(41)依次穿出所述穿孔(51)与所述通孔(211)，所述延伸部(42)与所述第一极性面(32)电连接。

4.根据权利要求3所述的圆柱电池，其特征在于，所述绝缘密封圈(5)在所述穿孔(51)的边缘向远离所述电芯(3)方向设置有凸出部，用于绝缘所述柱部(41)与所述端盖(2)。

5.根据权利要求3所述的圆柱电池，其特征在于，所述柱部(41)的直径小于所述通孔(211)的直径，且所述柱部(41)远离所述电芯(3)的一面超出所述端盖(2)远离所述电芯(3)的一面。

6.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，还包括中心支撑件(6)，所述中心支撑件(6)穿设于所述电芯(3)的中心轴线孔(311)，所述中心支撑件(6)的一端抵接于所述极柱(4)。

7.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述绝缘密封圈(5)的外径大于所述壳体(1)的开口的外径。

8.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述主体部(31)面向所述壳体(1)的底壁(11)的一侧与所述底壁(11)电连接。

9.根据权利要求8所述的圆柱电池，其特征在于，所述圆柱电池(81)还包括集流盘(7)，所述主体部(31)面向所述底壁(11)的一侧引出所述电芯的第二极性面(33)，所述集流盘(7)一面与所述第二极性面(33)电连接，所述集流盘(7)的另一面与所述底壁(11)电连接。

10.根据权利要求9所述的圆柱电池，其特征在于，所述底壁(11)设置有注液孔(111)，所述集流盘(7)设置有与所述注液孔(111)导通的贯穿孔(71)。

11.一种电池包，其特征在于，包括多个权利要求1至10中任意一项所述的圆柱电池(81)。

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