CN219040549U - 一种圆柱电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种圆柱电池，包括壳体及容置于壳体的电芯，电芯包括层叠设置的正极片、隔膜和负极片，正极片、隔膜和负极片沿壳体的高度方向叠置，电芯具有相对的第一端和第二端，正极片的正极耳位于第一端，负极片的负极耳位于第二端，壳体具有相隔开的正极区和负极区，正极耳连接于正极区，负极耳连接于负极区。本实用新型更好地利用了电池的内部空间，增加了极片的利用率，提高了电池的能量密度。此外，本实用新型还公开了一种用电装置。

Description

一种圆柱电池及用电装置

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种圆柱电池及用电装置。

背景技术

如今，随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等，这为锂离子电池的应用与发展提供了广阔的空间。

其中，电芯可分为叠片电芯与卷芯，在动力锂电池领域，叠片工艺可以更好地发挥大型电芯优势，其在安全性、能量密度、工艺控制均比卷绕工艺占据优势，同时叠片工艺可以更好控制电芯良率。然而，现有圆柱电池的技术是将电芯极片做成中空环状结构，且采用卷绕工艺，这一方式降低了极片利用率。为此，亟需提出一种新型的技术方案以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种圆柱电池，其更好地利用了电池的内部空间，增加了极片的利用率，并提高了电池的能量密度。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种圆柱电池，包括：

壳体及容置于所述壳体的电芯，所述电芯包括层叠设置的正极片、隔膜和负极片，所述正极片、所述隔膜和所述负极片沿所述壳体的高度方向叠置；

所述电芯具有相对的第一端和第二端，所述正极片的正极耳位于所述第一端，所述负极片的负极耳位于所述第二端；

所述壳体具有相隔开的正极区和负极区，所述正极耳连接于所述正极区，所述负极耳连接于所述负极区。

优选的，所述壳体具有与所述正极耳对应的第一薄弱部，所述壳体具有与所述负极耳对应的第二薄弱部，通过将需要放置极耳的壳体侧壁局部减薄，这种结构设置既减轻了壳体的重量，又提高了壳体内部的空间利用率，从而提高了能量密度。

优选的，所述第一端设置有正极导电带和多个所述正极耳，所述第一薄弱部沿多个所述正极耳的排列方向延伸，所述正极导电带容置于所述第一薄弱部并与多个所述正极耳连接。

优选的，所述正极导电带具有一一对应于各个所述正极耳的多个第一开槽，各个所述正极耳穿入与其对应的所述第一开槽，所述正极耳穿入所述第一开槽并焊接于所述正极导电带。其中，所述第一开槽用于供所述正极耳穿入并焊接于所述正极导电带，以减少电池的厚度，从而提高了电池在模组中的数量，提高电池模组的能量密度。

优选的，所述第二端设置有负极导电带和多个所述负极耳，所述第二薄弱部沿多个所述负极耳的排列方向延伸，所述负极导电带容置于所述第二薄弱部并与多个所述负极耳连接。

优选的，所述负极导电带具有一一对应于各个所述负极耳的多个第二开槽，各个所述负极耳穿入与其对应的所述第二开槽，各个所述负极耳穿入所述第二开槽并焊接于所述负极导电带。其中，所述第二开槽用于供所述负极耳穿入并焊接于所述负极导电带，以减少电池的厚度，从而提高了电池在模组中的数量，提高电池模组的能量密度。

优选的，所述第一薄弱部和所述第二薄弱部的截面均为弧形。

优选的，所述正极片、所述隔膜和所述负极片均为表面平整的圆形，所述壳体呈圆柱形。

优选的，所述壳体包括外壳和盖设于所述外壳的顶盖，所述第一薄弱部和所述第二薄弱部相对设置于所述外壳。

优选的，所述顶盖具有功能孔，所述功能孔用于注液或泄压。

优选的，所述壳体的其中一侧具有用于隔开所述正极区和所述负极区的绝缘部。

本实用新型的目的之二在于：提供一种用电装置，包括如上所述的圆柱电池。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的圆柱电池包括壳体及容置于壳体的电芯，电芯包括层叠设置的正极片、隔膜和负极片，正极片、隔膜和负极片沿壳体的高度方向叠置，使得电解液可以通过层间扩散，增大扩散面积，缩短扩散路径和浸润周期，提高电解液的浸润效率和浸润效果，且增加了极片的利用率，提高了电池的能量密度，并且，电芯具有相对的第一端和第二端，正极片的正极耳位于第一端，负极片的负极耳位于第二端，壳体具有相隔开的正极区和负极区，正极耳连接于正极区，负极耳连接于负极区，使得这种结构能够极大地节省了叠片电池的壳体内部空间。

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为本实用新型实施方式一的外壳、电芯和顶盖分解示意图。

图2为本实用新型实施方式一的电芯的结构示意图。

图3为本实用新型实施方式一的顶盖的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、外壳；1a、第一薄弱部；1b、第二薄弱部；2、电芯；3、顶盖；4、正极片；5、隔膜；6、负极片；7、正极耳；8、负极耳；9、正极导电带；10、负极导电带；11、正极柱；12、防爆阀；13、注液孔；14、绝缘部；T、高度方向。

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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”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。

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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图1～3和具体的实施方式对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

下面结合附图1～3描述实施方式一

一种圆柱电池，包括：

壳体及容置于壳体的电芯2，电芯2包括层叠设置的正极片4、隔膜5和负极片6，参见图2，正极片4、隔膜5和负极片6沿壳体的高度方向T叠置，当正极片4、隔膜5和负极片6横着放并沿壳体的高度方向T叠置时，能够使电解液浸润电芯2的效果更好；

并且，电芯2具有相对的第一端和第二端，正极片4的正极耳7位于第一端，负极片6的负极耳8位于第二端，壳体具有相隔开的正极区和负极区，正极耳7连接于正极区，负极耳8连接于负极区，使得这种结构能够极大地节省了叠片电池的壳体内部空间。

与现有的电芯极片做成中空环状结构的方案相比，本申请在相对的两端出极耳的方式能够更好地利用了电池的内部空间，增加了极片的利用率，并提高了电池的能量密度。

优选的，壳体具有与正极耳7对应的第一薄弱部1a，壳体具有与负极耳8对应的第二薄弱部1b。其中，通过将需要放置极耳的壳体侧壁局部减薄，这种结构设置既减轻了壳体的重量，又提高了壳体内部的空间利用率，从而提高了电池的能量密度。

优选的，第一端设置有正极导电带9和多个正极耳7，第一薄弱部1a沿多个正极耳7的排列方向延伸，正极导电带9容置于第一薄弱部1a并与多个正极耳7连接。

优选的，正极导电带9具有一一对应于各个正极耳7的多个第一开槽，各个正极耳7穿入各个第一开槽并焊接于正极导电带9。第一开槽用于供正极耳7穿入并焊接于正极导电带9，以减少电池的厚度，从而提高了电池在模组中的数量，提高电池模组的能量密度。

优选的，第二端设置有负极导电带10和多个负极耳8，第二薄弱部1b沿多个负极耳8的排列方向延伸，负极导电带10容置于第二薄弱部1b并与多个负极耳8连接。

优选的，负极导电带10具有一一对应于各个负极耳8的多个第二开槽，各个负极耳8穿入各个第二开槽并焊接于负极导电带10。第二开槽用于供负极耳8穿入并焊接于负极导电带10，以减少电池的厚度，从而提高了电池在模组中的数量，提高电池模组的能量密度。

优选的，正极片4、隔膜5和负极片6均为表面平整的圆形，与现有的极片的中空结构相比，本实施例的极片是一个完整的圆，既增大了极片的面积，也提高了叠片电池的能量密度，并且，壳体呈圆柱形。

优选的，壳体包括外壳1和盖设于外壳1的顶盖3，第一薄弱部1a和第二薄弱部1b相对设置于外壳1。

优选的，第一薄弱部1a和第二薄弱部1b的截面均为弧形。

优选的，顶盖3具有功能孔，功能孔用于注液或泄压。

参见图3，顶盖3具有防爆阀孔和注液孔13，防爆阀孔内设置有防爆阀12，注液孔13与壳体的内部相连通，以向叠片电芯注液。当电解液从电池顶端注液孔13注液后，电解液通过横着叠放的极片的层间扩散作用，使得电解液的扩散面积大，路径短，浸润周期短，从而提高了极片的浸润效率。

优选的，参见图2和图3，壳体的顶盖3具有用于隔开正极区和负极区的绝缘部14，使得壳体的顶侧具有绝缘部14，其中，顶盖3设置有连接于正极导电带9的正极柱11，绝缘部14可以为绝缘片，通过在顶盖3与正极柱11之间设置绝缘片，有效保证顶盖3与正极柱11之间的绝缘连接。

实施方式一的圆柱电池的制备过程的具体步骤如下：

1)先将一定大小的圆形正极片4、隔膜5和负极片6层叠放置形成叠片形的电芯2，叠片电芯的极片上的外边缘一端形成正极耳7，另一端形成负极耳8，并且，在正极耳7的部位设置正极导电带9，如铝带，在正极导电带9中间开槽，正极耳7穿过后进行点焊，在负极耳8的部位设置负极导电带10，如铜带，在负极导电带10中间开槽，负极耳8穿过后进行点焊；

2)再将叠片电芯放置于圆柱形的外壳1内，正极导电带9的另一端与顶盖3中的正极柱11之间利用导电胶连接，形成电路导通，负极导电带10的另一端利用导电胶连接到外壳1上，形成电路导通；

3)最后将顶盖3通过焊接的方式连接至外壳1的圆筒形侧壁的顶部，得到圆柱电芯。

实施方式二

与实施方式一不同的是，本实施方式的正极导电带9和多个正极耳7构成一体结构，负极导电带10和多个负极耳8构成一体结构，其中，正极导电带9和外壳1的第一薄弱部1a采用绝缘层隔开，以提高圆柱电池的安全性。

其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

一种用电装置，包括实施方式一或实施方式二的圆柱电池，并且，该电池可以为锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池等。其中，该用电装置可以是车辆、手机、便携式装置、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

显然，与现有技术的极片中空结构相比，本申请的极片是一个完整的圆，能够增大极片面积，提高叠片电池的能量密度。并且，在圆柱壳体上预设极耳放置区，将需要放置极耳的壳体侧壁局部减薄，这种结构设置既减轻了外壳重量，又提高了圆柱壳体的空间利用率，从而提高了电池的能量密度。

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 (10)

1.一种圆柱电池，其特征在于，包括：

壳体及容置于所述壳体的电芯(2)，所述电芯(2)包括层叠设置的正极片(4)、隔膜(5)和负极片(6)，所述正极片(4)、所述隔膜(5)和所述负极片(6)沿所述壳体的高度方向叠置；

所述电芯(2)具有相对的第一端和第二端，所述正极片(4)的正极耳(7)位于所述第一端，所述负极片(6)的负极耳(8)位于所述第二端；

所述壳体具有相隔开的正极区和负极区，所述正极耳(7)连接于所述正极区，所述负极耳(8)连接于所述负极区。

2.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述壳体具有与所述正极耳(7)对应的第一薄弱部(1a)，所述壳体具有与所述负极耳(8)对应的第二薄弱部(1b)。

3.如权利要求2所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述第一端设置有正极导电带(9)和多个所述正极耳(7)，所述第一薄弱部(1a)沿多个所述正极耳(7)的排列方向延伸，所述正极导电带(9)容置于所述第一薄弱部(1a)并与多个所述正极耳(7)连接。

4.如权利要求3所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述正极导电带(9)具有一一对应于各个所述正极耳(7)的多个第一开槽，各个所述正极耳(7)穿入与其对应的所述第一开槽。

5.如权利要求2所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述第二端设置有负极导电带(10)和多个所述负极耳(8)，所述第二薄弱部(1b)沿多个所述负极耳(8)的排列方向延伸，所述负极导电带(10)容置于所述第二薄弱部(1b)并与多个所述负极耳(8)连接。

6.如权利要求5所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述负极导电带(10)具有一一对应于各个所述负极耳(8)的多个第二开槽，各个所述负极耳(8)穿入与其对应的所述第二开槽。

7.如权利要求2～6任一项所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述第一薄弱部(1a)和所述第二薄弱部(1b)的截面均为弧形。

8.如权利要求1～6任一项所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述正极片(4)、所述隔膜(5)和所述负极片(6)均为表面平整的圆形，所述壳体呈圆柱形。

9.如权利要求1～6任一项所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述壳体的其中一侧具有用于隔开所述正极区和所述负极区的绝缘部(14)。

10.一种用电装置，其特征在于：包括如权利要求1～9任一项所述的圆柱电池。

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