CN219419248U - 电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池，包括壳体、卷芯、集流盘、极柱和端盖。卷芯安装于壳体内；集流盘设有第一凸起部；极柱对应第一凸起部的位置设有第一凹陷部，第一凸起部嵌设于第一凹陷部中并通过激光焊接固定；端盖盖设于壳体的安装口上并与卷芯通过激光焊接固定。本实用新型改进了电池结构，提高了电芯内部电芯体积的利用率，提高了单体容量和能量密度；优化了焊接方式，同时取消了端盖端的集流盘，减小了电芯欧姆内阻，提升了导热能力；通过设置注液孔，更容易采用负压注液、开口陈化、开口预充、负压封口、开口老化等工艺，提升了电池循环寿命。优化了组装步骤，提高了生产速度和效率。电池采用全焊接设计，密封性能较好，有利于使用浸没式冷却。

Description

电池

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电池。

背景技术

随着新能源电动汽车的车用动力电池和储能产品发展，锂电池作为高能量密度电池代表逐渐为市场认可，对锂离子电池的能量密度和充放电C率的要求也在不断上升。

传统的圆柱锂电池包括外壳、极柱、卷芯、正极集流板/极耳和负极集流板/极耳等部件，其中外壳的底盖与卷芯一般采用电阻焊或超声焊的方式，在焊接时需要使用焊针穿过卷芯的中心孔，限制了卷芯与外壳的连接面积，形成了较大的欧姆电阻和潜在的发热点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电池，旨在减小电芯欧姆内阻，并提升导热能力。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电池，包括：

壳体；

卷芯，安装于所述壳体内；

集流盘，设于所述壳体内并与所述卷芯电连接，所述集流盘设有第一凸起部；

极柱，具有相对的第一端和第二端，所述极柱的第一端固定于所述壳体中，所述极柱的第二端显露于所述壳体外，所述极柱对应所述第一凸起部的位置设有相适配的第一凹陷部，所述第一凸起部嵌设于所述第一凹陷部中并通过激光焊接固定，以使所述极柱与所述集流盘电连接；以及

端盖，所述壳体远离所述极柱的一端开设有安装口，所述端盖盖设于所述安装口上并与所述卷芯通过激光焊接固定。

可选地，所述极柱的第二端的外壁面上对应所述第一凹陷部的位置设有第二凹陷部，所述第二凹陷部用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑。

可选地，所述集流盘上设有多个沿所述集流盘的周向均匀分布的第一凸条，且每一所述第一凸条均沿所述集流盘的径向延伸设置，以用于在激光焊接时嵌入于所述卷芯中。

可选地，所述集流盘背对所述第一凸条的外侧面设有第一凹槽，所述第一凹槽用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑；

所述第一凹槽与位于所述集流盘中心和/或边缘的所述第一凸条在所述集流盘厚度方向上的投影至少部分重合。

可选地，所述端盖的直径与所述壳体的内径相同，或者所述端盖的直径与所述壳体的外径相同；所述端盖上设有多个沿所述端盖的周向均匀分布的第二凸条，且每一所述第二凸条均沿所述端盖的径向延伸设置，以用于在激光焊接时嵌入于所述卷芯中。

可选地，所述端盖背对所述第二凸条的外侧面设有第二凹槽，所述第二凹槽用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑；

所述第二凹槽与位于所述端盖中心和/或边缘的所述第二凸条在所述端盖厚度方向上的投影至少部分重合。

可选地，所述端盖的外周边缘设有台阶或凸部，所述台阶或凸部与所述壳体的内壁相配合，以用于在安装时限位及用于遮光。

可选地，所述端盖上开设有与所述卷芯内部连通的注液孔，所述注液孔通过密封件密封住；所述注液孔，用于注入电解液至所述卷芯中。

可选地，所述壳体和/或所述端盖上设有防爆刻线，所述防爆刻线呈圆形、扇形、“C”字形或“D”字形，所述防爆刻线的中心与卷芯的中心轴重合。

可选地，所述壳体和/或所述端盖的内壁镀设有铜层。

在本实用新型的技术方案中，该电池包括壳体、卷芯、集流盘、极柱和端盖；卷芯安装于壳体内；集流盘设于壳体内并与卷芯电连接，集流盘设有第一凸起部；极柱具有相对的第一端和第二端，极柱的第一端固定于壳体中，极柱的第二端显露于壳体外，极柱对应第一凸起部的位置设有相适配的第一凹陷部，第一凸起部嵌设于第一凹陷部中并通过激光焊接固定，以使极柱与集流盘电连接；壳体远离极柱的一端开设有安装口，端盖盖设于安装口上并与卷芯通过激光焊接固定。

可以理解的是，本实用新型通过将端盖盖设于壳体底部的安装口上，并将其与卷芯通过激光焊接固定，从而实现了两者的电连接，同时也取消了负极集流盘这一零部件，减小电芯欧姆内阻，而卷芯和端盖直接连接，提升了导热能力。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型电池一实施例另一角度的结构示意图；

图3为本实用新型电池一实施例的剖视图；

图4为图3中局部A处的放大图；

图5为本实用新型电池另一实施例的剖视图；

图6为图5中局部B处的放大图；

图7为本实用新型电池又一实施例的结构示意图；

图8为本实用新型电池又一实施例另一角度的结构示意图；

图9为本实用新型电池又一实施例的剖视图；

图10为本实用新型电池又一实施例中第一种端盖的结构示意图；

图11为本实用新型电池又一实施例中第二种端盖的结构示意图；

图12为本实用新型电池又一实施例中第三种端盖的结构示意图；

图13为本实用新型电池又一实施例中第四种端盖的结构示意图；

图14为本实用新型电池又一实施例中第五种端盖的结构示意图；

图15为本实用新型电池又一实施例中第五种端盖的结构示意图；

图16为本实用新型电池再一实施例的剖视图；

图17为图16中局部C处的放大图。

附图标号说明：

10、壳体；20、卷芯；30、集流盘；40、极柱；50、端盖；301、第一凸起部；401、第一凹陷部；402、第二凹陷部；502、第二凹槽；503、凸部；504、台阶；50a、注液孔；51、防爆刻线；60、密封件；70、绝缘层。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，若全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电池，尤其是圆柱形锂离子电池，可以为21700、4680或18650等型号的电池，可以适用于电芯直径为18～60mm，电芯高度为50～200mm，此处不限。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，该电池包括壳体10、卷芯20、集流盘30、极柱40和端盖50；卷芯20安装于壳体10内；集流盘30设于壳体10内并与卷芯20电连接，集流盘30设有第一凸起部301；极柱40具有相对的第一端和第二端，极柱40的第一端固定于壳体10中，极柱40的第二端显露于壳体10外，极柱40对应第一凸起部301的位置设有相适配的第一凹陷部401，第一凸起部301嵌设于第一凹陷部401中并通过激光焊接固定，以使极柱40与集流盘30电连接；壳体10远离极柱40的一端开设有安装口，端盖50盖设于安装口上并与卷芯20通过激光焊接固定。

本实施例中，壳体10可呈杯型结构，壳体10的底部为敞口，以形成上述的安装口，端盖50焊接固定于安装口上，壳体10的顶部开设通孔，以供极柱40伸出；其中，通孔可开设于壳体10顶壁的中心处并可为圆形孔，以方便铆接极柱40，以将卷芯20电连接引出，极柱40和壳体10之间可设有绝缘层70。

需要说明的是，参照图1至图15，在不同场景中，端盖50的直径可设置为不同，端盖50的直径可与壳体10的内径相同，也可与壳体10的外径相同，此处不做限定。其中，当端盖50的直径与壳体10的内径相同时，如图5和图17所示，安装时可通过壳体10底部高度定位，焊接时可以使用激光从侧面穿透壳体10进行焊接，或者从沿缝隙进行焊接，需要注意的是，从顶部焊接时，激光不能垂直于端盖50，防止激光漏到电芯内部引起损坏。当端盖50的直径与壳体10的外径相同时，如图4所示，安装时可通过端盖50的边缘与壳体10定位，焊接时可以使用激光从侧面进行沿缝隙焊接或从顶部穿透端盖50进行焊接。

在组装时，可先通过激光穿透焊接将卷芯20与集流盘30分别焊接连接，再包裹绝缘胶或绝缘套至壳体10内，再使用激光从外侧穿透极柱40将集流盘30与极柱40焊接固定，然后再用激光穿透焊接连接卷芯20和端盖50，用激光环形焊接连接并密封端盖50和壳体10的边缘。

可以理解的是，本实用新型通过将端盖50盖设于壳体10底部的安装口上，并将其与卷芯20通过激光焊接固定，从而实现了两者的电连接，同时也取消了负极集流盘这一零部件，减小电芯欧姆内阻，而卷芯20和端盖50直接连接，提升了导热能力。

主要参照图3，在一实施例中，极柱40的第二端的外壁面上对应第一凹陷部401的位置设有第二凹陷部402，第二凹陷部402用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑。如此，可以提高激光焊接的便利性及准确性，有效提升了极柱40与集流盘30的连接可靠性。

为进一步地提升集流盘30与卷芯20的连接可靠性，在一实施例中，集流盘30上可设有多个沿集流盘30的周向均匀分布的第一凸条，且每一第一凸条均沿集流盘30的径向延伸设置，以用于在激光焊接时嵌入于卷芯20中。

本实施例中，集流盘30背对第一凸条的外侧面设有第一凹槽，第一凹槽用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑。

在生产制造时，集流盘30上位置对应的第一凸条和第一凹槽可通过冲压工艺同时形成，加工非常方便，利用了冲压过程中产生的凹陷作为激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑的第一凹槽，避免了焊斑外露，有效地提升了集流盘30表面的美观性。

其中，第一凹槽可以与位于集流盘30中心和/或边缘的第一凸条在集流盘30厚度方向上的投影至少部分重合，以增加集流盘30的抗形变能力。

为提升端盖50与卷芯20的连接可靠性，在一些实施例中，端盖50上设有多个沿端盖50的周向均匀分布的第二凸条，且每一第二凸条均沿端盖50的径向延伸设置，以用于在激光焊接时嵌入于卷芯20中。

本实施例中，端盖50背对第二凸条的外侧面设有第二凹槽502，第二凹槽502用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑。

可以理解，在生产制造时，端盖50上位置对应的第二凸条和第二凹槽502也可通过冲压工艺同时形成，加工非常方便，利用了冲压过程中产生的凹陷作为激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑的第二凹槽502，避免了焊斑外露，有效地提升了端盖50表面的美观性。

类似地，主要参考图15，第二凹槽502可以与位于端盖50中心和/或边缘的第二凸条在端盖50厚度方向上的投影至少部分重合，以增加端盖50的抗形变能力。

进一步地，参照图4、图6和图17，在一些实施例中，端盖50的外周边缘可设有凸部503或台阶504，凸部503或台阶504与壳体10的内壁相配合，以用于在安装时限位及用于遮光。如此，在组装时，该凸部503或台阶504可起到限位功能，并可防止漏光而影响壳体10内部的卷芯20。

参照图2及图3，在一实施例中，端盖50上可开设有与卷芯20内部连通的注液孔50a，注液孔50a通过密封件60密封住；注液孔50a，用于注入电解液至卷芯20中。

参照图10至图15，本实施例中，端盖50的中心可设置一向电芯内部凹陷的圆形沉槽，沉槽中心可设置一个圆孔，以形成注液孔50a。在密封该注液孔50a时，可使用铆钉等密封件60密封该注液孔50a。

此外，在一些实施例中，如图10至图12，壳体10和/或端盖50上可设有防爆刻线51，防爆刻线51呈圆形、扇形、“C”字形或“D”字形等，防爆刻线51的中心与卷芯20的中心轴重合。如此，可以有效地提高电池使用的安全性。

本实施例中，壳体10顶壁的内侧和/或外侧可设置防爆刻线51，端盖50的内侧和/或外侧均可设置防爆刻线51。

需要说明，当该电池为21700电芯时，其壳体10极柱40端的一面可设有圆形防爆刻线51，端盖50上设有两条或更多的凸起棱(即上述的第二凸条)用于和卷芯20进行焊接。当然，该电池也可为无防爆刻线51的壳体10，此处不限。

当该电池为4680电芯时，其壳体10极柱40端的一面可设有圆形防爆刻线51，端盖50上可设有多条的凸起棱(即上述的第二凸条)用于和卷芯20进行焊接。值得一提的是，该电池的端盖50的外径可与壳体10的内径相同，此处不限。

综上，本发明通过改变电池的安装结构，调整焊接工艺，增大了卷芯20与壳体10底部焊接连接处的有效面积，减少了局部发热风险，提高了过流能力。同时，新工艺舍弃了焊针，提高了生产效率。

本发明的卷芯20与端盖50直接通过焊接相连，取消了负极集流盘/连接柄/极耳设计，降低了欧姆内阻，提高了导热性能。同时，由于结构件数量的减少，生产效率得到了提高。电池采用全焊接设计，密封性能较好，有利于使用浸没式冷却。

在现有技术中，电池的壳体10一般会设置滚槽来限制卷芯20移动，以达到限位的效果，但本发明无需设置滚槽结构，即可使卷芯20稳固地安装于壳体10内，提高了对电池内部空间的利用率，提高了电池的容量和能量密度。

本发明通过在端盖50上设置注液孔50a，更容易采用负压注液、开口陈化、开口预充、负压封口、开口老化等工艺，提升了电池循环寿命。

另外，在一些实施例中，该电池的壳体10的内壁镀设有铜层，或者端盖50的内壁镀设有铜层，或者壳体10和端盖50的内壁均镀设有铜层。也即，壳体10和/或端盖50的内表面做镀铜处理。如此，可以降低电池内阻；同时，端盖50内部镀铜处理，可以使得其与卷芯20之间的焊接更容易，提高了组装的便利性。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池，其特征在于，包括：

壳体；

卷芯，安装于所述壳体内；

集流盘，设于所述壳体内并与所述卷芯电连接，所述集流盘设有第一凸起部；

极柱，具有相对的第一端和第二端，所述极柱的第一端固定于所述壳体中，所述极柱的第二端显露于所述壳体外，所述极柱对应所述第一凸起部的位置设有相适配的第一凹陷部，所述第一凸起部嵌设于所述第一凹陷部中并通过激光焊接固定，以使所述极柱与所述集流盘电连接；以及

端盖，所述壳体远离所述极柱的一端开设有安装口，所述端盖盖设于所述安装口上并与所述卷芯通过激光焊接固定。

2.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述极柱的第二端的外壁面上对应所述第一凹陷部的位置设有第二凹陷部，所述第二凹陷部用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑。

3.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述集流盘上设有多个沿所述集流盘的周向均匀分布的第一凸条，且每一所述第一凸条均沿所述集流盘的径向延伸设置，以用于在激光焊接时嵌入于所述卷芯中。

4.如权利要求3所述的电池，其特征在于，所述集流盘背对所述第一凸条的外侧面设有第一凹槽，所述第一凹槽用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑；

所述第一凹槽与位于所述集流盘中心和/或边缘的所述第一凸条在所述集流盘厚度方向上的投影至少部分重合。

5.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述端盖的直径与所述壳体的内径相同，或者所述端盖的直径与所述壳体的外径相同；

所述端盖上设有多个沿所述端盖的周向均匀分布的第二凸条，且每一所述第二凸条均沿所述端盖的径向延伸设置，以用于在激光焊接时嵌入于所述卷芯中。

6.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述端盖背对所述第二凸条的外侧面设有第二凹槽，所述第二凹槽用于在激光焊接时进行视觉识别定位及容纳激光焊接产生的焊斑；

所述第二凹槽与位于所述端盖中心和/或边缘的所述第二凸条在所述端盖厚度方向上的投影至少部分重合。

7.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述端盖的外周边缘设有台阶或凸部，所述台阶或凸部与所述壳体的内壁相配合，以用于在安装时限位及用于遮光。

8.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述端盖上开设有与所述卷芯内部连通的注液孔，所述注液孔通过密封件密封住；所述注液孔，用于注入电解液至所述卷芯中。

9.如权利要求5所述的电池，其特征在于，所述壳体和/或所述端盖上设有防爆刻线，所述防爆刻线呈圆形、扇形、“C”字形或“D”字形，所述防爆刻线的中心与卷芯的中心轴重合。

10.如权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体和/或所述端盖的内壁镀设有铜层。