CN219436097U - 圆柱电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，提出了一种圆柱电池，包括：电池壳体；极柱，极柱设置于电池壳体的第一表面上，以使得电池壳体围设于极柱外周，极柱在第一表面上的正投影位于第一表面的中部；电芯，电芯设置于电池壳体内，电芯包括电芯主体、第一极耳以及第二极耳，极性相反的第一极耳和第二极耳由电芯主体的至少一端延伸而出，第一极耳和第二极耳分别与电池壳体和极柱电连接，极柱沿着电池壳体轴向方向上的尺寸与电池壳体的厚度之比为0.9‑5，从而可以使得极柱实现快速散热，避免热量堆积，降低圆柱电池内部热失控风险的发生，由此可以提高圆柱电池的安全使用性能。
Description
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。
背景技术
相关技术中，电池在长时间使用之后，会出现大量产热的问题，尤其是电池局部可能会出现热量较大的问题，从而可能会影响到电池的安全使用性能。
实用新型内容
本实用新型提供一种圆柱电池，以改善圆柱电池的使用性能。
本实用新型提供了一种圆柱电池，包括：
电池壳体；
极柱，极柱设置于电池壳体的第一表面上，以使得电池壳体围设于极柱外周，极柱在第一表面上的正投影位于第一表面的中部；
电芯，电芯设置于电池壳体内，电芯包括电芯主体、第一极耳以及第二极耳，极性相反的第一极耳和第二极耳由电芯主体的至少一端延伸而出，第一极耳和第二极耳分别与电池壳体和极柱电连接，极柱沿着电池壳体轴向方向上的尺寸与电池壳体的厚度之比为0.9-5。
本实用新型实施例的圆柱电池包括电池壳体、极柱以及电芯，极柱设置于电池壳体的第一表面上，电芯设置于电池壳体内，且电池壳体围设于极柱外周，极柱在第一表面上的正投影位于第一表面的中部，极性相反的第一极耳和第二极耳分别与电池壳体和极柱电连接，电池壳体和极柱可以作为圆柱电池的两个电极引出端使用，由此来方便圆柱电池的充放电，通过使得极柱沿着电池壳体轴向方向上的尺寸与电池壳体的厚度之比为0.9-5，从而可以使得极柱实现快速散热，避免热量堆积，降低圆柱电池内部热失控风险的发生，由此可以提高圆柱电池的安全使用性能。
附图说明
为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。
其中：
图1是根据一示例性实施方式示出的一种电池的结构示意图；
图2是根据一示例性实施方式示出的一种电池的部分剖面结构示意图；
图3是根据另一示例性实施方式示出的一种电池的部分剖面结构示意图。
附图标记说明如下：
10、电池壳体；11、第一表面；12、壳体件；13、盖板；14、第二表面；20、极柱；21、凹槽；30、电芯；31、电芯主体；32、第一极耳；33、第二极耳；40、第一集流件；50、第二集流件。
具体实施方式
下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。
在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
本实用新型的一个实施例提供了一种圆柱电池，请参考图1至图3，圆柱电池包括：电池壳体10；极柱20，极柱20设置于电池壳体10的第一表面11上，以使得电池壳体10围设于极柱20外周，极柱20在第一表面11上的正投影位于第一表面11的中部；电芯30，电芯30设置于电池壳体10内，电芯30包括电芯主体31、第一极耳32以及第二极耳33，极性相反的第一极耳32和第二极耳33由电芯主体31的至少一端延伸而出，第一极耳32和第二极耳33分别与电池壳体10和极柱20电连接，极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的尺寸与电池壳体10的厚度之比为0.9-5。
本实用新型一个实施例的圆柱电池包括电池壳体10、极柱20以及电芯30，极柱20设置于电池壳体10的第一表面11上，电芯30设置于电池壳体10内，且电池壳体10围设于极柱20外周，极柱20在第一表面11上的正投影位于第一表面11的中部，极性相反的第一极耳32和第二极耳33分别与电池壳体10和极柱20电连接，电池壳体10和极柱20可以作为圆柱电池的两个电极引出端使用，由此来方便圆柱电池的充放电，通过使得极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的尺寸与电池壳体10的厚度之比为0.9-5，从而可以使得极柱20实现快速散热，避免热量堆积，降低圆柱电池内部热失控风险的发生，由此可以提高圆柱电池的安全使用性能。
需要说明的是，结合图1所示，极柱20设置于电池壳体10的第一表面11上，以使得电池壳体10围设于极柱20外周，极柱20在第一表面11上的正投影位于第一表面11的中部，由于极柱20被电池壳体10围绕，因此，圆柱电池中部的热量要比端部散热速率较慢且产热严重，通过控制极柱20的至少部分的厚度与电池壳体10的厚度之比，可以实现极柱20的快速散热，避免热量堆积，避免电池内部热失控风险的发生，且可以避免极柱20的至少部分的厚度与电池壳体10的厚度之比过大，而引发圆柱电池空间利用率较低以及能量密度减弱的风险，一定程度上可以提高圆柱电池的装配效率和良率。
极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的尺寸与电池壳体10的厚度之比过大时，会导致极柱20的厚度过大，影响圆柱电池空间利用率，或者，电池壳体10的厚度过小，影响到圆柱电池的结构稳定性。而极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的尺寸与电池壳体10的厚度之比过小时，会导致极柱20的厚度过小，影响到极柱20的散热能力，或者，电池壳体10的厚度过大，不仅导致圆柱电池整体重量增加，且会影响到圆柱电池的能量密度。电池壳体10的厚度是指电池壳体10的壁厚，例如，电池壳体10为钢壳，电池壳体10的厚度即为刚材料的厚度。
电池壳体10围设于极柱20外周，极柱20在第一表面11上的正投影位于第一表面11的中部，即极柱20的周向外边缘不会超出电池壳体10的第一表面11的外边缘设置。例如，电池壳体10的一个端面的外表面为第一表面11，相应的，该端面的内表面为第二表面14，极柱20的周向外边缘不会超出第一表面11的外边缘设置，且极柱20的周向外边缘不会超出第二表面14的外边缘设置。第一表面11的中部并不特指第一表面11的最中间，是相对于第一表面11的外边缘而言的，只要位于第一表面11的外边缘之内即为位于第一表面11的中部。
极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的尺寸与电池壳体10的厚度之比可以为0.9、0.95、1、1.2、1.5、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.5、3、3.5、4、4.5、4.8或者5等等。
结合图2所示，电池壳体10轴向方向即为电池的高度方向，电池壳体10轴向方向可以表示为A。
在一个实施例中，极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的最小厚度与电池壳体10的厚度之比为1-2，从而可以有效控制极柱20的厚度与电池壳体10的厚度之间的关系，由此来避免圆柱电池局部热量过于集中的问题，从而来提高圆柱电池的安全使用性能。
极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的最小厚度与电池壳体10的厚度之比可以为1、1.1、1.2、1.3、1.5、1.8、1.9或者2等等。
在一个实施例中，电池壳体10的直径为40mm-80mm，从而可以有效保证圆柱电池能够具有可靠的容量，以此适应电池成组时的能量需求，并且可以配合极柱20的最小厚度与电池壳体10的厚度之比，来有效避免圆柱电池发生热失控的问题，从而提高圆柱电池的安全使用性能，一定程度上可以保证圆柱电池能够实现快充。
电池壳体10的直径可以为40mm、41mm、42mm、45mm、48mm、50mm、、51mm、52mm、55mm、58mm、60mm、61mm、62mm、65mm、68mm、70mm、71mm、72mm、75mm、78mm、79mm或者80mm等等。
在一个实施例中，如图2和图3所示，圆柱电池还包括第一集流件40和第二集流件50，第一极耳32和第二极耳33分别通过第一集流件40和第二集流件50与电池壳体10和极柱20电连接，从而可以有效降低圆柱电池的组装难度，提高了结构之间的适应性，并且电池壳体10和极柱20可以作为圆柱电池的两个电极引出端使用，由此来方便圆柱电池的充放电。
电池壳体10作为电池的一个电极引出端使用，不仅可以减少圆柱电池的部件使用数量，且电池壳体10的各个位置均可以作为电连接位置，提高了圆柱电池成组时的电连接选择能力。
在一个实施例中，第二集流件50的至少部分的厚度与第一集流件40的至少部分的厚度之比为0.4-0.9，不仅可以有效控制第二集流件50和第一集流件40的厚度关系，避免第二集流件50和第一集流件40结构强度相差过大的情况，并且一定程度上可以保证圆柱电池能够实现快速散热，即有利于极柱20的快速散热，也可以避免了第二集流件50热量积聚的问题。
第二集流件50的至少部分的厚度与第一集流件40的至少部分的厚度之比可以为0.4、0.45、0.48、0.5、0.55、0.58、0.6、0.64、0.65、0.66、0.67、0.68、0.7、0.75、0.8、0.85或者0.9等等。
在一个实施例中，第一集流件40的至少部分围设于第二集流件50外周，从而可以有效提升第二集流件50和第一集流件40的集成能力，提高了电池壳体10的空间利用率，一定程度上可以提高圆柱电池的能量密度。
第一集流件40和第二集流件50之间绝缘设置，例如，第一集流件40和第二集流件50可以通过一个绝缘结构进行连接，例如，第二集流件50镶嵌于绝缘结构内，而绝缘结构镶嵌于第一集流件40内，对于第一集流件40和第二集流件50之间的位置关系不作限定。
在一个实施例中，第一集流件40包括铜，第二集流件50包括铝，从而可以方便地实现第一极耳32和第二极耳33分别通过第一集流件40和第二集流件50与电池壳体10和极柱20，一定程度上可以提高部件之间的连接能力，例如，第一极耳32和第一集流件40焊接，第一集流件40与电池壳体10焊接，或者，第二极耳33和第二集流件50焊接，第二集流件50与极柱20焊接。
第一极耳32可以包括铜，第二极耳33可以包括铝，极柱20可以包括铝块。
在一个实施例中，第一极耳32为负极极耳，电池壳体10为钢壳，负极极耳与钢壳电连接，钢壳的腐蚀电位会高于圆柱电池的负极电位，从而可以避免钢壳出现电化学腐蚀的问题，例如，可以避免电解液中的离子嵌入到钢壳晶格内部。
第二极耳33为正极极耳，正极极耳与极柱20电连接。
在一个实施例中，第一极耳32为正极极耳，电池壳体10为铝壳，正极极耳与铝壳电连接，铝壳的腐蚀电位会高于圆柱电池的正极电位，从而可以避免铝壳出现电化学腐蚀的问题。
第二极耳33为负极极耳，负极极耳与极柱20电连接。
在一个实施例中，极柱20在第一表面11上的正投影的中心与第一表面11的中心重合，不仅可以提高电池壳体10对极柱20的支撑能力，保证极柱20的结构稳定性，且可以保证电池壳体10的结构强度，并且也可以在极柱20散热过程中，电池壳体10能够快速形成散热，避免了圆柱电池出现局部热量过于集中的问题。
电池壳体10的第一表面11可以是圆面，第一表面11的中心为圆面的圆心；而极柱20的外周大致可以为圆形，极柱20在第一表面11上的正投影可以为圆面，极柱20在第一表面11上的正投影的中心为圆面的圆心。
需要说明的是，对于极柱20的具体结构形式此处不作限定，例如，极柱20可以包括穿设于电池壳体10中的第一部分，以及分别与电池壳体10外表面和内表面连接的第二部分和第三部分。
在一个实施例中，极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的厚度为0.5mm-5mm，不仅可以保证极柱20能够具有可靠的散热能力和过流能力，且可以避免极柱20过厚占用过大空间的问题，一定程度上可以保证圆柱电池的空间利用率，提高了圆柱电池的能量密度。
极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的厚度可以为0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.75mm、0.8mm、0.9mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm或者5mm等等。
在一个实施例中，电池壳体10的厚度为0.3mm-2mm，不仅可以保证电池壳体10的结构强度，避免电池壳体10出现结构损伤，且可以避免电池壳体10厚度过大而增加圆柱电池的整体重量。
电池壳体10的厚度可以为0.3mm、0.35mm、0.4mm、0.45mm、0.5mm、0.55mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、0.95mm、1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、1.9mm或者2mm等等。
在一个实施例中，极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的厚度为0.5mm-5mm，电池壳体10的厚度为0.3mm-2mm，不仅可以控制圆柱电池的散热能力，并且可以保证圆柱电池的结构强度，提高圆柱电池的安全使用性能，一定程度上还可以保证圆柱电池的能量密度。
在一个实施例中，极柱20的上表面和下表面中的至少之一设置有凹槽21，不仅可以避免极柱20结构过重的问题，并且凹槽21可以用于容纳其他结构，例如，极柱20的上表面设置有凹槽21，凹槽21可以用于容纳焊渣，或者，极柱20的下表面设置有凹槽21，凹槽21可以用于容纳第二集流件50的一部分。
结合图2所示，极柱20的上表面和下表面均设置有凹槽21，两个凹槽21之间的底壁的厚度与电池壳体10的厚度之比可以为0.9-5。
结合图3所示，极柱20的下表面设置有凹槽21。
在一个实施例中，第一极耳32和第二极耳33由电芯主体31的同一端延伸而出，从而可以避免第一极耳32和第二极耳33由电芯主体31的相对两侧延伸而出所引发的高度空间过于积累的问题。
在一个实施例中，第一极耳32和第二极耳33由电芯主体31的相对两端延伸而出，不仅可以使得电子传输路径最短，传输速率快，并且产热较低，由此可以提高电池的安全性能。
在一个实施例中，如图1所示，电池壳体10包括壳体件12和盖板13，盖板13与壳体件12相连接，极柱20设置于盖板13上，极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的至少部分的厚度与盖板13的厚度之比为1.2-5，从而可以控制极柱20的散热能力，避免极柱20出现热量过于集中的问题，并且可以保证散热较为均匀。
极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的至少部分的厚度与盖板13的厚度之比可以为1.2、1.5、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.5、3、3.5、4、4.5、4.8或者5等等。
壳体件12的厚度可以与盖板13的厚度相一致，或者，壳体件12的厚度可以与盖板13的厚度不相一致，此处不作限定。
壳体件12具有一个开口端，盖板13用于封闭该开口端。
需要明的是，圆柱电池包括电芯和电解质，能够进行诸如充电/放电的电化学反应的最小单元。电芯是指将堆叠部卷绕或层压形成的单元，该堆叠部包括第一极片、分隔物以及第二极片。当第一极片为正极片时，第二极片为负极片。其中，第一极片和第二极片的极性可以互换。第一极片和第二极片涂布活性物质。
圆柱电池可以为卷绕式电池，即将第一极片、与第一极片电性相反的第二极片以及设置在第一极片和第二极片之间的隔膜片进行卷绕，得到卷绕式电芯。
本实用新型的一个实施例还提供了一种电池组，包括上述的圆柱电池。
本实用新型一个实施例的电池组的圆柱电池包括电池壳体10、极柱20以及电芯30，极柱20设置于电池壳体10的第一表面11上，电芯30设置于电池壳体10内，且电池壳体10围设于极柱20外周，极柱20在第一表面11上的正投影位于第一表面11的中部，极性相反的第一极耳32和第二极耳33分别与电池壳体10和极柱20电连接，电池壳体10和极柱20可以作为圆柱电池的两个电极引出端使用，由此来方便圆柱电池的充放电，通过使得极柱20沿着电池壳体10轴向方向上的尺寸与电池壳体10的厚度之比为0.9-5，从而可以使得极柱20实现快速散热，避免热量堆积，降低圆柱电池内部热失控风险的发生，由此可以提高电池组的安全使用性能。
在一个实施例中，电池组为电池模组或电池包。
电池模组包括多个圆柱电池，电池模组还可以包括托架，电池可以固定于托架上。
电池包包括多个圆柱电池和箱体，箱体用于固定多个圆柱电池。
需要说明的是，电池包包括圆柱电池，圆柱电池可以为多个，多个圆柱电池设置于箱体内。其中，多个圆柱电池可以形成电池模组后安装于箱体内。或者，多个圆柱电池可以直接设置在箱体内，即无需对多个圆柱电池进行成组，利用箱体对多个圆柱电池进行固定。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (13)
1.一种圆柱电池，其特征在于，包括：
电池壳体(10)；
极柱(20)，所述极柱(20)设置于所述电池壳体(10)的第一表面(11)上，以使得所述电池壳体(10)围设于所述极柱(20)外周，所述极柱(20)在所述第一表面(11)上的正投影位于所述第一表面(11)的中部；
电芯(30)，所述电芯(30)设置于所述电池壳体(10)内，所述电芯(30)包括电芯主体(31)、第一极耳(32)以及第二极耳(33)，极性相反的所述第一极耳(32)和所述第二极耳(33)由所述电芯主体(31)的至少一端延伸而出，所述第一极耳(32)和所述第二极耳(33)分别与所述电池壳体(10)和所述极柱(20)电连接，所述极柱(20)的至少部分沿着所述电池壳体(10)轴向方向上的尺寸与所述电池壳体(10)的厚度之比为0.9-5。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱(20)沿着所述电池壳体(10)轴向方向上的最小厚度与所述电池壳体(10)的厚度之比为1-2。
3.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述电池壳体(10)的直径为40mm-80mm。
4.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述圆柱电池还包括第一集流件(40)和第二集流件(50)，所述第一极耳(32)和所述第二极耳(33)分别通过所述第一集流件(40)和所述第二集流件(50)与所述电池壳体(10)和所述极柱(20)电连接；
其中，所述第二集流件(50)的至少部分的厚度与所述第一集流件(40)的至少部分的厚度之比为0.4-0.9。
5.根据权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一集流件(40)的至少部分围设于所述第二集流件(50)外周。
6.根据权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一集流件(40)包括铜，所述第二集流件(50)包括铝。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一极耳(32)为负极极耳，所述电池壳体(10)为钢壳。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一极耳(32)为正极极耳，所述电池壳体(10)为铝壳。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱(20)在所述第一表面(11)上的正投影的中心与所述第一表面(11)的中心重合。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱(20)沿着所述电池壳体(10)轴向方向上的厚度为0.5mm-5mm，和/或，所述电池壳体(10)的厚度为0.3mm-2mm。
11.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱(20)的上表面和下表面中的至少之一设置有凹槽(21)。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一极耳(32)和所述第二极耳(33)由所述电芯主体(31)的同一端延伸而出，或者，所述第一极耳(32)和所述第二极耳(33)由所述电芯主体(31)的相对两端延伸而出。
13.根据权利要求1至6中任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述电池壳体(10)包括壳体件(12)和盖板(13)，所述盖板(13)与所述壳体件(12)相连接，所述极柱(20)设置于所述盖板(13)上，所述极柱(20)沿着所述电池壳体(10)轴向方向上的至少部分的厚度与所述盖板(13)的厚度之比为1.2-5。
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