CN219457693U - 一种圆柱电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造技术领域，具体涉及一种圆柱电池及用电设备，包括：外壳；卷芯，收容于外壳内，卷芯包括层叠设置并卷绕的正极片、隔膜和负极片，卷芯的两端分别设有极耳，两端的所述极耳分别形成于所述正极片和所述负极片的边缘；卷芯的中心设有中心孔，卷芯的至少第一端的所述中心孔周围设有无极耳区；极柱，至少设置于所述卷芯的第一端，所述极柱沿所述卷芯的轴线方向在所述无极耳区的投影为第一区域；遮挡部，遮挡部至少包括第一挡壁，第一挡壁至少覆盖所述第一区域。本实用新型在极耳被切除的区域设置遮挡部，能够有效防止异物进入卷芯的夹缝中，从而避免正极片与负极片发生短路，提高电芯的安全性能。

Description

一种圆柱电池及用电设备

技术领域

本实用新型属于电池生产制造技术领域，具体涉及一种圆柱电池及用电设备。

背景技术

在新能源动力电池领域，圆柱电池一般是指圆柱卷芯电池，其包括外壳和卷芯，卷芯一般包括正极片、负极片以及位于正极片和负极片之间的两层隔膜，这些正极片、负极片和隔膜相互堆叠后绕制成卷芯，然后封装在外壳内，形成一个电池单体，其中正极片的其中一条长边上设有正极极耳，负极片的其中一条长边上设有负极极耳，正极片和负极片卷绕成卷芯后，正极极耳和负极极耳分别成螺旋状分布于卷芯的两端，卷芯绕制成型后需要将这些极耳揉平，以便与卷芯两端的转接片进行焊接。当前，为了防止极耳整形后阻挡中心孔，进而影响到后续正极焊接，圆柱电芯主流设计采用中心孔切极耳结构，即中心孔周围极耳为切除状态。然而这种结构在卷芯进行极耳整形与正极焊接时，可能发生金属异物或极耳弯折从切极耳处进入卷芯内部，进而刺破极片间隔膜，发生短路风险。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种能够提高装配质量、防止异物导致电芯短路的圆柱电池及用电设备。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种圆柱电池，包括：

外壳；

卷芯，收容于所述外壳内，所述卷芯包括层叠设置并卷绕的正极片、隔膜和负极片，所述卷芯的两端分别设有极耳，两端的所述极耳分别形成于所述正极片和所述负极片的边缘；所述卷芯的中心设有中心孔，所述卷芯的至少第一端的所述中心孔周围设有无极耳区；

极柱，至少设置于所述卷芯的第一端，所述极柱沿所述卷芯的轴线方向在所述无极耳区的投影为第一区域；

遮挡部，所述遮挡部至少包括第一挡壁，所述第一挡壁至少覆盖所述第一区域。

在本实用新型的一可选实施例中，所述第一挡壁设有毛细孔，所述毛细孔被配置为能够使电解液自由通过所述第一挡壁。

在本实用新型的一可选实施例中，所述遮挡部为绝缘材质。

在本实用新型的一可选实施例中，所述遮挡部还包括第二挡壁，所述第二挡壁与所述中心孔的内壁贴合。

在本实用新型的一可选实施例中，所述第一区域是所述卷芯的端面上邻接于所述中心孔边缘的环形区域。

在本实用新型的一可选实施例中，靠近所述第一区域边缘的部分所述极耳压紧于所述第一挡壁的边缘，以使所述第一挡壁保持在所述第一区域。

在本实用新型的一可选实施例中，所述第一挡壁为圆盘状，所述第一挡壁与所述中心孔对应区域设有通孔。

在本实用新型的一可选实施例中，所述第二挡壁为圆筒状，所述第二挡壁与所述第一挡壁的内侧边缘相接。

在本实用新型的一可选实施例中，所述遮挡部设有两个，两个所述遮挡部分别位于所述中心孔的两端。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种用电设备，包括所述的圆柱电池。

本实用新型的技术效果在于：本实用新型在极耳被切除的区域设置遮挡部，能够有效防止异物进入卷芯的夹缝中，从而避免正极片与负极片发生短路，提高电芯的安全性能；本实用新型在第一挡壁设有毛细孔，电解液可通过毛细孔并进入极片层间，提高卷芯浸润速率；本实用新型的第二挡壁能够固定中心孔形状，防止中心孔边缘隔膜松散，提高焊接良率。

附图说明

图1是本实用新型的实施例所提供的圆柱电池的结构示意图；

图2是本实用新型的实施例所提供的卷芯的结构示意图；

图3是本实用新型的实施例所提供的遮挡部的立体图；

附图标记：10、外壳；11、极柱；12、密封垫；13、绝缘层；14、正极转接片；15、负极转接片；16、盖板；17、密封圈；20、卷芯；21、正极极耳；22、负极极耳；30、遮挡部；31、第一挡壁；32、第二挡壁。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本实用新型所述圆柱电池是指圆柱卷芯20电池，其包括外壳10以及收容于外壳10内的卷芯20，卷芯20由层叠设置的正极片、负极片和两层隔膜卷绕而成，其中正极片和负极片上涂覆有活性物质，正极片和负极片相互远离的长边上分别设有未涂覆活性物质的正极极耳21和负极极耳22，正极片和负极片卷绕成卷芯20后，正极极耳21和负极极耳22分别呈螺旋状分布于卷芯20的两端，卷芯20装入外壳10后，正极极耳21和负极极耳22分别通过转接片与极柱11和外壳10导通，极柱11和外壳10分别构成电池的正负极，外壳10内充注有电解液；需要说明的是，极柱11一般作为电池的正极，外壳10一般作为电池的负极，而在一些场景中，也可以将极柱11作为负极，外壳10作为正极，因此本实用新型对正极极耳21和负极极耳22的连接方位不做限制；本实用新型与现有圆柱电池的主要区别在于卷芯20端部增加了遮挡部30，遮挡部30能够在卷芯20加工过程中防止异物进入卷芯20的夹层中，避免由于隔膜损伤导致的电池短路，提高电芯装配质量，以下结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。

请参阅图1-3所示，一种圆柱电池，包括外壳10、卷芯20、极柱11和遮挡部30；外壳10由导电材料制成，根据电池的电化学反映类型，外壳10例如可以选用钢壳或铝壳；卷芯20由层叠设置的正极片、负极片和隔膜绕制而成，其中隔膜至少设有两层，隔膜将相邻的两圈正极片和负极片隔开，所述卷芯20的中心设有中心孔，正极片和负极片的其中一条长边上分别设有正极极耳21和负极极耳22，正极极耳21和负极极耳22在正极片和负极片绕制成卷芯20后分别呈螺旋状分布于卷芯20的两端，正极极耳21和负极极耳22经揉平后覆盖在卷芯20的部分端面上，这部分端面上的层间缝隙被极耳封闭，在具体实施例中，正极极耳21与正极片可以是一体式结构，例如可以在正极片边缘预留一部分未涂覆活性物质的区域作为正极极耳21，同样的，负极极耳22与负极片可以是一体式结构，例如在负极片边缘预留一部分未涂覆活性物质的区域作为负极极耳22；所述卷芯20被收容于所述外壳10内；卷芯20的至少第一端的中心孔周围设有无极耳区，极柱11至少设置于所述卷芯20的第一端，应当理解，本实用新型将中心孔周围的极耳切除，能够防止极耳揉平后遮挡中心孔，保证焊接设备能够正常通过中心孔对极柱11进行焊接，然而这部分极耳切除后，无极耳区的层间缝隙会暴露在焊接区域周围，焊渣容易进入卷芯20的夹层中，为此，本实用新型设置了遮挡部30，遮挡部30设置于所述卷芯20的至少第一端，所述极柱11沿所述卷芯20的轴线方向在所述无极耳区的投影为第一区域，所述遮挡部30至少包括第一挡壁31，所述第一挡壁31至少覆盖所述第一区域，在一具体实施例中所述第一区域是所述卷芯20的端面上邻接于所述中心孔边缘的部分环形区域。

应当理解，以上仅阐述了本实用新型的圆柱电池与现有技术存在区别的部分，实际上，圆柱电池还应当包括一些必要的汇流部件和绝缘部件，例如外壳10的一端设有极柱11，另一端设有盖板16，卷芯20的一端设有正极转接片14，另一端设有负极转接片15，正极极耳21和负极极耳22揉平后分别与正极转接片14和负极转接片15焊接固定，正极转接片14和负极转接片15可以根据设计需要与极柱11和外壳10电连接，例如在一具体实施例中，正极转接片14与极柱11连接，负极转接片15与外壳10连接，需要说明的是极柱11和外壳10分别作为电池的正、负极，两者之间需采取必要的绝缘措施，例如可以在极柱11与外壳10之间设置密封垫12，极柱11与外壳10之间绝缘，在正极转接片14与外壳10之间设置绝缘层13；为了提高电池的整体密封性能，还可以在盖板16与外壳10之间设置密封圈17。

可以理解的是，极耳揉平后能够封堵各层正极片、负极片和隔膜之间的夹缝，然而为了避免极耳揉平后对中心孔产生阻挡，卷芯20两端靠近中心孔的极耳一般需要做切除处理，这就导致这部分区域正极片、负极片和隔膜之间的夹缝被裸露，在后续焊接过程中，很容易使异物进入这些夹缝中，从而导致正极片与负极片短路，本实用新型在极耳被切除的区域设置遮挡部30，能够有效防止异物进入卷芯20的夹缝中，从而避免正极片与负极片发生短路，提高电芯的安全性能。

请参阅图3所示，在一优选实施例中，所述第一挡壁31设有毛细孔，所述毛细孔被配置为能够使电解液自由通过所述第一挡壁31，所述毛细孔直径例如可以小于等于50um，电解液可通过毛细孔并进入极片层间，提高卷芯20浸润速率。

在一优选实施例中，所述遮挡部30为绝缘材质，避免正极片和负极片经由遮挡部30发生短路。

请参阅图1-3所示，在进一步实施例中，所述遮挡部30还包括第二挡壁32，所述第二挡壁32与所述中心孔的内壁贴合。应当理解，第二挡壁32能够固定中心孔形状，防止中心孔边缘隔膜松散，提高扭矩焊针穿孔优率。

请参阅图1、2所示，在一优选实施例中，所述极耳分布于所述卷芯20端面上除所述第一区域以外的其它区域，极耳能够产生塑性形变；靠近所述第一区域边缘的部分所述极耳经塑性形变后压紧于所述第一挡壁31的边缘，以使所述第一挡壁31保持在所述第一区域。本实用新型通过极耳揉平过程中产生的塑性形变来固定遮挡部30，使遮挡部30无需设置单独的连接结构，简化了工艺流程，提高了电池装配效率。

请参阅图1-3所示，在一优选实施例中，所述第一挡壁31为圆盘状，所述第一挡壁31与所述中心孔对应区域设有通孔；所述第二挡壁32为圆筒状，所述第二挡壁32与所述第一挡壁31的内侧边缘相接。应当理解，第一挡壁31的作用是封堵卷芯20的层间缝隙，第二挡壁32的作用是对中心孔的端部进行支撑，防止中心孔边缘隔膜松散，而能够实现这些功能的第一挡壁31和第二挡壁32的形状并不是唯一的，例如，在其它一些实施例中，第一挡壁31也可以设置成多边形，而第二挡壁32可以设置为沿中心孔周向间隔设置的多个不连续的挡壁，这些实施例都应当被本实用新型所涵盖。

请参阅图1、2所示，在一具体实施例中，所述遮挡部30设有两个，两个所述遮挡部30分别位于所述中心孔的两端。应当理解，在其它一些实施例中，遮挡部30也可以仅设置在卷芯20的其中一端，例如遮挡部30仅设置在卷芯20的正极或负极。

基于上述圆柱电池，本实用新型提供一种包含上述圆柱电池的用电设备。

综上所述，本实用新型在极耳被切除的区域设置遮挡部30，能够有效防止异物进入卷芯20的夹缝中，从而避免正极片与负极片发生短路，提高电芯的安全性能；本实用新型在第一挡壁31设有毛细孔，电解液可通过毛细孔并进入极片层间，提高卷芯20浸润速率；本实用新型的第二挡壁32能够固定中心孔形状，防止中心孔边缘隔膜松散，提高扭矩焊针穿孔优率。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本实用新型实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、系统、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本实用新型的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本实用新型实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本实用新型的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本实用新型的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的实用新型实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本实用新型精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中”的意思包括“在…中”和“在…上”。

本实用新型所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本实用新型限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本实用新型的具体实施例和本实用新型的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本实用新型的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本实用新型所述实施例的上述描述来对本实用新型进行这些修改，并且这些修改将在本实用新型的精神和范围内。

本文已经在总体上将系统和方法描述为有助于理解本实用新型的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本实用新型实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本实用新型的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、系统、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本实用新型实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本实用新型在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出实用新型的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本实用新型的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本实用新型的实质范围和精神。本实用新型并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本实用新型的最佳方式公开的具体实施例，但是本实用新型将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本实用新型的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种圆柱电池，其特征在于，包括：

外壳；

卷芯，收容于所述外壳内，所述卷芯包括层叠设置并卷绕的正极片、隔膜和负极片，所述卷芯的两端分别设有极耳，两端的所述极耳分别形成于所述正极片和所述负极片的边缘；所述卷芯的中心设有中心孔，所述卷芯的至少第一端的所述中心孔周围设有无极耳区；

极柱，至少设置于所述卷芯的第一端，所述极柱沿所述卷芯的轴线方向在所述无极耳区的投影为第一区域；

遮挡部，所述遮挡部至少包括第一挡壁，所述第一挡壁至少覆盖所述第一区域。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述第一挡壁设有毛细孔，所述毛细孔被配置为能够使电解液自由通过所述第一挡壁。

3.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述遮挡部为绝缘材质。

4.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述遮挡部还包括第二挡壁，所述第二挡壁与所述中心孔的内壁贴合。

5.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述第一区域是所述卷芯的端面上邻接于所述中心孔边缘的环形区域。

6.根据权利要求5所述的圆柱电池，其特征在于：靠近所述第一区域边缘的部分所述极耳压紧于所述第一挡壁的边缘，以使所述第一挡壁保持在所述第一区域。

7.根据权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于：所述第一挡壁为圆盘状，所述第一挡壁与所述中心孔对应区域设有通孔。

8.根据权利要求7所述的圆柱电池，其特征在于：所述第二挡壁为圆筒状，所述第二挡壁与所述第一挡壁的内侧边缘相接。

9.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于：所述遮挡部设有两个，两个所述遮挡部分别位于所述中心孔的两端。

10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的圆柱电池。