CN220021317U - 一种圆柱电池、电池组及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种圆柱电池，包括壳体及容置于壳体的支撑件和至少两个电芯，单个电芯具有多个层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片，隔膜分隔开第一极片和第二极片，第一极片、隔膜和第二极片沿壳体的径向层叠，支撑件位于至少两个的电芯之间，支撑件分别与壳体的内壁和各个电芯固定连接。本实用新型的叠片电池能够通过充分利用电池的内部空间，提高电池的空间利用率，并且，其极片的堆叠方式不同于现有的电池，能够有效提高了电池的能量密度和防止了电池的容量下降，同时，该支撑件能够防止叠片电芯在壳体内出现晃动，提高了电芯装配的安全性。此外，本实用新型还公开了一种电池组及一种用电装置。

Description

一种圆柱电池、电池组及用电装置

技术领域

本实用新型属于电池的技术领域，具体涉及一种圆柱电池、电池组及用电装置。

背景技术

锂离子电池具有质轻、高容、长寿命、自放电率低、无记忆效应、无污染等优点，随着现代社会的发展、人们环保意识的增强及新能源行业的日益发展，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，现有的电池有方形电池、圆柱电池等的类型。

然而，在现有电池中，现有的叠片是在电芯的高度方向层叠形成的，当电解液浸润这样叠置的正极片、隔膜和负极片时，由于电解液受重力作用，电解液易堆积在壳体的底部，造成电池的容量下降，并且，叠片电芯在使用过程中容易在壳体内出现晃动，从而造成了一定的安全隐患。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，其内部采用新的叠片电芯，使得其极片的堆叠方式不同于现有的电池，不仅能促进电解液的浸润，有效提高电池的能量密度和防止了电池的容量下降，还能够防止叠片电芯在壳体内出现晃动，提高了电芯装配的安全性。

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支撑件和至少两个电芯；

单个所述电芯具有多个层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片，所述隔膜分隔开所述第一极片和所述第二极片；

所述第一极片、所述隔膜和所述第二极片沿所述壳体的径向层叠；

所述支撑件位于至少两个的所述电芯之间，所述支撑件分别与所述壳体的内壁和各个所述电芯固定连接。

优选的，所述壳体的顶部设置有极柱，所述支撑件的外露于所述电芯的上表面的一端设置有集流件，所述第一极片的第一极耳通过所述集流件连接于所述极柱。

优选的，所述集流件位于所述电芯的上表面与所述壳体的顶部之间，所述第一极片的第一极耳自所述电芯的上表面伸出并连接于所述集流件。

优选的，所述壳体的顶部设置有极柱，所述支撑件具有导电部，所述第一极片的第一极耳通过所述导电部连接于所述极柱。

优选的，所述导电部自所述壳体的顶部沿所述壳体的内部延伸且正对于所述电芯的侧面，所述第一极片的第一极耳自所述电芯的侧面伸出并连接于所述导电部。

优选的，各个所述第二极片分别具有第二极耳，所述第二极耳设置于所述壳体的底部。

优选的，所述支撑件具有固定连接于所述壳体的底部的绝缘部。

优选的，所述第一极耳呈弯折状，所述第一极耳弯折固定于所述集流件，所述集流件开设有适合所述第一极耳穿入的开槽。

优选的，所述极柱的周侧通过绝缘构件连接于所述壳体的顶部，所述极柱的面向所述壳体内的一端电连接于所述第一极耳。

优选的，所述电芯呈半圆柱形，两个相叠置的所述电芯容置于所述壳体，两个所述电芯围成圆柱形，所述支撑件固定设置于两个半圆柱形的电芯之间。

优选的，所述壳体包括外壳和盖设于所述外壳的顶盖，所述外壳呈圆柱形，所述顶盖呈圆形，两个呈半圆柱形的所述电芯容置于所述外壳。

优选的，所述顶盖具有功能孔，所述功能孔用于注液或泄压。

本实用新型的目的之二在于：提供一种电池组，包括两个以上的电性连接的如上所述的圆柱电池。

本实用新型的目的之三在于：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支撑件和至少两个电芯，单个电芯具有多个层叠设置的第一极片、隔膜和第二极片，隔膜分隔开第一极片和第二极片，第一极片、隔膜和第二极片沿壳体的径向层叠，支撑件位于至少两个的电芯之间，支撑件分别与壳体的内壁和各个电芯固定连接，通过上述的电池结构和组装方式，本实用新型所得的新型的叠片电芯可以竖着设置于壳体的内部，竖着的隔膜可以通过毛细作用将电解液从壳体的内底部吸取到壳体的内顶部，使得第一极片、隔膜和第二极片沿壳体的径向层叠的方式保障了整个叠片电芯的电解液浸润效果好，防止了电解液仅堆积在壳体的底部而出现电池容量下降的情况，通过促进电解液的浸润，有效提高了电池的能量密度，同时，本实用新型的支撑件能够防止叠片电芯在壳体内出现晃动，从而提高了电芯装配的安全性。

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方式一的外壳、电芯、支撑件和顶盖的分解示意图。

图2为本实用新型中实施方式一的支撑件、正极片、隔膜和负极片的俯视图。

图3为本实用新型中实施方式一的圆柱电池的装配示意图。

图4为本实用新型中实施方式一的顶盖的结构示意图。

图5为本实用新型中实施方式二的圆柱电池的装配示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、外壳；2、电芯；3、支撑件；31、导电部；32、绝缘部；4、顶盖；5、第一极片；6、隔膜；7、第二极片；8、第一极耳；9、第二极耳；10、集流件；11、极柱；12、防爆阀；13、注液孔；14、绝缘构件；T1、壳体的径向；T2、电芯的长度方向；T3、电芯的宽度方向。

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1～5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1～4描述实施方式一

一种圆柱电池，包括：

壳体及容置于壳体的至少两个电芯2；

单个电芯2具有多个层叠设置的第一极片5、隔膜6和第二极片7，隔膜6分隔开第一极片5和第二极片7，第一极片5、隔膜6和第二极片7沿壳体的径向T1层叠。

优选的，在圆柱电池中，壳体内设置有两个分别呈半圆柱形的电芯2，两个电芯2沿壳体的内壁的周向间隔设置，两个电芯2之间设置有支撑件3，支撑件3固定设置于壳体内，支撑件3分别与壳体的内壁和各个电芯2固定连接。

其中，两个电芯2竖着设置于壳体的内部，竖着的隔膜6可以通过毛细作用将电解液从壳体的内底部吸取到壳体的内顶部，使得第一极片5、隔膜6和第二极片7沿壳体的径向T1层叠的方式保障了整个叠片电芯的电解液浸润效果好，防止了电解液仅堆积在壳体的底部而出现电池容量下降的情况，同时，电芯2与支撑件3的装配结构能够很好地利用电池的内部空间，支撑件3能够防止叠片电芯在壳体内出现晃动，从而提高了电芯装配的安全性。

优选的，支撑件3的外露于电芯2的上表面的一端设置有集流件10，两个电芯2的各个第一极片5的第一极耳8连接于集流件10，集流件10设置于电芯2的上表面和壳体的顶部之间，第一极片5的第一极耳8自电芯2的上表面伸出并连接于集流件10。其中，集流件10沿壳体的径向T1延伸，集流件10可以安装于支撑件3的一端，支撑件3的外形可以为杆形结构、平板形结构、T字形结构等。

优选的，两个电芯2的各个第一极耳8呈弯折状，各个第一极耳8弯折固定于集流件10，从而能够节省第一极耳8和集流件10的组装空间，并有效地增大了第一极耳8和集流件10的连接面积，有效地提高了集流件10和各个第一极耳8的焊接稳定性。其中，集流件10可以为金属材质制成的盘体结构，在电池的加工生产的过程中，可以先对集流件10和各个第一极耳8进行预焊电连接，以更稳定高效地组装整个电芯2。

优选的，集流件10具有一一对应于各个第一极耳8的多个开槽，各个第一极耳8穿入与其对应的开槽。集流件10的开槽用于供第一极耳8穿入并焊接于集流件10，以提高集流件10和各个第一极耳8的焊接稳定性，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，参见图3，两个电芯2的各个第一极耳8均设置于电芯2的长度方向T2，各个第一极耳8均沿电芯2的长度方向T2进行延伸，电芯2的长度方向T2垂直于壳体的径向T1，即第一极耳8设置于电芯2的垂直于壳体的径向T1的方向。

优选的，各个第二极片7分别具有第二极耳9，参见图3，在同一个电芯2中，各个第二极片7的第二极耳9连成一体。其中，第一极片5为正极片，第二极片7为负极片，第二极片7的第二极耳9从电芯2的下表面伸出并连接于壳体的底部。两个电芯2的多个负极片的各个第二极耳9均设置于电芯2的长度方向T2，即第二极耳9设置于电芯2的垂直于壳体的径向T1的方向，并使第二极耳9设置于壳体的底部。

在圆柱电池中，电芯2的第一极耳8和第二极耳9可以为模切成的多个极耳或全极耳。

并且，电池具有相隔开的正极区和负极区，具体的，集流件10靠近壳体的一侧设置有极柱11，极柱11设置于壳体的顶部，极柱11的周侧设置有用于连接壳体的顶部的绝缘构件14，极柱11的面向壳体内的一端电连接于第一极耳8，第一极片5的第一极耳8通过集流件10连接于极柱11，由于第二极耳9为负极耳，第一极耳8为正极耳，即连接于第一极耳8的极柱11为正极柱，使得极柱11为电池的正极区，第一极耳8连接于正极区，而绝缘构件14隔开极柱11和壳体，正极区通过绝缘构件14与负极区隔开，使得壳体为负极区，第二极耳9连接于壳体。

在各个电芯2中，连成一体的多个第二极耳9在电芯2的长度方向T2可以通过导电胶固定于壳体，也可以在壳体内设置有连接于第二极耳9的集流盘。同时，为了防止出现短路的情况，支撑件3具有固定连接于壳体的底部的绝缘部32。

在圆柱电池中，壳体包括外壳1和盖设于外壳1的顶盖4，参见图4，顶盖4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。

优选的，极柱11和绝缘构件14安装于顶盖4，集流件10位于电芯2和顶盖4之间。

本实施例的制备过程包括：先将一定梯度大小的第一极片5、隔膜6和第二极片7层叠放置形成叠片电芯，再将叠片电芯经过圆柱形状的层压板辊压形成半圆柱形的叠片电芯，两个半圆柱形叠片电芯中间放置支撑件3，支撑件3可以为材质为塑料，两个半圆柱形叠片电芯的极片上的长度方向的一端形成第一极耳8，另一端形成第二极耳9，第一极耳8和第二极耳9可以通过模切形成，将正极每层极耳预焊成一个整体，将两个半圆柱叠片电芯的第一极耳8焊接到集流件10上，将负极每层极耳放置后预焊成一个整体，焊接的方式可以为超声焊接，再将叠片电芯放置于外壳1内，极柱11通过绝缘构件14安装到顶盖4，使集流件10与极柱11之间利用导电胶连接或超声连接，形成电路导通，第二极耳9利用导电胶连接到外壳1上，形成电路导通，最后将顶盖4通过焊接的方式连接至外壳1的圆筒形侧壁的顶部，并从注液孔13注入电解液，对圆柱电池进行封装完成电池的装配。

可见，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，叠片工艺可以更好地控制电芯良率。

实施方式二

与实施方式一不同的是，参见图5，其省去了集流件10，并且，两个电芯2的各个第一极片5的第一极耳8均设置于电芯2的宽度方向T3，支撑件3具有导电部31，导电部31自壳体的顶部沿壳体的内部延伸且正对于电芯2的侧面，第一极片5的第一极耳8自电芯2的侧面伸出并连接于导电部31，第一极片5的第一极耳8通过导电部31连接于壳体的顶部的极柱11。

其中，本实施例的第一极耳8从电芯2的宽度方向T3伸出，能够防止极耳对极片的浸液造成阻碍影响，保障极耳的充分浸润。

具体地，本实施例的制备过程包括：先将一定梯度大小的第一极片5、隔膜6和第二极片7层叠放置形成叠片电芯，再将叠片电芯经过圆柱形状的层压板辊压形成半圆柱形叠片电芯2，两个半圆柱形叠片电芯中间设置支撑件3，并可以通过塑料镀金属铝的方式使支撑件3形成有相连接的绝缘部32和导电部31，两个半圆柱形叠片电芯的极片上的宽度方向的一端形成第一极耳8，长度方向的一端形成第二极耳9，将正极每层极耳预焊成一个整体，将两个半圆柱叠片电芯正极耳焊接到设置于支撑件3的导电部31上，负极每层极耳放置后预焊成一个整体，再将叠片电芯放置于外壳1内，极柱11通过绝缘构件14安装到顶盖4，使导电部31与极柱11之间利用导电胶连接或超声连接，形成电路导通，第二极耳9利用导电胶连接到外壳1上，形成电路导通，将支撑件3的绝缘部32固定连接于外壳1的底部，最后将顶盖4通过焊接的方式连接至外壳1的圆筒形侧壁的顶部，并从注液孔13注入电解液，对圆柱电池进行封装完成电池的装配。

其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

一种电池组，包括两个以上的实施方式一至二的任一项的圆柱电池，各个圆柱电池之间电性连接。其中，各个圆柱电池之间可以通过汇流件进行连接。并且，该圆柱电池可以为锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池等。

实施方式四

一种用电装置，包括实施方式一至二的任一项的圆柱电池，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。

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：

壳体及容置于所述壳体的支撑件(3)和至少两个电芯(2)；

单个所述电芯(2)具有多个层叠设置的第一极片(5)、隔膜(6)和第二极片(7)，所述隔膜(6)分隔开所述第一极片(5)和所述第二极片(7)；

所述第一极片(5)、所述隔膜(6)和所述第二极片(7)沿所述壳体的径向(T1)层叠；

所述支撑件(3)位于至少两个的所述电芯(2)之间，所述支撑件(3)分别与所述壳体的内壁和各个所述电芯(2)固定连接。

2.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述壳体的顶部设置有极柱(11)，所述支撑件(3)的外露于所述电芯(2)的上表面的一端设置有集流件(10)，所述第一极片(5)的第一极耳(8)通过所述集流件(10)连接于所述极柱(11)。

3.如权利要求2所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述集流件(10)位于所述电芯(2)的上表面与所述壳体的顶部之间，所述第一极耳(8)自所述电芯(2)的上表面伸出并连接于所述集流件(10)。

4.如权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述壳体的顶部设置有极柱(11)，所述支撑件(3)具有导电部(31)，所述第一极片(5)的第一极耳(8)通过所述导电部(31)连接于所述极柱(11)。

5.如权利要求4所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述导电部(31)自所述壳体的顶部沿所述壳体的内部延伸且正对于所述电芯(2)的侧面，所述第一极耳(8)自所述电芯(2)的侧面伸出并连接于所述导电部(31)。

6.如权利要求2～5任一项所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述支撑件(3)具有固定连接于所述壳体的底部的绝缘部(32)。

7.如权利要求2～5任一项所述的一种圆柱电池，其特征在于：各个所述第二极片(7)分别具有第二极耳(9)，所述第二极耳(9)设置于所述壳体的底部。

8.如权利要求2或3所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述第一极耳(8)呈弯折状，所述第一极耳(8)弯折固定于所述集流件(10)，所述集流件(10)开设有适合所述第一极耳(8)穿入的开槽。

9.如权利要求2～5任一项所述的一种圆柱电池，其特征在于：所述极柱(11)的周侧通过绝缘构件(14)连接于所述壳体的顶部，所述极柱(11)的面向所述壳体内的一端电连接于所述第一极耳(8)。

10.一种电池组，其特征在于：包括两个以上的电性连接的如权利要求1～9任一项所述的圆柱电池。

11.一种用电装置，其特征在于：包括如权利要求1～9任一项所述的圆柱电池。