CN220400858U - 电池正极结构及电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及动力电池的技术领域，具体公开了一种电池正极结构及电池。其中，电池正极结构包括电池壳、正极件和绝缘密封件；电池壳的正极端开设有顶出孔；正极件包括一体冲压的顶出帽和连接片，连接片设于电池壳的内部，顶出帽自顶出孔伸出至电池壳的外部，且压铆于正极端的外壁；绝缘密封件敷设于正极件与正极端之间。本方案直接将正极件一体冲压为顶出帽和连接片，替代传统结构中正极端子与正极连接片两个部件的搭接设置，降低结构重量，减少占用的空间，提高电池的重量能量密度及体积能量密度；本方案采用绝缘密封件敷设于正极件与电池壳之间，起到密封和绝缘的双重效果。电池包括电池正极结构，具有电池正极结构全部的有益效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及动力电池的技术领域，具体涉及一种电池正极结构及电池。
背景技术
动力型圆柱电池较一般的方型电池具有模组装配方便，散热管理效果显著等方面的优势，但是，受限于圆柱电池在模组内部的装配空间利用率相对不高，如何提升圆柱电池的能量密度就显得十分重要。传统动力型圆柱电池采用正极端子与正极连接片电性搭接，并通过密封圈和绝缘垫片分别进行密封和绝缘，多层结构重合，重量较重，占用空间较多，从而导致电池的重量能量密度以及体积能量密度较低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种电池正极结构及电池，以缓解传统动力圆柱电池重量能量密度以及体积能量密度较低的问题。
第一方面，本实用新型提供了一种电池正极结构，包括电池壳、正极件和绝缘密封件；其中，电池壳的正极端开设有顶出孔；正极件包括一体冲压的顶出帽和连接片，连接片设于电池壳的内部，顶出帽自顶出孔伸出至电池壳的外部，且压铆于正极端的外壁；绝缘密封件敷设于正极件与正极端之间。
有益效果：本方案直接将正极件一体冲压为顶出帽和连接片，并将顶出帽压铆于电池壳的正极端的外壁，替代传统结构中正极端子与正极连接片两个部件的搭接设置，降低结构重量，减少占用的空间，提高电池的重量能量密度及体积能量密度；而且，本方案制造成本更低，结构更加牢固。此外，本方案采用绝缘密封件敷设于正极件与电池壳之间，起到密封和绝缘的双重效果，替代传统结构中密封圈及绝缘垫片两个部件，进一步降低成本，减小加工难度，提高生产制造效率。
在一种可选的实施方式中，正极件还包括加强片，加强片位于顶出帽与连接片之间，且抵接于正极端在顶出孔处的内壁。
有益效果：本方案中加强片使正极件的强度更高，加强片与顶出帽的压铆部分分别限位于电池壳正极端顶出孔的内外两侧，结构更加牢固。
在一种可选的实施方式中，绝缘密封件包括一体连接的垫片和套筒，垫片设于连接片与正极端的内壁之间，套筒套设于顶出帽的外部，且过盈连接于顶出帽的压铆部分与正极端的外壁之间。
有益效果：本方案为绝缘密封件较优的一种具体实施方式，隔离全面到位，对正极件与电池壳之间的绝缘及密封效果较好，而且通过过盈配合的连接方式，使电池正极结构更加牢固。
在一种可选的实施方式中，绝缘密封件还包括绝缘贴，绝缘贴设于垫片与正极端的内壁之间，通过中部开设的避让孔套设于套筒的外部，外边缘设有朝远离正极端的方向延伸的包覆折边。
有益效果：本方案中绝缘贴进一步加强垫片的绝缘能力，在放电过大时不至于击穿垫片导致短路，其中，绝缘贴的包覆折边对垫片的外边缘进一步包覆，绝缘效果较好。
第二方面，本实用新型还提供了一种电池，包括第一方面中的电池正极结构。
有益效果：本方案中的电池包括电池正极结构，因此具有电池正极结构的所有有益效果。
在一种可选的实施方式中，电池壳的负极端设有开口；电池还包括卷绕体，卷绕体设于电池壳的内部，两端分别引出有正极极耳和负极极耳，正极极耳与连接片电性连接；负极件包括盖板，盖板盖设于开口，盖板与负极极耳电性连接。
有益效果：本方案中取消传统负极结构中的负极连接片，而是直接利用封堵电池壳开口的盖板与卷绕体的负极极耳连接，降低电芯重量，提高能量密度，简化生产工艺，提高装配效率，节省结构成本。
在一种可选的实施方式中，连接片与卷绕体上具有正极极耳的一端激光焊接；和/或，盖板与卷绕体上具有负极极耳的一端激光焊接。
有益效果：本方案中涉及了具体连接方式，激光焊接较传统焊接效率更高，焊接部位更加准确，提高生产效率。
在一种可选的实施方式中，卷绕体的中部具有极组液腔，盖板开设有与极组液腔连通的注液孔；负极件还包括密封塞，密封塞塞设于注液孔。
有益效果：本方案中密封塞密封效果好，注液孔及极组液腔的设置保证电芯的注液需要。
在一种可选的实施方式中，盖板在注液孔的位置设有向电池壳的内部凹入的限位槽；负极件还包括密封片，密封片激光焊接于限位槽的内部。
有益效果：本方案中密封片使注液孔处密封效果更好，而且设于盖板的限位槽内，整体连接更加牢固。
在一种可选的实施方式中，盖板的外边缘与电池壳在开口的位置激光焊接。
有益效果：本方案中为盖板与电池壳的具体连接方式，激光焊接较传统焊接效率更高，焊接部位更加准确，提高生产装配效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例所述的电池壳的结构示意图；
图2为本实用新型实施例所述的正极件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例所述的电池的结构示意图；
图4为本实用新型实施例所述的电池的爆炸图；
图5为本实用新型实施例所述的负极件的结构示意图。
附图标记说明：
1、电池壳；11、正极端；111、顶出孔；12、负极端；121、开口；2、正极件；21、顶出帽；22、连接片；23、加强片；3、绝缘密封件；31、垫片；32、套筒；33、绝缘贴；331、包覆折边；4、卷绕体；41、极组液腔；5、负极件；51、盖板；511、注液孔；512、限位槽；52、密封塞；53、密封片。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有做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。
首先，为了加深对本实用新型方案的理解，需要结合相关技术对技术问题进行详细阐述，具体内容如下：
动力型圆柱电池较一般的方型电池具有模组装配方便，散热管理效果显著等方面的优势，但是，受限于圆柱电池在模组内部的装配空间利用率相对不高，如何提升圆柱电池的能量密度就显得十分重要。传统动力型圆柱电池采用正极端子与正极连接片电性搭接，并通过密封圈和绝缘垫片分别进行密封和绝缘，多层结构重合，重量较重，占用空间较多，从而导致电池的重量能量密度以及体积能量密度较低。
具体地，传统动力型圆柱电池要么是采用超声焊极耳、点底焊集流盘的工艺，要么是极组两端引出极耳、揉平后两端焊接盖板的工艺。这两种工艺，要么电池内阻大、重量能量密度低，要么是电池内部空间利用率低，体积能量密度低。
总之，降低电池内阻，减少非导电结构的重量占比，提升内部空间利用率，尽可能在有限的电池内部空间里装载更多的储能活性材料就显得尤为重要。
为了缓解上述的技术问题，本实用新型提供了一种电池正极结构及电池，下面结合图1至图5对本实用新型的实施例进行详细描述。
具体地，在一些实施例中，本实用新型提供了一种电池正极结构，参照图1至图4，包括电池壳1、正极件2和绝缘密封件3；其中，电池壳1的正极端11开设有顶出孔111；正极件2包括一体冲压的顶出帽21和连接片22，连接片22设于电池壳1的内部，顶出帽21自顶出孔111伸出至电池壳1的外部，且压铆于正极端11的外壁；绝缘密封件3敷设于正极件2与正极端11之间。
需要说明的是，本方案直接将正极件2一体冲压为顶出帽21和连接片22，并将顶出帽21压铆于电池壳1的正极端11的外壁，替代传统结构中正极端子与正极连接片两个部件的搭接设置，降低结构重量，减少占用的空间，提高电池的重量能量密度及体积能量密度；而且，本方案制造成本更低，结构更加牢固。此外，本方案采用绝缘密封件3敷设于正极件2与电池壳1之间，起到密封和绝缘的双重效果，替代传统结构中密封圈及绝缘垫片31两个部件，进一步降低成本，减小加工难度，提高生产制造效率。
具体地，电池壳1为不锈钢材质，内、外表面镀有镍层；更为具体地，电池壳1的壳体厚度为0.3mm至0.5mm，镍层厚度为5μm至10μm。
优选地，顶出帽21的直径为8mm至15mm，内部中空的直径为6mm至14mm。
在一些实施例中，参照图2至图4，正极件2还包括加强片23，加强片23位于顶出帽21与连接片22之间，且抵接于正极端11在顶出孔111处的内壁。本方案中加强片23使正极件2的强度更高，加强片23与顶出帽21的压铆部分分别限位于电池壳1正极端11顶出孔111的内外两侧，结构更加牢固。
在一些实施例中，参照图3和图4，绝缘密封件3包括一体连接的垫片31和套筒32，垫片31设于连接片22与正极端11的内壁之间，套筒32套设于顶出帽21的外部，且过盈连接于顶出帽21的压铆部分与正极端11的外壁之间。本方案为绝缘密封件3较优的一种具体实施方式，隔离全面到位，对正极件2与电池壳1之间的绝缘及密封效果较好，而且通过过盈配合的连接方式，使电池正极结构更加牢固。
具体地，参照图3，套筒32随顶出帽21压铆过程挤塞于压铆部分和正极端11之间。
更为具体地，垫片31和套筒32为PBT材质，厚度为0.6mm至1.2mm，最大直径为45mm。
在一些实施例中，参照图4，绝缘密封件3还包括绝缘贴33，绝缘贴33设于垫片31与正极端11的内壁之间，通过中部开设的避让孔套设于套筒32的外部，外边缘设有朝远离正极端11的方向延伸的包覆折边331。本方案中绝缘贴33进一步加强垫片31的绝缘能力，在放电过大时不至于击穿垫片31导致短路，其中，绝缘贴33的包覆折边331对垫片31的外边缘进一步包覆，绝缘效果较好。
具体地，绝缘贴33为PET材质，厚度为0.08mm至0.11mm，最大直径为45.2mm。
在一些实施例中，参照图3，本实用新型还提供了一种电池，包括第一方面中的电池正极结构。本方案中的电池包括电池正极结构，因此具有电池正极结构的所有有益效果。
在一些实施例中，参照图4和图5，电池壳1的负极端12设有开口121；电池还包括卷绕体4，卷绕体4设于电池壳1的内部，两端分别引出有正极极耳和负极极耳，正极极耳与连接片22电性连接；负极件5包括盖板51，盖板51盖设于开口121，盖板51与负极极耳电性连接。本方案中取消传统负极结构中的负极连接片22，而是直接利用封堵电池壳1开口121的盖板51与卷绕体4的负极极耳连接，降低电芯重量，提高能量密度，简化生产工艺，提高装配效率，节省结构成本。
具体地，卷绕体4主要由正极片、负极片和隔膜卷制而成，隔膜设于正极片和负极片之间，正极片引出正极极耳，负极片引出负极极耳。
更为具体地，正极片以镍锰酸锂为活性主料、碳纳米管为导电助剂、聚偏氟乙烯为粘结剂、铝箔为集流体；负极片以人造石墨为活性主料、炭黑为导电助剂、聚四氟乙烯为粘结剂、铜箔为集流体；隔膜包括纳米陶瓷涂层和聚乙烯基膜。
优选地，正极敷料层的单面面密度为150g/m2至200g/m2，双面面密度为300g/m2至400g/m2，铝箔的厚度为10μm至15μm。负极敷料层的单面面密度为85g/m2至110g/m2，双面面密度为170g/m2至220g/m2，铜箔的厚度为6μm至10μm。隔膜的纳米陶瓷涂层厚度为1μm至4μm，聚乙烯基膜厚度为9μm至14μm。
在一些实施例中，连接片22与卷绕体4上具有正极极耳的一端激光焊接；和/或，盖板51与卷绕体4上具有负极极耳的一端激光焊接。本方案中涉及了具体连接方式，激光焊接较传统焊接效率更高，焊接部位更加准确，提高生产效率。
特别地，“和/或”表示“和/或”前面的方案与“和/或”后面的方案同时或者择一设置。
具体地，参照图3和图4，盖板51上与卷绕体4焊接部分具有内凹部，方便与卷绕体4接触。
优选地，内凹部的厚度为0.5mm至1mm，最小内径为22mm，最大外径为42mm。
更为具体地，盖板51为不锈钢材质，厚度为0.5mm至0.8mm，表面镀有镍层，镍层厚度为5μm至10μm。
在一些实施例中，参照图3至图5，卷绕体4的中部具有极组液腔41，盖板51开设有与极组液腔41连通的注液孔511；负极件5还包括密封塞52，密封塞52塞设于注液孔511。本方案中密封塞52密封效果好，注液孔511及极组液腔41的设置保证电芯的注液需要。
具体地，密封塞52为氟橡胶塞，最大外径为2.5mm至5.5mm，注液口的内径为2mm至5mm。
在一些实施例中，参照图4和图5，盖板51在注液孔511的位置设有向电池壳1的内部凹入的限位槽512；负极件5还包括密封片53，密封片53激光焊接于限位槽512的内部。本方案中密封片53使注液孔511处密封效果更好，而且设于盖板51的限位槽512内，整体连接更加牢固。
具体地，参照图3和图4，密封塞52包括塞入部和封堵部，注入孔的形状与密封塞52适配，密封片53朝向密封塞52的侧面设有避让封堵部的避让槽。
更为具体地，密封片53为不锈钢材质，密封片53与限位槽512的形状均为圆形，密封片53的外径为5mm至8mm。
在一些实施例中，参照图5，盖板51的外边缘与电池壳1在开口121的位置激光焊接。本方案中为盖板51与电池壳1的具体连接方式，激光焊接较传统焊接效率更高，焊接部位更加准确，提高生产装配效率。
虽然结合附图描述了本实用新型的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种电池正极结构，其特征在于，包括：
电池壳，正极端开设有顶出孔；
正极件，包括一体冲压的顶出帽和连接片，所述连接片设于所述电池壳的内部，所述顶出帽自所述顶出孔伸出至所述电池壳的外部，且压铆于所述正极端的外壁；
绝缘密封件，敷设于所述正极件与所述正极端之间。
2.根据权利要求1所述的电池正极结构，其特征在于，所述正极件还包括：
加强片，位于所述顶出帽与所述连接片之间，且抵接于所述正极端在所述顶出孔处的内壁。
3.根据权利要求1或2所述的电池正极结构，其特征在于，所述绝缘密封件包括一体连接的垫片和套筒，所述垫片设于所述连接片与所述正极端的内壁之间，所述套筒套设于所述顶出帽的外部，且过盈连接于所述顶出帽的压铆部分与所述正极端的外壁之间。
4.根据权利要求3所述的电池正极结构，其特征在于，所述绝缘密封件还包括：
绝缘贴，设于所述垫片与所述正极端的内壁之间，通过中部开设的避让孔套设于所述套筒的外部，外边缘设有朝远离所述正极端的方向延伸的包覆折边。
5.一种电池，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的电池正极结构。
6.根据权利要求5中所述的电池，其特征在于，所述电池壳的负极端设有开口；
所述电池还包括：
卷绕体，设于所述电池壳的内部，两端分别引出有正极极耳和负极极耳，所述正极极耳与所述连接片电性连接；
负极件，包括盖板，所述盖板盖设于所述开口，所述盖板与所述负极极耳电性连接。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述连接片与所述卷绕体上具有所述正极极耳的一端激光焊接；
和/或，所述盖板与所述卷绕体上具有负极极耳的一端激光焊接。
8.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述卷绕体的中部具有极组液腔，所述盖板开设有与所述极组液腔连通的注液孔；
所述负极件还包括：
密封塞，塞设于所述注液孔。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述盖板在所述注液孔的位置设有向所述电池壳的内部凹入的限位槽；
所述负极件还包括：
密封片，激光焊接于所述限位槽的内部。
10.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述盖板的外边缘与所述电池壳在所述开口的位置激光焊接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |