CN220627896U - 一种方形电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种方形电池，包括：壳体，所述壳体具有一端开口的容置腔室；连接件，设置于所述容置腔室内底面中心处，且与所述壳体固定连接，所述连接件的横截面呈椭圆形；卷芯，具有与所述连接件外轮廓相适配的连接孔，所述卷芯设置于所述容置腔室内，且通过所述连接孔套设于所述连接件外侧；盖板，密封设置于所述容置腔室开口端，并与所述卷芯电性连接。本实用新型公开的方形电池，卷芯卷绕完成后，无需进行热压整形，直接插入容置腔室并通过连接孔套设于连接件外侧，由此一来，卷芯制造完成后，卷芯拐角处的极片处于弧形状态，无需热压对折，从而可以避免通过热压整形造成卷芯拐角处开裂、掉粉问题。

Description

一种方形电池

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种方形电池。

背景技术

目前方型锂离子电池中的芯包大多采用卷绕式，卷绕式芯包一般是利用卷绕机卷绕制成，然后将一个或若干个芯包通过热压整形装入壳体内。这种通过热压整形的方法很容易使处在最里层的极片在拐角处对折造成断裂或掉粉，形成电池的微短路，影响电池性能。

如公开号为CN216872019U的专利公开了一种正极片、卷绕式电芯、电池单体、电池及用电装置，其是通过在正极活性物质层沿第一方向设置至少一个缺失区域，即不具有正极活性物质的区域，且在正极片与负极片和隔膜卷绕形成卷绕式电芯时，每个第一缺失区域对应一个位于卷绕起始部分的弯折部，从而可以减少该弯折部的正极活性物质涂覆的面积，减少弯折过程中正极活性物质掉粉现象。上述方案虽然在电芯热压整形后，一定程度上能够减少电芯内圈弯折处极片上的活性物质出现掉粉现象，但热压整形后，卷芯拐角膜面开裂、断裂问题依然得不到解决。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种方形电池，来解决通过热压整形后的卷芯在拐角处容易出现开裂、掉粉问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供了一种方形电池，包括：

壳体，所述壳体具有一端开口的容置腔室；

连接件，设置于所述容置腔室内底面中心处，且与所述壳体固定连接，所述连接件的横截面呈椭圆形；

卷芯，具有与所述连接件外轮廓相适配的连接孔，所述卷芯设置于所述容置腔室内，且通过所述连接孔套设于所述连接件外侧；

盖板，密封设置于所述容置腔室开口端，并与所述卷芯电性连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，连接件的横截面沿壳体长度方向具有第一长度尺寸，连接件的横截面沿壳体宽度方向具有第二长度尺寸，第二长度尺寸小于第一长度尺寸，且所述第一长度尺寸小于卷芯上两个不同极性极耳之间的间距。

进一步，优选的，所述连接件中心轴线处设置有贯穿壳体底面的通孔，所述通孔呈椭圆形，且通孔和连接件外轮廓同圆心。

更进一步，优选的，所述通孔的内壁和连接件朝向容置腔室的侧壁之间设置有第一腔室，所述第一腔室内充填有消防剂，所述连接件朝向容置腔室的侧壁下部开设有第一安装孔，所述第一安装孔用于连通第一腔室和容置腔室，所述第一安装孔中固定设置有第一密封膜片，所述第一密封膜片在超出其承压极限时破裂，以使第一腔室内的消防剂进入到容置腔室内。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述壳体宽度方向两侧的外壁和容置腔室内壁之间设置有第二腔室，所述第二腔室具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面为靠近容置腔室内壁的一面，第二表面为靠近壳体外壁的一面，所述第二腔室内沿壳体长度方向等间距布置有多条缓冲件，第一表面和第二表面之中，其中一个表面与缓冲件的一端固定连接，另一个表面与缓冲件的另一端抵接。

进一步，优选的，缓冲件上端与第二腔室内顶面之间具有一定间隙，缓冲件的下端与第二腔室内底面之间具有一定间隙。

作为优选的，所述缓冲件的横截面为弧形状或V型状。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述第二腔室内充填有消防剂，所述容置腔室朝向第二腔室的内壁上开设有第二安装孔，所述第二安装孔用于连通第二腔室和容置腔室，所述第二安装孔中固定设置有第二密封膜片，所述第二密封膜片在超出其承压极限时破裂，以使第二腔室内的消防剂进入到容置腔室内。

在上述技术方案的基础上，所述盖板顶面开设有与通孔相对应的贯穿孔。

本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本实用新型公开的方形电池，通过在壳体的容置腔室内底面中心处设置横截面为椭圆形的连接件，并使卷芯在卷绕过程中，形成和连接件外轮廓相适配的连接孔，卷芯卷绕完成后，无需进行热压整形，直接插入容置腔室并通过连接孔套设于连接件外侧，由此一来，卷芯制造完成后，卷芯拐角处的极片处于弧形状态，无需热压对折，从而可以避免通过热压整形造成卷芯拐角处开裂、掉粉问题；

(2)通过在连接件中心轴线处设置有贯穿壳体底面的通孔，一方面可以减轻整个方形电池的重量，另一方面，通孔可以实现冷风或液冷装置插入，从而实现对电池中部进行散热；

(3)通过在通孔的内壁和连接件朝向容置腔室的侧壁之间设置有第一腔室，第一腔室内充填消防剂，连接件朝向容置腔室的侧壁下部开设有第一安装孔，第一安装孔中固定设置有第一密封膜片，可以在电池发生热失控，压力超过第一密封膜片所承受极限时，第一密封膜片破裂，第一腔室内的消防剂进入到容置腔室内，来对卷芯进行灭火，提升电池的安全性能，有效降低热失控的安全隐患；

(4)通过在壳体宽度方向两侧的外壁和容置腔室内壁之间设置有第二腔室，第二腔室内沿壳体长度方向等间距布置有多条缓冲件，第一表面和第二表面之中，其中一个表面与缓冲件的一端固定连接，另一个表面与缓冲件的另一端抵接，可以在卷芯发生膨胀时，挤压容置腔室内壁并压缩缓冲件，进而通过缓冲件的形变来吸收卷芯膨胀变形力，实现方形电池内部自适应吸收缓冲形变，避免壳体发生鼓胀；

(5)通过在第二腔室内充填消防剂，并在容置腔室朝向第二腔室的内壁上开设有第二安装孔，第二安装孔中固定设置第二密封膜片，可以在电池发生热失控，压力超过第二密封膜片所承受极限时，第二密封膜片破裂，第二腔室内的消防剂进入到容置腔室内，来对卷芯进行灭火，提升电池的安全性能，有效降低热失控的安全隐患。

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获得其他的附图。

图1为本实用新型公开的方形电池的分解示意图；

图2为本实用新型公开的方形电池的主视图；

图3为图2中A-A处平面剖视图；

图4为图3中B处关于缓冲件第一实施方式局部放大图；

图5为图3中B处关于缓冲件第二实施方式局部放大图；

图6为本实用新型公开的方形电池的俯视图；

图7为图6中C-C平面剖视图；

图8为图7中D处局部放大图；

附图标记：

1、壳体；11、容置腔室；2、连接件；3、卷芯；31、连接孔；4、盖板；21、通孔；20、第一腔室；22、第一安装孔；23、第一密封膜片；12、第二腔室；121、缓冲件；111、第二安装孔；112、第二密封膜片。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种方形电池，包括壳体1、连接件2、卷芯3及盖板4。

其中，壳体1为方形结构，壳体1具有一端开口的容置腔室11。

连接件2，设置于容置腔室11内底面中心处，且与壳体1固定连接，连接件2的横截面呈椭圆形。在本实施例中，连接件2呈柱形结构。为了便于连接件2在壳体1内部安装，连接件2为金属材质，连接件2和壳体1之间焊接。

卷芯3，具有与连接件2外轮廓相适配的连接孔31，具体的，在卷芯3进行卷绕过程中，可以通过配置外轮廓和连接件2外轮廓相适配的卷针，由此卷芯3在卷绕完成后，将卷针抽出，并在卷芯3上留下连接孔31。卷芯3设置于容置腔室11内，且通过连接孔31套设于连接件2外侧。

盖板4，密封设置于容置腔室11开口端，并与卷芯3电性连接。在本实施例中，盖板4和壳体1的开口端焊接。

采用上述技术方案，通过在壳体1的容置腔室11内底面中心处设置横截面为椭圆形的连接件2，并使卷芯3在卷绕过程中，形成和连接件2外轮廓相适配的连接孔31，卷芯3卷绕完成后，无需进行热压整形，直接插入容置腔室11并通过连接孔31套设于连接件2外侧，由此一来，卷芯3制造完成后，卷芯3拐角处的极片处于弧形状态，无需热压对折，从而可以避免通过热压整形造成卷芯3拐角处开裂、掉粉问题。

在本实施例中，连接件2的横截面沿壳体1长度方向具有第一长度尺寸，连接件2的横截面沿壳体1宽度方向具有第二长度尺寸，第二长度尺寸小于第一长度尺寸，且第一长度尺寸小于卷芯3上两个不同极性极耳之间的间距。采用上述技术方案，连接件2在壳体1内设置完成后，可以实现卷芯3在容置腔室11内呈椭圆形状，椭圆的长轴和壳体1长度方向平行，在本实施例中，为了提高卷芯3的能量密度，第二长度尺寸尽可能小，一方面在卷芯3卷绕呈扁状椭圆结构后，确保拐角处的内圈的极片处于弧形状，从而避免内圈极片开裂或掉粉。另一方面，卷芯3呈扁状结构，可以充分利用壳体1空间，提高电池能量密度。

值得注意的是，连接件2在容置腔室11内设置一个或多个，当连接件2设置多个时，相邻两个连接件2的中心间距和两个卷芯3的连接孔31中心间距相适配，由此可以在壳体1内设置多个卷芯3，增大电池容量和倍率。

在上述实施例中，连接件2呈椭圆柱形结构，由于连接件2为实心金属，这会造成整个方形电池重量较大，为此，本实施例在连接件2中心轴线处设置有贯穿壳体1底面的通孔21，通孔21呈椭圆形，且通孔21和连接件2外轮廓同圆心。由此设置，一方面可以减轻整个方形电池的重量，另一方面，通孔21可以实现冷风或液冷装置插入，从而实现对电池中部进行散热。

由于卷芯3中部温度通常较高，热失控容易在卷芯3中部发生，从而容易引发电池起火。为此，参照附图2、3、6、7及8所示，本实施例在通孔21的内壁和连接件2朝向容置腔室11的侧壁之间设置第一腔室20，第一腔室20内充填有消防剂，连接件2朝向容置腔室11的侧壁下部开设有第一安装孔22，第一安装孔22用于连通第一腔室20和容置腔室11，第一安装孔22中固定设置有第一密封膜片23，第一密封膜片23在超出其承压极限时破裂，以使第一腔室20内的消防剂进入到容置腔室11内。

采用上述技术方案，在电池发生热失控，压力超过第一密封膜片23所承受极限时，第一密封膜片23破裂，第一腔室20内的消防剂进入到容置腔室11内，来对卷芯3进行灭火，同时消防剂掺和在壳体1内的电解液中，起到快速消防灭火的作用，提升电池的安全性能，有效降低热失控的安全隐患。

在本实施例中，第一密封膜片23采用和电池防爆膜片的材质相同，消防剂可选绝缘、易汽化的流动性强的液体，如液态全氟己酮。

由于电池在充放电过程中，卷芯3会发生膨胀，导致壳体1鼓胀，通常在电池成组后，在电池与电池之间设置缓冲棉，通过外部部件来吸收膨胀，这种方式较为麻烦。

参照附图3-5所示，本实施例采用的方案是：在壳体1宽度方向两侧的外壁和容置腔室11内壁之间设置有第二腔室12，第二腔室12具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面为靠近容置腔室11内壁的一面，第二表面为靠近壳体1外壁的一面，所述第二腔室12内沿壳体1长度方向等间距布置有多条缓冲件121，第一表面和第二表面之中，其中一个表面与缓冲件121的一端固定连接，另一个表面与缓冲件121的另一端抵接。

采用上述技术方案，在卷芯3发生膨胀时，挤压容置腔室11内壁并压缩缓冲件121，进而通过缓冲件121的形变来吸收卷芯3膨胀变形力，实现方形电池内部自适应吸收缓冲形变，避免壳体1发生鼓胀。

通常情况下，卷芯3宽度方向膨胀变形力较大，因此，本实施例的缓冲件121正对卷芯3宽度方向一侧，能够及时通过自身形变来吸收缓冲变形力。

另外，第一表面和第二表面之中，其中一个表面与缓冲件121的一端固定连接，另一个表面与缓冲件121的另一端抵接，由此设置，在实现缓冲件121在第二腔室12内固定的同时，使缓冲件121朝向第一表面或第二表面的其中一端处于自由状态，避免刚性固定，确保缓冲件121在第二腔室12之间水平压缩过程中，能够轻松的实现形变，从而减少第二腔室12之间的间隙量，实现对卷芯3膨胀力吸收。

作为一些较佳实施方式，缓冲件121上端与第二腔室12内顶面之间具有一定间隙，缓冲件121的下端与第二腔室12内底面之间具有一定间隙。由此设置，缓冲件121上端和下端不进行约束固定，可以避免缓冲件121在压缩过程中，无法有效发生弹性形变，从而仅在水平方向发生形变，进而高效的吸收卷芯3膨胀力。

作为优选实施方式，缓冲件121的横截面为弧形状或V型状。在本实施例中，缓冲件121的两个自由端和第二表面固定连接，缓冲件121的弧形面和第一表面抵接，卷芯3在水平挤压容置腔室11内壁时，容置腔室11内壁挤压缓冲件121的弧形面，从而实现缓冲件121的弧形面凹陷，通过缓冲件121弧形面的凹陷来吸收膨胀。

作为一些其他实施方式，第二腔室12内充填有消防剂，所述容置腔室11朝向第二腔室12的内壁上开设有第二安装孔111，第二安装孔111用于连通第二腔室12和容置腔室11，所述第二安装孔111中固定设置有第二密封膜片112，所述第二密封膜片112在超出其承压极限时破裂，以使第二腔室12内的消防剂进入到容置腔室11内。

采用上述技术方案，在电池发生热失控，压力超过第一密封膜片23所承受极限时，第二密封膜片112破裂，第二腔室12内的消防剂进入到容置腔室11内，来对卷芯3进行灭火，同时消防剂掺和在壳体1内的电解液中，起到快速消防灭火的作用，提升电池的安全性能，有效降低热失控的安全隐患。

在本实施例中，第二密封膜片112采用和电池防爆膜片的材质相同，消防剂可选绝缘、易汽化的流动性强的液体，如液态全氟己酮。

作为一些可选实施方式，盖板4顶面开设有与通孔21相对应的贯穿孔。通过贯穿孔的设置，可以在电池成组过程中，将液冷装置穿过通孔21及贯穿孔，实现对多个方形电池进行散热。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种方形电池，其特征在于，包括：

壳体(1)，所述壳体(1)具有一端开口的容置腔室(11)；

连接件(2)，设置于所述容置腔室(11)内底面中心处，且与所述壳体(1)固定连接，所述连接件(2)的横截面呈椭圆形；

卷芯(3)，具有与所述连接件(2)外轮廓相适配的连接孔(31)，所述卷芯(3)设置于所述容置腔室(11)内，且通过所述连接孔(31)套设于所述连接件(2)外侧；

盖板(4)，密封设置于所述容置腔室(11)开口端，并与所述卷芯(3)电性连接。

2.如权利要求1所述的方形电池，其特征在于：连接件(2)的横截面沿壳体(1)长度方向具有第一长度尺寸，连接件(2)的横截面沿壳体(1)宽度方向具有第二长度尺寸，第二长度尺寸小于第一长度尺寸，且所述第一长度尺寸小于卷芯(3)上两个不同极性极耳之间的间距。

3.如权利要求2所述的方形电池，其特征在于：所述连接件(2)中心轴线处设置有贯穿壳体(1)底面的通孔(21)，所述通孔(21)呈椭圆形，且通孔(21)和连接件(2)外轮廓同圆心。

4.如权利要求3所述的方形电池，其特征在于：所述通孔(21)的内壁和连接件(2)朝向容置腔室(11)的侧壁之间设置有第一腔室(20)，所述第一腔室(20)内充填有消防剂，所述连接件(2)朝向容置腔室(11)的侧壁下部开设有第一安装孔(22)，所述第一安装孔(22)用于连通第一腔室(20)和容置腔室(11)，所述第一安装孔(22)中固定设置有第一密封膜片(23)，所述第一密封膜片(23)在超出其承压极限时破裂，以使第一腔室(20)内的消防剂进入到容置腔室(11)内。

5.如权利要求2所述的方形电池，其特征在于：所述壳体(1)宽度方向两侧的外壁和容置腔室(11)内壁之间设置有第二腔室(12)，所述第二腔室(12)具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面为靠近容置腔室(11)内壁的一面，第二表面为靠近壳体(1)外壁的一面，所述第二腔室(12)内沿壳体(1)长度方向等间距布置有多条缓冲件(121)，第一表面和第二表面之中，其中一个表面与缓冲件(121)的一端固定连接，另一个表面与缓冲件(121)的另一端抵接。

6.如权利要求5所述的方形电池，其特征在于：缓冲件(121)上端与第二腔室(12)内顶面之间具有一定间隙，缓冲件(121)的下端与第二腔室(12)内底面之间具有一定间隙。

7.如权利要求6所述的方形电池，其特征在于：所述缓冲件(121)的横截面为弧形状或V型状。

8.如权利要求6所述的方形电池，其特征在于：所述第二腔室(12)内充填有消防剂，所述容置腔室(11)朝向第二腔室(12)的内壁上开设有第二安装孔(111)，所述第二安装孔(111)用于连通第二腔室(12)和容置腔室(11)，所述第二安装孔(111)中固定设置有第二密封膜片(112)，所述第二密封膜片(112)在超出其承压极限时破裂，以使第二腔室(12)内的消防剂进入到容置腔室(11)内。

9.如权利要求3所述的方形电池，其特征在于：所述盖板(4)顶面开设有与通孔(21)相对应的贯穿孔。