CN220652194U - 卷绕电芯用支撑构件及卷绕电芯组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种卷绕电芯用支撑构件及卷绕电芯组件。卷绕电芯用支撑构件包括：外壳，为具有密封腔的筒状结构；气体产生结构，位于密封腔内，气体产生结构被构造为受热时能够分解并产生气体，以使外壳具有密封腔真空的真空状态以及密封腔内充满气体的支撑状态。本实用新型的技术方案解决了现有技术中的卷绕电芯易发生被钢针割破隔膜而导致正负极直接接触造成短路的问题。

Description

卷绕电芯用支撑构件及卷绕电芯组件

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种卷绕电芯用支撑构件及卷绕电芯组件。

背景技术

圆柱锂离子电池由于其单个一致性好，安全性高等优点一直被广泛应用，同时，伴随着的大圆柱电池的产生，圆柱电池热度进一步提升。为了满足客户对续航里程、安全性等的需求，提升电芯的能量密度越来越重要。近年来，硅基负极走入产业视野，硅基负极能量密度高，原料分布广泛，成为最具前景的锂电池负极材料。然而，硅基负极具有体积膨胀大的缺点，在充放电过程中体积变化大，导致卷绕电芯层间产生内应力，在电芯循环过程中，由于卷绕电芯的中心孔的强度较小，会造成内部极片塌陷，往往会通过制备中心针来实现对于中心孔的加固，传统的中心针多采用钢针，这样，在出现挤压、重物冲击等情况时，易发生钢针割破隔膜而导致正负极直接接触造成短路的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种卷绕电芯用支撑构件及卷绕电芯组件，以解决现有技术中的卷绕电芯易发生被钢针割破隔膜而导致正负极直接接触造成短路的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种卷绕电芯用支撑构件，包括：外壳，为具有密封腔的筒状结构；气体产生结构，位于密封腔内，气体产生结构被构造为受热时能够分解并产生气体，以使外壳具有密封腔真空的真空状态以及密封腔内充满气体的支撑状态。

进一步地，气体产生结构由不可燃固体制成，不可燃固体的分解温度大于或等于25℃，且小于或等于90℃。

进一步地，不可燃固体为碳酸氢钠。

进一步地，外壳包括壳体和密封件，壳体上设有抽真空孔，密封件能够与抽真空孔密封配合。

进一步地，密封件为密封胶或密封阀。

进一步地，沿壳体的壁厚方向，壳体由单层高强度的弹性材料制成或由多层高强度的弹性材料叠制而成，强度大于或等于2Mpa。

进一步地，多层高强度的弹性材料中的任一层为尼龙、聚酯纤维、氟橡胶、聚四氟乙烯和聚酞胺中的任一种材料。

进一步地，壳体的壁厚大于或等于0.2mm，且小于或等于1mm。

根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种卷绕电芯组件，包括安装壳、位于安装壳内的上述的卷绕电芯用支撑构件和位于卷绕电芯用支撑构件的外周的卷绕电芯。

进一步地，卷绕电芯用支撑构件的高度大于或等于卷绕电芯的高度，且小于安装壳的高度。

应用本实用新型的技术方案，密封腔的初始状态为真空状态，其体积较小(外壳被压扁)，这样，方便在制造过程中插入卷绕电芯的中心孔内部，而在电芯烘烤或使用过程中，气体产生结构会受热并发生分解，这样，一方面，可以产生气体将外壳撑开，以为卷绕电芯的中心孔处的极片提供支撑，避免了钢针刺穿隔膜造成卷绕电芯内部短路的问题；另一方面，密封腔内部具有一定的气体压强，使支撑构件具有一定的弹性形变能力，从而可以吸收卷绕电芯向中心孔内的体积膨胀，减少卷绕电芯层间受力产生内应力，进而可以构建卷绕电芯的呼吸式工作机制。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的卷绕电芯用支撑构件的实施例处于真空状态的结构示意图；

图2示出了图1的卷绕电芯用支撑构件的左视图；以及

图3示出了本实用新型的卷绕电芯用支撑构件的实施例处于支撑状态的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、密封件；2、外壳；3、气体产生结构。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1至图3所示，本实用新型的实施例提供了一种卷绕电芯用支撑构件。卷绕电芯用支撑构件包括外壳2和气体产生结构3。其中，外壳2为具有密封腔的筒状结构；气体产生结构3位于密封腔内，气体产生结构3被构造为受热时能够分解并产生气体，以使外壳2具有密封腔真空的真空状态以及密封腔内充满气体的支撑状态。

上述技术方案中，密封腔的初始状态为真空状态，其体积较小(外壳2被压扁)，这样，方便在制造过程中插入卷绕电芯的中心孔内部，而在电芯烘烤或使用过程中，气体产生结构3会受热并发生分解，这样，一方面，可以产生气体将外壳2撑开，以为卷绕电芯的中心孔处的极片提供支撑，避免了钢针刺穿隔膜造成卷绕电芯内部短路的问题；另一方面，密封腔内部具有一定的气体压强，使支撑构件具有一定的弹性形变能力，从而可以吸收卷绕电芯向中心孔内的体积膨胀，减少卷绕电芯层间受力产生内应力，进而可以构建卷绕电芯的呼吸式工作机制。

优选地，本实用新型的实施例中，外壳2在充满气体后为圆柱形。

需要说明的是，卷绕电芯卷绕结束后，可将支撑构件插入卷绕电芯的中心孔。

具体地，本实用新型的实施例中，气体产生结构3由不可燃固体制成，不可燃固体的分解温度大于或等于25℃，且小于或等于90℃。

上述技术方案中，在电芯烘烤或使用过程中，一方面，通过采用不可燃固体，可以避免发生着火或爆炸的问题；且电芯的温度达到25℃以上，不可燃固体可以发生分解并产生气体，外壳2发生膨胀并对卷绕电芯进行支撑，从而可以避免钢针刺穿隔膜造成卷绕电芯内部短路的问题。

优选地，本实用新型的实施例中，不可燃固体为碳酸氢钠。这样，碳酸氢钠在受热分解后会产生二氧化碳，而二氧化碳为不可燃气体，也可以提高卷绕电芯的安全性。

如图1和图2所示，本实用新型的实施例中，外壳2包括壳体和密封件1，壳体上设有抽真空孔，密封件1能够与抽真空孔密封配合。

通过上述设置，可以将气体产生结构3从抽真空孔处加入到壳体内部，再通过抽真空孔将装有气体产生结构3的壳体抽真空至-95KPa后用密封件1封口，从而保证外壳2的密封性，以使外壳2内部为真空状态。

优选地，本实用新型的实施例中，密封件1为密封胶或密封阀。优选为密封阀密封壳体。

密封胶优选为PP(聚丙烯)胶或PE(聚乙烯)胶。

具体地，本实用新型的实施例中，沿壳体的壁厚方向，壳体由单层高强度的弹性材料制成或由多层高强度的弹性材料叠制而成，强度大于或等于2Mpa。

通过上述设置，不仅可以使壳体具有一定的抗压能力，使壳体具有一定的支撑能力，从而可以为卷绕电芯的中心孔处的极片提供支撑，避免了钢针刺穿隔膜造成卷绕电芯内部短路的问题；还可以使壳体具有弹性变形的能力，从而可以吸收卷绕电芯向中心孔内的体积膨胀，防止卷绕电芯层间受力产生内应力。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，高强度是指抗压强度大于或等于2Mpa。

具体地，本实用新型的实施例中，多层高强度的弹性材料中的任一层为尼龙、聚酯纤维、氟橡胶、聚四氟乙烯和聚酞胺中的任一种材料。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，多层高强度的弹性材料的每一层材料可以相同，也可以不同，例如，壳体由两层具有高强度的弹性材料叠制而成，第一层可以为尼龙，第二层可以为聚酯纤维，这样，根据成本要求以及使用要求对材料进行选择。

优选地，本实用新型的实施例中，壳体的壁厚大于或等于0.2mm，且小于或等于1mm。这样，在实现支撑作用的情况下，还可以降低外壳2的质量和生产成本。

优选地，本实用新型的实施例中，外壳2由单层聚酞胺制成，其厚度为1m。

本实用新型的实施例提供了一种卷绕电芯组件。卷绕电芯组件包括安装壳、位于安装壳内的上述的卷绕电芯用支撑构件和位于卷绕电芯用支撑构件的外周的卷绕电芯。

具体地，本实用新型的实施例中，卷绕电芯用支撑构件的高度大于或等于卷绕电芯的高度，且小于安装壳的高度。这样，可以尽可能地对卷绕电芯进行支撑。

优选地，本实用新型的实施例中，支撑构件的高度与卷绕电芯高度相同。

需要说明的是，本实用新型的实施例中，卷绕电芯组件为圆柱电芯。

上述卷绕电芯组件具有上述卷绕电芯用支撑构件的全部优点。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：密封腔的初始状态为真空状态，其体积较小(外壳被压扁)，这样，方便在制造过程中插入卷绕电芯的中心孔内部，而在电芯烘烤或使用过程中，气体产生结构会受热并发生分解，这样，一方面，可以产生气体将外壳撑开，以为卷绕电芯的中心孔处的极片提供支撑，避免了钢针刺穿隔膜造成卷绕电芯内部短路的问题；另一方面，密封腔内部具有一定的气体压强，使支撑构件具有一定的弹性形变能力，从而可以吸收卷绕电芯向中心孔内的体积膨胀，减少卷绕电芯层间受力产生内应力，进而可以构建卷绕电芯的呼吸式工作机制。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，包括：

外壳(2)，为具有密封腔的筒状结构；

气体产生结构(3)，位于所述密封腔内，所述气体产生结构(3)被构造为受热时能够分解并产生气体，以使所述外壳(2)具有密封腔真空的真空状态以及密封腔内充满气体的支撑状态。

2.根据权利要求1所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，所述气体产生结构(3)由不可燃固体制成，所述不可燃固体的分解温度大于或等于25℃，且小于或等于90℃。

3.根据权利要求2所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，所述不可燃固体为碳酸氢钠。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，所述外壳(2)包括壳体和密封件(1)，所述壳体上设有抽真空孔，所述密封件(1)能够与所述抽真空孔密封配合。

5.根据权利要求4所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，所述密封件(1)为密封胶或密封阀。

6.根据权利要求4所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，沿所述壳体的壁厚方向，所述壳体由单层高强度的弹性材料制成或由多层高强度的弹性材料叠制而成，所述强度大于或等于2Mpa。

7.根据权利要求6所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，多层所述高强度的弹性材料中的任一层为尼龙、聚酯纤维、氟橡胶、聚四氟乙烯和聚酞胺中的任一种材料。

8.根据权利要求4所述的卷绕电芯用支撑构件，其特征在于，所述壳体的壁厚大于或等于0.2mm，且小于或等于1mm。

9.一种卷绕电芯组件，其特征在于，包括安装壳、位于所述安装壳内的权利要求1至8中任一项所述的卷绕电芯用支撑构件和位于所述卷绕电芯用支撑构件的外周的卷绕电芯。

10.根据权利要求9所述的卷绕电芯组件，其特征在于，所述卷绕电芯用支撑构件的高度大于或等于所述卷绕电芯的高度，且小于所述安装壳的高度。