CN220895793U

CN220895793U - 一种锂离子电芯结构及电池

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Publication number: CN220895793U
Application number: CN202322187634.XU
Authority: CN
Inventors: 郑德培; 武冬冬; 李恺; 黎惠锋; 郑明清
Original assignee: Zhejiang Lixin Energy Technology Co ltd
Current assignee: Zhejiang Lixin Energy Technology Co ltd
Priority date: 2023-08-15
Filing date: 2023-08-15
Publication date: 2024-05-03
Anticipated expiration: 2033-08-15

Abstract

本实用新型属于电池电芯技术领域，具体涉及一种锂离子电芯结构及电池，其中，所述锂离子电芯结构包括：外壳，包括壳体和盖体；盖体连接于所述壳体，并且盖体与所述壳体之间形成内腔；卷芯本体，设置在所述内腔中；并且所述卷芯本体上设有极性相反的第一极耳和第二极耳；以及第一极柱和第二极柱；所述第一极柱设置于所述盖体上；第二极柱连接于盖体上，且延伸入内腔中；其中，所述第一极耳连接于所述第一极柱；所述第二极耳连接于所述第二极柱；并且所述第一极柱与所述第二极柱之间绝缘且密封连接，所述第一极柱的导热系数大于所述第二极柱的导热系数。本实用新型能够提高导热效果，从而可以平衡电芯的整体温度，提高使用安全性。

Description

一种锂离子电芯结构及电池

技术领域

本实用新型属于电池电芯技术领域，尤其涉及一种锂离子电芯结构及电池。

背景技术

现有的锂二次电池结构大多为极性相反的极耳从圆柱体电极组件两端引出，这造成电池体积利用效率低，从而影响电池的整体的能量密度。故采用同侧出极耳的方式提高电池体积利用率，进而提高电池整体能量密度。

但在锂电池中，正极因为材料问题在充放电过程中产热较多，会造成电池内部产热不均匀。并且同侧极耳结构会造成电池的区域老化和荷电状态(SOC)分布不均匀，甚至可能会由于电池区域过度充电或过度放电而引起局部失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，提供一种锂离子电芯结构及电池，旨在平衡电芯结构的温度，提高使用安全性。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种锂离子电芯结构，包括：

外壳，所述外壳包括壳体和盖体；所述盖体连接于所述壳体，并且所述盖体与所述壳体之间形成内腔；

卷芯本体，所述卷芯本体设置在所述内腔中；并且所述卷芯本体上设有极性相反的第一极耳和第二极耳；

以及第一极柱和第二极柱；所述第一极柱设置于所述盖体上；所述第二极柱连接于所述盖体上，且延伸入所述内腔中；

其中，所述第一极耳连接于所述第一极柱；所述第二极耳连接于所述第二极柱；并且所述第一极柱与所述第二极柱之间绝缘且密封连接，所述第一极柱的导热系数大于所述第二极柱的导热系数。

优选地，所述第一极柱的厚度L1与第二极柱的厚度L2之间的关系满足：L1＝(1/4～1/2)*L2。

优选地，所述第一极柱为铝锰合金极柱或者铝材料极柱，和/或，所述第二极柱为钢材料极柱。

优选地，所述第一极柱为所述盖体中的至少一部分。

优选地，所述第二极柱与所述盖体之间设有分隔部件。

优选地，所述第二极柱设有安装槽，所述分隔部件连接于所述安装槽，且与所述盖体密封连接。

优选地，所述壳体与所述盖体之间设有密封部件。

优选地，所述壳体包括水平部、第一竖直部、凸起部和第二竖直部；所述第一竖直部的两端分别连接于所述水平部、所述凸起部；所述凸起部呈朝向所述卷芯本体凸起设置；所述第二竖直部连接于所述凸起部的一端；

其中，所述第一竖直部、所述水平部和所述凸起部之间形成安装腔体，所述盖体连接于所述安装腔体。

优选地，所述第二竖直部与所述凸起部之间形成限位腔体，所述卷芯本体连接于所述限位腔体内。

本实用新型还公开了一种电池，包括上述任一项所述的锂离子电芯结构。

本实用新型的有益效果在于，本技术方案通过采用不同导热系数的第一极柱和第二极柱可以实现第一极耳和第二极耳的导热速度不同，并且通过导热系数更大的第一极柱可以加快第一极耳的散热效果，解决了第一极耳的产热快且多而造成电池整体温度不均匀的问题，从而提高了散热效率，平衡了电池的整体温度；除此，还通过第一极柱与第二极柱之间绝缘且密封连接，避免电芯结构发生短路，从而提高使用的安全性。

附图说明

下面将参考附图1～5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为本实用新型一实施例的锂离子电芯结构的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的锂离子电芯结构的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的锂离子电芯结构的局部放大图；

图4为本实用新型一实施例的锂离子电芯结构的局部放大图；

图5为本实用新型一实施例的电池的示意图。

图中：1-外壳；11-壳体；111-水平部；112-第一竖直部；113-凸起部；114-第二竖直部；115-凹槽；12-盖体；13-内腔；14-防爆孔；15-密封部件；16-限位腔体；2-卷芯本体；21-中心孔；3-第一极耳；4-第二极耳；5-第二极柱；501-安装槽；51-分隔部件；6-第一极柱。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种锂离子电芯结构及电池描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在多种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种锂离子电芯结构及电池“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“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，或成一体；也可以是机械连接，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或两个元件的相互作用关系。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申请实施例中的具体含义。

以下结合附图1～图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。

如图1和2所示，在本实用新型一实施例中，该锂离子电芯结构；包括外壳1、第一极柱6、第二极柱5和卷芯本体2；外壳1包括壳体11和盖体12；壳体11具有开口，盖体12连接于开口处，盖体12与壳体11之间形成内腔13；第一极柱6连接于盖体12上；第二极柱5连接于盖体12上，且延伸入内腔13中；卷芯本体2设置在内腔13中；并且卷芯本体2上设有极性相反的第一极耳3和第二极耳4；第一极耳3连接于第一极柱6；第二极耳4连接于第二极柱5；并且第一极柱6与第二极柱5之间绝缘且密封连接，第一极柱6的导热系数大于第二极柱5的导热系数。

本实用新型的技术方案通过采用不同导热系数的第一极柱和第二极柱可以实现第一极耳和第二极耳的导热速度不同，并且通过导热系数更大的第一极柱可以加快第一极耳的散热效果，解决了第一极耳的产热快且多而造成电池整体温度不均匀的问题，从而提高了散热效率，平衡了电池的整体温度；除此，还通过第一极柱与第二极柱之间绝缘且密封连接，可以避免电芯结构发生短路，从而提高使用的安全性；还可以通过分体式壳体和盖体，可以提高第一极柱6、第二极柱5和卷芯本体2的维护检修的便捷性。

其中，第一极柱6为盖体12中的至少一部分，盖体12上设有安装孔，第二极柱5密封且绝缘连接于安装孔内(也就是说，第一极柱6为盖体12中除了安装孔外的全部结构或占有一定面积比的部分结构)。将第一极柱6和第二极柱5绝缘分隔开，避免第一极柱6和第二极柱5之间发生短路等现象，从而可以保障卷芯结构的稳定性，提高使用安全性。

其中，导热系数，又称热导率，是指材料直接传导热量的能力，或称热传导率。热导率定义为单位截面、长度的材料在单位温差下和单位时间内直接传导的热量。热导率的单位为瓦每米开尔文(W/(m·K))。

其中，第一极耳3为正极极耳；第二极耳4为负极极耳。由于正极的产热相对于负极的产热多，因此，需要在正极极耳处增设导热系数更高的第一极柱，从而提高传热效率，平衡电芯的整体温度。

具体地，在一些实施方式中，第一极耳3和第二极耳4均位于卷芯本体2的同一侧。第一极耳3和第二极耳4由卷芯本体2的同一侧延伸而出，可以控制卷芯有效高度值，从而提高电池整体能量密度以及电芯结构的空间利用率。其中，第一极耳3和第二极耳4可以是单极耳、多极耳或全极耳等。

具体地，在其中一些实施方式中，如图3所示，第二极柱5为钢材料极柱(钢材料包括不锈钢)；第一极柱6为铝锰合金极柱；并且不锈钢极柱的厚度L2与铝锰合金极柱的厚度L1之间的关系满足：L1＝(1/3～1/2)*L2。通过导热系数更好的铝锰合金极柱可以保障正极极耳处的散热效率，从而有效地平衡电芯结构的温度。

具体地，在另一些实施方式中，如图3所示，第二极柱5为钢材料极柱(钢材料包括不锈钢)；第一极柱6为为铝材料极柱；并且不锈钢极柱的厚度L2与铝材料极柱的厚度L1之间的关系满足：L1＝(1/4～1/3)*L2。该结构可以进一步有效地减少第一极柱6的厚度，从而有效地节省成本，并且还可以提高散热效率。

具体地，在一些实施方式中，如图2和3所示，第二极柱5与盖体12之间设有分隔部件51。通过分隔部件可以避免电芯结构的正极耳和负极耳电连接而发生短路，从而提高使用安全性。其中，分隔部件51可以为塑胶类材料或者聚丙烯(PP)。通过塑胶类材料或者聚丙烯的绝缘分隔作用可以进一步地提高电芯结构的使用安全性。其中，如图3所示，第二极柱5设有安装槽501，分隔部件51连接于安装槽501。即，第二极柱5为工字型第二极柱；分隔部件51为U型分隔部件。通过工字型的第二极柱可以第二极柱5安装在盖体12上的稳定性，避免发生脱落而损坏；并且通过U型分隔部件可以提高分隔部件51安装在安装槽501以及外壳上的稳定性，提高使用安全性。

具体地，在一些实施方式中，如图2和4所示，盖体12上设有防爆孔14。通过增设防爆孔的泄压可以提高电芯结构的使用安全性。

具体地，在一些实施方式中，如图2和4所示，壳体11包括水平部111、第一竖直部112、凸起部113和第二竖直部114；第一竖直部112的两端分别连接于水平部111、凸起部113，并且第一竖直部112、水平部111和凸起部113之间形成安装腔体，盖体12连接于安装腔体；凸起部113呈朝向卷芯本体2凸起设置；第二竖直部114连接于凸起部113的另一端。其中，壳体11中的安装腔体与盖体12之间设有密封部件15；密封部件15为密封圈。通过多段折弯形状的壳体11可以提高盖体的装配稳定性，并且还可以保障卷芯本体2的安装稳定性。

具体地，在一些实施方式中，如图2和4所示，第二竖直部114与凸起部113之间形成限位腔体16，卷芯本体2连接于限位腔体16内；并且凸起部113内设有凹槽115，凹槽115与壳体11的外部连通。通过向内凸起形成的限位腔体16可以减少卷芯本体2的晃动等现象，提高安装稳定性；并且通过凹槽115的导流气体，可以提高散热效率，保障使用安全性。

本实用新型还提出一种电池，如图5所示，该电池包括锂离子电芯结构，该锂离子电芯结构的具体结构参照上述实施例，由于本电池采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，卷芯本体2内设有中心孔21。使用中心孔21可以提高气体的流动性，提高散热效果，从而保障使用的安全性。

电池(Battery)指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置；电池具有正极、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置，如太阳能电池。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能量和电阻。电池原理：在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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

1.一种锂离子电芯结构，其特征在于：包括：

2.根据权利要求1所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述第一极柱的厚度L1与第二极柱的厚度L2之间的关系满足：L1=（1/4～1/2）*L2。

3.根据权利要求1或2所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述第一极柱为铝锰合金极柱或者铝材料极柱，和/或，所述第二极柱为钢材料极柱。

4.根据权利要求1所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述第一极柱为所述盖体中的至少一部分。

5.根据权利要求1所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述第二极柱与所述盖体之间设有分隔部件。

6.根据权利要求5所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述第二极柱设有安装槽，所述分隔部件连接于所述安装槽，且与所述盖体密封连接。

7.根据权利要求1所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述壳体与所述盖体之间设有密封部件。

8.根据权利要求1所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述壳体包括水平部、第一竖直部、凸起部和第二竖直部；所述第一竖直部的两端分别连接于所述水平部、所述凸起部；所述凸起部呈朝向所述卷芯本体凸起设置；所述第二竖直部连接于所述凸起部的一端；

9.根据权利要求8所述锂离子电芯结构，其特征在于：所述第二竖直部与所述凸起部之间形成限位腔体，所述卷芯本体连接于所述限位腔体内。

10.一种电池，其特征在于：包括上述权利要求1至9任一项所述的锂离子电芯结构。