CN220934151U - 圆柱形锂电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种圆柱形锂电池，包括壳体件和盖板件，壳体件用于构成圆柱形锂电池的外部圆柱轮廓，盖板件设置于圆柱形的壳体件两端与壳体件固定连接构成一个容纳空间，其中，盖板件包含正极盖板和负极盖板，正极盖板与负极盖板分别固定连接于壳体件的两端，锂电池还包括安全阀件，安全阀件包含第一安全阀和第二安全阀，第一安全阀设置于正极盖板，第二安全阀设置于负极盖板。本申请的有益之处在于提供了一种结构简单且具有双向轴向泄压、泄压能力更强的圆柱形锂电池。

Description

圆柱形锂电池

技术领域

本申请涉及锂电池技术领域，具体而言，涉及一种圆柱形锂电池。

背景技术

锂离子电池内部温度过高时，电解液将会气化或分解产生气体导致电芯内部压力过大，超出电芯壳体所能承受的最大压力，导致电芯发生爆炸，带来安全隐患。

在相关技术中，如中国专利CN102593417A公开了一种圆柱形锂电池，其在正极端设有一个安全阀以应对电池内部温度过高时，排出电芯内部气体来防止电芯爆炸。但是电芯热失控过程是十分急促的，内部产生的大量气体无法通过正极一端的安全阀及时排出，达不到泄压和散热目的，电芯仍有起火爆炸等风险。

发明内容

本申请的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本申请的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

为解决以上背景技术部分提到的技术问题，本申请的一些实施例提供了一种圆柱形锂电池，包括壳体件和盖板件，壳体件用于构成圆柱形锂电池的外部圆柱轮廓，盖板件设置于圆柱形的壳体件两端与壳体件固定连接构成一个容纳空间，其中，盖板件包含正极盖板和负极盖板，正极盖板与负极盖板分别固定连接于壳体件的两端，锂电池还包括安全阀件，安全阀件包含第一安全阀和第二安全阀，第一安全阀设置于正极盖板，第二安全阀设置于负极盖板。

进一步的，正极盖板上设有正极柱，负极盖板上设有负极柱。

进一步的，正极柱在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影与负极柱重合。

进一步的，正极盖板和负极盖板其中一个设有注液孔。

进一步的，安全阀件包括安全阀本体和安全阀贴片，安全阀包含防爆孔，安全阀贴片与防爆孔的形状一致，安全阀贴片贴合于安全阀本体的内壁。

进一步的，安全阀本体的形状为圆形。

进一步的，第一安全阀与第二安全阀的形状一致。

进一步的，第一安全阀和第二安全阀在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影位于正极柱的投影的两侧。

进一步的，第一安全阀和第二安全阀在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影重合。

进一步的，安全阀件的直径与盖板件的直径的比值是0.1至0.4。

本申请的有益效果在于：提供了一种结构简单且具有双向轴向泄压、泄压能力更强的圆柱形锂电池。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

另外，贯穿附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素。应当理解附图是示意性的，元件和元素不一定按照比例绘制。

在附图中：

图1是根据本申请一种实施例的锂电池整体结构示意图；

图2是根据本申请一种实施例的正极盖板结构示意图；

图3是根据本申请一种实施例的负极盖板结构示意图

图中附图标记的含义：

100、壳体件；

200、盖板件；210、正极盖板；211、正极柱；220、负极盖板；221、负极柱；

300、安全阀件；310、第一安全阀；320、第二安全阀。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例。相反，提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关本申请相关的部分。在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本申请的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。此外，本申请的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本申请的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义

需要注意，本申请中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

如图1至图3所示，本申请的一种圆柱形锂电池包括壳体件100和盖板件200，壳体件100用于构成圆柱形锂电池的外部圆柱轮廓，盖板件200设置于圆柱形的壳体件100两端与壳体件100固定连接构成一个容纳空间，其中，盖板件200包含正极盖板210和负极盖板220，正极盖板210与负极盖板220分别固定连接于壳体件100的两端，锂电池还包括安全阀件300，安全阀件300包含第一安全阀310和第二安全阀320，第一安全阀310设置于正极盖板210，第二安全阀320设置于负极盖板220。

具体的，圆柱形锂电池的外壳由壳体件100构成，壳体件100构成锂电池的圆柱形的形状，在壳体件100构成的圆柱体两端固定连接有盖板件200，盖板件200分为正极盖板210和负极盖板220，正极盖板210和负极盖板220均通过焊接等连接方式封装固定连接于壳体件100上。壳体件100和盖板件200形成一个容纳空间，容纳空间内放置有卷绕好的电芯卷，在容纳空间内还会冲注电解液以供锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，充电时，锂离子从正极脱嵌，通过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

更具体的，锂电池还包括安全阀件300，安全阀件300包含第一安全阀310和第二安全阀320，第一安全阀310设置于正极盖板210，第二安全阀320设置于负极盖板220，即在锂电池的正极和负极均设有安全阀，当圆柱形锂电池长期在高温环境等恶劣工况下或长期循环使用后，圆柱形锂电池内部严重恶化，电池内部发生短路的概率增大，电池安全隐患增加。传统的单侧单一安全阀结构，无法及时有效泄压，超出锂电池壳体件100限定压力上限，造成电池爆炸，起不到安全保护的作用。因此，在保留负极盖板220上第二安全阀320的同时，增加一个正极盖板210上的第一安全阀310，形成正负极两侧都具有安全阀结构，从而增加一个泄压口，并且当电池两侧的安全阀都打开时还会形成泄压通道，更有利于电池内部泄压，起到快速泄压的作用。

在一个具体的实施方式中，正极盖板210上设有正极柱211，负极盖板220上设有负极柱221。正极柱211在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影与负极柱221重合。正极盖板210和负极盖板220其中一个设有注液孔230。为了方便统一生产制造，正极柱211在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影与负极柱221重合，即正极柱211与负极柱221在盖板件200上的位置相同。注液孔230用来注入电解液，注入电解液之后将注液孔230进行密封，防止电解液从注液孔230中泄露至电池外部。

在一个具体的实施方式中，安全阀件300包括安全阀本体和安全阀贴片，安全阀本体包含防爆孔，安全阀贴片与防爆孔的形状一致，安全阀贴片贴合于安全阀本体的内壁。安全阀包含了防爆孔，防爆孔为在盖板件200上冲压而成的通孔，安全阀贴片的大小与防爆孔大小一致，安全阀贴片通过焊接或者胶接等方式固定连接于安全阀本体的内壁，即盖板件200上冲压而成的通孔的内壁。进而安全阀贴片与安全阀本体的连接方式相对于一体铸造的盖板件200而言，其结构强度较弱，因此当容纳空间内的压力大于开阀压力时，安全阀贴片会从安全阀本体中脱落，进而达到给容纳空间泄压的目的。

具体的，安全阀本体的形状为圆形。第一安全阀310与第二安全阀320的形状一致。安全阀件300的直径与盖板件200的直径的比值是0.1至0.4，具体的是0.1、0.2、0.3或0.4。安全阀本体为圆形，故而安全阀贴片的形状也为圆形，方便安全阀本体的生产制造。第一安全阀310与第二安全阀320的形状一致，当圆柱形锂电池内部严重恶化，电池内部发生短路时，两侧泄压的效率与方式均为一致，保证了锂电池在泄压过程中的稳定性，同时也满足了盖板件200与安全阀件300的生产制造时的一致性。

更具体的，第一安全阀310和第二安全阀320在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影位于正极柱211的投影的两侧。即第一安全阀310与第二安全阀320形成的泄压通道的轴线与锂电池壳体件100的轴线具有一个夹角，在泄压过程中容易在锂电池壳体内形成螺旋气流，影响泄压速度。

因此，在该方案的更优选的版本中，第一安全阀310和第二安全阀320在穿过锂电池的横截面的第一平面上的投影重合，此时第一安全阀310与第二安全阀320形成的泄压通道的轴线与锂电池壳体件100的轴线平行，在泄压过程中，由于容纳空间内的气流从壳体件100两端流出，气流方向为平行于锂电池壳体件100的轴线，故而壳体内的气流能够以最快的速度流出，有效的提高了安全性。

将本实施方案中锂电池和对比例(现行方案中只设有一个安全阀的方案)制得的圆柱形锂电池进行加热热失控安全测试，测试方法和条件具体为：

加热热失控安全测试：

a)选取单体蓄电池进行1C恒流恒压充电(CC-CV，Vmax，0.05C)

b)使用300W加热膜作为加热装置，完成测试对象与加热装置的装配，加热装置与蓄电池应直接接触，加热装置的尺寸规格应不大于测试对象的被加热面，温度数据的采样间隔应小于1s，准确度要求为±2℃，温度传感器尖端的直径应小于1mm。启动加热装置，并以其最大功率对测试对象进行持续加热，当发生热失控或者监测点温度达到300℃时，停止触发，关闭加热装置。

测试结果如表1所示。

表1

由表1可知，本实施例中的5支圆柱形锂离子电池在加热热失控测试过程中，双侧安全阀均打开，且未起火爆炸，测试通过。对比例中5支圆柱电池均开阀，但是仅有一支锂电池通过测试。实验结果表明与单安全阀电芯相比具有双安全阀的锂电池的安全性更高。

以上描述仅为本公开的一些较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本公开的实施例中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离上述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本公开的实施例中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种圆柱形锂电池，包括：

壳体件，用于构成所述圆柱形锂电池的外部圆柱轮廓；

盖板件，设置于圆柱形的所述壳体件两端与所述壳体件固定连接构成一个容纳空间；

其中，所述盖板件包含正极盖板和负极盖板，所述正极盖板与负极盖板分别固定连接于所述壳体件的两端；

其特征在于：

所述锂电池还包括安全阀件，所述安全阀件包含第一安全阀和第二安全阀，所述第一安全阀设置于所述正极盖板，所述第二安全阀设置于所述负极盖板。

2.根据权利要求1所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述正极盖板上设有正极柱，所述负极盖板上设有负极柱。

3.根据权利要求2所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述正极柱在穿过所述锂电池的横截面的第一平面上的投影与所述负极柱重合。

4.根据权利要求3所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述正极盖板和负极盖板其中一个设有注液孔。

5.根据权利要求2至4任意一项所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述安全阀件包括安全阀本体和安全阀贴片，所述安全阀本体包含防爆孔，所述安全阀贴片与所述防爆孔的形状一致，所述安全阀贴片贴合于所述安全阀本体的内壁。

6.根据权利要求5所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述安全阀本体的形状为圆形。

7.根据权利要求6所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述第一安全阀与所述第二安全阀的形状一致。

8.根据权利要求5所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述第一安全阀和第二安全阀在穿过所述锂电池的横截面的第一平面上的投影位于所述正极柱的投影的两侧。

9.根据权利要求5所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述第一安全阀和第二安全阀在穿过所述锂电池的横截面的第一平面上的投影重合。

10.根据权利要求6所述的圆柱形锂电池，其特征在于：所述安全阀的直径与盖板件的直径的比值是0.1至0.4。