一种壳体导电的圆柱型全极耳电池

技术领域

本发明涉及离子电池技术领域，特别是涉及一种壳体导电的圆柱型全极耳电池。

背景技术

随着锂离子电池的发展，圆柱型锂离子电池的结构也在不断的被改进。传统的圆柱型电池结构通常包括：外壳、盖帽、正极、负极、隔膜、电解液、PTC元件、垫圈和安全阀等；电池通过卷绕工艺制成，隔膜在正极和负极之间起到间隔作用，电池内充有电解液，用来传输离子，电流通过正负极极耳导出；另外，还安装有安全阀和PTC元件，以便异常状态下保护电池，防止发生安全事故。

目前，随着电动汽车的快速发展，对圆柱动力电池的大电流充放性能和安全性能等要求越来越高。但是，单极耳的圆柱型锂离子电池只能沿着集流体的长度方向进行电荷传输，长的传导距离导致内阻较大；而且，单极耳在充放电时，极耳、或者极耳与集流体的连接处、或者极耳和壳盖的连接处容易出现局部热量过大的情况，无法满足动力电池大电流充放电的散热要求。

发明内容

基于此，本发明实施例提供一种壳体导电的圆柱型全极耳电池，旨在解决现有的单极耳圆柱型电池内阻较大、局部热量过大等问题。本申请结构内阻较小，能够有效散热，容易渗透吸收电解液，有利于产业化应用。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种壳体导电的圆柱型全极耳电池，包括外壳、圆柱形电芯、第一盖帽、第二盖帽、第一圆形集流环和第二圆形集流环；

所述圆柱形电芯设置于所述外壳内；所述第一圆形集流环卡设于所述圆柱形电芯一端的内侧；所述第一盖帽套设于所述圆柱形电芯一端的端面上，且所述第一盖帽与所述外壳一端的端面相抵接；

所述第二圆形集流环卡设于所述圆柱形电芯另一端的内侧；所述第二盖帽套设于所述圆柱形电芯另一端的端面上，且所述第二盖帽与所述外壳另一端的端面相抵接。

作为优选的实施方式，所述圆柱形电芯由正极片、隔膜和负极片卷绕而成，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间。

作为优选的实施方式，所述圆柱形电芯包括相邻设置的外部圆柱形电芯和内部圆柱形电芯；所述内部圆柱形电芯设置于所述外部圆柱形电芯的内侧。

作为优选的实施方式，所述外部圆柱形电芯包括依次连接的第一外竖部、第一外横部、第二外竖部、第二外横部和第三外竖部；所述第一外竖部靠近所述第一盖帽设置，所述第三外竖部靠近所述第二盖帽设置；所述第一外横部和所述第二外横部平行设置。

作为优选的实施方式，所述第一外竖部、所述第一外横部、所述第二外竖部、所述第二外横部和所述第三外竖部一体设置。

作为优选的实施方式，所述第一外竖部和所述第二外竖部相背设置于所述第一外横部的两端，且所述第一外竖部和所述第一外横部、所述第二外竖部与所述第一外横部均呈垂直设置；

所述第三外竖部和所述第二外竖部相背设置于所述第二外横部的两端，且所述第三外竖部和所述第二外横部、所述第二外竖部与所述第二外横部均呈垂直设置。

作为优选的实施方式，所述第一外竖部与所述外壳相抵接，所述第三外竖部与所述外壳相抵接。

作为优选的实施方式，所述内部圆柱形电芯包括依次连接的第一内横部、内竖部和第二内横部；所述第一内横部与所述第一盖帽相抵接；所述第二内横部与所述第二盖帽相抵接；所述内竖部依次穿过所述第一圆形集流环的圆孔和所述第二圆形集流环的圆孔，且与所述第二外竖部平行设置。

作为优选的实施方式，所述第一内横部、所述内竖部和所述第二内横部一体设置；所述第一内横部与所述内竖部呈垂直设置，所述第二内横部与所述内竖部呈垂直设置，且所述第一内横部和所述第二内横部平行设置。

作为优选的实施方式，所述第一圆形集流环设置于所述第一外横部与所述第一内横部之间，且所述第一圆形集流环分别与所述第一外横部、所述第一内横部相抵接；

所述第二圆形集流环设置于所述第二外横部与所述第二内横部之间，且所述第二圆形集流环分别与所述第二外横部、所述第二内横部相抵接。

作为优选的实施方式，所述第一圆形集流环与所述第二圆形集流环对称设置，所述第一盖帽与所述第二盖帽对称设置。

作为优选的实施方式，所述第一盖帽与所述第二盖帽均为边部有沿的凸台形盖帽。

作为优选的实施方式，所述外壳包括依次连接的正极金属壳体区、绝缘连接区和负极金属壳体区，所述正极金属壳体区靠近所述第一盖帽设置，所述负极金属壳体区靠近所述第二盖帽设置；所述正极金属壳体区与所述第一外竖部相抵接，所述负极金属壳体区与所述第三外竖部相抵接。

作为优选的实施方式，所述圆柱型全极耳电池为锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池或者钾离子电池。

相对于现有技术，本申请具有如下技术效果：

(1)通过正极金属壳体区与第一外竖部相抵接、负极金属壳体区与第三外竖部相抵接而传输电子，使得沿长度方向传导的电子得以沿着宽度方向传导，缩短了电荷的传输距离，从而能够有效减小圆柱型电池的内阻。

(2)通过正极金属壳体区与第一外竖部相抵接、负极金属壳体区与第三外竖部相抵接，大大增加了电芯的传热通道，并且电芯与壳体的众多接触点有利于电芯的热量快速传导到壳体；而且，通过外竖部与壳体侧壁连接的方式还能够改善热力场分布，有效缓解单极耳导致的局部热量过大的情况。

(3)本申请结构可以省去现有主流圆柱型无(全)极耳电池的极耳揉平步骤，避免极耳揉平导致的一系列问题，有效提高电池的良品率。

(4)相较于现有主流圆柱型无(全)极耳电池，本申请结构的电解液更加容易渗透吸收。

(5)本申请结构生产工艺简单，易于实现，生产效率较高，有利于产业化应用，易于批量化或工业化生产。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例做进一步说明。

附图说明

图1为本发明一实施例的壳体导电的圆柱型全极耳电池爆炸结构的纵向剖面结构示意图；

图2为图1的圆柱形电芯的纵向剖面结构示意图；

图3为图1的第一圆形集流环的正面结构示意图；

图4为图1的壳体的纵向剖面结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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；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，除非另有明确的限定。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中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

目前，由于电动汽车的快速发展，对圆柱动力电池拥有大电流充放性能和更高的安全性能等要求也越来越高。但是，单极耳的圆柱型锂离子电池只能沿着集流体的长度方向进行电荷传输，长的传导距离导致内阻较大；而且，单极耳在充放电时，极耳、或者极耳与集流体的连接处、或者极耳和壳盖的连接处容易出现局部热量过大的情况，无法满足动力电池大电流充放电的散热要求。基于此，有必要提供一种壳体导电的圆柱型全极耳电池以解决上述技术问题。

为实现上述目的，如图1至图4所示，本发明实施例提供一种壳体导电的圆柱型全极耳电池，包括外壳10、圆柱形电芯20、第一盖帽30、第二盖帽40、第一圆形集流环50和第二圆形集流环60；

所述圆柱形电芯20设置于所述外壳10内；所述第一圆形集流环50卡设于所述圆柱形电芯20一端的内侧；所述第一盖帽套30设于所述圆柱形电芯20一端的端面上，且所述第一盖帽30与所述外壳10一端的端面相抵接；

所述第二圆形集流环60卡设于所述圆柱形电芯20另一端的内侧；所述第二盖帽套40设于所述圆柱形电芯20另一端的端面上，且所述第二盖帽40与所述外壳10另一端的端面相抵接。

作为优选的实施方式，所述圆柱形电芯20由正极片(图中未标识)、隔膜(图中未标识)和负极片(图中未标识)卷绕而成，所述隔膜设置于所述正极片和所述负极片之间。

作为优选的实施方式，所述圆柱形电芯20包括相邻设置的外部圆柱形电芯21和内部圆柱形电芯22；所述内部圆柱形电芯22设置于所述外部圆柱形电芯21的内侧。

作为优选的实施方式，所述外部圆柱形电芯21包括依次连接的第一外竖部211、第一外横部212、第二外竖部213、第二外横部214和第三外竖部215；所述第一外竖部211靠近所述第一盖帽30设置，所述第三外竖部215靠近所述第二盖帽40设置；所述第一外横部212和所述第二外横部214平行设置。

作为优选的实施方式，所述第一外竖部211、所述第一外横部212、所述第二外竖部213、所述第二外横部214和所述第三外竖部215一体设置。

作为优选的实施方式，所述第一外竖部211和所述第二外竖部213相背设置于所述第一外横部212的两端，且所述第一外竖部211和所述第一外横部212、所述第二外竖部213与所述第一外横部212均呈垂直设置；

所述第三外竖部215和所述第二外竖部213相背设置于所述第二外横部214的两端，且所述第三外竖部215和所述第二外横部214、所述第二外竖部213与所述第二外横部214均呈垂直设置。

作为优选的实施方式，所述第一外竖部211与所述外壳10相抵接，所述第三外竖部215与所述外壳10相抵接。

作为优选的实施方式，所述内部圆柱形电芯22包括依次连接的第一内横部221、内竖部222和第二内横部223；所述第一内横部221与所述第一盖帽30相抵接；所述第二内横部223与所述第二盖帽40相抵接；所述内竖部222依次穿过所述第一圆形集流环50的圆孔和所述第二圆形集流环60的圆孔，且与所述第二外竖部213平行设置。

作为优选的实施方式，所述第一内横部221、所述内竖部222和所述第二内横部223一体设置；所述第一内横部221与所述内竖部222呈垂直设置，所述第二内横部223与所述内竖部222呈垂直设置，且所述第一内横部221和所述第二内横部223平行设置。

作为优选的实施方式，所述第一圆形集流环50设置于所述第一外横部212与所述第一内横部221之间，且所述第一圆形集流环50分别与所述第一外横部212、所述第一内横部221相抵接；

所述第二圆形集流环60设置于所述第二外横部214与所述第二内横部223之间，且所述第二圆形集流环60分别与所述第二外横部214、所述第二内横部223相抵接。

作为优选的实施方式，所述第一圆形集流环50与所述第二圆形集流环60对称设置，所述第一盖帽30与所述第二盖帽40对称设置。

作为优选的实施方式，所述第一盖帽30与所述第二盖帽40均为边部有沿的凸台形盖帽。

作为优选的实施方式，所述外壳10包括依次连接的正极金属壳体区11、绝缘连接区12和负极金属壳体区13，所述正极金属壳体区11靠近所述第一盖帽30设置，所述负极金属壳体区13靠近所述第二盖帽40设置；所述正极金属壳体区11与所述第一外竖部211相抵接，所述负极金属壳体区13与所述第三外竖部215相抵接。这样，使得沿长度方向传导的电子得以沿着宽度方向传导，缩短了电荷的传输距离，从而能够有效减小圆柱型全极耳电池的内阻。

作为优选的实施方式，所述圆柱型全极耳电池为锂离子电池、钠离子电池、镁离子电池或者钾离子电池。

在本申请实施例中，第一盖帽和第二盖帽的中间均可以设置为具有螺纹的结构，方便进行电池组的装配，从而提高整个电池组的体积能量密度。盖帽一般通过焊接连接于外壳上。

在本申请实施例中，通过圆形集流环，可以把第一内横部、第二内横部焊接到圆形集流环的上表面，这样，能够有效增大电芯与壳体的焊接面积有效缓解单极耳导致的局部热量过大的情况；同时，使第一内横部、第二内横部和盖帽底部抵接，通过对外壳、圆柱形电芯和盖帽高度的调整而控制压力，使得第一内横部、第二内横部均和盖帽底部紧密接触。

相对于现有技术，本申请具有如下技术效果：

(1)通过正极金属壳体区与第一外竖部相抵接、负极金属壳体区与第三外竖部相抵接而传输电子，使得沿长度方向传导的电子得以沿着宽度方向传导，缩短了电荷的传输距离，从而能够有效减小圆柱型电池的内阻。

(2)通过正极金属壳体区与第一外竖部相抵接、负极金属壳体区与第三外竖部相抵接，大大增加了电芯的传热通道，并且电芯与壳体的众多接触点有利于电芯的热量快速传导到壳体；而且，通过外竖部与壳体侧壁连接的方式还能够改善热力场分布，有效缓解单极耳导致的局部热量过大的情况。

(3)本申请结构可以省去现有主流圆柱型无(全)极耳电池的极耳揉平步骤，避免极耳揉平导致的一系列问题，有效提高电池的良品率。

(4)相较于现有主流圆柱型无(全)极耳电池，本申请结构的电解液更加容易渗透吸收。

(5)本申请结构生产工艺简单，易于实现，生产效率较高，有利于产业化应用，易于批量化或工业化生产。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。