一种圆柱形锂离子电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种圆柱形锂离子电池。

背景技术

传统的圆柱形锂离子电池的盖帽组件一般由钢帽、防爆阀、小铝片、密封圈和绝缘垫圈等五部分结构组成，结构复杂，加工困难，且提高了成本；且当电池受到冲击使卷芯和壳体发生相对转动时，很容易导致极耳与盖帽组件支架脱焊，影响电池的使用。

因此，亟需一种结构简单及安全性高的圆柱形锂离子电池，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种圆柱形锂离子电池，该圆柱形锂离子电池结构简单，简化了加工步骤，降低了成本；及提高了电池的安全性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种圆柱形锂离子电池，包括：

卷芯组件，包括第一定位部；

外壳，所述外壳包裹于所述卷芯组件的外部，且所述外壳的一端敞口；

盖帽组件，设置于所述外壳的敞口处，所述盖帽组件包括顶盖和密封圈，所述顶盖位于所述卷芯组件的上部，所述密封圈位于所述顶盖和所述外壳之间以对所述顶盖和所述外壳进行密封和绝缘；

所述顶盖包括第二定位部，所述第二定位部和所述第一定位部配合连接以对所述卷芯组件定位及固定。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述顶盖还包括防爆部，所述防爆部用于所述圆柱形锂离子电池防爆。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述顶盖还包括排气孔，所述排气孔用于排出所述圆柱形锂离子电池内部的气体。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述第二定位部为位于所述顶盖中部的定位通孔，所述第一定位部为第二定位凸起，所述第二定位凸起连接于所述定位通孔内。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述第二定位凸起和所述定位通孔之间的间隙形成所述排气孔。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述第二定位部为位于所述顶盖中部的第一定位凸起，所述第一定位部为第二定位凸起，所述第二定位凸起的顶面抵接于并固定于所述第一定位凸起的顶面，所述排气孔环设于所述第二定位部外。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述卷芯组件包括：

卷芯；

正极汇流盘，位于所述卷芯的一端，且与所述卷芯的正极极耳连接；

负极汇流盘，位于所述卷芯的另一端，且与所述卷芯的负极极耳连接；

所述第一定位部设置于所述正极汇流盘上或所述负极汇流盘上。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述正极极耳和所述负极极耳均与所述卷芯一体设置。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述正极汇流盘与所述卷芯的正极极耳连接的表面凹凸不平；

所述负极汇流盘与所述卷芯的负极极耳连接的表面凹凸不平。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述正极汇流盘与所述正极极耳连接的表面设置有第一螺旋形凸起结构。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述负极汇流盘与所述负极极耳连接的表面设置有第二螺旋形凸起结构。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述密封圈包括相互连接的第一绝缘连接部和第二绝缘连接部，所述第一绝缘连接部位于所述顶盖的上表面和所述外壳之间，所述第二绝缘连接部位于所述顶盖的下表面和所述外壳之间。

作为一种圆柱形锂离子电池的优选技术方案，所述密封圈还包括与所述第二绝缘连接部连接的遮挡绝缘部；

所述遮挡绝缘部遮挡于所述外壳和所述正极汇流盘之间；或所述遮挡绝缘部遮挡于所述外壳和所述负极汇流盘之间。

本发明提供了一种圆柱形锂离子电池，该圆柱形锂离子电池包括卷芯组件、外壳和盖帽组件，其中，盖帽组件包括顶盖和密封圈，减少了盖帽组件的零件数量，简化了圆柱形锂离子电池的结构，简化了加工步骤，降低了成本；卷芯组件包括第一定位部，顶盖包括第二定位部，第一定位部和第二定位部配合连接，从而起到对卷芯组件定位及固定的作用，减少卷芯组件中的极耳与盖帽组件分离的风险，提高了电池的安全性。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的圆柱形锂离子电池的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的圆柱形锂离子电池的剖视图；

图3是本发明实施例一提供的正极汇流盘的结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的密封圈的结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的密封圈的剖视图；

图6是本发明实施例一提供的正极箔材间隔裁切后的部分结构示意图；

图7是本发明实施例二的圆柱形锂离子电池的剖视图；

图8是本发明实施例二提供的顶盖的第一视角的结构示意图；

图9是本发明实施例二提供的顶盖的第二视角的结构示意图；

图10是本发明实施例二提供的正极汇流盘的第一视角的结构示意图；

图11是本发明实施例二提供的正极汇流盘的第二视角的结构示意图；

图12是本发明实施例二提供的负极汇流盘的结构示意图。

附图标记：

1、卷芯组件；11、卷芯；111、正极箔材；12、正极汇流盘；121、第一定位部；13、负极汇流盘；

2、外壳；

3、盖帽组件；31、顶盖；311、第二定位部；312、防爆部；313、排气孔；32、密封圈；321、第一绝缘连接部；322、第二绝缘连接部；323、遮挡绝缘部；

4、气孔密封塞。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

如图1～图3所示，本实施例提供了一种圆柱形锂离子电池，该圆柱形锂离子电池包括卷芯组件1、外壳2和盖帽组件3，其中，卷芯组件1包括第一定位部121；外壳2包裹于卷芯组件1的外部，且外壳2的一端敞口；盖帽组件3设置于外壳2的敞口处，盖帽组件3包括顶盖31和密封圈32，顶盖31位于卷芯组件1的上部，密封圈32位于顶盖31和外壳2之间以对顶盖31和外壳2进行密封和绝缘；顶盖31包括第二定位部311，第二定位部311和第一定位部121配合连接以对卷芯组件1定位及固定。

盖帽组件3包括顶盖31和密封圈32，减少了盖帽组件3的零件数量，简化了圆柱形锂离子电池的结构，简化了加工步骤，降低了成本，合理利用空间，提升顶盖31的功能利用；卷芯组件1包括第一定位部121，顶盖31包括第二定位部311，第一定位部121和第二定位部311配合连接，从而起到对卷芯组件1定位及固定的作用，减少卷芯组件1中的极耳与盖帽组件3分离的风险，提高了电池的安全性。需要注意的是，外部的气体收集装置可以为任意的能够产生负压以及储存气体的装置，此类装置是现有技术中较为常规的装置，具体结构在此不再赘述。

优选地，顶盖31还包括防爆部312，防爆部312用于圆柱形锂离子电池防爆。通过将防爆的功能集合于顶盖31上，不仅减少了零件，并且也保证了圆柱形锂离子电池的安全使用。

优选地，顶盖31还包括排气孔313，排气孔313用于排出圆柱形锂离子电池内部的气体。在进行化成工序时，通过顶盖31上的排气孔313将气体排出，通过将外部的气体收集装置与该排气孔313相连通，从而实现将化成过程产生的气体排出以及收集气体的作用，避免污染环境，提高了电池的安全性。

如图2所示，在本实施例中，第二定位部311为位于顶盖31中部的定位通孔，第一定位部121为第二定位凸起，第二定位凸起连接于定位通孔内，第二定位凸起和定位通孔之间的间隙形成排气孔313。在化成过程中，排气孔313与外界连通，以便于气体的排出，当化成结束后，对该排气孔313进行密封。防爆部312环设于第二定位部311外。

具体地，如图2所示，卷芯组件1包括卷芯11、正极汇流盘12和负极汇流盘13，其中，正极汇流盘12位于卷芯11的一端，且与卷芯11的正极极耳连接；负极汇流盘13位于卷芯11的另一端，且与卷芯11的负极极耳连接；第一定位部121设置于正极汇流盘12上或负极汇流盘13上。优化了卷芯11与外壳2的连接方式，通过设计汇流盘结构，卷芯11的极耳不需要揉平就可以与汇流盘焊接连接，一方面，减少揉平产生的金属屑，另一方面，极耳竖立状态，间隙较揉平后的尺寸要大，便于电解液下液。

优选地，在本实施例中，第一定位部121设置于正极汇流盘12上。进一步地，正极汇流盘12包括位于中部的第一正极焊接凸起，第一定位部121位于第一正极焊接凸起上，第一定位部121与第二定位部311定位连接的同时，第一正极焊接凸起的上表面抵接于顶盖31上，采用焊接的方式将第一正极焊接凸起与顶盖31固定。在本实施例中，防爆部312为环设于顶盖31的焊接区域外的环状区域。

优选地，正极极耳和负极极耳均与卷芯11一体设置。具体为：取消了传统常规的极耳焊接结构，在本实施例中，将正极极片的一侧的端部留有未涂覆正极浆料的正极箔材111，负极极片的一侧的端部留有未涂覆正极浆料的负极箔材，正极箔材111和负极箔材分别位于卷芯11的两端，并在卷绕成卷芯11之前，如图6所示，将正极箔材111和负极箔材进行间隔裁切，以形成便于压倒的正极极耳和负极极耳，正极极耳和负极极耳将卷芯11的电流引出，由于正极极耳和负极极耳无法集中输出电流，因此，通过将正极极耳和负极极耳分别与正极汇流盘12和负极汇流盘13连接，以将电流汇流到正极汇流盘12和负极汇流盘13上，在向外输出。优化了圆柱形锂离子电池的电连接方式，减少了电池连接通道，相较于传统电池的连接通道：正极箔材、极耳、盖板铝片、镀镍钢帽，本实施例中仅通过正极箔材111、汇流盘、顶盖31即可，优化后的有效接触面积增加，从而提升了电池过流能力，减低了电池内阻。

优选地，正极极耳和负极极耳的高度均为1mm～3mm。

在本实施例中，正极极耳和负极极耳均采用焊接的方式与正极汇流盘12和负极汇流盘13连接。优选地，在本实施例中，为便于正极极耳和负极极耳分别与正极汇流盘12和负极汇流盘13焊接，正极汇流盘12的材质与正极极耳的材质相同，负极汇流盘13的材质与负极极耳的材质相同。

如图3所示，在本实施例中，正极汇流盘12包括环向设置的两个腰形凹槽结构，腰形凹槽结构的底面与正极极耳焊接连接。

进一步地，正极汇流盘12上还设置有过流熔断部，过流熔断部位于正极极耳与正极汇流盘12的焊接区和正极汇流盘12和顶盖31的焊接区之间，过流熔断部的厚度较正极汇流盘12的其它位置的厚度要薄，以保证当电流异常时，过流熔断部能够及时断开。

圆柱形锂离子电池还包括绝缘垫片，绝缘垫片设置于正极汇流盘12上的边缘处，以将正极汇流盘12与外壳2绝缘。优选地，为保证绝缘垫片的位置不会移动，在绝缘垫片还缠绕包裹有绝缘胶带，能够进一步保证绝缘垫片位置的同时，还能够保证正极汇流盘12与外壳2绝缘。

优选地，正极汇流盘12与卷芯11的正极极耳连接的表面凹凸不平；负极汇流盘13与卷芯11的负极极耳连接的表面凹凸不平，使得正极极耳和负极极耳与正极汇流盘12和负极汇流盘13焊接的过程无需二次整理，直接进行焊接即可，省去了挤压以使得正极极耳和负极极耳向中心倾倒的揉平的过程，加工更加简单方便；且凹凸不平的结构增加了极耳与汇流盘的有效接触面积，保证极耳与汇流盘连接的可靠性。

具体地，正极汇流盘12与正极极耳连接的表面设置有第一螺旋形凸起结构，通过从外壳2外侧向内侧激光焊接将正极极耳与正极汇流盘12连接。负极汇流盘13与负极极耳连接的表面设置有第二螺旋形凸起结构。需要注意的是，第一螺旋凸起结构和第二螺旋凸起结构的螺距可以根据实际需要进行设计调节。

优选地，在本实施例中，正极汇流盘12上的第一螺旋形凸起结构主要分布于靠近外圈的区域，因为卷芯11的外圈区域的周长更长，因此，正极极耳的总长度较长，从而提高了第一螺旋形凸起结构与正极极耳连接的有效面积，保证正极极耳与第一螺旋形凸起结构连接的可靠性。在其它实施例中，正极汇流盘12与正极极耳的连接区域可以是正极汇流盘12的中间区域或者靠近外圈的区域，或者在两处均进行连接。

优选地，负极汇流盘13的环向边缘设置有竖向的外沿壁，防止负极极耳受压后向外突出。

如图3所示，正极汇流盘12上还设置有多个镂空区域，便于气体对外流通和电解液下液，镂空区域设置于第一定位部121和焊接区域的其它区域，镂空区域的形状和具体位置在此不再赘述。

如图4和图5所示，密封圈32包括相互连接的第一绝缘连接部321和第二绝缘连接部322，第一绝缘连接部321位于顶盖31的上表面和外壳2之间，第二绝缘连接部322位于顶盖31的下表面和外壳2之间。圆柱形锂离子电池在封口后，外壳2通过负极汇流盘13与卷芯11的负极极耳连接，顶盖31通过正极汇流盘12与卷芯11的正极极耳连接，通过设置密封圈32，使得外壳2在挤压固定顶盖31时，避免外壳2与顶盖31接触短路。

优选地，如图4和图5所示，密封圈32还包括与第二绝缘连接部322连接的遮挡绝缘部323；遮挡绝缘部323遮挡于外壳2和正极汇流盘12之间；或遮挡绝缘部323遮挡于外壳2和负极汇流盘13之间，保证外壳2在顶盖31和正极汇流盘12或负极汇流盘13之间滚槽后，外壳2不会与正极汇流盘12或负极汇流盘13接触而发生短路的情况。优选地，在本实施例中，遮挡绝缘部323遮挡于外壳2和正极汇流盘12之间。

在本实施例中，在电池密封后，通过机械压力压缩电池总高，保证顶盖31与内部正极汇流盘12直接进行接触。在中央的排气孔313区域周边进行激光焊接，将顶盖31与正极汇流盘12之间进行焊接，并对中央排气孔313进行密封完成电池的最终密封。该工序可以分为两步进行，电池总高可以在封口工序完成；在化成后，中央区域焊接可以在电池化成后排气再进行焊接。

实施例二

如图7～图9所示，本实施例还提供了一种圆柱形锂离子电池，与实施例一中的圆柱形锂离子电池不同的是，本实施例中的圆柱形锂离子电池的第二定位部311为位于顶盖31中部的第一定位凸起，第一定位部121为第二定位凸起，第二定位凸起的顶面抵接于并固定于第一定位凸起的顶面，防爆部312和排气孔313环设于第二定位部311外。在本实施例中，圆柱形锂离子电池还包括气孔密封塞4，该气孔密封塞4用于密封排气孔313。

如图10和图11所示，在本实施例中，正极汇流盘12包括环向设置的四个扇形焊接凹槽区域，且四个扇形焊接凹槽区域靠近顶盖31的一侧设置有多个焊点，便于后期的焊接，提高工作效率。

如图12所示，在本实施例中，负极汇流盘13包括环状凸起焊接区域，且环状凸起焊接区域背向卷芯11一侧的表面上设置有多个焊点，便于后期的焊接，提高工作效率。

优选地，在本实施例中，焊点均为圆形焊点。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。