一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳的制作方法

本实用新型涉及一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，属于新能源中的锂电技术领域。

背景技术：

目前比较常见的商用锂电池是一种使用石墨为负极，三元材料为正极的化学能和电能相互转化的装置。其中将焊接好极耳的正极片、隔膜和焊接好极耳的负极片依次堆叠，并一同卷绕后成卷芯。将正极耳和负极耳分别与盖帽和钢壳底部焊连，并在钢壳中注入电解液，固定盖帽，这样一个简单的圆柱锂电芯就制作完毕，具体结构如图1所示。随着电动工具无绳化的趋势愈演愈烈，目前圆柱锂电池的使用越来越广泛。也是因为各类电动工具的使用环境大相径庭，加上使用者大多为普通用户，不当使用造成的电池失效问题时有发生。

电动工具跌落是一个比较常见的现象。由于极卷直径小于壳体内径，因此收纳于壳体中的卷芯可能由于电动工具跌落造成受到外部振动或冲击而在壳体内部移动。卷芯的这种移动常常使电池中产生例如内部电阻率增大以及电极片损坏的问题，从而大幅度降低电池的性能。因此，有必要通过技术手段减少卷芯和壳体之间的间隙。目前常用的方法是使用卷芯终止胶带的溶胀性能，将孔隙填充。胶带溶胀方法虽然效果良好，但是溶胀胶带本身价格昂贵，且依赖进口，并不适合大范围推广使用。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单，成本较低，适合大范围推广使用的内衬含有溶胀层的圆柱钢壳。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，包括盖帽、正极耳、卷芯、钢壳和负极耳，所述钢壳的内壁上涂敷有高分子溶胀层，所述高分子溶胀层遇到电解液后溶胀与所述卷芯外侧接触。

所述高分子溶胀层的厚度为0.005～0.02mm。

所述高分子溶胀层溶胀后增加的高度为0.001mm到2.0mm。

所述高分子溶胀层的材质为聚四氟乙烯。

所述高分子溶胀层的材质为聚氨酯。

所述高分子溶胀层的材质为聚苯乙烯。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，高分子溶胀层遇到电解液后溶胀，形成3d形状与卷芯外侧接触，能够有效增加卷芯和钢壳的接触面积，提供足够的摩擦力，从而固定电芯在壳体中的位置，避免在受到振动和冲击时发生的滑移，造成极耳断裂。

附图说明

图1为现有技术中锂电池外形结构的结构示意图；

图2为本实用新型中钢壳的结构示意图；

图3为本实用新型中钢壳上结构示意图。

图中附图标记如下：1-盖帽；2-正极耳；3-卷芯；4-钢壳；5-负极耳；6-高分子溶胀层；7-溶胀后高分子溶胀层。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图2和图3所示，本实用新型公开一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，包括盖帽1、正极耳2、卷芯3、钢壳4和负极耳5，此部分为现有的锂电池外形结构。本实用新型在钢壳4上做改进，钢壳4的内壁上涂敷有高分子溶胀层6(溶涨前)，高分子溶胀层发生溶胀，形成3d形状，具体如图3中的溶胀后高分子溶胀层7所示，溶胀后的高分子溶胀层6与卷芯3外侧接触。应变的公式为，高分子溶胀层的纵向应变＝(l2-l1)/l1·100％。其中l1为所述高分子溶胀层与电解液接吹按该基底层的初始长度。l2为在室温或60℃以下所述高分子溶胀层与电解液接触24小时后测得的改高分子层的长度。

本实用新型中，高分子溶胀层6的厚度为0.005～0.02mm，溶胀后增加的高度为0.001mm到2.0mm。另外，高分子溶胀层6的材质可选为聚四氟乙烯、聚氨酯和聚苯乙烯。

为检测本实用新型锂电池外形结构的稳定性，现在进行滚筒测试，具体为：6颗满电4.2v圆柱电芯，在标准滚筒测试设备内8面体，滚筒速度为66rpm，测试时间为100分钟，要求，不起火，不爆炸，不断路，不短路，维持正常使用，为测试通过。

实施例一:钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.005mm的聚四氟乙烯高分子溶胀层。

实施例二:钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.01mm的聚四氟乙烯高分子溶胀层。

实施例三:钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.02mm的聚四氟乙烯高分子溶胀层。

实施例四:钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.005mm的聚氨酯高分子溶胀层。

实施例五:钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.01mm的聚氨酯高分子溶胀层。

实施例六:钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.02mm的聚氨酯高分子溶胀层。

比较例一：钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，无高分子涂覆层。

比较例二：钢壳内卷芯直径约为18.0mm，卷芯高度为61mm，钢壳内径为18.2mm，均匀涂敷0.02mm高分子涂覆层聚苯乙烯。

表1

由上述比较结果可知，本实用新型提供的锂电池外形结构，相比于现有技术中锂电池外形结构的滚筒通过率要高，由此可见本实用新型的锂电池外形结构的稳定性相比于之前有了明显提升。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，包括盖帽(1)、正极耳(2)、卷芯(3)、钢壳(4)和负极耳(5)，其特征在于：所述钢壳(4)的内壁上涂敷有高分子溶胀层(6)，所述高分子溶胀层(6)遇到电解液后溶胀与所述卷芯(3)外侧接触。

2.根据权利要求1所述的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，其特征在于：所述高分子溶胀层(6)的厚度为0.005～0.02mm。

3.根据权利要求2所述的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，其特征在于：所述高分子溶胀层(6)溶胀后增加的高度为0.001mm到2.0mm。

4.根据权利要求1所述的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，其特征在于：所述高分子溶胀层(6)的材质为聚四氟乙烯。

5.根据权利要求1所述的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，其特征在于：所述高分子溶胀层(6)的材质为聚氨酯。

6.根据权利要求1所述的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，其特征在于：所述高分子溶胀层(6)的材质为聚苯乙烯。

技术总结
本实用新型公开了一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，包括盖帽(1)、正极耳(2)、卷芯(3)、钢壳(4)和负极耳(5)，钢壳(4)的内壁上涂敷有高分子溶胀层(6)，高分子溶胀层(6)遇到电解液后溶胀与卷芯(3)外侧接触。高分子溶胀层(6)的厚度为0.005～0.02mm。高分子溶胀层(6)溶胀后增加的高度为0.001mm到2.0mm。本实用新型的一种内衬含有溶胀层的圆柱钢壳，结构简单，成本较低，高分子溶胀层遇到电解液后溶胀，形成3D形状与卷芯外侧接触，能够有效增加卷芯和钢壳的接触面积，提供足够的摩擦力，从而固定电芯在壳体中的位置，避免在受到振动和冲击时发生的滑移，造成极耳断裂。

技术研发人员：宛程;叶庆丰;卞亚娟;郑春龙
受保护的技术使用者：江苏天鹏电源有限公司
技术研发日：2020.12.29
技术公布日：2021.08.24