一种轻量化圆柱电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种轻量化圆柱电池。


背景技术：

2.圆柱型锂离子电池因其标准化程度高、生产工艺成熟、所用钢质外壳材料物理稳定性强、可控制充放电电芯膨胀等优点，几十年来在数码产品、电动工具、电动汽车、储能等市场得到广泛应用。
3.现有技术中圆柱型锂离子电池的结构包括电芯和壳体等结构，壳体一般为钢壳。比如，授权公告号为cn202564482u的实用新型公开了一种高功率圆柱电池，电池单元由正负极片及隔膜卷绕而成的电芯，正极盖帽，电解液和壳体组成。电芯卷绕完成并装入壳体内之后，把未涂布正负极材料的正负极侧边裁剪而成的正负极极耳，分别焊接在正极组合盖帽上和壳体底部
4.但随着电动汽车等交通应用市场的快速发展，市场对锂离子电池的能量密度、安全性提出了越来越高的要求，圆柱型锂离子电池因其自身的结构设计缺陷限制了其大规模应用；一方面是由于钢壳与盖帽的重量过大，其能量密度较其他类型电池能量密度低；另一方面是其内部的极耳或箔材容易接触电池壳壁，尤其是在电池运输、使用过程中，从而造成电池短路，产生安全隐患。在解剖分析圆柱型18650自放电大或者短路等电芯时，揭开盖帽仔细观察经常会发现正极耳焊接盖帽附近处，极耳未被高温胶纸包住且出现轻微烧黑痕迹，所以安全性存在严重问题。


技术实现要素：

5.本实用新型针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种轻量化圆柱电池。
6.一种轻量化圆柱电池，包括电芯和外壳，电芯位于外壳内，所述电芯表面包覆有内层防护层，所述外壳的外表面包覆有外层防护层，
7.所述外壳的材质为高分子材料聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚碳酸酯或聚甲醛中的至少一种，或者是上述高分子材料与铝箔、铜箔、铁箔复合得到的复合材料中的至少一种。
8.所述外壳的厚度为100～152μm。
9.内层防护层和外层防护层的层数均为一层或多层，所述内层防护层的总厚度为0.05～0.1mm，外层防护层的总厚度为0.15～0.3mm。
10.所述内层防护层和外层防护层的材质为以下至少一种：
11.高分子材料：乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯或聚四氟乙烯，
12.或者上述高分子材料与碳纤维或玻璃纤维复合得到的复合材料。
13.内层防护层包覆电芯、外层防护层包覆外壳的方式为：热收缩、光辐射收缩或电致收缩。
14.所述轻量化圆柱电池为一次原电池、锂离子电池、钠离子电池或铝离子电池。
15.本实用新型通过选用轻量化材料制备外壳获得轻量化外壳，轻量化外壳作为圆柱电池的外壳，可显著提升圆柱电池的能量密度，避免钢壳圆柱电池存在的极耳、箔材与外壳接触导致的电池安全隐患；同时利用可收缩性内层与外层防护层防护电池，控制电池充放电过程中的膨胀问题，缓冲电池使用过程中的碰撞、颠簸破坏等，实现多重防护，保障电池的可靠性与安全性。
附图说明
16.图1为本实用新型轻量化圆柱电池的立体结构示意图。
17.图2为本实用新型轻量化圆柱电池的剖视结构示意图。
18.图3为图2中a局部放大图。
具体实施方式
19.如图1～3所示，一种轻量化圆柱电池，包括电芯1和外壳2，电芯1位于外壳2内，电芯1两端分别设有正极耳5和负极耳6，正极耳5、负极耳6裸露于外壳2外侧的长度为5～50mm。电芯1表面包覆有内层防护层3，外壳2的外表面包覆有外层防护层4。
20.其中，外壳2的材质为高分子材料聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚碳酸酯或聚甲醛中的至少一种，或者是上述高分子材料与铝箔、铜箔、铁箔复合得到的复合材料中的至少一种，这些材料相对于现有使用的钢壳来说均为轻量化材料。外壳2的厚度为100～152μm。由于外壳2采用轻量化材料，相较于现有技术中的钢壳来说，重量降低，从而可以实现电池的轻量化目的，可显著提升圆柱电池的能量密度。并且，由于取消了使用钢壳而改用轻量化材料的外壳2，避免钢壳圆柱电池存在的极耳、箔材与外壳接触导致的电池安全隐患。特别是钢壳结构容易腐蚀从而引发安全隐患，而本申请使用轻量化材料的外壳，主要是一些高分子材料，不容易发生腐蚀的问题。
21.内层防护层3为薄膜管装材料，包覆的层数可以是一层或者多层，内层防护层3的总厚度为0.05～0.1mm。同样的，外层防护层4也为薄膜管装材料，包覆的层数可以是一层或者多层，外层防护层4的总厚度为0.15～0.3mm。
22.内层防护层3和外层防护层4的材质可以为乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯或聚四氟乙烯等高分子材料中的一种或多种复合而成，或者为上述高分子材料与碳纤维、玻璃纤维等无机材料复合得到的复合材料。
23.内层防护层3包覆电芯1、外层防护层4包覆外壳2的方式可以是热收缩、光辐射收缩或电致收缩等作用方式。
24.本申请轻量化圆柱电池可以为一次原电池、锂离子电池、钠离子电池或铝离子电池。


技术特征：
1.一种轻量化圆柱电池，包括电芯和外壳，电芯位于外壳内，其特征在于，所述电芯表面包覆有内层防护层，所述外壳的外表面包覆有外层防护层，所述外壳的材质为高分子材料聚丙烯、聚乙烯、尼龙、聚酰胺、聚碳酸酯或聚甲醛。2.如权利要求1所述的轻量化圆柱电池，其特征在于，所述外壳的厚度为100～152μm。3.如权利要求1所述的轻量化圆柱电池，其特征在于，内层防护层和外层防护层的层数均为一层或多层，所述内层防护层的总厚度为0.05～0.1mm，外层防护层的总厚度为0.15～0.3mm。4.如权利要求1所述的轻量化圆柱电池，其特征在于，内层防护层包覆电芯、外层防护层包覆外壳的方式为：热收缩、光辐射收缩或电致收缩。5.如权利要求1所述的轻量化圆柱电池，其特征在于，所述轻量化圆柱电池为一次原电池、锂离子电池、钠离子电池或铝离子电池。

技术总结
本实用新型公开了一种轻量化圆柱电池，包括电芯和外壳，电芯位于外壳内，其特征在于，所述电芯表面包覆有内层防护层，所述外壳的外表面包覆有外层防护层，所述外壳的材质为轻量化材料。本实用新型通过选用轻量化材料制备外壳获得轻量化外壳，轻量化外壳作为圆柱电池的外壳，可显著提升圆柱电池的能量密度，避免钢壳圆柱电池存在的极耳、箔材与外壳接触导致的电池安全隐患；同时利用可收缩性内层与外层防护层防护电池，控制电池充放电过程中的膨胀问题，缓冲电池使用过程中的碰撞、颠簸破坏等，实现多重防护，保障电池的可靠性与安全性。保障电池的可靠性与安全性。保障电池的可靠性与安全性。


技术研发人员：向德波 陈勤忠 李幸春 陈跃武 翟六恒 高升 邱华良 洪声东
受保护的技术使用者：天能电池集团股份有限公司
技术研发日：2021.03.30
技术公布日：2022/1/11