圆柱型电池、电池模组和电池包的制作方法

1.本实用新型涉及电池领域，特别是涉及一种圆柱型电池、一种电池模组和一种电池包。


背景技术：

2.现有的圆柱型锂离子电池一般包括壳体、收容于壳体内的电芯和电解液、盖帽。壳体一般为金属材料制成的圆柱型槽体，盖帽与壳体的槽口进行连接，盖帽与壳体之间采用密封胶圈进行绝缘及密封，从而保持壳体的完整及密封性。电芯一般由正、负极片和隔膜缠绕而成，正极片、负极片上分别设有垂直于极片的正极极耳、负极极耳，电芯通过正极极耳连接盖帽，因此盖帽也作为正极连接端子，电芯通过负极极耳连接壳体，因此壳体带负电。盖帽上设置有注液孔和防爆阀，因此盖帽同时起到正极连接端子、密封件和防爆件的作用。
3.现有的圆柱型锂离子电池进行pack前会将壳体的侧壁进行绝缘处理，此时可视为圆柱型锂离子电池的正极连接端子和负极连接端子分别设置在圆柱型锂离子电池的两个端面。因此现有的圆柱型锂离子电池存在的技术问题为：
4.1、正极连接端子和负极连接端子分别设置在圆柱型锂离子电池的两个端面，对电池的成组技术有一定的限制。在电池串并联成组时，必须先按照相应位置极性的需求摆放电池，增加了预定位以及出现摆放错误的风险；
5.2、正极连接端子和负极连接端子分别设置在圆柱型锂离子电池的两个端面，因此电池成组的冷却区域只能设置在电池的外侧壁上，限制了冷却管与电池的接触区域，同时，也降低了电池电池模组在水平方向的空间利用率；
6.3、电池所采用的盖帽一般需要在防爆阀表面增加一个用于焊接的钢包，影响电池在极端条件下开启释放内部能量；
7.4、电池的盖帽与壳体之间采用密封胶圈进行绝缘及密封，在大倍率放电时，正极放热量只能通过外部连接片和内部极耳传导，热扩散效率低，容易出现局部过热问题，导致电池出现热失控；
8.5、电芯的正、负极分别通过正、负极极耳将电芯中正、负极电流引出，再通过正、负极耳与正、负极连接端子连接。这样正、负极耳的在大倍率放电时发热量大，局部发热过大也容易出现热失控。


技术实现要素：

9.针对现有技术中存在的技术问题，一方面，本实用新型提供一种圆柱型电池，该圆柱型电池的正极连接端子和负极连接端子可设置在该圆柱型电池的同一端面。
10.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种圆柱型电池，包括壳体、电芯、极柱、盖板、正极集流盘、负极集流盘、绝缘密封件。其中壳体为圆柱型槽体结构，电芯、正极集流盘、负极集流盘均设置在壳体的内部。壳体内部还设置有电解质溶液，以使电池能够通过电芯的正极、负极和电解质溶液的电化学反应充电和放电。电解质溶液可以由诸如
ec、pc、dec、emc和emc的有机溶剂以及诸如lipf6或libf4的锂盐形成。电解质溶液可以呈液态、固态或凝胶态。
11.壳体由可以由导电金属材料或绝缘材料制成。
12.在一实施例中，壳体由绝缘材料制成时，盖板和负极集流盘电性连接，极柱和正极集流盘电性连接，极柱和盖板分别作为圆柱型电池的正极连接端子和负极连接端子，此时正极连接端子和负极连接端子分别设置在圆柱型电池的两个端面。
13.在一实施例中，壳体由导电金属材料制成时，壳体和负极集流盘电性连接从而带负电，极柱和正极集流盘电性连接从而带正电，本实用新型提供的圆柱型电池的结构设置可以将正极连接端子和负极连接端子设置在圆柱型电池的同一端面。
14.在一实施例中，壳体由导电金属材料制成时，壳体和正极集流盘电性连接从而带正电，极柱和负极集流盘电性连接从而带负电，本实用新型提供的圆柱型电池的结构设置可以将正极连接端子和负极连接端子设置在圆柱型电池的同一端面。
15.为方便叙述，将壳体的槽口所在端面称为“顶端面”。将壳体远离槽口的端面称为“底端面”。
16.电芯由层叠的正、负极片和隔膜卷绕而成，电芯采用全极耳或者模切极耳揉平工艺，电芯的正极端和正极集流盘通过激光端面焊连接，电芯的负极端和负极集流盘通过激光端面焊连接，通过设置正极集流盘、负极集流盘能使得电池的集流效率提升并且大幅减低电池内阻。
17.极柱和壳体铆接，极柱由壳体的底端面贯穿进入壳体的内部。极柱和壳体之间设置有绝缘密封件，绝缘密封件能实现对于极柱贯穿壳体的部位进行密封，同时绝缘密封件能防止极柱和壳体接触。
18.极柱位于壳体的内部的部分可以与正极集流盘连接，也可以与负极集流盘连接。
19.当极柱与正极集流盘连接时，极柱位于壳体内部的一端通过正极集流盘和电芯的正极端电性连接，极柱位于壳体外部的一端作为电池的正极连接端子。正极集流盘不与壳体接触，并且正极集流盘和极柱连接的部位设置有fuse(保险丝)，当电池内部的电芯短路或电池充电时电压过大时，正极集流盘的fuse熔断，此时正极集流盘和极柱断开连接，从而防止电池热失控。
20.当极柱与负极集流盘连接时，极柱位于壳体内部的一端通过负极集流盘和电芯的负极端电性连接，极柱位于壳体外部的一端作为电池的负极连接端子。
21.盖板和壳体的槽口连接，盖板覆盖壳体的顶端面或壳体的槽口，并且盖板上设置有防爆阀，盖板同时起到密封件和防爆件的作用。
22.在一实施例中，盖板和壳体之间采用密封胶圈进行绝缘及密封，极柱与正极集流盘连接，盖板和负极集流盘电性连接，此时盖板可作为负极连接端子。
23.在一实施例中，盖板和壳体之间采用密封胶圈进行绝缘及密封，并且盖板和负极集流盘不接触，此时盖板仅起到密封件和防爆件的作用。
24.在一实施例中，盖板和壳体之间采用激光焊接，盖板和负极集流盘电性连接，此时盖板可作为负极连接端子。
25.在一实施例中，盖板上还设置有注液孔，注液孔贯穿盖板，盖板和壳体连接后，通过盖板上的注液孔向壳体内部注入电解质溶液，完成注液后使用密封件和盖板激光焊接连
接从而将注液孔密封。
26.相比于现有技术，本实用新型提供的圆柱型电池至少存在以下有益效果：
27.1、将极柱集成到壳体的底端面，使得在该圆柱型电池成组时可以自同端面进行串并联焊接，使得若干电池成组摆放时极柱朝向可相同；
28.2、采用正极集流盘、负极集流盘进行集流，提高电芯到正极连接端子、负极连接端子的电子传输通道，减少大倍率工作时极耳发热的问题；
29.3、对正极集流盘进行fuse设计，在电池出现极端的充放电时，正极集流盘和极柱的连接部位的温度升高超过阈值，导致fuse熔断，形成电池内部开路，阻止电池的热失控；
30.4、通过控制盖板和壳体的连接方式，可以实现以下有益效果中的一个：a.增加壳体内部空间利用率；b.增加电池的负极导电效率；c.盖板作为密封件不带电。
31.第二方面，本实用新型提供一种电池模组，该电池模组包括上述的圆柱型电池。
32.第三方面，本实用新型提供一种电池包，该电池包包括上述的电池模组，该电池包可以应用于电动汽车、储能设备、电动设备中。
附图说明
33.附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制。
34.图1为本实用新型实施例1提供的圆柱型电池的正视图。
35.图2为图1局部a的剖视图。
36.图3为图1局部b的剖视图。
37.图4为本实用新型实施例2提供的圆柱型电池的正视图。
38.图5为图4局部c的剖视图。
39.图6为图4局部d的剖视图。
40.图7为本实用新型实施例3提供的圆柱型电池的正视图。
41.图8为图7局部e的剖视图。
42.图9为图7局部f的剖视图。
43.其中，附图标记为：1.壳体；2.电芯；3.极柱；4.盖板；5.正极集流盘；6.负极集流盘；7.绝缘密封件；8.密封胶圈；9.刚性连接件。
具体实施方式
44.应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个
所述特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体地限定。
46.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.在本实用新型中，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上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.实施例1-3中所记载的盖板上均设置有防爆膜片和注液孔。
49.实施例1-3中所记载的电芯包括层叠设置的正极极片、负极极片和隔膜；实施例1-3中所记载的电芯均为采用卷绕制备的全极耳电芯；实施例1-3中所记载的电芯为柱型结构并且其两端面(即正极端和负极端)分别和正极集流盘、负极集流盘端面焊连接。
50.在实施例1-3中，为了降低圆柱型电池的整体高度从而使得圆柱型电池达到国家标准，实施例1-3中所记载的极柱位于壳体内部的端面上均设置有一凹槽，实施例1-3中所记载的正极集流盘远离电芯的端面均设置有凸起，凸起的宽度小于凹槽的宽度，凸起进入凹槽内和凹槽的槽底面焊接连接，凸起上均设置有fuse(保险丝)。实施例1-3中，极柱和正极集流盘的连接部分仅为：凸起远离电芯的端面和凹槽的槽底面连接。
51.在实施例1-3中，极柱和壳体均为铆接连接，极柱均设置在壳体的底端面。
52.实施例1
53.如图1-3所示，本实施例提供一种圆柱型电池，包括壳体1、电芯2、极柱3、盖板4、正极集流盘5、负极集流盘6和绝缘密封件7。壳体1为圆柱型槽体结构，电芯2、正极集流盘5、负极集流盘6均设置在壳体1的内部，壳体1内部设置有电芯2、电解液、正极集流盘5和负极集流盘6。
54.盖板4和壳体1的槽口连接，盖板4和壳体1的连接结构和现有的中国专利cn200620014774.0(圆柱型锂电池组合盖帽及电池)中所公开的盖帽和圆柱型锂离子电池的壳体的连接结构相同，但本实施例中，盖板4和壳体1之间不存在密封胶圈，因此为了进一步实现盖板4和壳体1的密封连接，通过激光焊接使得壳体1的连接部分和盖板4焊接连接，从而实现对于壳体1的密封。
55.极柱3设置在壳体1远离槽口的端面，极柱3和壳体1铆接，同时绝缘密封件7填充在极柱3和壳体1之间，从而使得极柱3不与壳体1接触，同时绝缘密封件7也将正极集流板5和壳体1隔绝，从而使得正极集流盘5不与壳体1接触。
56.电芯2为全极耳结构的电芯，电芯2通过卷绕制备，电芯2包括正极极片、负极极片和隔膜，电芯2的具体结构和现有技术中所公开的卷绕制备的全极耳电芯的结构相同，因此在此不多赘述。电芯2的正极端和正极集流盘5通过端面焊连接，电芯2的负极端和负极集流
盘6通过端面焊连接。正极集流盘5、电芯2和负极集流盘6构成层叠结构，该层叠结构也起到对于电芯2的机械保护。
57.壳体1和盖板4进行连接前需要对壳体1进行滚槽成型，因此壳体1在靠近其槽口的部分会形成一内凹的缩口，该缩口会对负极集流盘6形成挤压，因此正极集流盘5、电芯2和负极集流盘6构成层叠结构被夹紧在壳体1的缩口和壳体1内部的槽底面之间，而正极集流盘5和壳体1内部的槽底面之间填充有绝缘密封件7。
58.极柱3位于壳体1内部的部分和正极集流盘5焊接连接。极柱3位于壳体1外部的部分可作为正极连接端子。
59.本实施例中，负极集流盘6和盖板4电性连接，壳体1和负极集流盘6接触也和盖板4接触，因此壳体1带负电。盖板4或壳体1均可作为负极连接端子。当本实施例提供的圆柱型电池进行pack(包装或封装)形成电池模组时，可以将壳体1的外侧壁和盖板4上均包覆绝缘塑胶，此时该圆柱型电池的正极连接端子和负极连接端子均设置在壳体1的底端面。
60.实施例2
61.如图4-6所示，本实施例提供一种圆柱型电池，包括壳体1、电芯2、极柱3、盖板4、正极集流盘5、负极集流盘6、绝缘密封件7和密封胶圈8。本实施例提供的圆柱型电池和实施例1提供的圆柱型电池的区别至少包括：本实施例提供的圆柱型电池，盖板4和壳体1的槽口连接，盖板4的周缘与壳体1之间通过密封胶圈8密封固定连接，密封胶圈8包覆盖板4的周缘，壳体1由密封胶圈8外表面向内压合将密封胶圈8与盖板4压实密封，封口部分只有盖板、密封胶圈8和壳体参与。
62.本实施例提供的圆柱型电池的结构牢固，密封性好，并且负极集流盘6和盖板4不连接，盖板4不带电，壳体1和负极集流盘6接触连接因此作为负极连接端子。
63.实施例3
64.如图7-9所示，本实施例提供一种圆柱型电池，包括壳体1、电芯2、极柱3、盖板4、正极集流盘5、负极集流盘6、绝缘密封件7、刚性连接件9。
65.本实施例提供的圆柱型电池和实施例1提供的圆柱型电池的区别至少包括：本实施例提供的圆柱型电池，壳体1的槽口和盖板4朝向壳体1的端面激光焊接连接。盖板4的水平方向的直径等于壳体1的最大直径，并且盖板4位于壳体1内部的端面和负极集流盘6刚性连接，即盖板4通过刚性连接件9来支撑负极集流盘6，即盖板4通过刚性连接件9来将壳体1内部的电芯进行固定支撑。本实施例中，刚性连接件9和负极集流盘6一体连接，刚性连接件9和盖板4位于壳体1内部的端面激光焊接连接。
66.本实施例中，负极集流盘6和盖板4通过刚性连接件9电性连接，壳体1和盖板4电性连接，因此壳体1代带负电。盖板4或壳体1均可作为负极连接端子。当本实施例提供的圆柱型电池进行pack(包装或封装)形成电池模组时，可以将壳体1的外侧壁和盖板4上均包覆绝缘塑胶，此时该圆柱型电池的正极连接端子和负极连接端子均设置在壳体1的底端面。
67.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
68.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技
术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。