一种方形锂离子电池电芯支撑结构的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种方形锂离子电池电芯支撑结构。


背景技术：

2.目前，方形锂离子电池市场应用广泛，方形电池卷芯一般通过卷绕工艺获取，卷绕好的卷芯直接装配于方形壳体之中。
3.然而卷芯卷绕过程中，根据卷针结构的不同，一般会存在椭圆柱型卷芯或者截面为长圆形的柱状卷芯，这些卷芯无一例外的，均存在圆弧形的棱边，而这些圆弧形的棱边在嵌入至方壳中后，无法与方壳的内壁贴紧，导致对应的部位缺乏有效支撑，而锂离子电池在充放电的过程中电极材料会发生膨胀，这些缺乏支撑的棱边处相比其他地方更容易出现受力不均的问题，最终会导致卷芯的内部出现褶皱和极组螺旋等异常问题，严重影响电池的性能。
4.有鉴于此，如何提高方壳电芯中卷芯的支撑受力均匀性成为本领域亟需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提出了一种可以改善内部受力的方形锂离子电池电芯支撑结构。
6.本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种方形锂离子电池电芯支撑结构，包括：方壳、卷绕电芯和支撑柱，所述卷绕电芯嵌入安装在方壳内侧，所述方壳内壁包括沿卷绕电芯的周向阵列排布的四个直角内壁，直角内壁的长度方向与卷绕电芯的轴线方向平行，每个直角内壁处均固定安装有一个支撑柱，支撑柱的侧壁包括两个直角面和一个支撑面，两个直角面分别与直角内壁的两壁面贴紧，支撑面与卷绕电芯表面贴紧。
7.在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑面为外凸的圆弧面，圆弧面的轴线与卷绕电芯的轴线方向平行。
8.在以上技术方案的基础上，优选的，外凸的圆弧面的弧度不超过90
°
。
9.在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑面为内凹的圆弧面，圆弧面的轴线与卷绕电芯的轴线方向平行。
10.在以上技术方案的基础上，优选的，内凹的圆弧面的弧度不超过90
°
。
11.在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑柱的端部表面开设有通槽，所述通槽的一端开口正对卷绕电芯。
12.更进一步优选的，所述支撑柱的每一个表面均开设有至少一个小孔，不同表面的小孔之间相互连通。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，所述支撑柱为聚丙烯材质。
14.本实用新型相对于现有技术具有以下有益效果：
15.(1)本实用新型提供了一种方形锂离子电池电芯支撑结构，其在方壳内部的四个
边角处安装支撑柱，利用支撑柱对卷绕电芯的圆弧位置进行支撑，从而避免方形锂离子电池内部的电芯因在直角处的支撑力不够而导致的卷芯后期变形问题；
16.(2)本实用新型还对支撑结构进行了结构优化，对其支撑面设计为圆弧形，外凸的圆弧面可以更好地契合电芯的外部形状，不过支撑接触面相对较小，也容易出现局部小范围的受力不均匀，内凹的圆弧面则可以克服接触不均匀的问题，但是内凹圆弧面相对外凸的结构而言，用料更多，与电芯契合度要求高；
17.(3)进一步地，本实用新型为了尽可能降低支撑柱的重量占比，采用了表面具有多个小孔的支撑柱结构，一方面相互连通的小孔允许电解液流通，另一方面则可以降低支撑柱的整体密度，从而提高电池的能量密度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本实用新型方形锂离子电池电芯支撑结构的轴测图；
20.图2为图1的爆炸图；
21.图3为本实用新型方形锂离子电池电芯支撑结构的俯视图；
22.图4为本实用新型方形锂离子电池电芯支撑结构中支撑柱的轴测图；
23.图5为本实用新型方形锂离子电池电芯支撑结构中支撑柱的俯视图；
24.图6为本实用新型方形锂离子电池电芯支撑结构中支撑柱另一种实施方式的轴测图。
25.图中：1-方壳、2-卷绕电芯、3-支撑柱、11-直角内壁、31-直角面、32-支撑面、33-通槽、34-小孔。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
27.如图1所示，结合图2-6，本实用新型的方形锂离子电池电芯支撑结构，其包括方壳1、卷绕电芯2和支撑柱3，方壳1具有立方体状内腔，卷绕电芯2为柱状结构，所述卷绕电芯2嵌入安装在方壳1内侧，所述方壳1内壁包括沿卷绕电芯2的周向阵列排布的四个直角内壁11，直角内壁11的长度方向与卷绕电芯2的轴线方向平行，每个直角内壁11处均固定安装有一个支撑柱3，支撑柱3的侧壁包括两个直角面31和一个支撑面32，两个直角面31分别与直角内壁11的两壁面贴紧，支撑面32与卷绕电芯2表面贴紧。
28.以上实施方式中，利用支撑柱3作为填充结构，对方壳1和卷绕电芯2之间的空隙进行填充，由于卷绕电芯2为极片围绕卷针卷绕形成，因此其表面至少包括四个间隔或者连续连接的圆弧面，为了尽可能使电芯在方壳中的填充度达到最大，对应的圆弧面必然会正对
方壳1的直角棱，而直角棱在方壳1内侧则对应的是直角内壁11，电芯的圆弧面无法完全贴合直角内壁11，因此将支撑柱3设置在直角内壁11处，则可以对该处的空缺进行填充，同时利用支撑面32对电芯的圆弧面进行抵持支撑，从而提高该处的支撑受力，使其与电性其他位置的受力尽可能保持平衡，避免因受力不平衡而导致的卷芯的内部出现褶皱和极组螺旋等异常问题。
29.在具体实施方式中，所述支撑面32为外凸的圆弧面，圆弧面的轴线与卷绕电芯2的轴线方向平行。
30.以上实施方式中，外凸的圆弧面可以在能够对卷绕电芯2进行支撑的基础上，降低支撑柱3的材料用量，同时由于外凸的圆弧面沿对称轴的径向方向存在不同的接触平面，因此，可以提高对应的支撑柱3对不同尺寸的卷绕电芯2的适应度，但是，外凸的圆弧面无法完全与卷绕电芯2的圆弧面进行接触，因此无法完全均衡卷绕电芯2表面不同位置处的压力。
31.在具体实施方式中，两个直角面11的大小可以相同，也可以不同，此时支撑面32与卷绕电芯2的接触位置会随着两个直角面11的长短不同而变化。
32.在具体实施方式中，所述支撑面32为内凹的圆弧面，圆弧面的轴线与卷绕电芯2的轴线方向平行。
33.以上实施方式中，内凹的圆弧面可以增大与卷绕电芯2表面转交位置处的圆弧面的接触面积，但是对应的，为了达到更好的接触效果，内凹的圆弧面与卷绕电芯2表面的距离必须能够满足卷绕电芯2在方壳1内的安装位置的要求，此时，若内凹的圆弧面的位置不合适时，要么无法直接与卷绕电芯2接触，不能实现支撑效果，要么与卷绕电芯接触的压力大于其他位置的压力，从而一样会导致接触压力不平衡的问题，且难以安装卷绕电芯。
34.在具体实施方式中，所述支撑柱3的端部表面开设有通槽33，所述通槽33的一端开口正对卷绕电芯2。
35.以上实施方式中，通槽33可以减少支撑柱3的材料用量。
36.在具体实施方式中，所述支撑柱3的每一个表面均开设有至少一个小孔34，不同表面的小孔34之间相互连通。
37.以上实施方式中，多个相互连通的小孔34可以大幅度降低支撑柱3的整体密度，从而有利于提高电池的能量密度，其次小孔可以让电解液更容易渗透下落，小孔34还可以与通槽33相互配合，让后期灌入的电解液更加容易流动至电池底部，从而被卷绕电芯吸收。
38.在具体实施方式中，所述支撑柱3为聚丙烯材质。
39.以上实施方式中，聚丙烯的支撑柱既能够保持良好的结构强度，又具有相对较低的密度，且更加环保，作为其他可选的实施方式，支撑柱3还可以选用其他已知的可用于电池的高分子材质。
40.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。