一种散热快充圆柱锂离子电池的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池领域，具体涉及一种散热快充的圆柱锂离子电池。


背景技术：

2.圆柱锂离子电池在各个行业有着广泛的应用，圆柱锂离子电池能够划分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料。三类材料安全体系电池各有特点的优势与劣势，电池广泛应用于照明灯具设备、电动玩具、电脑笔记本、数码摄像机、电子烟等各个领域。
3.传统的圆柱电池能量密度和功率密度不能兼顾，传统电池正负极各有一个极耳，电流从正极流向负极时要穿越很长的横向路径，内阻较大，充电慢，不仅损耗电池的能量，产热现象也十分明显，热量如果不能及时扩散，堆积在电池内部一方面会造成电池界面副反应的速度增加，另一方面热量过度积累可能会影响电池热失控，现有一种全极耳的电池，能够缩短极耳间距，但是电池极耳及表面发热问题仍难以解决。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种结构简单、能快速充放电并且散热效果好的圆柱锂离子电池。
5.一种散热快充圆柱锂离子电池，包括卷芯、外壳和顶盖，所述卷芯由正极极片、负极极片和夹设在正极极片和负极极片之间的隔膜卷绕而成，所述外壳套设于所述卷芯，所述顶盖设于所述外壳的端部，所述正极极片和负极极片均匀分布有若干极耳，所述外壳表面设有散热片，所述散热片和外壳之间粘附有导热化合物，所述顶盖和外壳底部均设有导热金属片和密封垫片。在上述方案中，所述条状的正极极片、负极极片和隔膜卷成圆柱形卷芯，所述卷芯的顶部和底部均设有绝缘体，卷芯完成后放入外壳并通过底焊使得负极的极耳与外壳连接，这时整个外壳就是负极，再将卷芯固定在外壳内，卷芯的正极和负极分布着均匀的极耳，极耳之间的路径缩短，耗损的能量减小，充放电速度提高，所述顶盖上设有导热金属片使得极耳能够及时进行散热，外壳表面设散热片和导热化合物同样也起到散热作用，提高了电池的使用效率。
6.进一步地，所述极耳沿正极极片和负极极片的长度方向均匀排列，所述正极极片的极耳位于所述卷芯上端，所述负极极片的极耳位于所述卷芯的下端。在上述方案中，所述正极极片和负极极片的极耳相对排列，卷绕后正极极片的极耳在卷芯的正极，负极极片的极耳在卷芯的负极，极耳的电子流通路径由所述卷芯顶部的正极竖直方向流到所述卷芯底部的负极，电流流通路径缩短为电池的高度，相对于传统电池电子流过整个卷绕极片的展向长度路径大大缩短，内阻减少，增强电池快充的功能。
7.进一步地，所述极耳均由内到外依次向中心折弯。在上述方案中，正极极片、负极极片和隔膜卷绕过程中同步对极耳进行折弯，使得极耳卷绕完成后形成一个平面，由于极耳的数量增加，电流通路也相应增加，电子更容易在电池内部移动，充放电的速度加快。
8.进一步地，所述散热片套设在所述外壳侧面。在上述方案中，散热片是一种给易发
热电子元件的散热装置，由铝合金、黄铜或者青铜做成柱状，电池卷芯需放入外壳并通过底焊使得负极耳与钢壳连接，由于正极极片和负极极片中间有隔膜导致电池表面容易积累热量，并且外壳封闭散热效果不好，在外壳套设一层散热片使得电池能够有效散热。
9.进一步地，所述导热化合物为导热硅胶或者导热硅脂。在上述方案中，外壳表面与散热片之间会存在间隙，间隙内的空气是热的不良导体，导热硅胶或者导热硅脂能够填充接触面的间隙减少外壳表面与散热片之间产生的接触热阻，散热片与导热硅胶结合使用能够改善电池的散热效果。
10.进一步地，所述导热金属片中间开有通孔，所述导热金属片的圆周分布有若干插片。在上述方案中，所述极耳折弯后叠在一起相较于单极耳散热效果较差，需要借助外力将极耳产生的热量导出，所述导热金属片由导热金属制成圆片状，在导热金属片中间开通孔使得导热的同时不会影响电池正常工作，插片用于安装导热金属片。
11.进一步地，所述顶盖顶部和外壳底部开有若干插片孔，所述插片弯折并穿过所述插片孔。在上述方案中，所述卷芯的正极固定有顶盖，所述卷芯的负极与外壳底部焊接连接，导热金属片固定在顶盖顶部和外壳底部使得卷芯正极的极耳和负极的极耳产生的热量散出，避免电池出现热失控的现象。
12.进一步地，所述密封垫片为圆环状，所述密封垫片卡设在顶盖和外壳底部内侧。在上述方案中，所述顶盖和外壳开插片孔安装导热金属片的同时会影响电池的密封性，在顶盖底部和和外壳的内侧加一个与导热金属相同材质的密封垫片，既能够将电池密封也具有一定的导热功能。
13.本实用新型的散热快充圆柱锂离子电池，至少具有如下有益效果：
14.第一、结构简单，所述正极极片、负极极片和夹设在中间的隔膜卷绕为圆柱状卷芯，所述卷芯套有外壳，所述外壳的端部固定有顶盖，所述外壳表面套设有散热片，所述散热片与外壳之间粘附有导热硅胶或导热硅脂，顶盖及外壳均安装有导热金属片，容易加工和组装。
15.第二、散热效果好，所述外壳的表面设有散热片用于散热，在外壳与散热片之间粘附导热硅胶或导热硅脂使得外壳表面与散热片之间产生的接触热阻减少，在电池的两端加装导热金属片使得极耳的热量及时导出，进一步强化了散热的能力，提高了电池的使用效率。
16.第三、能够快速充放电，电流流通路径缩短为电池的高度，相对于传统电池电子流过整个卷绕极片的展向长度路径大大缩短，内阻减少，并且由于极耳的数量增加，电流通路也相应增加，电子更容易在电池内部移动，充放电的速度加快。
附图说明
17.图1为一实施例中的散热快充圆柱锂电池示意图。
18.图2为散热快充圆柱锂离子电池的卷芯示意图。
19.图3为图2卷芯的展开示意图。
20.图4为散热片和外壳的结合的示意图。
21.图5为一实施例中导热金属片示意图。
22.图6为一实施例中顶盖示意图。
23.图7为顶盖和密封垫片结合示意图。
24.图8为图7中密封垫片示意图。
25.附图说明：1、外壳；2、顶盖；30、卷芯；31、正极极片；32、隔膜；33、负极极片；34、极耳；4、散热片；50、导热金属片；51、插片；6、密封垫片。
具体实施方式
26.下面将结合具体实施例及附图对本实用新型散热快充圆柱锂离子电池作进一步详细描述。
27.如图1和图2所示，一较佳实施例中，本实用新型的散热快充圆柱锂离子电池，包括卷芯3、外壳1和顶盖2，卷芯3由正极极片31、负极极片33和夹设在中间的隔膜32卷绕而成，外壳1套设于卷芯3，顶盖2设于外壳1的端部，正极极片31和负极极片33均匀分布有若干极耳34，外壳1表面设有散热片4，散热片4和外壳1之间填充有导热化合物，外壳1和顶盖2上设有导热金属片50和密封垫片6。条状的正极极片31、负极极片33和隔膜32卷成圆柱形卷芯3，所述卷芯的顶部和底部均设有绝缘体，卷芯3完成后放入外壳1并通过底焊使得负极的极耳34与外壳1连接，这时整个外壳1就是负极，再将卷芯3固定在外壳1内，卷芯3的正极和负极分布着均匀的极耳34，极耳34之间的路径缩短，耗损的能量减小，充放电速度提高，顶盖2和外壳1上设有导热金属片50使得极耳34能够及时进行散热，外壳1表面设散热片4和导热化合物同样也起到散热作用，提高了电池的使用效率。
28.如图2和图3所示，在上述实施例中，极耳34沿正极极片31和负极极片33的长度方向均匀排列，正极极片31的极耳34位于所述卷芯上端，负极极片33的极耳34位于所述卷芯30的下端。正极极片31和负极极片33的极耳34相对排列，卷绕后正极极片31的极耳34在卷芯30的正极，负极极片33的极耳34在卷芯30的负极，极耳34的电子流通路径由所述卷芯30顶部的正极竖直方向流到所述卷芯30底部的负极，电流流通路径缩短为电池的高度，箭头所指方向为电流流通方向，相对于传统电池电子流过整个卷绕极片的展向长度路径大大缩短，内阻减少，增强电池快充的功能。
29.如图2所示，在上述实施例中，极耳34均由内到外依次向中心折弯。正极极片31、负极极片33和隔膜32卷绕过程中同步对极耳34进行折弯，外层的极耳34叠在内层的极耳34上，使得卷芯3卷绕完成后极耳34形成一个平面，极耳34简单来说就是正负极充放电的接触点，由于极耳34的数量增加，电流通路也相应增加，电子更容易在电池内部移动，充放电的速度加快。
30.如图1和图4所示，在上述实施例中，散热片4套设在外壳1侧面。散热片4是一种给易发热电子元件的散热装置，由铝、银或钢做成柱状直接套在外壳1表面，电池卷芯3需放入外壳1并通过底焊使得极耳34与钢壳连接，由于正极极片31和负极极片33中间有隔膜32导致电池表面容易积累热量，并且由于外壳1封闭散热效果不好，在外壳1套设一层散热片4使得电池能够有效散热，由于电池有电解液，所以一般不使用铜制的散热片4，散热效果好并且经济实惠的一般是用纯铝制成。
31.如图1和图4所示，在上述方案中，导热化合物为导热硅胶或者导热硅脂。导热硅胶是高端的导热化合物，具有高导热率，导热性较好，使用温度范围较宽，稳定性高，能够很好的填充热源表面与散热器件接触面之间的间隙，导热硅脂与导热硅胶的性能一样但是价格
相对于导热硅胶较低，导热硅胶和导热硅脂具有绝缘性，不会导电，外壳1表面与散热片4之间会存在间隙，间隙内的空气是热的不良导体，导热硅胶或者导热硅脂能够填充接触面的间隙减少外壳1表面与散热片4之间产生的接触热阻，散热片4与导热硅胶结合使用能够避免电路短路的同时改善电池的散热效果。
32.如图5所示，在一些实施例中，导热金属片50中间开有通孔，导热金属片50的圆周分布有若干插片51。极耳34折弯后重叠在一起相较于单极耳散热效果较差，需要借助外力将极耳34产生的热量导出，导热金属片50由导热金属制成圆片状，在导热金属片50中间开通孔使得导热的同时不会影响电池正常工作，插片51用于安装导热金属片50。导热性能比较好的金属有金、银、铜、铝，由于金银的性价比较低，所以一般用铜或者铝。
33.如图4和图6所示，在一些实施例中，顶盖2顶部和外壳1底部开有若干插片孔，插片51弯折并穿过插片孔。卷芯3的正极固定有顶盖2，卷芯3的负极与外壳1底部焊接连接，导热金属片50固定在顶盖2顶部和外壳1底部使得卷芯3正极的极耳34和负极的极耳34产生的热量散出，避免电池出现热失控的现象，使用插片51穿过插片孔安装的方式简单并且不会对电池本身的性能造成影响。
34.如图7和图8所示，在一些实施例中，密封垫片6为圆环状，密封垫片6卡设在顶盖2和外壳1底部内侧。顶盖2和外壳1开插片孔安装导热金属片50的同时会影响电池的密封性，在顶盖2底部和和外壳1的内侧加一个与导热金属相同材质的密封垫片6，既能够将电池密封也具有一定的导热功能。
35.本实用新型散热快充圆柱锂离子电池工作原理及过程，条状的正极极片31、负极极片33和隔膜32卷成圆柱形卷芯3，卷芯3完成后放入外壳1并通过底焊使得负极的极耳34与外壳1连接，这时整个外壳1就是负极，再将卷芯3固定在外壳1内，卷芯3的正极和负极分布着均匀的极耳34，极耳34之间的路径缩短，耗损的能量减小，并且由于极耳34的数量增加，电流通路也相应增加，电子更容易在电池内部移动，使得电池充放电的速度加快，外壳1的顶部盖设有顶盖2，顶盖2为电池的正极，顶盖2和外壳1上设有导热金属片50使得极耳34能够及时进行散热，外壳1表面设散热片4同样也起到散热作用，提高了电池的使用效率。
36.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语诸如
ꢀ“
上”、“下”、“前”、“后”、
ꢀ“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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。
37.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该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上， 除非另有明确具体的限定。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
39.虽然对本实用新型的描述是结合以上具体实施例进行的，但是，熟悉本技术领域的人员能够根据上述的内容进行许多替换、修改和变化、是显而易见的。因此，所有这样的替代、改进和变化都包括在附后的权利要求的精神和范围内。