圆柱型二次电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池制造技术领域，具体涉及一种防止热失控的圆柱型二次电池。


背景技术：

2.圆柱型二次电池分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料不同体系，外壳分为钢壳和聚合物两种，不同材料体系电池有着不同的优点。目前，圆柱型二次电池广泛应用于太阳能灯具、草坪灯具、后备能源、电动工具、玩具模型上。当前圆柱型二次电池的安全保护措施一般包括端盖上设置的电流切断装置(cid)、带有刻痕的防爆阀，或者为追求更优的安全性还会在端盖上增加ptc元件，以降低电芯在发生热失控时的电流突增。然而当电芯内部温度逐渐升高的过程中，热量往往集中在电芯内部不能得到及时释放，同时电芯内部产生的气体造成内部压力过高以及极片内部结构坍塌最终造成端盖冲出或壳体破裂的严重热失控问题。
3.为了解决热失控问题，目前主要研究是在圆柱型单体电池安全性能方面的改进上，往往通过电池内部材料的改进以及电池外部bms系统方面的改进两个方面，而对于电池内部结构方面的改进很少。这主要由于圆柱型锂离子电池本身内部空间较小，且卷芯卷绕较为紧密，使得对卷芯内部结构更改较为困难。虽然目前出现了少数在电池内部设导热件的方式，其通常是将导热件和壳体连接，通过导热件而将热量传递到壳体进行散热，此方式虽然能于一定程度上削减热失控，但是其指标不治本，不能从根本上解决电芯内部热量集中的问题，且此种结构通常应用于方型电池中。
4.因而，有必要开发一种圆柱型二次电池法以解决电芯内部热量集中而导致的热失控问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种圆柱型二次电池，此圆柱型电池能有效解决电芯内部热量集中而导致的热失控问题。
6.为实现上述目的，本实用新型提供了一种圆柱型二次电池，包括圆柱型电芯、容纳所述圆柱型电芯的壳体和密封所述壳体的端盖，所述电芯包括正极片、负极片和间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔离膜，所述正极片具有卷绕起始端和卷绕末端，所述正极片靠近所述卷绕起始端设有正极极耳，所述正极片靠近所述卷绕末端设有导热支撑件，所述导热支撑件包括沿所述正极片宽度方向平行设置的第一侧边和第二侧边，及位于所述第一侧边和第二侧边之间具有中空腔体的凸起，所述第一侧边和所述第二侧边焊接固定于所述正极片上，所述中空腔体呈上下贯通且中心轴线和所述圆柱型电芯的中心轴线平行。
7.与现有技术相比，本实用新型的圆柱型电池将导热支撑件置于卷芯内部，其占用的空间较小，因而不会影响电池本身的性能，同时导热支撑件还可起到支撑作用以防止卷芯内部结构坍塌。且焊接固定于正极片，因而可将产热较多的正极片上的热量通过导热支
撑件传导至壳体的底部或端盖，以防止卷芯内部热量集中而导致热失控。导热支撑件的第一侧边和第二侧边之间的凸起所具有的中空腔体可将电芯中产生的气体引流至卷芯的顶部从而可有序排出以防止电芯内部气压过大而引起爆炸。
8.较佳的，所述正极片、所述负极片和所述隔离膜卷绕成n圈得所述圆柱型电芯，且n≥2，所述第一侧边和所述第二侧边焊接固定于第n圈的正极片上，1＜n＜n，所述凸起的顶部抵接于第n 1或第n
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1圈的正极片。更进一步的，所述第一侧边到所述卷绕末端的边缘的距离占所述正极片长度的1/5～2/5，由于圆柱型二次电池温度最高的区域为电芯的中下部，且由于极片卷绕紧密，极片间能量较难释放，极片之间的温度较高，在累积过程中加速了热失控，故选择在卷绕后位于卷芯的偏外圈位置固定导热支撑件，虽然导热效果不如在卷芯内圈明显，但避免了由于导热支撑件在内圈易造成的卷芯曲率过大进而引起的极片掉料问题，故选择此位置既可兼顾导热效果又可避免掉料问题。更较佳的，所述第一侧边到所述卷绕末端的边缘的距离占所述正极片长度的1/3。
9.较佳的，所述导热支撑件为导热片由中部向内凹陷而形成，导热支撑件通过一体成型的导热片便可加工而成，导热片可为碳钢材质，以便于同正极铝集流体以超声焊的方式进行焊接。进一步的，所述导热支撑件的长度和所述正极片的宽度尺寸一致，所述导热支撑件的宽度≤15mm，所述凸起的最大高度≤4mm，所述导热支撑件的厚度≤0.8mm，凸起为圆弧结构，凸起的最大高度即圆弧顶部距下平面的距离(圆弧高)，圆弧高可根据不同电芯尺寸不同而有所调整，最高不超过4mm。圆弧两侧区域为第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边上的焊接区域宽度可根据实际设备精密情况进行调整。
10.较佳的，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极膜片，所述正极膜片于所述正极集流体呈不连续设置以于所述正极片上形成空白区，所述正极片对应所述导热支撑件设有所述支撑件空白区，所述第一侧边和所述第二侧边焊接固定于所述支撑件空白区，且所述支撑件空白区的宽度比所述导热支撑件的宽度至少大2mm。该支撑件空白区用于将支撑管道组件与正极集流体之间进行焊接，为了焊接方便，支撑件空白区的宽度要大于导热支撑件的宽度。正极集流体于支撑件空白区的背面设有胶带，胶带的宽度比支撑件空白区的宽至少大2mm，以防止焊接产生的金属毛刺刺破隔离膜，造成电芯发生内短路。正极片还可设置极耳空白区，以用于焊接正极极耳。
11.较佳的，所述端盖上设置防爆装置，所述中空腔体连通所述防爆装置，所述防爆装置为设置于所述盖板上的防爆阀，导热支撑件的凸起所具有的中空腔体可将电芯中产生的气体引流至防爆阀以排除气体从而避免引起爆炸。
附图说明
12.图1为本实用新型的圆柱形二次电池的剖视示意图。
13.图2为本实用新型的正极片于卷绕前的示意图。
14.图3为本实用新型的导热支撑件的立体示意图。
15.图4为本实用新型的导热支撑件的主视图。
16.图5为本实用新型的导热支撑件的俯视图。
17.图6为本实用新型的导热支撑件的左视图。
具体实施方式
18.下面将结合给出的说明书附图对本实用新型的圆柱型二次电池的较佳实施例作出详细描述。
19.如图1～2所示，圆柱型二次电池100，包括圆柱型电芯10、容纳圆柱型电芯10的壳体30和密封壳体30的端盖50，端盖50上设置防爆装置(图中未示出)，防爆装置为设置于盖板50上的防爆阀(图中未示出)，防爆阀具体可采用圆柱型电池通用的常规结构，其于电芯内部气压过大时受气压的冲击而被冲破以排除气体，为了便于冲破，防爆阀上可设置刻痕。圆柱型电芯10包括正极片11、负极片(图中未示出)和间隔于正极片11和负极片之间的隔离膜(图中未示出)，正极片11具有卷绕起始端11a和卷绕末端11b，正极片11靠近卷绕起始端11a设有正极极耳111，正极片11靠近卷绕末端11b设有导热支撑件13。
20.继续如图2所示，正极片11包括正极集流体113和设置于正极集流体113上的正极膜片115，正极膜片115于正极集流体113呈不连续设置以于正极片11上形成支撑件空白区117和极耳空白区119，支撑件空白区117用于将支撑管道组件13与正极集流体113之间进行焊接，极耳空白区119以用于焊接正极极耳111。且支撑件空白区117的宽度比导热支撑件13的宽度至少大2mm，以焊接方便。正极集流体113于支撑件空白区117的背面设有胶带(图中未示出)，胶带的宽度比支撑件空白区117的宽至少大2mm，以防止焊接产生的金属毛刺刺破隔离膜，造成电芯发生内短路。
21.如图2～6所示，导热支撑件13包括沿正极片11宽度方向平行设置的第一侧边131和第二侧边133，及位于第一侧边131和第二侧边133之间具有中空腔体137的凸起135，第一侧边131和第二侧边133焊接固定于正极片11上的支撑件空白区117，中空腔体137呈上下贯通且中心轴线和圆柱型电芯10的中心轴线平行。导热支撑件13的凸起135所具有的中空腔体137可将圆柱型电芯10中产生的气体引流至防爆阀以排除气体从而避免引起爆炸。正极片11、负极片和隔离膜卷绕成n圈得圆柱型电芯10，且n≥2，第一侧边131和第二侧边133焊接固定于第n圈的正极片11上，1＜n＜n，凸起135的顶部抵接于第n 1或第n
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1圈的正极片11。第一侧边131到圆柱型电芯10的卷绕末端11b的边缘的距离占正极片11长度的1/5～2/5，优选第一侧边131到卷绕末端11b的边缘的距离占正极片11长度的1/3，由于圆柱型二次电池100温度最高的区域为圆柱型电芯10的中下部，且由于极片卷绕紧密，极片间能量较难释放，极片之间的温度较高，在累积过程中加速了热失控，故选择在卷绕后位于圆柱型电芯10的偏外圈位置固定导热支撑件13，虽然导热效果不如在圆柱型电芯10内圈明显，但避免了由于导热支撑件13在内圈易造成的卷芯曲率过大进而引起的极片掉料问题，故选择此位置既可兼顾导热效果又可避免掉料问题。
22.更进一步的，如图3～6所示，导热支撑件13为导热片由中部向内凹陷而形成，故导热支撑件13通过一体成型的导热片便可加工而成，导热片可为碳钢材质，以便于同正极集流体(铝材质)113以超声焊的方式进行焊接。导热支撑件13的长度和正极片11的宽度尺寸一致，导热支撑件13的宽度≤15mm，凸起135的最大高度≤4mm，导热支撑件13的厚度≤0.8mm，凸起135为圆弧结构，凸起135的最大高度即圆弧顶部距下平面的距离(圆弧高)，圆弧高可根据不同电芯尺寸不同而有所调整，最高不超过4mm。圆弧两侧区域为第一侧边131和第二侧边133，第一侧边131和第二侧边133上的焊接区域宽度可根据实际设备精密情况进行调整。
23.本实用新型的圆柱型电池100将导热支撑件13置于圆柱型电芯10的内部，其占用的空间较小，因而不会影响电池本身的性能，同时导热支撑件13还可起到支撑作用以防止卷芯内部结构坍塌。且焊接固定于正极片11，因而可将产热较多的正极片11上的热量通过导热支撑件13传导至壳体30的底部或端盖50，以防止卷芯内部热量集中而导致热失控。导热支撑件13的第一侧边131和第二侧边133之间的凸起135所具有的中空腔体137可将电芯中产生的气体引流至卷芯的顶部从而可有序排出以防止电芯内部气压过大而引起爆炸。
24.最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的实质和范围。