一种高安全高倍率圆柱型电池的制作方法

1.本实用新型属于电池制作领域，尤其是涉及一种高安全高倍率圆柱型电池。


背景技术：

2.圆柱电池是一种容量高、循环寿命长、使用环境温度宽广的电池，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，现有技术的圆柱电池存在如下缺点；1)传统圆柱电池盖板结构复杂；盖帽作为正极，壳体做为负极，组装成电池模组时正负极从圆柱电池两端进行导电连结不便于外部模组汇流排的设计和焊接；另外因极耳少影响电池的功率性能。2、现有技术的圆柱电池通过在u型壳体底部铆接极柱，把正负极都引到同侧的设计，壳体铆接极柱对成本增加较大；3)传统圆柱卷芯采用一个或2个极耳结构，电阻大，卷芯的倍率性能比较差；4) 大圆柱采用全极耳揉平工艺，一是在轴向空间需要占用几毫米空间，另外在柔平过程中容易形成极耳倒插而短路，存在安全风险；5)随着圆柱尺寸的增加，现有的极耳形式或结构形式难以快速导热传热；6)大圆柱结构设计，一般只有防爆阀，在防止过充方面没有采取措施影响卷芯的安全性能。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种高安全高倍率圆柱型电池，以解决现有技术的圆柱电池结构复杂，以及随着圆柱直径的增大，其安全性能低的问题。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种高安全高倍率圆柱型电池，包括壳体、卷芯和盖板组件，壳体是桶状结构，卷芯通过盖板组件固定安装至壳体内部，盖板组件包括上盖板、下盖板和密封绝缘件，下盖板外围通过密封绝缘件密封连接至壳体上端内圈，卷芯的下端通过第二汇流盘固定连接至壳体底部，卷芯的上端通过第一汇流盘固定连接至下盖板的下端，下盖板的上端固定安装上盖板，上盖板外缘卡接至壳体上端内圈，且上盖板与下盖板之间设置第一绝缘件。
6.进一步的，所述卷芯包括正极板、负极板和隔离膜，正极板和负极板相互平行设置，且隔离膜位于正极板和负极板之间，卷芯是正极板、负极板和隔离膜相互叠加后卷绕成型的圆柱结构，正极板的上端设置若干第一凸台，且若干第一凸台随正极板卷绕后形成正极耳，负极板下端设置若干第二凸台，且若干第二凸台随负极板卷绕后形成负极耳，正极耳固定连接至第一汇流盘的下端，负极耳固定连接至第二汇流盘的上端。
7.进一步的，所述第一汇流盘和下盖板之间设置第二绝缘件，且第一汇流盘的一端穿过第二绝缘件后固定连接至下盖板的下端。
8.进一步的，所述下盖板包括第一板体及其上端设置的第一槽型凸台，第一板体外缘通过密封绝缘件密封连接至壳体上端内圈，第一槽型凸台上分别设有注液孔和防爆刻痕，注液孔内安装封钉，且注液孔与防爆刻痕互不干涉，第一板体上还设有第一通孔，第一通孔内设置翻转圆盘，翻转圆盘在第一板体上呈凹陷型结构，且板体、翻转圆盘和第一槽型凸台为冲压一体结构。
9.进一步的，所述第一汇流盘包括盘体和导电柄，盘体下端固定连接至正极耳，盘体通过导电柄固定连接至第一板体的下端。
10.进一步的，所述第一绝缘件上设有第二通孔和第三通孔，第三通孔的内径大于翻转圆盘的外径，且第三通孔与第一通孔同心设置，第一槽型凸台外围位于第二通孔内。
11.进一步的，所述上盖板包括第二板体及时上端设置的第二槽型凸台，第二板体外缘卡接至壳体的上端内圈，且第二板体的下端通过密封绝缘件接触连接至下盖板的上端，第二板体上设有第四通孔，第一槽型凸台位于第四通孔内，且第二槽型凸台上端与第一槽型凸台上端平齐，第二槽型结构的下端设有凹槽，翻转圆盘位于凹槽内。
12.进一步的，所述壳体底部安装定位柱，第二汇流盘中部设有定位孔，定位柱外围位于定位孔内。
13.进一步的，所述壳体上端内圈分别设置环形的第一卡台和第二卡台，且第一卡台位于第二卡台上端，汇流盘的外围固定安装至第二卡台与卷芯之间，上盖板外围、下盖板外围固定安装至第一卡台和第二卡台之间，密封绝缘件位于汇流盘的外围与第二卡台之间、下盖板外围与壳体内圈之间。
14.相对于现有技术，本实用新型所述的一种高安全高倍率圆柱型电池具有以下有益效果：壳体与负极或正极汇流盘直接连结，壳体上不做极柱处理，降低成本，热量可以直接通过汇流盘传递到壳体，提高传热效率，同时采用上盖板和下盖板的双层设计，下盖板与正极或负极汇流盘焊接导电，上盖板通过辊槽翻边压紧盖板的方式，把圆柱壳体的电导到上盖板上，圆柱卷芯变成正负极在同侧，便于生产，提高生产效率。
附图说明
15.构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
16.图1为本实用新型实施例所述的一种高安全高倍率圆柱型电池的爆炸结构示意图；
17.图2为本实用新型实施例所述的一种高安全高倍率圆柱型电池的剖面示意图；
18.图3为图2中a的局部放大图；
19.图4为本实用新型实施例所述的卷芯结构示意图；
20.图5为本实用新型实施例所述的正极板结构示意图；
21.图6为本实用新型实施例所述的下盖板结构示意图；
22.图7为本实用新型实施例所述的第一绝缘件结构示意图；
23.图8为本实用新型实施例所述的上盖板结构示意图；
24.图9为本实用新型实施例所述的第一汇流盘结构示意图；
25.图10为本实用新型实施例所述的第二汇流盘结构示意图。
26.附图标记说明：
27.1-壳体；11-定位柱；12-第一卡台；13-第二卡台；2-卷芯；21-正极板； 22-正极耳；3-第一汇流盘；31-盘体；32-导电柄；4-第二汇流盘；41-定位孔；5-下盖板；51-第一板体；52-第一槽型凸台；53-注液孔；54-防爆刻痕；55-翻转圆盘；6-第一绝缘件；61-第二通孔；
62-第三通孔；7-上盖板；71
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第二板体；72-第二槽型凸台；73-第四通孔；8-密封绝缘件；9-第二绝缘件。
具体实施方式
28.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
30.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，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
32.如图1-10所示，一种高安全高倍率圆柱型电池，包括壳体1、卷芯2 和盖板组件，壳体1是桶状结构，卷芯2通过盖板组件固定安装至壳体1内部，盖板组件包括上盖板7、下盖板5和密封绝缘件8，下盖板5外围通过密封绝缘件8密封连接至壳体1上端内圈，卷芯2的下端通过第二汇流盘4 固定连接至壳体1底部，卷芯2的上端通过第一汇流盘3固定连接至下盖板 5的下端，下盖板5的上端固定安装上盖板7，上盖板7外缘卡接至壳体1 上端内圈，且上盖板7与下盖板5之间设置第一绝缘件6，壳体1与负极或正极的汇流盘直接连结，壳体1上不做极柱处理，降低成本，同时热量可以直接通过汇流盘传递到壳体1，提高传热效率，同时方便模组或系统的传热设计和组装，同时采用上盖板7和下盖板5的双层设计，下盖板5与正极或负极汇流盘焊接导电，上盖板7通过辊槽翻边压紧盖板的方式，把圆柱壳体1的电导到上盖板7上，圆柱电池变成正负极在同侧，方便电池在组成模组或系统时的汇流排设计和焊接。
33.卷芯2包括正极板21、负极板和隔离膜，正极板21和负极板相互平行设置，且隔离膜位于正极板21和负极板之间，卷芯2是正极板21、负极板和隔离膜相互叠加后卷绕成型的圆柱结构，正极板21的上端设置若干第一凸台，且若干第一凸台随正极板21卷绕后形成正极耳22，负极板下端设置若干第二凸台，且若干第二凸台随负极板卷绕后形成负极耳，正极耳22固定连接至第一汇流盘3的下端，负极耳固定连接至第二汇流盘4的上端，如图5所示，正极板21和负极板上通过激光切割或模具冲切形成多极耳结构，根据设计尺寸和冲切间距设定，从卷芯2内部向卷芯2外部，极耳宽度和极耳间距是递增的，极耳高度可以是相同的也可以是递增的，由前述正极板21 和负极板及隔离膜组成的卷芯2极耳弯折整平后，形成放
射状结构的极耳，该形状可以有不同的数目，如图5所述结构有堆叠的极耳，极耳之间留有间隙，该间隙便于电解液的吸收，作为卷芯2的吸收电解液通道，大大缩短注液时间，提高注液效率，正负极极板具有多极耳结构，相比传统圆柱电池的单极耳或2个极耳结构提高导电导热能力；同时多极耳之间有一定的缝隙，极耳整形后极耳与极耳之间存在间隙，这些间隙成为电解液的通道，相比全极耳揉平方式有利于电解液的吸收。
34.第一汇流盘3和下盖板5之间设置第二绝缘件9，且第一汇流盘3的一端穿过第二绝缘件9后固定连接至下盖板5的下端，第一汇流盘3、第二汇流盘4分别与卷芯2两极极耳进行焊接，第一汇流盘3、第二汇流盘4的表面凹凸不平，凹槽位置与卷芯2极耳形状匹配，压紧极耳用于激光焊接，中心位置有向同侧翻边，与卷芯2中心孔位置匹配用于定位，如图9所示，第一汇流盘3包括盘体31和导电柄32，盘体31下端固定连接至正极耳22，盘体31通过导电柄32固定连接至第一板体51的下端，所述导电柄32具有凸起的加强筋结构和缺口便于弯折，所述导电柄32可通过设有多个缺口，作为导电薄弱位置，超过一定电流该位置发生熔断，当发生外部短路产生大电流时熔断断开卷芯2提高安全性，第二汇流盘4汇流盘表面凹凸不平，凹槽位置与卷芯2极耳形状匹配，压紧极耳用于激光焊接，第二汇流盘4中部设有定位孔41，壳体1底部安装定位柱11，第二汇流盘4中部设有定位孔 41，定位柱11外围位于定位孔41内，起到了定位作用，便于组装。
35.下盖板5包括第一板体51及其上端设置的第一槽型凸台52，第一板体 51外缘通过密封绝缘件8密封连接至壳体1上端内圈，第一槽型凸台52上分别设有注液孔53和防爆刻痕54，注液孔53内安装封钉，且注液孔53与防爆刻痕54互不干涉，第一板体51上还设有第一通孔，第一通孔内设置翻转圆盘55，翻转圆盘55在第一板体51上呈凹陷型结构，防爆刻痕54用作防爆阀，在热失控等失效情况下可以破开释放卷芯2内部压力，在过充或其他滥用条件下卷芯2内部产生气体，压力达到一个定值时，翻转圆盘55由向卷芯2内部凸起翻转为向外凸起，向外突起后与上盖板7接触短路放电，释放卷芯2能量使其处于安全荷电状态，或过充时把外部电流通过短路流走，卷芯2的荷电状态不会再升高从而提高过充安全性，且板体、翻转圆盘55 和第一槽型凸台52为冲压一体结构，提高生产效率、降低制作成本。
36.第一绝缘件6上设有第二通孔61和第三通孔62，第三通孔62的内径大于翻转圆盘55的外径，且第三通孔62与第一通孔同心设置，第一槽型凸台 52外围位于第二通孔61内。
37.上盖板7包括第二板体71及时上端设置的第二槽型凸台72，第二板体 71外缘卡接至壳体1的上端内圈，且第二板体71的下端通过密封绝缘件8 接触连接至下盖板5的上端，第二板体71上设有第四通孔73，第一槽型凸台52位于第四通孔73内，且第二槽型凸台72上端与第一槽型凸台52上端平齐，第二槽型结构的下端设有凹槽，翻转圆盘55位于凹槽内。
38.壳体1底部安装定位柱11，第二汇流盘4中部设有定位孔41，定位柱 11外围位于定位孔41内。
39.壳体1上端内圈分别设置环形的第一卡台12和第二卡台13，且第一卡台12位于第二卡台13上端，汇流盘的外围固定安装至第二卡台13与卷芯2 之间，上盖板7外围、下盖板5外围固定安装至第一卡台12和第二卡台13 之间，密封绝缘件8位于汇流盘的外围与第二卡台13之间、下盖板5外围与壳体1内圈之间，第一卡台12内圈接触连接至第二槽型凸台72的外围，以便增加壳体1与第二槽型凸台72的接触面积，同时第二槽型凸台72下端设有凹槽，翻转圆盘55位于凹槽内，凹槽为翻转圆盘55提供了翻转空间。
40.一种高安全高倍率圆柱型电池的组装工艺，包括如下步骤：
41.s1、工作人员将正极板21板的上端和负极板的下端分别通过激光切割成齿形结构；
42.s2、工作人员将正极板21、隔离膜和负极板依次叠加并卷绕成圆柱结构的卷芯2，卷绕过程中对极耳进行弯折导向，所有极耳均向卷芯2中心弯折倾斜，将正极板21上端的齿形结构整形为正极耳22，将负极板下端的齿形结构整形为负极耳，且整形的方法是把卷芯2上的多极耳拍平，压成平面状态；
43.s3、工作人员将第一汇流盘3的下端固定连接至正极耳22，将第二汇流盘4的上端固定连接至负极耳，且工作人员通过第二汇流盘4将卷芯2定位安装至壳体1内；
44.s4、工作人员在壳体1开口端的一侧的第一汇流盘3上放置密封绝缘片，防止第一汇流盘3与壳体1接触短路，壳体1上端内圈靠近第一汇流盘3的位置，对壳体1进行向轴心方向的挤压形成第二卡台13；
45.s5、工作人员将第一汇流盘3的导电柄32固定焊接至下盖板5的下端，弯折导电柄32，把下盖板5盖合于辊槽上边的平台上，与壳体1贴合，下盖板5与壳体1之间的绝缘密封件先预装在下盖板5上，且将下盖板5的外缘抵接至第二卡台13的上端；
46.s6、工作人员依次在下盖板5的上端放置第一绝缘件6和上盖板7，并通过将壳体1上端外缘翻边形成第一卡台12，且第一卡台12是上盖板7和下盖板5的固定结构。
47.为了提高壳体1与上盖板7的导电能力，上盖板7和第一卡台12可以通过激光焊、电阻焊、钎焊等方式进行焊接；
48.电池组装工艺简单，壳体1直接与卷芯2底部汇流盘连结和接触，易于传热，同时电阻小有利于电池的倍率性能；另外的，通过上下两个盖板设计，把电池的电引导到同侧，便于组成模组或系统时汇流排的设计和连结，同时盖板上的设计防爆阀和翻转机构，提高安全性能。
49.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，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。