一种圆柱电池的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体涉及一种圆柱电池。


背景技术：

2.目前，随着电池对单体电芯容量和能量密度的追求不断提高，圆柱电池的趋势是越做越大，这对壳体的抗压能力和电池散热能力都提出了更高的要求。
3.现有的电池外壳结构大都为金属或金属合金材质，由于壳体的厚度限制，在受到挤压时，电池壳体容易出现凹陷变形，造成内部电芯结构出现损伤，从而导致电池出现安全问题。因此，有必要提供一种新型结构的圆柱电池壳体来克服上述缺陷。另外，随着电池的容量越来越高，电池在使用过程中的发热量也越来越大，这就对电池的散热能力有了更高的要求。因此，有必要对电池的壳体结构进行优化改进。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种圆柱电池，对内部电芯的保护能力强，且散热速度快。
5.为了解决上述技术问题，本实用新型的一种圆柱电池，包括柱壳本体和设置在所述柱壳本体内的电芯，以及密封组接于所述柱壳本体两端的正极盖板和负极盖板，所述电芯由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，所述正极片与所述正极盖板的正极集流盘电性连接，所述负极片与所述负极盖板的负极集流盘电性连接，所述柱壳本体的周表面上设有加强结构，所述加强结构包括若干从所述柱壳本体的周表面向外侧凸出的加强筋。
6.在上述圆柱电池中，通过在柱壳本体的周表面上设置若干加强筋构成的加强结构，使整个柱壳本体结构强度更高，抗变形能力更强，并且在圆柱电池受到外力时，加强结构将作为承受外力的缓冲层，大大提升对内部电芯的保护能力。另外，电池在使用过程中产生的热量都是通过自身金属壳体进行散发，壳体表面积越大，散热速度越快，因此该加强结构使圆柱电池的表面积增大，大大提升电池向外部散发热量的速度，进而提升整个电池的散热性能。
7.作为本实用新型圆柱电池的改进，所述加强筋由所述柱壳本体局部向外侧凸起形成，且所有的所述加强筋的最外侧位于同一个与所述柱壳本体同轴的圆柱面上。
8.通过柱壳本体的局部向外侧凸起形成加强筋，不仅增加柱壳本体的结构强度、节省材料，而且加强筋的凸起内部为中空空间，可以使电芯与柱壳本体间的间隙加大，从而在进行电池装配生产时，使电解液的注入更流畅，加快电池的注液速度，另外，中空空间作为附加空间，可以增加单个电池的注液量，使电池内部存储更多的电解液用于电池在使用过程中的消耗，极大程度的延长电池的循环寿命。
9.上述由所述柱壳本体局部向外侧凸起形成加强筋的技术方案中，所述加强筋呈长条形，且截面呈圆弧状，所述加强筋为沿所述柱壳本体周向布置的环型筋条、沿所述柱壳本体螺旋线布置的螺旋型筋条或沿所述柱壳本体轴向布置的棱型筋条。
10.加强筋采用圆弧状的长条形凸起，弧形结构自身的抗变形能力强，而且使柱壳本体增加的电解液容积、散热表面积更大，从而使加强结构对柱壳本体的改善效果更佳，即进一步加强柱壳本体对内部电芯的保护能力，使散热速度更快。并且加强筋的布置形式可以是多样的，包括环形、螺旋形和棱形。
11.上述采用环形筋条的技术方案中，所述环型筋条在所述柱壳本体轴线方向上均匀间隔布置，且相邻的所述环型筋条之间的间距为所述环型筋条宽度的1～1.5倍。
12.上述采用螺旋型筋条的技术方案中，所述螺旋型筋条在所述柱壳本体轴线方向上紧密相连布置，使所述柱壳本体的轴向截面呈波纹状。
13.作为本实用新型圆柱电池的另一种改进，所述加强筋为设置在所述柱壳本体周表面外侧的翅片结构，所述翅片结构包括若干从所述柱壳本体的周表面向外侧延伸凸出的外翅片。
14.通过在柱壳本体的外表面上增加翅片结构，大大增加柱壳本体的散热表面积，从而将圆柱电池内部传递到柱壳本体上的热量加速向外部散去，降低电池的工作温度，延长电池的使用寿命。另外，翅片结构也使整个柱壳本体结构强度更高，抗变形能力更强，当圆柱电池受到外力时，外翅片将作为承受外力的缓冲层，提升对内部电芯的保护能力。
15.上述采用外翅片的技术方案中，所述外翅片呈矩形片状结构，且长度方向沿所述柱壳本体轴向布置，宽度方向沿所述柱壳本体的径向布置，使所述翅片结构在所述柱壳本体的轴截面上呈沿该圆柱电池的径向发散状，在所述柱壳本体的圆周方向上，所述外翅片均匀间隔布置。优选的，相邻的两个所述外翅片之间的间距为所述外翅片厚度的 2～3倍。
16.翅片结构采用常用的片状排列的样式，散热表面积将成倍的增加，显著提升整个圆柱电池的散热性能，并且翅片之间采用合理的间距，有利于圆柱电池周围空气的流动，带走更多的热量，生产制造也容易。
17.另外，外翅片的布置方式也可以是：长度方向沿所述柱壳本体周向布置，宽度方向沿所述柱壳本体的径向布置，即在圆柱电池的外表面上形成一圈圈的环状翅片。
18.上述采用外翅片的技术方案中，所述柱壳本体的内表面上设有内翅片，所述内翅片与所述外翅片在所述柱壳本体的两侧对应设置，且所述内翅片从所述柱壳本体向内侧延伸的长度小于所述外翅片从所述柱壳本体向外侧延伸的长度。
19.柱壳本体的内部设置有电芯，并冲满着电解液，电芯是产生热量的源头，然后传递到金属的柱壳本体进行散发，通过在柱壳本体的内表面上设置内翅片，增加圆柱电池内部的热量传递路径，以及热量交换的面积，从而加快将电芯产生的热量传递到柱壳本体上。
20.另外，所述内翅片与所述外翅片在所述圆柱壳体的两侧对应设置，且所述内翅片的宽度小于所述外翅片。圆柱电池内部的热量散去有两种路径：第一条是从内翅片
→
圆柱壳体
→
外翅片；第二条从电解液
→
圆柱壳体
→
外翅片，将内翅片和外翅片对应设置，从整体的热量传递路径上看，有效缩短了第一条路径的长度，而且翅片结构即第一路径将传递绝大部分的热量，从而进一步的加快热量从圆柱电池的内部向外部传递的速度，提高圆柱电池的散热效率。
21.优选的，所述内翅片呈矩形片状结构，且长度方向沿所述圆柱壳体轴向布置，宽度方向沿所述圆柱壳体的径向布置。与外翅片的布置结构类似，便于生产制造。
22.上述采用内翅片的技术方案中，所述内翅片内侧端面上均设置有弧形安装板，所
有的所述弧形安装板组成一个与所述柱壳本体同轴的圆柱安装面，所述安装面用于组装电池的内部结构，且相邻的两个所述弧形安装板之间留有间隙，所述间隙的宽度为所述弧形安装板宽度的1～1.5倍。
23.通过弧形安装板在圆柱壳体的内部组成一个平整的内部安葬面，便于安装电芯结构，组装方便，而且也进一步的加强圆柱电池的整体结构强度。
24.综上所述，采用上述圆柱电池，具有如下的有益效果：电池的柱壳本体表面自带加强筋，整个结构强度高，且加强筋在电池受到外力时，作为受力的主体承受冲击，使柱壳本体与内部电芯直接接触的的位置不会受到冲击，从而对电池内部电芯起到保护的作用；加强筋增加了壳体的表面面积，提升了电池的整体散热面积。
附图说明
25.在附图中：
26.图1为本实用新型圆柱电池的拆分结构图。
27.图2为本实用新型柱壳本体的环型筋条结构图。
28.图3为本实用新型柱壳本体的螺旋型筋条结构图。
29.图4为本实用新型柱壳本体的棱型筋条结构图。
30.图5为本实用新型柱壳本体的外翅片结构图。
31.图6为本实用新型柱壳本体的外翅片轴向结构图。
32.图中，1、柱壳本体；21、环型筋条；22、螺旋型筋条；23、棱型筋条；24、外翅片；25、内翅片；3、电芯；4、正极盖板；5、负极盖板；6、正极集流盘；7、负极集流盘；8、弧形安装板。
具体实施方式
33.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
34.如图1所示，本实用新型一种圆柱电池，包括柱壳本体1和设置在柱壳本体1内的电芯3，以及密封组接于柱壳本体1两端的正极盖板4和负极盖板5，电芯3由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，正极片与正极盖板4的正极集流盘6电性连接，负极片与负极盖板5的负极集流盘7电性连接，柱壳本体1的周表面上设有加强结构，加强结构包括若干从柱壳本体1的周表面向外侧凸出的加强筋。
35.如图2-4所示，为加强筋的一种结构形式。加强筋由柱壳本体1 局部向外侧凸起形成，且所有的加强筋的最外侧位于同一个与柱壳本体1同轴的圆柱面上。
36.使用时，将圆柱电池的电芯3封装在柱壳本体1内，制成圆柱电池，柱壳本体1周表面上的凸起部分作为柱壳本体1结构的加强，具有一定的抗形变能力的，使壳体不易变形。当圆柱电池受到外力的撞击或者挤压时，外力的冲击首先作用在加强结构的凸起部分，而凸起部分内部为中空结构，不与电池内部电芯3直接接触，从而起到一个受力缓冲层的作用，保护电池内部电芯3不被损伤。在电池注液时，电芯3与柱壳本体1间的间隙加大，电解液的注入更流畅，可以加快电池的注液速度，也可以增加单个电池的注液量，电池内部存储了更多的电解液用于电池在使用过程中的消耗，极大程度的延长了电池的循环寿命。另外，在使用过程中圆柱电池产生的热量都是通过柱壳本体1的外表面进行散发，即通过凸起结构
更大散热表面积向外散热速度快。
37.为了增强加强筋对整个柱壳本体1的加强效果，加强筋呈长条形，且截面呈圆弧状。截面呈圆弧状的加强筋，具有拱形的结构，相较于截面为三角形、矩形的加强筋，抗变形能力强，而且具有较大内侧腔室容置电解液，更多的外侧表面积散热。
38.加强筋与柱壳本体1一体成型。可选的，柱壳本体1的材质为铝、铜或不锈钢。柱壳本体1一般采用冲压成型，适合采用铝、铜或不锈钢等耐电解液材料。
39.如图2所示，为柱壳本体1的第一种结构样式，加强筋为沿柱壳本体1周向布置的环型筋条21，且环型筋条21在柱壳本体1轴线方向上均匀间隔布置。环型筋条21间隔设置，在内侧具有平整的内表面，利于电芯3的组装，整个结构简单，制造容易。
40.可选的，相邻的环型筋条21之间的间距为环型筋条21宽度的 1～1.5倍。根据环型筋条21的宽度值取间隔距离值，设计科学合理，保证柱壳本体1充足的结构强度。
41.如图3所示，为柱壳本体1的第二种结构样式，加强筋为沿柱壳本体1螺旋线布置的螺旋型筋条22，且螺旋型筋条22在柱壳本体1 轴线方向上紧密相连布置，使柱壳本体1的轴向截面呈波纹状。
42.将加强结构设计成螺旋状，设计巧妙，而且加强筋之间紧密相连布置，充分利用柱壳本体1的有限结构空间，增加其强度抵抗变形、增大散热面积和增大内部空腔容纳更多电解液。
43.如图4所示，为柱壳本体1的第三种结构样式，加强筋为沿柱壳本体1轴向布置的棱型筋条23，且环型筋条21在柱壳本体1圆周方向上均匀间隔布置。将加强筋设置在轴线方向上，结构简单，制造容易，方便电芯3的安装。
44.如图5和图6所示，为加强筋的另一种结构形式，加强筋为设置在柱壳本体1周表面外侧的翅片结构，翅片结构包括若干从柱壳本体 1的周表面向外侧延伸凸出的外翅片24。
45.使用时，圆柱电池电芯3上不断产生热量，这些热量都是先传递到自身金属柱壳本体1上，再通过柱壳本体1的表面进行散发，因此柱壳本体1表面积越大，散热速度越快，在圆柱电池的外表面上设置外翅片24，使最圆柱电池表面积大大增加，极大的提升了圆柱电池向外部散发热量的速度，进而提升整个电池的散热性能，降低圆柱电池的工作温度，延长电池的使用寿命。
46.如图5所示，外翅片24呈矩形片状结构，且长度方向沿柱壳本体 1轴向布置，宽度方向沿柱壳本体1的径向布置。可选的，在柱壳本体1的圆周方向上，外翅片24均匀间隔布置，且相邻的两个外翅片24之间的间距为外翅片24厚度的2～3倍。
47.翅片结构采用常用的片状排列的样式，散热表面积将成倍的增加，显著提升整个圆柱电池的散热性能，并且翅片之间采用合理的间距，有利于圆柱电池周围空气的流动，带走更多的热量，生产制造也容易。
48.如图5所示，柱壳本体1内表面上设有内翅片25，内翅片25从柱壳本体1的内表面向内侧延伸凸出，将电池内部的热量向柱壳本体 1传递。
49.柱壳本体1的内部设置有电芯3，并冲满着电解液，电芯3是产生热量的源头，然后传递到金属的柱形壳体进行散发，通过在柱壳本体1的内表面上设置内翅片25，增加圆柱电池内部的热量传递路径，以及热量交换的面积，从而加快将电芯3产生的热量传递到柱形壳体上。
50.可选的，内翅片25呈矩形片状结构，且长度方向沿柱壳本体1 轴向布置，宽度方向沿柱壳本体1的径向布置。与外翅片24的布置结构类似，便于生产制造。
51.如图5和图6所示，内翅片25与外翅片24在柱壳本体1的两侧对应设置，且内翅片25的宽度小于外翅片24。圆柱电池内部的热量传递到柱壳本体1外部有两种路径：第一条是从内翅片25
→
柱壳本体 1
→
外翅片24；第二条通过电解液
→
从柱壳本体1
→
外翅片24，结构设计时，将内翅片25和外翅片24对应设置，从整体的热量传递路径上看，有效缩短了第一条路径的长度，而且翅片结构即第一路径将传递绝大部分的热量，从而进一步的加快热量从圆柱电池的内部向外部传递的速度，提高圆柱电池的散热效率。
52.可选的，内翅片25内侧端面上均设置有弧形安装板8，所有的弧形安装板8组成一个与柱壳本体1同轴的圆柱安装面，安装面用于组装电池的内部结构。优选的，相邻的两个弧形安装板8之间留有间隙，间隙的宽度为弧形安装板8宽度的1～1.5倍。
53.通过弧形安装板8在柱形壳体的内部组成一个平整的内部安葬面，便于安装电芯3结构，组装方便，而且也进一步的加强圆柱电池的整体结构强度。
54.可选的，柱壳本体1的材质为铝、铜或不锈钢。圆柱筒壳本体一般采用冲压成型，将各个结构一体成型，适用于批量生产，而且适合采用铝、铜或不锈钢等耐电解液材料。
55.可选的，电芯3由正极片、负极片和隔膜卷绕而成，正极片与正极盖板4的正极集流盘6电性连接，负极片与负极盖板5的负极集流盘7电性连接。其中，正极片活性物质为lfp或ncm，负极片活性物质为石墨。
56.圆柱电池的生产过程如下：
57.①
将正极lfp或ncm、导电剂导电炭黑，碳纳米管，石墨烯、粘结剂聚偏氟乙烯，以n-甲基吡咯烷酮作为溶剂按比例混合均匀得到正极浆料，再将正极浆料涂覆在铝箔上，真空干燥得到正极片；
58.②
将石墨、苯乙烯丁二烯橡胶、羧甲基纤维素钠、导电剂导电炭黑，碳纳米管，石墨烯，以去离子水作为溶剂按比例混合均匀得到负极浆料，再将负极浆料涂覆在铜箔上，真空干燥得到负极片；
59.③
将正极片、负极片和隔膜按照常规的锂电池组装方式进行卷绕，得到卷绕好的电芯3；
60.④
卷绕好的电芯3装入到表面自带环状弧形凸起的柱壳本体1，正极片通过铝箔与正极盖板4的正极集流盘6电性连接，负极片通过铜箔与负极盖板5的负极集流盘7电性连接；
61.⑤
通过激光焊接的方式将电池正极盖板4、负极盖板5与柱壳本体1进行密封；
62.⑦
盖板密封后，对电池进行注液、化成、分容，最终得到表面自带环状弧形凸起的圆柱电池。
63.最后应当说明的是：以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本实用新型后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。