圆柱电池和用电装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种圆柱电池和用电装置。


背景技术：

2.近年来，新能源的发展引人注目，特别是锂离子电池的高速发展，成为新能源行业中人们关注的焦点，锂离子电池的安全性能也越来越受到人们的重视，直接关系到锂离子电池是否能够大规模推广应用。在一些相关技术中，锂离子存在电池散热困难等问题，进而影响锂离子电池工作的稳定性和可靠性，不利于锂离子电池的大规模推广应用。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种圆柱电池，所述圆柱电池能实现快速散热，安全性能和工作可靠性高，并且有利于实现快速充放电。
4.本实用新型的另一个目的在于提出一种具有上述圆柱电池的用电装置。
5.根据本实用新型实施例的圆柱电池，包括：壳体；电芯卷绕体，所述电芯卷绕体设于所述壳体内，所述电芯卷绕体包括卷绕布置的第一极片、第二极片和隔膜，所述第一极片和所述第二极片的极性相反并通过所述隔膜隔开，所述第一极片包括涂覆有涂层的涂布区和未涂覆涂层的涂布留白区，在平行于所述电芯卷绕体的卷绕轴线的第一方向上，所述涂布留白区位于所述涂布区的一端，所述涂布留白区与对应端所述壳体的端壁接触。
6.根据本实用新型实施例的圆柱电池，通过第一极片包括涂布区和涂布留白区，涂布留白区与对应端壳体的端壁接触，能将第一极片产生的热量传递至壳体，实现快速散热，避免极片在工作时出现热量堆积，有利于确保圆柱电池的电化学性能，进而有利于实现圆柱电池快速充放电。并且能够有效提高圆柱电池的安全性能和工作可靠性，此外，实现散热效果的方式十分简单，有利于实现圆柱电池的大规模推广应用。
7.另外，根据本实用新型上述实施例的圆柱电池还可以具有如下附加的技术特征：
8.根据本实用新型的一些实施例，在所述第一方向上，所述涂布留白区尺寸为1mm～10mm。
9.根据本实用新型的一些实施例，所述涂布留白区沿所述电芯卷绕体的卷绕方向连续延伸。
10.根据本实用新型的一些实施例，所述涂布区对应所述隔膜设置，所述涂布留白区的至少一部分在所述第一方向上超出所述隔膜。
11.根据本实用新型的一些实施例，所述第一极片设有至少一个第一极耳，所述第二极片设有至少一个第二极耳，所述第一极耳和所述第二极耳均为1～3个。
12.根据本实用新型的一些实施例，所述第一极耳弯折延伸且包括第一段和第二段，所述第一段与所述第一极片连接，所述第二段与所述壳体的端壁面接触。
13.根据本实用新型的一些实施例，所述第二段的厚度小于或等于0.5mm。
14.根据本实用新型的一些实施例，所述第二段相对于相连的所述第一段向靠近所述电芯卷绕体卷绕轴线方向弯折，当所述第一极耳的数量为多个时，多个所述第一极耳的所述第二段层叠布置。
15.根据本实用新型的一些实施例，所述第一极片为负极极片，所述第二极片为正极极片，所述第一极耳包括第一负极极耳和第二负极极耳，所述第一负极极耳和所述第二负极极耳具有与所述负极极片相连的连接端，所述第二极耳具有与所述正极极片相连的连接端，所述第一负极极耳的所述连接端与所述电芯卷绕体的卷绕轴线的间距为l1，所述第二负极极耳的所述连接端与所述电芯卷绕体的卷绕轴线的间距为l2，任意所述第二极耳的所述连接端与所述电芯卷绕体的卷绕轴线的间距大于l1且小于l2。
16.根据本实用新型的一些实施例，所述第一负极极耳的所述第二段朝向所述壳体端壁面的延伸尺寸小于所述第二负极极耳朝向所述壳体端壁面的所述第二段的延伸尺寸。
17.根据本实用新型实施例的用电装置包括根据本实用新型实施例的圆柱电池，所述圆柱电池用于为所述用电装置提供电能。
18.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
19.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
20.图1是根据本实用新型实施例的圆柱电池的结构示意图；
21.图2是根据本实用新型实施例的负极极耳焊接前的结构示意图；
22.图3是根据本实用新型实施例的负极极耳焊接后的结构示意图；
23.图4是根据本实用新型实施例的正极极片、负极极片和隔膜的层叠示意图。
24.附图标记：
25.圆柱电池100；
26.电芯卷绕体10；极芯孔11；壳体12；第二极耳13；第一极耳14；第一段141；第二段142；第一负极极耳15；第二负极极耳16；第一极片17；第二极片18；隔膜19；极片21；极耳22。
具体实施方式
27.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
29.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征，“多个”的含义是两个或两个以上，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
30.下面参考附图描述根据本实用新型实施例的圆柱电池100。
31.在一些相关技术中，通过改变正极极耳和负极极耳在正极极片和负极极片卷绕后的相对位置，解决圆柱电池的散热问题。
32.而在本技术中，参照图1-图4所示，根据本实用新型实施例的圆柱电池100可以包括：壳体12和电芯卷绕体10。
33.具体而言，电芯卷绕体10可以设于壳体12内，壳体12可以为电芯卷绕体10提供稳定的工作环境，例如可以遮挡灰尘等杂物进行电芯卷绕体10中，避免影响电芯卷绕体10的工作稳态。
34.并且，电芯卷绕体10可以包括卷绕布置的两个极片21和隔膜19，即第一极片17、第二极片18和隔膜19，其中第一极片17和第二极片18的极性相反并通过隔膜19隔开，例如第一极片17可以为正极极片，第二极片18为负极极片。也可以是第一极片17为负极极片，第二极片18为正极极片。隔膜19设置于第一极片17和第二极片18之间，用于防止第一极片17与第二极片18直接接触而造成短路。第一极片17可以包括涂覆有涂层的涂布区和未涂覆涂层的涂布留白区，例如可以是正极极片13包括涂布区和涂布留白区，或者负极极片17包括涂布区和涂布留白区。涂覆涂层指的是对极片21的集流体进行敷料。
35.为了解决圆柱电池100散热困难的问题，提高圆柱电池100的安全性能，如图2和图4所示，在平行于电芯卷绕体10的卷绕轴线的第一方向上，涂布留白区可以位于涂布区的一端，且涂布留白区可以与对应端壳体12的端壁接触。
36.由此，通过涂布留白区与壳体12端壁接触，可以将圆柱电池100在工作过程中产生的热量通过涂布留白区传递至壳体12，例如，壳体12端壁可以由金属材质制成，金属材质具有良好的导热性，进而壳体12端壁可以快速将热量传递出电芯卷绕体10，可以避免在电芯卷绕体10中出现热量堆积，有利于确保电芯卷绕体10的电化学性能，能够实现圆柱电池100的快速充放电。
37.相较于一些相关技术，本技术方案通过涂布留白区与壳体12端壁接触实现快速散热，解决圆柱电池100散热困难问题的方式十分简单，并且散热效果良好。此外无需在卷绕极片形成电芯卷绕体10的过程中精准计算极耳的设置位置，有利于实现圆柱电池100的大规模推广应用。
38.并且，可以通过合理设计涂布留白区与壳体12端壁的接触面积，例如，在不影响电芯卷绕体10的电化学性能的提前下，使涂布留白区与壳体12端壁的接触面积尽可能大，由此能够使导热效率更高，更有利于避免出现热量堆积，实现快速散热。并且有利于实现圆柱电池100的快速充放电，同时有利于提高圆柱电池100的安全性能和工作可靠性。
39.根据本实用新型实施例的圆柱电池100，通过第一极片17包括涂布区和涂布留白区，涂布留白区与对应端壳体12的端壁接触，能将极片产生的热量传递至壳体12，实现快速散热，避免第一极片17在工作时出现热量堆积，进而提高圆柱电池100的安全性能和工作可
靠性，有利于确保圆柱电池100的电化学性能，实现圆柱电池100快速充放电。此外，通过涂布留白区与壳体12的端壁接触可实现换热，实现散热效果的方式十分简单，有利于实现圆柱电池100的大规模推广应用。
40.在本实用新型的一些实施例中，在第一方向上，涂布留白区的尺寸可以为1mm～10mm，例如，可以为1mm、4mm、8mm、10mm等，这些都在本实用新型的保护范围之内。
41.通过在上述范围内合理选择涂布留白区尺寸，能够使涂布留白区与壳体12端壁充分接触，实现热量的快速传递，避免热量堆积而发生热失控，确保电芯卷绕体10的电化学性能，避免涂布留白区与壳体12端壁接触时变形导致短路，避免达不到散热效果；同时能够节约涂布留白区的用料，有利于提高第一极片17的利用率，避免减少敷料量，避免降低电容量。
42.为了使热量传递的效果更好，在一些实施例中，涂布留白区可以沿电芯卷绕体10的卷绕方向连续延伸。换言之，涂布留白区绕电芯卷绕体10的卷绕轴线呈螺旋状延伸，且涂布留白区的总卷绕长度等于电芯卷绕体10中每个第一极片17的总卷绕长度。由此，可以使第一极片17与壳体12端壁的接触面积更大，更有利于实现热量的传递，第一极片17上任意区域产生的热量都可以通过涂布留白区迅速传递至壳体12端壁，避免第一极片17上某一区域的热量不能及时传递而造成热量堆积，更有利于确保电芯卷绕体10的电化学性能。
43.在本实用新型的一些实施例中，
44.涂布区可以对应隔膜19设置，涂布留白区的至少一部分在第一方向上超出隔膜19，即涂布留白区的至少一部分在第一方向上与隔膜19错开布置，例如可以是涂布留白区在第一方向上完全超出隔膜19，也可以是一部分涂布留白区在第一方向上超出隔膜19、另一部分涂布留白区对应隔膜19设置。
45.由此使涂布留白区可以与壳体12的端壁直接接触实现热量的传递，隔膜19不会对涂布留白区与壳体12的端壁接触造成干扰，从而不会对涂布留白区的换热效果造成结构阻碍。由于涂布留白区不进行敷料涂布，涂布留白区可以直接、充分与壳体12端壁接触，能使热量传递的效果更好。并且，由于涂布留白区未经涂布处理，涂布留白区超出隔膜19也不会影响圆柱电池100的工作状态，进而有利于使圆柱电池100充放电的工作状态更加稳定。
46.根据本实用新型的一些实施例，第一极片17可以设有至少一个第一极耳14，第二极片18可以设有至少一个第二极耳13，第一极耳14和第二极耳13均为1～3个。例如可以为1个、2个或3个。通过在上述范围内合理选择极耳22的数量，有利于实现圆柱电池100的大倍率放电。并且，在极耳14与壳体12端壁焊接的一些实施例中，有利于使极耳22与壳体12端壁的焊接操作更加便捷。同时，有利于减小极耳22与壳体12端壁接触后，对极片21与壳体12端壁接触发生结构干涉。举例而言，在一些实施例中，第一极片17为负极极片，第一极耳14为负极极耳，并且第二极片18为正极极片，第二极耳13为正极极耳。
47.根据本实用新型的一些实施例，如图1、图2和图3所示，第一极耳14弯折延伸，例如，可以向远离电芯卷绕体10卷绕轴线的方向弯折，也可以向靠近电芯卷绕体10卷绕轴线的方向弯折。并且第一极耳14可以包括第一段141和第二段142，其中，第一段141可以与第一极片17连接，第二段142可以与壳体12的端壁面接触。由此，通过第二段142与壳体12端壁接触，可以实现热量传递及导电效果。
48.并且，第一极耳14的厚度较小，例如厚度为0.1mm左右，第一极耳14的第二段142与
壳体12端壁接触后，涂布留白区可以发生轻微形变以与壳体12端壁接触，因而第二段142并不会对涂布留白区与壳体12端壁的接触造成结构干涉，第一极耳14可以与涂布留白区同时进行热量传递，能使圆柱电池100的散热更加快速，进而有利于提高圆柱电池100的安全性能。
49.在一些实施例中，如图1和图3所示，第二段142可以与壳体12端壁焊接，可以使电芯卷绕体10固定安装于壳体12，使电芯卷绕体10的工作状态更加稳定。并且可以通过第一极耳14进行导电，有利于实现圆柱电池100的大倍率放电。
50.在第一极耳14包括第二段142的一些实施例中，第二段142的厚度可以小于或等于0.5mm。例如，第二段142的厚度可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm等，这些都在本实用新型的保护范围之内。通过第二段142的厚度在上述范围内，在能实现快速散热及导电效果的同时，减小对涂布留白区与壳体12端壁的接触发生结构干涉，涂布留白区不需要发生较大形变即可与壳体12的端壁接触。并且，通过在上述范围合理选择第二段142的厚度，可以使第二段142与壳体12端壁的焊接操作更加方便。
51.在第一极耳14包括第一段141和第二段142的一些实施例中，如图3所示，第二段142可以相对于相连的第一段141向靠近电芯卷绕体10轴线方向弯折。当对应第一极耳14的数量为多个时，多个第一极耳14的第二段142层叠布置，换言之，多个第二段142的至少一部分沿电芯卷绕体10的轴向投影重合，有利于使多个第一极耳14的第二段142与壳体12端壁进行接触，所能实现的换热效果更好。在本实用新型的一些实施例中，如图2所示，第二极片18可以为正极极片，第一极片17可以为负极极片，第一极耳14可以包括第一负极极耳15和第二负极极耳16。并且，第一负极极耳15和第二负极极耳16可以具有与负极极片相连的连接端，第二极耳13可以具有与正极极片相连的连接端。
52.其中，第一负极极耳15的连接端(即第一负极极耳15与负极极片的连接处)与电芯卷绕体10的卷绕轴线的间距为l1，第二负极极耳16的连接端与电芯卷绕体10的卷绕轴线的间距为l2，任意第二极耳13的连接端与电芯卷绕体10的卷绕轴线的间距大于l1且小于l2。
53.具体地，在通过卷绕工艺形成电芯卷绕体10之后，第一负极极耳15耳距离电芯卷绕体10轴线的距离最小，第二极耳13、第二负极极耳16距离电芯卷绕体10轴线的距离递增。由此，可以避免第二极耳13与第一极耳14直接接触导致短路。并且，在卷绕方向上，第二极耳13位于两个第一极耳14之间，有利于缩短电流流经的路径，进而有利于实现圆柱电池100的快速充放电。
54.在第一极耳14为两个的一些实施例中，如图2和图3所示，第一负极极耳15的第二段142朝向壳体12端壁面的延伸尺寸小于第二负极极耳16朝向壳体12端壁面的第二段142的延伸尺寸。通过合理设计第一负极极耳15的第二段142朝向壳体12端壁面的延伸尺寸和第二负极极耳16朝向壳体12端壁面的第二段142的延伸尺寸，使第二负极极耳16的第二段142与第一负极极耳15的第二段142可以层叠布置，以便于与壳体12的端壁进行连接，连接操作更方便。例如在第一极耳14与壳体12端壁焊接的一些实施例中，有利于使两个第一极耳14的重叠区域同时与壳体12端壁进行焊接，焊接操作更加方便，有利于提高制件加工的效率。
55.在一些具体的实施例中，如图3所示，电芯卷绕体10上可以设置极芯孔11，极芯孔11为电芯卷绕体10上沿电芯卷绕体10轴线延伸的通道，例如，极芯孔11可以为圆柱形通道。
焊针可以通过极芯孔11对多个第二段142进行焊接，可以提升焊接效率，并且能够使多个第一极耳14与壳体12端壁稳固连接，使电芯卷绕体10的工作状态更加稳定。
56.根据本实用新型实施例的用电装置可以包括根据本实用新型实施例的圆柱电池100，圆柱电池100可以用于为用电装置提供电能，以确保用电装置能正常工作，例如用电装置可以是电动自行车、电动摩托车、电动汽车等。
57.由于根据本实用新型实施例的圆柱电池100具有上述有益效果，根据本实用新型实施例的用电装置，通过第一极片17包括涂布区和涂布留白区，涂布留白区与对应端壳体12的端壁接触，能将第一极片17产生的热量传递至壳体12，实现快速散热，避免极片21在工作时出现热量堆积，进而提高圆柱电池100的安全性能和工作可靠性，有利于确保圆柱电池100的电化学性能，实现圆柱电池100快速充放电。此外，通过涂布留白区与壳体12的端壁接触可实现换热，实现散热效果的方式十分简单，有利于实现圆柱电池100的大规模推广应用。
58.根据本实用新型实施例的用电装置和圆柱电池100的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
59.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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
60.在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。