CN114597504A - 一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，包括用于存放电池电芯组件的钢壳、在所述钢壳底部设有于有焊接负极引线的正极集流盘、位于钢壳上端的用于将引至钢壳顶部附近的负电极引线焊接的负极集流盘和以及位于负极集流盘上用于防爆的防爆片；所述负极集流盘中部区域设有用于注入电解液的中孔。通过将揉平的极耳焊接在正、负集流盘上，并用防爆片封口，由于正、负极减少了连通的引线距离，克服了内阻；同时，较之前锂电池结构，该锂电池的安全组件结构少，减少了安全组件的焊接工艺，组装工序可实现自动化工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件。
背景技术
按照封装形式，当前我们锂电池主要分成三种形式：方型、软包和圆柱型。
圆柱形锂电池按照阳极材料不同，可分为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、钴锰混合、三元材料等不同类型。目前，圆柱主要以钢壳圆柱磷酸铁锂电池为主，这种电池的表现为容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流放电、电化学性能稳定、使用安全、工作温度范围宽、对环境友好。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。
典型的圆柱形电池的结构包括：正极盖、安全阀、PTC元件、电流切断机构、垫圈、正极、负极、隔离膜、壳体。最早的圆柱形锂电池是由日本SONY公司于1992年发明的18650锂电池，因为18650圆柱形锂电池的历史相当悠久，所以市场的普及率非常高，圆柱形锂电池采用相当成熟的卷绕工艺，自动化程度高，产品品质稳定，成本相对较低。圆柱形锂电池有诸多型号，动力型圆柱锂电池有18650、21700等。
方形锂电池通常是指铝壳或钢壳方形电池，方形电池的普及率在国内很高，随着近年汽车动力电池的兴起，汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显，国内动力电池厂商多采用电池能量密度较高的铝壳方形电池为主，因为方形电池的结构较为简单，不像圆柱电池采用强度较高的不锈钢作为壳体及具有防爆安全阀的等附件，所以整体附件重量要轻，相对能量密度较高。方型电池采用卷绕和叠片两种不同的工艺。
但由于方形锂电池可以根据产品的尺寸进行定制化生产，所以市场上有成千上万种型号，而正因为型号太多，工艺很难统一。方形电池在普通的电子产品上使用没有问题，但对于需要多只串、并联的工业设备产品，最好使用标准化生产的圆柱形锂电池，这样生产工艺有保证，以后也更容易找到可替换的电池。
软包锂电池是液态锂离子电池套上一层聚合物外壳，与其他电池最大的不同之处在于软包装材料(铝塑复合膜)，这也是软包锂电池中最关键、技术难度最高的材料。软包装材料通常分为三层，即外阻层(一般为尼龙BOPA或PET构成的外层保护层)、阻透层(中间层铝箔)和内层(多功能高阻隔层)。
软包电池的包装材料和结构使其拥有下面一系列优势：1)安全性能好软包电池在结构上采用铝塑膜包装，在发生安全隐患的情况下软包电池最多只会鼓气裂开，而不像钢壳铝壳电芯那样会发生***。2)重量轻，软包电池重量较同等容量的钢壳锂电轻40％，较铝壳电池轻20％。3)容量大，软包电池较同等规格尺寸的钢壳电池容量高10～15％，较铝壳电池高5～10％。4)内阻小，软包电池的内阻较小，目前国产软包电池芯的内阻最小可做到35mΩ以下，极大的降低了电池的自耗电。5)设计灵活，软包电池的形状可根据客户的需求定制，开发新的电芯型号。
综上所述，在电池形状方面：方形锂电池可以是任意大小，所以是圆柱电池不能比的；在倍率特性方面，圆柱形锂电池焊接多极耳的工艺限制，所以倍率特性稍差于方形多极耳方案；在放电平台方面，采用相同的正极材料、负极材料、电解液所以理论上放电平台是一致的，但是方形电池内阻稍占优势，所以放电平台稍微高一点；在产品工艺方面，圆柱锂电池工艺非常成熟，极片公有二次分切缺陷机率低，且卷绕工艺较叠片工艺成熟度及自动化程度都要高叠片工艺目前还在采用半手工方式，所以对于电池的品质存在不利影响；在极耳焊接方面，圆柱锂电池极耳较方形锂电池更易焊接，方形电池易产生虚焊影响电池品质，但圆柱锂电池由于从电芯底部引到上盖顶部焊接，导致电阻远大于方型电池，当作为动力电池时，充放电时间长；在PACK成组方面，圆形电池相对具有更易用特点，所以PACK方案简单，由于其圆柱面接触有间隙，所以散热效果好，方形电池PACK时要解决好散热的问题。
目前传统型动力圆柱型由于其电阻较大，应用于动力方面的主要形式包括18650、21700型电池，其中，18和21都表示直径，65和70表示高度，单位是厘米，电池容里较小，提供较大动力时，需要数量大，给电池管理带来很大难度，在某新能源汽车上需要七千多节串联在一起，电池管理***复杂，仅一到两家公司有能力提供安全管理***，充电时间长，续航里程短，且占居整车较大重量比和体积比。
如图1，当前，一种新式的大容量电池，46850型发布，该型结构“对预弯折后的极组端面进行揉平，形成平整端面，后序进行集流盘焊接，揉平后极组与集流盘焊接深度一致性。这种大容量电池对焊接的安全组件有较大的性能要求和结构要求，因此，如何设计相互深度焊接一致性高的安全组件，并降低安全组件对钢壳体积占用，减小内阻，是锂电池安全组件企业面临的一项重要技术难题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其很好的解决了大型号圆柱型电池的焊接问题和安全问题，解决上述内阻大的技术问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，包括用于存放电池电芯组件的钢壳、在钢壳底部设有于有焊接正极极耳的正极集流盘、位于钢壳上端的用于将引至钢壳顶部附近的负电极极耳焊接的负极集流盘和以及位于负极集流盘上用于防爆的防爆片；负极集流盘中部区域设有用于注入电解液的注液孔，负极集流盘和正极集流盘具有焊接部和孔部，焊接部用于焊接极耳。
进一步地，所述负极集流盘和正极集流盘设有焊接部，孔部为与焊接部交错间隔设置。
进一步地，所述负极集流盘由钢材制成，所述正极集流盘由铝材制成。
进一步地，在所述焊接部的表面上设置有防止反光的凹凸面。
进一步地，所述钢壳底部设有底孔，该底孔用铆钉封住，在铆钉与底孔之间设有绝缘圈。
进一步地，所述防爆片设有弧形的防爆刻线，沿所述防爆刻线外侧适当位置设有若干个防断开的加强筋。
进一步地，所述防爆刻线设为270°～355°。
进一步地，所述防爆片设有焊接***部，该焊接***部与钢壳焊接。
进一步地，所述防爆片设有密封圈。
进一步地，负极集流盘边缘设有向上用于焊接的***边缘，在该***边缘上设有若干个缺口。
进一步地，在负极集流盘的中部区域设有若干个拱起的拱起部，该拱起部交错分布，用于焊接防爆片。
进一步地，若干个拱起部之间形成多个花瓣形状的若干个扇形区，该扇形区与负极集流盘朝向边缘一侧之间设有间隙。
本发明的有益效果为：
1、本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，通过将揉平的极耳焊接在正、负集流盘上，并用防爆片封口，由于正、负极减少了连通的引线距离，克服了内阻；同时，较之前锂电池结构，该锂电池的安全组件结构少，减少了安全组件的焊接工艺，组装工序可实现自动化工业化生产。
2、本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，通过在负集流盘上设置注液孔，实现焊接后向电芯组件注液，克服了加工安全问题。
3、由于原锂电池结构的盖帽需要防爆片、顶盖、孔板等结构，而该安全组件中仅需要防爆片结构，大大减少了组件焊接难度，并且降低了对钢壳的体积，相对增大了电池容量空间。
4、由于正、负集流盘设置了焊接部，减少了焊接面，且若干个焊接部之间形成的孔部，防止了焊接过程中的烟尘落入到内部区域。
附图说明
图1是本发明背景技术图；
图2是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的整体结构图；
图3是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的负极流盘示意图；
图4是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的负极流盘示意图；
图5是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的一种实施例防爆片示意图；
图6是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的另一种实施例防爆片示意图；
图7是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的钢壳示意图；
图8是本发明一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件的另一种实实施例负极集流盘示意图。
图中：1-钢壳；11-第一绝缘垫；12-铆钉；13-底孔；14-第二绝缘垫；2-正极集流盘；3-负极集流盘；30-***边缘；31-注液孔；32-焊接部；33-孔部；34-缺口；35-拱起部；36-扇形区；37-间隙；4-防爆片；41-防爆刻线；42-加强筋；43-焊接***部。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例中，一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，包括用于存放电池电芯组件01的钢壳1、在钢壳1底部设有于有焊接正极极耳012的正极集流盘2、位于钢壳1上端的用于将引至钢壳顶部附近的负电极极耳011焊接的负极集流盘3和以及位于负极集流盘3上用于防爆的防爆片4；负极集流盘3中部区域设有用于注入电解液的注液孔31，负极集流盘3和正极集流盘2具有焊接部32和孔部33，焊接部32用于焊接极耳。该安全组件中由于设置正、负极集流盘并设置了若干个焊接部32和孔部33，焊接区域小，焊接工艺简化，孔部可以实现内部气压的排空，减少对集流盘压力，且防止焊接烟尘落入。
在本实施例中，负极集流盘3和正极集流盘2设有3～5个焊接部32，孔部33为与焊接部32交错间隔，孔部33可以选择开设为若干个圆形孔、长腰形孔、异形孔等形状，也可以由焊接部32之间围合而成。在本实施例中，孔部设计为长腰形孔，设计成三组，每组设计3个。
为了防止激光焊接时的影响，在焊接部31的表面上设置为防止反光的凹凸面34。
在本实施例中，钢壳1底部设有底孔13，该底孔13用铆钉12封住，在铆钉12与底孔13之间设有第一绝缘圈11，在。
具体地，防爆片设有防爆刻线41，防爆刻线41外侧设有若干个防断开的加强筋42。更具体地，防爆刻线设为270°～355°。
在另一种实施例中，防爆片设有焊接***部43，该焊接***部43与钢壳焊接，这种设置使防爆片4可以直接封住钢壳1。
在其他的一些实施例中，防爆片4上设有密封圈。
在本实施例中，负极集流盘3由铜材制成，正极集流盘2由铝材制成。
实施例2
与实施例不同之处是，在负极集流盘3边缘设计成向上***边缘33，由于该***边缘33向钢壳1有一定的张力，易于将钢壳1和负极集流盘3焊接在一起。更具体地，在***边缘33上设计多个缺口34，防止预装时张力大，对负极集流盘3及钢壳1产生形变，同时减小面张力对钢壳1的影响，能够使焊接易于形成焊接一致的平面。此外，在负极集流盘3中部设有若干个拱起的拱起部35，该拱起部35用于焊接防爆片4。若干个拱起部35之间形成多个花瓣形状的若干个扇形区36，该扇形区36与负极集流盘朝向边缘一侧之间设有间隙37。在该实施例中，缺口34设计成3～6个，对应的***边缘30被缺口34分隔成3～6，拱起部35也设计成3～6个，形成的扇形区36也为3～6个。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，包括用于存放电池电芯组件的钢壳、在钢壳底部设有于有焊接正极极耳的正极集流盘、位于钢壳上端的用于将引至钢壳顶部附近的负电极极耳焊接的负极集流盘和以及位于负极集流盘上用于防爆的防爆片；负极集流盘中部区域设有用于注入电解液的注液孔，负极集流盘和正极集流盘具有焊接部和孔部，焊接部用于焊接极耳。
2.如权利要求1所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，所述负极集流盘和正极集流盘设有焊接部，孔部为与焊接部交错间隔设置。
3.如权利要求2所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，所述负极集流盘由钢材制成，所述正极集流盘由铝材制成。
4.如权利要求3所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，在所述焊接部的表面上设置有防止反光的凹凸面。
5.如权利要求1所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，负极集流盘边缘设有向上用于焊接的***边缘，在该***边缘上设有若干个缺口。
6.如权利要求5所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，在负极集流盘的中部区域设有若干个拱起的拱起部，该拱起部交错分布，用于焊接防爆片。
7.如权利要求4或6所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，所述钢壳底部设有底孔，该底孔用铆钉封住，在铆钉与底孔之间设有绝缘圈。
8.如权利要求4或6所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，所述防爆片设有弧形的防爆刻线，沿所述防爆刻线外侧适当位置设有若干个防断开的加强筋。
9.如权利要求8所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，所述防爆刻线设为270°～355°。
10.如权利要求8所述的一种低内阻的无极耳圆柱形锂电池的安全组件，其特征在于，所述防爆片设有焊接***部，该焊接***部与钢壳焊接。
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