CN109004261A - 一种电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池。该电池包括电芯，所述电芯包括极片单元和芯柱,所述极片单元卷绕在所述芯柱的外侧，所述芯柱包括至少一个电连接部,所述电连接部包括弹性元件、主体部和位于所述主体部的一端的导体部,所述弹性元件被配置为对所述导体部形成预弹力，以使所述导体部与所述电芯以外的设备抵接,所述极片单元的位于内侧的一个集流体与所述芯柱连接，并与所述导体部导通。

Description

一种电池

技术领域

本发明涉及储能设备技术领域，更具体地，涉及一种电池。

背景技术

一些电池，尤其是锂离子电池，通常包括壳体、盖帽和电芯。电芯位于壳体的内腔中，并与壳体绝缘。盖帽盖合在壳体的开口端。电芯由极片单元通过卷绕的方式制作而成。极片单元包括贴合在一起的正极片、隔膜和负极片。正极片的集流体与盖帽焊接。帽盖形成电池的正极。负极片的集流体与壳体焊接。壳体的底部作为电池的负极。

然而，一些微型电池由于尺寸很小，最大尺寸通常小于10mm，并且极片单元的结构强度较低，故在进行卷绕时，极片单元很难形成设定形状的卷状结构，电池的良品率降低。

此外，微型电池的壳体和盖帽均很小，集流体在进行焊接时，作业空间有限，很难焊接到位。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种电池的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种电池。该电池包括电芯，所述电芯包括极片单元和芯柱,所述极片单元卷绕在所述芯柱的外侧，所述芯柱包括至少一个电连接部,所述电连接部包括弹性元件、主体部和位于所述主体部的一端的导体部,所述弹性元件被配置为对所述导体部形成预弹力，以使所述导体部与所述电芯以外的设备抵接,所述极片单元的位于内侧的一个集流体与所述芯柱连接，并与所述导体部导通。

可选地，所述主体部包括筒状部，所述弹性元件和所述导体部均位于所述筒状部的内腔中，所述筒状部的开口端设置有用于阻止所述导体部脱落的止挡部，所述弹性元件的一端与所述主体部或者所述芯柱的其他部位相抵，另一端与所述导体部相抵。

可选地，所述筒状部包括导体层和覆盖在所述导体层外的绝缘层，所述筒状部的侧壁上开设有通孔，所述集流体从所述通孔穿过，并与所述导体层导通，所述导体层与所述导体部导通。

可选地，所述集流体通过焊接或者导电胶水与所述导体层连接。

可选地，所述电芯包括绝缘部和位于所述绝缘部沿轴向的两端的两个所述电连接部，两个所述电连接部的导体部位于各自所述主体部的远离所述绝缘部的一端。

可选地，还包括设置在所述芯柱的两端的支撑板，所述芯柱和两个所述支撑板连接在一起，以形成工字型结构，所述极片单元位于两个所述支撑板之间。

可选地，在至少一个所述支撑板上设置有缺口，所述缺口被配置为用于其中一个集流体从所述工字型结构内伸出。

可选地，所述支撑板与所述芯柱可拆卸地连接。

可选地，所述电池还包括壳体，所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和所述第二外壳均包括直筒体和位于所述直筒体的一端的底部，所述第一外壳和所述第二外壳对插，所述第一外壳的直筒体位于所述第二外壳的直筒体的外侧，在所述第一外壳和所述第二外壳之间形成容纳腔，所述电芯位于所述容纳腔中，两个所述底部分别与两个所述导体部相抵；或者

两个所述底部的与各自的所述导体部相对应的部位形成贯穿孔，以使所述导体部能够从所述贯穿孔穿出，两个所述导体部分别作为所述电池的正极和负极。

可选地，所述第一外壳的直筒体和所述第二外壳的直筒体相对应的位置设置有凸起部和/或凹陷部，以使所述第一外壳和所述第二外壳卡接。

根据本公开的一个实施例，电芯包括芯柱。极片单元卷绕在芯柱外侧。芯柱为极片单元的卷绕过程提供了结构支撑。在进行卷绕时，极片单元的一个集流体固定在芯柱上，并绕着芯柱层叠卷绕。通过这种方式，极片单元的卷绕更加容易。

此外，由于芯柱的存在，在进行卷绕时，极片单元能被有效地撑紧，从而使得其能够牢固地卷绕在芯柱上，并且能够防止卷绕时发生偏斜。

此外，由于芯柱的设置，使得相同直径的卷芯，被卷绕进的极片单元的长度更长，从而使得电池的容量更大。

此外，集流体与芯柱连接，通过电连接部与外部电路或者壳体导通。相对于将集流体焊接到壳体或者盖帽上，由于不需要在狭小的空间内作业，故这种方式使得集流体的连接更容易，提高了良品率。

此外，芯柱适用于更小型的电池的制作，例如，极片单元的宽度能达到10mm以下。卷绕成型的卷芯的厚度能达到2mm以下。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的工字型结构的示意图。

图2是根据本发明的一个实施例的电芯的装配图。

图3是根据本发明的一个实施例的电芯的剖视图。

图4是根据本发明的一个实施例的电池的剖视图。

图5是根据本发明的一个实施例的第一外壳或第二外壳的剖视图。

图6是根据本发明的一个实施例的电芯的俯视图。

图7是根据本发明的一个实施例的另一种电芯的俯视图。

图8是根据本发明的一个实施例的另一种工字型结构的示意图。

图9是根据本发明的一个实施例的电池的分解图。

附图标记说明：

11：导体部；12：支撑板；13：通孔；14：芯柱；16：电连接部；17：筒状部；18：弹簧；19：极片单元；20：正极集流体；21：负极集流体；22：第一外壳；23：第二外壳；24：直筒体；25：底部；26：绝缘部；27：绝缘膜；28：凹陷部；29：开口端；30：缺口；31：密封圈。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本发明的一个实施例，提供了一种电池。如图1-3所示，该电池包括电芯。电芯用于存储电能。电芯包括极片单元19和芯柱14。极片单元19呈片状结构，其可以被卷绕，以形成卷芯。芯柱14呈柱状结构，具有设定的结构强度。

极片单元19卷绕在芯柱14的外侧。芯柱14包括至少一个电连接部16。电连接部16用于使极片单元19的一个极片与外部电路或者壳体导通。电连接部16包括弹性元件、主体部和位于主体部的一端的导体部11。弹性元件被配置为对导体部11形成预弹力，以使导体部11与电芯以外的设备抵接，例如电池的壳体、盖帽或者外部设备等。极片单元19的位于内侧的一个集流体与芯柱14连接，并与导体部11导通。

具体地，弹性元件为弹片、弹簧18或者弹性橡胶件等。弹性元件提供弹力。主体部用于形成芯柱14的整体结构。例如，主体部呈筒状结构。优选地，主体部和导体部11均为导体，例如，不锈钢、铜合金、铝合金等金属材料或者石墨、导电玻璃、导电塑料、导电陶瓷等非金属材料。这样，导体部11和主体部可以形成导通。位于内侧的集流体是指极片单元19在卷绕之后靠近中心的集流体。例如，集流体位于极片单元19的始端，即卷绕时的起始端。

在本发明实施例中，电芯包括芯柱14。极片单元19卷绕在芯柱14外侧。芯柱14为极片单元19的卷绕过程提供了结构支撑。在进行卷绕时，极片单元19的一个集流体固定在芯柱14上，并绕着芯柱14层叠卷绕。通过这种方式，极片单元19的卷绕更加容易。

此外，由于芯柱14的存在，在进行卷绕时，极片单元19能被有效地撑紧，从而使得其能够牢固地卷绕在芯柱14上，并且能够防止卷绕时发生偏斜。

此外，由于芯柱14的设置，使得相同直径的卷芯，被卷绕进的极片单元19的长度更长，从而使得电池的容量更大。

此外，集流体与芯柱14连接，通过电连接部16与外部电路或者壳体导通。相对于将集流体焊接到壳体或者盖帽上，由于不需要在狭小的空间内作业，故这种方式使得集流体的连接更容易，提高了良品率。

此外，芯柱14适用于更小型的电池的制作，例如，极片单元19的宽度能达到10mm以下。卷绕成型的卷芯的厚度能达到2mm以下。

在一个例子中，如图1-3所示，电芯包括绝缘部26和位于绝缘部26沿轴向的两端的两个电连接部16。轴向即电芯的主体的延伸方向，如图1中A箭头所示。两个电连接部16的导体部11位于各自主体部的远离绝缘部26的一端。绝缘部26为塑料、橡胶、陶瓷、玻璃或者硅胶等绝缘材料。这样，极片单元19的正极集流体20和负极集流体21分别与两个电连接部16一一对应，分别通过各自的导体部11与壳体、盖帽或者外部电路导通。

在进行卷绕时，首先，正极集流体20和负极集流体21分别与各自的芯柱14连接；然后，再进行卷绕。两个集流体不需要与壳体或者盖帽进行焊接，大大降低了加工难度。

在一个例子中，如图3所示，主体部包括筒状部17。例如，筒状部17的横截面为圆形、正方形、椭圆形等形状。弹性元件和导体部11均位于筒状部17的内腔中。筒状部17的开口端设置有用于阻止导体部11脱落的止挡部。例如，止挡部为由开口端的边缘向内弯折形成的挡壁或者由开口端的边缘向内凸起形成的凸起部。

弹性元件的一端与主体部或者芯柱14的其他部位相抵，另一端与导体部11相抵。例如，弹性元件为弹簧18。筒状部17还包括设置在一端的底壁。弹簧18的一端固定在筒状部17内或者直接与底壁相抵；还可以是，筒状部17未设置底壁，弹簧18直接与绝缘部26相抵，本领域技术人员可以根据实际进行选择。

优选地，电芯还包括设置在芯柱14的两端的支撑板12。芯柱14和两个支撑板12连接在一起，以形成工字型结构。极片单元19位于两个支撑板12之间。支撑板12由塑料、金属等材料制作而成。支撑板12与芯柱14之间是相互绝缘的。

优选地，支撑板12由复合材料制作而成。例如，中间骨架由金属、陶瓷等制作而成。外部由塑料、橡胶、硅胶等材料制作而成。通过嵌件注塑的方式形成支撑板12。

可选地，支撑板12的整体呈圆形、半圆形、方形、椭圆形或者其他形状。本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在该例子中，两个支撑板12能够有效地限定极片单元19的位置，能进一步防止在卷绕时，极片单元19发声偏斜。

此外，支撑板12能够保护卷芯的端部，防止在组装到壳体中时被损坏。

在一个例子中，如图6和8所示，在至少一个支撑板12上设置有缺口30。缺口30被配置为用于其中一个集流体从工字型结构内伸出。例如，在一个集流体与芯柱14连接，另一个集流体与壳体进行焊接的情形下，缺口30能够有效地避让集流体，使集流体的焊接变得容易。

在另一个例子中，如图7所示，支撑板12呈半圆形结构。这样，支撑板12同样能够起到限定极片单元19的位置的作用。

此外，不需要为集流体的伸出而设置缺口30。集流体可以从未设置支撑板12的部位直接伸出。

在一个例子中，支撑板12与芯柱14可拆卸地连接。例如，支撑板12的中部设置有孔。芯柱14的端部卡接在该孔中。导体部11向外凸出于支撑板12，或者位于支撑板12的外侧表面以下。在进行卷绕时，将支撑板12安装到芯柱14上。在进行组装时，先将支撑板12拆下，再将电芯安装到壳体内。通过这种方式，能有效地节省支撑板12占用的空间，防止与壳体形成干涉，便于电池的小型化设计。

在一个例子中，筒状部17包括导体层和覆盖在导体层外的绝缘层。导体层用于集流体与导体部11的导通。绝缘层用于使导体层与极板单元之间形成绝缘。例如，导体层为不锈钢、铜合金、铝合金等金属材料制成。绝缘层为注塑在导体层的外表面的塑料、橡胶或者硅胶等材料；还可以是，绝缘层为涂覆在导体层的外表面的绝缘漆。

如图1所示，筒状部17的侧壁上开设有通孔13。集流体从通孔13穿过，并与导体层导通。导体层与导体部11导通。本领域技术人员可以根据实际需要设置通孔13的形状。

例如，集流体通过焊接或者导电胶水等与导体层连接在一起。上述连接方式的操作容易，连接速度快。

在该例子中，芯柱14包括导体层和绝缘层，既能起到导通的作用，又能与极片单元19形成绝缘，不用另外设置用于导通集流体与导体部11的导通元件，简化了芯柱14的结构，以及连接结构。

在其他示例中，主体部包括绝缘部26、两个弹性元件、两个导体部11以及一体设置的筒状部17。绝缘部26位于筒状部17的内腔的中部。两个弹性元件为弹簧18，并且分别位于绝缘部26的两侧。导体部11沿内腔滑动。筒状部17的两端分别设置止挡部。两个弹簧18的一端均与绝缘部26相抵，另一端均与导体部11相抵，以使导体部11形成向外的预弹力。在该例子中，筒状部17的结构简单，使得芯柱14的组装、加工变得容易。

此外，一体设置的筒状部17使得芯柱14的结构强度更高。

同样地，在筒状部17开设通孔13，以便于集流体的连接。筒状部17由复合材料制作而成，以便于导通以及绝缘。

在一个例子中，如图4、5以及图9所示，电池还包括壳体。壳体包括第一外壳22和第二外壳23。第一外壳22和第二外壳23之间是相互绝缘的，例如，在二者之间设置有绝缘膜27。如图5所示，第一外壳22和第二外壳23均包括直筒体24和位于直筒体24的一端的底部25。

如图4所示，第一外壳22和第二外壳23对插。对插是指第一外壳22和第二外壳23的开口端19相对，以进行插接。第一外壳22的直筒体24位于第二外壳23的直筒体24的外侧。在第一外壳22和第二外壳23之间形成容纳腔。电芯位于容纳腔中。两个底部25分别与两个导体部11相抵。这样，第一外壳22和第二外壳23分别作为电池的一个电极。

还可以是，两个底部25的与各自的导体部11相对应的部位形成贯穿孔，以使导体部11能够从贯穿孔穿出。两个导体部11分别作为电池的正极和负极。

在电芯的上、下端与壳体的内壁之间设置有密封圈31。密封圈31用于使电芯与壳体绝缘，并能起到密封壳体的作用，例如，密封圈由密封胶固化而成。在支撑板12上设置有贯穿孔，以便于电解液的注入。

在该例子中，第一外壳22和第二外壳23均为直筒状。相对于在第一外壳22的开口端29与第二外壳23的底部25处形成台阶结构以进行卡接的方式，直筒状结构能够节省容纳腔内部的空间，这样能够容纳更多的极片单元19，从而提高了电池的容量。

直筒状的结构使得第一外壳22与第二外壳23之间能够发生沿轴向的相对移动，不利于壳体的稳定。在一个例子中，如图4、5或9所示，第一外壳22的直筒体24和第二外壳23的直筒体24相对应的位置设置有凸起部和/或凹陷部28，以使第一外壳22和第二外壳23卡接。例如，凸起部为通过辊压形成的环形凸起或者通过冲压形成的多个凸点。凹陷部28为通过辊压形成的环形凹槽或者通过冲压形成的多个凹坑。通过形成凸起部和/或凹陷部28，第一外壳22和第二外壳23能够有效地卡接在一起，防止第一外壳22和第二外壳23沿轴向相对移动，提高了电池的整体性和稳定性。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电池,包括电芯，所述电芯包括极片单元和芯柱,所述极片单元卷绕在所述芯柱的外侧,其特征在于，所述芯柱包括至少一个电连接部,所述电连接部包括弹性元件、主体部和位于所述主体部的一端的导体部,所述弹性元件被配置为对所述导体部形成预弹力，以使所述导体部与所述电芯以外的设备抵接,所述极片单元的位于内侧的一个集流体与所述芯柱连接，并与所述导体部导通。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述主体部包括筒状部，所述弹性元件和所述导体部均位于所述筒状部的内腔中，所述筒状部的开口端设置有用于阻止所述导体部脱落的止挡部，所述弹性元件的一端与所述主体部或者所述芯柱的其他部位相抵，另一端与所述导体部相抵。

3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述筒状部包括导体层和覆盖在所述导体层外的绝缘层，所述筒状部的侧壁上开设有通孔，所述集流体从所述通孔穿过，并与所述导体层导通，所述导体层与所述导体部导通。

4.根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述集流体通过焊接或者导电胶水与所述导体层连接。

5.根据权利要求1-4中的任意一项所述的电池，其特征在于，所述电芯包括绝缘部和位于所述绝缘部沿轴向的两端的两个所述电连接部，两个所述电连接部的导体部位于各自所述主体部的远离所述绝缘部的一端。

6.根据权利要求5所述的电池，其特征在于，还包括设置在所述芯柱的两端的支撑板，所述芯柱和两个所述支撑板连接在一起，以形成工字型结构，所述极片单元位于两个所述支撑板之间。

7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，在至少一个所述支撑板上设置有缺口，所述缺口被配置为用于其中一个集流体从所述工字型结构内伸出。

8.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述支撑板与所述芯柱可拆卸地连接。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电池还包括壳体，所述壳体包括第一外壳和第二外壳，所述第一外壳和所述第二外壳均包括直筒体和位于所述直筒体的一端的底部，所述第一外壳和所述第二外壳对插，所述第一外壳的直筒体位于所述第二外壳的直筒体的外侧，在所述第一外壳和所述第二外壳之间形成容纳腔，所述电芯位于所述容纳腔中，两个所述底部分别与两个所述导体部相抵；或者

两个所述底部的与各自的所述导体部相对应的部位形成贯穿孔，以使所述导体部能够从所述贯穿孔穿出，两个所述导体部分别作为所述电池的正极和负极。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述第一外壳的直筒体和所述第二外壳的直筒体相对应的位置设置有凸起部和/或凹陷部，以使所述第一外壳和所述第二外壳卡接。