专利名称：一种圆柱型锂离子电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特指一种圆柱型锂离子电池。
技术背景随着现代社会的发展，摄像机、笔记本电脑、便携式DVD和数码相机等移动设备有 了越来越广泛的应用。圆柱型锂离子电池作为一种绿色环保电池，具有高能量密度、高工作 电压和长使用寿命等优点，因此在各种移动设备中的应用越来越广泛。圆柱型锂离子电池一般包括具有卷绕结构的极片组，极片组由正极片、负极片和 间隔于正极片和负极片之间的隔离膜卷绕而成，具有卷绕结构的极片组装入电池壳体中并 充入电解液，然后通过电池盖帽密封。通常，具有卷绕结构的极片组中央具有一中心空间，中心空间是由于移除用于卷 绕极片组的卷针形成的。中心空间中插置有一中心管，中心管的设置基于以下原因1、抑制反复充放电过程导致的极片组中的正极片和负极片的变形。更具体地说， 当圆柱型锂离子电池反复充电时，具有卷绕结构的极片组会膨胀，极片组向外的膨胀会受 到电池壳体的限制，因此极片组只能向着中心空间膨胀。此时，位于中心空间区域的极片 组的正极片和负极片会产生变形，并可能在变形部位出现析锂现象或者形成短路的安全隐 患。因此，需要在中心空间区域插入中心管，以防止极片组向中心空间变形，同时防止中心 空间附近的正负极片发生变形。2、防止圆柱型锂离子电池被错误地投入火中和电池内部的温度超过200度时发 生断裂或爆炸，此时，中心管充当电池内部的气体排出管道。通常，圆柱型锂离子电池内的 隔离膜是由微孔薄膜(如聚乙烯薄膜)制成，隔离膜有可能在200度或更高的温度下融化， 融化的隔离膜会流入充当气体排出管道的中心空间并堵塞通道。因此，插入中心管可以保 证气体排出管道通畅。但是，请参阅图1至图4所示，现有技术的圆柱型锂离子电池至少具有以下缺陷 中心管4’为中空的圆筒，中心管4’的上端部45’和下端部42’均位于同一水平面，当安装 于圆柱型锂离子电池中时，上端部45’容易与电池盖帽5’的孔板51’贴合并堵塞气体排出 通道，下端部42’容易与电池壳体1’的底部11’贴合并堵塞气体排出通道，使得气体难以 及时排出，容易引发燃烧、冲壳或爆炸等安全事故，严重影响了圆柱型锂离子电池的安全性 能
实用新型内容
本实用新型的目的就是针对现有技术存在的不足而提供一种具有良好安全性能 的圆柱型锂离子电池。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种圆柱型锂离子电池，其包括电池壳体；收容于电池壳体内的极片组和填充 于电池壳体内的电解液，极片组的中央设有中心空间，中心空间中设有中心管；以及密封组接于电池壳体上的电池盖帽；其中，所述中心管侧壁设有缝隙。相对于现有技术，本实用新型圆柱型锂离子电池中，中心管侧壁设有缝隙，当中心 管贴合于电池盖帽的孔板或电池壳体的底部时，侧壁的间隙可以充当气体排出的通道，从 而防止中心管的气体通道被堵塞，便于气体快速排出，因此可以减少燃烧、冲壳和爆炸等安 全问题的发生，改善圆柱型锂离子电池的安全性能。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管的上端部和/ 或下端部设有多个凹口，各个凹口呈间隔分布，当中心管贴合于电池盖帽的孔板或电池壳 体的底部时，凹口与电池盖帽的孔板或电池壳体的底部之间仍然存在间隙，除了侧壁的间 隙可以充当气体排出的通道外，此间隙可以充当气体排出的通道，进一步防止中心管的气 体通道被堵塞，便于气体快速排出，减少燃烧、冲壳和爆炸等安全问题的发生，进一步改善 圆柱型锂离子电池的安全性能。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述凹口的轮廓线为光 滑的弧线，光滑的弧线没有毛刺不会刺伤极片。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管的侧壁上设 有若干通孔，不仅可以使得中心管周围的气体容易快速排入中心管中，而且可以减小圆柱 型锂离子电池的自身重量。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管的长度方向 邻近上端部和下端部处分别设有倾斜的导引部，以便于中心管顺利插入中心空间中，防止 中心管在插入过程中损害隔离膜和/或极片组。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管的侧壁的外 表面设有一层绝缘膜，进一步防止圆柱型锂离子电池产生短路，改善圆柱型锂离子电池的 安全性能。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管为板材卷折 而成，卷边向内收卷，防止中心管在插入过程中损害隔离膜和/或极片组。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管为板材卷折 而成，卷边向内收卷并弯折。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述中心管由金属材料 制成。其中，作为本实用新型一种锂离子电池壳体的一种改进，所述电池盖帽设有位于 中心管上方且设有至少一个气孔的孔板、通过焊点电性连接于孔板上的防爆片、置于防爆 片上的顶盖以及包覆防爆片和孔板的密封胶圈，孔板、防爆片、顶盖和密封胶圈依次层叠并 被电池壳体压实密封。本实用新型有益效果在于包括电池壳体；收容于电池壳体内的极片组和填充于 电池壳体内的电解液，极片组的中央设有中心空间，中心空间中设有中心管；以及密封组接 于电池壳体上的电池盖帽；其中，所述中心管侧壁设有缝隙，当中心管贴合于电池盖帽的孔 板或电池壳体的底部时，侧壁的间隙可以充当气体排出的通道，从而防止中心管的气体通 道被堵塞，便于气体快速排出，因此可以减少燃烧、冲壳和爆炸等安全问题的发生，改善圆 柱型锂离子电池的安全性能；而且侧壁设有缝隙方便加工，节省材料，减少成本。
图1所示为现有技术圆柱型锂离子电池的中心管的主视示意图。图2为图1所示的中心管的俯视示意图。图3为装设有图1所示的中心管的圆柱型锂离子电池的剖面示意图，其中，中心管 的上端面贴合于电池盖帽的孔板上。图4为装设有图1所示的中心管的圆柱型锂离子电池的另一个剖面示意图，其中， 中心管的下端面贴合于电池壳体的底部上。图5为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的主视示意图。图6为图5所示的中心管的俯视示意图。图7为图5所示的中心管的中截面图。图8为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第二种结构主视示意图。图9为图8所示的中心管的俯视示意图。图10为图8所示的中心管的中截面图。图11为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第三种结构的中截面图。图12为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第四种结构的中截面图。图13为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第五种结构的中截面图。图14为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第六种结构的中截面图。图15为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第七种结构的中截面图。图16为本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管的第八种结构的中截面图。图17为装设有图5所示的中心管的本实用新型圆柱型锂离子电池的另一个剖面 示意图，其中，中心管的下端面贴合于电池壳体的底部上。图18为装设有图5所示的中心管的本实用新型圆柱型锂离子电池的剖面示意图， 其中，中心管的上端面贴合于电池盖帽的孔板上。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明，请参阅图5至图18所示，本实用新型一种圆柱型锂离子电池，其包括电池壳体 1 ；收容于电池壳体1内的极片组2和填充于电池壳体内1的电解液(未标注)，极片组2的 中央设有中心空间3，中心空间3中设有中心管4 ；以及密封组接于电池壳体1上的电池盖 帽5 ；其中，所述中心管4侧壁43设有缝隙41。请参考图18，所述电池盖帽5设有位于中心管4上方且设有至少一个气孔510的 孔板51、通过焊点电性连接于孔板51上的防爆片52、置于防爆片52上的顶盖53以及包覆 防爆片52和孔板51的密封胶圈54，孔板51、防爆片52、顶盖53和密封胶圈M依次层叠 并被电池壳体1压实密封。当电池内部的气体压力值超过预定压力值时，气体可以通过孔 板51的气孔510作用于防爆片52并将防爆片52撕裂，以及时排出电池内的气体，防止电 池起火或爆炸。极片组2是由正极片、负极片和间隔于正极片和负极片之间的隔离膜卷绕而成， 极片组2的卷绕过程通过卷针(未图示)实现，极片组2的具体制备过程如下正极片的制备以LiCoO2作为正极活性物质，以碳黑作为导电剂，以聚偏二氟作乙烯作为粘结剂，以N，N-二甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，将上述原料搅拌混合均勻形成正 极浆料；将正极浆料涂布在正极集流体铝箔的两面，干燥后，经轧制、切割形成预定尺寸的 正极片。负极片的制备以石墨作为负极活性物质，以聚偏二氟作乙烯作为粘结剂，以NMP 作为溶剂，将上述原料搅拌混合均勻，形成负极浆料；将负极浆料涂布在负极集流体铜箔的 两面，干燥后，经轧制、切割形成预定尺寸的负极片。极片组2的制备将根据前述工艺制备的正极片、负极片和聚乙烯隔离膜通过卷 针卷绕成极片组2。极片组2卷绕完毕后，移除用于卷绕极片组2的卷针，形成位于极片组 2中央的中心空间3，随后将中心管4插入中心空间3中。圆柱型锂离子电池的制备将按照前述工艺制备的极片组2置于电池壳体1中，注 入电解液，并通过电池盖帽5密封，制得本实用新型圆柱型锂离子电池。以下结合图5至图18所示，详细说明本实用新型圆柱型锂离子电池的中心管4。请参照图5和图7所示，中心管4为一中空的圆柱体，其包括上端部45、与上端部 45相对的下端部42，以及位于上端部45和下端部42之间的侧壁43。中心管4的上端部45并非位于同一水平面上，而是至少部分凹陷形成上凹口 44。 在图示实施方式中，上端部45处设有四个彼此隔离设置的上凹口 44。请特别参阅图18所 示，当中心管4安装于圆柱型锂离子电池中时，即使中心管4的上端部45与电池盖帽5的 孔板51贴合，除了侧壁43的间隙41可以充当气体排出的通道外，上凹口 44仍然可以充当 气体排出的通道，进一步防止中心管4的气体通道被堵塞，便于气体快速排出，减少燃烧、 冲壳和爆炸等安全问题的发生，进一步改善圆柱型锂离子电池的安全性能。请继续参照图5和图7所示，中心管4的下端部42也并非位于同一水平面上，而 是至少部分凹陷形成下凹口 46。在图示实施方式中，下端部42处设有四个彼此隔离设置 的下凹口 46。请特别参阅图17所示，当中心管4安装于圆柱型锂离子电池中时，即使中心 管4的下端部42与电池壳体1的底部11贴合，下凹口 46可以充当气体排出的通道，进一 步防止中心管4的气体通道被堵塞，便于气体快速排出，减少燃烧、冲壳和爆炸等安全问题 的发生，进一步改善圆柱型锂离子电池的安全性能。上凹口 44和下凹口 46的开设过程相似先将中心管4的上端部45和下端部42 收成凹形，然后再在凹形冲切出上凹口 44和下凹口 46，最后经研磨抛光消除毛刺，形成轮 廓线为光滑弧形的上凹口 44和下凹口 46。中心管4可以由任何具有耐热、耐电解液腐蚀且具有良好加工性能的矩形薄片材 料制成。例如，根据本实用新型的一个实施方式，中心管4可以由厚度约0. 05至0. 5mm的 金属片材(如不锈钢片材)制成。参见图8-13，中心管4的侧壁43上设有若干个通孔47，通孔47的设置不仅可以 使得中心管4周围的气体容易快速排入中心管4中，而且可以减小圆柱型锂离子电池的自 身重量，有利于电解液被极片组2吸收。中心管4沿其长度方向的两端，即邻近图5所示的中心管4的上端部45和下端部 42处分别设有一倾斜的导引部48，以便于中心管4顺利插入中心空间3中，防止中心管4 在插入过程中损害隔离膜和/或极片组2。导引部48可以在卷制后通过压制或拉拔成型。根据本实用新型的另一个具体实施方式
，中心管4的侧壁43的外表面上还可以涂
6布一层绝缘膜(未图示)，以进一步防止圆柱型锂离子电池产生短路，改善圆柱型锂离子电 池的安全性能。参见图10和图15，中心管4为板材卷折而成，卷边49向内收卷，防止中心管4在 插入过程中损害隔离膜和/或极片组2。参见你图11，12，14，16，中心管4为板材卷折而成，卷边49向内收卷并弯折，不但 防止中心管4在插入过程中损害隔离膜和/或极片组2，而且还容易加工。根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实 施方式进行适当的变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施 方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。 此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实 用新型构成任何限制。
权利要求1.一种圆柱型锂离子电池，其包括电池壳体(1)，收容于电池壳体(1)内的极片组 ⑵和灌注在电池壳体(1)内的电解液，极片组⑵的中央设有中心空间(3)，中心空间(3) 中设有中空的中心管；以及密封组接于电池壳体(1)上的电池盖帽(5)；其特征在于 所述中心管(4)侧壁(43)设有缝隙(41)。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管的上 端部05)和/或下端部G2)设有多个凹口，各个凹口呈间隔分布。
3.根据权利要求2所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述凹口的轮廓线为 光滑的弧线。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管的侧 壁(43)上设有若干通孔(47)。
5.根据权利要求1所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管的长 度方向邻近上端部0 和下端部0 处分别设有倾斜的导引部G8)。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管的侧 壁^幻的外表面设有一层绝缘膜。
7.根据权利要求1所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管(4)为板 材卷折而成，卷边G9)向内收卷。
8.根据权利要求7所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管(4)为板 材卷折而成，卷边G9)向内收卷并弯折。
9.根据权利要求7所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述中心管由金 属材料制成。
10.根据权利要求1所述的一种圆柱型锂离子电池，其特征在于所述电池盖帽(5)设 有位于中心管(4)上方且设有至少一个气孔(510)的孔板(51)、通过焊点电性连接于孔板 (51)上的防爆片(52)、置于防爆片(52)上的顶盖(53)以及包覆防爆片(52)和孔板(51) 的密封胶圈(M)，孔板(51)、防爆片(52和顶盖(53依次层叠，密封胶圈(54)被电池壳 体⑴压实密封。
专利摘要本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特指一种圆柱型锂离子电池，包括电池壳体；收容于电池壳体内的极片组和填充于电池壳体内的电解液，极片组的中央设有中心空间，中心空间中设有中心管；以及密封组接于电池壳体上的电池盖帽；其中，所述中心管侧壁设有缝隙，当中心管贴合于电池盖帽的孔板或电池壳体的底部时，侧壁的间隙可以充当气体排出的通道，从而防止中心管的气体通道被堵塞，便于气体快速排出，因此可以减少燃烧、冲壳和爆炸等安全问题的发生，改善圆柱型锂离子电池的安全性能；而且侧壁设有缝隙方便加工，减少成本。
文档编号H01M4/13GK201859918SQ20102053226
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者赵宾 申请人:东莞新能源科技有限公司