动力电池的制作方法
【专利摘要】本发明实施例涉及动力电池。动力电池包括：壳体，所述壳体限定用于容纳电解液的内腔；设置在所述壳体的所述内腔中的至少一个柱状电芯；分别与所述电芯的正负极电连接的正极耳和负极耳；插件，所述插件的形状适配所述壳体的所述内腔，并且所述插件上设置有用于容纳所述电芯的至少一个通孔，在所述电芯装配于所述通孔中的时候，所述电芯与所述通孔之间形成预定的间隙。根据本发明实施例，利用插件容纳柱状电芯，不仅对柱状电芯提供了有效的支撑和保护、减少了电解液的用量，而且制造成本低廉，组装方便，降低了动力电池的生产成本。
【专利说明】动力电池
【技术领域】
[0001 ] 本发明实施例涉及电池领域，更具体地说，涉及动力电池。
【背景技术】
[0002]目前大容量动力电池被广泛应用在电动自行车、电动代步车、电动汽车、UPS电源、大型便携式电动工具、储能系统等领域。
[0003]传统动力电池的极片结构采用一种圆柱状卷芯结构，一般称为圆柱状电芯。这种电芯利用双极片卷绕成圆柱状。在应用过程中，将多个圆柱状电芯，例如2-20个电芯并排放置在动力电池的壳体中，克服了动力电池容量限制，是一种比较理想的电芯。但是其存在的主要问题有:1)内部空隙太大，造成大量电解液浪费，不仅成本过高，且易产气过多，造成电池壳体鼓胀。2)卷芯之间只有线接触作为支撑，则电池在搬运中或随设备(如电动汽车)不规则运动中，受加速度影响，卷芯之间会相互挤压，造成卷芯变形，影响电池性能，严重情况下，可能会由于形变过大，造成极耳脱落，造成电池失效。
[0004]一种已知的技术方案采用颗粒填料来填充电芯之间的空隙。但是一般来说，电芯在安装到动力电池壳体内之前，需要焊接极耳。焊接极耳之后再安装到电池壳体中，不利于进行填料填充，特别是电芯水平放置在电池壳体中的时候，难以消除电芯之间的空隙。此夕卜，填料颗粒之间的间隙也无法消除。如果使用流动态凝固型填充物，则可能会堵塞电芯孔道，导致电解液无法进入电芯，破坏电池性能。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提出了一种动力电池，通过卷芯结构支撑部件，实现了对圆柱电芯的有效支撑和冲击防护，而且减少了动力电池的电解液使用量，降低了动力电池的生产成本。
[0006]第一方面，本发明实施例提出了一种动力电池，所述动力电池包括:
[0007]壳体，所述壳体限定用于容纳电解液的内腔；
[0008]设置在所述壳体的所述内腔中的至少一个柱状电芯；
[0009]分别与所述电芯的正负极电连接的正极耳和负极耳；
[0010]插件，所述插件的形状适配所述壳体的所述内腔，并且所述插件上设置有用于容纳所述电芯的至少一个通孔，在所述电芯装配于所述通孔中的时候，所述电芯与所述通孔之间形成预定的间隙。
[0011]结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，所述壳体的所述内腔为长方体形状，所述插件为与所述内腔对应的长方体形状，所述插件由至少一个插件单元组合而成，所述插件单元为端面为方形的柱体，所述插件单元每一个包括一个所述通孔。
[0012]结合第一方面或者第一方面的第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，所述插件单元由4个弧形构件构成，其中所述弧形构件包括四分之一圆柱状的凹槽，在4个所述构件围绕所述四分之一圆柱状的凹槽的中心拼合时，所述凹槽形成所述通孔。[0013]结合第一方面或者第一方面的第一和第二种可能的实施方式,在第三种可能的实施方式中，所述壳体的所述内腔为长方体形状，所述插件为与所述内腔对应的长方体形状，所述插件由两个插件半部构成，所述插件半部包括至少一个半圆柱状凹槽，在所述插件半部配合时，所述插件半部上对应的半圆柱状凹槽形成所述通孔。
[0014]结合第一方面或者第一方面的第一至第三种可能的实施方式，在第四种可能的实施方式中，所述壳体的所述内腔为圆柱状，所述插件为与所述内腔对应的圆柱状，所述插件上的所述通孔围绕所述插件的圆心均匀分布。
[0015]根据本发明实施例，利用插件容纳柱状电芯，不仅对柱状电芯提供了有效的支撑和保护、减少了电解液的用量，而且制造成本低廉，组装方便，降低了动力电池的生产成本。模块化构成的插件，便于利用单一模块进行扩展，进一步提高了动力电池生产过程的灵活性。插件对于要求电芯水平放置或者垂直放置的动力电池没有限制，可以实现相同的技术效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1是根据本发明实施例的动力电池中用于安装电芯的插件的透视图；
[0018]图2是构成插件的插件单元的透视图；
[0019]图3是多个插件单元水平叠置形成插件的透视图；
[0020]图4是多个插件单元垂直并排形成插件的透视图；
[0021]图5是构成插件的插件半部的透视图；
[0022]图6是构成插件的弧形构件的透视图；
[0023]图7是根据本发明实施例的动力电池中用于安装电芯的另一种插件的透视图；
[0024]图8是构成图7所示插件的扇形柱体的透视图。
【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]如前述这种动力电池，一般包括:导电材料例如金属制成的壳体，所述壳体限定用于容纳电解液和圆柱状电芯的内腔；多个并排放置的圆柱状电芯。电芯包括正极耳和负极耳。通常，各电芯的正极耳例如通过激光焊而与壳体上的正极柱电连接，而负极耳例如通过激光焊而与壳体上的负极柱电连接。为了简化，正极耳或者负极耳其中之一可以焊接到壳体上，而其中另一焊接在课题上的对应极柱上。
[0027]在这种一般动力电池的应用场景中，本发明实施例侧重于对电芯在壳体内的布置方式进行改进，因此本发明实施例的描述和附图中省略了动力电池的部分部件。[0028]图1是根据本发明实施例的动力电池中用于安装电芯的插件的一种示意结构图。如图1所示，插件100形状适配动力电池的壳体的内腔，例如，在壳体及其内腔为方形时，也就是说长方体形状时，插件100的外部形状也为长方体形状，而且尺寸适配壳体的内腔。在这种情况下，长方体形状的插件100设置有容纳电芯的至少一个通孔120。通孔120的直径适配柱状电芯的直径。根据需要，在电芯装配于通孔120中的时候，电芯可以与通孔120的孔壁之间形成预定的间隙，例如Imm的间隙，以便电解液能顺利地浸润电芯。
[0029]在具体应用场景中，电芯可能水平叠置地安装在动力电池的壳体中，此时电芯方向如图1中的箭头H所示，也可以竖直并排安装在动力电池的壳体中，此时电芯方向如图1中的箭头V所示。因此，通孔120的设置方向与电芯插入动力电池壳体的方向相符。本领域技术人员理解，在动力电池设计过程中，会根据电芯直径和长度相应设计动力电池壳体内腔的长、宽、高等尺寸，以电芯水平放置为例，动力电池壳体内腔的宽度略大于电芯直径，而壳体内腔长度略大于电芯长度，以便为从电芯两个端面引出正负极耳留下空间。在电芯水平放置的情况下，壳体内腔高度可以根据动力电池的设计容量来相应调整，以便容纳不同数量的电芯。图1所示的插件100的宽度基本上等于壳体内腔的宽度，以使插件100在放置于壳体内腔中的时候，与壳体内腔两侧贴合。
[0030]可选地，为了提高插件100的可扩展性，以适应不同容量的动力电池的需要，可以将插件100分解成若干个插件单元，这些插件单元可以组合成插件100。
[0031]根据一种可选方案，如图2所示，插件单元210可以是截面为方形的柱体。插件单元210沿着纵向，即插件单元210最大尺度的方向，开设截面为圆形的通孔220，用于容纳电芯。可选地，通孔210基本上内切插件单元200的端面，以减少壳体内腔中的体积浪费。根据动力电池的设计容量，可以将多个插件单元200叠置在一起，如图3所示，例如将插件单元200水平地配装在壳体内腔中的情况下；也可以将多个插件单元200并排垂直地安排在一起，如图4所示，例如将插件单元200垂直地配装在壳体内腔中的情况下。
[0032]根据另一种可选方案，如图5所示，插件100可以由两个对称的插件半部510构成。每个插件半部510包括多个截面为半圆形的柱状凹槽520，柱状凹槽520的数量与动力电池需要的电芯数量对应。两个插件半部510彼此相对扣合时，两个插件半部510上的位置对应的柱状凹槽510将接合而形成通孔120，用于容纳电芯。这种方案的优势在于，对于不方便从端面直接插入通孔120的电芯来说，可以将电芯先安置在第一插件半部510中，在对电芯进行必要的处理，例如焊接极耳之后，再将第二插件半部510扣合在第一插件半部510上，由此构成如图1所示的插件100。
[0033]可选地，为了将两个插件半部510牢固地接合在一起，可以用紧固件，例如胶带，特别是电池专用胶纸，沿着扣合在一起的两个插件半部510的外周边，横穿柱状凹槽510的方向，将两个插件半部510缠绕并粘接在一起。
[0034]根据另一种可选方案，如图6所示，如图2所示的插件单元210可以由4个相同的弧形构件610形成。将插件单元210沿着穿过其端面中心的两条正交直线切开将形成弧形构件610。弧形构件600包括四分之一圆柱状的凹槽620，在4个所述弧形构件围绕所述四分之一圆柱状的凹槽620的中心拼合时，形成所述通孔120。换句话说，弧形构件610为截面是曲边三角形610的柱体，曲边三角形610的曲边620为四分之一圆弧。在4个弧形构件610相对于其各自的曲边的圆心而向心地扣合时，曲边620将形成圆形，由此4个弧形构件610形成包括通孔220的插件单元210。然后，由此构成的插件单元210可以进一步组合 成插件100。这种方案的优势在于，可以更加灵活地布置电芯。例如，为了增加电解液的容 量，位于插件100两端最外侧的两个弧形构件610可以不安装。
[0035]可选地，为了将弧形构件610牢固地接合在一起，可以用紧固件，例如胶带，特别 是电池专用胶纸，沿着扣合在一起的4个弧形构件610的外周边，横穿形成通孔的方向，将 四个弧形构件610缠绕并粘接在一起。也可以采用相同的对由弧形构件610形成的插件 100进行紧固。
[0036]图7是根据本发明实施例的动力电池中用于安装电芯的插件700的另一种示意结 构图。插件700用户安装在柱状动力电池的柱状壳体内腔中。插件700的形状与柱状壳体 内腔对应。例如，柱状壳体为圆柱，所以插件700的形状也为圆柱状。圆柱状的插件700包 括多个贯穿插件两个端面的圆柱状通孔720，用于容纳电芯。通孔720的数量对应于动力电 池设计所需的电芯数量。可选地，所述通孔720围绕插件700的圆心均匀分布。
[0037]可选地，在电芯相对与插件700较小的情况下，插件700中心还可以设置一个通孔 720。
[0038]根据一种可选方案，如图8所示，插件700可以由端面为扇形的扇形柱体810构 成。每个扇形柱体810包括一个通孔820,用于容纳电芯。在多个扇形柱体向心地配合在一 起时，将形成圆柱状的插件700。例如，在插件700包括4个通孔720的情况下，扇形柱体 810的端面为90度的扇形。
[0039]可选地，为了将扇形柱体810形成的插件100牢固地接合在一起，可以用紧固件， 例如胶带，特别是电池专用胶纸，沿着扣合在一起的4个扇形柱体810的外周边，横穿形成 通孔的方向，将扇形柱体810缠绕并粘接在一起。
[0040]根据本发明实施例，利用插件容纳柱状电芯，不仅对柱状电芯提供了有效的支撑 和保护、减少了电解液的用量，而且制造成本低廉，组装方便，降低了动力电池的生产成本。 模块化构成的插件，便于利用单一模块进行扩展，进一步提高了动力电池生产过程的灵活 性。插件对于要求电芯水平放置或者垂直放置的动力电池没有限制，可以实现相同的技术 效果。
[0041]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵 盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括:壳体，所述壳体限定用于容纳电解液的内腔；设置在所述壳体的所述内腔中的至少一个柱状电芯；分别与所述电芯的正负极电连接的正极耳和负极耳；插件，所述插件的形状适配所述壳体的所述内腔，并且所述插件上设置有用于容纳所述电芯的至少一个通孔，在所述电芯装配于所述通孔中的时候，所述电芯与所述通孔之间形成预定的间隙。
2.如权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述壳体的所述内腔为长方体形状，所述插件为与所述内腔对应的长方体形状，所述插件由至少一个插件单元组合而成，所述插件单元为端面为方形的柱体，所述插件单元每一个包括一个所述通孔。
3.如权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述插件单元利用紧固件紧固在一起。
4.如权利要求3所述的动力电池，其特征在于，所述紧固件为电池专用胶纸。
5.如权利要求2所述的动力电池，其特征在于，所述插件单元由4个弧形构件构成，其中所述弧形构件包括四分之一圆柱状的凹槽， 在4个所述构件围绕所述四分之一圆柱状的凹槽的中心拼合时，所述凹槽形成所述通孔。
6.如权利要求5所述的动力电池，其特征在于，所述插件单元利用紧固件紧固在一起。
7.如权利要求6所述的动力电池，其特征在于，所述紧固件为电池专用胶纸。
8.如权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述壳体的所述内腔为长方体形状，所述插件为与所述内腔对应的长方体形状，所述插件由两个插件半部构成，所述插件半部包括至少一个半圆柱状凹槽，在所述插件半部配合时，所述插件半部上位置对应的半圆柱状凹槽形成所述通孔。
9.如权利要求8所述的动力电池，其特征在于，所述插件单元利用紧固件紧固在一起。
10.如权利要求9所述的动力电池，其特征在于，所述紧固件为电池专用胶纸。
11.如权利要求1所述的动力电池，其特征在于，所述壳体的所述内腔为圆柱状，所述插件为与所述内腔对应的圆柱状，所述插件上的所述通孔围绕所述插件的圆心均匀分布。
12.如权利要求5所述的动力电池，其特征在于，所述插件由端面为扇形的至少一个扇形柱体构成，所述扇形柱体每一个包括一个所述通孔。
13.如权利要求12所述的动力电池，其特征在于，所述插件单元利用紧固件紧固在一起。
14.如权利要求13所述的动力电池，其特征在于，所述紧固件为电池专用胶纸。
15 .如权利要求11所述的动力电池，其特征在于，所述插件的中心设置一个所述通孔。
【文档编号】H01M10/04GK103579541SQ201210256019
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2012年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】杨俊
申请人:华为技术有限公司