一种圆柱锂离子电池及圆柱壳体挤压装置的制作方法

本实用新型涉及蓄电池技术领域，尤其涉及一种圆柱锂离子电池及圆柱壳体挤压装置。

背景技术：

随着锂电池技术的不断发展，锂电池的市场规模从无到有，已经发展成为仅次于铅酸电池的第二大二次电池产品，产能和出货量正在进一步扩大。锂电池广泛应用于水力、风力等储能电源系统，以及电动汽车、电动工具、电动自行车、航空航天等多个领域，锂离子电池在环保领域上也有着长远的发展。

如图1所示，现有技术中，为方便圆柱锂离子电池的装配，卷芯2＇外径往往略小于钢壳1＇内径。卷芯的极片上连接有用于导出卷芯电流的正、负极耳，圆柱锂离子电池在震动条件下，由于卷芯与钢壳间存在间隙，卷芯在钢壳内不断晃动，容易造成正、负极耳断裂，导致圆柱锂离子电池失效，甚至由于正负极耳接触短路，对使用安全造成影响，限制了圆柱锂离子电池的应用领域。

技术实现要素：

基于以上所述，本实用新型的目的在于提供一种圆柱锂离子电池，以防止圆柱锂离子电池的卷芯与圆柱壳体的相对移动，从而提高圆柱锂离子电池的在震动环境中使用的可靠性。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种圆柱锂离子电池，包括：圆柱壳体，所述圆柱壳体内部中空，所述圆柱壳体的外侧壁向内凹陷以在所述圆柱壳体内侧壁形成限位凸起；及卷芯，所述卷芯位于所述圆柱壳体内部，所述限位凸起与所述卷芯抵接，用于防止所述卷芯与所述圆柱壳体相对移动。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述限位凸起位于所述圆柱壳体轴向中部。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述限位凸起高度为0.1-0.3mm，轴向长度为1-5mm。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述限位凸起为沿所述圆柱壳体的周向连续设置的环状凸起。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述限位凸起为点状凸起。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述点状凸起的数量为多个，多个所述点状凸起沿圆柱壳体的周向间隔设置。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，多个所述点状凸起均匀间隔设置。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，相邻两个所述点状凸起的间距为所述点状凸起直径的0.6-3倍。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述圆柱壳体的外侧壁向内凹陷，所述圆柱壳体内侧壁在所述凹陷的对应位置形成所述限位凸起。

作为一种圆柱锂离子电池的优选方案，所述壳体外侧壁的凹陷位置涂覆防锈保护层。

本实用新型的另一个目的在于提供一种圆柱壳体挤压装置，以加工限位凸起，设置稳定环对圆柱壳体起到定位作用，防止加工限位凸起时圆柱壳体径向晃动，影响加工精度。

为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种圆柱壳体挤压装置，包括：旋转固定台，用于固定圆柱壳体，且能够驱动所述圆柱壳体绕自身中心轴线转动；挤压杆，所述挤压杆的端部能够挤压所述圆柱壳体外侧壁向内凹陷以形成限位凸起；及稳定环，用于套设在所述圆柱壳体外，用于定位所述圆柱壳体。

作为一种圆柱壳体挤压装置的优选方案，所述挤压杆设置在所述旋转固定台的一侧，所述圆柱壳体挤压装置还包括驱动元件，用于驱动所述挤压杆移动。

作为一种圆柱壳体挤压装置的优选方案，所述圆柱壳体挤压装置还包括机架，所述旋转固定台设置于所述机架上。

本实用新型的有益效果为：

本实用新型在圆柱壳体内侧壁设置与卷芯抵接的限位凸起，防止卷芯与圆柱壳体的相对移动，防止正、负极耳断裂或短路，提高圆柱锂离子电池在震动环境中使用的可靠性，拓宽了圆柱锂离子电池的使用领域；限位凸起设置在圆柱壳体内侧壁，结构简单且尺寸小，不占用圆柱锂离子电池的端部空间，对圆柱锂离子电池的电池容量影响小；限位凸起为圆柱壳体内部结构，不需要引入额外的固定元件，对圆柱锂离子电池内部的导电没有影响，也不会产生固定元件与电解液反应等腐蚀问题；通过圆柱壳体挤压装置加工限位凸起，圆柱壳体立式固定于旋转固定台，稳定环套设在所述圆柱壳体外，用于定位所述圆柱壳体在加工圆柱壳体时防止其径向晃动。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中圆柱锂离子电池的透视示意图；

图2是本实用新型实施例1、2提供的圆柱锂离子电池的透视示意图；

图3是本实用新型实施例1、2提供的圆柱壳体挤压装置的示意图；

图4是本实用新型实施例3提供的圆柱锂离子电池的透视示意图。

图中：

1-圆柱壳体，2-卷芯，3-限位凸起，4-机架，5-旋转固定台，6-稳定环，71-挤压杆，72-驱动元件；

1＇-圆柱壳体，2＇-卷芯。

具体实施方式

为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。

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“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

本实用新型提供了一种圆柱锂离子电池及圆柱壳体挤压装置，下面给出多个实施例对本实用新型提供的圆柱锂离子电池及圆柱壳体挤压装置进行详细描述。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种用于蓄电池技术领域的圆柱锂离子电池，该圆柱锂离子电池包括圆柱壳体1和设置在圆柱壳体1内部的卷芯2。对圆柱壳体1的材质不做限定，可以是铁合金或铝合金。本实施例中圆柱壳体1选择钢壳，钢质材料力学性能好，物理稳定性高，钢壳的抗压能力高于铝壳。其中卷芯2的正、负极片上分别设置有正、负极耳，并分别与圆柱壳体1上正、负极相连，导出卷芯2中的电流。为方便卷芯2与圆柱壳体1装配，圆柱壳体1内径通常略大于卷芯2外径，二者间存在间隙。由于圆柱锂离子电池应用领域广泛、场景复杂，部分场合容易产生震动，导致卷芯2在圆柱壳体1内晃动，极耳作为承载部件容易断裂，使电池失效，甚至发生接触短路，影响电池的使用安全。

为解决上述问题，本实施例中，在中空的圆柱壳体1内侧壁设置有限位凸起3，该限位凸起3与卷芯2抵接，限制了卷芯2在圆柱壳体1内的径向晃动，且可以通过摩擦力固定卷芯2，限制了卷芯2在圆柱壳体1内的轴向窜动，达到防止圆柱壳体1与卷芯2的相对移动的作用，从而实现避免极耳断裂或短路，提高圆柱锂离子电池在震动环境中使用的可靠性，拓宽圆柱锂离子电池的使用领域。

限位凸起3的加工方式为，通过挤压圆柱壳体1外侧壁向内凹陷，以在圆柱壳体1内侧壁对应位置形成限位凸起3。限位凸起3为圆柱壳体1自身结构，不需要引入额外的固定元件，对圆柱锂离子电池内部的导电没有影响，也不会生产固定元件与电解液反应等腐蚀问题。且该加工方式不需要增加圆柱壳体1的材料厚度，圆柱壳体1整体质量不变，电池质量轻。且限位凸起3结构简单、尺寸小，不占用圆柱锂离子电池的端部空间，对圆柱锂离子电池的电池容量影响小。

在圆柱壳体1外侧壁凹陷处涂覆防锈保护层，防止加工部位的腐蚀现象，防锈保护层可以是防锈油或防锈漆。

该限位凸起3为沿圆柱壳体1内侧壁的周向连续设置的环状凸起。环状凸起使圆柱壳体1及卷芯2在周向各角度受力均匀，应力集中小。环状限位凸起3可以通过在圆柱壳体1外侧挤压连续的凹槽得到，加工简便。限位凸起3的截面可以是圆弧或椭圆弧，本实施例中限位凸起3为圆弧状。限位凸起3应避免尖角，防止尖角划伤内部卷芯2，同时避免圆柱壳体1在尖角处应力集中，力学性能受损。环状凸起可以沿圆柱壳体1轴向设置一个或多个。环状凸起增多，限位凸起3对卷芯2的固定效果提升，但加工相对复杂，本实施例设置了一个环状凸起。

限位凸起3位于圆柱壳体1内侧壁的轴向中部，限位凸起3中心位置与圆柱壳体1底端距离为所述圆柱钢壳总高度的0.4-0.6倍。将限位凸起3设置在圆柱壳体1的中间位置有利于卷芯2在圆柱壳体1内部受力均匀。

对圆柱锂离子电池的尺寸不做特别限定，可以根据实际需要选择合适的大小，本实施例中圆柱锂离子电池为18650型锂离子电池，即电池的直径为18mm，长度为65mm。限位凸起3尺寸可以根据圆柱锂离子电池的尺寸及圆柱壳体1和卷芯2的配合尺寸设计。通常限位凸起3的高度为0.1-0.3mm，以限位凸起3与卷芯2抵接为标准。限位凸起3的轴向长度可以选择1-5mm，本实施例中轴向长度为2mm。增加限位凸起3的轴向长度，即增加本实施例中凹槽的直径，可以更有效的固定卷芯2，防止卷芯2与圆柱壳体1的相对移动。但随着限位凸起3的轴向长度的增加，圆柱壳体1容积缩小，从而导致圆柱锂离子电池的电池容量减小。

如图3所示，本实施例同时提供一种用于加工限位凸起3的圆柱壳体挤压装置，该圆柱壳体挤压装置包括机架4、旋转固定台5、挤压杆71和稳定环6。

旋转固定台5设置在机架4上，包括夹具，用于将圆柱壳体1固定在旋转固定台5上，旋转固定台5驱动圆柱壳体1绕自身中心轴线转动。

稳定环6位于旋转固定台5上方，且稳定环6的圆心位于旋转固定台5转动轴心的正上方，稳定环6与所述旋转固定台5距离小于所述圆柱壳体1高度。其中该稳定环6包括轴承，轴承与圆柱壳体1间隙配合。稳定环6用于定位圆柱壳体1，防止圆柱壳体1随旋转固定台5转动时发生径向晃动，避免加工精度下降。稳定环6可以与机架4或旋转固定台5等连接，本实施例中稳定环6一侧与机架4相连。

圆柱壳体挤压装置还包括驱动元件72，挤压杆71水平设置在旋转固定台5一侧，并能够在驱动元件72的驱动下相对所述旋转固定台5滑动。其中驱动元件72可以是气动元件，加工精度高。挤压杆71端面为光滑曲面，避免挤压时尖角损伤圆柱壳体1。机架4上还可以设置升降构件，挤压杆71依靠升降构件竖直移动，用以加工高度不同的限位凸起3，其中升降构件可以是丝杠螺母或齿轮齿条等配合构件。其中丝杠螺母、齿轮齿条为业内常用配合构件，具体结构不再详细介绍。

工作时，圆柱壳体1穿过稳定环6固定在旋转固定台5上，旋转固定台5连续转动，挤压杆71缓慢靠近圆柱壳体1，二者接触后，挤压杆71向前推动一定距离，以得到限位凸起3的预期高度。圆柱壳体1竖直固定于旋转固定台5上，生产加工时，可以先将卷芯2及电解液装入圆柱壳体1，再使用圆柱壳体挤压装置加工限位凸起3。与卧式加工装置相比，具有直立加工、防止卷芯2及电解液洒出圆柱壳体1的优势。

实施例2

本实施例提供一种用于蓄电池技术领域的圆柱锂离子电池，该圆柱锂离子电池与实施例1区别在于，限位凸起3为点状凸起。点状凸起的数量可以是多个，多个点状凸起沿圆柱壳体1内侧壁周向间隔设置。点状凸起的分布可以根据实际需要布置，本实施例中多个点状凸起均匀间隔设置，这种限位凸起3的设置方式有利于卷芯2受力均匀，简化限位凸起3的加工工艺，且加工后的圆柱壳体1残余应力分布均匀。点状凸起数量可以根据圆柱锂离子电池的尺寸选择，随着点状凸起数量的增加，卷芯2在圆柱壳体1内的固定效果提升，但给加工带来一定困难，且随着加工的增多，圆柱壳体1变形增加，降低圆柱壳体1的强度。相邻两个所述点状凸起的间距为所述点状凸起直径的0.6-3倍。点状凸起的间距较小时，同一区域内点状凸起数量增多，但是点状凸起加工过于密集会导致限位凸起3处圆柱壳体1加工变形密集，导致应力集中，降低圆柱壳体1的强度。

本实施例同时提供一种用于加工限位凸起3的圆柱壳体挤压装置，用于加工本实施例中的点状凸起。该圆柱壳体挤压装置与实施例1区别在于，工作时旋转固定台5间歇转动。旋转固定台5每次转动一定角度后停止，挤压杆71缓慢靠近静止的圆柱壳体1，二者接触后，向前推动一定距离，以得到限位凸起3的预期高度，随后挤压杆71退回，旋转固定台5再次转动一定角度，重复上述过程，直至加工完毕。

实施例3

如图4所示，本实施例提供一种用于蓄电池技术领域的圆柱锂离子电池，该圆柱锂离子电池与实施例1或实施例2区别在于，选用具有凸起结构的板材加工为圆柱壳体1，使圆柱壳体1内侧壁具有凸起结构，而不是通过挤压圆柱壳体1的外侧壁向内凹陷在圆柱壳体1内侧壁获得凸起结构。该具有凸起结构可以通过对板材压制成型或表面堆焊等方法制备。采用该含有凸起结构的板材加工为圆柱壳体1后，无需二次加工。圆柱壳体1外侧壁无变形，提高了圆柱壳体1的强度。但该含有凸起结构的板材需要特定设备加工，板材的制造成本较高。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。