一种极耳结构、圆柱电芯和车辆的制作方法

1.本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种极耳结构、一种圆柱电芯和一种车辆。


背景技术：

2.近年来，随着新能源车辆的快速发展，作为新能源车辆储能元件的动力电池也得到的发展。其中，主流的动力电池采用圆柱电池组合而成。而圆柱电池的极耳结构极大影响着圆柱电池的性能。
3.目前圆柱电池中的极耳结构多用全极耳揉平或者部分极耳卷折的方式形成，揉平方式可以实现全极耳焊接，但是极耳揉平的过程中容易产生金属飞屑掉入电芯中，进而引发电芯短路等安全问题，同时揉平工艺由于其本身的技术局限，会占用比较多的圆柱电池的径向空间，限制电池的能量密度的提升，因此在实际使用过程中比较受限。而部分极耳卷折，可以避免飞屑的产生，但并不能实现全极耳连接，导致电池的内阻较大。


技术实现要素：

4.鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种极耳结构、圆柱电芯和车辆。
5.在本发明的第一个方面，本发明实施例提供了一种极耳结构，包括：
6.可卷绕的极片；
7.在所述极片的长度方向上等距分布的多组极耳，所述多组极耳的高度成递增等差数列；
8.其中，所述极片卷绕成卷芯时，所述多组极耳弯折形成中空圆台结构。
9.可选地，所述多组极耳的宽度相等，数量呈递增数列。
10.可选地，所述多组极耳的数量相等，宽度呈递增数列。
11.可选地，所述中空圆台结构的上底面设置有焊接区域，所述焊接区域为环形平面，所述环形平面的内径大于或等于所述卷芯的内径。
12.可选地，所述多组极耳的高度小于22毫米。
13.可选地，所述极片的长度为3至8米。
14.可选地，同组极耳的宽度、高度相等。
15.可选地，所述等距分布的间距小于5毫米。
16.在本发明的第二个方面，本发明实施例提供了一种圆柱电芯，包括：
17.集流盘；
18.如上所述的极耳结构，所述极耳结构与所述集流盘一侧连接；
19.与所述集流盘另一侧连接的底盖。
20.在本发明的第二个方面，本发明实施例提供了一种车辆，包括如上所述的圆柱电芯。
21.本发明实施例包括以下优点：
22.本发明实施例的极耳结构包括可卷绕的极片；在所述极片的长度方向上等距分布的多组极耳，所述多组极耳的高度成递增等差数列；其中，所述极片卷绕成卷芯时，所述多组极耳弯折形成中空圆台结构。通过多组变高的极耳，在极耳弯折后，全部极耳可以连接成一体，可以保留全极耳的连接，降低电池的内阻，减少电芯发热，提高了全极耳圆柱电芯的倍率性能并且极耳弯折形成中空圆台结构，可以在电池制造的过程中，保证极耳结构与集流盘焊接的平面平整度，避免焊接不良的现象发生，提升焊接效果。
附图说明
23.图1是本发明的一种极耳结构实施例的展开结构图；
24.图2是本发明的一种极耳结构实施例的卷折结构图；
25.图3是本发明的一种焊接区域的示意图；
26.图4是本发明的另一种极耳结构实施例的展开结构图；
27.图5是本发明的一种集流盘和底盖的组合结构图；
28.图6是本发明的另一种集流盘和底盖的组合结构图。
29.附图标记说明：
30.100-极片；
31.200-极耳、210-焊接区域；
32.300-集流盘；
33.400-底盖。
具体实施方式
34.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
35.参照图1，示出了本发明的一种极耳结构实施例的展开结构图；参照图2，示出了本发明的一种极耳结构实施例的卷折结构图极耳结构具体可以包括：极片100和设置于极片100上的极耳200。
36.极片100，具体可以由正极片、负极片以及在正负极片之间的隔膜叠合成三层结构形成。其中正极片和负极片的材料可以根据电池的类型所确定，如锂电池中，正极片可以由含锂的材料制成，如磷酸铁锂；负极片由碳材料制成。极片100展开时为矩形，极片100长度可以电芯的设计需求进行设置，极片100的长度范围在3-8米之间可变。极片100可以被卷绕形成卷芯，卷芯为以环形的结构。
37.极耳200具体包括多组极耳200，同组的极耳200在极片100卷绕形成卷芯时，位于同一半径对应的位置上，即一组的极耳200对应可以围绕卷芯的其中一圈。多组极耳200在极片100的长度方向上等距分布，即不同圈对应的极耳200彼此之间的相隔距离相同。等距分布的间距可以根据极片100卷绕成卷芯的尺寸确定，在本发明的一实施例中，间距小于5毫米，即多组极耳200的间距应该在0-5毫米之间。
38.多组极耳200之间为不等高的极耳200，即不同组的极耳200高度都不相同。多组极耳200的高度沿着极片100的长度方向上均匀增加，成递增等差数列。在极耳200加工制造时，极耳200可以生产为同等高度，然后通过采用激光切割等金属切割方式进行分割，形成
不等高的极耳200。其中每组增加的极耳200数量可以是相同的，如第一组至第三组极耳200的数量为3、4、5；每组增加的极耳200数量也可以是不相同的，如第一组至第三组极耳200的数量为4、5、9。本发明实施例对此不作具体限定。
39.更进一步地，多组极耳200的宽度可以相等，数量呈递增数列。具体地，多组极耳200的宽度相同，即每组的极耳200宽度都相等，全部极耳200可以做成等宽的极耳200，其宽度可以根据电芯的设计需求确定，其宽度范围为1-20毫米可变。而多组极耳200中包含的极耳200数量不同，在沿着极片100长度方向上，数量呈递增数列，即极片100卷绕成卷芯后，从中间到外边缘的极耳200的数量是逐渐增多。
40.多组极耳200随着极片100卷绕成卷芯时同步卷绕，形成多圈极耳200；并且在弯折后形成中空圆台结构，即形成截面为梯形(或近似梯形)的三维体。在本发明的一示例中，中空圆台结构的截面为形状类梯形，从卷芯边缘位置向中心的方向是渐高趋势的斜面，然后中间为一段平面区域，最后靠近卷芯中心的位置，是一个向下的斜面。多组极耳200的高度应小于22毫米，即极片100上的极耳200最大高度为22毫米，最小的极耳200高度大于0毫米，多组极耳200的高度在0-22的区间范围内，以适用于作为动力电池所使用。
41.对于同一组的极耳200，其高度和宽度相等，使得在同一组极耳200围成一圈，进行弯折时，可以形成环形，且实现全极耳200的连接。
42.更进一步地，在极片100卷绕成卷芯后，卷芯的中部为筒状，中心筒的直径在2-6mm之间变更，方便焊接极耳200与集流盘300的焊接和向卷芯内部空隙注液。在极片100上还可以有空白区域，为极耳200弯折后预留一定空间，其高度在0-2mm之间可变。
43.参照图3，示出了本发明的一种焊接区域210的示意图，在弯折后形成的中空圆台结构的上底面设置有焊接区域210，该焊接区域210为中空圆台结构的平面区域，为环形平面，环形平面的平面平整度需要满足焊接的需求。环形平面的内径大于或等于卷芯的内径，使得环形平面的中心孔大于卷芯的中心孔，极耳200弯折后不会遮挡卷芯的中心孔。
44.本发明实施例通过多组变高的极耳200，在极耳200弯折后，全部极耳200可以连接成一体，可以保留全极耳200的连接，降低电池的内阻，减少电芯发热，提高了全极耳200圆柱电芯的倍率性能并且极耳200弯折形成中空圆台结构，可以在电池制造的过程中，保证极耳结构与集流盘300焊接的平面平整度，避免焊接不良的现象发生，提升焊接效果。
45.参照图4，示出了本发明的一种极耳结构实施例的展开结构图；极耳结构具体包括：可卷绕的极片100和在极片100的长度方向上等距分布的多组极耳200。
46.极片100可以在围绕其中一端进行卷绕，形成具有中心孔的卷芯。
47.多组极耳200在极片100的长度方向上，间隔相等；并且沿着长度方向，极耳200的高度是逐渐增加，极耳200的高度满足递增等差数列。同组的极耳200在卷芯上围绕形成圈，多组极耳200形成不同直径的圈。多组极耳200的数量相同，即不同直径的圈对应的极耳200数量相同；宽度成递增数列，即不直径的圈对应的极耳200的宽度是不同的，直径越大的圈对应的极耳200宽度越大，极耳200的宽度是沿着直径的增大，均匀地增加。
48.极片100在卷绕成卷芯时，极耳200也随之卷绕并在完成后形成中空圆台结构，中空圆台结构上底面的平面区域为焊接区域210，用于与集流盘300连接。
49.本发明实施例中，通过变宽变高的方式对极耳200进行设计，令极耳200在弯折后可以实现全极耳200的连接，并且形成中空圆台结构，通过其平面与集流盘300连接，实现了
电连接，增强了电流的通过能力，提高电池的功率。
50.本发明实施例还提供了一种圆柱电芯，包括：集流盘300，如上所述的极耳结构和底盖400。
51.参照图4，示出了本发明的一种集流盘300和底盖400的组合结构图；
52.集流盘300与极耳结构接触的侧面对应的形状与极耳结构的中空圆台结构的上底面形状匹配，集流盘300的一侧与极耳结构的焊接区域210连接。集流盘300中与极耳结构的焊接区域210连接的平面平整度也需要满足焊接的需求，以使与极耳结构焊接时，能够实现全连接，避免出现虚焊的现象。且集流盘300的外周设置有弯折区，弯折区与集流盘300平面成一定角度，用于在集流盘300和极耳结构放入圆柱电芯的外壳时，可以通过弯折区与外壳进行连接，其中连接的方式可以是焊接、胶粘等，本发明实施例不作具体限定。弯折区的厚度可以根据圆柱电芯的设计需求确定，在本发明的一实施例中弯折区的厚度为0.2-0.4毫米。
53.底盖400则与集流盘300的另一侧连接，底盖400与集流盘300是适配结构，其作用是节省径向空间，且可以通过提升底盖400的受力强度，提高圆柱电芯的抗冲击能力。
54.此外，为了可以更进一步地，提高圆柱电芯的抗冲击能力，可以对集流盘300进行设计，可以参照图6，示出了本发明的另一种集流盘300和底盖400的组合结构图；在集流盘300的中间设置一个平面，凹槽位置可以与极耳200贴合，实现平面焊接，向下凸起部分实现和底盖400接触，在底盖400上形成加强筋，进一步提升底盖400受力强度。
55.本发明实施例还提供了一种车辆，包括如上所述的圆柱电芯，通过圆柱电芯为车辆提供电能。
56.需要说明的是，对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明实施例并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明实施例，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明实施例所必须的。
57.对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
58.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
59.本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
60.本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、终端设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执
行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
61.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
62.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
63.尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
64.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
65.以上对本发明所提供的一种极耳结构、圆柱电芯和车辆，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。