圆柱形电池和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及一种圆柱形电池和具有这样的圆柱形电池的车辆。


背景技术：

2.动力电池作为纯电动汽车或混合动力汽车的核心，其安全性、稳定性和高倍率性扮演着重要的角色。目前常见的动力电池的电池单体可构造为圆柱形电池或方形电池，其中，圆柱形电池卷绕时受力较均匀、不易变形且循环性能较高。此外，圆柱电池在安全性方面是较具有优势的，例如在发生热失控时圆柱电池具有较强的定向释放能量的能力。
3.从现有技术中已知一种圆柱形电池，其卷芯由正极极片、负极极片和位于其间的隔膜卷绕而成并且其在两端分别引出有正极极耳和负极极耳，其中，该正极极耳借助于正极连接片和集流盘与正极极柱连接，相应地负极极耳借助于负极连接片与电池壳体连接。正极极耳和负极极耳处于两端的布置方案一方面会增加电池的总体高度并且由此降低电池的空间利用率，另一方面，在与正、负极连接片连接之前需要对正、负极极耳进行揉平处理，该揉平工艺比较复杂且较难控制。
4.另外，从现有技术中还已知一种在其卷芯的同一侧引出有正极极耳和负极极耳的圆柱形电池，其中，为了与母排的导电端子形成电通路而设有中间连接件，并且为了防止圆柱形电池内部元件形成不期望的电通路而设有多个绝缘元件，这种结构形式然而是较为复杂的。


技术实现要素：

5.根据不同的方面，本实用新型的目的在于提供一种改善的圆柱形电池和车辆，其中，该圆柱形电形的各组成部分之间具有较好的绝缘效果。
6.此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
7.本实用新型通过提供一种圆柱形电池来解决上述问题，具体而言，其包括壳体、卷芯、密封件以及盖板，所述卷芯容纳在壳体中并且所述卷芯的卷绕部分包括正极极片、负极极片和隔膜，所述卷芯在同一侧引出有正极极耳束和负极极耳束，所述密封件和所述盖板分别具有用于供所述正极极耳束和所述负极极耳束穿过的贯通孔，其中，在所述正极极耳束和所述负极极耳束的外部分别套设有绝缘件，所述绝缘件穿过所述贯通孔。
8.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，所述密封件上的贯通孔包括用于供正极极耳束穿过的第一正极极耳孔和用于供负极极耳束穿过的第一负极极耳孔，所述绝缘件构造为凸起部，所述凸起部设置在密封板上并且分别围绕第一正极极耳孔和第一负极极耳孔朝向盖板突出。
9.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，所述密封件构造为绝缘密封件。
10.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，所述凸起部与从所述凸起部中穿过的正极极耳束或负极极耳束以热熔的方式密封连接。
11.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，所述密封件与所述盖板粘接连接。
12.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，所述盖板和所述密封件分别设有注液孔，所述卷芯设有沿直径方向延伸的注液通道，电解液经由所述注液孔和所述注液通道流入到卷芯内部。
13.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，所述正极极耳束和所述负极极耳束在所述注液通道的两侧对称地进行布置。
14.根据本实用新型的一个方面所提出的圆柱形电池，在所述盖板的远离卷芯的外侧处设置有标识部，所述标识部表征从所述盖板中穿出的正极极耳束和负极极耳束的极性。
15.根据本实用新型的另一方面提供了一种车辆，其动力电池包括多个上述的圆柱形电池。
16.根据本实用新型的另一方面所提出的车辆，所述动力电池具有用于连接所述多个圆柱形电池的母排，所述母排的导电端子与所述圆柱形电池的正极极耳束或负极极耳束电连接。
17.根据本实用新型的圆柱形电池通过在极耳束外部包设有绝缘件能够以简单的方式实现极耳束与密封件和盖板之间的绝缘效应，并且通过将极耳束直接从壳体中引出提供了与母排直接电连接的可能性。此外，通过在同一侧引出正极极耳束和负极极耳束还能够降低电池的整体高度并且由此降低电池的结构复杂度。
附图说明
18.参考附图，本实用新型的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，
19.图1示出了根据本实用新型的一实施例的圆柱形电池的分解视图；
20.图2示出了源于图1的圆柱形电池的卷芯的示意图。
具体实施方式
21.容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
22.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。
23.参考图1，其示出了根据本实用新型的圆柱形电池的一实施例，该圆柱形电池包括壳体100以及容纳在壳体中的圆柱形的卷芯200，其中，用于在外部封装卷芯的壳体100能够构造为刚度较高的钢制壳体或质量较轻的铝制壳体，并且该卷芯200由正极极片、负极极片和处于其间的隔膜卷绕而成。用于形成卷芯200的极片模切、尤其激光模切出多个极耳（即正极极耳和负极极耳），所述极耳从极片的一侧向外延伸并且能够但不限于呈矩形。
24.根据本实用新型，如此对极片进行模切和卷绕，使得多个正极极耳和多个负极极耳分段地或分区地分布在卷芯200的同一侧，所述多个正极极耳和多个负极极耳分别超声焊接成正极极耳束210和负极极耳束220并且在卷芯200的同一侧从壳体100中引出。单个电池单体的正极极耳束和负极极耳束借助母排或汇流排与其它电池单体的负极极耳束和正极极耳束串联，以用于获得所需的动力电池的电压值。通过正极极耳束和负极极耳束的同侧的设置方案，能够降低电池的整体高度并且由此提高后续封装空间的利用率。
25.在一可行的实施例中，正极极片和负极极片能够以预设的梯度彼此交替地模切出正极极耳或负极极耳，或彼此交替地设有正极极耳区域或负极极耳区域。例如，极片设有模切有极耳的极耳区域和未设有极耳的留白区域，该极耳区域和留白区域的长度能够根据卷绕完成后的极耳束的位置进行调整。以在附图中所示出的实施方式为例，其中，正极极耳和负极极耳分别位于圆柱形电池横截面的半部中，若左半部中排布有正极极耳并且相应地在右半部中排布有负极极耳，则在卷绕过程中正极极片的极耳区域始终位于左半部中并且其留白区域相对地位于右半部中。
26.可选地，正极极耳和/或负极极耳的高度能够不等地进行设计，例如其高度沿远离卷芯200中心的方向递增，以便各极耳弯折和堆叠在预设位置处并且随后焊接形成极耳束。以这种方式能够省去对极耳的揉平工艺。
27.圆柱形电池在正极极耳束210和负极极耳束220所在的端部处还设有密封件300和盖板400，在所述密封件和盖板上分别设置有贯通孔，正极极耳束210和负极极耳束220能够依次穿过该贯通孔伸出到壳体100之外。以这种方式能够省去现有技术中常见的负极连接片和正极连接片，由此降低了电池的零件数量和结构复杂度。另外，以这种方式还能够实现极耳束与电池包的母排的导电端子的直接电连接。该密封件300或盖板400能够粘接连接或借助于卡接件进行连接并且作为整体固定在壳体100处。
28.为了防止极耳束在从壳体中引出时与密封件或盖板产生电接触，给正极极耳束210和负极极耳束220分别配属有绝缘件，所述绝缘件分别包围住正极极耳束210或负极极耳束220，并且分别从密封件或盖板的贯通孔中穿出。在这种情况下，在密封件和盖板上的贯通孔的尺寸同时取决于从中穿过的极耳束以及绝缘件的尺寸。该绝缘件可设置在密封件或盖板上，下面还将较详细地阐释。
29.具体地，如附图中所示出的那样，密封件300上的贯通孔包括彼此分离地布置的用于供正极极耳束210穿过的第一正极极耳孔310和用于供负极极耳束220穿过的第一负极极耳孔320，与此相应地，处于外部的盖板400上的贯通孔相应地包括第二正极极耳孔和第二负极极耳孔（为层次清楚起见，未设有附图标记）。围绕密封件300的第一正极极耳孔310和第一负极极耳孔320分别设有凸起部，该凸起部由绝缘材料制成并且用作上述所提及的绝缘件。该凸起部沿轴向方向朝向盖板400凸出并且在外部包裹住正极极耳束210和负极极耳束220。在此，盖板400与电池壳体100焊接连接并且密封件300容纳在壳体中。一方面，构造为凸起部的绝缘件可较好地避免极耳束与盖板或密封件发生电接触，这尤其在密封件和盖板为了保证机械刚度同时由可导电金属制成的情况下是有利的。另一方面这种构造方式还可实现对极耳束的保护，以免发生刮擦。
30.在此应该说明的是，“轴向方向”为圆柱形的轴线方向并且沿圆柱的高度方向延伸，与此相应地，在下文中出现的“直径方向”或“径向方向”是指在圆柱形的圆形横截面中
平行于任意一条直径或半径的方向。
31.可选地，该密封件300可由绝缘塑胶制成（即绝缘密封件），由此可省去在极耳与盖板之间的以及极耳与密封件之间的专用的绝缘片并且由此进一步降低电池的结构复杂度。在此，密封件还可由与绝缘件相同的材料制成，或该密封件与绝缘件一体成型。
32.在一可行的实施例中，能够将该凸起部与从中穿过的正极极耳束210或负极极耳束220热熔密封连接，以便以较简单的方式对极耳束进行绝缘保护。在此，负极极耳可由铜材料制成并且正极极耳可由铝材料制成，其熔点高于绝缘塑胶的熔点，由此可实现上述热熔密封连接。
33.可选地，在盖板400和密封件300上、尤其在其边缘部分设有用于电解液的注液孔，并且相应地在卷芯200的端部设有沿直径方向延伸的注液通道500，电解液经由注液孔和注液通道流入到卷芯内部中。该注液通道500能够通过对处于其处的极片进行模切来形成。
34.可选地，正极极耳束、负极极耳束能够关于注液通道对称地进行布置，这有利于电解液的注入过程。例如，如附图中所示出的那样，正极极耳束210和负极极耳束220在注液通道500的两侧对称地布置在中心。当然，该正极极耳束210和负极极耳束220也能够较靠近边缘地进行布置。
35.应该说明的是，正极极耳束和负极极耳束并不限于上面所提到的对称的布置方案，其位置能够根据卷芯的要求进行相应地改型。
36.不同于现有技术中仅正极极柱从壳体中突出的技术方案，根据本实用新型的圆柱形电池为了较好地区分极耳束的极性而设有标识部（未示出），所述标识部设置在电池外部、尤其在盖板的远离卷芯的外侧处。例如，以文字“正”和“负”或以符号“+”和
“‑”
来表示电池的正极和负极。该标识部能够构造为刻痕或贴图。
37.此外，本实用新型还涉及一种车辆，其动力电池包括有多个这样的圆柱形电池，该圆柱电池借助于母排彼此串联以用于达到所需的电池电压。在此，代替常见的极柱，从电池壳体中引出的正极极耳束和负极极耳束能够直接与母排的导电端子电连接、例如焊接连接，由此可进一步简化动力电池的结构。
38.应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。