压，以避免在所述安全锂离子电池100的制造过程中造成多个针状物52的尖端 暴露并与所述电芯60接触。
[0026] 所述电芯60包括层叠设置的一正极极片61、一隔膜62及一负极极片63。具体 地，可以按照电池常用卷绕工艺，使得所述正极极片61、所述隔膜62及所述负极极片63相 互层叠地卷绕在所述卷柱20上，形成一卷绕体。该卷绕体内的所述正极极片61及所述负 极极片63之间通过所述隔膜62间隔设置。
[0027] 请参阅图7,所述正极极片61、所述隔膜62及所述负极极片63层叠设置。所述正 极极片61的端部具有一正极空箔材611，所述负极极片63的端部具有一负极空箔材631。 所述空箔材是指没有涂覆活性材料的箔片。具体地，所述正极极片61、所述隔膜62及所述 负极极片63具有一宽度方向D1及一长度方向D2。当所述电芯60卷绕在所述卷柱20上 时，所述宽度方向D1与所述底座10垂直。所述长度方向D2与所述宽度方向D1垂直。所 述负极空箔材631设置在所述负极极片63的沿长度方向D2的一端，且在所述长度方向D2 上不与所述正极极片61及所述隔膜62重叠。所述正极空箔材611设置在所述正极极片61 沿宽度方向D1的一端，且在所述宽度方向D1上不与所述所述负极极片63及所述隔膜62 重叠。
[0028] 所述负极极片63的负极空箔材631通过所述筒壁21上的开口 22固定在所述卷柱 20上。所述负极极片63的空箔材631通过所述开口 22固定在所述卷柱20上方式不限，只 要保证所述负极极片63的负极空箔材631固定在所述卷柱20上即可。本实施例中，所述 负极极片63的负极空箔材631通过所述开口 22伸入到所述卷柱20内，在所述开口 22处 设置一卡扣装置将伸入到所述卷柱20内的所述负极极片63的负极空箔材631卡住固定， 起到固定所述负极极片63的作用。该种方式由于没有采用传统的焊接方式将所述负极极 片63固定于所述卷柱20上，减少了焊接设备的使用，能够降低生产能耗。
[0029] 在所述宽度方向D1上，所述正极极片61的长度大于所述隔膜62及所述负极极片 63的长度。具体地，在所述宽度方向D1上，所述正极极片61的长度长于所述隔膜62及所 述负极极片63的部分为所述正极空箔材611。因此，当所述电芯60卷绕在所述卷柱21后， 所述正极极片61会不与所述隔膜62及所述负极极片63其平，高于所述隔膜62及所述负 极极片63,并且所述正极空箔材611，可作为所述安全锂离子电池100的正极极耳。
[0030] 所述壳体30的形状不限，可根据实际需要选择。所述壳体30的材料为绝缘材料。 本实施例中，所述壳体30的形状为圆筒状，所述壳体30的材料为陶瓷。
[0031] 请参阅图3,所述壳体30罩于所述电芯60的外表面，包括相对设置的第一端及第 二端。所述第一端与所述底座10连接设置，所述第二端与盖帽40连接设置。所述第一端 及第二端可具有螺纹（图未示)，以方便与所述底座10及所述盖帽40连接设置。优选地，在 所述壳体30的第一端与所述底座10连接前，可在所述壳体30的第一端与所述底座10的 螺纹上涂覆耐电解液腐蚀的材料。本实例中，所述第一端具有内螺纹结构，可与所述底座10 的外螺纹相互配合，使所述壳体30与所述底座10固定在一起。
[0032] 请参阅图1、图2及图3,所述盖帽40与所述壳体30连接，并同所述底座10 -起 密封所述电芯60。具体地，请参阅图2、图8,所述盖帽40包括一顶盖41及一芯柱42,所述 芯柱42与所述顶盖41连接。所述顶盖41与所述壳体30连接，所述芯柱42的一端与所述 卷柱20连接，从而使所述所述盖帽40与所述壳体30连接设置。
[0033] 只要能够保证于与所述壳体30连接，所述顶盖41的形状不限，可为一具有凹槽的 结构体或一平板结构体。所述顶盖41是一导电结构，可与所述正极极片61的正极空箔材 611电接触设置，作为所述安全锂离子电池100的正极极耳。通过该种设置方式，使所述安 全锂离子电池100的极耳外露多，电池的极化变小。所述顶盖41的材料可以为导电材料。 所述顶盖41的形状不限，只要能够保证所述顶盖41与所述壳体30能够连接在一起即可。 本实施例中，所述顶盖41的形状为一具有凹槽的结构体，呈类似倒U型。
[0034] 所述芯柱42是由第一部分421及第二部分422组成的实体圆柱形结构。所述第 一部分421与所述第二部分422的直径不同，所述第一部分421的直径大于与述第二部分 422的直径。所述芯柱42的材料为耐电解液且不易导电的材料。本实施例中，所述芯柱42 的材料为聚四氟乙烯。
[0035] 具体地，所述顶盖41与所述壳体30连接，所述第一部分421与所述顶盖41连接， 所述第二部分422与所述卷柱20连接。所述顶盖41与所述壳体30、所述第一部分421与 所述顶盖41、及所述第二部分422与所述卷柱21连接方式不限，只要能够保证所述顶盖41 与所述壳体30连接，所述第一部分421与所述顶盖41连接，所述第二部分422与所述卷柱 20连接即可。具体地，可采用粘结、卡固的形式，将所述顶盖41与所述壳体30、所述第一部 分421与所述顶盖41、及所述第二部分422与所述卷柱20连接。本实施例中，在所述顶盖 41与所述壳体30连接处、所述第一部分421与所述顶盖41连接处、及所述第二部分422与 所述卷柱21连接处均设置纹螺纹用于连接。
[0036] 所述芯柱42的第二部分422的直径等于筒状所述卷柱20的内径。所述芯柱42 的第一部分421与第二部分422的半径差等于所述卷柱20的筒壁21的厚度。
[0037] 本发明提供的安全锂离子电池具有以下有益效果：卷柱与电芯之间设置安全结构 体，该安全结构体包括弹性层及多个针状物，多个针状物设置在弹性层内且具有多个尖端， 该多个尖端指向所述电芯设置。当电池内部膨胀超过一定设置，整体电池的力会挤压所述 安全结构体，在挤压力的作用下弹性层收缩，弹性层内部的多个针状物从弹性层中伸出暴 露，直接接触所述电芯并刺破电芯，导致电池正负极之间接触，从内部将该电池造成内部短 路，对该电池进行短路放电，保证实现锂离子电池的安全性。另外，当锂离子电池受到外部 撞击或外部剧烈挤压时，也会使多个针状物与电芯的接触并刺破电芯，导致电池正负极之 间接触，从而使锂离子电池进行小倍率的放电，导致锂离子电池从内部进行失效，达到安全 模式。
[0038]另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精 神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
【主权项】
1. 一种安全锂离子电池，包括一底座、一卷柱、一壳体、一盖帽、及一电芯，所述卷柱设 置在所述底座上，所述电芯绕卷在所述卷柱的外表面，所述壳体罩于所述电芯的外表面，并 且两端分别与所述底座及所述盖帽连接设置，密封所述电芯，其特征在于，所述安全锂离子 电池进一步包括一安全结构体，所述安全结构体设置在所述卷柱与所述电芯之间，所述安 全结构体包括一弹性层及多个针状物，所述多个针状物设置在所述弹性层内且具有多个尖 端，该多个尖端指向所述电芯设置。2. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述弹性层具有弹性收缩性，在 所述安全锂离子电池内部膨胀或在所述安全锂离子电池被挤压的情况下，能够使所述多个 尖端伸出所述弹性层并刺破所述电芯以造成所述安全锂离子电池短路。3. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述安全结构体设置在所述卷 柱的至少部分外表面。4. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述安全锂离子电池包括一个 所述安全结构体，该安全结构体绕卷在所述卷柱的整个外表面。5. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述安全锂离子电池包括多个 安全结构体，所述多个安全结构体间隔设置在所述卷柱的至少部分外表面。6. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述安全锂离子电池包括多个 安全结构体，所述多个安全结构体并排接触设置在所述卷柱的至少部分外表面。7. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述弹性层至少部分设置在所 述多个针状物与所述电芯之间。8. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述弹性层具有一空间，所述多 个针状物设置在所述弹性层的所述空间内。9. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述多个针状物包埋在所述弹 性层内。10. 如权利要求1所述的安全锂离子电池，其特征在于，所述电芯包括层叠设置的正极 极片、隔膜及负极极片，所述正极极片具有正极空箔材，所述正极空箔材与所述盖帽电接触 设置，使盖帽作为正极极耳。
【专利摘要】本发明涉及一种安全锂离子电池，包括一底座、一卷柱、一壳体、一盖帽、及一电芯；所述卷柱设置在所述底座上，所述电芯绕卷在所述卷柱的外表面，所述壳体罩于所述电芯的外表面，并且两端分别与所述底座及所述盖帽连接设置，密封所述电芯，所述安全锂离子电池进一步包括一安全结构体，所述安全结构体设置在所述卷柱与所述电芯之间，所述安全结构体包括一弹性层及多个针状物，所述多个针状物设置在所述弹性层内且具有多个尖端，该多个尖端指向所述电芯设置。
【IPC分类】H01M10/42, H01M10/0525
【公开号】CN104882640
【申请号】CN201510269595
【发明人】何向明, 杨永, 李建军, 王莉, 张宏生, 尚玉明, 李国华
【申请人】江苏华东锂电技术研究院有限公司, 清华大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月25日