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比克专利：圆柱电池结构

2022-05-15 16:58:28·  来源：锂电前沿  
　
以下通过比克电池近两年的专利简单介绍圆柱电池的结构。圆柱电池整体结构如图1所示，该圆柱形锂电池包括：（1）圆柱形的壳体1，具有开口端12和与开口端相对的封

以下通过比克电池近两年的专利简单介绍圆柱电池的结构。圆柱电池整体结构如图1所示，该圆柱形锂电池包括：

（1）圆柱形的壳体1，具有开口端12和与开口端相对的封闭端11，封闭端的端面圆心位置开设有第一通孔111；

（2）电芯2，设置于壳体1内，包括靠近封闭端11的第一电极端21和靠近开口端12的第二电极端22，第一电极端21和第二电极端22的电性相异；

（3）位于封闭端的第一集流板3，设置于壳体1内，与电芯2的第一电极端21连接，第一集流板3的中心部位设有从第一通孔111延伸至壳体1外部的凸台31，如图2所示；该凸台31可以与第一集流板3一体冲压成型，也可以采用激光焊方式焊接在第一集流板3的中心位置；

（4）位于封闭端的第一电极引出端盖4，设于壳体1的外部，与凸台31连接；

（5）第二电极引出端盖5，设于壳体1的开口端12，连接电芯组件2的第二电极端22和壳体1，且所述第二电极引出端盖5与所述壳体1之间密封连接。

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图1  比克圆柱电池整体结构


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图2  凸台局部放大图


壳体1为钢壳时，第一电极端21为正电极端，第二电极端22为负电极端。第一电极端正极21与第一集流板3连接，正电极会引导至第一集流板3上，由于第一集流板3的中心部位设有延伸至壳体1外部的凸台31，且第一电极引出端盖4与凸台31连接，正极通过第一集流板3上的凸台31引导至壳体外的正极引出端盖4上；第二电极引出端盖5连接第二电极端22和壳体1，因此第二电极端22的负电极会通过第二电极引出端盖5引出至壳体1上。此时，第一电极引出端盖4与壳体1的封闭端11所带电极相异，从而能在壳体1的同一端将正电极和负电极引出，便于圆柱形锂电池在动力汽车上的安装和检修。凸台31上开设有供电解液注入的第二通孔311，可将电解液通过第二通孔311注入到电芯组件2中。


第一电极引出端盖4上开设有与凸台31相对应的凹槽41，与凸台31的配合用于对第一电极引出端盖4定位。第一密封件6设于第一集流板3和壳体1的封闭端11之间，不仅可以实现第一集流板3与壳体1的封闭端11之间的密封，同时还可以使得第一集流板3与壳体1之间绝缘，防止圆柱形锂电池发生短路。


此外，第二电极引出端盖5和电芯组件2的第二电极端22之间设有第二集流板(图中未示出)，第二电极引出端盖5通过第二集流板与电芯组件2的第二电极端22连接。圆柱形锂电池的开口端12通过第二电极引出端盖5与壳体1的密封连接实现壳体1的封装，如图3所示。壳体1的侧壁与翻边122之间形成容纳环123，第二电极引出端盖5上设有固定于容纳环123的连接环42。连接环42固定于容纳环123的方式可以焊接、过盈配合或者卡接等。第二电极引出端盖5和翻边122之间设有第二密封件7，可以隔绝圆柱形锂电池的内部空间和圆柱形锂电池的外部空间


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图3  开口端密封连接示意图


圆形集流板结构如图4所示，圆心位置设置有中心区域，边沿上设置有至少一个缺口，在中心区域外的各个同心圆的圆周上分别设置有导液孔，导液孔和缺口用于对圆形集流板底部的电池极组导液。然而，集流板下方仍有区域未能第一时间得到电解液渗透，导致极片渗透一致性差，注液耗时较长。因此，圆形集流板上设置有多个凹槽，每个凹槽沿圆形集流板的半径方向延伸，由圆形集流板的顶面向底面凹陷形成，槽深大于圆形集流板的厚度。正负极集流板其中有一个的中心区域设置有通孔。

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图4  集流板结构


防爆盖帽结构如附图5所示，包括顶盖100、防爆片200、隔离圈400、连接片300和密封圈500；顶盖依次连接防爆片、隔离圈和连接片，形成盖帽内芯；密封圈套设于盖帽内芯外部周围，连接片上设有排气孔311。，顶盖包括中部的凸起部110和周围的延伸部120，是盖帽的主要支撑结构，保护盖帽不变形。连接片的截面为平盘结构，包括中部的泄压部310和周围的固定部320，泄压部与防爆片连接，且排气孔设于泄压部上。防爆片的截面为阶梯槽结构，包括中部的防爆部210和外周的连接部220，且连接部与顶盖的延伸部连接，防爆部底端与连接片的泄压部连接。连接部和延伸部的连接、防爆部底端和泄压部的连接均为激光焊接结构，可有效降低电池的内阻，提高电池的过电流能力；且防爆部底端和泄压部采用激光点焊的方式连接，可有效减小防爆片与连接片的焊接区域，防止电池极耳与连接片和防爆片连接，不利于控制电池断电，从而提高电池的安全性能。防爆部上设有破裂刻线，使电池工作异常，内部压力增大时，防爆片易破裂。在电池异常，内部压力增大时，确保盖帽组件相对完整，一同喷出钢壳，保证了盖帽的一致性。

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图5  防爆顶盖结构

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