專利名稱：一種圓柱型鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種圓柱型鋰離子電池。
技術(shù)背景隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，攝像機(jī)、筆記本電腦、便攜式DVD和數(shù)碼相機(jī)等移動(dòng)設(shè)備有 了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。圓柱型鋰離子電池作為一種綠色環(huán)保電池，具有高能量密度、高工作 電壓和長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)點(diǎn)，因此在各種移動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。圓柱型鋰離子電池一般包括具有卷繞結(jié)構(gòu)的極片組，極片組由正極片、負(fù)極片和 間隔于正極片和負(fù)極片之間的隔離膜卷繞而成，具有卷繞結(jié)構(gòu)的極片組裝入電池殼體中并 充入電解液，然后通過(guò)電池蓋帽密封。通常，具有卷繞結(jié)構(gòu)的極片組中央具有一中心空間，中心空間是由于移除用于卷 繞極片組的卷針形成的。中心空間中插置有一中心管，中心管的設(shè)置基于以下原因1、抑制反復(fù)充放電過(guò)程導(dǎo)致的極片組中的正極片和負(fù)極片的變形。更具體地說(shuō)， 當(dāng)圓柱型鋰離子電池反復(fù)充電時(shí)，具有卷繞結(jié)構(gòu)的極片組會(huì)膨脹，極片組向外的膨脹會(huì)受 到電池殼體的限制，因此極片組只能向著中心空間膨脹。此時(shí)，位于中心空間區(qū)域的極片 組的正極片和負(fù)極片會(huì)產(chǎn)生變形，并可能在變形部位出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象或者形成短路的安全隱 患。因此，需要在中心空間區(qū)域插入中心管，以防止極片組向中心空間變形，同時(shí)防止中心 空間附近的正負(fù)極片發(fā)生變形。2、防止圓柱型鋰離子電池被錯(cuò)誤地投入火中和電池內(nèi)部的溫度超過(guò)200度時(shí)發(fā) 生斷裂或爆炸，此時(shí)，中心管充當(dāng)電池內(nèi)部的氣體排出管道。通常，圓柱型鋰離子電池內(nèi)的 隔離膜是由微孔薄膜(如聚乙烯薄膜)制成，隔離膜有可能在200度或更高的溫度下融化， 融化的隔離膜會(huì)流入充當(dāng)氣體排出管道的中心空間并堵塞通道。因此，插入中心管可以保 證氣體排出管道通暢。但是，請(qǐng)參閱圖1至圖4所示，現(xiàn)有技術(shù)的圓柱型鋰離子電池至少具有以下缺陷 中心管4’為中空的圓筒，中心管4’的上端部45’和下端部42’均位于同一水平面，當(dāng)安裝 于圓柱型鋰離子電池中時(shí)，上端部45’容易與電池蓋帽5’的孔板51’貼合并堵塞氣體排出 通道，下端部42’容易與電池殼體1’的底部11’貼合并堵塞氣體排出通道，使得氣體難以 及時(shí)排出，容易引發(fā)燃燒、沖殼或爆炸等安全事故，嚴(yán)重影響了圓柱型鋰離子電池的安全性 能
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足而提供一種具有良好安全性能 的圓柱型鋰離子電池。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種圓柱型鋰離子電池，其包括電池殼體；收容于電池殼體內(nèi)的極片組和填充 于電池殼體內(nèi)的電解液，極片組的中央設(shè)有中心空間，中心空間中設(shè)有中心管；以及密封組接于電池殼體上的電池蓋帽；其中，所述中心管側(cè)壁設(shè)有縫隙。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池中，中心管側(cè)壁設(shè)有縫隙，當(dāng)中心 管貼合于電池蓋帽的孔板或電池殼體的底部時(shí)，側(cè)壁的間隙可以充當(dāng)氣體排出的通道，從 而防止中心管的氣體通道被堵塞，便于氣體快速排出，因此可以減少燃燒、沖殼和爆炸等安 全問(wèn)題的發(fā)生，改善圓柱型鋰離子電池的安全性能。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管的上端部和/ 或下端部設(shè)有多個(gè)凹口，各個(gè)凹口呈間隔分布，當(dāng)中心管貼合于電池蓋帽的孔板或電池殼 體的底部時(shí)，凹口與電池蓋帽的孔板或電池殼體的底部之間仍然存在間隙，除了側(cè)壁的間 隙可以充當(dāng)氣體排出的通道外，此間隙可以充當(dāng)氣體排出的通道，進(jìn)一步防止中心管的氣 體通道被堵塞，便于氣體快速排出，減少燃燒、沖殼和爆炸等安全問(wèn)題的發(fā)生，進(jìn)一步改善 圓柱型鋰離子電池的安全性能。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述凹口的輪廓線為光 滑的弧線，光滑的弧線沒(méi)有毛刺不會(huì)刺傷極片。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管的側(cè)壁上設(shè) 有若干通孔，不僅可以使得中心管周?chē)臍怏w容易快速排入中心管中，而且可以減小圓柱 型鋰離子電池的自身重量。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管的長(zhǎng)度方向 鄰近上端部和下端部處分別設(shè)有傾斜的導(dǎo)引部，以便于中心管順利插入中心空間中，防止 中心管在插入過(guò)程中損害隔離膜和/或極片組。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管的側(cè)壁的外 表面設(shè)有一層絕緣膜，進(jìn)一步防止圓柱型鋰離子電池產(chǎn)生短路，改善圓柱型鋰離子電池的 安全性能。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管為板材卷折 而成，卷邊向內(nèi)收卷，防止中心管在插入過(guò)程中損害隔離膜和/或極片組。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管為板材卷折 而成，卷邊向內(nèi)收卷并彎折。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述中心管由金屬材料 制成。其中，作為本實(shí)用新型一種鋰離子電池殼體的一種改進(jìn)，所述電池蓋帽設(shè)有位于 中心管上方且設(shè)有至少一個(gè)氣孔的孔板、通過(guò)焊點(diǎn)電性連接于孔板上的防爆片、置于防爆 片上的頂蓋以及包覆防爆片和孔板的密封膠圈，孔板、防爆片、頂蓋和密封膠圈依次層疊并 被電池殼體壓實(shí)密封。本實(shí)用新型有益效果在于包括電池殼體；收容于電池殼體內(nèi)的極片組和填充于 電池殼體內(nèi)的電解液，極片組的中央設(shè)有中心空間，中心空間中設(shè)有中心管；以及密封組接 于電池殼體上的電池蓋帽；其中，所述中心管側(cè)壁設(shè)有縫隙，當(dāng)中心管貼合于電池蓋帽的孔 板或電池殼體的底部時(shí)，側(cè)壁的間隙可以充當(dāng)氣體排出的通道，從而防止中心管的氣體通 道被堵塞，便于氣體快速排出，因此可以減少燃燒、沖殼和爆炸等安全問(wèn)題的發(fā)生，改善圓 柱型鋰離子電池的安全性能；而且側(cè)壁設(shè)有縫隙方便加工，節(jié)省材料，減少成本。


圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)圓柱型鋰離子電池的中心管的主視示意圖。圖2為圖1所示的中心管的俯視示意圖。圖3為裝設(shè)有圖1所示的中心管的圓柱型鋰離子電池的剖面示意圖，其中，中心管 的上端面貼合于電池蓋帽的孔板上。圖4為裝設(shè)有圖1所示的中心管的圓柱型鋰離子電池的另一個(gè)剖面示意圖，其中， 中心管的下端面貼合于電池殼體的底部上。圖5為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的主視示意圖。圖6為圖5所示的中心管的俯視示意圖。圖7為圖5所示的中心管的中截面圖。圖8為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第二種結(jié)構(gòu)主視示意圖。圖9為圖8所示的中心管的俯視示意圖。圖10為圖8所示的中心管的中截面圖。圖11為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第三種結(jié)構(gòu)的中截面圖。圖12為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第四種結(jié)構(gòu)的中截面圖。圖13為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第五種結(jié)構(gòu)的中截面圖。圖14為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第六種結(jié)構(gòu)的中截面圖。圖15為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第七種結(jié)構(gòu)的中截面圖。圖16為本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管的第八種結(jié)構(gòu)的中截面圖。圖17為裝設(shè)有圖5所示的中心管的本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的另一個(gè)剖面 示意圖，其中，中心管的下端面貼合于電池殼體的底部上。圖18為裝設(shè)有圖5所示的中心管的本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的剖面示意圖， 其中，中心管的上端面貼合于電池蓋帽的孔板上。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，請(qǐng)參閱圖5至圖18所示，本實(shí)用新型一種圓柱型鋰離子電池，其包括電池殼體 1 ；收容于電池殼體1內(nèi)的極片組2和填充于電池殼體內(nèi)1的電解液(未標(biāo)注)，極片組2的 中央設(shè)有中心空間3，中心空間3中設(shè)有中心管4 ；以及密封組接于電池殼體1上的電池蓋 帽5 ；其中，所述中心管4側(cè)壁43設(shè)有縫隙41。請(qǐng)參考圖18，所述電池蓋帽5設(shè)有位于中心管4上方且設(shè)有至少一個(gè)氣孔510的 孔板51、通過(guò)焊點(diǎn)電性連接于孔板51上的防爆片52、置于防爆片52上的頂蓋53以及包覆 防爆片52和孔板51的密封膠圈54，孔板51、防爆片52、頂蓋53和密封膠圈M依次層疊 并被電池殼體1壓實(shí)密封。當(dāng)電池內(nèi)部的氣體壓力值超過(guò)預(yù)定壓力值時(shí)，氣體可以通過(guò)孔 板51的氣孔510作用于防爆片52并將防爆片52撕裂，以及時(shí)排出電池內(nèi)的氣體，防止電 池起火或爆炸。極片組2是由正極片、負(fù)極片和間隔于正極片和負(fù)極片之間的隔離膜卷繞而成， 極片組2的卷繞過(guò)程通過(guò)卷針(未圖示)實(shí)現(xiàn)，極片組2的具體制備過(guò)程如下正極片的制備以LiCoO2作為正極活性物質(zhì)，以碳黑作為導(dǎo)電劑，以聚偏二氟作乙烯作為粘結(jié)劑，以N，N-二甲基吡咯烷酮(NMP)作為溶劑，將上述原料攪拌混合均勻形成正 極漿料；將正極漿料涂布在正極集流體鋁箔的兩面，干燥后，經(jīng)軋制、切割形成預(yù)定尺寸的 正極片。負(fù)極片的制備以石墨作為負(fù)極活性物質(zhì)，以聚偏二氟作乙烯作為粘結(jié)劑，以NMP 作為溶劑，將上述原料攪拌混合均勻，形成負(fù)極漿料；將負(fù)極漿料涂布在負(fù)極集流體銅箔的 兩面，干燥后，經(jīng)軋制、切割形成預(yù)定尺寸的負(fù)極片。極片組2的制備將根據(jù)前述工藝制備的正極片、負(fù)極片和聚乙烯隔離膜通過(guò)卷 針卷繞成極片組2。極片組2卷繞完畢后，移除用于卷繞極片組2的卷針，形成位于極片組 2中央的中心空間3，隨后將中心管4插入中心空間3中。圓柱型鋰離子電池的制備將按照前述工藝制備的極片組2置于電池殼體1中，注 入電解液，并通過(guò)電池蓋帽5密封，制得本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池。以下結(jié)合圖5至圖18所示，詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型圓柱型鋰離子電池的中心管4。請(qǐng)參照?qǐng)D5和圖7所示，中心管4為一中空的圓柱體，其包括上端部45、與上端部 45相對(duì)的下端部42，以及位于上端部45和下端部42之間的側(cè)壁43。中心管4的上端部45并非位于同一水平面上，而是至少部分凹陷形成上凹口 44。 在圖示實(shí)施方式中，上端部45處設(shè)有四個(gè)彼此隔離設(shè)置的上凹口 44。請(qǐng)?zhí)貏e參閱圖18所 示，當(dāng)中心管4安裝于圓柱型鋰離子電池中時(shí)，即使中心管4的上端部45與電池蓋帽5的 孔板51貼合，除了側(cè)壁43的間隙41可以充當(dāng)氣體排出的通道外，上凹口 44仍然可以充當(dāng) 氣體排出的通道，進(jìn)一步防止中心管4的氣體通道被堵塞，便于氣體快速排出，減少燃燒、 沖殼和爆炸等安全問(wèn)題的發(fā)生，進(jìn)一步改善圓柱型鋰離子電池的安全性能。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D5和圖7所示，中心管4的下端部42也并非位于同一水平面上，而 是至少部分凹陷形成下凹口 46。在圖示實(shí)施方式中，下端部42處設(shè)有四個(gè)彼此隔離設(shè)置 的下凹口 46。請(qǐng)?zhí)貏e參閱圖17所示，當(dāng)中心管4安裝于圓柱型鋰離子電池中時(shí)，即使中心 管4的下端部42與電池殼體1的底部11貼合，下凹口 46可以充當(dāng)氣體排出的通道，進(jìn)一 步防止中心管4的氣體通道被堵塞，便于氣體快速排出，減少燃燒、沖殼和爆炸等安全問(wèn)題 的發(fā)生，進(jìn)一步改善圓柱型鋰離子電池的安全性能。上凹口 44和下凹口 46的開(kāi)設(shè)過(guò)程相似先將中心管4的上端部45和下端部42 收成凹形，然后再在凹形沖切出上凹口 44和下凹口 46，最后經(jīng)研磨拋光消除毛刺，形成輪 廓線為光滑弧形的上凹口 44和下凹口 46。中心管4可以由任何具有耐熱、耐電解液腐蝕且具有良好加工性能的矩形薄片材 料制成。例如，根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施方式，中心管4可以由厚度約0. 05至0. 5mm的 金屬片材(如不銹鋼片材)制成。參見(jiàn)圖8-13，中心管4的側(cè)壁43上設(shè)有若干個(gè)通孔47，通孔47的設(shè)置不僅可以 使得中心管4周?chē)臍怏w容易快速排入中心管4中，而且可以減小圓柱型鋰離子電池的自 身重量，有利于電解液被極片組2吸收。中心管4沿其長(zhǎng)度方向的兩端，即鄰近圖5所示的中心管4的上端部45和下端部 42處分別設(shè)有一傾斜的導(dǎo)引部48，以便于中心管4順利插入中心空間3中，防止中心管4 在插入過(guò)程中損害隔離膜和/或極片組2。導(dǎo)引部48可以在卷制后通過(guò)壓制或拉拔成型。根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)具體實(shí)施方式
，中心管4的側(cè)壁43的外表面上還可以涂
6布一層絕緣膜(未圖示)，以進(jìn)一步防止圓柱型鋰離子電池產(chǎn)生短路，改善圓柱型鋰離子電 池的安全性能。參見(jiàn)圖10和圖15，中心管4為板材卷折而成，卷邊49向內(nèi)收卷，防止中心管4在 插入過(guò)程中損害隔離膜和/或極片組2。參見(jiàn)你圖11，12，14，16，中心管4為板材卷折而成，卷邊49向內(nèi)收卷并彎折，不但 防止中心管4在插入過(guò)程中損害隔離膜和/或極片組2，而且還容易加工。根據(jù)上述說(shuō)明書(shū)的揭示和教導(dǎo)，本實(shí)用新型所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對(duì)上述實(shí) 施方式進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兏托薷?。因此，本?shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施 方式，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。 此外，盡管本說(shuō)明書(shū)中使用了一些特定的術(shù)語(yǔ)，但這些術(shù)語(yǔ)只是為了方便說(shuō)明，并不對(duì)本實(shí) 用新型構(gòu)成任何限制。
權(quán)利要求1.一種圓柱型鋰離子電池，其包括電池殼體(1)，收容于電池殼體(1)內(nèi)的極片組 ⑵和灌注在電池殼體(1)內(nèi)的電解液，極片組⑵的中央設(shè)有中心空間(3)，中心空間(3) 中設(shè)有中空的中心管；以及密封組接于電池殼體(1)上的電池蓋帽(5)；其特征在于 所述中心管(4)側(cè)壁(43)設(shè)有縫隙(41)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管的上 端部05)和/或下端部G2)設(shè)有多個(gè)凹口，各個(gè)凹口呈間隔分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述凹口的輪廓線為 光滑的弧線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管的側(cè) 壁(43)上設(shè)有若干通孔(47)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管的長(zhǎng) 度方向鄰近上端部0 和下端部0 處分別設(shè)有傾斜的導(dǎo)引部G8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管的側(cè) 壁^幻的外表面設(shè)有一層絕緣膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管(4)為板 材卷折而成，卷邊G9)向內(nèi)收卷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管(4)為板 材卷折而成，卷邊G9)向內(nèi)收卷并彎折。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述中心管由金 屬材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓柱型鋰離子電池，其特征在于所述電池蓋帽(5)設(shè) 有位于中心管(4)上方且設(shè)有至少一個(gè)氣孔(510)的孔板(51)、通過(guò)焊點(diǎn)電性連接于孔板 (51)上的防爆片(52)、置于防爆片(52)上的頂蓋(53)以及包覆防爆片(52)和孔板(51) 的密封膠圈(M)，孔板(51)、防爆片(52和頂蓋(53依次層疊，密封膠圈(54)被電池殼 體⑴壓實(shí)密封。
專利摘要本實(shí)用新型涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特指一種圓柱型鋰離子電池，包括電池殼體；收容于電池殼體內(nèi)的極片組和填充于電池殼體內(nèi)的電解液，極片組的中央設(shè)有中心空間，中心空間中設(shè)有中心管；以及密封組接于電池殼體上的電池蓋帽；其中，所述中心管側(cè)壁設(shè)有縫隙，當(dāng)中心管貼合于電池蓋帽的孔板或電池殼體的底部時(shí)，側(cè)壁的間隙可以充當(dāng)氣體排出的通道，從而防止中心管的氣體通道被堵塞，便于氣體快速排出，因此可以減少燃燒、沖殼和爆炸等安全問(wèn)題的發(fā)生，改善圓柱型鋰離子電池的安全性能；而且側(cè)壁設(shè)有縫隙方便加工，減少成本。
文檔編號(hào)H01M4/13GK201859918SQ20102053226
公開(kāi)日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月15日
發(fā)明者趙賓 申請(qǐng)人:東莞新能源科技有限公司