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CN111969254B - 一种电芯 - Google Patents

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CN111969254B
CN111969254B CN202010262233.4A CN202010262233A CN111969254B CN 111969254 B CN111969254 B CN 111969254B CN 202010262233 A CN202010262233 A CN 202010262233A CN 111969254 B CN111969254 B CN 111969254B
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Tianjin Lishen Battery JSCL
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Tianjin Juyuan New Energy Technology Co ltd
Tianjin Lishen Battery JSCL
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Abstract

本发明公开了一种电芯，尤其是一种利用电极组中心孔实施电芯极性分离的圆柱形电芯。包括一个具有中心孔的由正电极、负电极及隔膜卷绕成型的电极组，在电极组中心孔内，设置了一组电芯极性分离部件，该部件包含一个插件组件壳体、分离电芯极性的绝缘物质和至少一个电极引出导体，电极组中的正电极和/或负电极可通过上述导体引出，同时该电芯极性分离部件可与电芯外壳密封连接形成环状空腔，将电极组密封在内部形成电化学隔绝工作环境。此种结构设计将电芯极性分离的绝缘材料布置在了卷绕本身存在的不可去除的卷绕中心孔内，节省了原本用于实施极性分离的空间，可大大提升电芯的能量密度。

Description

一种电芯
技术领域
本发明涉及二次电芯的结构设计技术领域，具体地提供了一种电芯。
背景技术
锂离子电芯绿色环保，循环寿命长、倍率性能及安全可靠性能好，被广泛应用于各储能产品、消费类电子产品以及动力电芯产品。锂离子电芯按照制作工艺可分为软包锂离子电芯，方形铝壳电芯及钢壳圆柱形电芯。其中钢壳圆柱形电芯由于工艺高度标准化，成本相当低廉，被广泛应用于动力汽车电芯。作为高速发展的新能源产业，在激烈的市场竞争下，客户对电芯的能量密度以及外观的要求也越来越高。
目前市场上常见的圆柱形电芯都需要占用部分电芯空间来实施电芯极性分隔。例如，传统18650及21700圆柱形电芯，其电芯的正负极分别是电芯的底壳与壳盖，正负极性的分隔是通过绝缘胶圈在壳盖侧通过滚边工艺密封实现，上述结构占用了电芯约4～6mm长度空间，相当于5.7％～10％空间浪费；上述结构在电芯高度减小时，会急剧降低能量密度，故目前对于高度较小的圆柱形电芯(纽扣电芯)则将电芯极性分隔功能转移到了径向方向，该类电芯的正负极依然分别连接在底壳与壳盖上，底壳与壳盖同轴扣在一起，中间填充绝缘层实现极性分隔，极性分隔结构在电芯最外圈(参考专利：ZL201080007121.9)，这种结构需要占用圆形截面最外圈约0.6mm空间，对于直径8～20mm电芯，相当于6％～15％空间浪费。
目前圆柱形电芯的极组成型有卷绕和叠片两种工艺，实践证明卷绕结构能量密度为最优，当采用卷绕成型圆柱形极组时，不可避免的会遗留因放置卷针而造成的卷绕中心孔，该孔直径一般大于1mm。这个卷绕中心孔一方面浪费电芯空间，另一方面由于孔的存在还可能导致极组在使用过程中结构坍塌，故大多数圆柱形电芯会在极组的中心孔内放置插针以稳定结构，然而，此种工艺额外增加了工艺复杂度。
发明内容
为了解决上述问题，本申请的目的在于提供的一种电芯。
为实现本发明的目的，本发明提供的一种电芯，包括：
一个包含中心孔的电极组，其包括至少一个正电极和一个负电极以及分隔正负电极的隔膜，所述正电极、负电极及隔膜围绕一个中心孔以螺旋卷绕方式成形，所述中心孔直径大于0，小于电芯直径；
在电极组中心孔内，包括一组具有极性分离功能的插针组件，其包括一个带轴向通孔的插针组件壳体，所述插针组件壳体部分或全部插入所述电极组中心孔内、还包括用于分离电芯极性的绝缘物质和至少一个电极引出导体，所述绝缘物质设在所述插针组件壳体的轴向通孔内，所述电极引出导体穿过所述绝缘物质，所述正电极和/或负电极与所述电极引出导体导电连接，以实现电芯极性分离；
一组电芯外壳，所述电芯外壳与所述插针组件密封连接，形成能够容纳所述电极组的环状密闭空腔。
进一步地，所述插针组件壳体的纵截面呈型，其包括一带有轴向通孔圆管和在所述圆管顶端向外展开形成的圆盘形翼缘。
进一步地，所述电芯外壳的纵截面为U形。
进一步地，所述插针组件壳体的纵截面呈形，其包括一带有轴向通孔圆管和在所述圆管顶端向外展开形成的圆杯。
进一步地，所述电芯外壳为圆盘形，其纵截面为“一”字形。
进一步地，所述插针组件壳体的纵截面呈“||”形，其为一带有轴向通孔圆管。
进一步地，所述电芯外壳的纵截面为形。
进一步地，所述绝缘物质部分或全部设在所述插针组件壳体的轴向通孔内。
进一步地，所述绝缘物质纵截面为形，其包括插入所述轴向通孔内的柱状部以及柱状部底端向外展开形成的、将所述轴向通孔壁下端面完全覆盖的环状部。
进一步地，还包括至少一个用于向所述电芯内注入电解液的注液孔。
进一步地，所述注液孔设置在所述极性分离组件上和/或设置在所述电芯外壳上。
进一步地，所述注液孔设置在所述极性分离组件的绝缘物质上。
进一步地，所述注液孔通过密封件密封，用于防止电解液从所述注液孔泄漏。
进一步地，所述密封件采用如下结构之一：
第一种：所述密封件采用端帽结构，其包括端部以及设置在端块下端的嵌入部，所述端部盖合在所述轴向通孔上，所述嵌入部插入所述轴向通孔内；
第二种：所述密封件为至少一个钢球，所述钢球塞入所述轴向通孔内，且所述钢球与所述轴向通孔过盈配合。
进一步地，所述电芯为锂离子电芯，其还包括至少一个嵌锂电极。
进一步地，电极和隔膜呈扁平条带形式。
进一步地，所述电极组采用如下层序之一：
负电极/隔膜/正电极/隔膜，
正电极/隔膜/负电极/隔膜。
进一步地，所述插针组件与电芯外壳采用具有防水特性的材质。
进一步地，所述具有防水特性的材质为金属材质或非金属材质。
进一步地，所述金属材质为不锈钢、铝或铝合金。
进一步地，所述非金属材质为陶瓷或塑料。
进一步地，所述正电极和/或负电极与所述电极引出导体导电连接，采用如下结构之一：
第一种：所述电极引出导体下端与过渡导体的一端焊接连接，过渡导体的另一端与所述正电极和/或负电极焊接连接；
第二种：所述电极引出导体下端与所述正电极和/或负电极焊接连接。进一步地，所述绝缘物质的材质为聚丙烯材质。
进一步地，所述电芯的截面形状为圆形或椭圆形。
依照本发明所得的电芯，其与传统电芯的核心区别在于，其电芯的极性分离功能在上述的电极组中心孔内实现。用于分离电芯极性的绝缘物质被置于电极组中心孔内，至少一个电极引出导体被置于极组中心孔内，上述电极引出导体一端与正电极和/或负电极导电连接，另一端漏出作为正电极和/或负电极引出极子。
例如，将正电极通过上述结构从电极组中心孔引出，将负电极导电连接在金属外壳上，绝缘物质填充在中心孔内实现电芯极性分离，所构成的电芯正极极子为中心孔引出的导体，负极极子为金属外壳。
例如，将负电极通过上述结构从电极组中心孔引出，将正电极连接在金属外壳上，绝缘物质填充在中心孔内将中心孔所出导体与金属外壳绝缘实现电芯极性分离，所构成的电芯正极极子为金属外壳，负极极子为中心孔引出的导体。
例如，将正电极和负电极均通过上述结构从电极组中心孔通过两个导体引出，绝缘物质填充在电极组中心孔内将上述两个导体绝缘实现电芯极性分离，所构成的电芯正负极子分别为上述与正负电极连接的导体。
为提高密封防水的功能，插针组件与电芯外壳的材质均具有防水特性。
依照本发明所得的电芯，通过电芯外壳与插针组件密封连接，可形成环状空腔，将电极组容纳在其中形成稳定的电化学工作环境。组装时可采用塑封、焊接方式连接。
为实现电解液注入电芯，在电芯外壳与插针组件壳体预留有至少一个注液孔，电解液经所述注液孔注入电芯内，所述注液孔处设有密封件，所述密封件将电解液封堵在电芯内，注液孔设置在电极组中心孔内能够进一步节约电芯空间，提高电芯空间利用率，获得更高的能量密度。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
图4为本发明实施例1中电芯外壳与插针组件壳体连接结构示意图；
图5为本发明实施例2中电芯外壳与插针组件壳体连接结构示意图；
图6为本发明实施例3中电芯外壳与插针组件壳体连接结构示意图；
图7为本发明实施例中密封件的第二实施结构示意图；
图8为本发明实施例5的结构示意图；
图9为本发明实施例6的结构示意图；
图10为本发明实施例7的结构示意图；
图11为本发明电芯截面的一种实施结构的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例电芯包括：
一个包含中心孔的电极组200，其包括至少一个正电极201和一个负电极202以及分隔正负电极的隔膜203，所述正电极201、负电极202及隔膜203围绕一个中心孔以螺旋卷绕方式成形，所述中心孔直径大于0，小于电芯直径；
在电极组中心孔内，包括一组具有极性分离功能的插针组件，其包括一个带轴向通孔的插针组件壳体101，所述插针组件壳体101部分插入所述电极组中心孔内、还包括用于分离电芯极性的绝缘物质102和正电极引出导体103以及负电极引出导体104，所述绝缘物质102设在所述插针组件壳体101的轴向通孔内，正电极引出导体103以及负电极引出导体104穿过所述绝缘物质102，所述正电极201和负电极202分别与正电极引出导体103以及负电极引出导体104导电连接，以实现电芯极性分离；
一组电芯外壳300，所述电芯外壳300与所述插针组件密封连接，形成能够容纳所述电极组的环状密闭空腔。
其中，所述正电极引出导体103以及负电极引出导体104下端与正电极过渡导体204、负电极过渡导体205的一端焊接连接，正电极过渡导体204、负电极过渡导体205的另一端分别与所述正电极201和负电极202焊接连接；
其中，所述绝缘物质102部分设在所述插针组件壳体的轴向通孔内。所述绝缘物质102纵截面为形，其包括插入所述轴向通孔内的柱状部以及柱状部底端向外展开形成的、将所述轴向通孔壁下端面完全覆盖的环状部。采用此种结构，避免轴向通孔壁下端面与正电极引出导体103以及负电极引出导体104接触发生短路。当然，绝缘物质也可全部设置在轴向通孔内，只保留柱状部，此种变换也属于本申请的保护范围。需要说明的是，正电极引出导体103以及负电极引出导体104的位置可更换。
需要说明的是，电芯外壳300底端内侧面铺设一层绝缘胶带300-a，用于防止正电极引出导体103以及负电极引出导体104与电芯外壳300之间发生短路，同样防止正电极过渡导体204、负电极过渡导体205与电芯外壳300之间发生短路。
如图4所示，所述插针组件壳体101的纵截面呈型，其包括一带有轴向通孔圆管和在所述圆管顶端向外展开形成的圆盘形翼缘，相应地，所述电芯外壳300的纵截面为U形，所述电芯外壳300和插针组件壳体101为一体成型结构，也可为拼接成型结构。
优选地，所述注液孔400设置在所述极性分离组件的绝缘物质102上，所述注液孔通过密封件400-a密封，用于防止电解液从所述注液孔400泄漏。其中，所述密封件采用端帽结构，其包括端部以及设置在端块下端的嵌入部，所述端部盖合在所述轴向通孔上，所述嵌入部插入所述轴向通孔内，嵌入部和端部均能够实现对注液孔400的双重密封。
实施例2
如图2所示，本实施例的电芯与实施例1的区别在于电芯外壳300和插针组件壳体101的结构不同，其余结构均与实施例1相同。
本实施例包括一个包含中心孔的电极组200，其包括至少一个正电极201和一个负电极202以及分隔正负电极的隔膜203，所述正电极201、负电极202及隔膜203围绕一个中心孔以螺旋卷绕方式成形，所述中心孔直径大于0，小于电芯直径；
在电极组中心孔内，包括一组具有极性分离功能的插针组件，其包括一个带轴向通孔的插针组件壳体101，所述插针组件壳体101部分插入所述电极组中心孔内、还包括用于分离电芯极性的绝缘物质102和正电极引出导体103以及负电极引出导体104，所述绝缘物质102设在所述插针组件壳体101的轴向通孔内，正电极引出导体103以及负电极引出导体104穿过所述绝缘物质102，所述正电极201和负电极202分别与正电极引出导体103以及负电极引出导体104导电连接，以实现电芯极性分离；
一组电芯外壳300，所述电芯外壳300与所述插针组件密封连接，形成能够容纳所述电极组的环状密闭空腔。
其中，所述正电极引出导体103以及负电极引出导体104下端与正电极过渡导体204、负电极过渡导体205的一端焊接连接，正电极过渡导体204、负电极过渡导体205的另一端分别与所述正电极201和负电极202焊接连接；
其中，所述绝缘物质102部分设在所述插针组件壳体的轴向通孔内。所述绝缘物质102纵截面为形，其包括插入所述轴向通孔内的柱状部以及柱状部底端向外展开形成的、将所述轴向通孔壁下端面完全覆盖的环状部。采用此种结构，避免轴向通孔壁下端面与正电极引出导体103以及负电极引出导体104接触发生短路。
需要说明的是，正电极引出导体103以及负电极引出导体104的位置可更换。
需要说明的是，电芯外壳300底端内侧面铺设一层绝缘胶带300-a，用于防止正电极引出导体103以及负电极引出导体104与电芯外壳300之间发生短路，同样防止正电极过渡导体204、负电极过渡导体205与电芯外壳300之间发生短路。
如图5所示，插针组件壳体101的纵截面呈形，其包括一带有轴向通孔圆管和在所述圆管顶端向外展开形成的圆杯，相应地，所述电芯外壳为圆盘形，其纵截面为“一”字形。其中，所述电芯外壳300和插针组件壳体101为一体成型结构，也可为拼接成型结构。
优选地，所述注液孔400设置在所述极性分离组件的绝缘物质102上，所述注液孔通过密封件400-a密封，用于防止电解液从所述注液孔400泄漏。其中，所述密封件采用端帽结构，其包括端部以及设置在端块下端的嵌入部，所述端部盖合在所述轴向通孔上，所述嵌入部插入所述轴向通孔内，嵌入部和端部均能够实现对注液孔400的双重密封。
实施例3
如图3所示，本实施例的电芯与实施例1、实施例2的区别在于电芯外壳300和插针组件壳体101的结构不同，其余结构均与实施例1、实施例2相同。
本实施例包括一个包含中心孔的电极组200，其包括至少一个正电极201和一个负电极202以及分隔正负电极的隔膜203，所述正电极201、负电极202及隔膜203围绕一个中心孔以螺旋卷绕方式成形，所述中心孔直径大于0，小于电芯直径；
在电极组中心孔内，包括一组具有极性分离功能的插针组件，其包括一个带轴向通孔的插针组件壳体101，所述插针组件壳体101部分插入所述电极组中心孔内、还包括用于分离电芯极性的绝缘物质102和正电极引出导体103以及负电极引出导体104，所述绝缘物质102设在所述插针组件壳体101的轴向通孔内，正电极引出导体103以及负电极引出导体104穿过所述绝缘物质102，所述正电极201和负电极202分别与正电极引出导体103以及负电极引出导体104导电连接，以实现电芯极性分离；
一组电芯外壳300，所述电芯外壳300与所述插针组件密封连接，形成能够容纳所述电极组的环状密闭空腔。
其中，所述正电极引出导体103以及负电极引出导体104下端与正电极过渡导体204、负电极过渡导体205的一端焊接连接，正电极过渡导体204、负电极过渡导体205的另一端分别与所述正电极201和负电极202焊接连接；
其中，所述绝缘物质102部分设在所述插针组件壳体的轴向通孔内。所述绝缘物质102纵截面为形，其包括插入所述轴向通孔内的柱状部以及柱状部底端向外展开形成的、将所述轴向通孔壁下端面完全覆盖的环状部。采用此种结构，避免轴向通孔壁下端面与正电极引出导体103以及负电极引出导体104接触发生短路。
需要说明的是，正电极引出导体103以及负电极引出导体104的位置可更换。需要说明的是，电芯外壳300底端内侧面铺设一层绝缘胶带300-a，用于防止正电极引出导体103以及负电极引出导体104与电芯外壳300之间发生短路，同样防止正电极过渡导体204、负电极过渡导体205与电芯外壳300之间发生短路。
如图6所示，插针组件壳体101的纵截面呈“||”形，其为一带有轴向通孔圆管。所述电芯外壳300的纵截面为形。其中，插针组件壳体101为一体成型结构，也可为拼接成型结构。此种情况下，电芯外壳300为拼接结构。
优选地，所述注液孔400设置在所述极性分离组件的绝缘物质102上，所述注液孔通过密封件400-a密封，用于防止电解液从所述注液孔400泄漏。其中，所述密封件采用端帽结构，其包括端部以及设置在端块下端的嵌入部，所述端部盖合在所述轴向通孔上，所述嵌入部插入所述轴向通孔内，嵌入部和端部均能够实现对注液孔400的双重密封。
实施例4
如图7所示，本实施例能够分别在实施例1、实施例2、实施例3的基础上，提供了另外一种注液孔400的密封件400-a，所述密封件400-a为一个钢球，钢球可以为多个，多个钢球依次塞入轴向通孔内，所述钢球塞入所述轴向通孔内，且所述钢球与所述轴向通孔过盈配合，实现密封。
本实施例其余的结构，分别与实施例1、实施例2、实施例3相同。实施例5
如图8所示，本实施例能够分别基于上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4进行改进。本实施例只设置正电极引出导体103(当前，也可更换为负电极引出导体104)从绝缘物质中引出，相对应的负电极202与电芯外壳300焊接连接。
其中，绝缘胶带300-a只设置在正电极引出导体103一侧，用于防止正电极引出导体103与电芯外壳300之间发生短路，同样防止正电极过渡导体204与电芯外壳300之间发生短路。
本实施例其余结构均相应结合实施例1、实施例2、实施例3、实施例4的结构。
实施例6
如图9所示，本实施例能够分别基于上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5进行改进。本实施例中，注液孔400设置在所述电芯外壳300上，当然，注液孔400根据本领域技术人员掌握的常规知识，也可开设在电芯外壳300的其它位置上。
本实施例其余结构均相应结合实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5的结构。
实施例7
如图10所示，本实施例能够分别基于上述实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6进行改进。本实施例中，省略了正电极过渡导体204、负电极过渡导体205，采用正电极引出导体103以及负电极引出导体104下端分别与所述正电极201和负电极202直接焊接连接的结构。
本实施例其余结构均相应结合实施例1、实施例2、实施例3、实施例4、实施例5、实施例6的结构。
如图11所示，本发明电芯的横截面形状可为圆形或椭圆形以及其他根据本领域技术人员掌握的常规知识所能做出的形状。
需要说明的是，本发明方案优选适用于圆柱形锂离子电芯。
需要说明的是，本发明电芯选用的电极组200与传统圆柱形电芯一致，即由至少一个正电极201和至少一个负电极202及分隔正负电极的隔膜203同轴螺旋卷绕成电极组200。其正电极201通常由箔状(或网状)金属集流体与涂覆在其面上的正极活性物质组成，箔材特别优选铝(或者铝合金)，正极活性物质可以是钴酸锂/磷酸铁锂/锰酸锂/钛酸锂/NCM三元材料/NCA三元材料中的一种或几种混合物。负电极202通常由箔状(或网状)金属集流体与涂覆在其面上的负极活性物质组成，箔材特别优选铜(或铜合金)，负极活性物质可以是碳素材料/钛酸锂/锂的一种或几种混合物。隔膜203优选一种塑料膜，特别是聚烯烃膜，例如聚乙烯膜。当然，隔膜203也可以是一种多层结构，如陶瓷/聚乙烯/陶瓷。上述正电极/负电极/隔膜通常被制作成扁平的条状，固定序列地以螺旋形式卷绕成电极组200。通常的卷绕顺序可以是以下两种结构中的一种：正电极/隔膜/负电极/隔膜，负电极/隔膜/正电极/隔膜。无论那种方式卷绕，在完成卷绕，拔出卷针后，在电极组中心会形成一个中心孔，该中心孔直径约等于卷针直径，通常大于1mm。
需要说明的是，本发明中，电芯外壳300、电极组200、中心孔以及插针组件100等尺寸，均根据本领域技术人员掌握的常规知识进行设置，不再详述。
本发明可采用如下加工工艺，以实施例1中的结构进行举例：
插针组件壳体101内通过模板注塑法注入了聚丙烯塑料，形成绝缘物质102，最终将孔内正电极引出导体103以及负电极引出导体104完全包裹，同时在绝缘物质102形成一个通孔状的注液孔，绝缘物质102与金属插针组件壳体101内壁紧密结合。
将插针组件100的插针组件壳体101插入电极组200的中心孔内，然后将插针组件壳体101内的正电极引出导体103以及负电极引出导体104向外弯折后分别与电极组200的正电极过渡导体204、负电极过渡导体205焊接。上述电极组200与插针组件100完成组装后再整体装入电芯外壳300内，通过激光焊接工艺将插针组件100和电芯外壳300在连接处焊接上，最终形成环状空腔将电极组200容纳在其中。
将电解液通过插针组件100的注液孔注入到电芯内部，然后将注液孔进行密封。实现上述操作的电芯再经过传统化成分选等通用工序最终形成可充放电二次锂离子圆柱电芯。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种电芯，其特征在于，包括：
一个包含中心孔的电极组，其包括至少一个正电极和一个负电极以及分隔正负电极的隔膜，所述正电极、负电极及隔膜围绕一个中心孔以螺旋卷绕方式成形，所述中心孔直径大于0，小于电芯直径；
在电极组中心孔内，包括一组具有极性分离功能的插针组件，其包括一个带轴向通孔的插针组件壳体，所述插针组件壳体部分或全部插入所述电极组中心孔内、还包括用于分离电芯极性的绝缘物质和至少一个电极引出导体，所述绝缘物质设在所述插针组件壳体的轴向通孔内，所述电极引出导体穿过所述绝缘物质，所述正电极和/或负电极与所述电极引出导体导电连接，以实现电芯极性分离；
一组电芯外壳，所述电芯外壳与所述插针组件密封连接，形成能够容纳所述电极组的环状密闭空腔；
其中，所述绝缘物质部分或全部设在所述插针组件壳体的轴向通孔内，且当所述绝缘物质部分设在所述插针组件壳体的轴向通孔内时，所述绝缘物质纵截面为“”形，其包括插入所述轴向通孔内的柱状部以及柱状部底端向外展开形成的、将所述轴向通孔壁下端面完全覆盖的环状部；
其中，还包括至少一个用于向所述电芯内注入电解液的注液孔，所述注液孔设置在所述插针组件上和/或设置在所述电芯外壳上，且当所述插针组件上设置注液孔时，所述注液孔设置在所述插针组件的绝缘物质上。
2.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述插针组件壳体的纵截面呈“”型，其包括一带有轴向通孔圆管和在所述圆管顶端向外展开形成的圆盘形翼缘。
3.根据权利要求2所述的一种电芯，其特征在于，所述电芯外壳的纵截面为“U”形。
4.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述插针组件壳体的纵截面呈“”形，其包括一带有轴向通孔圆管和在所述圆管顶端向外展开形成的圆杯。
5.根据权利要求4所述的一种电芯，其特征在于，所述电芯外壳为圆盘形，其纵截面为“一”字形。
6.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述插针组件壳体的纵截面呈“”形，其为一带有轴向通孔圆管。
7.根据权利要求6所述的一种电芯，其特征在于，所述电芯外壳的纵截面为“”形。
8.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述注液孔通过密封件密封，用于防止电解液从所述注液孔泄漏。
9.根据权利要求8所述的一种电芯，其特征在于，所述密封件采用如下结构之一：
第一种：所述密封件采用端帽结构，其包括端部以及设置在端块下端的嵌入部，所述端部盖合在所述轴向通孔上，所述嵌入部插入所述轴向通孔内；
第二种：所述密封件为至少一个钢球，所述钢球塞入所述轴向通孔内，且所述钢球与所述轴向通孔过盈配合。
10.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述电芯为锂离子电芯，其还包括至少一个嵌锂电极。
11.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，电极和隔膜呈扁平条带形式。
12.根据权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述电极组采用如下层序之一:
负电极/隔膜/正电极/隔膜;
正电极/隔膜/负电极/隔膜。
13.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述插针组件与电芯外壳采用具有防水特性的材质。
14.如权利要求13所述的一种电芯，其特征在于，所述具有防水特性的材质为金属材质或非金属材质。
15.如权利要求14所述的一种电芯，其特征在于，所述金属材质为不锈钢、铝或铝合金。
16.如权利要求14所述的一种电芯，其特征在于，所述非金属材质为陶瓷或塑料。
17.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述正电极和/或负电极与所述电极引出导体导电连接，采用如下结构之一：
第一种：所述电极引出导体下端与过渡导体的一端焊接连接，过渡导体的另一端与所述正电极和/或负电极焊接连接；
第二种：所述电极引出导体下端与所述正电极和/或负电极焊接连接。
18.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述绝缘物质的材质为聚丙烯材质。
19.如权利要求1所述的一种电芯，其特征在于，所述电芯的截面形状为圆形或椭圆形。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111969254B (zh) * 2020-04-06 2024-05-17 天津力神电池股份有限公司 一种电芯
CN112652823A (zh) * 2021-01-18 2021-04-13 江苏德立信电子科技有限公司 一种柱状锂电池及其制备方法
WO2023141979A1 (zh) * 2022-01-28 2023-08-03 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池、用电设备及电池单体的制造方法和设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207587785U (zh) * 2017-11-10 2018-07-06 松栢投资有限公司 可充电电池
CN111969253A (zh) * 2020-04-06 2020-11-20 天津力神电池股份有限公司 一种电芯中心孔插针组件

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3042734A (en) * 1960-02-25 1962-07-03 Union Carbide Corp Alkaline cell closure
JP4207451B2 (ja) * 2002-04-19 2009-01-14 パナソニック株式会社 円筒型リチウムイオン二次電池およびその製造方法
JP2007294111A (ja) * 2006-04-20 2007-11-08 Toshiba Battery Co Ltd 小型電池
JP5211022B2 (ja) * 2009-11-30 2013-06-12 株式会社日立製作所 リチウムイオン二次電池
JP5081932B2 (ja) * 2010-01-25 2012-11-28 日立ビークルエナジー株式会社 密閉型電池およびその製造方法
KR20130115263A (ko) * 2010-09-24 2013-10-21 신코베덴키 가부시키가이샤 축전 디바이스 및 축전 디바이스의 제조 방법
JP5377472B2 (ja) * 2010-12-24 2013-12-25 日立ビークルエナジー株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2013207026A (ja) * 2012-03-28 2013-10-07 Panasonic Corp キャパシタ及びこれを用いたキャパシタモジュール
US10186692B2 (en) * 2013-12-26 2019-01-22 Hitachi Chemical Company, Ltd. Electrical storage device
US10529981B2 (en) * 2015-07-15 2020-01-07 Envision Aesc Japan Ltd. Roll electrode and method for manufacturing roll electrode
CN206225485U (zh) * 2016-12-18 2017-06-06 珠海市至力电池有限公司 一种可充电锂离子扣式电池
CA2997725C (en) * 2017-03-10 2021-08-03 Evolution Engineering Inc. Battery coil engaging members for downhole tools
CN108023037B (zh) * 2017-12-15 2024-06-25 珠海微矩实业有限公司 纽扣电池
CN212011175U (zh) * 2020-04-06 2020-11-24 天津力神电池股份有限公司 一种电芯中心孔插针组件
CN111969254B (zh) * 2020-04-06 2024-05-17 天津力神电池股份有限公司 一种电芯

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN207587785U (zh) * 2017-11-10 2018-07-06 松栢投资有限公司 可充电电池
CN111969253A (zh) * 2020-04-06 2020-11-20 天津力神电池股份有限公司 一种电芯中心孔插针组件

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