本发明专利技术提供了一种卷绕式电芯、电池、其装配方法及电动装置，所述卷绕式电芯包括卷芯和中心管，所述卷芯内部沿长度方向具有贯穿所述卷芯的空腔，所述中心管设置于所述空腔内，所述中心管的外周包裹有弹性绝缘层。本发明专利技术提供的中空结构的卷绕式电芯增加了卷芯的外表面积，更有利于散热，通过在中心管的外壁包裹有弹性绝缘层，弹性绝缘层可以起到防止短路的作用，同时也能有效缓解负极片充电时膨胀时产生的挤压力，有利于延长锂电池的长循环寿命。有利于延长锂电池的长循环寿命。有利于延长锂电池的长循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种卷绕式电芯、电池、其装配方法及电动装置
[0001]本专利技术属于铝壳电池
，涉及一种卷绕式电芯、电池、其装配方法及电动装置。
技术介绍
[0002]随着新能源技术的发展以及国家的大力支持，新能源电动汽车得到快速发展。动力电池作为新能源电动汽车的核心，其安全性、稳定性及高倍率性对电动汽车至关重要。目前市场上的动力电池主要分为方形电池、圆柱电池及软包电池。
[0003]与软包电池和方形电池相比，圆柱电池是最早实现商业化的，生产自动化程度最高，也是当前生产成本最低的一种电池。目前市场主要有18650圆柱形锂电池和21700圆柱锂电池，其他常见的圆柱锂电池规格有14650、17490、18650、 21700、26650等。
[0004]圆柱电池主要由正极片、负极片、隔膜、正极极耳、负极极耳、安全阀、过流保护装置、绝缘件和外壳共同组成。其中，常用的圆柱电池的外壳有钢壳、铝壳和聚合物壳，不同材料体系的电池外壳具有不同的优势。以目前常见的铝壳圆柱电池为例，其采用的铝壳结构的优势有：(1)铝壳具有较高的比强度、比模量、断裂韧性、疲劳强度和耐腐蚀稳定性；(2)铝壳的表面处理常采用静电喷涂工艺，可选的喷涂颜色众多，可以根据客户需要进行私人定制，常见颜色包括米白色、深灰色、黑色和军绿色等；(3)铝壳具有铝合金的优点，包括重量轻、成型耐用等特性；(4)铝壳具有良好的延展性，塑性较强，生产性能、加工性能和铸造性能均优于钢壳。
[0005]虽然铝壳圆柱电池具有众多优点，但与钢壳圆柱电池相比，其也存在明显缺陷，例如，钢壳圆柱电池独特的盖帽结构提高了其安全性能，而铝壳圆柱电池的盖帽多为激光焊接固定，安全性能相对较差。因此，铝壳圆柱电池安全性能的提高对铝壳圆柱电池的应用扩大化至关重要。此外，随着铝壳圆柱电池尺寸的增加，电池内部的热量很难扩散到电池表面，尤其是随着客户对快充的需求越来越高，充电的倍率也会越来越大，而充电倍率越大也就意味着电池温升越高。因此，本领域对铝壳圆柱电池的安全性能和散热效果提出了更高的要求，如何保证铝壳圆柱电池安全性能的同时提升电池的散热效果，是一个迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种卷绕式电芯、电池、其装配方法及电动装置，本专利技术提供的中空结构的卷绕式电芯增加了卷芯的外表面积，更有利于散热，通过在中心管的外壁包裹有弹性绝缘层，弹性绝缘层可以起到防止短路的作用，同时也能有效缓解负极片充电时膨胀时产生的挤压力，有利于延长锂电池的长循环寿命。
[0007]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种卷绕式电芯，所述卷绕式电芯包括卷芯和中心管，所述卷芯内部沿长度方向具有贯穿所述卷芯的空腔，所述中心管设置于所述空腔内，所述中
心管的外周包裹有弹性绝缘层。
[0009]本专利技术提供的中空结构的卷绕式电芯增加了卷芯的外表面积，更有利于散热，同时充放电过程中，卷芯中心位置是散热最困难、温度最高的区域，在中心位置设计中空结构并插入中心管，通过中心管使电芯内部直接与电芯外部相连，可以通过中心管将卷芯中心区域散发的热量通过中心管两端开口处直接排出，结合自然冷却、风冷或液冷等散热方式可以有效改善电芯内部中心区域的发热情况，有效降低了卷芯内部温度，提高了卷芯内部温度的一致性，更加适用于大倍率充放电时的电芯使用。其次，卷芯内部空腔中设置的中心管除了发挥散热作用外还能起到支撑卷芯极片的作用，可以有效防止电池充放电过程中因极片膨胀导致的卷芯坍塌，进而提高了锂电池的循环寿命和安全性能。再次，本专利技术在中心管的外壁包裹有弹性绝缘层，弹性绝缘层可以起到防止短路的作用，同时也能有效缓解负极片充电时膨胀时产生的挤压力，有利于延长锂电池的长循环寿命。
[0010]需要说明的是，本专利技术对弹性绝缘层的材质不作具体要求和特殊限定，最低要求其具有耐高温性和化学稳定性，可在电池内部温度急剧升高时仍然稳定地附着在内管表面，阻隔内管与电池极片直接接触，且不与电解液发生化学反应。具体可选地包括聚醚酯类、丙烯基类或乙烯基类中的任意一种或至少两种的组合，例如：PP、PET、PBT、EPDM、EPR、EMA、EVA、TPV、SBCPP、 RCP、EVA、PTFE、POE、PVC或LDPE中的任意一种或至少两种的组合。
[0011]需要说明的是，中心管的主体为两端开口轴向贯通的管状结构，其内部空间可以供空气或冷却液等散热介质自由穿过，以实现对卷芯内部的散热。
[0012]需要说明的是，本专利技术对中心管的截面形状不作具体要求和特殊限定，可以是圆形或多边形。由于本专利技术提供的卷芯是在卷针卷绕后抽出，再向卷芯内形成的中空腔体内插入中心管，因此为了顺利插入中心管，中心管的截面积应略小于中空腔体的截面积。
[0013]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述卷芯由正极片、隔膜和负极片依次层叠后卷绕形成。
[0014]所述正极片表面分为正极涂覆区和正极空箔区，所述负极片表面分为负极涂覆区和负极空箔区，所述隔膜覆盖所述正极涂覆区和所述负极涂覆区；层叠后，所述正极空箔区和所述负极空箔区分别由所述隔膜的相对两侧边伸出；卷绕后，所述正极空箔区和所述负极空箔区形成位于所述卷芯两端的正极耳和负极耳。
[0015]作为本专利技术一种优选的技术方案，所述中心管的外壁设置有若干凸起结构，所述中心管壁由内向外凸出形成所述凸起结构，所述凸起结构与所述卷芯空腔的内周面实现点接触。
[0016]本专利技术在中心管的外表面设置若干凸起结构，增加了中心管与卷芯内壁之间的接触面积，增大了散热面积，提高了散热效果。
[0017]所述中心管的材质为铝或铝合金。
[0018]所述中心管的长度与所述卷芯高度相同，所述中心管的两端分别与所述卷芯的两端平齐。
[0019]本专利技术在确保电芯散热效果和温度平衡的基础上，为了进一步提高电池在使用过程的安全性，本专利技术对中心管的结构进行了优化设计，可选地，对中心管的两端进行封口，至少一端封口处刻划有浅划痕，浅划痕在没有压力冲击的情况下保持封闭，一旦存在压力冲击且达到一定压力值时会冲破浅划痕，在这种结构下，中心管不仅成为了散热通道，也可
以作为泄压阀使用，在中心管内部热量聚积后，中心管内的压力随温度升高而增大，一旦超出临界值，则中心管内部的压力会冲破端部的浅划痕，从而完成泄压，防止中心管内部压力过大对卷芯造成损害，降低了电池发生进一步爆燃的几率。进一步可选地，在中心管内腔中填充相变材料，通过相变材料结合中心管端部的浅划痕实现了对电芯的吸热、散热和泄压等多重效果，当电池内部温度过高时，相变材料可吸收多余的热量，在散热的同时也能实现吸热。当锂离子电池发生过充、过放、承受高温、受到针刺或挤压时，电池内部温度和压力骤然升高，电池内部产生的热量超出了相变材料的吸热极限，内部压力急剧增加，此时相变材料会受热发生分解，并在短时间内产生大量不可燃气体，进而冲破中心管一端的浅划痕完成泄压。此外，由于卷芯和中心管内部完全隔开，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卷绕式电芯，其特征在于，所述卷绕式电芯包括卷芯和中心管，所述卷芯内部沿长度方向具有贯穿所述卷芯的空腔，所述中心管设置于所述空腔内，所述中心管的外周包裹有弹性绝缘层。2.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述卷芯由正极片、隔膜和负极片依次层叠后卷绕形成；所述正极片表面分为正极涂覆区和正极空箔区，所述负极片表面分为负极涂覆区和负极空箔区，所述隔膜覆盖所述正极涂覆区和所述负极涂覆区；层叠后，所述正极空箔区和所述负极空箔区分别由所述隔膜的相对两侧边伸出；卷绕后，所述正极空箔区和所述负极空箔区形成位于所述卷芯两端的正极耳和负极耳。3.根据权利要求1所述的卷绕式电芯，其特征在于，所述中心管的外壁设置有若干凸起结构，所述中心管壁由内向外凸出形成所述凸起结构，所述凸起结构与所述卷芯空腔的内周面实现点接触；所述中心管的材质为铝或铝合金；所述中心管的长度与所述卷芯高度相同，所述中心管的两端分别与所述卷芯的两端平齐。4.一种电池，其特征在于，所述电池包括两端敞口的铝壳以及分别位于所述铝壳两端敞口处的端盖组件，所述铝壳内设置有权利要求1
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3任一项所述的卷绕式电芯，所述卷绕式电芯的两端分别电性连接相应的所述端盖组件；所述端盖组件上开设有散热通道，所述中心管的两端开口分别连通相应所述端盖的散热通道，使得中心管内腔通过两端端盖处的散热通道与外界连通。5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述端盖组件包括端盖和集流盘，所述集流盘靠近所述电芯一端，所述端盖的边缘通过可弯折的连接件连接所述集流盘的边缘，通过折弯所述连接件使得端盖与所述集流盘折叠对扣；所述端盖和所述集流盘上分别开设有第一散热孔和第二散热孔，所述第一散热孔、所述第二散热孔和所述中心管的一端开口的直径相同；所述端盖和所述集流盘对扣后，所述第一散热孔和所述第二散热孔重叠形成所述散热通道，所述中心管的一端开口与所述散热通道连通；所述连接件上设置有贯穿所述连接件的圆环，所述圆环的直径位于所述铝壳直径和所述中心管直径之间，所述端盖和所述集流盘对扣后，所述第一散热孔、所述圆环和所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚随军，王林，胡先刚，吴刚，
申请(专利权)人：苏州宇量电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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