CN101546814B - 一种方型锂离子电池极柱防转动结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方型锂离子电池极柱防转动结构，包括极柱(1)、防转支架(6)、下绝缘密封垫圈(7)、上绝缘垫圈(4)、金属密封垫圈(3)以及螺母(2)，极柱(1)由紧固螺栓(9)和自锁台(10)两部分组成，其中自锁台的横截面为非圆形；防转支架内部设置有两个金属镶件(5)，金属镶件(5)上开有极柱孔(11)，极柱孔(11)的形状与自锁台(10)的横截面相配合。本发明还公开了上述结构的制造方法。本发明的防转动结构可以省去电池盖板内部绝缘膜；能够满足防转强度要求；组装容易，利于电池的批量生产。

Description

一种方型锂离子电池极柱防转动结构及其制造方法

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种方型锂离子电池极柱防转动结构。

背景技术

随着容量型、功率型锂离子电池的应用，方型壳体的引出式极耳已不能满足锂离子电池大电流放电的需要，极柱式设计已开始代替极耳引出式设计。极柱式设计的锂离子电池在制造和使用过程中，由于螺母的反复拧动，容易造成极柱松动影响电池密封效果，严重的会造成极片上极耳与极片断裂，使电池寿命减短或电池内部短路。现有的防止极柱转动方法有：①极柱与盖板浇铸一体，极柱与盖板之间进行绝缘浇铸；②防转动件与盖板焊接在一起，极柱与盖板、防转动件之间进行绝缘处理；③盖板内凹卡槽，极柱与盖板之间加绝缘垫，极柱与盖板挤压防转；④内加防塑料件，锁在极柱自锁台防转。但以上四种方法都存在着大量的问题：第一种，由于是一次浇铸成型，成本过高，现在国产民用锂离子电池无发现此种结构；第二种，由于防转动件与盖板需焊在一起，组装难度较大，电池极柱密封效果不会很好，防转动件需与极柱内台配合，防转动件需做成一个漏斗型，防转动件或极柱加工困难，国内生产的民用产品还没发现此结构，成本较高；第三种，由于需要盖板内凹，盖板又要与极柱之间加绝缘垫，为达到密封和防转动，盖板必须加厚，绝缘垫材料必须抗疲劳能力较高，在增加成本和质量的前提下，能达到很好的效果，但国内此设计的产品，盖板、绝缘垫都很薄，由于小电池使用时，要求的转动力距较小，此种设计多用于小电池上，由于大电池在使用时要求的转动力距较大，此设计无法达到理想的效果；第四种，由于塑料件的强度问题，塑料件质量较大，极柱自锁台有效厚度需要加厚，造成极柱质量需增加、电池内腔利用率降低，国内部分厂家正在使用此设计，但效果也不是很不理想。

发明内容

为了在不影响极柱密封性能的基础上，能有效的防止极住的转动，本发明公开了一种方型锂离子电池极柱防转动结构及其制造方法，具体如下。

一种方型锂离子电池极柱防转动结构，包括极柱、防转支架、下绝缘密封垫圈、上绝缘垫圈、金属密封垫圈以及螺母，极柱由紧固螺栓和自锁台两部分组成，其中自锁台的横截面为非圆形；防转支架内部设置有两个金属镶件，金属镶件上开有极柱孔，极柱孔的形状与自锁台的横截面相配合。

进一步，防转支架利用开出的塑料模具和金属镶件铸造而成。

进一步，防转支架上开有三个孔和一个凹台，其中左右两个为上述极柱孔，中间为注电解液孔，凹台为长方形，用于防止加工过程中防转支架变形。

进一步，极柱自锁台为正六边形、跑道形或者其它多边形。

进一步，金属镶件为长方形，内含一个非圆形孔和多个定位圆孔，其中非圆形孔作为极柱孔，其形状与极柱的形状相对应。定位圆孔为两个或四个。

本发明还公开了上述方型锂离子电池极柱防转动结构的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，用金属材料加工出紧固螺栓和自锁台的组合结构作为极柱，其中自锁台的横截面为非圆形；

步骤二，用金属材料加工出防转支架内部的金属镶件，其中该金属镶件为长方形，内含一个非圆形孔和多个定位圆孔；

步骤三，开出塑料铸件模具，利用开出的模具和步骤三制成的金属镶件铸造防转支架，铸造好的防转支架上开有三个孔，其中左右两个非圆形孔为极柱孔，该极柱孔的形状与自锁台的横截面相对应，中间为注电解液孔。

步骤四，将两个极柱插入到防转支架的两个极柱孔中，然后依次安装下绝缘密封垫圈、锂离子金属盖板、上绝缘垫圈、金属密封垫圈，最后拧紧螺母，即完成了组装。

本发明具有如下的有益技术效果：

1、本发明的防转动结构可以达到盖板内绝缘膜的效果，从而可省去电池盖板内部绝缘膜；

2、极柱自锁台与防转件之间是金属与金属接触，能够满足防转强度的要求；

3、正负极柱防转支架为一体，组装时，利用正负极柱轻微转动达到固定防转支架，同时锁死正负极柱的目的；

4、防转支架为铸造一体件，减少了组装的困难；

5、极柱等配件加工成本较低，组装容易，利于电池的批量生产。

附图说明

图1为锂离子金属盖板装配后结构示意图；

图2为图1中极柱结构示意图；

图3为图2极柱自锁台俯视图；

图4为图1中防转支架-镶件结构示意图；

图5为图1中防转支架内部金属镶件示意图。

附图标记说明：

1.极柱；2.螺母；3.金属密封垫圈；4.上绝缘垫圈；

5.防转支架内部金属镶件；6.防转支架；

7.下绝缘密封垫圈；8.锂离子金属盖板；9.紧固螺栓；

10.自锁台；11.极柱孔；12.凹台；13.注电解液孔；

14.定位圆孔。

具体实施方式

下面结合图1-5所示的实施例对本发明进行具体说明。

首先用金属材料加工出图2所示的紧固螺栓9和自锁台10的组合结构，作为极柱1，极柱自锁台10可为正六边形、跑道形、或者其它多边形。其中正六边形可直接用六边形棒材加工；跑道形易加工，虽然质量较重，但有利于负极柱散热。

然后，用金属材料加工出图5所示的防转支架内部金属镶件5，内部镶件为长方形，内含一非圆形孔11和四个定位圆孔14，其中非圆形孔作为极柱孔11，该非圆形孔11与极柱的形状相对应，与自锁台10为紧密配合。如用线切割加工防转支架内部金属镶件5，可只有2个定位圆孔14，2个定位圆孔14在铸造过程与模具内定位销配合，起到定位作用。如用冲切加工防转支架内部金属镶件5，必须保证至少4个圆孔，以保证冲切精度。

然后，按图4所示开出塑料铸件模具，利用开出的模具和制成的防转支架内部金属镶件5进行防转支架6的铸造，如图4所示，防转支架上开有三个孔和一个凹台12，其中左右两个为非圆形的极柱孔11，中间为注电解液孔13，此孔呈圆形。凹台12呈长方形，凹台12的主要作用是在防转支架铸造过程中，防止非金属材料成形冷却时收缩，防转支架变形。

如图1所示(图1未包括防爆装置)，进行组装时，首先将两个极柱1插入到防转支架6的两个极柱孔11中，由于极柱的自锁台10的形状与极柱孔11的形状相匹配，两极柱1与防转支架相互咬合，防转支架不会掉落，实现极柱的防转动。然后依次安装下绝缘密封垫圈7、锂离子金属盖板8、上绝缘垫圈4、金属密封垫圈3，最后拧紧螺母2，即完成了组装。

其中防转动支架防转动功效的好坏，主要取决于自锁台10和防转支架内部金属镶件5配合的情况和自锁台10最大转动距离的大小。

Claims (8)

1.一种方型锂离子电池极柱防转动结构，包括极柱(1)、防转支架(6)、下绝缘密封垫圈(7)、上绝缘垫圈(4)、金属密封垫圈(3)以及螺母(2)，其特征在于：极柱(1)由紧固螺栓(9)和自锁台(10)两部分组成，紧固螺栓(9)和自锁台(10)由金属材料制成，其中自锁台的横截面为非圆形；防转支架内部设置有两个金属镶件(5)，金属镶件(5)上开有极柱孔(11)，极柱孔(11)的形状与自锁台(10)的横截面相配合。

2.根据权利要求1所述的方型锂离子电池极柱防转动结构，其特征在于：防转支架(6)利用开出的塑料模具和金属镶件(5)铸造而成。

3.根据权利要求1或2所述的方型锂离子电池极柱防转动结构，其特征在于：防转支架上开有三个孔和一个凹台，其中左右两个为上述极柱孔(11)，中间为注电解液孔，凹台为长方形，用于防止加工过程中防转支架变形。

4.根据权利要求1或2所述的方型锂离子电池极柱防转动结构，其特征在于：极柱自锁台(10)为正六边形或跑道形。

5.根据权利要求1或2所述的方型锂离子电池极柱防转动结构，其特征在于：极柱自锁台(10)为多边形。

6.根据权利要求1或2所述的方型锂离子电池极柱防转动结构，其特征在于：金属镶件(5)为长方形，内含一个非圆形孔(11)和多个定位圆孔(14)，其中非圆形孔作为极柱孔(11)，其形状与极柱(1)的形状相对应。

7.根据权利要求6所述的方型锂离子电池极柱防转动结构，其特征在于：所述定位圆孔为两个或四个。

8.一种方型锂离子电池极柱防转动结构的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，用金属材料加工出紧固螺栓(9)和自锁台(10)的组合结构作为极柱(1)，其中自锁台的横截面为非圆形；

步骤二，用金属材料加工出防转支架内部的金属镶件(5)，其中该金属镶件为长方形，内含一个非圆形孔和多个定位圆孔；

步骤三，开出塑料铸件模具，利用开出的模具和步骤二制成的金属镶件(5)铸造防转支架(6)，铸造好的防转支架(6)上开有三个孔，其中左右两个非圆形孔为极柱孔(11)，该极柱孔的形状与自锁台的横截面相对应，中间为注电解液孔(13)；

步骤四，将两个极柱(1)插入到防转支架(6)的两个极柱孔(11)中，然后依次安装下绝缘密封垫圈(7)、锂离子金属盖板(8)、上绝缘垫圈(4)、金属密封垫圈(3)，最后拧紧螺母(2)，即完成了组装。

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