CN102709500A - 锂电池盖帽、电芯、锂电池及电芯组装方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种锂电池盖帽、电芯、锂电池及电芯组装方法，包括盖板和至少一个电极引出单元，所述盖板具有上表面和下表面，所述电极引出单元包括一一对应的第一配合孔、绝缘密封体及铆钉，所述第一配合孔上下贯穿所述上表面和下表面，所述绝缘密封体具有上下贯穿的第一通孔，所述第一配合孔套住所述绝缘密封体，所述第一通孔套住所述铆钉，所述铆钉、绝缘密封体及盖板铆固一体，所述绝缘密封体将所述盖板和铆钉绝缘隔开，且所述铆钉具有用于供电极直接穿过的上下贯穿的第二通孔。电极可以一体直接从极片连接到保护线路板，没有中间零件，减少了现有技术中盖帽内外面的焊接工序，这可以降低电池内阻，提高产品的稳定性和合格率。

Description

锂电池盖帽、电芯、锂电池及电芯组装方法

技术领域

本申请涉及锂电池领域。

背景技术

成品锂电池包括电芯、保护线路板、塑胶框架(或上塑胶盖)和铭牌纸。锂电池封装方法主要有两种：1)保护线路板与电芯电连接后，电芯和保护线路板被装在塑胶框架内，铭牌纸把塑胶框架、电芯和保护线路板包裹在一起，从而使保护线路板得以定位和固定。2)保护线路板与电芯电连接后，电芯与保护线路板一同放入塑胶模具的模腔内，在保护线路板周围也即电芯的顶部成型出一个上塑胶盖，保护线路板得以定位和固定。保护线路板的作用是防止电池被过充电和被过放电。

一种现有的锂电池如图1所示，该锂电池包括电芯及保护线路板，电芯包括盖帽、外壳、卷芯及电解液，盖帽与外壳焊接而构成壳体，电解液和卷芯被密封在该壳体内。盖帽1包括盖板5、上密封圈11、下密封圈13、铆钉6及压板10，铆钉6的铆钉杆17从盖板上表面21依次穿过上密封圈11、盖板5、下密封圈13和压板10，并铆固在一起成为盖帽。铆接过程中，铆钉杆17长度变短和端部变形并使铆钉的铆钉帽20和压板10间距变小，使上密封圈11被紧压贴在盖板5上表面21（实际为压在盖板铆钉孔的台阶平面上），下密封圈13被紧压贴在盖板5下表面22，使铆钉6与盖板5间密封和绝缘，铆钉6除把上密封圈11、盖板5、下密封圈13及压板10紧固在一起外，还把放置在电芯密闭空间里的卷芯的正、负电极的一个电极引到电芯密闭空间外面。实际生产中，铝壳电池的上密封圈11、下密封圈13为一体制造的，用注塑技术把塑胶原料注射到盖板铆钉孔内，成型出一体密封圈；钢壳电池的上密封圈11、下密封圈13为分体制造的，用手工方法把下密封圈13装配在盖板下表面22上、把上密封圈11装配在盖板上表面21上。

现有锂电池卷芯的外引电极从极片到保护线路板的方案是：以铝壳电池为例，负电极外引办法是，在负极片（铜箔）的一端焊接上负极耳的一端，负极耳的另一端焊接到盖帽的连接片上，负连接带的一端焊接到盖帽的铆钉帽上，负连接带的另一端焊接到保护线路板的负极上，从负极片到保护线路板要经过负极耳、铆钉、负连接带三个零件，需焊接4次，正电极引出办法是，在卷芯的正极片（铝箔）的一端焊接上正极耳的一端，正极耳的另一端焊接在盖板的内侧（壳体内），在盖板的外侧焊接正连接带的一端，正连接带的另一端焊接到保护线路板的正极上，从正极片到保护线路板要经过正极耳、盖板、正连接带，需焊接4次，现有电极外引技术存在材料数量多、工序多、质量控制难度大的不足。

发明内容

本申请提供一种能够减少装配工需和提高电池质量的锂电池盖帽、电芯、锂电池及电芯组装方法。

本申请提供一种锂电池盖帽，包括盖板和至少一个电极引出单元，所述盖板具有上表面和下表面，所述电极引出单元包括一一对应的第一配合孔、绝缘密封体及铆钉，所述第一配合孔上下贯穿所述上表面和下表面，所述绝缘密封体具有上下贯穿的第一通孔，所述第一配合孔套住所述绝缘密封体，所述第一通孔套住所述铆钉，所述铆钉、绝缘密封体及盖板铆固一体，所述绝缘密封体将所述盖板和铆钉绝缘隔开，且所述铆钉具有用于供电极直接穿过的上下贯穿的第二通孔。

绝缘密封体由绝缘材料制成，如塑料和橡胶等。盖板和铆钉由导电材料制成，如铝、铜、镍或不锈钢等金属。铆固时，施力于铆钉，使铆钉变形后变短变粗和向外翻边，进而使绝缘密封体、铆钉和盖板固定一体。

进一步的，所述第一配合孔的孔内壁与所述绝缘密封体紧贴密封配合，所述第一通孔的孔内壁与所述铆钉紧贴密封配合。

绝缘密封体能够在受力时变形，进而在铆固时，绝缘密封体变形，而使绝缘密封体分别与铆钉和盖板密封配合。

进一步的，所述绝缘密封体的顶部、底部分别具有在径向向外延伸的第一上凸缘、第一下凸缘，所述铆钉的顶部、底部分别具有在径向向外延伸的第二上凸缘、第二下凸缘，所述第二上凸缘将所述第一上凸缘紧压在所述盖板的上表面，所述第二下凸缘将所述第一下凸缘紧压在所述盖板的下表面，其中，所述第一上凸缘、第二上凸缘为所述铆钉铆固时翻边形成。即相当于绝缘密封体和铆钉的截面为“工”形。

进一步的，所述第一配合孔有一个，所述盖板还设有上下贯穿所述上、下表面的一个第二配合孔。

一种锂电池电芯，包括外壳、卷芯及电解液，所述卷芯具有至少两个电极，还包括所述的锂电池盖帽，所述盖帽的盖板与所述外壳固定而构成壳体，所述卷芯及电解液均密封在所述壳体的内部，所述第二通孔内穿设有所述电极，且通过焊接使所述电极和第二通孔固定并封堵所述第二通孔。

进一步的，所述电极和电极引出单元一一对应，各所述电极分别与其对应的所述电极引出单元的第二通孔配合。

进一步的，所述盖板还设有上下贯穿所述上、下表面的至少一个第二配合孔，所述第二通孔与其对应的所述电极配合，所述第二配合孔供与其对应的电极直接穿过。

进一步的，所述电极引出单元和电极均有两个，两个所述电极分别与两个第二通孔配合。

进一步的，所述电极有两个，所述电极引出单元有一个，所述盖板还设有上下贯穿所述上、下表面的第二配合孔，一个所述电极与所述第二通孔配合，另一个所述电极直接穿过所述第二配合孔。

一种锂电池，包括保护线路板，所述保护线路板具有上下贯穿的至少两个通孔，还包括所述的锂电池电芯，所述电芯的各电极分别向上伸入与其对应的所述通孔，且各电极与所述保护线路板的正极输入端、负极输入端对应连接。即，各电极中的正电极与保护线路板的正极输入端连接，各电极中的负电极与保护线路板的负极输入端连接。保护线路板的通孔与电芯的电极对应。

一种锂电池组装方法，包括电芯组装步骤，所述电芯组装步骤包括：

a)设置具有配合孔的盖板、空心的绝缘密封体及空心的铆钉；

b)将所述配合孔套住所述绝缘密封体，将所述绝缘密封体套住所述铆钉，并将所述盖板、绝缘密封体及铆钉铆固一体；

c)将所述盖板盖在内部装有卷芯的外壳上，使卷芯的两个电极向上伸出所述盖板，至少一个所述电极是从所述铆钉向上伸出所述盖板；

d)将所述盖板固定在外壳上，将所述电极与所述铆钉焊接固定。

对于各电极，可以是每个都从其对应的铆钉向上伸出，也可以是部分电极从其对应的铆钉向上伸出。

本申请的有益效果是：电极可以一体直接从极片连接到保护线路板，没有中间零件，减少了现有技术中盖帽内外面的焊接工序，这可以降低电池内阻，提高产品的稳定性和合格率。

附图说明

图1是现有锂电池的盖帽的结构示意图；

图2是本发明锂电池电芯的剖面结构示意图；

图3是本发明的盖板的结构示意图；

图4是本发明的空心铆钉的结构示意图(a为主视图，b为俯视图)；

图5是本发明的绝缘密封体的结构示意图(a为主视图，b为俯视图)；

图6是本发明四电极电芯的连接示意图；

图7是本发明锂电池电芯的另一实施方式的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

一种盖帽，如图2至图5所示，包括盖板5、绝缘密封体3及空心铆钉4。盖板5包括至少一个上下贯穿的第一配合孔7，绝缘密封体3具有一个上下贯穿的第一通孔8，空心铆钉4具有一个上下贯穿的第二通孔9，绝缘密封体3位于盖板5与空心铆钉4之间，绝缘密封体的第一通孔8套住空心铆钉4，盖板配合孔7套住绝缘密封体3，把空心铆钉4用模具装置铆固，使空心铆钉4、绝缘密封体3固定在盖板5上，并使空心铆钉4与盖板5绝缘，绝缘密封体的孔内壁12与空心铆钉外壁14相密闭、绝缘密封体外壁15与盖板5的孔内壁相密闭，而空心铆钉第二通孔9保持通透状态，待组装电芯时，卷芯的一个电极28从中穿过，即铆钉的孔内壁29与该电极28具有间隙。一个盖板第一配合孔7、一个绝缘密封体3和一个空心铆钉4构成一个电极引出单元16。卷芯的电极与卷芯的极片连接。

对于该盖帽，其包括盖板、空心的铆钉及空心的密封绝缘体，通过铆固方式，使铆钉、绝缘密封体及盖板铆接固定一体，密封绝缘体分别与盖板和铆钉密封配合，且绝缘密封体将铆钉和盖板绝缘隔开。需要引出的电极则可以由下往上穿过铆钉，且该电极通过焊接的方式密封和固定于铆钉的第二通孔。

电芯组装时，将盖板5焊接在外壳26的顶端部，使盖帽1和外壳26焊接一体而构成壳体，卷芯27和电解液则密封在该壳体内部。

一个电芯至少需要一个电极引出单元，引出卷芯的正极或负极，卷芯的另一个电极与壳体连接在一起，与壳体的连接方法有两种，一种如传统技术，即电极直接焊接在盖板的内侧（壳体内），另一种是，在盖板成形第二配合孔77，另一个电极从盖板下表面22一侧伸进该第二配合孔77且从盖板上表面21伸出，然后把该电极和该第二配合孔77焊接在一起，并封堵住该第二配合孔77，如图7，焊接方法可以是锡焊。一个电芯也可以有两个电极引出单元，把卷芯的正极、负极分别引出来，如图2。

根据需要，一个电芯也可以有四个电极引出单元，把卷芯正极片的两端、负极片的两端共四端都引出来。这样有四个电极引出单元的电芯，比起具有两个电极引出单元的电芯，在其他同等情况下，其快速充放电能力更强。这种电芯还可以有另外一个用处，就是在电芯外经过简单的电连接，可以给正极片、负极片通入电流，使其发热，代替烤箱对电芯的烘烤。如图6，在正极片的头尾两端连接两个正电极28，在负极片的头尾两端连接两个负电极28。当然，电芯也可以具有其他数量(如六个、八个等)的电极和电极引出单元。

如图3，a为主视图，b为俯视图，盖板配合孔7为具有内凹台阶面18的台阶孔，台阶面位于盖板上表面（如图3）或下表面一侧，当然，盖板配合孔也可以不为台阶孔，如图2。

绝缘密封体的底部具有在径向向外延伸的第一下凸缘19，如图5。

空心铆钉的底部具有在径向向外延伸的第二下凸缘23，如图4。

如图2，空心铆钉被模具装置作用后，空心铆钉顶部形成向外延伸（翻边）的第二上凸缘25，绝缘密封体顶部被空心铆钉向外翻边而被撑大形成向外延伸的第一上凸缘24，同时，使空心铆钉上下两个凸缘间距缩短，使绝缘密封体第一上凸缘24与盖板上表面21、绝缘密封体第一下凸缘19与盖板下表面22相互挤压而使绝缘密封体第一上凸缘、下凸缘弹性形变，达到紧固和密封效果。

绝缘密封体的材质可以为铁氟龙（聚四氟乙烯）或其它耐高温且有一定弹性的塑胶。

盖板、铆钉的材质可以是铝、铜、镍或不锈钢等导电金属材料。

盖板配合孔的截面形状可以是圆形、椭圆形、矩形（如图3）、中间为矩形两头为半圆形或四个角为圆弧的矩形等。相应地，铆钉、绝缘密封体的截面形状也为圆形、椭圆形、矩形（如图4、图5）、中间为矩形两头为半圆形或四个角为圆弧的矩形等。

一种电芯，如图7，包括盖帽1、外壳26、卷芯27、电极28及电解液，盖帽1与外壳26焊接成一体构成壳体，卷芯27、电解液被密闭在壳体内，卷芯具有正、负两个电极28，盖帽包括至少一个电极引出单元16，卷芯正、负两个电极至少一个电极经由电极引出单元16的空心铆钉的第二通孔9从密闭壳体内引出到密闭壳体外，把电极28和空心铆钉内壁29用焊接的方法固定和密封。

另一个电极直接从盖板第二配合孔77从密闭壳体内引出到密闭壳体外，并与盖板配合孔焊接在一起，并封堵该第二配合孔77。

焊接方法可以是锡焊。电极的顶端部、空心铆钉、盖板配合孔及周边可以预先搪锡，这样电极与空心铆钉、电极与盖板配合孔、电极与保护线路板的锡焊就会快速、牢固、可靠，且不需要助焊剂。

两个电极的材质，一个是铜或镍，与卷芯的负极片（如铜箔）焊接，另一个是铝，与卷芯的正极片（如铝箔）焊接。当然，也可以是其他适合制造锂电池的材质。

一种电池，包括电芯及保护线路板，电芯包括盖帽、外壳、卷芯及电解液，该盖帽和外壳固定一体而构成壳体，卷芯及电解液密封在该壳体内部。盖帽包括盖板及至少一个电极引出单元，该盖板具有内表面及外表面，该电极引出单元包括一一对应的第一配合孔、绝缘密封体及铆钉，该第一配合孔贯穿该内、外表面，该第一配合孔套住与其对应的绝缘密封体，该绝缘密封体套住与其对应的铆钉，该铆钉、绝缘密封体及盖板铆固一体，该铆钉具有上下贯穿的第二通孔，电极由下往上穿过该第二通孔。保护线路板具有与卷芯的至少两个电极对应的至少两个通孔，各电极分别向上穿过盖板，并分别伸入保护线路板各通孔，且各电极分别与保护线路板的正、负极输入端连接，即，各电极中的正电极与保护线路板的正极输入端连接，各电极中的负电极与保护线路板的负极输入端连接。该正、负极输入端是导电体，其设于保护线路板的通孔的孔内壁或通孔周边。

图3显示的是方形电池，其实本发明除方形锂电池外还包括圆柱锂电池，圆柱锂电池的盖板为圆形，在圆形盖板上具有至少一个电极引出单元。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (9)

1.一种锂电池盖帽，包括盖板，所述盖板具有上表面和下表面，其特征在于，还包括至少一个电极引出单元，所述电极引出单元包括一一对应的第一配合孔、绝缘密封体及铆钉，所述第一配合孔上下贯穿所述上表面和下表面，所述绝缘密封体具有上下贯穿的第一通孔，所述第一配合孔套住所述绝缘密封体，所述第一通孔套住所述铆钉，所述铆钉、绝缘密封体及盖板铆固一体，所述绝缘密封体将所述盖板和铆钉绝缘隔开，且所述铆钉具有用于供电极直接穿过的上下贯穿的第二通孔。

2.如权利要求1所述的锂电池盖帽，其特征在于，所述第一配合孔的孔内壁与所述绝缘密封体紧贴密封配合，所述第一通孔的孔内壁与所述铆钉紧贴密封配合。

3.如权利要求2所述的锂电池盖帽，其特征在于，所述绝缘密封体的顶部、底部分别具有在径向向外延伸的第一上凸缘、第一下凸缘，所述铆钉的顶部、底部分别具有在径向向外延伸的第二上凸缘、第二下凸缘，所述第二上凸缘将所述第一上凸缘紧压在所述盖板的上表面，所述第二下凸缘将所述第一下凸缘紧压在所述盖板的下表面，其中，所述第一上凸缘、第二上凸缘为所述铆钉铆固时翻边形成。

4.如权利要求1所述的锂电池盖帽，其特征在于，所述第一配合孔有一个，所述盖板还设有上下贯穿所述上、下表面的一个第二配合孔。

5.一种锂电池电芯，包括外壳、卷芯及电解液，所述卷芯具有至少两个电极，其特征在于，还包括权利要求1-3中任意一项所述的锂电池盖帽，所述盖帽的盖板与所述外壳固定而构成壳体，所述卷芯及电解液均密封在所述壳体的内部，所述第二通孔内穿设有所述电极，且通过焊接使所述电极和第二通孔固定并封堵所述第二通孔。

6.如权利要求5所述的锂电池电芯，其特征在于，所述电极和电极引出单元一一对应，各所述电极分别与其对应的所述电极引出单元的第二通孔配合。

7.如权利要求5所述的锂电池电芯，其特征在于，所述盖板还设有上下贯穿所述上、下表面的至少一个第二配合孔，所述第二通孔与其对应的所述电极配合，所述第二配合孔供与其对应的电极直接穿过。

8.一种锂电池，包括保护线路板，所述保护线路板具有上下贯穿的至少两个通孔，其特征在于，还包括权利要求5-7中任意一项所述的锂电池电芯，所述电芯的各电极分别向上伸入与其对应的所述保护线路板的通孔，且各电极与所述保护线路板的正极输入端、负极输入端对应连接。

9.一种锂电池组装方法，包括电芯组装步骤，其特征在于，所述电芯组装步骤包括：

a)设置具有配合孔的盖板、空心的绝缘密封体及空心的铆钉；

b)将所述配合孔套住所述绝缘密封体，将所述绝缘密封体套住所述铆钉，并将所述盖板、绝缘密封体及铆钉铆固一体；

c)将所述盖板盖在内部装有卷芯的外壳上，使卷芯的各电极向上伸出所述盖板，且其中至少一个所述电极是从所述铆钉向上伸出；

d)将所述盖板固定在外壳上，将所述电极与所述铆钉焊接固定。

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