CN104617237A - 双极柱锂电池盖板及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种双极柱锂电池盖板及其制作方法。是将两个圆柱形带内螺纹的盲孔螺母螺纹端置于上接片板对应的配孔内，在两个盲孔螺母的圆柱上分别套装陶瓷管；在位于陶瓷管底部的止口处装有金属盖板，在金属盖板下面的两个盲孔螺母圆柱上分别套装密封件；两个盲孔螺母的盲孔端置于下接片板对应的配孔内，在上接片板与陶瓷管之间挤装弹簧垫片，通过陶瓷管止口压住金属盖板和下接片板之间的密封件，陶瓷管外围为注塑层。本发明极柱与盖板为配装工艺，具有较大极柱外连接面积，减小了极柱内金属软片和极耳在电池内的空间尺寸，增加了电池容量。本盖板重量只有90克，导流截面大、耐高温密封和绝缘，用于各种能量型和功率型方形壳体锂离子电池的配装。
Description
技术领域
本发明涉及一种方形锂电池盖板，尤其涉及一种双极柱锂电池盖板及其制作方法。
背景技术
市场上现有的双内螺纹电池极柱(冷轧挤压内螺纹电池极柱盖板结构参见图1～图3)，其工艺是金属极柱1’经冷轧挤压和机械加工制成的，在金属极柱1’上整体套装密封件6’，再套装金属盖板5’和套装陶瓷套3’、在金属极柱1’的卡簧槽12’内卡装弹簧卡簧2’，经陶瓷套3’压住金属盖板5’和极柱下金属板7’之间的密封件6’；组装好的电池极柱放入注PP塑料4’模具注塑定位密封电池极柱组件；在金属盖板5’正负极电池极柱的中间安装防爆阀组成电池盖板。电池内极柱是由垫片8’和铆钉9’对连接着电芯11’的极耳10’与内极柱连接板13’铆接在一起的连接欧姆内阻较大，由电池内极柱连接板13’铆接连接极耳10’在电池内占有空间较大；冷轧挤压内螺纹电池极柱由于受挤压模具和不易加工的限制，电池极柱存在多余尺寸造成极柱较重，冷挤压双内螺纹极柱盖板重量为140克；冷轧挤压内螺纹电池极柱由于受到与盖板的套装工艺限制，极柱外的连接面积较小。
发明内容
本发明目的是：针对现有盖板结构和制作技术存在的不足，提供一种重量轻和较大极柱外连接面积，结构简单、制作装配工艺先进的双极柱锂电池盖板及其制作方法。
本发明目的是通过以下技术方案来实现：
一种双极柱锂电池盖板，包括上接片板、下接片板、装配电池极柱的盲孔螺母、陶瓷管、金属盖板、密封件以及位于正、负极柱之间的防爆阀，其特征是：两个圆柱形带内螺纹的盲孔螺母螺纹端置于上接片板对应的配孔内，在两个盲孔螺母的圆柱上分别套装陶瓷管；在位于陶瓷管底部的止口处装有金属盖板，在金属盖板下面的两个盲孔螺母圆柱外围分别装有密封件；两个盲孔螺母的盲孔端置于下接片板对应的配孔内，在上接片板与陶瓷管之间挤装弹簧垫片，通过陶瓷管止口压住金属盖板和下接片板之间的密封件，陶瓷管外围为注塑层。
所述的陶瓷管止口是带有大、小沿的阶梯式台肩，止口的大沿压在金属盖板上，金属盖板的安装端对应的嵌入止口处与圆形小沿相配合，使陶瓷管止口镶嵌在金属盖板的圆孔内，陶瓷管止口的高度尺寸小于在同一位置的盲孔螺母尺寸。
所述的下接片板底边与金属软片为软连接，包覆有金属软片的极耳与电芯相连接并能折叠置于电池壳体中。
所述的金属软片材质为铝片加铝箔或镍片加铜箔或铜片加铜箔制成，该金属软片用于超声波焊接，软片的厚度为0.1～0.12mm。
本发明双极柱锂电池盖板采用以下工艺方法制备；
(一)、将两个圆柱形带有内螺纹的盲孔螺母的螺纹端配装在电池极柱上接片板的配孔内，过盈配合压装并采用激光焊接接口；
(二)、磨平电池极柱的上接片板表面的焊斑；
(三)、在电池极柱上接片板表面镀镍，镀层厚2～4um；
(四)、在圆柱形内螺纹肓孔螺母的盲孔端圆柱上套装下端带有止口的陶瓷管；
(五)、在陶瓷管下端止口上套装金属盖板；
(六)、在金属盖板下面长出陶瓷管的圆柱形内螺纹盲孔螺母圆柱上套装耐高温密封件；
(七)、在电池极柱下接片板底面大边侧采用超声波加激光焊接多层金属软片；
(八)、将两个圆柱形内螺纹盲孔螺母的盲孔端圆柱配装在电池极柱下接片板的配孔内，过盈配合压装并采用激光焊接接口；
(九)、在电池极柱上接片板与陶瓷管之间挤入弹簧垫片，压紧金属盖板与下接片板之间的密封件；
(十)、把组装和密封好的双极柱内螺纹电池极柱盖板装入注PP塑料的模具进行整体注PP塑料，进行部件定位和盖板密封；
(十一)、金属软片包覆电芯上的极耳，进行超声波焊接极耳；
(十二)、将包覆金属软片的极耳进行移位使极耳折叠，再把金属盖板与电芯的位置上下对正后，将电芯装入电池壳体合上金属盖板；
(十三)、激光焊接防爆阀和金属盖板，防爆阀体内组合配装有复合防爆膜。
本发明双圆柱形内螺纹电池极柱盖板结构是由两个圆柱形内螺纹盲孔螺母连接上、下接片板与弹簧垫片、陶瓷管、金属盖板、密封件、注PP塑料组成，是一种低重量高性能的新型电池极柱盖板。本发明双圆柱形内螺纹电池极柱盖板在结构和配装工艺上都优于现有冷轧挤压内螺纹电池极柱，比较两种双内螺纹电池极柱盖板，直观可见双圆柱形内螺纹电池极柱(图5)结构简单，具有低重量和较大的极柱外连接面积，电池内极柱采用金属软片10与极耳12超声波焊接工艺，欧姆内阻较小，折叠金属软片10和极耳12方式装配电芯11和金属盖板5，减小了极柱内金属软片和极耳在电池内的空间尺寸，增加了电池极片尺寸即增加了电池容量。本发明盖板重量只有90克，具有重量轻、圆柱形极柱与盖板是配装工艺，极柱外的连接面积大、导流截面大、耐高温密封、耐高温绝缘、复合膜防腐防爆的特点，提升了锂离子电池的质量能量密度和体积能量密度。可用于各种能量型和功率型方形壳体锂离子电池的配装使用。
附图说明
图1为冷轧挤压内螺纹电池极柱盖板俯视图。
图2为图1中A’-A’向视图。
图3为图1中B’-B’向视图，下半部为铆接极耳与电芯装配结构示意图。
图4为本发明双圆柱形内螺纹电池极柱盖板俯视图。
图5为图4中A-A向视图。
图6为图4中B-B向视图，下半部为金属软片连接极耳示意图。
图7为图4中B-B向视图，下半部为金属软片连接极耳后，折叠极耳与电芯装配示意图。
图8为本发明电池极柱盖板整体结构俯视图。
图9为图8中C-C向视图。
图中(图1～3)：1’金属极柱；2’弹簧卡簧；3’陶瓷套；4’PP塑料；5’金属盖板；6’密封件；7’下金属板；8’垫片；9’铆钉；10’极耳；
11’电芯；12’卡簧槽；13’极柱连接板。
图中(图4～9)：1上接片板；2盲孔螺母；3弹簧垫片；4陶瓷管；5金属盖板；6密封件；7下接片板；8陶瓷管止口；9注塑层；10金属软片；11电芯；12极耳；13电池壳体；14防爆阀；15注液孔。
具体实施方式
下面通过具体实施方式并结合附图对本发明进行详细说明，同时说明本发明的效果。以下实施方式只是符合本发明技术内容的实例，并不说明本发明仅限于下述实例所述的内容，本行业中的技术人员依照该权利要求项制造的产品均属本发明内容。
如图4、图5和图6，所示，本发明双极柱锂电池盖板即双圆柱形内螺纹电池极柱盖板，其结构主要由两个圆柱形内螺纹盲孔螺母连接上、下接片板以及弹簧垫片、陶瓷管、金属盖板、密封件、注塑层、和位于正、负极柱之间的防爆阀组成；两个圆柱形带内螺纹的盲孔螺母2螺纹端配装在上接片板1对应的圆孔内焊接，在两个圆柱形内螺纹盲孔螺母2的圆柱上分别套装陶瓷管4(见图5，图6)；在陶瓷管4底部设有止口8，陶瓷管止口8是带有大、小沿的阶梯式台肩，陶瓷管止口的大沿压在金属盖板5上，金属盖板5的安装端对应的嵌入止口8处与圆形小沿相配合，使陶瓷管止口8镶嵌在金属盖板5的圆孔内，陶瓷管止口8的高度尺寸小于在同一位置的盲孔螺母2尺寸，即陶瓷管止口底边尺寸短于盲孔螺母。在位于陶瓷管底部的止口8上装有金属盖板5(见图5)；在金属盖板5下面的两个圆柱形内螺纹肓孔螺母2上分别套装有高温密封件6；两个圆柱形内螺纹肓孔螺母2的盲孔端配装在下接片板7对应的圆孔内进行焊接，在上接片板1与陶瓷管4之间挤装弹簧垫片3，通过陶瓷管止口8压住金属盖板5和下接片板7之间的密封件6，陶瓷管4外围为PP塑料注塑层9。组装好的电池极柱放入注塑模具注PP塑料定位密封电池极柱组件，(见图8、9)金属盖板5的一侧开有贯穿盖板的注液孔15，在金属盖板5正、负极电池极柱的中间安装复合防腐防爆阀14组成电池盖板。
如图6、图7所示，本发明电池内极柱采用金属软片10与极耳12超声波焊接工艺，折叠金属软片10和极耳12方式装配电芯11和金属盖板5，下接片板7底边与金属软片10为软连接，包覆有金属软片10的极耳12与电芯11相连接并能折叠置于电池壳体13中，该结构能减小极柱内金属软片和极耳在电池内的空间尺寸，增加了电池极片尺寸即增加了电池容量。金属软片10可以选择铝片加铝箔或镍片加铜箔的材质专用于超声波焊接，软片的厚度选择为0.1mm。
本发明设计的双极柱锂电池盖板即双圆柱形内螺纹电池极柱盖板采用以下工艺方法制备：
(一)、将两个圆柱形带有内螺纹的盲孔螺母2的螺纹端配装在电池极柱上接片板1的配孔内，过盈配合压装并采用激光焊接接口(见图5)；
(二)、磨平电池极柱的上接片板1表面的焊斑；
(三)、在电池极柱上接片板1表面镀镍，镀层厚度为2～4um；
(四)、在圆柱形内螺纹盲孔螺母2的盲孔端圆柱上套装陶瓷管4，陶瓷管4下端带有陶瓷管止口8(见图6)；
(五)、在陶瓷管下端止口8上套装金属盖板5，使陶瓷管止口8镶嵌在金属盖板5的圆孔内；
(六)、在金属盖板5下面长出陶瓷管4的圆柱形内螺纹盲孔螺母2圆柱上套装耐高温密封件6(见图5)；
(七)、在电池极柱下接片板7的底面大边侧，采用超声波加激光焊接20层0.1mm厚的金属软片10(见图6)；
(八)、将两个圆柱形内螺纹盲孔螺母2的盲孔端圆柱配装在电池极柱下接片板7配孔内，过盈配合压装并采用激光焊接接口(图5)；
(九)、在电池极柱上接片板1与陶瓷管4之间挤入弹簧垫片3，用于压紧金属盖板5与下接片板7之间的密封件6(图5)；
(十)、把组装和密封好的双极柱内螺纹电池极柱盖板装入注PP塑料的模具进行整体注PP塑料形成注塑层9，进行部件定位和盖板密封；
(十一)、将金属软片10包覆电芯11上的极耳12，进行超声波焊接极耳12(见图6)；
(十二)、再将包覆金属软片10的极耳12进行移位使极耳折叠，再把金属盖板5与电芯11的位置上下对正后，将电芯装入电池壳体13，合上金属盖板5(见图7)；
(十三)、激光焊接防爆阀14和金属盖板5，防爆阀体内组合配装有复合防爆膜(见图9)。
Claims (5)
1.一种双极柱锂电池盖板，包括上接片板、下接片板、装配电池极柱的盲孔螺母、陶瓷管、金属盖板、密封件以及位于正、负极柱之间的防爆阀，其特征是：两个圆柱形带内螺纹的盲孔螺母(2)螺纹端置于上接片板(1)对应的配孔内，在两个盲孔螺母(2)的圆柱上分别套装陶瓷管(4)；在位于陶瓷管底部的止口(8)处装有金属盖板(5)，在金属盖板(5)下面的两个盲孔螺母(2)圆柱外围分别装有密封件(6)；两个盲孔螺母(2)的盲孔端置于下接片板(7)对应的配孔内，在上接片板(1)与陶瓷管(4)之间挤装弹簧垫片(3)，通过陶瓷管止口(8)压住金属盖板(5)和下接片板(7)之间的密封件(6)，陶瓷管(4)外围为注塑层(9)。
2.根据权利要求1所述的双极柱锂电池盖板，其特征在于：所述的陶瓷管止口(8)是带有大、小沿的阶梯式台肩，止口的大沿压在金属盖板(5)上，金属盖板(5)的安装端对应的嵌入止口(8)处与圆形小沿相配合，使陶瓷管止口(8)镶嵌在金属盖板(5)的圆孔内，陶瓷管止口(8)的高度尺寸小于在同一位置的盲孔螺母(2)尺寸。
3.根据权利要求1所述的双极柱锂电池盖板，其特征在于：所述的下接片板(7)底边与金属软片(10)为软连接，包覆有金属软片(10)的极耳(12)与电芯(11)相连接并能折叠置于电池壳体(13)中。
4.根据权利要求3所述的双极柱锂电池盖板，其特征在于：所述的金属软片(10)材质为铝片加铝箔或镍片加铜箔或铜片加铜箔制成，该金属软片用于超声波焊接，软片的厚度为0.1～0.12mm。
5.根据权利要求1～4所述双极柱锂电池盖板的制造方法，其特征在于：该电池盖板采用以下方法制备：
(一)、将两个圆柱形带有内螺纹的盲孔螺母(2)的螺纹端配装在电池极柱上接片板(1)的配孔内，过盈配合压装并采用激光焊接接口；
(二)、磨平电池极柱的上接片板(1)表面的焊斑；
(三)、在电池极柱上接片板(1)表面镀镍，镀层厚2-4um；
(四)、在圆柱形内螺纹盲孔螺母(2)的盲孔端圆柱上套装下端带有止口(8)的陶瓷管(4)；
(五)、在陶瓷管下端止口(8)上套装金属盖板(5)；
(六)、在金属盖板(5)下面长出陶瓷管(4)的圆柱形内螺纹盲孔螺母(2)圆柱上套装耐高温密封件(6)；
(七)、在电池极柱下接片板(7)底面大边侧采用超声波加激光焊接多层金属软片(10)；
(八)、将两个圆柱形内螺纹盲孔螺母(2)的盲孔端圆柱配装在电池极柱下接片板(7)配孔内，过盈配合压装并采用激光焊接接口；
(九)、在电池极柱上接片板(1)与陶瓷管(4)之间挤入弹簧垫片(3)，压紧金属盖板(5)与下接片板(7)之间的密封件(6)；
(十)、把组装和密封好的双极柱内螺纹电池极柱盖板装入注PP塑料的模具进行整体注PP塑料，进行部件定位和盖板密封；
(十一)、金属软片(10)包覆电芯(11)上的极耳(12)，进行超声波焊接极耳(12)；
(十二)、将包覆金属软片(10)的极耳(12)进行移位使极耳折叠，再把金属盖板(5)与电芯(11)的位置上下对正后，将电芯装入电池壳体(13)合上金属盖板(5)；
(十三)、激光焊接防爆阀(14)和金属盖板(5)，防爆阀体内有组合配装复合防爆膜。
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