CN106532099A - 一种动力电池及其顶盖 - Google Patents
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Abstract
本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池及其顶盖，该顶盖包括顶盖片和设于顶盖片的第一极柱、第二极柱、防爆阀和注液孔，顶盖片设有凸出于上表面的第一凸包，第一凸包在顶盖片的下表面形成第一凸包收容部，第一凸包内设有第一安装孔，第一极柱安装于第一安装孔内；第一极柱包括第一基体部和自第一基体部向下延伸的第一柱体部，第一基体部和顶盖片之间套设有耐高温电阻块，第一柱体部的下端铆接有第一导电基块，第一导电基块和顶盖片之间套设有第一绝缘密封圈。本发明安全可靠，不仅能够提高电池能量密度，改善极柱表面的过流能力；同时将铆接结构设置在极柱的底部，解决了现有极柱表面留有焊接印而造成极柱表面不美观的问题。
Description
技术领域
本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池及其顶盖。
背景技术
随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池一般称之为动力电池。
顶盖作为动力电池的重要组成部分，其一般包括顶盖片、防爆阀、注液孔、正极极柱和负极极柱等。其中，极柱是动力电池内外导通的部件，其一端与动力电池的外部电路连接，一端与动力电池内部的电芯连接，以实现电池的充放电功能；在电池组装时，正极极柱需穿过顶盖片并与电芯的正极极耳连接；负极极柱需穿过顶盖片并与电芯的负极极耳连接；而动力电池对极柱的装配功能要求主要是保证极柱与顶盖片的密封性与可靠性。
目前极柱的结构一般由底基座和连接在底基座上的圆形柱构成，且极柱的装配方式主要有螺纹装配和卡簧装配两种。其中，螺纹装配是在极柱上加工有螺纹，再用螺母使极柱与顶盖片固定，由于此方法要求极柱加工螺纹，并且需要螺母，加工复杂，成本较高，装配效率低，并且产品较重。卡簧装配则是在极柱上加工有环形的卡槽，通过把卡簧装到极柱的卡槽上，压住顶盖片及其他零件，使之不能轴向移动，从而实现极柱与顶盖片之间的装配；虽然此方式具有较高的可靠性，且相比于螺纹装配能够减轻产品重量，然而此方式同样存在加工繁琐、装配效率低的问题，而且还存在由于卡簧装配不到位而导致极柱松脱、电芯短路的风险。
此外，上述两种装配方式还存有共同的缺陷：一方面，在极柱的上表面设置铆接结构，使得极柱表面留有焊接印，造成极柱表面不美观；而且现有极柱上小下大的“丄”形安装结构使得极柱表面的过流面积较小，从而导致其与外部转接片连接时过流能力较差；另一方面，现有顶盖片一般为平面片状结构，从而无法通过降低极柱在电池壳体内部的高度来提升电池的能量密度。
有鉴于此，确有必要对现有的动力电池顶盖作进一步的改进，以解决上述存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种动力电池顶盖，以提高动力电池的能量密度和保证顶盖结构的安全可靠性，同时改善极柱表面的过流能力，并兼顾极柱表面的美观。
为了实现上述目的，本发明采用以下解决方案：
一种动力电池顶盖，包括顶盖片和设置于所述顶盖片的第一极柱、第二极柱、防爆阀和注液孔，所述顶盖片设置有凸出于上表面的第一凸包，所述第一凸包在顶盖片的下表面形成第一凸包收容部，所述第一凸包内设置有第一安装孔，所述第一极柱安装于所述第一安装孔内；所述第一极柱包括第一基体部和自第一基体部向下延伸的第一柱体部，所述第一基体部和所述顶盖片之间套设有耐高温电阻块，所述第一柱体部的下端铆接有第一导电基块，所述第一导电基块和所述顶盖片之间套设有第一绝缘密封圈。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述顶盖片还设置有凸出于上表面的第二凸包，所述第二凸包在顶盖片的下表面形成第二凸包收容部，所述第二凸包内设置有第二安装孔，所述第二极柱安装于所述第二安装孔内；所述第二极柱包括第一柱体和第二柱体，所述第一柱体包括第二基体部和自第二基体部向下延伸的第二柱体部，所述第二柱体部的下端通过焊接的方式与所述第二柱体紧密连接，所述第二柱体的下端铆接有第二导电基块，所述第一柱体和所述顶盖片之间套设有耐高温绝缘块，所述第二导电基块和所述顶盖片之间套设有第二绝缘密封圈。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述耐高温电阻块和所述耐高温绝缘块均为中空的环状结构。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第一极柱和所述第一导电基块铆接形成第一“工”形结构，这样，使耐高温电阻块、第一绝缘密封圈和顶盖片在第一“工”形结构之间直接锁紧装配，防止其发生轴向移位；所述第二极柱和所述第二导电基块铆接形成第二“工”形结构，这样，使耐高温绝缘块、第二绝缘密封圈和顶盖片在第二“工”形结构之间直接锁紧装配，防止其发生轴向移位。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第一基体部和所述顶盖片之间设置有第一定位柱，所述第一导电基块和所述顶盖片之间设置有第二定位柱；所述第二基体部和所述顶盖片之间设置有第三定位柱，所述第二导电基块和所述顶盖片之间设置有第四定位柱。其中，设置上述定位柱的目的均是防止装配过程中零部件之间发生移位。优选的，第一、第二、第三和第四定位柱均由陶瓷材质制作而成。优选的，第一、第二、第三和第四定位柱的数量均设置为至少两个。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第一基体部、所述耐高温电阻块和所述顶盖片之间设置有第一绝缘塑胶；所述第一导电基块、所述第一绝缘密封圈和所述顶盖片之间设置有第二绝缘塑胶；所述第二基体部、所述耐高温绝缘块和所述顶盖片之间设置有第三绝缘塑胶；所述第二导电基块、所述第二绝缘密封圈和所述顶盖片之间设置有第四绝缘塑胶。设置绝缘塑胶能够对上述零部件进行有效固定，同时加强上述零部件之间的密封效果。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第一导电基块设置有第一铆接槽，所述第一柱体部的下端设置有与所述第一铆接槽相配合的第一凸台。通过第一凸台和第一铆接槽之间的凹凸配合使第一导电基块与第一极柱实现铆接。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第二导电基块设置有第二铆接槽，所述第二柱体的下端设置有与所述第二铆接槽相配合的第二凸台。通过第二凸台和第二铆接槽之间的凹凸配合使第二导电基块与第二极柱实现铆接。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第一导电基块还设置有第一焊接凹槽，所述第一导电基块通过所述第一焊接凹槽与所述第一柱体部焊接并形成有第一焊接筋条。若仅采用铆接的方式可靠性相对较低，因此为了进一步提高第一导电基块和第一极柱连接的可靠性，优选焊接和铆接相结合的方式；设置第一焊接凹槽可以避免由于焊料过厚而导致焊接不牢固；而且第一极柱的柱体部和第一导电基块焊接后形成的第一焊接筋条可增加过流面积，提高过流能力。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第二导电基块还设置有第二焊接凹槽，所述第二导电基块通过所述第二焊接凹槽与所述第二柱体焊接并形成有第二焊接筋条。同样的，为了进一步提高第二导电基块和第二极柱连接的可靠性，优选焊接和铆接相结合的方式；设置第二焊接凹槽可以避免由于焊料过厚而导致焊接不牢固；而且第二柱体和第二导电基块焊接后形成的第二焊接筋条可增加过流面积，提高过流能力。
作为本发明动力电池顶盖的一种改进，所述第一绝缘密封圈包括第一环状基座、以及从所述第一环状基座围绕第一极柱突伸到顶盖片的第一安装孔内的第一环状凸沿；所述第二绝缘密封圈包括第二环状基座、以及从所述第二环状基座围绕第二极柱突伸到顶盖片的第二安装孔内的第二环状凸沿。其中，将绝缘密封圈设置成台阶状可以有效防止顶盖片或极柱加工过程产生的金属屑和毛刺造成的短路问题。
本发明的另一个目的在于提供一种动力电池，其包括裸电芯、电解液、容纳裸电芯和电解液的电池壳体、以及密封安装在所述电池壳体上的顶盖，所述顶盖为上述任一段落所述的动力电池顶盖，所述第一导电基块通过第一软连接片与所述裸电芯上的第一极耳电连接，所述第二导电基块通过第二软连接片与所述裸电芯上的第二极耳电连接。
优选的，第一极柱为正极极柱，第一导电基块为铝块，第一软连接片为铝软连接片，第一极耳为正极极耳；第二极柱为负极极柱，第二导电基块为铜块，第二软连接片为铜软连接片，第二极耳为负极极耳。
优选的，正极极柱为铝极柱；负极极柱为复合极柱，其中，第一柱体为铝柱体，第二柱体为铜柱体，其通过光纤焊或超声焊紧密连接。
相比于现有技术，本发明至少具有以下有益效果：
1)本发明由极柱和导电基块连接形成的工形结构，能够对两者之间的零件起到良好的轴向定位效果，使得本发明结构紧凑、安全可靠，同时由于不采用螺纹或卡簧装配，减少了螺母及卡簧的使用，节省了生产成本，提高了生产效率，还避免了因卡簧装配不到位而导致极柱松脱、电芯短路的风险；
2)本发明将极柱设置成与现有极柱截然相反的T形安装结构，增加了极柱的上端面面积，从而能够有效提高极柱表面的过流能力；同时本发明将铆接结构设置在极柱的底部，能够解决现有极柱表面留有焊接印而造成极柱表面不美观的问题；
3)本发明安装时将导电基块上移入顶盖片的凸包收容部中，在保证动力电池基本性能的同时，减小了极柱在壳体内部的高度，给电芯腾出了更大的安装空间，从而使动力电池的能量密度得到提升。
附图说明
图1为本发明的动力电池顶盖的俯视图。
图2为沿图1的A-A线作出的剖视图。
图3为图2中A的局部放大图。
图4为图2中B的局部放大图。
图5为本发明的动力电池的结构示意图。
图中：1-顶盖片；100-第一凸包；200-第一凸包收容部；300-第一安装孔；400-第二凸包；500-第二凸包收容部；600-第二安装孔；700-注液孔；800-防爆阀；2-第一极柱；21-第一基体部；22-第一柱体部；221-第一凸台；3-第二极柱；31-第一柱体；311-第二基体部；312-第二柱体部；32-第二柱体；321-第二凸台；4-耐高温电阻块；5-耐高温绝缘块；6-第一绝缘密封圈；7-第二绝缘密封圈；8-第一导电基块；81-第一铆接槽；82-第一焊接凹槽；821-第一焊接筋条；9-第二导电基块；91-第二铆接槽；92-第二焊接凹槽；921-第二焊接筋条；10-第一定位柱；11-第二定位柱；12-第三定位柱；13-第四定位柱；14-第一绝缘塑胶；15-第二绝缘塑胶；16-第三绝缘塑胶；17-第四绝缘塑胶；18-第一软连接片；19-第二软连接片；20-第一极耳；30-第二极耳；40-裸电芯；50-电池壳体。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式和说明书附图对本发明作进一步详细说明，但是，本发明的具体实施方式并不局限于此。
实施例一
如图1～4所示，一种动力电池顶盖，包括顶盖片1和设置于顶盖片1的第一极柱2、第二极柱3、防爆阀800和注液孔700，顶盖片1设置有凸出于上表面的第一凸包100和第二凸包400，第一凸包100在顶盖片1的下表面形成第一凸包收容部200，第一凸包100内设置有第一安装孔300，第一极柱2安装于第一安装孔300内；第二凸包400在顶盖片1的下表面形成第二凸包收容部500，第二凸包400内设置有第二安装孔600，第二极柱3安装于第二安装孔600内；第一极柱2包括第一基体部21和自第一基体部21向下延伸的第一柱体部22，第一基体部21和顶盖片1之间套设有中空环状结构的耐高温电阻块4，第一柱体部22的下端铆接有第一导电基块8，第一导电基块8和顶盖片1之间套设有第一绝缘密封圈6；第二极柱3包括第一柱体31和第二柱体32，第一柱体31包括第二基体部311和自第二基体部311向下延伸的第二柱体部312，第二柱体部312的下端通过焊接的方式与第二柱体32紧密连接，第二柱体32的下端铆接有第二导电基块9，第一柱体31和顶盖片1之间套设有中空环状结构的耐高温绝缘块5，第二导电基块9和顶盖片1之间套设有第二绝缘密封圈7。
其中，第一基体部21、耐高温电阻块4和顶盖片1之间设置有第一绝缘塑胶14；第一导电基块8、第一绝缘密封圈6和顶盖片1之间设置有第二绝缘塑胶15；第二基体部311、耐高温绝缘块5和顶盖片1之间设置有第三绝缘塑胶16；第二导电基块9、第二绝缘密封圈7和顶盖片1之间设置有第四绝缘塑胶17；设置绝缘塑胶能够对上述零部件进行有效固定，同时加强上述零部件之间的密封效果。
作为优选，第一基体部21和顶盖片1之间设置有第一定位柱10，第一导电基块8和顶盖片1之间设置有第二定位柱11；第二基体部311和顶盖片1之间设置有第三定位柱12，第二导电基块9和顶盖片1之间设置有第四定位柱13。其中，设置上述定位柱的目的均是防止装配过程中零部件之间发生移位。优选的，第一定位柱10、第二定位柱11、第三定位柱12和第四定位柱13均由陶瓷材质制作而成。优选的，第一定位柱10、第二定位柱11、第三定位柱12和第四定位柱13的数量均设置为至少两个。
作为优选，第一导电基块8设置有第一铆接槽81，第一柱体部22的下端设置有与第一铆接槽81相配合的第一凸台221；第二导电基块9设置有第二铆接槽91，第二柱体32的下端设置有与第二铆接槽91相配合的第二凸台321。通过凸台和铆接槽之间的凹凸配合使导电基块与极柱实现铆接。
作为优选，第一导电基块8还设置有第一焊接凹槽82，第一导电基块8通过第一焊接凹槽82与第一柱体部22焊接并形成有第一焊接筋条821；第二导电基块9还设置有第二焊接凹槽92，第二导电基块9通过第二焊接凹槽92与第二柱体32焊接并形成有第二焊接筋条921。若仅采用铆接的方式可靠性相对较低，因此为了进一步提高导电基块和极柱连接的可靠性，优选焊接和铆接相结合的方式；设置焊接凹槽可以避免由于焊料过厚而导致焊接不牢固；而且极柱和导电基块焊接后形成的焊接筋条可增加过流面积，提高过流能力。
作为优选，第一绝缘密封圈6包括第一环状基座、以及从第一环状基座围绕第一极柱2突伸到顶盖片1的第一安装孔300内的第一环状凸沿；第二绝缘密封圈7包括第二环状基座、以及从第二环状基座围绕第二极柱3突伸到顶盖片1的第二安装孔600内的第二环状凸沿。其中，将绝缘密封圈设置成台阶状可以有效防止顶盖片1或极柱加工过程产生的金属屑和毛刺造成的短路问题。
实施例二
如图5所示，本发明提供的一种动力电池，其包括裸电芯40、电解液、容纳裸电芯40和电解液的电池壳体50、以及密封安装在电池壳体50上的顶盖，顶盖为实施例一中的动力电池顶盖，第一导电基块8通过第一软连接片18与裸电芯40上的第一极耳20电连接，第二导电基块9通过第二软连接片19与裸电芯40上的第二极耳30电连接。其中，第一极柱2为正极极柱，第一导电基块8为铝块，第一软连接片18为铝软连接片，第一极耳20为正极极耳；第二极柱3为负极极柱，第二导电基块9为铜块，第二软连接片19为铜软连接片，第二极耳30为负极极耳。优选的，正极极柱为铝极柱；负极极柱为复合极柱，其中，第一柱体31为铝柱体，第二柱体32为铜柱体，其通过光纤焊或超声焊紧密连接。
本发明动力电池的组装过程如下：首先，将裸电芯40的第一极耳20和第二极耳30分别与顶盖上安装的第一软连接片18和第二软连接片19焊接连接，然后将连接有顶盖的裸电芯40放置于电池壳体50中；其次，将顶盖通过激光焊接密封安装于电池壳体50的顶端；最后，通过注液孔700向电池壳体50中灌注电解液，即完成本发明动力电池的组装。使用时，将第一极柱2和第二极柱3分别与外电路连接即可。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (10)
1.一种动力电池顶盖，包括顶盖片和设置于所述顶盖片的第一极柱、第二极柱、防爆阀和注液孔，其特征在于：所述顶盖片设置有凸出于上表面的第一凸包，所述第一凸包在顶盖片的下表面形成第一凸包收容部，所述第一凸包内设置有第一安装孔，所述第一极柱安装于所述第一安装孔内；所述第一极柱包括第一基体部和自第一基体部向下延伸的第一柱体部，所述第一基体部和所述顶盖片之间套设有耐高温电阻块，所述第一柱体部的下端铆接有第一导电基块，所述第一导电基块和所述顶盖片之间套设有第一绝缘密封圈。
2.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述顶盖片还设置有凸出于上表面的第二凸包，所述第二凸包在顶盖片的下表面形成第二凸包收容部，所述第二凸包内设置有第二安装孔，所述第二极柱安装于所述第二安装孔内；所述第二极柱包括第一柱体和第二柱体，所述第一柱体包括第二基体部和自第二基体部向下延伸的第二柱体部，所述第二柱体部的下端通过焊接的方式与所述第二柱体紧密连接，所述第二柱体的下端铆接有第二导电基块，所述第一柱体和所述顶盖片之间套设有耐高温绝缘块，所述第二导电基块和所述顶盖片之间套设有第二绝缘密封圈。
3.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第一基体部和所述顶盖片之间设置有第一定位柱，所述第一导电基块和所述顶盖片之间设置有第二定位柱；所述第二基体部和所述顶盖片之间设置有第三定位柱，所述第二导电基块和所述顶盖片之间设置有第四定位柱。
4.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第一基体部、所述耐高温电阻块和所述顶盖片之间设置有第一绝缘塑胶；所述第一导电基块、所述第一绝缘密封圈和所述顶盖片之间设置有第二绝缘塑胶；所述第二基体部、所述耐高温绝缘块和所述顶盖片之间设置有第三绝缘塑胶；所述第二导电基块、所述第二绝缘密封圈和所述顶盖片之间设置有第四绝缘塑胶。
5.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第一导电基块设置有第一铆接槽，所述第一柱体部的下端设置有与所述第一铆接槽相配合的第一凸台。
6.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第二导电基块设置有第二铆接槽，所述第二柱体的下端设置有与所述第二铆接槽相配合的第二凸台。
7.根据权利要求5所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第一导电基块还设置有第一焊接凹槽，所述第一导电基块通过所述第一焊接凹槽与所述第一柱体部焊接并形成有第一焊接筋条。
8.根据权利要求6所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第二导电基块还设置有第二焊接凹槽，所述第二导电基块通过所述第二焊接凹槽与所述第二柱体焊接并形成有第二焊接筋条。
9.根据权利要求2所述的动力电池顶盖，其特征在于：所述第一绝缘密封圈包括第一环状基座、以及从所述第一环状基座围绕第一极柱突伸到顶盖片的第一安装孔内的第一环状凸沿；所述第二绝缘密封圈包括第二环状基座、以及从所述第二环状基座围绕第二极柱突伸到顶盖片的第二安装孔内的第二环状凸沿。
10.一种动力电池，包括裸电芯、电解液、容纳裸电芯和电解液的电池壳体、以及密封安装在所述电池壳体上的顶盖，其特征在于：所述顶盖为权利要求1~9任一项所述的动力电池顶盖，所述第一导电基块通过第一软连接片与所述裸电芯上的第一极耳电连接，所述第二导电基块通过第二软连接片与所述裸电芯上的第二极耳电连接。
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