CN106972190A - 一种圆柱电池封口方法 - Google Patents

Abstract

一种圆柱电池封口方法，包括以下步骤：步骤1)提供含第一底壁及侧壁的且厚度为M的钢壳、厚度为N的滚刀、含厚度为L1的上胶圈部及厚度为L2的下胶圈部的盖帽及含圆弧倒角高度为h的封口模具；步骤2)用滚刀在钢壳上压制出凹槽，所述凹槽包括第二底壁及第三底壁；步骤3)将盖帽放置在钢壳内部；步骤4)将封口模组压制侧壁形成内缘；其中上胶圈部与下胶圈部相对表面之间距离为K，第二底壁与所述内缘相背的两个表面之间的距离H1＝2M+h+L1×(1‑X)+K+L2×(1‑X)，上胶圈部、下胶圈部压缩率为X；所述凹槽第二底壁与第三底壁相对的表面之间距离H2可由滚刀的厚度N进行调节；第一底壁与内缘相背的表面至第三底壁与第一底壁相背的表面距离为H3＝H4‑H1‑H2。

Description

一种圆柱电池封口方法

【技术领域】

本发明涉及动力电池领域，尤其涉及一种圆柱电池封口方法。

【背景技术】

随着能源问题和环境问题日益严峻，国家对新能源的大力扶持，以及动力电池关键技术的日益成熟，动力电池已广泛应用于电动轿车、电动摩托车、电动自行车、太阳能、移动通讯终端产品及储能等产品上。圆柱钢壳电池采用机械挤压钢壳外壁，压缩盖帽密封胶圈发生一定情度的形变，达到密封效果。

圆柱电池封口尺寸受钢壳厚度、封口模具规格、盖帽汇流片厚度、盖帽上下胶圈部厚度、以及胶圈压缩率影响；目前没有合理的封口尺寸设计方法，在做封口尺寸验证时，需要多次调试封口模具，封口边高，反复验证封口气密性，封口盖帽拉断压力、开启压力；直到试验出合理的封口尺寸。这种验证方法，效率低下，浪费人力、物力。

鉴于此，实有必要提供一种新的圆柱电池封口方法以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种减少实验时间及提高电池性能的圆柱电池封口方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种圆柱电池封口方法，包括以下步骤：

步骤1)提供一个圆柱电池的钢壳、滚刀、盖帽及封口模具；所述钢壳一体成型且包括一个圆形的第一底壁及以所述第一底壁边缘延伸形成的与第一底壁垂直连接的圆柱状的侧壁；所述盖帽包括盖板、加强环、防爆片及胶圈；所述盖板包括圆环形的基板；所述加强环与所述基板抵接；所述防爆片包括基片，所述基片包括与所述加强环表面抵接圆环形的基部、自所述基部的外径边缘延伸并垂直于所述基部且与所述加强环外径边缘及所述基片外径边缘抵接的第一包边及自第一包边远离基部的边缘延伸并平行于所述第一包边且与基片背离加强环的表面抵接的第二包边；所述加强环位于所述基片与所述基板之间；所述胶圈为环形并包括与所述第一包边外表面抵接的圆柱状的侧胶圈部、自侧胶圈部一端延伸并垂直于侧胶圈部且与所述第二包边表面抵接的上胶圈部及自侧胶圈部另一端延伸并垂直于所述侧胶圈部且与所述基部表面抵接的下胶圈部，所述上胶圈部及所述下胶圈部均为圆环形且位于侧胶圈部的同一侧；所述封口模具开设有一圆柱形开口，所述开口与所述钢壳的第一底壁直径一致，所述开口包括一圆环形底面及与底面垂直连接的圆柱形内侧面，所述底面与内侧面连接处形成圆弧倒角；

步骤2)利用滚刀在钢壳远离第一底壁且靠近侧壁上沿位置压制出圆环形凹槽，所述凹槽包括在钢壳内部的并与第一底壁相背且平行的第二底壁及与第一底壁相对的第三底壁；

步骤3)将盖帽放置在钢壳内部，所述下胶圈部与所述第二底壁抵接，所述侧胶圈部与侧壁抵接；

步骤4)将封口模组压制钢壳侧壁上沿，使侧壁上沿向圆心方向倾斜，最终形成与第二底壁平行的内缘，上胶圈部及下胶圈部在压力的作用下变形并分别与内缘及第二底壁贴合，所述内缘与侧壁的连接处与弧形的倒角对应形成弧形凸起；

其中所述钢壳的厚度为M，所述滚刀的厚度为N，封口模具的倒角高度为h，所述上胶圈部的厚度为L1，下胶圈部的厚度为L2；上胶圈部与下胶圈部相对表面之间距离为K，则所述第二底壁与所述内缘相背的两个表面之间的距离H1＝2M+h+L1×(1-X)+K+L2×(1-X)，其中所述上胶圈部、下胶圈部压缩率为X；所述凹槽第二底壁与第三底壁相对的表面之间距离H2可由滚刀的厚度N进行调节；第一底壁与内缘相背的表面至第三底壁与第一底壁相背的表面距离为H3＝H4-H1-H2，其中H4为钢壳封口后的总高，即为已知数，所以H3的数值由H1及H2确定。

在一个优选实施方式中，所述凹槽第二底壁与第三底壁相对的表面之间距离H2与滚刀的厚度N对应。

在一个优选实施方式中，所述压缩率X控制在20％-70％之间。

在一个优选实施方式中，所述倒角高度h的取值范围在0.1-0.5mm之间。

本发明的圆柱电池封口方法，通过控制上胶圈部、下胶圈部的压缩率X、及调整封口模具倒角高度h，可合理设计第二底壁与所述内缘相背的两个表面之间的距离H1，在电池高度一定时，合理控制第二底壁与所述内缘相背的两个表面之间的距离H1和滚刀的厚度N可增加第一底壁与内缘相背的表面至第三底壁与第一底壁相背的表面距离H3的高度，能够提高电芯设计容量，预留足够的空间容纳电解液，提升电池保液能力，改进电池性能。

【附图说明】

图1为本发明圆柱电池封口方法提供的封口后的一种圆柱电池结构局部剖视图。

图2为图1所示的圆柱电池结构的钢壳封口前的主视图。

图3为图2所示的圆柱电池结构的钢壳在滚刀的作用下生成凹槽后的主视图。

图4为图1所示的圆柱电池结构的盖帽的剖视图。

图5为图4所示的区域A的局部放大图。

图6为图1发明圆柱电池封口方法所用的封口模具。

图7为图6所示的区域B的局部放大图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

本发明提供一种圆柱电池封口方法，包括以下步骤：

步骤1)请参照图2至图6，提供一个圆柱电池的钢壳10、滚刀20、盖帽30及封口模具40。所述钢壳10一体成型且包括一个圆形的第一底壁11及以所述第一底壁11边缘延伸形成的与第一底壁11垂直连接的圆柱状的侧壁12。所述盖帽30包括盖板31、加强环32、防爆片33、绝缘环34、汇流片35、极耳36及胶圈37。所述盖板31包括圆环形的基板311及自基板311中心凸起形成圆形凸台312。所述加强环32与所述基板311抵接且与所述凸台312间隔相对，所述加强环32为圆环形且外径对应于所述基板311的外径。所述防爆片33包括基片331及位于所述基片331中心且与基片331连接的圆形凹槽状连接片332。所述基片331包括与所述加强环32表面抵接的圆环形基部3311、自所述基部3311的外径边缘延伸并垂直于所述基部3311且与所述加强环32外径边缘及所述基板311外径边缘抵接的第一包边3312及自第一包边3312远离基部3311的边缘延伸并平行于所述基部3311且与基板311背离加强环32的表面抵接的第二包边3313。所述基部3311的外径对应所述加强环32及所述基片331的外径。所述加强环32位于所述基板311与所述基部3311之间。所述绝缘环34内环一侧表面开设有环形的收容槽341，所述绝缘环34与收容槽341相背的表面与所述基部3311抵接。所述汇流片35为圆形且高度与收容槽341高度一致，并收容于所述收容槽341内且与连接片332焊接。所述极耳36为矩形且一端与防爆片35焊接，另一端与电芯(图未示)连接。所述盖板31、加强环32、防爆片33、绝缘环34、汇流片35、极耳36均同轴设置。所述胶圈37为环形并包括与所述第一包边3312外表面抵接的圆柱状的侧胶圈部371、自侧胶圈部371一端延伸并垂直于侧胶圈部371且与所述第二包边3313表面抵接的上胶圈部372及自侧胶圈部372另一端延伸并垂直于所述侧胶圈部371且与所述基部3311表面抵接的下胶圈部373，所述上胶圈部372及所述下胶圈部373均为圆环形且位于侧胶圈部371的同一侧。所述封口模具40开设有一圆柱形开口41，所述开口41与所述钢壳10的第一底壁11直径一致；所述开口41包括一圆环形底面411及与底面411垂直连接的圆柱形内侧面412；所述底面411与内侧面412连接处形成圆弧倒角413。

步骤2)请参照图3，利用滚刀20在钢壳10远离第一底壁11且靠近第一侧壁12上沿位置压制出圆环形凹槽13，所述凹槽13包括在钢壳10内部的并与第一底壁11相背且平行的第二底壁131及与第一底壁11相对的第三底壁132。

步骤3)请参照图3及图4，将盖帽30放置在钢壳10内部，所述下胶圈部373与所述第二底壁131抵接，所述侧胶圈部371与所述侧壁12抵接。

步骤4)请参照图1、图6及图7，将封口模具40的开口41与侧壁12对应，并压制侧壁12远离第一底壁11的一端，使侧壁12上沿向圆心方向倾斜，最终形成与第二底壁131平行的内缘14，上胶圈部372及下胶圈部373在压力的作用下变形并分别与内缘14及第二底壁131贴合，所述内缘14与侧壁12的连接处与弧形的倒角对应形成弧形凸起。

其中所述钢壳10的厚度为M，所述滚刀20的厚度为N，封口模具40的倒角413高度为h，上胶圈部372厚度为L1，下胶圈部373厚度为L2，上胶圈部372与下胶圈部373相对表面之间距离为K，则第二底壁131与所述内缘14相背的两个表面之间的距离H1＝2M+h+L1×(1-X)+K+L2×(1-X)，其中X为上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率。

所述上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率X的范围控制在20％-70％之间。所述倒角高度h控制在0.1-0.5mm之间。所述上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率X过小容易导致封口的密封性不严，出现漏液情况；所述上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率X过大则会导致凹槽11边缘与所述极耳36接触，从而造成短路，同时导致防爆片33受到挤压而变形，出现触点脱落而造成不良品。

所述凹槽13的第二底壁131与第三底壁132相对的表面之间距离为H2，即H2为所述凹槽的高度，所述凹槽13高可由滚刀的厚度N进行调节，滚刀20的厚度N为1～1.5mm。

第一底壁11与内缘14相背的表面至第三底壁132与第一底壁11相背的表面距离为H3＝H4-H1-H2，其中H4为钢壳封口后的总高，由于圆柱电池为标准电池，所述H4的数值是一定的，即为已知数，所以H3的数值由H1及H2确定，也即由h、X和N确定。

实施例一

32650圆柱电池，钢壳10壁厚M为0.5mm，封口模具40倒角高度h为0.2mm，上胶圈部372厚度L1为0.7mm；基部3311与第二包边3313相背表面之间的距离K为1.75mm；下胶圈部373厚度L2为0.7mm；上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率为50％；采用本发明的封口方法，第二底壁131与所述内缘14相背的两个表面之间的距离H1＝2×0.5+0.2+0.7×(1-50％)+1.75+0.7×(1-50％)＝3.65mm。

滚刀20厚度N为1.5mm，凹槽13第二底壁131与第三底壁132相对的表面之间距离H2等于滚刀厚度N，为1.5mm。

第一底壁11与内缘14相背的表面至第三底壁132与第一底壁11相背的表面距离为H3＝65–H1–H2＝59.85mm。

实施例二

32650圆柱电池，钢壳10壁厚M为0.5mm，封口模具40倒角高度h为0.2mm，上胶圈部372厚度L1为0.7mm；基部3311与第二包边3313相背表面之间的距离K为1.75mm；下胶圈部373厚度L2为0.7mm；上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率为70％；采用本发明的封口方法，第二底壁131与所述内缘14相背的两个表面之间的距离H1＝2×0.5+0.2+0.7×(1-70％)+1.75+0.7×(1-70％)＝3.37mm。

滚刀20厚度N为1.5mm，凹槽13第二底壁131与第三底壁132相对的表面之间距离H2等于滚刀厚度N，为1.5mm。

第一底壁11与内缘14相背的表面至第三底壁132与第一底壁11相背的表面距离为H3＝65–H1–H2＝60.13mm。

实施例三

32650圆柱电池，钢壳10壁厚M为0.5mm，封口模具40倒角高度h为0.2mm，上胶圈部372厚度L1为0.7mm；基部3311与第二包边3313相背表面之间的距离K为1.75mm；下胶圈部373厚度L2为0.7mm；上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率为70％；采用本发明的封口方法，第二底壁131与所述内缘14相背的两个表面之间的距离H1＝2×0.5+0.2+0.7×(1-70％)+1.75+0.7×(1-70％)＝3.37mm。

滚刀20厚度N为1.2mm，凹槽13第二底壁131与第三底壁132相对的表面之间距离H2等于滚刀厚度N，为1.2mm。

第一底壁11与内缘14相背的表面至第三底壁132与第一底壁11相背的表面距离为H3＝65–H1–H2＝60.43mm。

组别	X	H2(mm)	H1(mm)	H3(mm)
					实施例一	50％	1.5	3.65	59.85
实施例二	70％	1.5	3.37	60.13
					实施例三	70％	1.2	3.37	60.43

通过上表可知，采用本发明的圆柱电池封口方法，通过控制上胶圈部372、下胶圈部373的压缩率X、及调整封口模具40倒角411高度h，可合理设计第二底壁131与所述内缘14相背的两个表面之间的距离H1，在电池高度一定时，合理控制第二底壁131与所述内缘14相背的两个表面之间的距离H1和滚刀的厚度N可增加第一底壁11与内缘14相背的表面至第三底壁132与第一底壁11相背的表面距离H3的高度，能够提高电芯设计容量，预留足够的空间容纳电解液，提升电池保液能力，改进电池性能。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。

Claims (4)

1.一种圆柱电池封口方法，包括以下步骤：

步骤1)提供一个圆柱电池的钢壳、滚刀、盖帽及封口模具；所述钢壳一体成型且包括一个圆形的第一底壁及以所述第一底壁边缘延伸形成的与第一底壁垂直连接的圆柱状的侧壁；所述盖帽包括盖板、加强环、防爆片及胶圈；所述盖板包括圆环形的基板；所述加强环与所述基板抵接；所述防爆片包括基片，所述基片包括与所述加强环表面抵接圆环形的基部、自所述基部的外径边缘延伸并垂直于所述基部且与所述加强环外径边缘及所述基片外径边缘抵接的第一包边及自第一包边远离基部的边缘延伸并平行于所述第一包边且与基片背离加强环的表面抵接的第二包边；所述加强环位于所述基片与所述基板之间；所述胶圈为环形并包括与所述第一包边外表面抵接的圆柱状的侧胶圈部、自侧胶圈部一端延伸并垂直于侧胶圈部且与所述第二包边表面抵接的上胶圈部及自侧胶圈部另一端延伸并垂直于所述侧胶圈部且与所述基部表面抵接的下胶圈部，所述上胶圈部及所述下胶圈部均为圆环形且位于侧胶圈部的同一侧；所述封口模具开设有一圆柱形开口，所述开口与所述钢壳的第一底壁直径一致，所述开口包括一圆环形底面及与底面垂直连接的圆柱形内侧面，所述底面与内侧面连接处形成圆弧倒角；

步骤2)利用滚刀在钢壳远离第一底壁且靠近侧壁上沿位置压制出圆环形凹槽，所述凹槽包括在钢壳内部的并与第一底壁相背且平行的第二底壁及与第一底壁相对的第三底壁；

步骤3)将盖帽放置在钢壳内部，所述下胶圈部与所述第二底壁抵接，所述侧胶圈部与侧壁抵接；

步骤4)将封口模组压制钢壳侧壁上沿，使侧壁上沿向圆心方向倾斜，最终形成与第二底壁平行的内缘，上胶圈部及下胶圈部在压力的作用下变形并分别与内缘及第二底壁贴合，所述内缘与侧壁的连接处与弧形的倒角对应形成弧形凸起；

其中所述钢壳的厚度为M，所述滚刀的厚度为N，封口模具的倒角高度为h，所述上胶圈部的厚度为L1，下胶圈部的厚度为L2；上胶圈部与下胶圈部相对表面之间距离为K，则所述第二底壁与所述内缘相背的两个表面之间的距离H1＝2M+h+L1×(1-X)+K+L2×(1-X)，其中所述上胶圈部、下胶圈部压缩率为X；所述凹槽第二底壁与第三底壁相对的表面之间距离H2可由滚刀的厚度N进行调节；第一底壁与内缘相背的表面至第三底壁与第一底壁相背的表面距离为H3＝H4-H1-H2，其中H4为钢壳封口后的总高，即为已知数，所以H3的数值由H1及H2确定。

2.如权利要求1所述的圆柱电池封口方法，其特征在于：所述凹槽第二底壁与第三底壁相对的表面之间距离H2与滚刀的厚度N对应。

3.如权利要求1所述的圆柱电池封口方法，其特征在于：所述压缩率X控制在20％-70％之间。

4.如权利要求1所述的圆柱电池封口方法，其特征在于：所述倒角高度h的取值范围在0.1-0.5mm之间。