CN107732042A - 一种盖帽及包含该盖帽的锂电池 - Google Patents

一种盖帽及包含该盖帽的锂电池 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种盖帽及锂电池，其中，盖帽包括极柱、陶瓷环、连接环及盖板，极柱包括相互连接的极柱本体和极帽，极柱本体依次穿设陶瓷环、连接环和盖板，陶瓷环与极柱连接，连接环沿其径向包括相互连接的第一连接部和第二连接部，第一连接部与陶瓷环钎焊连接，第二连接部与盖板连接，第二连接部上开设有环形的第一凹槽，第一凹槽具有靠近极柱本体的第一侧壁和与第一侧壁相对的第二侧壁，第一侧壁位于陶瓷环的下方。本发明中，连接环与陶瓷环钎焊连接，通过在连接环上开设第一凹槽，可以释放陶瓷环与连接环钎焊时的应力，避免因应力集中而导致焊接部位开裂，使陶瓷环与连接环之间具有良好的密封效果，从而提高盖帽的密封性。

Description

一种盖帽及包含该盖帽的锂电池
技术领域
本发明涉及电池领域，具体涉及一种盖帽及包含该盖帽的锂电池。
背景技术
近几年来，智能电网、储能、电动车、安防、智能交通等快速发展，引发了圆柱形锂电池的爆发式增长，圆柱形锂电池拥有高能量密度、高功率、高安全可靠性和使用寿命长等优点。
传统的圆柱形锂电池的盖帽使用不锈钢或低碳钢材料制成，盖帽通过氩弧焊或激光焊与锂电池钢壳焊接为一体，正、负极之间通过玻璃金属封接进行绝缘和密封。但不锈钢壳重量重，在很多地方使用受到限制；而且由于玻璃的脆性，玻璃金属封接的盖帽在受热冲击及机械振动时易开裂，影响密封性，导致漏液。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种盖帽，其具有良好的密封效果。
本发明的另一个目的在于提供一种锂电池，其重量轻，且具有良好的密封效果。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，提供一种盖帽，包括极柱、陶瓷环、连接环及盖板，所述极柱包括相互连接的极柱本体和极帽，所述极柱本体依次穿设所述陶瓷环、所述连接环和所述盖板，所述陶瓷环与所述极柱连接，所述连接环沿其径向包括相互连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述陶瓷环钎焊连接，所述第二连接部与所述盖板连接，所述第二连接部上开设有环形的第一凹槽，所述第一凹槽具有靠近所述极柱本体的第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁，所述第一侧壁位于所述陶瓷环的下方。
作为盖帽的一种优选方案，所述盖板沿其轴向开设有贯穿其厚度方向的第一孔和第二孔，所述第一孔的孔径小于所述第二孔的孔径，所述第二连接板与所述第二孔插接配合，所述第二侧壁与所述第一孔的孔壁平齐。
作为盖帽的一种优选方案，所述连接环还包括中间连接部，所述中间连接部的一端与所述第一连接部连接，另一端与所述第二连接部连接，所述第一侧壁即为所述中间连接部的外侧壁。
作为盖帽的一种优选方案，所述第一连接部与所述中间连接部的夹角不大于150°。
作为盖帽的一种优选方案，所述极帽与所述陶瓷环钎焊连接，所述极帽靠近所述陶瓷环的一侧设置有环形的第二凹槽，所述第二凹槽与所述极柱本体的侧壁间隔设置。
作为盖帽的一种优选方案，所述极帽远离所述陶瓷环的一侧设置有环形标识，所述第二凹槽的内侧壁在所述极帽上的正投影与所述环形标识重合；或，
所述第二凹槽的内侧壁在所述极帽上的正投影位于所述环形标识的外部。
作为盖帽的一种优选方案，所述陶瓷环具有靠近所述连接环的第一侧面和与其相对的第二侧面，所述第一侧面开设有延伸至所述陶瓷环的内孔的台阶，所述第一侧面的非台阶面和所述第二侧面均涂覆有Mo-Mn金属化层。
作为盖帽的一种优选方案，所述盖板上开设有台阶形的注液孔，所述注液孔包括相互连通的第三孔和第四孔，所述第三孔与所述盖板的外部连通，所述第四孔与电池的内部连通；
还包括T型密封钉，所述密封钉包括相连接的第一部和第二部，所述第一部与所述第三孔间隙配合，所述第二部与所述第四孔过盈配合。
作为盖帽的一种优选方案，所述盖板的内侧并位于所述第四孔处设置加强部，所述第四孔贯穿所述加强部。
另一方面，提供一种锂电池，包括所述的盖帽。
本发明的有益效果：本发明中，连接环与陶瓷环钎焊连接，通过在连接环上开设第一凹槽，可以释放陶瓷环与连接环钎焊时的应力，避免连接环因应力集中而发生变形因应力集中而导致焊接部位开裂，使陶瓷环与连接环之间具有良好的密封效果，从而提高盖帽的密封性。
附图说明
图1为本发明实施例的盖帽第一视角的结构示意图。
图2为本发明实施例的盖帽第二视角的结构示意图。
图3为本发明实施例的盖帽的分解示意图
图4为本发明实施例的盖帽的轴向剖视图。
图5为本发明实施例的密封钉的结构示意图。
图6为本发明实施例的锂电池的结构示意图。
图1至6中：
1、极柱；11、极柱本体；12、极帽；13、第二凹槽；2、陶瓷环；3、连接环；31、第一连接部；32、第二连接部；33、第一凹槽；34、中间连接部；4、盖板；41、第三孔；42、第四孔；5、密封钉；51、第一部；52、第二部；
100、电池壳；200、盖帽。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个部件内部的连通或两个部件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之“上”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之“下”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
如图1至4所示，本发明的实施例提供一种盖帽，包括极柱1、陶瓷环2、连接环3及盖板4，极柱1包括相互连接的极柱本体11和极帽12，极柱本体11依次穿设陶瓷环2、连接环3和盖板4，陶瓷环2与极柱1连接，连接环3沿其径向包括相互连接的第一连接部31和第二连接部32，第一连接部31与陶瓷环2钎焊连接，第二连接部32与盖板4连接，第二连接部32上开设有环形的第一凹槽33，第一凹槽33具有靠近极柱本体11的第一侧壁和与第一侧壁相对的第二侧壁，第一侧壁位于陶瓷环2的下方。现有技术公开了方形电池，其电池的正、负极之间通过玻璃金属封接进行绝缘和密封，玻璃设置在极柱本体与连接环之间，陶瓷环通过连接环与盖板进行连接，陶瓷环与连接环钎焊连接，当纵向距离较小时，由于玻璃的脆性，玻璃容易受到连接环和极柱本体的应力而开裂，而且有些电池的电解液中含有HF酸，不允许使用玻璃进行密封。本实施例中，连接环3采用铝或者铝合金材料制成，且省略了玻璃的使用，可减轻电池的重量，陶瓷环2通过铝硅焊料与第一连接部31钎焊对封封接，第一凹槽33的开设用于释放陶瓷环2与第一连接部31钎焊时的应力，避免因应力集中而导致焊接部位开裂，使陶瓷环2与第一连接部31之间具有良好的密封效果。与现有技术相比，本发明的盖帽在减轻电池重量的同时具有良好的密封效果。
其中，所述第一凹槽33的截面形状可以是u形、半圆形、半椭圆形、弧形等形状中任意一种形状，凡是为了释放连接环3与陶瓷环2焊接处应力的设计形状都在本发明保护范围内。
本实施例的盖帽适用于圆柱形的电池。
极帽12为铝或者铝合金材料，陶瓷环2与极帽12采用钎焊对封封接，可以避免因陶瓷环2与极帽12的膨胀系数不匹配造成的不良影响，使陶瓷环2与极帽之间具有良好的密封效果。
在本发明一优选的实施例中，陶瓷环2在连接环3上的正投影完全覆盖第一凹槽33，以进一步释放应力，避免连接环3上的应力集中而使其发生变形。
在本发明另一优选的实施例中，第一连接部31靠近陶瓷环2的一侧开设有环形的第三凹槽(图中未示出)，第三凹槽与连接环3同轴，在保证第一连接部31与陶瓷环2钎焊强度的基础上，可以进一步提高陶瓷环2与第一连接部31之间的密封性。
盖板4沿其轴向开设有贯穿其厚度方向的第一孔和第二孔，第一孔的孔径小于第二孔的孔径，第二连接部32与第二孔插接配合，第二侧壁与第一孔的孔壁平齐。通过在盖板4上开设台阶孔，以方便连接环3的第二连接部32能够与盖板4压平，方便激光焊接，提高激光焊接良率。
连接环3还包括中间连接部34，中间连接部34的一端与第一连接部31连接，另一端与第二连接部32连接，第一侧壁即为中间连接部34的外侧壁。本实施例中，第一连接部31与第二连接部32存在相对高度差，可以提高电极端子(由极柱1、陶瓷环2和连接环3组成)的结构稳定性。
第一连接部31与中间连接部34的夹角不大于150°，例如等于150°或者小于150°。
本实施例中，陶瓷环2具有靠近连接环3的第一侧面和与其相对的第二侧面，第一侧面开设有延伸至陶瓷环2的内孔的台阶，第一侧面的非台阶面和第二侧面均涂覆有Mo-Mn金属化层，方便陶瓷环2与连接环3、极帽12焊接，提高密封性。
本实施例中，第一连接部31的厚度等于0.7mm，第二连接部32的厚度等于1mm，第一凹槽33的深度为0.5mm，以减小电池的高度。
极帽12与陶瓷环2钎焊连接，极帽12靠近陶瓷环2的一侧设置有环形的第二凹槽13，第二凹槽13与极柱本体11的侧壁间隔设置。在现有技术中，第二凹槽的内侧壁即为极柱本体11的外侧壁，本实施例将第二凹槽13设计为与极柱本体11的外侧壁间隔设置，当极帽12远离极柱本体11的一侧与帽壳焊接时，可以避免极帽12与帽壳的焊接处太薄而被焊穿。
本实施例中，第二凹槽13的截面形状可以是n形、半圆形、半椭圆形、弧形等形状中任意一种形状，为了释放极帽12与陶瓷环2焊接处应力的设计形状都在本发明保护范围内。
极帽12远离陶瓷环2的一侧设置有环形标识，第二凹槽13的内侧壁在极帽12上的正投影与环形标识重合；或，第二凹槽13的内侧壁在极帽12上的正投影位于环形标识的外部。在极帽12上设置环形标识，极帽12与帽壳焊接时，可以直接在环形标识的范围内进行焊接，避免焊接至极帽12的第二凹槽13的上方而使极帽12被焊穿。
盖板4上开设有台阶形的注液孔，注液孔包括相互连通的第三孔41和第四孔42，第三孔41与盖板4的外部连通，第四孔42与电池的内部连通；如图5所示，还包括T型密封钉5，密封钉5包括相连接的第一部51和第二部52，第一部51与第三孔41间隙配合，防止第二部52过度插入至注液孔中，第二部52与第四孔42过盈配合，以使密封钉5与注液孔实现密封。本实施例中，密封钉5的硬度大于盖板4的硬度，以方便第二部52与第四孔42顺利实现过盈配合。
第二部52远离第一部51的一端为锥形结构，方便第二部52插入至第四孔42中。
盖板4的内侧并位于第四孔42处设置加强部，第四孔42贯穿加强部，以提高注液孔的密封性。
密封钉5与注液孔的第三孔41侧壁通过激光焊接方式密封，以达到对注液孔双重防护的目的，确保电池不漏液。
本实施例中，盖板4采用铝或铝合金材料制成，其外周设置有远离电池内部的翻边，方便与电池壳连接。盖板4的外周且邻近电池内部设置有倒角，在与电池壳装配时起到导向作用，可以提高电池装配效率。
本实施例中，电极端子中的连接环3通过激光焊接或者超声波焊接与盖板4连接。
本实施例中，盖板4、极柱1、连接环3、电池壳材料不仅仅局限于铝或者铝合金，必要时，盖板4、极柱1、连接环3、电池壳材料可以分别是铝、铝合金、铜、铜合金、可伐合金、低碳钢或不锈钢材料中的任意一种或者至少两种的复合材料，例如：铜或铜合金与铝或铝合金的复合材料。
本实施例中，连接环3的材料与盖板4的材料以及电池壳的材料相同或者为类似合金，以避免不同种类的材料焊接不易和不稳固的问题，方便焊接且焊接效果好。例如，当连接环3的材料为纯铝材料时，盖板4的材料、电池壳的材料可以是纯铝材料，也可以是铝合金材料；当连接环3的材料为铜材料时，盖板4的材料、电池壳的材料可以是铜材料，也可以是铜合金材料。当极柱1、连接环3材料为铝或者铝合金时，其与陶瓷环2钎焊时采用铝硅焊料焊接，当极柱1、连接环3材料为铜或者铜合金时，其与陶瓷环2钎焊时采用银铜焊料焊接，当极柱1、连接环3材料为可伐合金材料、低碳钢材料或者不锈钢材料时，其与陶瓷环2钎焊时采用银铜焊料或者磷铜焊料焊接。
如图6所示，本发明的实施例还提供一种锂电池，其包含上述实施例的盖帽200。具体地，本实施例的锂电池为圆柱形锂电池，其还包括电池壳100，盖帽200中的连接环通过激光焊接、超声波焊接、摩擦焊接中的任一种焊接方式与电池壳200进行连接。本实施例的锂电池的重量轻，密封性好。
需要声明的是，上述具体实施方式仅仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理，在本发明所公开的技术范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员所容易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。
以上通过具体的实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。本领域技术人员应该明白，还可以对本发明做各种修改、等同替换、变化等等。但是，这些变换只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。另外，本申请说明书和权利要求书所使用的一些术语并不是限制，仅仅是为了便于描述。

Claims (10)

1.一种盖帽，其特征在于，包括极柱、陶瓷环、连接环及盖板，所述极柱包括相互连接的极柱本体和极帽，所述极柱本体依次穿设所述陶瓷环、所述连接环和所述盖板，所述陶瓷环与所述极柱连接，所述连接环沿其径向包括相互连接的第一连接部和第二连接部，所述第一连接部与所述陶瓷环钎焊连接，所述第二连接部与所述盖板连接，所述第二连接部上开设有环形的第一凹槽，所述第一凹槽具有靠近所述极柱本体的第一侧壁和与所述第一侧壁相对的第二侧壁，所述第一侧壁位于所述陶瓷环的下方。
2.根据权利要求1所述的盖帽，其特征在于，所述盖板沿其轴向开设有贯穿其厚度方向的第一孔和第二孔，所述第一孔的孔径小于所述第二孔的孔径，所述第二连接板与所述第二孔插接配合，所述第二侧壁与所述第一孔的孔壁平齐。
3.根据权利要求1所述的盖帽，其特征在于，所述连接环还包括中间连接部，所述中间连接部的一端与所述第一连接部连接，另一端与所述第二连接部连接，所述第一侧壁即为所述中间连接部的外侧壁。
4.根据权利要求3所述的盖帽，其特征在于，所述第一连接部与所述中间连接部的夹角不大于150°。
5.根据权利要求1所述的盖帽，其特征在于，所述极帽与所述陶瓷环钎焊连接，所述极帽靠近所述陶瓷环的一侧设置有环形的第二凹槽，所述第二凹槽与所述极柱本体的侧壁间隔设置。
6.根据权利要求5所述的盖帽，其特征在于，所述极帽远离所述陶瓷环的一侧设置有环形标识，所述第二凹槽的内侧壁在所述极帽上的正投影与所述环形标识重合；或，
所述第二凹槽的内侧壁在所述极帽上的正投影位于所述环形标识的外部。
7.根据权利要求1所述的盖帽，其特征在于，所述陶瓷环具有靠近所述连接环的第一侧面和与其相对的第二侧面，所述第一侧面开设有延伸至所述陶瓷环的内孔的台阶，所述第一侧面的非台阶面和所述第二侧面均涂覆有Mo-Mn金属化层。
8.根据权利要求1至7任一项所述的盖帽，其特征在于，所述盖板上开设有台阶形的注液孔，所述注液孔包括相互连通的第三孔和第四孔，所述第三孔与所述盖板的外部连通，所述第四孔与电池的内部连通；
还包括T型密封钉，所述密封钉包括相连接的第一部和第二部，所述第一部与所述第三孔间隙配合，所述第二部与所述第四孔过盈配合。
9.根据权利要求8所述的盖帽，其特征在于，所述盖板的内侧并位于所述第四孔处设置加强部，所述第四孔贯穿所述加强部。
10.一种锂电池，其特征在于，包含权利要求1至9任一项所述的盖帽。
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