CN109301105A - 一种动力电池顶盖的装配结构及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电池顶盖的技术领域，具体涉及一种动力电池顶盖的装配结构，包括顶盖片、设置在所述顶盖片底部的下塑胶及设置于所述顶盖片的极柱，所述顶盖片包括盖本体、设置在所述盖本体的限位凹槽及容置于所述限位凹槽的凸架，所述极柱包括极柱本体及设置在所述极柱本体下端的底座，所述极柱本体套设有与所述凸架配合的塑胶件，所述底座与所述限位凹槽之间套设有密封圈。本发明能够降低装配工艺的难度，有助于提高生产效率和降低生产成本，同时采用这种结构能够降低顶盖的厚度和电池整体质量，从而提高电池的能量密度。此外，本发明还公开了一种动力电池顶盖的装配结构的装配方法。
Description
技术领域
本发明属于电池顶盖的技术领域，具体涉及一种动力电池顶盖的装配结构及其装配方法。
背景技术
锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。电池外壳的气密性是锂离子电池的一个重要指标，而电池极柱的密封是其难点，如密封不良则会导致电池鼓胀、漏液、电池性能降低直至报废。
其中，中国专利文献公开了一种动力电池盖板组件(公开号：CN 206076296 U)，包括：盖板基材、安全阀和极柱密封结构，所述极柱密封结构包括极柱，所述极柱通过玻璃块与极柱套连接，所述极柱套和极柱之间设有陶瓷环，所述安全阀和极柱套均通过激光焊接与盖板基材连接，所述玻璃块采用玻璃烧结工艺制成，所述极柱上设有凹槽，玻璃块上设有与之匹配的凸块。上述的方案在一定程度上能密封极柱，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，制造工艺复杂且不能拆卸或维修；第二，盖板较厚，而且极柱占用电池的空间，降低电芯的能量密度；第三，生产成本高而且增加电池的总体质量。
发明内容
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种动力电池顶盖的装配结构，能够降低装配工艺的难度，有助于提高生产效率和降低生产成本，同时采用这种结构能够降低顶盖的厚度和电池整体质量，从而提高电池的能量密度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种动力电池顶盖的装配结构，包括顶盖片、设置在所述顶盖片底部的下塑胶及设置于所述顶盖片的极柱，所述顶盖片包括盖本体、设置在所述盖本体的限位凹槽及容置于所述限位凹槽的凸架，所述极柱包括极柱本体及设置在所述极柱本体下端的底座，所述极柱本体套设有与所述凸架配合的塑胶件，所述底座与所述限位凹槽之间套设有密封圈。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述限位凹槽内设置有翻转片透气槽和极柱安装孔，所述限位凹槽的底部设置有凸包，所述翻转片透气槽通过翻转片进行密封，所述底座通过所述极柱安装孔固定在所述顶盖片，所述极柱本体覆盖所述限位凹槽。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述塑胶件设置有翻转片收容孔和极柱贯穿孔，所述翻转片收容孔与所述翻转片透气槽相对应，所述极柱贯穿孔与所述极柱安装孔相对应。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述塑胶件设置还设置有翻转片透气孔，所述凸架设置有与所述翻转片透气孔配合的导气槽。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述凸架设置有凸出表面的环形凸体，所述环形凸体上设置有槽体，所述塑胶件的边缘设置有与所述环形凸体配合的第一凹槽。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述极柱主体的侧部设置有凸座，所述塑胶件的内侧设置有与所述凸座配合的第二凹槽。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述塑胶件为一体成型结构。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述极柱本体的形状为方形、椭圆形或圆形，所述凸架和所述塑胶件的形状均为方形、椭圆形或圆形。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述顶盖片和所述下塑胶通过熔接方式固定连接。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述顶盖片还设置有注液孔和防爆阀。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，所述极柱分为正极柱和负极柱，所述正极柱为一体成型结构，所述负极柱为通过焊接或熔接形成的复合极柱。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，套设在所述正极柱的所述塑胶件为电阻值小于20mohm的导电塑胶，套设在所述负极柱的所述塑胶件为绝缘塑胶。
作为本发明所述的一种动力电池顶盖的装配结构的一种改进，套设在所述正极柱的所述塑胶件和套设在所述负极柱的所述塑胶件均为绝缘塑胶，所述正极柱的极柱本体、所述顶盖片和所述密封圈之间设置有电阻片。
本发明的目的之二在于还提供了一种动力电池顶盖的装配结构的装配方法，包括以下步骤：
1)将塑胶件套设在极柱本体，然后将密封圈套设在底座；
2)将凸架安装于限位凹槽，然后将极柱穿过所述凸架安装于限位凹槽；
3)采用熔接方式将顶盖片和下塑胶固定连接。
本发明的装配方法中，步骤1)将塑胶件套设在极柱本体，能够保护极柱本体的边缘，同时防止极柱本体发生松动或移位而产生短路，还将第二凹槽与凸座结合，减少铆接工序，也能达到紧固极柱的作用，然后将密封圈套设在极柱的底座，防止电解液腐蚀极柱本体和底座的复合处，导致电池出现故障；步骤2)凸架单独制造可达到更高的精度，还能降低顶盖片的制造工艺；步骤3)采用熔接方式连接顶盖片和下塑胶，能够进一步减少顶盖片和下塑胶之间的间隙，同时减少下塑胶在电池内部占用的空间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中实施例1的分解示意图。
图3为本发明中实施例1的剖面结构示意图。
图4为图3中A区域的放大图。
图5为图3中B区域的放大图。
图6为本发明中实施例2的分解示意图。
图7为图6中C区域的放大图。
图8为图6中D区域的放大图。
图9为本发明中实施例2的正极柱剖面结构示意图。
其中：1-顶盖片；2-下塑胶；3-极柱；4-塑胶件；5-密封圈；6-翻转片；7-电阻片；8-翻转片透气孔；9-导气槽；11-盖本体；12-限位凹槽；13-凸架；14-注液孔；15-防爆阀；121-翻转片透气槽；122-极柱安装孔；131-环形凸体；132-槽体；31-极柱本体；32-底座；311-凸座；41-翻转片收容孔；42-极柱贯穿孔；43-第一凹槽；44-第二凹槽。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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。
在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接 ；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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
实施例1
如图1~5所示，一种动力电池顶盖的装配结构，包括顶盖片1、设置在顶盖片1底部的下塑胶2及设置于顶盖片1的极柱3，顶盖片1包括盖本体11、设置在盖本体11的限位凹槽12及容置于限位凹槽12的凸架13，极柱3包括极柱本体31及设置在极柱本体31下端的底座32，极柱本体31套设有与凸架13配合的塑胶件4，底座32与限位凹槽12之间套设有密封圈5。塑胶件4使极柱3紧固在限位凹槽12，防止极柱3发生松动而产生安全隐患，保证电池顶盖的可靠性，同时也起到保护凸架13的作用；限位凹槽12采用台阶状的设计，不仅保证电池的功能不受影响，还能减少极柱3在电池内部的高度，使电池内部能够放置更大的电芯，从而提高电池的能量密度，同时限位凹槽12，方便对凸架13进行装配，使得顶盖结构更加紧凑，提高空间利用率；密封圈5密封底座32与限位凹槽12，防止电解液通过缝隙腐蚀塑胶件4，也起到绝缘底座32与限位凹槽12；下塑胶2能够提高顶盖片1与电芯的绝缘性能，防止电解液腐蚀顶盖片1导致电池短路。
优选的，限位凹槽12内设置有翻转片透气槽121和极柱安装孔122，限位凹槽12的底部设置有凸包，翻转片透气槽121通过翻转片6进行密封，底座32通过极柱安装孔122固定在顶盖片1，极柱本体31覆盖限位凹槽12。翻转片透气槽121起到限制翻转片6位置的作用；极柱安装孔122的形状与底座32的形状一一对应，整个底座32相当于完全嵌入到顶盖片1中，使得顶盖结构更加紧凑，提高顶盖片1的空间利用率。
优选的，塑胶件4设置有翻转片收容孔41和极柱贯穿孔42，翻转片收容孔41与翻转片透气槽121相对应，极柱贯穿孔42与极柱安装孔122相对应。翻转片收容孔41确保翻转片6能拥有足够空间进行翻转；底座32穿过极柱贯穿孔42安装在顶盖片1。
优选的，凸架13设置有凸出表面的环形凸体131，环形凸体131上设置有槽体132，塑胶件4的边缘设置有与环形凸体131配合的第一凹槽43。增设第一凹槽43，实现将塑胶件4紧固在凸架13，减少铆接工序，同时不影响电池的基本功能；槽体132可增加塑胶件4受力面积，从而提升极柱3拉力，保证电池品质。
优选的，极柱主体31的侧部设置有凸座311，塑胶件4的内侧设置有与凸座311配合的第二凹槽44。增设第二凹槽44，实现将塑胶件4紧固在极柱主体31，减少铆接工序，同时不影响电池的基本功能。
优选的，塑胶件4为一体成型结构。塑胶件4采用一体式的设计，不仅提高电池装配的效率，而且提高了塑胶件4的刚性，从而降低了电池短路的风险。
优选的，极柱本体31的形状为方形、椭圆形或圆形，凸架13和塑胶件4的形状为方形、椭圆形或圆形。
优选的，顶盖片1和下塑胶2通过熔接方式固定连接。通过熔接方式进行固定，能够进一步减少顶盖片1和下塑胶2之间的间隙，同时减少下塑胶2在电池内部占用的空间，有助于提升电池的能量密度。
优选的，顶盖片1还设置有注液孔14。注液孔14，便于将电解液注入到电池内部。
优选的，极柱3分为正极柱和负极柱，正极柱为一体成型结构，负极柱为通过焊接或熔接形成的复合极柱，套设在正极柱的塑胶件4为电阻值小于20mohm的导电塑胶，套设在负极柱的塑胶件4为绝缘塑胶。负极柱的极柱本体31为金属铝，底座32为金属铜，即形成复合极柱，能够保证电池的质量不受影响，降低极柱3的生产成本；套设在正极柱的塑胶件4为导电塑胶，套设在负极柱的塑胶件4为绝缘塑胶，能够在电池内部发生高温、高压时，通过翻转片6正常翻转，实现正极柱和负极柱连接，即形成内部保护回路，防止电池爆炸。
实施例2
如图6~9所示，与实施例1不同的是：本实施例的套设在正极柱的塑胶件4和套设在负极柱的塑胶件4均为绝缘塑胶，正极柱的极柱本体31、顶盖片1和密封圈5之间设置有电阻片7，塑胶件4还设置有翻转片透气孔8，凸架13设置有与翻转片透气孔8配合的导气槽9，顶盖片1还设置有防爆阀15。电阻片7为电阻值小于20mohm的不锈钢材料，能够在电池内部发生高温、高压时，通过翻转片6正常翻转，实现正极柱和负极柱连接，即形成内部保护回路，防止电池爆炸；翻转片透气孔8能够在电池内部发生高温、高压时，使电池内部压力及时降低，同时促使翻转片6翻转；防爆阀15能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时，使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生。
其他结构与实施例1相同，这里不再赘述。
实施例3
如图1~5所示，一种动力电池顶盖的装配结构的装配方法，包括以下步骤：
1)将塑胶件4套设在极柱本体31，且使第二凹槽44与凸座311结合，然后将密封圈5套设在底座32，将翻转片6安装于翻转片透气槽121；
2)将凸架13安装于限位凹槽12，然后将极柱3穿过凸架13安装于限位凹槽12，且使第一凹槽43与环形凸体131结合；
3)采用熔接方式将顶盖片1和下塑胶2固定连接。
还需要说明的是：本发明的装配方法中，步骤1)将塑胶件4套设在极柱本体31，能够保护极柱本体31的边缘，同时防止极柱本体31发生松动或移位而产生短路，还将第二凹槽44与凸座311结合，减少铆接工序，也能达到紧固极柱3的作用，然后将密封圈5套设在极柱3的底座32，防止电解液腐蚀极柱本体31和底座32的复合处，导致电池出现故障；步骤2)凸架13单独制造可达到更高的精度，还能降低顶盖片1的制造工艺；步骤3)采用熔接方式连接顶盖片1和下塑胶2，能够进一步减少顶盖片1和下塑胶2之间的间隙，同时减少下塑胶2在电池内部占用的空间。
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 (14)
1.一种动力电池顶盖的装配结构，包括顶盖片(1)、设置在所述顶盖片(1)底部的下塑胶(2)及设置于所述顶盖片(1)的极柱(3)，其特征在于：所述顶盖片(1)包括盖本体(11)、设置在所述盖本体(11)的限位凹槽(12)及容置于所述限位凹槽(12)的凸架(13)，所述极柱(3)包括极柱本体(31)及设置在所述极柱本体(31)下端的底座(32)，所述极柱本体(31)套设有与所述凸架(13)配合的塑胶件(4)，所述底座(32)与所述限位凹槽(12)之间套设有密封圈(5)。
2.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述限位凹槽(12)内设置有翻转片透气槽(121)和极柱安装孔(122)，所述限位凹槽(12)的底部设置有凸包，所述翻转片透气槽(121)通过翻转片(6)进行密封，所述底座(32)通过所述极柱安装孔(122)固定在所述顶盖片(1)，所述极柱本体(31)覆盖所述限位凹槽(12)。
3.如权利要求2所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述塑胶件(4)设置有翻转片收容孔(41)和极柱贯穿孔(42)，所述翻转片收容孔(41)与所述翻转片透气槽(121)相对应，所述极柱贯穿孔(42)与所述极柱安装孔(122)相对应。
4.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述塑胶件(4)还设置有翻转片透气孔(8)，所述凸架(13)设置有与所述翻转片透气孔(8)配合的导气槽(9)。
5.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述凸架(13)设置有凸出表面的环形凸体(131)，所述环形凸体(131)上设置有槽体(132)，所述塑胶件(4)的边缘设置有与所述环形凸体(131)配合的第一凹槽(43)。
6.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述极柱主体(31)的侧部设置有凸座(311)，所述塑胶件(4)的内侧设置有与所述凸座(311)配合的第二凹槽(44)。
7.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述塑胶件(4)为一体成型结构。
8.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述极柱本体(31)的形状为方形、椭圆形或圆形，所述凸架(13)和所述塑胶件(4)的形状均为方形、椭圆形或圆形。
9.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述顶盖片(1)和所述下塑胶(2)通过熔接方式固定连接。
10.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述顶盖片(1)还设置有注液孔(14)和防爆阀(15)。
11.如权利要求1所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：所述极柱(3)分为正极柱和负极柱，所述正极柱为一体成型结构，所述负极柱为通过焊接或熔接形成的复合极柱。
12.如权利要求11所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：套设在所述正极柱的所述塑胶件(4)为电阻值小于20mohm的导电塑胶，套设在所述负极柱的所述塑胶件(4)为绝缘塑胶。
13.如权利要求11所述的一种动力电池顶盖的装配结构，其特征在于：套设在所述正极柱的所述塑胶件(4)和套设在所述负极柱的所述塑胶件(4)均为绝缘塑胶，所述正极柱的极柱本体(31)、所述顶盖片(1)和所述密封圈(5)之间设置有电阻片(7)。
14.一种权利要求1~13任一项所述的动力电池顶盖的装配结构的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将塑胶件(4)套设在极柱本体(31)，然后将密封圈(5)套设在底座(32)；
2)将凸架(13)安装于限位凹槽(12)，然后将极柱(3)穿过所述凸架(13)安装于限位凹槽(12)；
3)采用熔接方式将顶盖片(1)和下塑胶(2)固定连接。
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