CN111430593B - 一种圆柱电池绝缘片、外壳卷芯的组装方法及圆柱电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆柱电池绝缘片，包括绝缘片本体，绝缘片本体上设置有偏心的极耳穿孔或极耳缺口，还包括设置于绝缘片本体中部的盲孔或通孔；还包括金属片，金属片盖设于盲孔或通孔的一端孔口上和/或设置于盲孔或通孔中；金属片的一表面突出或者齐平于盲孔或通孔的孔口，通孔中金属片的厚度小于通孔的深度；或者通孔中活动设置的金属片厚度小于绝缘片本体的厚度。该圆柱电池绝缘片中包含绝缘片本体和导电片，导电片均能在外部激光焊接的操作过程中与极耳相接触或者顶接，电池外壳端面和极耳之间焊接结构稳定，能有效提高电池的安全性能。本发明还公开了一种基于圆柱电池绝缘片的外壳卷芯的组装方法及圆柱电池。

Description

一种圆柱电池绝缘片、外壳卷芯的组装方法及圆柱电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种圆柱电池绝缘片、外壳卷芯的组装方法及圆柱电池。

背景技术

圆柱电池的绝缘片设置于电池外壳和卷芯的端部之间，用于隔离电池极耳和卷芯，有助于提高电池的安全性。绝缘片的基本结构为：绝缘材质的圆片上设置由容纳极耳穿过的极耳穿孔或者边缘极耳缺口，绝缘片的中部设置有通孔。

极耳与电池外壳的组装方法一般有两种方式：一是内部电阻焊接；二是外部激光焊接：

内部电阻焊接的操作过程为：极耳穿过圆柱电池绝缘片上的极耳穿孔或者边缘极耳缺口，翻折极耳使其覆盖于绝缘片中部的通孔上，电阻焊接装置的焊头穿过卷芯的中心孔，将极耳紧压在电池外壳端面的内表面上并焊接。内部电阻焊接的缺陷在于：焊接过程中产生焊渣和粉尘，焊渣和粉尘进入卷芯内部会导致电芯短路的风险大大增加。

外部激光焊接如CN110497082A中所述的，压板通过卷芯的中心孔，压合极耳与电池外壳的端面内表面，激光焊接设备的激光束照射到电池壳端面外表面中心附近，电池壳局部融化与极耳焊接为一体。外部激光焊接的有益之处在于避免了内部电阻焊接产生焊渣等的缺陷，电芯短路风险降低。但是由于极耳本体薄，极耳与电池外侧端面很容易出现焊接不牢、虚焊等问题。

发明内容

本发明的目的之一在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种圆柱电池绝缘片，其中的金属片有助于增加极耳和电池外壳端面焊接时的可焊接厚度。

实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种圆柱电池绝缘片，包括绝缘片本体，所述绝缘片本体上设置有偏心的极耳穿孔或极耳缺口，还包括设置于所述绝缘片本体中部的盲孔或通孔；还包括金属片，所述金属片盖设于盲孔或通孔的一端孔口上和/或设置于盲孔或通孔中；

所述金属片的一表面突出或者齐平于盲孔或通孔的孔口，通孔中所述金属片的厚度小于所述通孔的深度；或者通孔中活动设置的金属片厚度小于绝缘片本体的厚度。

优选的技术方案为，所述通孔为阶梯通孔，所述阶梯通孔包括大孔径孔段和小孔径孔段，所述金属片设置于所述大孔径孔段中。

优选的技术方案为，所述金属片包括嵌入部和设置于中心部边缘的凸起部，所述嵌入部设置于所述通孔中，所述凸起部与所述绝缘片本体的表面相贴合或者连接。

优选的技术方案为，所述金属片与所述绝缘片本体同心设置。

优选的技术方案为，所述金属片与所述绝缘片本体固定连接。

本发明的目的之二在于提供一种外壳卷芯的组装方法，基于上述的圆柱电池绝缘片，包括以下步骤：

S1，将卷芯的极耳穿设于圆柱电池绝缘片的所述极耳穿孔或者极耳缺口中；

S2：折弯突出于极耳穿孔或者极耳缺口的极耳段，至折弯的极耳段与金属片相邻或者相贴合，得卷芯和圆柱电池绝缘片的装配体；

S3：将所述装配体装入电池外壳中；

S4：向卷芯的中心孔中插入中心棒，中心棒顶接电池外壳的端面、折弯的极耳段以及金属片；

S5：在电池外壳的端面中部外侧激光焊接，连接的电池外壳的端面、折弯的极耳段以及金属片。

本发明的目的之三在于提供一种圆柱电池，包括电池外壳和卷芯，还包括上述的圆柱电池绝缘片，所述电池外壳的端面、所述卷芯的极耳以及所述圆柱电池绝缘片的金属片焊接连接。

本发明的优点和有益效果在于：

该圆柱电池绝缘片中包含绝缘片本体和导电片，导电片突出于或者齐平于绝缘片本体表面，或者导电片活动设置于绝缘片本体的通孔中，两种导电片均能在外部激光焊接的操作过程中与极耳相接触或者顶接，即极耳位于电池外壳端面和金属片之间并充分接触，增加待焊材料的厚度，电池外壳端面和极耳之间焊接结构稳定，能有效提高电池的安全性能。

附图说明

图1是实施例1圆柱电池绝缘片的结构示意图；

图2是实施例2的立体结构示意图；

图3是实施例2圆柱电池绝缘片的结构示意图；

图4是实施例3中绝缘片本体的结构示意图；

图5是实施例3圆柱电池绝缘片的结构示意图；

图6是实施例4的立体结构示意图；

图7是实施例4圆柱电池绝缘片的结构示意图；

图8是实施例5圆柱电池绝缘片的结构示意图；

图9是实施例6圆柱电池绝缘片的结构示意图；

图10是电池外壳、圆柱电池绝缘片、卷芯的装配结构示意图；

图11是圆柱电池的结构示意图；

图中：1、绝缘片本体；2、极耳穿孔；3、通孔；31、大孔径孔段；32、小孔径孔段；4、金属片；41、嵌入部；42、凸耳；5、盲孔；6、极耳缺口；7、极耳；8、卷芯；9、电池外壳；10、中心棒。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

圆柱电池绝缘片设置于电池外壳端面与卷芯之间，即圆柱电池绝缘片的一表面与卷芯的端面相邻，另一表面与电池外壳的端面相邻，折弯的卷芯极耳位于上述另一表面与电池外壳的端面之间。圆柱电池绝缘片的形状、极耳穿孔或者极耳缺口均为已知技术，常见的圆柱电池绝缘片为圆形，极耳穿孔的形状包括但不限于矩形、弧形，极耳缺口设置在圆柱电池绝缘片的边缘，形状包括但不限于圆缺形，仅需满足极耳穿设的使用要求，极耳的穿设方向是由圆柱电池绝缘片的卷芯相邻面一侧至电池外壳相邻面一侧。

金属片与绝缘片本体之间的连接关系可为固定连接或者粘接（包括粘接附着力较弱的易剥离式粘接），也可以为两者分体。两者分体的方案中，绝缘片本体和其中的通孔或盲孔的作用在于满足在极耳穿过圆柱电池绝缘片、极耳折弯以及卷芯绝缘片装配体（卷芯与圆柱电池绝缘片的装配体）装入电池外壳过程中的金属片装配定位要求。

将通孔设置为阶梯状通孔，或者将金属片与盲孔或者通孔的孔口相配合的面设置为包含嵌入部和凸起部的阶梯面状，均有助于金属片的定位。

金属片与绝缘片本体固定连接，其中优选的，金属片固定设置于盲孔中，金属片与卷芯之间的绝缘片本体充分隔离，并且确保卷芯与电池外壳装配的过程中金属片位置固定。

金属片全部或者部分位于通孔中时，金属片的一表面突出或者齐平于盲孔或通孔的孔口，通孔中金属片的厚度小于通孔的深度，即金属片的另一表面位于通孔另一端孔口之下，以确保导电片不与卷芯中的电极接触。同样的，盲孔中的金属片利用盲孔底部的绝缘层阻隔导电片和卷芯中的电极。

具体的，非活动设置于通孔中的金属片，金属片的一表面齐平于或者略突出盲孔或通孔的孔口，基于上述结构，绝缘片的厚度可趋小控制，制造固定型号的圆柱形电池时卷芯的长度趋大控制，有助于提高电池性能；极耳底部有金属片夹持，更易激光焊接，焊接拉力更大，虚焊的风险降低；电芯阻抗降低，外部激光焊接的方式，可以避免内部焊接产生的焊渣，防止电池短路，提高安全性能，且外部焊接可实现工程制造上的连续监控，有利于生产过程中排查不良品，提高出货电池的优率。

金属片位于绝缘片本体的中部，即趋于中心的位置，优选的金属片与绝缘片本体同心，经中心棒顶接的金属片与电极接触面积趋大控制。

金属片盖设于盲孔或通孔的一端孔口上，可为盖住孔口的一部分，也可以盖住孔口的全部。金属片优选为平板片状，其边缘对应位于绝缘片本体的外缘中。

金属片的边缘位于极耳穿孔或极耳缺口与绝缘片本体的中心之间，基于相同的金属片和绝缘片本体厚度，与金属片和绝缘片本体平面复合并且边缘齐平的圆柱电池绝缘片相比，电池自重减小，并且绝缘片厚度减小，有助于提升电池的性能。具体的，金属片的大小为φ4 mm，绝缘片的厚度为0.5mm，金属片的厚度为 0.2mm ~0.3mm。

实施例1

如图1所示，实施例1圆柱电池绝缘片包括绝缘片本体1，绝缘片本体1上设置有偏心的极耳穿孔2，中部非同心位置设置有圆柱状的通孔3，通孔3的一端孔口处固定设置有圆片状的金属片4，金属片4的一表面略突出于通孔3的孔口，并且金属片4的另一表面凹陷于通孔3的另一端孔口中。

实施例2

如图2-3所示，实施例2基于实施例1，区别在于，绝缘片本体1一表面设置有同心的盲孔5，金属片4固定设置于盲孔5中，金属片4的表面略突出于盲孔5的孔口。

实施例3

如图4-5所示，实施例3基于实施例1，区别在于，绝缘片本体1中设置的通孔3为阶梯通孔，阶梯通孔为两段式，包括一大孔径孔段31和一小孔径孔段32，金属片4固定设置于大孔径孔段31中，同样的，金属片4的表面略突出于大孔径孔段31对应的孔口。

在极耳7穿过圆柱电池绝缘片、极耳7折弯以及卷芯绝缘片装配体装入电池外壳过程中，若圆柱电池绝缘片为水平状或者摆动角度不足以使金属片4脱离孔口，绝缘片本体1与金属片4呈分体状也能满足组装要求。

实施例4

如图6-7所示，实施例4基于实施例1，区别在于，金属片4包括嵌入部41和设置于中心部边缘的凸耳42，嵌入部41设置于通孔3中，凸耳42与通孔3的孔口外缘绝缘片本体1表面相贴合或者连接。绝缘片本体1的边缘设置有极耳缺口6。

凸耳42的数量为一个以上，凸耳42且可以采用凸环或者凸弧替代。对于包含两个以上凸耳42或者凸环等的金属片4，若圆柱电池绝缘片为水平状或者摆动角度不足以使金属片4脱离孔口，绝缘片本体1与金属片4呈分体状也能满足组装要求。

实施例1-4的金属片4表面均突出于绝缘片本体1的表面，该结构可使金属片4与极耳7充分顶接，作为替换方案，实施例1-4中金属片4表面与绝缘片本体1的表面齐平也能满足顶接要求。

实施例5

如图8所示，实施例5基于实施例1，区别在于，金属片4的直径略小于通孔3的底面直径，即金属片4可卡接于通孔3中，并且金属片4的厚度小于绝缘片本体1的厚度。

实施例6

如图9所示，实施例6基于实施例5，区别在于，金属片4盖设于通孔的一端孔口上，通过绝缘胶粘接连接，并且金属片4的直径略大于其所盖设通孔3的孔口直径。

实施例1至6中用于穿设极耳7的极耳穿孔2或者极耳缺口6与金属片的结构可任意组合。

实施例1-6圆柱电池绝缘片参与卷芯8和电池外壳9的组装过程包括以下步骤：

S1，将卷芯8的极耳7穿设于圆柱电池绝缘片的极耳穿孔2，至极耳7的自由端突出于具有金属片4的圆柱电池绝缘片表面；

S2：折弯突出于极耳穿孔2或者极耳缺口6的极耳段，至折弯的极耳段与金属片4相邻或者相贴合，得卷芯8和圆柱电池绝缘片的装配体；

S3：圆柱电池绝缘片朝向电池外壳9的端面，将装配体装入电池外壳9中；

S4：向卷芯8的中心孔中插入中心棒10，中心棒10顶接电池外壳9的端面、折弯的极耳段以及金属片4；

S5：在电池外壳9的端面中部外侧激光焊接，连接的电池外壳9的端面、折弯的极耳段以及金属片4。

电池外壳9、圆柱电池绝缘片和卷芯8的组装结构示意图见图10，金属片4与绝缘本体片固定连接，在中心棒10的作用下，圆柱电池绝缘片移动使得金属片4、极耳7和电池外壳9的端面内表面顶接；金属片4与绝缘本体片分体式或者可相对位移的活动连接，在中心棒10的作用下，金属片4移动使得金属片4、极耳7和电池外壳9的端面内表面顶接。

实施例7

如图11所示，实施例7的圆柱电池包括电池外壳和卷芯，还包括实施例2中的圆柱电池绝缘片，电池外壳9的端面、卷芯8的极耳7以及圆柱电池绝缘片的金属片4焊接连接。

圆柱电池中的圆柱电池绝缘片可采用实施例1、实施例3-6中任意一种替代。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种圆柱电池，包括电池外壳和卷芯，其特征在于，还包括圆柱电池绝缘片；

所述圆柱电池绝缘片包括绝缘片本体，所述绝缘片本体上设置有偏心的极耳穿孔或极耳缺口，其特征在于，还包括设置于所述绝缘片本体中部的盲孔或通孔；还包括金属片，所述金属片盖设于盲孔或通孔的一端孔口上和/或设置于盲孔或通孔中；

所述金属片的一表面突出或者齐平于盲孔或通孔的孔口，通孔中所述金属片的厚度小于所述通孔的深度；或者通孔中活动设置的金属片厚度小于绝缘片本体的厚度；

所述卷芯的中心孔用于插入中心棒，以使中心棒顶接电池外壳的端面、折弯的极耳段以及金属片；所述金属片的边缘位于所述极耳穿孔或极耳缺口与绝缘片本体的中心之间；

所述电池外壳的端面、所述卷芯的极耳以及所述圆柱电池绝缘片的金属片焊接连接。

2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述通孔为阶梯通孔，所述阶梯通孔包括大孔径孔段和小孔径孔段，所述金属片设置于所述大孔径孔段中。

3.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述金属片包括嵌入部和设置于中心部边缘的凸起部，所述嵌入部设置于所述通孔中，所述凸起部与所述绝缘片本体的表面相贴合或者连接。

4.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述金属片与所述绝缘片本体同心设置。

5.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述金属片与所述绝缘片本体固定连接。

6.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述金属片的边缘位于所述极耳穿孔或极耳缺口与绝缘片本体的中心之间。

7.一种外壳卷芯的组装方法，其特征在于，基于权利要求1至6中任意一项所述的圆柱电池，包括以下步骤：

S1，将卷芯的极耳穿设于圆柱电池绝缘片的所述极耳穿孔或者极耳缺口中；

S2：折弯突出于极耳穿孔或者极耳缺口的极耳段，至折弯的极耳段与金属片相邻或者相贴合，得卷芯和圆柱电池绝缘片的装配体；

S3：将所述装配体装入电池外壳中；

S4：向卷芯的中心孔中插入中心棒，中心棒顶接电池外壳的端面、折弯的极耳段以及金属片；

S5：在电池外壳的端面中部外侧激光焊接，连接电池外壳的端面、折弯的极耳段以及金属片。