CN112531295A - 一种锂离子电池结构及极耳电连接方法 - Google Patents

一种锂离子电池结构及极耳电连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池结构及极耳电连接方法,包括壳体、电芯和顶盖,所述电芯设于壳体内部,所述顶盖焊接于壳体顶部,所述电芯上设有正极耳和负极耳,所述正极耳为全极耳,所述正极耳和负极耳分别位于所述电芯的上下两侧,所述顶盖上设有负极柱,所述负极耳通过负极连接片与所述负极柱相连,所述正极耳通过正极连接片与所述壳体底部相连。通过将电芯正负极耳分开设于电芯的两侧避免了正负极耳位于电芯同侧可能引起的电芯短路,顶盖采用单极柱结构可以减少顶盖设计制作及极柱焊接的难度,正极耳通过正极连接片与壳体底部连接可以降低电芯模切极片工艺,减少了正极柱,降低了成本,该电池结构还有利于增大电池能量密度。

Description

一种锂离子电池结构及极耳电连接方法
技术领域
本发明涉及锂电池技术领域,具体涉及一种锂离子电池结构及极耳电连接方法。
背景技术
锂电池具有能量密度大、容量高、体积小等优点,是目前运用广泛的新型清洁电池。方形锂电池设计在基站储能、电动汽车动力电池方面运用极其广泛,而目前使用最广的方形锂电池一般设计为顶盖双极柱结构,具体为顶盖上设计有正负极柱,电芯上侧设计有正负极耳,组装时将电芯正负极耳对应与顶盖上的正负极柱焊接,然后将顶盖与电池壳体焊接。由于电芯正负极耳均位于电芯上侧,为避免接触短路预留安全区域较大,对电池空间占用率大,同时顶盖双极柱对顶盖设计和焊接工艺要求更高。
中国实用新型专利CN205828523U公开了一种单极柱方型电芯结构,该电芯结构包括方型柱体状的电芯主体,包裹电芯主体并由导电金属构成的外壳,连接外壳的由导电金属构成的上盖,以及连接上盖并设置有绝缘层的电极柱。所述电极柱下端通过导体与电芯本体负极耳连接;上盖通过第一连接体,通过保险丝与第一连接体连接的第二连接体与所述电芯正极耳连接,实现单极柱,过压自动断电等优点。该方法负极耳与极柱连接,而正极耳通过第一、第二连接线、保险丝、弹簧片等结构与所述上盖连接。但该正极耳连接方式线路多,安全性有待提高;组成复杂,制作困难,不利于大规模生产。
发明内容
本发明目的在于:针对现有技术中的方形锂电池采用顶盖双极柱结构所存在的上述不足之处,提供一种锂离子电池结构及极耳电连接方法,通过将电芯正负极耳分开设于电芯两侧,同时顶盖采用单极柱结构,既可避免接触短路发生,减少电池内部空间占用,又可降低顶盖设计制作及极柱焊接的难度。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种锂离子电池结构,包括壳体、电芯和顶盖,所述电芯设于壳体内部,所述顶盖焊接于壳体顶部,所述电芯上设有正极耳和负极耳,所述正极耳为全极耳,所述正极耳和负极耳分别位于所述电芯的上下两侧,所述顶盖上设有负极柱,所述负极耳通过负极连接片与所述负极柱相连,所述正极耳通过正极连接片与所述壳体底部相连。
本发明通过将电芯正负极耳分开设于电芯的两侧,避免了正负极耳位于电芯同侧可能引起的电芯短路,顶盖采用单极柱结构,可以减少顶盖设计制作及极柱焊接的难度,正极耳为全极耳并通过正极连接片与壳体底部连接,可以减少电芯模切极片工艺,减少了正极柱,降低了成本,该电池结构还可以减少电芯焊接过程电芯内部空间占有,可以增大电池能量密度,同时有利于实现电芯直接串并联的模式,增加模组空间利用率。
作为本发明的优选方案,所述顶盖下侧面设有下塑胶件,所述负极柱贯穿所述顶盖和所述下塑胶件。通过设置下塑胶件,可以实现顶盖下侧面与电芯的隔离及绝缘要求。
作为本发明的优选方案,所述顶盖与所述负极柱之间设有上塑胶件,所述上塑胶件包裹所述负极柱的侧面。通过设置上塑胶件,可以实现负极柱在顶盖上的安装固定,以及负极柱与顶盖之间的隔离及绝缘要求。
作为本发明的优选方案,所述上塑胶件与所述顶盖之间设有粘胶层。通过设置粘胶层,可以将上塑胶件粘接固定在顶盖上。
作为本发明的优选方案,所述负极柱的侧面设有锚固板,所述锚固板嵌入所述上塑胶件内部,从而增加负极柱与上塑胶件的连接力。
作为本发明的优选方案,所述锚固板上均匀设置有若干个锚固孔,使得上塑胶件可以嵌入到锚固孔内,进一步增加负极柱与上塑胶件的连接力。
作为本发明的优选方案,所述负极柱为铜铝复合极柱,所述负极柱上靠近电芯的一端为铜质端,所述负极柱的另一端为铝质端。负极柱采用铜铝复合极柱,既可满足负极柱防电化学反应要求,又可降低负极柱重量及成本。
作为本发明的优选方案,所述负极连接片为铜质材料,所述正极连接片为铝质材料。
作为本发明的优选方案,所述顶盖上还设有防爆阀和注液孔,所述防爆阀上方设有保护膜,所述注液孔内设有密封钉。
一种以上所述的锂离子电池结构的极耳电连接方法,将电芯负极耳与负极连接片的一侧激光焊接,然后将负极连接片的另一侧与负极柱激光焊接;将电芯正极耳与正极连接片的一侧激光焊接,再将正极连接片的另一侧与壳体底部激光穿透焊接。该极耳电连接方式不仅使电芯负极耳与顶盖负极柱稳固连接、正极耳与壳体底部紧密连接,而且焊接后壳体完好无损,防止产生漏液、鼓包等现象,同时减少了正极耳模切工序,减少了设备磨损及成本,增大了生产效率。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明通过将电芯正负极耳分开设于电芯的两侧,避免了正负极耳位于电芯同侧可能引起的电芯短路,顶盖采用单极柱结构,可以减少顶盖设计制作及极柱焊接的难度,正极耳为全极耳并通过正极连接片与壳体底部连接,可以减少电芯模切极片工艺,减少了正极柱,降低了成本,该电池结构还可以减少电芯焊接过程电芯内部空间占有,可以增大电池能量密度,同时有利于实现电芯直接串并联的模式,增加模组空间利用率;
2、该极耳电连接方式不仅使电芯负极耳与顶盖负极柱稳固连接、正极耳与壳体底部紧密连接,而且焊接后壳体完好无损,防止产生漏液、鼓包等现象,同时减少了正极耳模切工序,减少了设备磨损及成本,增大了生产效率。
附图说明
图1为本发明中的锂离子电池结构示意图。
图2为图1中负极柱位置处的放大图。
图3为图1中防爆阀位置处的放大图。
图4为图1中注液孔位置处的放大图。
图5为图1中正极耳与壳体底部连接处的放大图。
图6为本发明中的电芯立体图。
图7为图6翻转后的示意图。
图8为本发明中的负极柱立体图。
图中标记:1-壳体,2-电芯,21-正极耳,22-负极耳,3-顶盖,4-负极柱,41-铜质端,42-铝质端,43-上塑胶件,44-粘胶层,45-锚固板,46-锚固孔,5-负极连接片,6-正极连接片,7-下塑胶件,8-防爆阀,81-保护膜,9-注液孔,91-密封钉。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
本实施例提供一种锂离子电池结构;
如图1-图8所示,本实施例中的锂离子电池结构,包括壳体1、电芯2和顶盖3,所述电芯2有若干个且并排设于壳体1内部,所述顶盖3焊接于壳体1顶部,所述电芯2上设有正极耳21和负极耳22,所述正极耳21为全极耳,所述正极耳21和负极耳22分别位于所述电芯2的上下两侧,其中负极耳22位于电芯2的上侧,正极耳21位于电芯2的下侧,所述顶盖3上设有负极柱4,所述负极耳22通过负极连接片5与所述负极柱4相连,所述正极耳21通过正极连接片6与所述壳体1底部相连。
本发明通过将电芯正负极耳分开设于电芯的两侧,避免了正负极耳位于电芯同侧可能引起的电芯短路,顶盖采用单极柱结构,可以减少顶盖设计制作及极柱焊接的难度,正极耳为全极耳并通过正极连接片与壳体底部连接,可以减少电芯模切极片工艺,减少了正极柱,降低了成本,该电池结构还可以减少电芯焊接过程电芯内部空间占有,可以增大电池能量密度,同时有利于实现电芯直接串并联的模式,增加模组空间利用率。
本实施例中,所述电芯2通过叠片或卷绕制成但正负极耳不在电芯同一侧,具体为所述电芯2在卷绕过程正极耳21和负极耳22对称卷绕,正极耳21在电芯2下侧,而负极耳22在电芯2上侧;所述正极耳21为全极耳,正极耳21与正极连接片6焊接后,正极连接片6与壳体1底部再通过外部穿透焊焊接。
本实施例中,所述负极柱4为铜铝复合极柱,所述负极柱4呈T型结构,所述负极柱4上靠近电芯的一端为铜质端41,所述负极柱4的另一端为铝质端42。负极柱采用铜铝复合极柱,既可满足负极柱防电化学反应要求,又可降低负极柱重量及成本。所述负极连接片5为铜质材料,所述正极连接片6为铝质材料。
本实施例中,所述顶盖3下侧面设有下塑胶件7,所述负极柱4贯穿所述顶盖3和所述下塑胶件7。通过设置下塑胶件,可以实现顶盖下侧面与电芯的隔离及绝缘要求。
本实施例中,所述顶盖3与所述负极柱4之间设有上塑胶件43,所述上塑胶件43包裹所述负极柱4的侧面仅露出负极柱4的顶面和底面,且所述上塑胶件43安装在顶盖3上的沉槽中。通过设置上塑胶件,可以实现负极柱在顶盖上的安装固定,以及负极柱与顶盖之间的隔离及绝缘要求。
本实施例中,所述上塑胶件43与所述顶盖3之间设有粘胶层44,具体为粘胶层44设于上塑胶件43与顶盖3上的沉槽底部接触面之间。通过设置粘胶层,可以将上塑胶件粘接固定在顶盖上。
本实施例中,所述负极柱4的四周侧面设有锚固板45,所述锚固板45位于负极柱4的铝质端42四周,所述锚固板45嵌入所述上塑胶件43内部,从而增加负极柱与上塑胶件的连接力。
本实施例中,所述锚固板45上均匀设置有若干个锚固孔46,使得上塑胶件43可以嵌入到锚固孔46内,进一步增加负极柱与上塑胶件的连接力。
本实施例中,所述顶盖3上还设有防爆阀8和注液孔9,所述防爆阀8用于在电芯内部压力过大时自动打开泄压,以防止出现爆炸的情况,所述注液孔9用于向电池壳体内注入电解液。所述下绝缘件7上设有与防爆阀8相对应的防爆通孔,以及与注液孔9相对应的注液通孔。防爆通孔用于气体透过下绝缘件,以保证顶盖防爆阀的正常开启,而注液通孔用于从顶盖注液孔向电池内注入电解液。所述防爆阀8上方设有保护膜81,所述保护膜81粘贴在顶盖3上用于对防爆阀8进行保护,所述注液孔9内设有密封钉91,所述密封钉91焊接在注液孔9内用于在注液结束后对注液孔9进行封堵密封。
实施例2
本实施例提供一种如实施例1中所述的锂离子电池结构的极耳电连接方法,将电芯负极耳与负极连接片的一侧激光焊接,然后将负极连接片的另一侧与负极柱激光焊接;将电芯正极耳与正极连接片的一侧激光焊接,再将正极连接片的另一侧与壳体底部激光穿透焊接。该极耳电连接方式不仅使电芯负极耳与顶盖负极柱稳固连接、正极耳与壳体底部紧密连接,而且焊接后壳体完好无损,防止产生漏液、鼓包等现象,同时减少了正极耳模切工序,减少了设备磨损及成本,增大了生产效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的原理之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池结构,其特征在于,包括壳体、电芯和顶盖,所述电芯设于壳体内部,所述顶盖焊接于壳体顶部,所述电芯上设有正极耳和负极耳,所述正极耳为全极耳,所述正极耳和负极耳分别位于所述电芯的上下两侧,所述顶盖上设有负极柱,所述负极耳通过负极连接片与所述负极柱相连,所述正极耳通过正极连接片与所述壳体底部相连。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述顶盖下侧面设有下塑胶件,所述负极柱贯穿所述顶盖和所述下塑胶件。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述顶盖与所述负极柱之间设有上塑胶件,所述上塑胶件包裹所述负极柱的侧面。
4.根据权利要求3所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述上塑胶件与所述顶盖之间设有粘胶层。
5.根据权利要求4所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述负极柱的侧面设有锚固板,所述锚固板嵌入所述上塑胶件内部。
6.根据权利要求5所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述锚固板上均匀设置有若干个锚固孔。
7.根据权利要求1-6之一所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述负极柱为铜铝复合极柱,所述负极柱上靠近电芯的一端为铜质端,所述负极柱的另一端为铝质端。
8.根据权利要求1-6之一所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述负极连接片为铜质材料,所述正极连接片为铝质材料。
9.根据权利要求1-6之一所述的锂离子电池结构,其特征在于,所述顶盖上还设有防爆阀和注液孔,所述防爆阀上方设有保护膜,所述注液孔内设有密封钉。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的锂离子电池结构的极耳电连接方法,其特征在于,将电芯负极耳与负极连接片的一侧激光焊接,然后将负极连接片的另一侧与负极柱激光焊接;将电芯正极耳与正极连接片的一侧激光焊接,再将正极连接片的另一侧与壳体底部激光穿透焊接。
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