CN113285150A - 一种动力电池的盖板结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种动力电池的盖板结构，包括：极柱；连接件，其与所述极柱连接；顶盖片，其包括呈片状的本体，所述本体上设置有孔洞，所述孔洞于所述本体的厚度方向上不贯穿所述本体，所述孔洞在其轴向上具有开口端及末端，所述孔洞的末端的直径大于所述开口端的直径；以及绝缘座，其设置有定位柱，所述定位柱嵌入所述孔洞内；所述本体上设置有呈环状的壁部，所述壁部的内缘形成所述开口端的内壁，所述定位柱与所述孔洞的内壁及所述壁部的至少一部分外表面结合；所述本体上设置有呈环状的槽部，所述槽部毗邻所述壁部，且位于所述壁部的外侧；所述顶盖片的制备方法包括以下步骤：a、配置一金属板；b、预冲孔；c、平底；d、孔洞成型。
Description
技术领域
本发明涉及一种动力电池的盖板结构。
背景技术
动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。
现有技术中的动力电池包括盖板结构，该盖板结构包括顶盖片、极柱及绝缘座。现有技术中的盖板结构具有以下缺点：顶盖片上设置圆柱状的孔洞，绝缘座上设置定位柱，定位柱插入孔洞后，通过焊接与孔洞连接，由于孔洞为圆柱状，定位柱与孔洞易脱离，使得绝缘座与顶盖片容易相对脱离；定位柱焊接时热熔，其材料容易溢出到顶盖片与绝缘座之间，使顶盖片与绝缘座之间形成间隙，影响两者的装配精度；极柱与一连接件铆接时，铆接的位置位于极柱的端部上(露于盖板结构外)，铆接完成后，还需进一步焊接，以满足连接强度及密封性要求，其工艺相对复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的动力电池的盖板结构。
本发明实施例解决上述问题所采用的技术方案是：一种动力电池的盖板结构，其特征在于，包括：
极柱；
连接件，其与所述极柱连接；
顶盖片，其包括呈片状的本体，所述本体上设置有孔洞，所述孔洞于所述本体的厚度方向上不贯穿所述本体，所述孔洞在其轴向上具有开口端及末端，所述孔洞的末端的直径大于所述开口端的直径；以及
绝缘座，其设置有定位柱，所述定位柱嵌入所述孔洞内；
所述本体上设置有呈环状的壁部，所述壁部的内缘形成所述开口端的内壁，所述定位柱与所述孔洞的内壁及所述壁部的至少一部分外表面结合；所述本体上设置有呈环状的槽部，所述槽部毗邻所述壁部，且位于所述壁部的外侧；
所述顶盖片的制备方法包括以下步骤：
a、配置一金属板；
b、预冲孔：在金属板上冲预冲孔，该预冲孔的开口端至末端的方向上的孔径逐渐变小；
c、平底：通过一圆柱形冲头冲压预冲孔，使预冲孔的末端的直径等于孔洞的末端的直径；
d、孔洞成型：配置一成型冲头，成型冲头上设置环状的棘爪，所述棘爪冲压预冲孔外围，以形成所述槽部及所述壁部，并使所述孔洞的末端的直径大于所述开口端的直径。
本发明实施例所述棘爪的截面形状为三角形。
本发明实施例所述壁部的顶面的位置在所述片体的厚度方向上低于所述本体的表面，所述定位柱的至少一部分与所述壁部的顶面结合。
本发明实施例所述槽部、所述壁部的顶面及所述绝缘座的表面形成一容置腔。
本发明实施例所述极柱包括端部及凸部，所述凸部设置于所述端部上，所述凸部上形成铆接孔，所述连接件包括第一构件、第二构件及基底，所述第一构件凸设于所述基底，所述第二构件凸设于所述第一构件，其中，所述第二构件与所述第一构件之间形成环形凹槽，铆接时，所述铆接孔的内壁形成一凸环，所述凸环嵌于所述环形凹槽内。
本发明实施例所述第一构件具有挤压面，铆接时，所述凸部的端面受所述挤压面挤压，而使其至少一部分材料挤压至环形凹槽内，以形成所述凸环。
本发明实施例所述环形凹槽的截面形状在所述第二构件的径向方向上具有一开口部及一底部，所述开口部的宽度尺寸大于所述底部的宽度尺寸。
本发明实施例所述第一构件的侧部设置若干连续或不连续的齿部，相邻的所述齿部之间形成凹部，铆接时，所述凸部的端部的一部分材料嵌入所述凹部内。
本发明实施例铆接完成后，所述极柱沿其周向形成内齿，所述内齿与所述齿部配合。
本发明实施例还包括密封圈及上绝缘座，所述密封圈套设于所述极柱外，所述密封圈包括第一密封部及第二密封部，其中，所述第一密封部在所述极柱的轴向上位于所述极柱的端部与所述顶盖片之间，而所述第二密封部在所述极柱的轴向上位于所述连接件与所述顶盖片之间，所述第二密封部于所述密封圈的径向方向上抵于所述绝缘座，所述上绝缘座的一部分包覆极柱的端部的外缘，而另一部分则设于所述极柱的端部与所述顶盖片之间，所述第一密封部于所述密封圈的径向方向上抵于所述上绝缘座。
本发明与现有技术相比，具有以下一条或多条优点或效果：结构简单，设计合理；由于孔洞的末端的直径大于所述开口端的直径，因此可防止定位柱从孔洞脱出，连接更加可靠；壁部的顶面的位置在所述片体的厚度方向上低于所述本体的表面；定位柱热熔后的至少一部分可与壁部的顶面结合；另外，定位柱热熔后，可防止热熔后的材料流至本体与绝缘座之间，使本体与绝缘座局部相对隆起或存在间隙；槽部可进一步吸收定位柱热熔后流出的材料，防止材料积攒而使绝缘座与本体之间存在间隙；凸部的端面受挤压面挤压，而使其至少一部分材料挤压至环形凹槽内，以使极柱与连接件完成连接，两者的连接强度高，且结合紧密度高，铆接完成后，无需再进一步进行焊接；铆接点位于铆接孔内(不外露于盖板结构外)，因此，密封性较好，无需进一步进行焊接；另外，由于齿部的设置，在凸部的端部的一部分材料嵌入齿部时，可防止极柱与连接件发生相对的转动。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例1中的动力电池的盖板的分解结构示意图。
图2是图1中B处的放大示意图，显示定位柱热熔前的状态。
图3是本发明实施例1中的动力电池的盖板的剖视结构示意图一。
图4是图3中A处的放大示意图。
图5是顶盖片的局部剖视结构示意图。
图6是预冲孔步骤的示意图。
图7是平底步骤的示意图。
图8是孔洞成型步骤的示意图。
图9是成型冲头的剖视结构示意图。
图10是本发明实施例1中的动力电池的盖板的剖视结构示意图二。
图11是图10中的C处的放大图。
图12是极柱铆接前的剖视结构示意图。
图13是极柱铆接后的立体结构示意图。
图14是连接件的立体结构示意图。
图15是极柱与连接件预定位的示意图。
图16是极柱与连接件预铆接的示意图。
图17是极柱与连接件铆接的示意图。
图18是极柱与连接件铆接完成的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
参见图1至图18，本实施例的动力电池的盖板结构，包括顶盖片1、绝缘座2、极柱3、连接件4及密封圈5。
本实施例中的顶盖片1包括金属材质制成的本体11，所述本体11呈片状，所述本体11上设置有孔洞111，所述孔洞11于所述本体11的厚度方向上不贯穿所述本体11。所述孔洞111在其轴向上具有开口端1111及末端1112，所述末端1112构成所述孔洞111的底部，所述孔洞111的末端1112的直径大于所述开口端1111的直径。本实施例中的本体可采用铝或铝合金材质。
本实施例中的绝缘座2上设置有定位柱21，所述定位柱21嵌入所述孔洞111内。进一步的，定位柱21通过热熔的方式嵌入孔洞111内，并与孔洞111内壁结合。由于孔洞111的末端1112的直径大于所述开口端1111的直径，因此可防止定位柱21从孔洞111脱出，连接更加可靠。一些实施例中，定位柱21也可由其材料属性而直接嵌入所述孔洞111，如定位柱21采用弹性材质或柔性材质，如塑料、硅胶、橡胶等。
本实施例中，定位柱21热熔并嵌入所述孔洞111后，定位柱21的形状与孔洞111的形状匹配。进一步的，定位柱21填满所述孔洞111，以提升两者的结合强度。
本实施例所述本体11上设置有呈环状的壁部112，所述壁部112的内缘形成所述开口端1111的内壁。本实施例中的绝缘座2的定位柱21热熔后，可与孔洞111的内壁及壁部112的至少一部分外表面(其顶面或外壁)结合，以此，提升定位柱112与本体11的结合面积，提升结合强度。本实施例中，定位柱21通过现有技术中的热熔焊而实现热熔(利用超声焊接原理)。
本实施例中的所述壁部112以一内轮廓线a及一外轮廓线b回转360度而形成所述壁部112的内外轮廓，所述内轮廓线a的斜率的绝对值大于所述外轮廓线b的斜率的绝对值，以此，可使壁部112在本体11的厚度方向上岗的厚度发生变化。本处的内轮廓线a可以是壁部112的内侧的顶点与底点的连线。外轮廓线b可以是壁部112的外侧的顶点与底点的连接。
进一步的，所述壁部112的厚度在所述末端1112至所述开口端1111的方向上逐渐递减。以使壁部112更易成型。
本实施例中的所述壁部112在所述本体11的厚度方向上的高度尺寸至少占所述孔洞111的深度尺寸的25％。进一步的，所述壁部112在所述本体11的厚度方向上的高度尺寸至少占所述孔洞111的深度尺寸的30％。壁部112成型过程中，其高度尺寸占比越大，则孔洞111的内表面变化幅度可越大，以此可使定位柱21从孔洞111脱出所需的拉力更大。本实施例中，可实现施加大于80N的力时，确保绝缘座2不相对顶盖片1脱离。
本实施例中的壁部112的顶面112a的位置在所述片体11的厚度方向上低于所述本体11的表面。定位柱21热熔后的至少一部分可与壁部112的顶面112a结合。另外，定位柱21热熔后，可防止热熔后的材料流至本体11与绝缘座2之间，使本体11与绝缘座2局部相对隆起或存在间隙。
本实施例中的本体11上设置有呈环状的槽部113，所述槽部113毗邻所述壁部112，且位于所述壁部112的外侧。槽部113可进一步吸收定位柱21热熔后流出的材料，防止材料积攒而使绝缘座2与本体11之间存在间隙。本实施例中的槽部113、壁部112的顶面及绝缘座2的表面形成一容置腔，以用于容置多余的定位柱21的材料。一些实施例中，定位柱21热熔后的材料的至少一部分流入槽部113，并与槽部113的内壁结合，以提升结合强度。
本实施例中的所述槽部113包括第一表面1131及第二表面1132，其中，所述第一表面1131构成所述壁部112的外轮廓，所述第二表面1132与所述本体11的表面呈钝角。
本实施例中的顶盖片1的制备方法包括如下步骤：
a、配置一金属板；
b、预冲孔：在金属板上冲预冲孔101，该预冲孔101的开口端至末端的方向上的孔径逐渐变小；
c、平底：通过一圆柱形冲头20冲压预冲孔101，使预冲孔101的末端的直径等于孔洞111的末端的直径；
d、孔洞111成型：配置一成型冲头30，成型冲头30上设置环状的棘爪301，棘爪301冲压预冲孔101外围，以形成所述槽部113及所述壁部112，并使孔洞111的末端1112的直径大于所述开口端1111的直径。
上述工艺简单，成型方便，设备要求低，可快速完成孔洞的成型。
在步骤b中，可采用一圆台形的预充冲头10，冲压深度为1.15～1.25X，其中X表示孔洞111的最终的深度。进一步的，冲压深度为1.2X。另外，在步骤b中，预冲孔101的截面上，其两侧的夹角c为25度至75度。预冲冲头直径为0.9～0.95Y，其中，Y为孔洞111的公称直径。本处的预充冲头10的直径指的是预充冲头10的下端部的直径。孔洞111的公称直径指的是其底部的直径。
在步骤c中，经平底后的预冲孔101大致呈圆柱状。冲压深度为1.05至1.15X，其中X表示孔洞111的深度。具体的，冲压深度为1.1X。步骤c中的圆柱形冲头20的直径为Y，其中，Y为孔洞111的公称直径。
在步骤d中，棘爪301的截面形状可为三角形或大致的三角形(一些实施例中，三角形具有倒角时，依然视其为三角形)。冲压深度为0.2X～0.3X，其中X表示孔洞111的深度。具体的，冲压深度为0.25X。另外，棘爪301的高度配置为孔洞111的深度尺寸X的0.16～0.23倍，从而可使形成的槽部113具有一定的深度，使其具有足够的容置空间。步骤d中，棘爪301的切入角度为45度至80度。
本实施例中，预充冲头10、圆柱形冲头20和成型冲头30的冲压压力为本体11的型材剪切力系数*冲压孔周长*冲压深度。
本实施例中的极柱3与连接件4通过铆接的方式连接固定。具体的，极柱3包括一端部31及一凸部32，凸部32设置于端部31上，凸部32上形成一铆接孔321。连接件4包括第一构件41、第二构件42及基底43，所述第一构件41凸设于所述基底43，所述第二构件42凸设于所述第一构件41，且第二构件42与第一构件41之间形成环形凹槽401。第二构件42卡入所述铆接孔321。
本实施例中的极柱3的材料的硬度小于连接件4的材料的硬度。其中，极柱3使用硬度相对较小的材料，如AL1060，而连接件4使用硬度及力学性能相对较好的材料，如AL5060或SUS304等。第一构件41具有挤压面411，铆接时，凸部32的端面受挤压面411挤压，而使其至少一部分材料挤压至环形凹槽401内，以使极柱3与连接件4完成连接，两者的连接强度高，且结合紧密度高，铆接完成后，无需再进一步进行焊接。换句话讲，铆接完成后，铆接孔321的内壁形成一凸环322，所述凸环322嵌于所述环形凹槽401内，以使极柱3与连接件4实现固定。
本实施例中，环形凹槽401的截面形状在第二构件42的径向方向上具有一开口部4011及一底部4012，开口部4011的宽度尺寸大于底部4012的宽度尺寸，以使铆接挤压时，材料更易进入环形凹槽401内。一实施例中，环形凹槽401的截面形状为三角形或梯形。
本实施例中，第一构件41的侧部设置若干连续或不连续的齿部412，相邻的齿部412之间形成凹部413，在铆接时，极柱3的凸部32的端部的一部分材料嵌入所述凹部413内，以使极柱3与连接件4结合更紧密。另外，由于齿部412的设置，在凸部32的端部的一部分材料嵌入齿部412时，可防止极柱3与连接件4发生相对的转动。
本实施例中，极柱3的凸部32的端面包括第一部分323及第二部分324，凸部32的端面的第一部分323(相对内侧的部分)与与齿部412配合，而第二部分324(相对外侧的部分)则抵于基底43的表面，第二部分324与基底43的表面接触而形成密封。铆接前，第一部分323和第二部分324位于同一平面。
本实施例中，在极柱3与连接件4铆接完成后，极柱3上沿其周向形成内齿33，内齿33与齿部412实现配合。
本实施例中的极柱3与连接件4的连接包括以下步骤：
1、预定位，配置极柱3及连接件4，并将两者对准；
2、预铆接：将连接件4的第二构件42插入极柱3的铆接孔321内进行定位；
3、铆接：极柱3在铆接过程中产生塑性变形，且凸部32的一部分材料进入环形凹槽401内，而一部分材料进入连接件的齿部412之间的凹部413内；
4、铆接完成：凸部32的端面抵于基底43的表面。
本实施例中的密封圈5套设于极柱3的凸部32外，所述密封圈5包括第一密封部51及第二密封部52，其中第一密封部51在极柱3的轴向上位于极柱3的端部31与顶盖片1之间，而第二密封部52在极柱3的轴向上位于连接件4与顶盖片1之间。密封圈5可起到缓冲作用。具体的，在极柱3与连接件4铆接时，可减缓铆接过程中极柱3形变而传递至顶盖片的变形力，减小铆接过程对盖板整体尺寸的影响。同时密封圈5的第一密封部51及第二密封部52受极柱3与连接件4的挤压，可优化盖板整体的密封性能。
进一步的，第二密封部52于密封圈5的径向方向上抵于绝缘座2。
本实施例可进一步包括上绝缘座6，上绝缘座6的一部分包覆极柱3的端部31的外缘，而另一部分则设于极柱3的端部与顶盖片1之间。第一密封部51于密封圈5的径向方向上抵于上绝缘座6。
本实施例中的极柱3包括两组，其中一组为正极柱，而另一组为负极柱。
本实施例中可进一步包括防爆片7，顶盖片1上设置孔洞，防爆片7焊接于孔洞处。具体的，防爆片7预装于孔洞处后，通过激光焊接的方式将防爆片7固定。
实施例2
本实施例提供一种动力电池，其包括实施例1中的动力电池的盖板结构。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种动力电池的盖板结构，其特征在于，包括：
极柱；
连接件，其与所述极柱连接；
顶盖片，其包括呈片状的本体，所述本体上设置有孔洞，所述孔洞于所述本体的厚度方向上不贯穿所述本体，所述孔洞在其轴向上具有开口端及末端，所述孔洞的末端的直径大于所述开口端的直径；以及
绝缘座，其设置有定位柱，所述定位柱嵌入所述孔洞内；
所述本体上设置有呈环状的壁部，所述壁部的内缘形成所述开口端的内壁，所述定位柱与所述孔洞的内壁及所述壁部的至少一部分外表面结合；所述本体上设置有呈环状的槽部，所述槽部毗邻所述壁部，且位于所述壁部的外侧；
所述顶盖片的制备方法包括以下步骤：
a、配置一金属板；
b、预冲孔：在金属板上冲预冲孔，该预冲孔的开口端至末端的方向上的孔径逐渐变小；
c、平底：通过一圆柱形冲头冲压预冲孔，使预冲孔的末端的直径等于孔洞的末端的直径；
d、孔洞成型：配置一成型冲头，成型冲头上设置环状的棘爪，所述棘爪冲压预冲孔外围，以形成所述槽部及所述壁部，并使所述孔洞的末端的直径大于所述开口端的直径。
2.根据权利要求1所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述棘爪的截面形状为三角形。
3.根据权利要求1所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述壁部的顶面的位置在所述片体的厚度方向上低于所述本体的表面，所述定位柱的至少一部分与所述壁部的顶面结合。
4.根据权利要求3所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述槽部、所述壁部的顶面及所述绝缘座的表面形成一容置腔。
5.根据权利要求1所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述极柱包括端部及凸部，所述凸部设置于所述端部上，所述凸部上形成铆接孔，所述连接件包括第一构件、第二构件及基底，所述第一构件凸设于所述基底，所述第二构件凸设于所述第一构件，其中，所述第二构件与所述第一构件之间形成环形凹槽，铆接时，所述铆接孔的内壁形成一凸环，所述凸环嵌于所述环形凹槽内。
6.根据权利要求5所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述第一构件具有挤压面，铆接时，所述凸部的端面受所述挤压面挤压，而使其至少一部分材料挤压至环形凹槽内，以形成所述凸环。
7.根据权利要求5所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述环形凹槽的截面形状在所述第二构件的径向方向上具有一开口部及一底部，所述开口部的宽度尺寸大于所述底部的宽度尺寸。
8.根据权利要求5所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：所述第一构件的侧部设置若干连续或不连续的齿部，相邻的所述齿部之间形成凹部，铆接时，所述凸部的端部的一部分材料嵌入所述凹部内。
9.根据权利要求8所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：铆接完成后，所述极柱沿其周向形成内齿，所述内齿与所述齿部配合。
10.根据权利要求1所述的动力电池的盖板结构，其特征在于：还包括密封圈及上绝缘座，所述密封圈套设于所述极柱外，所述密封圈包括第一密封部及第二密封部，其中，所述第一密封部在所述极柱的轴向上位于所述极柱的端部与所述顶盖片之间，而所述第二密封部在所述极柱的轴向上位于所述连接件与所述顶盖片之间，所述第二密封部于所述密封圈的径向方向上抵于所述绝缘座，所述上绝缘座的一部分包覆极柱的端部的外缘，而另一部分则设于所述极柱的端部与所述顶盖片之间，所述第一密封部于所述密封圈的径向方向上抵于所述上绝缘座。
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