CN113745715A - 一种锂电池端部结构及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池端部结构及制造方法，包括外壳、电芯和集流片等，主要是在集流片外设有集流帽和套装在集流帽外的密封圈，该集流帽盖合集流片的注液孔并与集流片导电连接，该密封圈与集流帽之间构成内圆周密封，密封圈与外壳之间构成外圆周密封，在密封圈和集流帽外设有盖帽，该盖帽与集流帽之间导电连接，且盖帽的外缘被外壳端部的外卷边作圆周压紧导电固定；显然，整个外壳的端口结构在零部件较少的情况下同样达到了导电密封的效果，并具有结构简单、设计紧凑、能较好的提高锂电池容量和简化自动化加工工序等使用优点；同时，外卷边是作圆周压紧并导电固定的，既提高了结构连接强度，又保证了结构的紧凑性，使用更加安全。

Description

一种锂电池端部结构及制造方法
技术领域
本发明涉及一种锂电池制造过程中进行端部封口的结构，具体是一种锂电池端部结构及制造方法。
背景技术
目前，锂电池的生产制造过程中都需要进行端部封口，传统的方式就是通过集流片密封安装在外壳端部，以此来将电芯和电解液密封封闭在外壳内，再在集流片上设置集流圈、装饰圈、密封圈和压盖等各种零部件进行导电密封，这种端口结构设计过于复杂，零部件繁多，会占据锂电池较多的体积，导致锂电池的容量降低；同时，过于复杂的结构也增加了生产工序并提升自动化加工的难度；另外，集流片上的各种部件都是通过电池端口处的卷边进行压住固定的，传统的锂电池结构只是翻折卷边即可，实际使用中容易存在卷边压不住而导致结构紧凑性欠佳、电解液泄露等情况，故极大影响了锂电池的使用安全。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷而提供一种结构简单、设计紧凑、能较好的提高锂电池容量和简化自动化加工工序、使用更加安全的锂电池端部结构及制造方法。
本发明的技术问题通过以下技术方案实现：
一种锂电池端部结构，包括外壳、外壳内的电芯和集流片，该集流片上设有注液孔，集流片与电芯之间导电连接，所述的集流片外设有集流帽和套装在集流帽外的密封圈，该集流帽盖合注液孔并与集流片导电连接，该密封圈与集流帽之间构成内圆周密封，密封圈与外壳之间构成外圆周密封，在密封圈和集流帽外设有盖帽，该盖帽与集流帽之间导电连接，且盖帽的外缘被外壳端部的外卷边作圆周压紧导电固定。
所述的集流帽为全封闭结构或集流帽上设有连通注液孔的集流孔。
所述的集流片上设有向外凸起的凸圈，所述的注液孔为凸圈内轴向贯通的通孔。
所述的集流帽为全封闭结构，相应在盖帽上设有与所述集流帽位置对应的盲孔，该盲孔的孔底与集流帽之间作导电焊接。
所述的盲孔内径大于凸圈外径而小于集流帽外径，所述的盲孔孔底与集流帽之间的导电焊接位于盲孔内径与凸圈外径之间。
所述的集流帽上设有集流孔，相应在盖帽上设有与所述集流孔连通的盖孔，该盖孔的内径大于注液孔内径而小于集流帽外径，所述的盖帽与集流帽之间的导电焊接位于盖孔内径与集流帽外径之间。
所述的盖孔内设有防爆密封盖和负极帽，该负极帽被盖孔端部的内卷边作圆周压紧固定，并挤压防爆密封盖密封封闭集流孔，在防爆密封盖和负极帽内均设有防爆阀。
所述的密封圈与集流帽之间的内圆周密封为锥面密封；集流片与外壳的内圆周面之间设有圆周密封的绝缘圈。
所述的外卷边直接压紧盖帽的外缘并作导电焊接或盖帽的外缘设有环形密封圈，该环形密封圈外设有导电支撑圈，所述的外卷边直接压紧导电支撑圈并作导电焊接。
一种锂电池端部结构的制造方法，包括如下步骤：
步骤一、选取锂电池的外壳并内装电芯，该外壳端部的外圆周面上进行滚槽加工；
步骤二、将集流帽盖合集流片的注液孔并作导电焊接，以及集流片外围安装上绝缘圈，并使集流片、集流帽和绝缘圈形成一体作为第一组合体；
步骤三、将密封圈与盖帽安装一体作为第二组合体，若盖帽上设置环形密封圈和导电支撑圈，则环形密封圈和导电支撑圈也需与盖帽安装一体；
步骤四、将防爆密封盖与负极帽安装一体作为第三组合体；
步骤五、将第一组合体密封安装在外壳的端部内与滚槽接触固定，第一组合体的集流片与外壳内的电芯作导电焊接；
步骤六、若第一组合体的集流帽为全封闭结构，则第二组合体的盖帽上设有与集流帽位置对应的盲孔，先将第二组合体安装在第一组合体外，并使第二组合体的盖帽通过盲孔与第一组合体的集流帽导电焊接，再将盖帽的外缘由外壳端部的外卷边作圆周压紧并导电焊接固定；
步骤七、若第一组合体的集流帽上设有连通注液孔的集流孔，则第二组合体的盖帽上设有与集流孔连通的盖孔，先将第二组合体安装在第一组合体外，并使第二组合体的盖帽与第一组合体的集流帽导电焊接，再将电解液依次通过盖孔、集流孔和注液孔注入外壳内，然后将第三组合体安装在盖帽的盖孔内，使第三组合体的负极帽被盖孔端部的内卷边作圆周压紧固定，并挤压防爆密封盖密封封闭集流孔，在防爆密封盖和负极帽内均设有防爆阀，最后将盖帽的外缘由外壳端部的外卷边作圆周压紧并导电焊接固定。
与现有技术相比，本发明主要是在集流片外设有集流帽和套装在集流帽外的密封圈，该集流帽盖合集流片的注液孔并与集流片导电连接，该密封圈与集流帽之间构成内圆周密封，密封圈与外壳之间构成外圆周密封，在密封圈和集流帽外设有盖帽，该盖帽与集流帽之间导电连接，且盖帽的外缘被外壳端部的外卷边作圆周压紧导电固定；显然，由于整个外壳的端口结构仅由集流片、集流帽、密封圈和盖帽等构成，在零部件较少的情况下同样达到了导电密封的效果，故具有结构简单、设计紧凑、能较好的提高锂电池容量和简化自动化加工工序等使用优点；同时，外卷边是作圆周压紧并导电固定的，既提高了结构连接强度，又保证了结构的紧凑性，使用更加安全。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
图2为第一种端口结构的剖视图（正极端）。
图3为图2的立体半剖图。
图4为第二种端口结构的剖视图（负极端或正极端都能使用）。
图5为图4的立体半剖图。
图6为集流片的结构示意图。
图7为图2中集流帽的剖视结构示意图。
图8为图7的立体图。
图9为图4中集流帽的剖视结构示意图。
图10为图9的立体图。
图11为图2中盖帽的剖视结构示意图。
图12为图11的立体图。
图13为图4中盖帽的剖视结构示意图。
图14为图13的立体图。
图15为外壳的结构示意图。
具体实施方式
下面将按上述附图对本发明实施例再作详细说明。
如图1~图15所示，1.外壳、2.电芯、3.集流片、31.注液孔、32.凸圈、4.绝缘圈、5.密封圈、6.盖帽、61.盲孔、62.盖孔、63.内卷边、7.导电支撑圈、8.环形密封圈、9.集流帽、91.锥面密封、92.集流孔、10.防爆密封盖、11.负极帽、12.外卷边、13.滚槽。
一种锂电池端部结构及制造方法，如图1所示，它具有两种结构形式，第一种结构形式如图2、图3所示，这种结构形式只能作为正极端使用，第二种结构形式如图3、图4所示，这种结构形式既可以作为负极端使用，也可以作为正极端使用，故一个锂电池中既可以在外壳的两端分别选择第一种结构形式和第二种结构形式，也可以将第二种结构形式分别设计在外壳的两端，也就是同时作为正极端和负极端使用，组合方式灵活、方便，使用范围十分广泛。
为了描述更加清晰，本发明将两种结构形式分别单独进行详细描述，第一种结构形式如图2、图3、图7、图8、图11、图12所示，该结构形式仅作为正极端使用，其结构包括锂电池的圆柱型外壳1、设置在外壳内的电芯2和集流片3，其封闭方式主要是在集流片3与外壳1的内圆周面之间设有圆周密封的绝缘圈4。
所述的集流片3呈圆盘状以吻合配装锂电池的圆柱型外壳，该集流片3的圆心处设有向外凸起的凸圈32，并在凸圈内设有沿轴心线贯通的通孔以作为注液孔31，该通孔实际为内端大外端小的锥孔。
当电芯2端部的全极耳揉平后，集流片3即可与电芯2的全极耳之间通过焊接方式进行导电连接，也就是集流片3与电芯2之间形成导电连接。
所述的集流片3外设有集流帽9和套装在集流帽外的密封圈5；其中，集流帽9为全封闭结构，它将完全盖合注液孔31并与集流片3作导电焊接连接，而密封圈5与集流帽9之间构成内圆周密封，具体是锥面密封91，能在挤压强度越大时密封性能越好，密封圈5与外壳1之间构成外圆周密封。
所述的密封圈5和集流帽9外设有盖帽6，由于集流帽9为全封闭结构，相应在盖帽6上设有与集流帽9位置对应的盲孔61，并将该盲孔的孔底与集流帽9之间作导电焊接，也就是盖帽6与集流帽9之间作导电焊接连接，具体为：盲孔61内径大于凸圈32外径而小于集流帽9外径，则盲孔61孔底与集流帽9之间的导电焊接需位于盲孔61内径与凸圈32外径之间，以此来保证焊接强度的牢固性并防止焊穿。
同时，盖帽6的外缘被外壳1端部的外卷边12作圆周压紧导电固定，具体为：盖帽6的外缘设有环形密封圈8，该环形密封圈外设有导电支撑圈7，而外卷边12直接压紧导电支撑圈7并作导电焊接固定，这样既增加了连接强度，又保证了导电可靠性。
第二种结构形式如图4、图5、图9、图10、图13、图14所示，该结构形式既可作为正极端使用，又可作为负极端使用，由于集流片3、集流帽9和密封圈5的安装结构与正极端完全相同，故此处不再重新描述；但是，集流帽9上却设有连通注液孔31的集流孔92，则相应在盖帽6上设有与集流孔92连通的盖孔62，该盖孔的内径大于注液孔31内径而小于集流帽9外径，而盖帽6与集流帽9之间的导电焊接正好位于盖孔62内径与集流帽9外径之间，也是为了保证焊接强度的牢固性并防止焊穿。
所述的盖孔62内设有防爆密封盖10和负极帽11，该负极帽被盖孔62端部的内卷边63作圆周压紧并形成导电焊接固定，就会挤压防爆密封盖10密封封闭集流孔92，在防爆密封盖10和负极帽11内均设有防爆阀以形成双道防护。
这种锂电池端部结构的制造方法，主要包括如下步骤：
步骤一、选取锂电池的外壳1并内装电芯2，该外壳端部的外圆周面上进行滚槽13加工；
步骤二、将集流帽9盖合集流片3的注液孔31并作导电焊接，以及集流片3外围安装上绝缘圈4，并使集流片3、集流帽9和绝缘圈4形成一体作为第一组合体；
步骤三、将密封圈5与盖帽6安装一体作为第二组合体，若盖帽6上设置环形密封圈8和导电支撑圈7，则环形密封圈和导电支撑圈也需与盖帽6安装一体；
步骤四、将防爆密封盖10与负极帽11安装一体作为第三组合体；
步骤五、将第一组合体密封安装在外壳1的端部内与滚槽13接触固定，第一组合体的集流片3与外壳1内的电芯2作导电焊接；
步骤六、若第一组合体的集流帽9为全封闭结构，即图2、图3所示结构，则第二组合体的盖帽6上设有与集流帽9位置对应的盲孔61，先将第二组合体安装在第一组合体外，并使第二组合体的盖帽6通过盲孔61与第一组合体的集流帽9导电焊接，再将盖帽6的外缘由外壳1端部的外卷边12作圆周压紧并导电焊接固定；
步骤七、若第一组合体的集流帽9上设有连通注液孔31的集流孔92，即图4、图5所示结构，则第二组合体的盖帽6上设有与集流孔92连通的盖孔62，先将第二组合体安装在第一组合体外，并使第二组合体的盖帽6与第一组合体的集流帽9导电焊接，再将电解液依次通过盖孔62、集流孔92和注液孔31注入外壳1内，然后将第三组合体安装在盖帽6的盖孔62内，使第三组合体的负极帽11被盖孔62端部的内卷边63作圆周压紧固定，并挤压防爆密封盖10密封封闭集流孔92，在防爆密封盖10和负极帽11内均设有防爆阀，最后将盖帽6的外缘由外壳1端部的外卷边12作圆周压紧并导电焊接固定。
本发明由于整个外壳的端口结构仅由集流片3、集流帽9、密封圈5和盖帽6等构成，在零部件较少的情况下同样达到了导电密封的效果，而且结构简单、设计紧凑、能较好的提高锂电池容量和简化自动化加工工序；同时，外卷边12是作圆周压紧并导电固定的，既提高了结构连接强度，又保证了结构的紧凑性，使用更加安全。
以上所述仅是本发明的具体实施例，本领域技术人员应该理解，任何与该实施例类似的结构设计，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂电池端部结构，包括外壳（1）、外壳内的电芯（2）和集流片（3），该集流片上设有注液孔（31），集流片（3）与电芯（2）之间导电连接，其特征在于所述的集流片（3）外设有集流帽（9）和套装在集流帽外的密封圈（5），该集流帽（9）盖合注液孔（31）并与集流片（3）导电连接，该密封圈（5）与集流帽（9）之间构成内圆周密封，密封圈（5）与外壳（1）之间构成外圆周密封，在密封圈（5）和集流帽（9）外设有盖帽（6），该盖帽与集流帽（9）之间导电连接，且盖帽（6）的外缘被外壳（1）端部的外卷边（12）作圆周压紧导电固定。
2.根据权利要求1所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的集流帽（9）为全封闭结构或集流帽（9）上设有连通注液孔（31）的集流孔（92）。
3.根据权利要求2所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的集流片（3）上设有向外凸起的凸圈（32），所述的注液孔（31）为凸圈（32）内轴向贯通的通孔。
4.根据权利要求3所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的集流帽（9）为全封闭结构，相应在盖帽（6）上设有与所述集流帽（9）位置对应的盲孔（61），该盲孔的孔底与集流帽（9）之间作导电焊接。
5.根据权利要求4所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的盲孔（61）内径大于凸圈（32）外径而小于集流帽（9）外径，所述的盲孔（61）孔底与集流帽（9）之间的导电焊接位于盲孔（61）内径与凸圈（32）外径之间。
6.根据权利要求3所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的集流帽（9）上设有集流孔（92），相应在盖帽（6）上设有与所述集流孔（92）连通的盖孔（62），该盖孔的内径大于注液孔（31）内径而小于集流帽（9）外径，所述的盖帽（6）与集流帽（9）之间的导电焊接位于盖孔（62）内径与集流帽（9）外径之间。
7.根据权利要求6所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的盖孔（62）内设有防爆密封盖（10）和负极帽（11），该负极帽被盖孔（62）端部的内卷边（63）作圆周压紧固定，并挤压防爆密封盖（10）密封封闭集流孔（92），在防爆密封盖（10）和负极帽（11）内均设有防爆阀。
8.根据权利要求1所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的密封圈（5）与集流帽（9）之间的内圆周密封为锥面密封（91）；集流片（3）与外壳（1）的内圆周面之间设有圆周密封的绝缘圈（4）。
9.根据权利要求1所述的一种锂电池端部结构，其特征在于所述的外卷边（12）直接压紧盖帽（6）的外缘并作导电焊接或盖帽（6）的外缘设有环形密封圈（8），该环形密封圈外设有导电支撑圈（7），所述的外卷边（12）直接压紧导电支撑圈（7）并作导电焊接。
10.一种根据权利要求1~9任一项所述的锂电池端部结构的制造方法，其特征在于该制造方法包括如下步骤：
步骤一、选取锂电池的外壳（1）并内装电芯（2），该外壳端部的外圆周面上进行滚槽（13）加工；
步骤二、将集流帽（9）盖合集流片（3）的注液孔（31）并作导电焊接，以及集流片（3）外围安装上绝缘圈（4），并使集流片（3）、集流帽（9）和绝缘圈（4）形成一体作为第一组合体；
步骤三、将密封圈（5）与盖帽（6）安装一体作为第二组合体，若盖帽（6）上设置环形密封圈（8）和导电支撑圈（7），则环形密封圈和导电支撑圈也需与盖帽（6）安装一体；
步骤四、将防爆密封盖（10）与负极帽（11）安装一体作为第三组合体；
步骤五、将第一组合体密封安装在外壳（1）的端部内与滚槽（13）接触固定，第一组合体的集流片（3）与外壳（1）内的电芯（2）作导电焊接；
步骤六、若第一组合体的集流帽（9）为全封闭结构，则第二组合体的盖帽（6）上设有与集流帽（9）位置对应的盲孔（61），先将第二组合体安装在第一组合体外，并使第二组合体的盖帽（6）通过盲孔（61）与第一组合体的集流帽（9）导电焊接，再将盖帽（6）的外缘由外壳（1）端部的外卷边（12）作圆周压紧并导电焊接固定；
步骤七、若第一组合体的集流帽（9）上设有连通注液孔（31）的集流孔（92），则第二组合体的盖帽（6）上设有与集流孔（92）连通的盖孔（62），先将第二组合体安装在第一组合体外，并使第二组合体的盖帽（6）与第一组合体的集流帽（9）导电焊接，再将电解液依次通过盖孔（62）、集流孔（92）和注液孔（31）注入外壳（1）内，然后将第三组合体安装在盖帽（6）的盖孔（62）内，使第三组合体的负极帽（11）被盖孔（62）端部的内卷边（63）作圆周压紧固定，并挤压防爆密封盖（10）密封封闭集流孔（92），在防爆密封盖（10）和负极帽（11）内均设有防爆阀，最后将盖帽（6）的外缘由外壳（1）端部的外卷边（12）作圆周压紧并导电焊接固定。
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