CN114361664A - 一种方形硬壳锂离子电池盖板、电池及装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种方形硬壳锂离子电池盖板、电池及装配方法，所述电池盖板为无极柱盖板，包括盖板基板，所述盖板基板上设有正极柱套、负极柱套、注液孔和防爆阀，正极柱套、负极柱套的结构相同，均包括铝焊接环，铝焊接环外表面包覆有聚苯硫醚塑胶层，铝焊接环内由下至上设有密封圈、铝套、铆接垫圈，铝套中间设有极柱孔，极柱孔为圆柱孔。本发明的方形硬壳锂离子电池盖板为含极柱套的无极柱盖板，简化了高长宽比电芯的装配，减少工艺设计损耗，提高了电芯的空间利用率，提高了电芯能量密度。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种方形硬壳锂离子电池盖板、电池及装配方法。
背景技术
方形硬壳锂离子电池因其低内阻、高容量等优势而得到越来越广泛的应用，尤其是高长宽比的刀片型方形锂离子电池因为其高安全性、高能量密度及PACK优势有着较好的发展前景。由于形状的差异，刀片型方形硬壳锂离子电池与普通型方形硬壳锂离子电池在装配上存在较大差异，且刀片电池的装配过程存在诸多问题，如：刀片电池一般为异侧出极耳，正、负极各一个盖板，如果先将正、负极盖板与芯包焊接，而后入壳，这需要严格控制芯包尺寸，设备的精度要求也比较高，一般较难做到；如果先将负极或正极与盖板焊接，而后通过未焊接盖板的那极穿入壳体，最后再焊接未焊的那极盖板，这样需要过宽的涂布留白或过长的连接片，这样工艺损耗较高，且电池的空间利用率也比较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种方形硬壳锂离子电池盖板，应用于锂离子电池中，可提高电池的空间利用率，尤其是应用于异侧出极耳、高长宽比的方形硬壳锂离子电池。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种方形硬壳锂离子电池盖板，所述电池盖板为无极柱盖板，包括盖板基板，所述盖板基板上设有正极柱套、负极柱套、注液孔和防爆阀。
优选的，对于同侧出极耳的芯包，所述盖板基板数量为1，所述正极柱套和负极柱套位于盖板基板上。
优选的，对于异侧出极耳的芯包，所述盖板基板数量为2，分别为正极盖板基板和负极盖板基板，所述正极柱套位于正极盖板基板上，所述负极柱套位于负极盖板基板。
优选的，所述防爆阀设于盖板基板中部。
优选的，所述盖板基板为长方形或圆形。
优选的，所述正极柱套与负极柱套结构相同，均包括铝焊接环，所述铝焊接环外表面包覆有聚苯硫醚塑胶套，所述铝焊接环内由下至上设有密封圈、铝套、铆接垫圈，所述铝套中间设有极柱孔，所述极柱孔由两段楔形孔组成，楔形孔间呈阶梯式上下分布。
本发明的又一目的是提供一种方形硬壳锂离子电池，所述电池具有上述电池盖板结构，还包括正极汇流排、负极汇流排、绝缘垫片、电芯、壳体。
优选的，所述电池盖板还包括绝缘垫片，所述绝缘垫片为分体式或一体式。
优选的，所述分体式为上下分体式和左右分体式，所述一体式含有与汇流排扣合的扣钉。
本发明的另一目的是提供一种上述的方形硬壳锂离子电池的装配方法，包括如下步骤：
（1）极耳预焊
一芯包与正极耳超声预焊并进行边缘裁切，另一芯包与负极耳超声预焊并进行边缘裁切，分别得到具有一正极耳和一负极耳的芯包；
（2）合芯
将步骤（1）两个芯包相互贴合在一起，并用胶纸捆绑；
（3）汇流排焊接
将步骤（2）中相互贴合的芯包中具有一正极耳的芯包的正极耳与正极汇流排超声焊接，将具有一负极耳的芯包的负极耳与负极汇流排超声焊接；
（4）扣合绝缘支架
（5）包绝缘膜
将芯包、绝缘支架用绝缘膜包裹；
（6）入壳
将步骤（5）中用绝缘膜包裹的芯包装入壳体内；
（7）套极柱
将步骤（6）入壳后芯包上的正极汇流排、负极汇流排分别穿过正极极柱孔、负极极柱孔并分别与正极柱套、负极柱套焊接；
（8）盖板焊接
将步骤（7）与正极柱套、负极柱套焊接后的盖板再与壳体密封焊接在一起，得到锂离子电池。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
与现有技术中高长宽比的电芯由于结构尺寸过长，在装配过程中盖板与电芯焊接困难，且预留极耳焊接部位过长造成一定的损耗相比，本发明方形硬壳锂离子电池盖板为无极柱盖板，盖板上设有极柱套，如此设置，简化了高长宽比电芯的装配，减少工艺设计损耗，提高了电芯的空间利用率，提高了电芯能量密度；另外本发明的锂离子电池盖板结构简单，所需成本低。
附图说明
图1为本发明实施例1中电池盖板的结构示意图。
图2为本发明实施例1中电池盖板的组装效果图。
图3为本发明实施例1中正、负极汇排流的结构示意图。
图4为本发明实施例1中电池盖板的剖视图。
图5为本发明实施例1中绝缘垫片的结构示意图。
图6为本发明实施例2中绝缘垫片的结构示意图。
图7为本发明实施例3中绝缘垫片的结构示意图。
图8（a）为本发明实施例4中电池正极盖板的结构示意图，图8（b）为本发明实施例4中电池负极盖板的结构示意图。
图9（a）为本发明实施例4中电池正极盖板的剖视图，图9（b）为本发明实施例4中电池负极盖板的剖视图。
图10（a）为本发明实施例4中正极绝缘垫片的结构示意图，图10（b）为本发明实施例4中负极绝缘垫片的结构示意图。
其中：10为盖板基板，11为正极柱套，12为注液孔，13为防爆阀，14为负极柱套，15为正极通孔，16为负极通孔，111为铝焊接环，112为聚苯硫醚塑胶套，113为密封圈，114为铝套，115为铆接垫圈，116为正极极柱孔，117为负极极柱孔，171为圆柱体凸台，172为长方体板，173为凹槽，181为第一通孔，182为第二通孔；
201为正极盖板基板，202为负极盖板基板，21为异侧正极柱套，221为异侧正极注液孔，222为异侧负极注液孔，23为异侧防爆阀，24为异侧负极柱套，251为正极绝缘片，252为负极绝缘片，253为第三通孔，254为第四通孔。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
如图1-5所示：
一种方形硬壳锂离子电池盖板，具体为同侧出极耳48173170（电池型号）方形铝壳磷酸铁锂电池盖板。
所述盖板包含盖板基板10、正极柱套11、注液孔12、防爆阀13、负极柱套14，所述正极柱套11穿过盖板基板10上正极通孔15与盖板基板10焊接，所述负极柱套14穿过盖板基板10上负极通孔16与盖板基板10焊接。
正极柱套11包括铝焊接环111，所述铝焊接环111外表面包覆有聚苯硫醚塑胶套112，所述铝焊接环111内由下至上设有密封圈113、铝套114、铆接垫圈115，铝焊接环111上端通过铆压产生弯曲变形接触到铆接垫圈115，铆接垫圈115给铝套114施加向下的力使密封圈113产生形变，直到密封圈113有足够稳定密封作用时停止铆压；负极柱套14与正极柱套11结构相同。
正极柱套11的铝套114中间设有正极极柱孔116，所述正极极柱孔116由两段楔形孔组成，楔形孔间呈阶梯式上下分布。
负极柱套12的铝套114中间设有负极极柱孔117，所述负极极柱孔117由两段楔形孔组成，楔形孔间呈阶梯式上下分布。
一种方形硬壳锂离子电池，所述电池具有上述的电池盖板结构，还包括正极汇流排、负极汇流排；所述正极汇流排、负极汇流排均包括一体成型的圆柱体凸台171和长方体板172，所述长方体板172两侧分别设有凹槽173，所述凹槽173与支架相匹配。
所述正极汇流排中圆柱体凸台171和长方体板172均为铝材质，所述负极汇流排中圆柱体凸台171为铝材质，长方体板172为铜材质。
所述电池还包括绝缘垫片、电芯、壳体，所述绝缘垫片为一体式，所述绝缘垫片设有第一通孔181、第二通孔182，所述电芯包括两个分别具有一正极耳和一负极耳的芯包，所述电芯位于壳体内。
正极汇流排的圆柱体凸台171依次穿过绝缘垫片第一通孔181、正极极柱孔116与正极柱套11焊接，负极汇流排的圆柱体凸台171依次穿过绝缘垫片第二通孔182、负极极柱孔117与负极柱套14焊接。
一种上述方形硬壳锂离子电池的装配方法，包括如下步骤：
（1）极耳预焊
一芯包与正极耳超声预焊并进行边缘裁切，另一芯包与负极耳超声预焊并进行边缘裁切，分别得到具有一正极耳和一负极耳的芯包。
（2）合芯
将两个芯包相互贴合在一起，并用胶纸捆绑。
（3）汇流排焊接
将具有一正极耳的芯包中正极耳与正极汇流排超声焊接，将具有一负极耳的芯包中负极耳与负极汇流排超声焊接。
（4）扣合绝缘支架
将所述汇流排穿过支架通孔，汇流排通过绝缘支架定位槽与绝缘支架紧密贴合。
（5）包绝缘膜
将芯包、绝缘支架用绝缘膜包裹。
（6）入壳
将步骤（5）中用绝缘膜包裹的芯包装入壳体内。
（7）套极柱
将步骤（6）入壳后芯包上的正极汇流排、负极汇流排分别穿过正极极柱孔、负极极柱孔并分别与正极柱套、负极柱套焊接。
（8）盖板焊接
将步骤（7）中盖板与壳体密封焊接在一起，得到锂离子电池。
实施例2
与实施例1相比，区别在于：所述绝缘垫片为上下分体式绝缘垫片。
实施例3
与实施例1相比，区别在于：所述绝缘垫片为左右分体式绝缘垫片。
实施例4
一种方形硬壳锂离子电池盖板，具体为异侧出极耳刀片型21110600（商品型号）磷酸铁锂电池盖板。
所述盖板包含正极盖板基板201、负极盖板基板202，所述正极盖板基板201上设有异侧正极柱套21、异侧正极注液孔221，所述负极盖板基板202上设有异侧负极注液孔222、异侧防爆阀23、异侧负极柱套24。
所述异侧正极柱套21穿过正极盖板基板201上异侧正极通孔与正极盖板基板201焊接，所述异侧负极柱套24穿过负极盖板基板202上异侧负极通孔与负极盖板基板202焊接。
所述异侧正极柱套21、异侧负极柱套24的结构与实施例1中正极柱套11、负极柱套14相同。
一种方形硬壳锂离子电池，所述电池具有上述的电池盖板结构，还包括正极汇流排、负极汇流排；所述正极汇流排、负极汇流排与实施例1相同。
所述电池还包括绝缘垫片、电芯、壳体，所述绝缘垫片为上下分体式绝缘垫片，所述绝缘片包括正极绝缘片251、负极绝缘片252，所述正极绝缘垫片251上设有第三通孔253，所述负极绝缘垫片252上设有第四通孔254，所述电芯包括两个分别具有一正极耳和一负极耳的芯包，所述电芯位于壳体内。
正极汇流排的圆柱体凸台依次穿过正极绝缘垫片251的第三通孔253、正极极柱孔与异侧正极柱套21焊接，负极汇流排的圆柱体凸台依次穿过负极绝缘垫片252第四通孔254、负极极柱孔与异侧负极柱套22焊接。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：所述电池盖板为无极柱盖板，包括盖板基板，所述盖板基板上设有正极柱套、负极柱套、注液孔和防爆阀。
2.根据权利要求1所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：对于同侧出极耳的芯包，所述盖板基板数量为1，所述正极柱套和负极柱套位于盖板基板上。
3.根据权利要求1所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：对于异侧出极耳的芯包，所述盖板基板数量为2，分别为正极盖板基板和负极盖板基板，所述正极柱套位于正极盖板基板上，所述负极柱套位于负极盖板基板。
4.根据权利要求1所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：所述防爆阀设于盖板基板中部。
5.根据权利要求1所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：所述盖板基板为长方形或圆形。
6.根据权利要求1所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：所述负极柱套包括铝焊接环，所述铝焊接环外表面包覆有聚苯硫醚塑胶套，所述铝焊接环内由下至上设有密封圈、铝套、铆接垫圈，所述铝套中间设有极柱孔，所述极柱孔为圆柱孔；所述正极柱套与负极柱套结构相同。
7.一种方形硬壳锂离子电池，其特征在于：所述电池具有权利要求1-6任一所述的电池盖板结构，还包括正极汇流排、负极汇流排、绝缘垫片、电芯、壳体。
8.根据权利要求7所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：所述电池盖板还包括绝缘垫片，所述绝缘垫片为分体式或一体式。
9.根据权利要求7所述的方形硬壳锂离子电池盖板，其特征在于：所述分体式为上下分体式和左右分体式，所述一体式含有与汇流排扣合的扣钉。
10.一种根据权利要求1所述的方形硬壳锂离子电池的装配方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）极耳预焊
一芯包与正极耳超声预焊并进行边缘裁切，另一芯包与负极耳超声预焊并进行边缘裁切，分别得到具有一正极耳和一负极耳的芯包；
（2）合芯
将步骤（1）两个芯包相互贴合在一起，并用胶纸捆绑；
（3）汇流排焊接
将步骤（2）中相互贴合的芯包中具有一正极耳的芯包的正极耳与正极汇流排超声焊接，将具有一负极耳的芯包的负极耳与负极汇流排超声焊接；
（4）扣合绝缘支架
将步骤（3）中正极汇流排、负极汇流排穿过支架通孔，且通过绝缘支架定位槽与绝缘支架紧密贴合；
（5）包绝缘膜
将芯包、绝缘支架用绝缘膜包裹；
（6）入壳
将步骤（5）中用绝缘膜包裹的芯包装入壳体内；
（7）套极柱
将步骤（6）入壳后芯包上的正极汇流排、负极汇流排分别穿过正极极柱孔、负极极柱孔并分别与正极柱套、负极柱套焊接；
（8）盖板焊接
将步骤（7）与正极柱套、负极柱套焊接后的盖板再与壳体密封焊接在一起，得到锂离子电池。
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