CN114447407A - 一种圆柱电池及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种圆柱电池及其制作方法，包括壳体组件及其自下至上依次安装的一号汇流盘、连接件、电芯、二号汇流盘、弹性压紧件、密封圈和盖板，盖板与壳体组件压紧连接，壳体组件底部设有极柱，极柱中心设有极柱通孔，壳体组件上方设有壳体辊槽，壳体辊槽与二号汇流盘压紧连接，二号汇流盘内壁与弹性调节件压紧连接，一号汇流盘中间设有一号凸台，一号凸台的贯穿孔内安装连接件，一号凸台穿过极柱通孔后焊接，一号汇流盘和二号汇流盘的电极极性不同，且分别与电芯中对应极性的极耳焊接。本发明所述的圆柱电池及其制作方法，电池结构简单，简化了加工步骤，提高制造效率降低了成本。
Description
技术领域
本发明属于锂电池技术领域，尤其是涉及一种圆柱电池及其制作方法。
背景技术
传统圆柱电池盖板结构复杂；盖帽作为正极，壳体做为负极，组装成电池模组时正负极从圆柱电池两端进行导电连结不便于外部模组或系统汇流排的设计和焊接；另外因为极耳少影响电池的功率性能。另现有一些新型结构，在U型壳体底部铆接极柱，汇流盘与外壳需要通过激光穿透焊进行焊接，加工制造要求高且不容易检测焊接质量；壳体槽口一侧与电极汇流盘在辊槽处进行激光焊接，影响辊槽处的强度，且工艺复杂。现有技术的缺点：1、极柱通过穿透焊接或电阻焊接，工艺控制困难，焊接质量很难检测；2、一号汇流盘上焊接一个凸台的方式，需要焊接，设备投入成本高，效率低；3、二号汇流盘与壳体在辊槽处激光焊接，焊接难，容易影响辊槽处强度，且效率比较低；4、卷芯采用辊槽固定，或通过膨胀胶带固定，当电芯直径增加后可靠性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种圆柱电池，以解决现有电池的结构复杂，对制作工艺要求高，生产效率低下的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种圆柱电池，包括壳体组件及其自下至上依次安装的一号汇流盘、连接件、电芯、二号汇流盘、弹性压紧件、密封圈和盖板，盖板与壳体组件压紧连接，壳体组件底部设有极柱，极柱中心设有极柱通孔，壳体组件上方设有壳体辊槽，壳体辊槽与二号汇流盘压紧连接，二号汇流盘内壁与弹性调节件压紧连接，一号汇流盘中间设有一号凸台，一号凸台的贯穿孔内安装连接件，一号凸台穿过极柱通孔后焊接，一号汇流盘上方与电芯的正极极耳焊接，电芯的负极极耳与二号汇流盘焊接。
进一步的，所述盖板为圆盘结构，盖板靠近壳体组件的一侧设有盖板凸起，盖板上设有注液孔。
进一步的，所述弹性压紧件包括一体结构的底板、弹片和弹片凸起，底板为圆盘结构，底板中心设有弹片凸起，弹片凸起内部设有贯穿孔，底板外部边缘处均布若干弹片。
进一步的，所述弹性调节件为具有弹性的圆盘或具有弹性的圆环或设有缺口的圆环或者设有开口的圆盘。
进一步的，所述二号汇流盘包括一体结构的汇流盘本体、汇流盘翻边，汇流盘本体为圆盘结构，汇流盘本体的边缘处设有一圈汇流盘翻边，汇流盘本体中部设有二号凸台，二号凸台中间设有贯穿孔，二号凸台周向均布若干二号通孔。
进一步的，所述壳体组件包括壳体和极柱，壳体为顶部开口的空心圆柱结构，壳体底部中心处设有壳体中心孔，壳体中心孔与极柱铆接，极柱中心设有极柱通孔，壳体上方设有壳体辊槽。
进一步的，所述壳体和极柱的极性相反，当壳体为钢壳时，壳体为负极，一号汇流盘为正极汇流盘，二号汇流盘为负极汇流盘，极柱为正极极柱；一号汇流盘上方与电芯的正极极耳焊接，电芯的负极极耳与二号汇流盘焊接形成电芯组件；当壳体为铝壳时，壳体为正极，一号汇流盘为负极汇流盘，二号汇流盘为正极汇流盘，极柱为负极极柱；一号汇流盘上方与电芯的负极极耳焊接，电芯的正极极耳与二号汇流盘焊接形成电芯组件。
进一步的，所述一号汇流盘为圆盘结构，一号汇流盘中心设有一号凸台，一号凸台周向均布若干一号通孔，一号凸台设有贯穿孔，贯穿孔用于压入连接件，使得一号凸台和连接件形成T型凸台结构，T型凸台结构的T头部分与电芯的正极极耳焊接，T型凸台结构的圆柱部分用于穿过极柱通孔。
相对于现有技术，本发明所述的圆柱电池具有以下优势：
(1)本发明所述的圆柱电池，结构简单，能够使电池的正负极位于同一侧，便于外部模组或系统汇流排的设计和焊接，提高了电芯的倍率性能。
(2)本发明所述的圆柱电池，连接件与一号凸台紧密配合固定，操作简单，提供了制造效率，降低了生产成本。
本发明的另一目的在于提出一种圆柱电池的制作方法，以解决现有工艺的步骤繁琐，工艺要求高，生产效率低的问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种圆柱电池的制作方法，包括如下步骤：
S1、壳体底部留有壳体中心孔，在壳体中心孔位置预先铆接极柱形成壳体组件；
S2、连接件从一号凸台的背面插入压紧，形成一号汇流盘组件；
S3、将一号凸台的T头部分与电芯的正极/负极极耳激光焊接，二号汇流盘与电芯的负极/正极极耳激光焊接组成卷芯组件；
S4、卷芯组件从壳体的开口方向插入壳体，一号凸台的圆柱部分穿过极柱通孔后与极柱通孔紧后，在极柱通孔的配合处进行激光焊接，把极柱与一号凸台及连接件连结在一起；
S5、在壳体上电芯负极上面位置进行辊槽，辊槽过程中二号汇流盘的竖边同步变形，与弹性调节件形成紧固；
S6、在二号汇流盘上放置弹性压紧件，然后放入密封圈，再放入盖板后压紧，然后壳体向内翻折压紧盖板。
进一步的，所述一号汇流盘中间冲压出一号凸台，一号凸台中间压入连接件。
相对于现有技术，本发明所述的圆柱电池的制作方法具有以下有益效果：
(1)本发明所述的圆柱电池的制作方法，二号汇流盘与壳体的连结方式具有导电和导热作用，该工艺接单，效率高，设备投入成本低。
(2)本发明所述的圆柱电池的制作方法，一号汇流盘通过冲出一号凸台，压入一个连接件，起到定位作用和导电及密封作用，不需要通过焊接来增加凸台形式，工艺简单成本低。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的圆柱电池的爆炸图；
图2为本发明实施例所述的圆柱电池的剖视图；
图3为图2中A部的放大图；
图4为本发明实施例所述的壳体组件的剖视图；
图5为图4中B部的放大图；
图6为本发明实施例所述的一号汇流盘的示意图；
图7为本发明实施例所述的一号汇流盘的侧视图；
图8为本发明实施例所述的二号汇流盘的示意图；
图9为本发明实施例所述的二号汇流盘的剖视图；
图10为本发明实施例所述的弹性调节件的示意图；
图11为本发明实施例所述的弹性压紧件的示意图；
图12为本发明实施例所述的弹性压紧件的剖视图；
图13为本发明实施例所述的盖板示意图。
附图标记说明：
1-壳体组件；11-壳体；12-极柱；13-极柱通孔；14-壳体辊槽；2-一号汇流盘；21-一号凸台；22-一号通孔；3-连接件；4-电芯；5-二号汇流盘；51-汇流盘本体；52-汇流盘翻边；53-二号通孔；54-二号凸台；6-弹性调节件；7-弹性压紧件；71-底板；72-弹片；73-弹片凸起；8-密封圈；9-盖板；91-盖板凸起；92-注液孔。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
一种圆柱电池，如图1至图13所示，包括壳体组件1及其自下至上依次安装的一号汇流盘2、连接件3、电芯4、二号汇流盘5、弹性压紧件7、密封圈8和盖板9，盖板9与壳体组件1压紧连接，壳体组件1底部设有极柱12，极柱12中心设有极柱通孔13，壳体组件1上方设有壳体辊槽14，壳体辊槽14与二号汇流盘2压紧连接，二号汇流盘2内壁与弹性调节件6压紧连接，一号汇流盘2中间设有一号凸台21，一号凸台21的贯穿孔内安装连接件3，连接件3起到密封作用，一号凸台21穿过极柱通孔13后焊接，一号汇流盘2和二号汇流盘5的极性不同，且分别与电芯4中对应极性的极耳焊接。
本圆柱形锂离子电池结构简单，能够使电池的正负极位于同一侧，便于外部模组或系统汇流排的设计和焊接，简化了组装工艺，同时提高了电芯的倍率性能。
壳体组件1包括壳体11和极柱12，壳体11为顶部开口的空心圆柱结构，壳体11底部中心处设有壳体中心孔，壳体中心孔与极柱12铆接，极柱12中心设有极柱通孔13，壳体11上方设有壳体辊槽14。通过壳体11预留极柱12把电导到同一端，方便组成模组或系统时汇流排的设计和焊接。极柱12还有极柱通孔13，与一号凸台21配合，在一号凸台21顶部与极柱12焊接，起到导电和密封效果，相比采用激光穿透焊，焊接质量更有保证，相比采用电阻焊，电阻更小，稳定性更好。
壳体11和极柱12的极性相反，当壳体11为钢壳时，壳体11为负极，一号汇流盘2为正极汇流盘，二号汇流盘5为负极汇流盘，极柱12为正极极柱；一号汇流盘2上方与电芯4的正极极耳焊接，电芯4的负极极耳与二号汇流盘5焊接形成电芯组件；当壳体11为铝壳时，壳体11为正极，一号汇流盘2为负极汇流盘，二号汇流盘5为正极汇流盘，极柱12为负极极柱；一号汇流盘2上方与电芯4的负极极耳焊接，电芯4的正极极耳与二号汇流盘5焊接形成电芯组件。
由于本方案的壳体11采用不同材质时，壳体的极性不同，因此与其焊接的电芯4极耳的极性也不同，为了方便理解，本案中以下均以“壳体11为负极，一号汇流盘2为正极汇流盘，二号汇流盘5为负极汇流盘，极柱12为正极极柱”进行描述。
一号汇流盘2为圆盘结构，一号汇流盘2中心设有一号凸台21，一号凸台21周向均布若干一号通孔22，一号通孔22用于渗透电解液，一号凸台21设有贯穿孔，贯穿孔插入连接件3后两者紧密配合固定，使得一号凸台21和连接件3形成T型凸台结构，连接件3对贯穿孔起到密封作用，操作方便，T型凸台结构的T字部分与电芯4的正极极耳焊接组合，T型凸台结构的圆柱部分穿过极柱12的极柱通孔13后，在极柱通孔13的配合处进行激光焊接，把极柱12与一号凸台21及连接件3连结在一起，用于导电性和密封。
优选的，一号通孔22为U型结构。
连接件3的材质为金属块。
二号汇流盘5包括一体结构的汇流盘本体51、汇流盘翻边52，汇流盘本体51为圆盘结构，汇流盘本体51的边缘处设有一圈汇流盘翻边52，汇流盘本体51中部设有二号凸台54，二号凸台54中间设有贯穿孔，二号凸台54周向均布若干二号通孔53，二号通孔53用于渗透电解液，二号凸台54与电芯4的负极极耳焊接组合。
弹性调节件6为具有弹性的圆盘或具有弹性的圆环或设有缺口的圆环结构或者设有开口的圆盘结构，当采用具有弹性的圆盘或具有弹性的圆环时，要求材质具有比较高的弹性和强度，例如：橡胶、塑料或铜、钢、镍、铁、铝等金属。
在一个实施例中，弹性调节件6为圆环，且圆环设有缺口，缺口为内卷的弧形，缺口用于吸收压缩公差。
弹性压紧件7包括一体结构的底板71、弹片72和弹片凸起73，底板71为圆盘结构，底板71中心设有弹片凸起73，弹片凸起73内部设有贯穿孔，底板71外部边缘处均布若干弹片72。在一个实施例中，弹片72为扇叶形状，弹片72的横截面为弧形。弹性压紧件7放置在二号汇流盘5上方；盖板9与二号汇流盘5中间增加弹性件压紧7，固定电芯4不窜动，相比仅仅用辊槽或卷芯缠一圈膨胀胶带固定更可靠，当电芯直径比较大时，效果尤其显著。
弹性压紧件7的材质为橡胶圈，泡沐铜网，钢质弹簧片或其他弹性异形件等。
盖板9为圆盘结构，盖板9靠近壳体11的一侧设有盖板凸起91，盖板9密封时可以压住二号汇流盘5上面的弹性压紧件7，固定电芯4，盖板9上设有注液孔92，用于注液以及首次化成后排气用，也可以用于在首次充电后补充电解液。
一种圆柱电池的制作方法，包括如下步骤：
S1、壳体11底部留有壳体中心孔，在壳体中心孔位置预先铆接极柱12，形成壳体组件1；
S2、连接件3从一号凸台21的背面插入压紧，形成一号汇流盘组件；优选的，一号汇流盘组件可以在电芯生产现场组合，也可以在供应商处组合；
S3、将一号凸台21的T头部分与电芯4的正极极耳激光焊接，二号汇流盘5与电芯4的负极极耳激光焊接，组成卷芯组件；
S4、卷芯组件从壳体11的开口方向插入壳体1，一号凸台21的圆柱部分穿过极柱通孔13后与极柱通孔13压紧后，在极柱通孔13的配合处进行激光焊接，把极柱12与一号凸台21及连接件3连结在一起，用于导电和密封；
S5、然后在壳体11上电芯4负极上面位置进行辊槽，辊槽过程中二号汇流盘5的竖边同步变形，与弹性调节件6，形成紧固；二号汇流盘与壳体通过内部压紧件和辊槽形成压紧连结，效率高；
S6、在二号汇流盘5上放置弹性压紧件7，然后放入密封圈8，再放入盖板9后压紧，然后壳体11向内翻折压紧盖板9；压紧连结后，可以增加焊接为了提高导电能力。
本方案中二号汇流盘5与壳体11的连结方式(即通过壳体辊槽14/二号汇流盘5/弹性调节件6压紧连结)，使负极与壳体11实现电连结，具有导电和导热作用，该工艺接单，效率高，设备投入成本低。
一号汇流盘2中间冲压出一个一号凸台21，一号凸台21中间填充一个配合一号凸台21的柱形或T形连接件3，连接件3与一号凸台21紧密配合固定，操作简单，提高了制造效率，降低了生产成本。一号汇流盘2通过冲出一号凸台21，压入一个连接件3，起到定位作用和导电及密封作用，不需要通过焊接来增加凸台形式，工艺简单成本低。
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，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种圆柱电池，其特征在于：包括壳体组件及其自下至上依次安装的一号汇流盘、连接件、电芯、二号汇流盘、弹性压紧件、密封圈和盖板，盖板与壳体组件压紧连接，壳体组件底部设有极柱，极柱中心设有极柱通孔，壳体组件上方设有壳体辊槽，壳体辊槽与二号汇流盘压紧连接，二号汇流盘内壁与弹性调节件压紧连接，一号汇流盘中间设有一号凸台，一号凸台的贯穿孔内安装连接件，一号凸台穿过极柱通孔后焊接，一号汇流盘和二号汇流盘的电极极性不同，且分别与电芯中对应极性的极耳焊接。
2.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：盖板为圆盘结构，盖板靠近壳体组件的一侧设有盖板凸起，盖板上设有注液孔。
3.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：弹性压紧件包括一体结构的底板、弹片和弹片凸起，底板为圆盘结构，底板中心设有弹片凸起，弹片凸起内部设有贯穿孔，底板外部边缘处均布若干弹片。
4.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：弹性调节件为具有弹性的圆盘或具有弹性的圆环或设有缺口的圆环或者设有开口的圆盘。
5.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：二号汇流盘包括一体结构的汇流盘本体、汇流盘翻边，汇流盘本体为圆盘结构，汇流盘本体的边缘处设有一圈汇流盘翻边，汇流盘本体中部设有二号凸台，二号凸台中间设有贯穿孔，二号凸台周向均布若干二号通孔。
6.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：壳体组件包括壳体和极柱，壳体为顶部开口的空心圆柱结构，壳体底部中心处设有壳体中心孔，壳体中心孔与极柱铆接，极柱中心设有极柱通孔，壳体上方设有壳体辊槽。
7.根据权利要求6所述的一种圆柱电池，其特征在于：壳体和极柱的极性相反，当壳体为钢壳时，壳体为负极，一号汇流盘为正极汇流盘，二号汇流盘为负极汇流盘，极柱为正极极柱；一号汇流盘上方与电芯的正极极耳焊接，电芯的负极极耳与二号汇流盘焊接形成电芯组件；当壳体为铝壳时，壳体为正极，一号汇流盘为负极汇流盘，二号汇流盘为正极汇流盘，极柱为负极极柱；一号汇流盘上方与电芯的负极极耳焊接，电芯的正极极耳与二号汇流盘焊接形成电芯组件。
8.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：一号汇流盘为圆盘结构，一号汇流盘中心设有一号凸台，一号凸台周向均布若干一号通孔，一号凸台设有贯穿孔，贯穿孔用于压入连接件，使得一号凸台和连接件形成T型凸台结构，T型凸台结构的T头部分与电芯的极耳焊接，T型凸台结构的圆柱部分用于穿过极柱通孔。
9.根据权利要求1至8所述的一种圆柱电池的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、壳体底部留有壳体中心孔，在壳体中心孔位置预先铆接极柱形成壳体组件；
S2、连接件从一号凸台的背面插入压紧，形成一号汇流盘组件；
S3、将一号凸台的T头部分与电芯的正极/负极极耳激光焊接，二号汇流盘与电芯的负极/正极极耳激光焊接组成卷芯组件；
S4、卷芯组件从壳体的开口方向插入壳体，一号凸台的圆柱部分穿过极柱通孔后与极柱通孔紧后，在极柱通孔的配合处进行激光焊接，把极柱与一号凸台及连接件连结在一起；
S5、在壳体上电芯负极上面位置进行辊槽，辊槽过程中二号汇流盘的竖边同步变形，与弹性调节件形成紧固；
S6、在二号汇流盘上放置弹性压紧件，然后放入密封圈，再放入盖板后压紧，然后壳体向内翻折压紧盖板。
10.根据权利要求9所述的一种圆柱电池的制作方法，其特征在于：一号汇流盘中间冲压出一号凸台，一号凸台中间压入连接件。
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