CN114628767B - 一种圆柱电池及其组装工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种圆柱电池及其组装工艺，包括壳体，壳体一端设有开口，内部自下至上依次设有导电胶、卷芯、汇流盘、绝缘件和盖帽，汇流盘外部套接绝缘件，汇流盘为多瓣结构，且设有分别与卷芯、盖帽连接的限位机构，限位后，汇流盘的花瓣与卷芯焊接，汇流盘的导电柄与盖帽焊接，壳体外侧设有辊槽，且辊槽位于汇流盘本体外部，卷芯底部通过导电胶固定连接至壳体。本发明所述的圆柱电池及其组装工艺，电池组装结构件少，激光焊接工序少，整体装配效率高，成本低。

Description

一种圆柱电池及其组装工艺

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其是涉及一种圆柱电池及其组装工艺。

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汇流排的设计和焊接；另外因极耳少影响电池的功率性能。另一些圆柱电池壳体采用镀镍钢壳体，负极侧将负极汇流盘与壳底进行激光穿透焊接，一方面激光穿透焊接无法保证汇流盘与壳底贴合，穿透焊接功率多次调整，参数不固定有焊穿汇流盘破坏卷芯的风险，另一方面激光焊接影响壳底的美观，且会破坏不锈钢镍层组织，从而破坏不锈钢的防锈蚀能力，影响电池使用寿命。也有的组装是将负极侧汇流盘与壳底进行超声波焊接或电阻焊，此焊接方式要么产生粉尘无法清理要么焊点太小无法支持大电流充放电，影响电池功率性能。另外传统圆柱电池，卷芯在壳体内固定单一靠滚槽后下边缘进行固定，卷芯的长短误差会引起卷芯在壳体内的轴向窜动，影响电池使用寿命。同时这些电池还存在组装焊接工序多，投资高效率低，电芯成本高的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种圆柱电池，以解决现有电池结构复杂，造成加工工序多、组装步骤繁琐、成本高的问题。

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，壳体一端设有开口，内部自下至上依次设有导电胶、卷芯、汇流盘、绝缘件和盖帽，汇流盘外部套接绝缘件，汇流盘为多瓣结构，且设有分别与卷芯、盖帽连接的限位机构，限位后，汇流盘的花瓣与卷芯焊接，汇流盘的导电柄与盖帽焊接，壳体外侧设有辊槽，且辊槽位于汇流盘本体外部，卷芯底部通过导电胶固定连接至壳体。

进一步的，所述导电胶为填充型热固导电胶。

进一步的，所述盖帽中部设有盖帽中心凸台，盖帽中心凸台中心处设有注液孔，盖帽中心凸台卷芯内侧凸起，盖帽设有若干盖帽凸台，盖帽凸台的凹槽方向与盖帽中心凸台的凹槽方向相同，盖帽边缘处注塑一圈密封胶形成密封圈。

进一步的，所述盖帽为注塑一体结构。

进一步的，所述汇流盘包括一体结构的汇流盘本体，汇流盘本体表面凹凸不平，汇流盘本体中部设有中心凸台，汇流盘本体一侧固定连接导电柄，周向均布多个花瓣和多个弹片形成多瓣结构，且多个花瓣和多个弹片对称的设置在导电柄的两侧，导电柄35能够弯折，且导电柄弯折后与弹片的角度成90°。

进一步的，所述导电柄为矩形板结构，导电柄端部设有定位孔，中部两侧设有位置对称的切口。

进一步的，所述盖帽凸台的数量和弹片的数量均为两个，两个盖帽凸台呈180°对称设置，两个弹片呈180°对称设置，两个弹片正好与两个盖帽凸台配合并压紧。

进一步的，所述弹片为多边形结构，弹片与汇流盘本体平行的侧面为平面，弹片内侧为活动端且设有翻边。

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，电池组装结构件少，激光焊接工序少，整体装配效率高，成本低。

(2)本发明所述的圆柱电池，汇流盘为正极侧，汇流盘除引出导电柄外，具备翻折弹片结构，通过盖帽凸台与弹片压紧电芯，不仅可以消除电芯高度误差引起的电池晃动，还能使导电胶的粘接不受破坏。

(3)本发明所述的圆柱电池，负极侧取消汇流盘，采用热固导电胶固化连接电芯负极耳与壳体连接，装配简单、组装效率高；另外导电导热面积大，利于电池的大功率使用；优选石墨填充型热固导电胶，此导电胶的石墨成本低在电解液环境中稳定导电性能长期可靠。

本发明的另一目的在于提出一种圆柱电池的组装工艺，以现有电池结构复杂，造成加工工序多、组装步骤繁琐、成本高的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种圆柱电池的组装工艺，包括如下步骤：

S1、卷芯通过正负极极片、隔离膜卷绕而成，并进行极耳完成整形，整形后形成台阶型表面；

S2、汇流盘与卷芯的一极进行激光焊接后形成卷芯组件；

S3、壳体底部涂一层导电胶；

S4、将卷芯组件的无汇流盘侧插入壳体；

S5、在外部对壳体加热，使导电胶加热固化与壳底连接，顶部压紧卷芯；

S6、汇流盘安装绝缘件后，对壳体的开口部向轴心方向挤压形成辊槽；

S7、然后将汇流盘的导电柄拉直，并与盖帽的盖帽凸台压紧焊接，焊接后再将导电柄折弯，盖帽扣在辊槽的壳体内部；

S8、压紧弹片并对壳体翻边密封。

进一步的，将所述导电柄弯折，弯折后导电柄与弹片垂直，然后沿切口反向弯折导电柄，此时定位孔和中心凸台同心；将中心凸台插入卷芯的中心孔中，花瓣与卷芯压紧后焊接。

所述圆柱电池的组装工艺与上述圆柱电池相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

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壳体的示意图；

图3为本发明实施例所述的卷芯的示意图；

图4为本发明实施例所述的盖帽的示意图；

图5为本发明实施例所述的导电柄未折弯状态下汇流盘的示意图；

图6为本发明实施例所述的导电柄折弯后汇流盘的俯视图；

图7为图6的A-A向剖视图；

图8为图6的B-B向剖视图；

图9为本发明实施例所述的卷芯组件的示意图；

图10为本发明实施例所述的卷芯组件入壳的示意图；

图11为本发明实施例所述的压紧加热的剖视图；

图12为本发明实施例所述的导电柄盖帽焊接后的剖视图；

图13为本发明实施例所述的扣盖后的剖视图；

图14为本发明实施例所述的成型电池的剖视图；

图15为本发明实施例所述的盖帽凸台与弹片配合的示意图。

附图标记说明：

1-壳体；2-卷芯；3-汇流盘；31-汇流盘本体；32-中心凸台；33-弹片；34-花瓣；35-导电柄；351-定位孔；352-加强筋；353-切口；4-绝缘件；5-盖帽；51-盖帽中心凸台；52-防爆阀；53-盖帽凸台；54-密封胶；55-注液孔；6-导电胶；7-压块；8-加热板；9-辊槽。

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15所示，包括壳体1，壳体1一端开口，内部自下至上依次设有导电胶6、卷芯2、汇流盘3、绝缘件4和盖帽5，汇流盘3外部套接绝缘件4，汇流盘3为多瓣结构，且设有分别与卷芯2、盖帽5连接的限位机构，限位后，汇流盘3的花瓣34与卷芯2焊接，汇流盘3的导电柄35与盖帽5焊接，壳体1外侧设有辊槽9，且辊槽9位于汇流盘本体31外部，卷芯2底部通过导电胶6固定连接至壳体1。本方案中电池组装结构件少，激光焊接工序少，整体装配效率高，成本低。负极侧取消汇流盘，采用热固导电胶固化连接卷芯负极耳与壳体连接，装配简单、组装效率高；另外导电导热面积大，利于电池的大功率使用；优选石墨填充型热固导电胶，此导电胶的石墨成本低在电解液环境中稳定导电性能长期可靠。

如图1和图3，壳体1为一端开口的空心圆柱结构。卷芯2为多极耳结构，整形后形成台阶型表面，增加导电胶6与极耳的接触面积，提高导电导热性能。绝缘件4为绝缘圈。

导电胶6可以为银系，铜系或石墨/炭黑填充型，导电胶6的固化温度≥100℃以上，优选石墨/炭黑填充型热固导电胶，成本低且在电池中保持稳定。卷芯2的一极与导电胶6进行加热加压粘接，从而进行导电导热。

如图4，盖帽5为注塑结构。盖帽5为圆盘结构，盖帽5中部设有盖帽中心凸台51，盖帽中心凸台51中心处设有注液孔55，注液孔55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；盖帽中心凸台51向卷芯2内侧凸起，便于与汇流盘的定位孔351配合，快速定位焊接；盖帽5设有盖帽凸台53，盖帽凸台53的凹槽方向与盖帽中心凸台51的凹槽方向相同，盖帽5密封时可以压住汇流盘3上面的弹片33，固定卷芯2。盖帽5边缘处注塑一圈密封胶54，形成一圈密封圈。优选的，盖帽5和密封圈51为一体注塑方式形成。

盖帽5上设有防爆阀52，用于电池异常泄压，安全防护。

如图5至图8，汇流盘3的限位机构分别为中心凸台32和导电柄35，具体的，汇流盘3包括一体结构的汇流盘本体31、中心凸台32、弹片33、花瓣34和导电柄35，汇流盘本体31表面凹凸不平，汇流盘本体31中部设有中心凸台32，汇流盘本体31一侧固定连接导电柄35，周向均布多个花瓣34和多个弹片33形成多瓣结构，且多个花瓣34和多个弹片33对称的设置在导电柄35的两侧，导电柄35能够弯折，且导电柄35与弹片33的角度成90°冲切，这样导电柄35与盖帽中心凸台51焊接后折弯的方向，正好落在盖帽5下压的两个盖帽凸台53的空隙之间，避免导电柄35与盖帽凸台53干涉，节省高度空间。汇流盘3为正极侧，汇流盘3除引出导电柄35外，具备翻折弹片33结构，通过盖帽凸台53与弹片33压紧卷芯2，不仅可以消除卷芯2高度误差引起的电池晃动，还能使导电胶6的粘接不受破坏。

在一个实施例中，花瓣34的数量为4个，弹片33的数量为两个，两个花瓣34和一个弹片33位于导电柄35中心线的同一侧，且弹片33位于两个花瓣34之间。

导电柄35为矩形板结构，导电柄35端部设有定位孔351，定位孔351用于与盖帽5的盖帽中心凸台51配合进行快速定位焊接；导电柄35中部设有位置对称的切口353，方便导电柄35的定向折弯，导电柄35侧面设有若干加强筋325。

如图15，优选的，两个盖帽凸台53为半圆对称结构，具体的两个盖帽凸台53呈180°对称设置，两个弹片33呈180°对称设置，正好与180°盖帽凸台53配合并压紧，且能够避开导电柄35。

弹片33的作用为：合盖后，两个180°对称的弹片33与两个180°对称的盖帽凸台53配合压紧卷芯2，一方面实现导热导电，另一方面固定卷芯2，防止电芯高度方向的窜动；同时可以压紧卷芯2使热固导电胶6在使用时保持好的粘接性。

花瓣34由汇流盘3冲孔形成。花瓣34用于与卷芯极耳进行焊接；弹片33用于消除电芯高度误差而防止产生窜动，同时压紧卷芯2，防止热固导电胶6在使用过程中被拉扯破坏。

优选的，汇流盘本体31与弹片33为一体结构，弹片33为多边形结构，弹片33与汇流盘本体31平行的侧面为平面，方便与盖帽5接触，保证接触的平稳性；弹片33内侧为活动端且设有翻边，当弹片33受挤压时，弹片33内侧向内延申，不会增加汇流盘本体31的面积，有利于节约空间。

如图9至图14所示，圆柱电池的组装工艺，包括如下步骤：

如图9，S1、卷芯2通过正负极极片、隔离膜卷绕而成，并进行极耳完成整形，整形后形成台阶型表面，增加导电胶6与极耳的接触面积，提高导电导热性能；

S2、汇流盘3与卷芯2的一极进行激光焊接后形成卷芯组件，冲孔的多瓣结构方便与卷芯2定位、压紧焊接；

具体的，将导电柄35弯折，弯折后导电柄35与弹片33垂直，然后沿切口353反向弯折导电柄35，此时定位孔351和中心凸台32同心；将中心凸台32插入卷芯2的中心孔中，花瓣34与卷芯2压紧后焊接；设置的中心凸台32方便汇流盘3和卷芯2定位；

S3、壳体1底部涂一层热固导电胶6，优选石墨/炭黑填充型热固导电胶，成本低且在电池中保持稳定；

如图10，S4、将卷芯组件的无汇流盘侧插入壳体1；

如图11，S5、将壳体1放在外部的加热板8上，加热板8对壳体1底部进行加热，使导电胶6加热固化形成与壳底连接，无需与壳体1焊接(卷芯2通过导电胶6进行加热加压粘接，从而进行导电导热)；顶部用压块7压紧卷芯2；大大简化了制作工艺和操作步骤；

如图12至图14，S6、汇流盘3上方(正极侧)安装绝缘件4后，通过外部工具对壳体1的开口部向轴心方向挤压形成辊槽9，这种加工工艺简单直接，效率高；

S7、然后将汇流盘的导电柄35拉直，并与盖帽5的盖帽凸台53压紧焊接，焊接后再将导电柄35按照步骤S2中折弯，盖帽5扣在辊槽9的壳体内部；

具体的，导电柄35与盖帽凸台53焊接，实现导电导热连接；

导电柄35与弹片33的角度成90°冲切，这样导电柄35与盖帽中心凸台51焊接后折弯的方向，正好落在盖帽5下压的两个盖帽凸台53的空隙之间；翻边的弹片33呈180°对称结构，正好与180°盖帽凸台53配合并压紧。

S8、压紧弹片33并对壳体1翻边密封，防止卷芯2窜动。

具体的，弹片33作用为：合盖后，两个180°对称的弹片33与两个180°对称的盖帽凸台53配合压紧卷芯2，一方面实现导热导电，另一方面固定卷芯2，防止电芯高度方向的窜动。本发明公开的圆柱电池结构简单，过流能力强，适合大倍率充放电，且圆柱电池的组装工艺简单，制造成本较低。

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 (3)

1.一种圆柱电池，其特征在于：包括壳体，壳体一端设有开口，内部自下至上依次设有导电胶、卷芯、汇流盘、绝缘件和盖帽，汇流盘外部套接绝缘件，汇流盘为多瓣结构，且设有分别与卷芯、盖帽连接的限位机构，限位后，汇流盘的花瓣与卷芯焊接，汇流盘的导电柄与盖帽焊接，壳体外侧设有辊槽，且辊槽位于汇流盘本体外部，卷芯底部通过导电胶固定连接至壳体；导电胶为填充型热固导电胶；盖帽中部设有盖帽中心凸台，盖帽中心凸台中心处设有注液孔，盖帽中心凸台卷芯内侧凸起，盖帽设有若干盖帽凸台，盖帽凸台的凹槽方向与盖帽中心凸台的凹槽方向相同，盖帽边缘处注塑一圈密封胶形成密封圈；汇流盘包括一体结构的汇流盘本体，汇流盘本体表面凹凸不平，汇流盘本体中部设有中心凸台，汇流盘本体一侧固定连接导电柄，周向均布多个花瓣和多个弹片形成多瓣结构，且多个花瓣和多个弹片对称的设置在导电柄的两侧，导电柄能够弯折，弯折后与弹片的角度成90°；导电柄为矩形板结构，导电柄端部设有定位孔，中部两侧设有位置对称的切口；盖帽凸台的数量和弹片的数量均为两个，两个盖帽凸台呈180°对称设置，两个弹片呈180°对称设置，两个弹片正好与两个盖帽凸台配合并压紧；弹片为多边形结构，弹片与汇流盘本体平行的侧面为平面，弹片内侧为活动端且设有翻边。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱电池，其特征在于：盖帽为注塑一体结构。

3.根据权利要求1至2任一所述的一种圆柱电池的组装工艺，其特征在于：包括如下步骤：

S1、卷芯通过正负极极片、隔离膜卷绕而成，并进行极耳完成整形，整形后形成台阶型表面；

S2、汇流盘与卷芯的一极进行激光焊接后形成卷芯组件；

S3、壳体底部涂一层导电胶；

S4、将卷芯组件的无汇流盘侧插入壳体；

S5、在外部对壳体加热，使导电胶加热固化与壳底连接，顶部压紧卷芯；

S6、汇流盘安装绝缘件后，对壳体的开口部向轴心方向挤压形成辊槽；

S7、然后将汇流盘的导电柄拉直，并与盖帽的盖帽凸台压紧焊接，焊接后再将导电柄折弯，弯折后导电柄与弹片垂直，然后沿切口反向弯折导电柄，此时定位孔和中心凸台同心；将中心凸台插入卷芯的中心孔中，花瓣与卷芯压紧后焊接；盖帽扣在辊槽的壳体内部；

S8、压紧弹片并对壳体翻边密封。