CN114883757A - 一种圆柱电池及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电池技术领域，公开了一种圆柱电池及电子设备。本发明提供的圆柱电池包括壳体、极柱、转接片和密封钉，壳体包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，端壁上设有第一通孔；极柱包括第二通孔，极柱穿过第一通孔；转接片设于壳体内，转接片包括凸起，凸起伸入第二通孔，且凸起与第二通孔的内壁固定连接；密封钉密封地固定在第二通孔中。该圆柱电池通过在极柱上开设第二通孔，并在转接片设凸起，以便于将凸起与第二通孔的内壁固定连接，然后通过密封钉密封第二通孔，保证极柱的密封性。本发明提供的电子设备通过应用上述圆柱电池，安全性高。

Description

一种圆柱电池及电子设备
技术领域
本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种圆柱电池及电子设备。
背景技术
大圆柱电池凭借其高能量密度、高安全性及低成本优势，已经成为新能源动力汽车用动力电池的重要研究方向之一。比如，目前主要应用于动力电池的4680系列大圆柱电池，其具备突出的安全性和经济性，使用过程不变形，具备极致可靠的标准体系。目前，大圆柱电池主要包括外壳、电芯、盖板和极柱，其中，外壳的第一端呈开口状，其第二端的端面上设有通孔；电芯设置于外壳内，电芯的第一极耳朝向外壳的第一端，其第二极耳朝向外壳的第二端；负极盖板密封盖设于所述外壳的第一端；部分极柱伸入通孔与电芯的极耳电连接。
现有技术中，大圆柱电池通常还包括转接片，转接片用于极耳与极柱的电连接。通常采用扭矩焊接或穿透焊接将转接片与极柱进行焊接，其中扭矩焊接需要在电芯内部进行焊接，焊接空间受限，不便于焊接操作；穿透焊接在外壳外部进行焊接，由于极柱的厚度较大，焊接能量的控制困难，焊接效果不好。
因此，亟待需要提供一种圆柱电池以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的第一个目的在于提供一种圆柱电池，便于极柱与转接片之间的焊接，且焊接效果好。
本发明的第二个目的在于提供一种电子设备，通过应用上述圆柱电池，安全性高。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，提供了一种圆柱电池，包括：
壳体，包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，所述端壁上设有第一通孔；
极柱，包括第二通孔，所述极柱穿过所述第一通孔，并固定在所述壳体上；
转接片，设于所述壳体内，所述转接片包括凸起，所述凸起伸入所述第二通孔，且所述凸起与所述第二通孔的内壁固定连接；
密封钉，密封地固定在所述第二通孔中。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述第二通孔沿从所述壳体内至所述壳体外的方向包括依次设置的直通部和第一凹陷部，所述密封钉包括盖部，所述盖部与所述第一凹陷部相配合。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述密封钉还包括插塞部，所述插塞部与所述直通部相配合。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述第一凹陷部的侧壁与所述第一凹陷部的底面之间呈钝角、直角或圆角设置。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述凸起面向所述密封钉的表面不超过所述第一凹陷部的底面。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述密封钉背离所述转接片的表面不超过所述极柱的位于壳体外的端面。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述盖部与所述第一凹陷部的底面焊接固定。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述盖部背离所述转接片的表面上包括槽。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述凸起面向所述密封钉的表面凸出于所述壳体的端壁。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述凸起包括第三通孔，所述第三通孔与所述第二通孔相连通。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述极柱包括限位部和连接部，所述限位部位于所述壳体外侧，所述连接部穿过所述第一通孔，所述第二通孔贯穿所述连接部。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述连接部的直径为D0，所述第二通孔的直径为D1，并且0.5D0＜D1＜0.8D0。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述圆柱电池还包括密封件，所述密封件围绕所述连接部设置，且所述密封件的至少一部分位于所述限位部与所述壳体的端壁之间。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述凸起面向所述密封钉的一端与所述第二通孔的内壁焊接固定。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述第二通孔还包括第二凹陷部，所述第二凹陷部位于所述直通部和所述第一凹陷部之间，所述凸起面向所述密封钉的一端与所述第二凹陷部铆接固定。
第二方面提供了一种电子设备，包括如上所述的圆柱电池。
有益效果：
本发明提供的圆柱电池，包括壳体、极柱、转接片和密封钉，壳体包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，端壁上设有第一通孔；极柱包括第二通孔，极柱穿过第一通孔；转接片设于壳体内，转接片包括凸起，凸起伸入第二通孔，且凸起与第二通孔的内壁固定连接；密封钉密封地固定在第二通孔中。该圆柱电池通过在极柱上开设第二通孔，并在转接片设凸起，以便于将凸起与第二通孔的内壁固定连接，然后通过密封钉密封第二通孔，保证极柱的密封性。
本发明提供的电子设备，通过应用上述圆柱电池，安全性高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的圆柱电池一示例的结构示意图；
图2是图1中电池极柱端装配状态下的剖视图；
图3是图1中电池极柱端的爆炸示意图；
图4是图2中转接片的结构示意图；
图5是图2中极柱的结构示意图；
图6是图2中密封钉的结构示意图；
图7是本发明实施例提供的圆柱电池另一示例的结构示意图；
图8是图7中电池极柱端装配状态下的结构示意图；
图9是图7中电池极柱端的爆炸示意图；
图10是图8中转接片的结构示意图；
图11是图8中极柱的结构示意图；
图12是图8中密封钉的结构示意图。
图中：
100-壳体；101-第一通孔；
200-极柱；201-限位部；202-连接部；203-铆接部；204-第二通孔；2041-直通部；2042-第一凹陷部；2043-第二凹陷部；
300-转接片；301-凸起；302-第三通孔；
400-密封钉；401-盖部；4011-槽；402-插塞部；
500-密封件；
600-内绝缘件；
700-外绝缘件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
图1示出了本发明实施例提供的圆柱电池的结构示意图。图2示出了图1中电池极柱端装配状态下的剖视图。图3示出了图1中电池极柱端的爆炸示意图。如图1-图3所示，本实施例提供了一种圆柱电池，包括壳体100、极柱200、转接片300和密封钉400。壳体100包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，端壁上设有第一通孔101；极柱200包括第二通孔204，极柱200穿过第一通孔101(参见图3)。转接片300设于壳体100内，转接片300包括凸起301，凸起301伸入第二通孔204，且凸起301与第二通孔204的内壁固定连接；密封钉400密封地固定在第二通孔204中。该圆柱电池通过在极柱200上开设第二通孔204，并在转接片300设凸起301，以便于将凸起301与第二通孔204的内壁固定连接，然后通过密封钉204密封第二通孔204，保证极柱200的密封性。
可选地，凸起301可以与第二通孔204的内壁通过焊接方式进行固定。示例性地，凸起301面向密封钉400的一端的外周面与第二通孔204的内壁采用对缝焊的焊接方式焊接固定。
可选地，壳体100可以是钢壳，极柱200为正极极柱；或者壳体100可以是铝壳，极柱200为负极极柱。
如图3所示，极柱200包括限位部201和连接部202，限位部201位于壳体100外侧，连接部202穿过第一通孔101且位于壳体100的一端设有铆接部203，第二通孔204贯穿连接部202。
如图3结合图2所示，本发明实施例提供的圆柱电池还包括密封件500，密封件500设于极柱200的限位部201和壳体100的端壁之间。本发明实施例提供的圆柱电池还包括内绝缘件600，内绝缘件600的至少一部分设于铆接部203与壳体100的端壁之间，以保证铆接部203与壳体100的端壁之间的绝缘设置。圆柱电池还包括外绝缘件700，外绝缘件700的至少一部分设于限位部201和壳体100的端壁之间，以确保限位部201与壳体100的端壁之间的绝缘设置。可选地，圆柱电池还包括密封件500，密封件500围绕连接部202设置，且密封件500的至少一部分位于限位部201与壳体100的端壁之间，以保证密封件500有足够的压缩量，保证极柱200和壳体100间的密封。
可选地，密封件300的材质为氟橡胶。
图2中内绝缘件600包括垂直设置的第一内绝缘部和第二内绝缘部，第一内绝缘部设于极柱200的铆接部203与壳体100的端壁之间，第二内绝缘部设于第一通孔101。图2中外绝缘件700为平板状，外绝缘件700设于极柱200的限位部201和壳体100的端壁之间。密封件500位于外绝缘件700的内环面内和极柱200的连接部202之间。在其他实施例中，还可以是内绝缘件600为平板状，密封件500包括第一密封部和第二密封部，第一密封部设于极柱200的限位部201和壳体100的端壁之间，第二密封部穿过通孔101并与通孔101抵接。外绝缘件700包括第一外绝缘部和第二外绝缘部，第一外绝缘部位于限位部201与端壁之间，第二外绝缘部包覆限位部201的外周面。该设计通过第一外绝缘部保证限位部201和壳体100的端壁绝缘设置，通过第二外绝缘部包覆限位部201的外周面，避免因装配力挤压外绝缘件700使限位部201的外周面与壳体100的端壁直接接触。
可选地，内绝缘件600与壳体100的端壁的面积比为0.7-1。该设计使得内绝缘件600还可以保证圆柱电池的转接片与壳体100的端壁之间的绝缘设置。示例性地，内绝缘件600与壳体100的端壁的面积比为0.7、0.8、0.9、1等0.7-1之间的任一数值，只要能够保证内绝缘件600能够保证转接片与壳体100的端壁之间的绝缘设置即可，在此不再一一举例说明。优选地，当内绝缘件600包括第一内绝缘部和第二内绝缘部时，第一内绝缘部的至少一部分位于铆接部203和端壁之间，第二内绝缘部至少部分地设置于通孔101内。该设计通过第一内绝缘部保证铆接部203与端壁之间的绝缘设置，通过第二内绝缘部保证连接部202与端壁上通孔101的内壁之间的绝缘设置。进一步地，当内绝缘件600包括第一内绝缘部和第二内绝缘部时，第一内绝缘部与壳体100的端壁的面积比为0.7-1。
图4示出了本发明实施例提供的转接片300的结构示意图。图5示出了本发明实施例提供的极柱200的结构示意。图6示出了本发明实施例提供的密封钉400的结构示意图。如图4-图6所示，第二通孔204沿从壳体100内至壳体100外的方向包括依次设置的直通部2041和第一凹陷部2042。转接片300的凸起301伸入直通部2041内，密封钉400包括盖部401，盖部401与第一凹陷部2042相配合。
可选地，第一凹陷部2042的侧壁与第一凹陷部2042的底面之间呈钝角、直角或圆角设置。该设计便于将密封钉400设于第一凹陷部2042内。
如图4结合图2所示，凸起301面向密封钉400的表面凸出于壳体100的端壁。当凸起301与第二通孔204的内壁通过焊接固定时，该设计使得凸起301与第二通孔204的焊接部背离壳体100内的电芯，减少焊接热量对电芯的影响。优选地，凸起301面向密封钉400的表面不超过第一凹陷部2042的底面。该设计使得直通部2041的长度长于凸起301的长度，从而使直通部2041预留有一定的空间与密封钉400进行配合。
如图6结合图5所示，密封钉400的盖部401与第一凹陷部2042通过焊接固定连接。示例性地，密封钉400的盖部401与第一凹陷部2042的底面通过激光穿透焊进行焊接，激光设备位于壳体100的外侧，激光能量穿过密封钉400的盖部401将盖部401焊接于第一凹陷部2042上。在其他实施例中，密封钉400的盖部401还可以通过对缝焊与第一凹陷部2042的侧壁焊接固定，即对盖部401的外周面与第一凹陷部2042的内环面进行焊接固定，该焊接方法可以较好的控制激光能量，避免虚焊。
优选地，密封钉400与第一凹陷部2042焊接固定后，密封钉400背离转接片300的表面不超过极柱200位于壳体100外的端面。优选地，密封钉400背离转接片300的端面优选低于极柱200位于壳体100外的端面，以便在电池成组时，极柱200位于壳体100外的端面与外部的汇流金属板连接。而若密封钉400背离转接片300的表面超出了极柱200位于壳体100外的端面，则会产生干涉，影响焊接。
如图6所示，密封钉400包括槽4011，用于焊接应力释放。该槽4011为设于盖部401的环形凹槽。
底面进一步地，密封钉400还包括插塞部402，插塞部402与直通部2041相配合。该设计适用于当转接片300的凸起301的长度小于直通部2041的长度时，通过在密封钉400上设置与直通部2041配合的插塞部402保证密封钉400与极柱200的稳定装配。
示例性地，当凸起301面向密封钉400的表面与第一凹陷部2042的底面平齐时，密封钉400的形状可以是只具有盖部401不具有插塞部402的平板状，比如，密封钉400为薄圆柱状。当凸起301面向密封钉400的表面不超过且不与第一凹陷部2042的底面平齐时，密封钉400的形状可以是同时具有盖部401和插塞部402的阶梯状，比如，密封钉400为阶梯型圆柱状。
本实施例还提供了一种电子设备(图中未示出)，包括如上所述的圆柱电池，通过应用上述圆柱电池，安全性高。
图7示出了本发明另一实施例提供的圆柱电池的结构示意图。图8示出了图7中电池极柱端装配状态下的剖视图。图9示出了图7中电池极柱端的爆炸示意图。如图7-图9所示，本实施例提供了一种圆柱电池，包括壳体100、极柱200、转接片300和密封钉400。壳体100包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，端壁上设有第一通孔101；极柱200包括第二通孔204，极柱200穿过第一通孔101(参见图9)。转接片300设于壳体100内，转接片300包括凸起301，凸起301伸入第二通孔204，且凸起301与第二通孔204的内壁固定连接；密封钉400密封地固定在第二通孔204中。该圆柱电池通过在极柱200上开设第二通孔204，并在转接片300设凸起301，以便于将凸起301与第二通孔204的内壁固定连接，然后通过密封钉400密封第二通孔204，保证极柱200的密封性。
可选地，壳体100可以是钢壳，极柱200为正极极柱。
本实施例提供的圆柱电池与实施例一的圆柱电池的主要区别在于：
如图10结合图9所示，凸起301包括第三通孔302，第三通孔302与第二通孔204相连通。第三通孔302可用作注液孔，在装配密封钉400前，先通过第二通孔204及第三通孔302向壳体100内注入电解液，待完成电解液注入后，再装配密封钉400。该方法相比现有技术中在壳体100的负极端注液相比，电池组装及注液操作更便捷。
可选地，凸起301面向密封钉400的一端可以通过焊接与第二通孔204的内壁固定连接，也可以通过铆接与第二通孔204的内壁铆接。在本实施例中，凸起301优选与第二通孔204的内壁铆接固定。
图11示出了本发明实施例提供的极柱200的结构示意图。图12示出了本发明实施例提供的密封钉400的结构示意图。如图11-图12所示，当凸起301与第二通孔204的内壁铆接时，第二通孔204还包括第二凹陷部2043，第二凹陷部2043位于直通部2041和第一凹陷部2042之间，凸起301面向密封钉400的一端与第二凹陷部2043铆接固定。示例性地，直通部2041、第二凹陷部2043及第一凹陷部2042呈阶梯状设置，且直通部2041的直径小于第二凹陷部2043的直径，第二凹陷部2043的直径小于第一凹陷部2042的直径，凸起301面向密封钉400的一端铆接至第二凹陷部2043的台阶面上。
可选地，连接部202的直径为D0，第二通孔204的直径为D1，并且0.5D0＜D1＜0.8D0。示例性地，第二通孔204的直径D1可以是0.5D0、0.6D0、0.7D0、0.8D0等0.5D0＜D1＜0.8D0，之间的任一数值。
本实施例还提供了一种电子设备(图中未示出)，包括如上所述的圆柱电池，通过应用上述圆柱电池，安全性高。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (16)

1.一种圆柱电池，其特征在于，包括：
壳体，包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，所述端壁上设有第一通孔；
极柱，包括第二通孔，所述极柱穿过所述第一通孔，并固定在所述壳体上；
转接片，设于所述壳体内，所述转接片包括凸起，所述凸起伸入所述第二通孔，且所述凸起与所述第二通孔的内壁固定连接；
密封钉，密封地固定在所述第二通孔中。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池，其特征在于，所述第二通孔沿从所述壳体内至所述壳体外的方向包括依次设置的直通部和第一凹陷部，所述密封钉包括盖部，所述盖部与所述第一凹陷部相配合。
3.根据权利要求2所述的圆柱电池，所述密封钉还包括插塞部，所述插塞部与所述直通部相配合。
4.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一凹陷部的侧壁与所述第一凹陷部的底面之间呈钝角、直角或圆角设置。
5.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述凸起面向所述密封钉的表面不超过所述第一凹陷部的底面。
6.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述密封钉背离所述转接片的表面不超过所述极柱的位于壳体外的端面。
7.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述盖部与所述第一凹陷部的底面焊接固定，或
所述盖部与所述第一凹陷部的侧壁焊接固定。
8.根据权利要求7所述的圆柱电池，其特征在于，所述盖部背离所述转接片的表面上包括槽。
9.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述凸起面向所述密封钉的表面凸出于所述壳体的端壁。
10.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述凸起包括第三通孔，所述第三通孔与所述第二通孔相连通。
11.根据权利要求2所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱包括限位部和连接部，所述限位部位于所述壳体外侧，所述连接部穿过所述第一通孔，所述第二通孔贯穿所述连接部。
12.根据权利要求11所述的圆柱电池，其特征在于，所述连接部的直径为D0，所述第二通孔的直径为D1，并且0.5D0＜D1＜0.8D0。
13.根据权利要求11所述的圆柱电池，其特征在于，所述圆柱电池还包括密封件，所述密封件围绕所述连接部设置，且所述密封件的至少一部分位于所述限位部与所述壳体的端壁之间。
14.根据权利要求2-13任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述凸起面向所述密封钉的一端与所述第二通孔的内壁焊接固定。
15.根据权利要求2-13任一项所述的圆柱电池，其特征在于，所述第二通孔还包括第二凹陷部，所述第二凹陷部位于所述直通部和所述第一凹陷部之间，所述凸起面向所述密封钉的一端与所述第二凹陷部铆接固定。
16.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-15任一项所述的圆柱电池。
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