CN114927833A - 一种圆柱电池装配方法、圆柱电池及电子设备 - Google Patents

一种圆柱电池装配方法、圆柱电池及电子设备 Download PDF

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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装配方法、圆柱电池及电子设备。所述圆柱电池装配方法包括如下步骤：将极柱固定于壳体上，且极柱上的第一凹槽位于壳体内；将转接片固定连接在卷芯的一个端面，并装入壳体内，转接片上的焊接部插入极柱的第一凹槽内，且焊接部的凸面与第一凹槽的槽底面抵接；在壳体外将极柱和焊接部焊接固定。该圆柱电池装配方法通过转接片的焊接部与极柱的第一凹槽配合，可实现从壳体外侧焊接固定转接片和极柱，增大焊接面积，便于焊接操作，降低对焊接设备精度要求，提高焊接效率及焊接质量。

Description

一种圆柱电池装配方法、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装配方法、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、卷芯、盖板、极柱和转接片，外壳的第一端呈开口状，其第二端的端面上设有通孔；卷芯设置于外壳内，卷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；转接片用于连接卷芯极耳和极柱。
现有技术中，转接片与极柱的焊接方式通常是采用电阻焊针穿过卷芯的中心通孔从壳体内对转接片和极柱进行焊接，由于受卷芯的中心通孔空间范围的限制，电阻焊针的移动空间有限，焊接面积小，并且对电阻焊针的控制系统的控制精度要求较高。
因此，亟待需要一种圆柱电池装配方法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装配方法，可在电池壳体外对转接片和极柱进行焊接固定，降低对焊接设备精度要求，同时能够提高焊接面积，焊接效果更好。
本发明的第二个目的在于提供一种圆柱电池，便于装配，装配效率高，提高圆柱电池的产率，降低生产成本。
本发明的第三个目的在于提供一种电子设备，通过应用上述圆柱电池，可降低成本。
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装配方法，用于圆柱电池组装，所述圆柱电池包括壳体、极柱、转接片和卷芯，所述极柱的端面上设有第一凹槽，所述转接片上设有焊接部，所述焊接部面向所述极柱的一面为凸面；
所述圆柱电池装配方法包括如下步骤：
极柱组装步骤：将所述极柱固定于所述壳体上，且所述极柱上的第一凹槽位于所述壳体内；
卷芯转接片组装步骤：将所述转接片固定连接在所述卷芯的一个端面，并装入所述壳体内，所述转接片上的焊接部插入所述极柱的第一凹槽内，且所述焊接部的凸面与所述第一凹槽的槽底面抵接；
焊接步骤：在所述壳体外将所述极柱和所述焊接部焊接固定。
作为所述圆柱电池装配方法的可选方案，所述焊接部面向所述卷芯的一面为凹面，所述卷芯包括中心通孔，在所述焊接步骤中，将焊接工装穿过所述卷芯的中心通孔并压紧抵接于所述焊接部的凹面上。
作为所述圆柱电池装配方法的可选方案，在所述焊接步骤中，在所述壳体外，采用电阻焊或激光穿透焊将所述极柱与所述焊接部焊接固定。
作为所述圆柱电池装配方法的可选方案，在所述焊接步骤中，所述焊接工装由导电材料制成，采用焊针进行电阻焊焊接，所述焊针与所述焊接工装分别连接外部电源的正极和负极。
作为所述圆柱电池装配方法的可选方案，在所述焊接步骤中，所述极柱位于所述壳体外的端面上设有与所述第一凹槽同心设置的第二凹槽，所述焊针伸入所述第二凹槽内将所述极柱与所述焊接部进行焊接固定。
第二方面，提供了一种圆柱电池，采用如上所述的圆柱电池装配方法进行装配，所述圆柱电池包括：
壳体，包括圆柱形的侧壁和与所述侧壁连接的端壁，所述端壁上设置通孔；
极柱，穿过所述通孔并与所述端壁固定连接，所述极柱位于所述壳体内的端面上设有第一凹槽；
转接片，设于所述壳体内，所述转接片上设有焊接部，所述焊接部面向所述极柱的一面为凸面，其背离所述极柱的一面为凹面，所述焊接部插入所述第一凹槽内，且所述凸面与所述第一凹槽的槽底面固定连接。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述极柱的材质为铝，所述转接片的材质为铜。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述极柱背离所述转接片的端面上设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽同心设置。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述第一凹槽为圆形凹槽，所述焊接部为圆柱状。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述第二凹槽为圆形凹槽，所述第二凹槽的直径不大于所述第一凹槽的直径。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述极柱包括限位部、连接部和铆接部，所述连接部穿过所述通孔，其位于所述壳体内的一端连接所述铆接部，其位于壳体外的一端连接所述限位部。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述圆柱电池还包括内绝缘件，所述内绝缘件围绕所述连接部设置，所述内绝缘件的至少一部分位于所述铆接部与所述端壁之间。
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，所述密封件包括第一密封部和第二密封部，所述第一密封部位于所述限位部与所述端壁之间，所述第二密封部至少部分地设置于所述通孔内并与所述通孔的内壁抵靠。
作为所述圆柱电池的可选方案，所述圆柱电池还包括外绝缘件，所述外绝缘件围绕所述密封件设置，且所述外绝缘件的至少一部分位于所述限位部与所述端壁之间。
第三方面，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装配方法，包括如下步骤：将极柱固定于壳体上，且极柱上的第一凹槽位于壳体内；将转接片固定连接在卷芯的一个端面，并装入壳体内，转接片上的焊接部插入极柱的第一凹槽内，且焊接部的凸面与第一凹槽的槽底面抵接；在壳体外将极柱和焊接部焊接固定。该圆柱电池装配方法通过转接片的焊接部与极柱的第一凹槽配合，可实现从壳体外侧焊接固定转接片和极柱，增大焊接面积，便于焊接操作，降低对焊接设备精度要求，提高焊接效率及焊接质量。
本发明提供的圆柱电池，便于装配，装配效率高，提高圆柱电池的产率，降低生产成本。
本发明提供的电子设备，通过应用上述圆柱电池，可降低成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的圆柱电池极柱端的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的圆柱电池极柱端的局部放大示意图；
图3是本发明实施例提供的圆柱电池极柱端的爆炸示意图；
图4是本发明实施例提供的极柱与转接片焊接时的结构示意图。
图中：
100、壳体；101、通孔；
200、极柱；201、限位部；202、连接部；203、铆接部；2021、第一凹槽；2022、第二凹槽；
300、转接片；301、焊接部；3011、凸面；3012、凹面；
400、卷芯；401、中心通孔；
500、密封件；501、第一密封部；502、第二密封部；
600、内绝缘件；
700、外绝缘件；
800、焊接工装；
900、焊针。
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。
在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“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示出了本发明提供的圆柱电池的结构示意图。如图1所示，圆柱电池包括壳体100、极柱200、转接片300、卷芯400、密封件500、内绝缘件600和外绝缘件700。壳体100包括圆柱形的侧壁和与侧壁连接的端壁，端壁上设置第一通孔101(参见图3)。极柱200穿设于第一通孔101内并与壳体100的端壁固定连接。转接片300设于壳体100内靠近极柱200的一端，并与卷芯400电连接，卷芯400上设有中心通孔401。内绝缘件600设于壳体100内部，且内绝缘件600的直径不小于转接片300的直径，用于确保转接片300及极柱200与壳体100的端壁之间绝缘连接。外绝缘件700设于壳体100的外部，用于确保极柱200的外部与壳体100的端壁之间绝缘连接。密封件500的一部分围绕极柱200设置于第一通孔101内，其另一部分设于外绝缘件700和壳体100的端壁之间，用于确保极柱200与壳体100连接部位的密封性，防止电解液泄露。
图2为图1中极柱端的局部放大图。图3为图1中极柱端的爆炸示意图。如图2-图3所示，极柱200包括限位部201、连接部202和铆接部203，连接部202穿过第一通孔101位于壳体100内的一端连接铆接部203，并通过铆接部203固定在壳体100的端壁上，连接部202穿过第一通孔101位于壳体100外的一端连接限位部201。密封件500包括第一密封部501和第二密封部502，第一密封部501位于限位部201与端壁之间，第二密封部502至少部分地设置于通孔101内并与通孔101的内壁抵靠，保证极柱200与壳体100连接部位的密封性。内绝缘件600围绕连接部202设置，内绝缘件600的至少一部分位于极柱200的铆接部203与壳体100的端壁之间，避免极柱200的铆接部203直接与壳体100的端壁连接。外绝缘件700围绕密封件500设置，且外绝缘件700的至少一部分位于极柱200的限位部201与壳体100的端壁之间，外绝缘件700的直径大于极柱200的限位部201的直径，避免限位部201与壳体100的端壁直接接触。
现有技术中，通常是将焊针穿过卷芯400的中心通孔401，从壳体100的内部将转接片300和极柱200进行焊接固定，由于卷芯400的中心通孔401长度较长且孔径较小，对焊针的针头长度及尺寸要求较高，此外，焊针受限于卷芯400的中心通孔401的狭小空间限制，不便于操作，容易影响焊接效率及焊接质量。
如图2-图3所示，极柱200位于壳体100内的端面上设有第一凹槽2021；转接片300上设有焊接部301，焊接部301面向极柱200的一面为凸面3011，其背离极柱200的一面为凹面3012，凹面3012与卷芯400的中心通孔401相对设置，焊接部301插入第一凹槽2021内，且凸面3011与第一凹槽2021的槽底面固定连接。转接片300为导电金属片，其焊接部301可通过冲压成型。极柱200的第一凹槽2021与转接片300的焊接部301的凸面3011配合，可减小极柱200与焊接部301对应位置的厚度，以实现从壳体100外将焊接部301与极柱200进行焊接。为了提高焊接部301与极柱200的焊接质量，极柱200背离转接片300的端面上设有第二凹槽2022，第二凹槽2022与第一凹槽2021同心设置，通过第二凹槽2022的设置，可进一步减小极柱200与焊接部301对应位置的厚度，降低焊接部301与极柱200的焊接难度，提高焊接质量。
可选地，可采用电阻焊或激光穿透焊的方式将极柱200与转接片300的焊接柱301进行焊接固定。当采用电阻焊时，极柱200的材质为铝，转接片300的材质为铜，此时，转接片300与连接卷芯400的负极极耳，极柱200为负极极柱。极柱200和转接片300采用不同材料，能够提高电阻焊的焊接效率及焊接质量，保证极柱200与转接片300的焊接部301的焊接强度。当采用激光穿透焊时，极柱200的材质为铝，转接片300的材质也可以为铝，此时，转接片300连接卷芯400的正极极耳，极柱200为正极极柱。
示例性地，第一凹槽2021为圆形凹槽，焊接部301为圆柱状，该设计便于第一凹槽2021及焊接部301的加工，可降低加工成本。进一步地，第二凹槽2022为圆形凹槽，第二凹槽2022的直径不大于第一凹槽2021的直径，由于第一凹槽2021的底面与焊接部301的凸面3011匹配，若第二凹槽2022的直径小于第一凹槽2021的直径，则第二凹槽2022的整个底面的背面均与焊接部301的凸面3011相抵接，此时，无需对第二凹槽2022的底面上进行焊接定位，可直接利用焊针在第二凹槽2022上进行焊接，可降低焊接难度，提高焊接质量。
当然，在其他实施例中，第一凹槽2021还可以是其他形状，比如六边形凹槽，焊接部301为与第一凹槽2021相匹配的形状。第二凹槽2022的形状也可以是其他形状，比如六边形凹槽，只要保证第二凹槽2022的底面的背面均与焊接部301的凸面3011抵接，而无需进行焊接定位即可，在此不再一一举例说明。
图4示出了极柱端焊接过程的示意图。如图4结合图2所示，该圆柱电池装配方法包括如下步骤：
极柱组装步骤：将极柱200固定于壳体100上，且极柱200上的第一凹槽2021位于壳体100内；
卷芯转接片组装步骤：将转接片300固定连接在卷芯400的一个端面，并装入壳体100内，转接片300上的焊接部301插入极柱200的第一凹槽2021内，且焊接部301的凸面3011与第一凹槽2021的槽底面抵接；
焊接步骤：将焊接工装800穿过卷芯400的中心通孔401并压紧抵接于焊接部301的凹面3012上；在壳体100外将极柱200和焊接部301焊接固定。
进一步地，在焊接步骤中，极柱200位于壳体100外的端面上设有与第一凹槽2021同心设置的第二凹槽2022，焊针900的端部伸入第二凹槽2022内将极柱200与焊接部301进行焊接固定。焊接部301的凸面3011与第一凹槽2021匹配抵接，且第二凹槽2022的槽底面小于转接片300的焊接部301的凸面3011，此时，由于第二凹槽2022的槽底面对应的部位焊接部301的凸面3011与均与第一凹槽2021的槽底面抵接配合，无需提前定位焊接部位，焊针900可以对第二凹槽2022的槽底面直接进行焊接，可降低焊接难度，提高焊接质量。
可选地，在焊接步骤中，在壳体100外，可采用电阻焊或激光焊将极柱200与焊接部301焊接固定。其中，激光焊可以是激光穿透焊，在壳体100外，焊针900可直接对准第二凹槽2022的槽底面进行穿透焊，即可将转接片300的焊接部301与极柱200进行焊接固定。
当采用电阻焊时，焊接工装800由导电材料制成，焊针900从壳体100的外部进行点焊，焊针900与焊接工装800分别连接外部电源的正极和负极，每次焊接时，电流依次通过焊针900、极柱200、转接片300和焊接工装800，转接片300的焊接部301和极柱200的挤压接触区域因接触电阻较大，产热形成焊点，从而将转接片300的焊接部301与极柱200的第一凹槽2021的内壁固定连接。此外，焊针900完成一个焊点焊接后，可沿平面自由移动，增加焊点数量，提高转接片300和极柱200的连接强度。
本实施例还提供了一种电子设备，包括如上所述的圆柱电池。该电子设备通过应用上述圆柱电池，稳定性好，且降低成本。
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 (13)

1.一种圆柱电池装配方法，用于圆柱电池组装，其特征在于，所述圆柱电池包括壳体、极柱、转接片和卷芯，所述极柱的端面上设有第一凹槽，所述转接片上设有焊接部，所述焊接部面向所述极柱的一面为凸面；
所述圆柱电池装配方法包括如下步骤：
极柱组装步骤：将所述极柱固定于所述壳体上，且所述极柱上的第一凹槽位于所述壳体内；
卷芯转接片组装步骤：将所述转接片固定连接在所述卷芯的一个端面，并装入所述壳体内，所述转接片上的焊接部插入所述极柱的第一凹槽内，且所述焊接部的凸面与所述第一凹槽的槽底面抵接；
焊接步骤：在所述壳体外将所述极柱和所述焊接部焊接固定。
2.根据权利要求1所述的圆柱电池装配方法，其特征在于，所述焊接部面向所述卷芯的一面为凹面，所述卷芯包括中心通孔，在所述焊接步骤中，将焊接工装穿过所述卷芯的中心通孔并压紧抵接于所述焊接部的凹面上。
3.根据权利要求2所述的圆柱电池装配方法，其特征在于，在所述焊接步骤中，在所述壳体外，采用电阻焊或激光穿透焊将所述极柱与所述焊接部焊接固定。
4.根据权利要求3所述的圆柱电池装配方法，其特征在于，在所述焊接步骤中，所述焊接工装由导电材料制成，采用焊针进行电阻焊焊接，所述焊针与所述焊接工装分别连接外部电源的正极和负极。
5.根据权利要求4所述的圆柱电池装配方法，其特征在于，在所述焊接步骤中，所述极柱位于所述壳体外的端面上设有与所述第一凹槽同心设置的第二凹槽，所述焊针伸入所述第二凹槽内将所述极柱与所述焊接部进行焊接固定。
6.一种圆柱电池，其特征在于，采用如权利要求1-5任一项的圆柱电池装配方法进行组装，所述圆柱电池包括：
壳体，包括圆柱形的侧壁和与所述侧壁连接的端壁，所述端壁上设置通孔；
极柱，穿过所述通孔并与所述端壁固定连接，所述极柱位于所述壳体内的端面上设有第一凹槽；
转接片，设于所述壳体内，所述转接片上设有焊接部，所述焊接部面向所述极柱的一面为凸面，其背离所述极柱的一面为凹面，所述焊接部插入所述第一凹槽内，且所述凸面与所述第一凹槽的槽底面固定连接。
7.根据权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱的材质为铝，所述转接片的材质为铜。
8.根据权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱背离所述转接片的端面上设有第二凹槽，所述第二凹槽与所述第一凹槽同心设置。
9.根据权利要求8所述的圆柱电池，其特征在于，所述第一凹槽为圆形凹槽，所述焊接部为圆柱状。
10.根据权利要求9所述的圆柱电池，其特征在于，所述第二凹槽为圆形凹槽，所述第二凹槽的直径不大于所述第一凹槽的直径。
11.根据权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于，所述极柱包括限位部、连接部和铆接部，所述连接部穿过所述通孔，其位于所述壳体内的一端连接所述铆接部，其位于壳体外的一端连接所述限位部。
12.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内绝缘件，所述内绝缘件围绕所述连接部设置，所述内绝缘件的至少一部分位于所述铆接部与所述端壁之间；和/或
所述圆柱电池还包括密封件，所述密封件包括第一密封部和第二密封部，所述第一密封部位于所述限位部与所述端壁之间，所述第二密封部至少部分地设置于所述通孔内并与所述通孔的内壁抵靠；和/或
所述圆柱电池还包括外绝缘件，所述外绝缘件围绕所述密封件设置，且所述外绝缘件的至少一部分位于所述限位部与所述端壁之间。
13.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求6-12任一项所述的圆柱电池。
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