CN115939685A - 集流盘、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种集流盘、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺，所述集流盘上开设有多个贯通孔，所述贯通孔绕所述集流盘轴心线等间距排布，所述贯通孔用于供卷芯轴向方向端部的极耳穿过并朝所述集流盘远离所述卷芯的一面倒伏。相对于传统的穿透焊而言，本发明能够直观可控的在集流盘表面实施对极耳焊接，一方面，可以直观的进行焊接质量的检测，避免出现虚焊、漏焊现象，另一方面，可以通过强度较低的激光来实现极耳和集流盘焊接，避免传统方式中过强的穿透焊焊造成极耳击穿现象，大大提高了集流盘与极耳的焊接良率。

Description

集流盘、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及集流盘、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺。

背景技术

随着圆柱电池尺寸、容量的不断增大，传统的引出极耳方式已无法满足大圆柱电池的过流需求。当前为满足卷芯过流能力，同时提高圆柱电池的倍率性能，圆柱电池的卷芯多采用全极耳揉平设计，其具体工艺是：在卷芯制作完成后，对卷芯两端的正极极耳和负极极耳进行揉平处理，然后再对卷芯两端的极耳分别焊接正极集流盘和负极集流盘，，最后将卷芯入壳封装形成电池。如公开号为CN114361555A的专利揭示了一种全极耳圆柱电池揉平方法，其是将原本直立的极耳糅合，使各极耳最大限度的接触，以起到更好的集流作用﹔全极耳直接引出电流，有效的降低电池内阻。同时，将全极耳揉平处于同一平面内，方便后续的集流盘焊接和保证导流效果。

然而，现有技术采用揉平焊接工艺存在一些缺陷。一方面，卷芯端部的极耳在揉成一个平面过程中，极耳相互交叠，会导致极耳之间存在间隙，造成集流盘与极耳焊接时容易出现虚焊或漏焊的现象，且无法直观的对焊接质量进行检测，导致焊接良率无法保证。另一方面，随着圆柱单体电池设计倍率及容量的增长，为保证电池过流能力，集流盘厚度也会相应大大增加，由此一来，激光焊接时则需要较大的激光强度，先击穿集流盘，然后在与集流盘下面的极耳焊接，然而对于高强度的激光穿透焊而言，在激光击穿集流盘的同时，极易击穿集流盘底端的极耳，造成短路，从而导致焊接良率降低。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种集流盘、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺，来解决集流盘与极耳焊接时容易出现虚焊、漏焊及击穿的现象，导致焊接良率降低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种集流盘，所述集流盘上开设有多个贯通孔，所述贯通孔绕所述集流盘轴心线等间距排布，所述贯通孔用于供卷芯轴向方向端部的极耳穿过并朝所述集流盘远离所述卷芯的一面倒伏。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述集流盘上的贯通孔交错排布，所述极耳穿过所述贯通孔朝所述集流盘中心方向倒伏。

进一步，优选的，所述贯通孔至少供两个相邻的极耳穿过，至少两个相邻所述极耳在卷芯径向方向上相互对齐。

进一步，优选的，所述贯通孔朝向所述集流盘中心的一侧设置有供所述极耳嵌入的凹槽。

第二方面，本发明提供了一种电池盖板组件，包括盖板、极柱及所述的集流盘，所述极柱固定设置在盖板中心，且与所述盖板电性隔离，还包括连接片，所述连接片长度方向一端与所述盖板中心处的所述极柱固定连接，所述连接片的另一端与所述集流盘远离卷芯的一面边缘处转动连接，所述盖板中心、集流盘中心到所述连接片和集流盘转动点的距离相等。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述连接片包括连接部及位于所述连接部一端下方的转动部，所述转动部与所述集流盘远离卷芯的一面边缘处通过转动件转动连接，所述连接部远离所述转动部的一端与所述盖板中心处的所述极柱固定连接。

进一步，优选的，所述电池盖板组件还包括上绝缘件、下绝缘件及铆接件，所述极柱、上绝缘件、盖板、下绝缘件及连接部依次通过所述铆接件连接。

优选的，所述下绝缘件表面设置有与所述集流盘远离卷芯的一面相接触的限位凸起。

第三方面，本发明提供了一种圆柱电池，包括壳体、卷芯及所述的电池盖板组件，所述卷芯设置于所述壳体中，所述电池盖板组件中的集流盘与所述卷芯的轴向方向端部的极耳焊接，所述电池盖板组件中的所述盖板与所述壳体开口端固定连接。

第四方面，本发明提供了一种圆柱电池装配工艺，包括以下步骤：

S1、将卷芯端部的极耳穿过集流盘上的贯通孔，将极耳朝集流盘中心方向压平，对集流盘与极耳进行焊接；

S2、将连接片相对于集流盘水平旋转，使盖板及连接片同步覆盖到集流盘表面，并使卷芯中心和盖板中心同轴；

S3、将卷芯入壳，对盖板与壳体的开口端焊接。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)本发明公开的集流盘，通过在集流盘上绕集流盘轴心线等间距排布多个贯通孔，在集流盘和卷芯焊接时，将卷芯轴向方向端部的极耳穿过贯通孔并朝集流盘远离卷芯的一面倒伏，使集流盘与卷芯端面相贴合，并在集流盘远离卷芯的一面将压平的极耳和集流盘进行焊接，相对于传统的穿透焊而言，本发明能够直观可控的在集流盘表面实施对极耳焊接，一方面，可以直观的进行焊接质量的检测，避免出现虚焊、漏焊现象，另一方面，可以通过强度较低的激光来实现极耳和集流盘焊接，避免传统方式中过强的穿透焊焊造成极耳击穿现象，大大提高了集流盘与极耳的焊接良率；

(2)通过使卷芯径向方向上至少两个相邻且相互对齐的极耳穿过贯通孔，一方面，可以减少贯通孔在集流盘上开设数量，增大极耳与集流盘焊接面积，另一方面，多个极耳同时穿过贯通孔，可以使极耳在水平方向层叠，保证极耳压平焊接后在集流盘上的厚度均匀，提高过流能力；

(3)通过在贯通孔朝向集流盘中心的一侧设置凹槽，可以使极耳穿过贯通孔后朝集流盘中心方向压平时，极耳水平嵌入到凹槽中，减少在集流盘表面的堆叠，减少集流盘在电池壳体内轴向方向的空间占用率，提高电池能量密度；

(4)本发明公开的电池盖板组件，通过设置连接片，使连接片长度方向一端与盖板中心处的极柱固定连接，连接片的另一端与集流盘远离卷芯的一面边缘处转动连接，同时使盖板中心、集流盘中心到所述连接片和集流盘转动点的距离相等，当集流盘和卷芯同轴心焊接完成后，通过使连接片相对于集流盘水平旋转，使盖板及连接片同步覆盖到集流盘表面，可以实现卷芯中心和盖板中心同轴，相对于现有技术而言，本发明无需进行集流盘的弯折，可以方便快捷的实现盖板与壳体精准对位，从而避免弯折工序造成不良品出现，大大提高了圆柱电池生产效率和产品质量；

(5)本发明公开的电池盖板组件，无需进行集流盘的弯折，可以在圆柱电池高度方向上可以提高卷芯的空间利用率，提高电池的能量密度；另外，由于集流盘无需进行弯折，电池集流盘可在厚度方向上不断提高，用于满足大倍率、大容量圆柱电池的设计要求，拓展了大圆柱电池的设计空间与应用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明公开的集流盘的立体结构示意图；

图2为本发明公开的集流盘和卷芯的立体结构示意图；

图3为本发明公开的集流盘和卷芯的装配结构示意图；

图4为本发明公开的电池盖板组件第一视角立体结构示意图；

图5为本发明公开的电池盖板组件第二视角立体结构示意图；

图6为本发明公开的电池盖板组件第三视角立体结构示意图；

图7为本发明公开的电池盖板组件的平面结构示意图；

图8为图7中A处局部放大图；

图9为图8中B处局部放大图；

图10为发明公开的圆柱电池的爆炸结构示意图；

图11为本发明公开的圆柱电池的平面结构示意图；

附图标识：

11、卷芯；12、集流盘；121、贯通孔；111、极耳；122、凹槽；2、电池盖板组件；21、盖板；22、极柱；23、连接片；231、连接部；232、转动部；24、转动件；25、上绝缘件；26、下绝缘件；27、铆接件；261、限位凸起；28、密封件；3、圆柱电池；31、壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

本发明为了解决集流盘与极耳焊接时容易出现虚焊、漏焊及击穿的现象，导致焊接良率降低的问题，采用了如下技术方案进行实现。

如图1所示，结合图2-3，本发明实施例公开了一种集流盘，集流盘12上开设有多个贯通孔121，贯通孔121绕集流盘12轴心线等间距排布，卷芯11作为圆柱电池的部件，其轴向方向两端分别设置不同极性的极耳111，集流盘12和卷芯11的横截面积相适配，卷芯11轴向方向端部设置有与贯通孔121位置对应的极耳111，贯通孔121的内轮廓和极耳111的外轮廓相适配。极耳111穿过贯通孔121并朝集流盘12远离卷芯11的一面倒伏。

采用上述技术方案，在集流盘12和卷芯11焊接时，将极耳111穿过贯通孔121并朝集流盘12远离卷芯11的一面倒伏，使集流盘12与卷芯11端面相贴合，并在集流盘12远离卷芯11的一面将压平的极耳111和集流盘12进行焊接。相对于传统的穿透焊而言，本发明能够直观可控的在集流盘12表面实施对极耳111焊接，一方面，可以直观的进行焊接质量的检测，避免出现虚焊、漏焊现象，另一方面，可以通过强度较低的激光来实现极耳111和集流盘12焊接，避免传统方式中过强的穿透焊焊造成极耳111击穿现象，大大提高了集流盘12与极耳111的焊接良率。

作为一些较佳实施方式，集流盘12上的贯通孔121交错排布，极耳111穿过贯通孔121朝集流盘12中心方向倒伏。由此设置，可以使极耳111一一对应穿过贯通孔121，所有的极耳111均朝集流盘12中心方向压平，可以避免极耳111之间相互交叠，从而使所有的极耳111在集流盘12表面压平方向统一，从而方便焊接时，避免极耳111交叠造成极耳111和集流盘12焊接时产生虚焊或漏焊现象，提高集流盘12和极耳111的焊接良率。

作为一些较佳实施方式，贯通孔121至少供两个相邻的极耳111穿过，至少两个相邻极耳111在卷芯11径向方向上相互对齐。由此设置，一方面，可以减少贯通孔121在集流盘12上开设数量，增大极耳111与集流盘12焊接面积，另一方面，多个极耳111同时穿过贯通孔121，可以使极耳111在水平方向层叠，保证极耳111压平焊接后在集流盘12上的厚度均匀，提高过流能力。

作为一些较佳实施方式，通过在贯通孔121朝向集流盘12中心的一侧设置凹槽122，可以使极耳111穿过贯通孔121后朝集流盘12中心方向压平时，极耳111水平嵌入到凹槽122中，减少在集流盘12表面的堆叠，减少集流盘1在电池壳体31内轴向方向的空间占用率，提高电池能量密度。

本发明还提供了一种电池盖板组件2，参照附图4-9所示，包括盖板21、极柱22及上述实施例公开的集流盘12，极柱22固定设置在盖板21中心，且与盖板21电性隔离。

为了实现集流盘12和极柱22建立电连接，本实施例的电池盖板组件2还包括连接片23，连接片23长度方向一端与盖板21中心处的极柱22固定连接，连接片23的另一端与集流盘12远离卷芯11的一面边缘处转动连接，盖板21中心、集流盘12中心到连接片23和集流盘12转动点的距离相等。

由此设置，在集流盘12和卷芯11端部的极耳111焊接前，将连接片23一端相对于集流盘12水平转动，使连接片23位于集流盘12外侧，此时盖板21在连接片23的带动下，在水平方向远离集流盘12。当集流盘12和卷芯11同轴心焊接完成后，通过使连接片23相对于集流盘12水平旋转，使盖板21及连接片23同步覆盖到集流盘12表面，可以实现卷芯11中心和盖板21中心同轴，相对于现有技术而言，本发明无需进行集流盘12的弯折，可以方便快捷的实现盖板21与壳体31精准对位，从而避免弯折工序造成不良品出现，大大提高了圆柱电池3生产效率和产品质量。

另外，本实施例公开的电池盖板组件2还具备其他有益效果，具体的，本实施例的的电池盖板组件2无需进行集流盘12的弯折，可以在圆柱电池3高度方向上可以提高卷芯11的空间利用率，提高电池的能量密度；另外，由于集流盘12无需进行弯折，电池集流盘12可在厚度方向上不断提高，用于满足大倍率、大容量圆柱电池3的设计要求，拓展了大圆柱电池3的设计空间与应用范围。

本实施例示出了连接片23的一种较佳结构，具体的，连接片23为条状结构，其包括连接部231及位于连接部231一端下方的转动部232，整个连接片23的材质和集流盘12的材质相同。由此可以避免不同材质电连接时导致接触内阻增大，降低过流能力。

本实施例中的转动部232与集流盘12远离卷芯11的一面边缘处通过转动件24转动连接，作为优选的，转动件24可以为转动销或转动轴等其他可以使连接片23和集流盘12发生水平转动连接的构件。连接部231远离转动部232的一端与盖板21中心处的极柱22固定连接。由此设置，通过转动部232设置在连接部231一端下部，可以在连接片23转动到集流盘12上方后，连接部231和集流盘12表面存在一定的间隙，避免整个连接片23直接与集流盘12表面贴合时，在水平转动过程中，连接片23对集流盘12表面的极耳111进行剐蹭，导致极耳111刮伤。

本发明的电池盖板组件2还包括上绝缘件25、下绝缘件26及铆接件27，极柱22、上绝缘件25、盖板21、下绝缘件26及连接部231依次通过铆接件27连接。在本实施例中，铆接件27穿过连接部231，然后依次穿过下绝缘件26、盖板21、上绝缘件25、来实现和极柱22进行铆接。在本实施例中，上绝缘件25用来使极柱22和盖板21之间保持电性隔离，下绝缘用来使连接片23和盖板21之间保证电性隔离。

作为一些实施例，极柱22可以设置为圆形，其位于盖板21中心，这种设计可以适用于直径较小的圆柱电池3，当然，作为另一些实施例，极柱22可以设置为长方形结构，由此铆接件27和极柱22长度方向两端进行铆接，且两个铆接件27相对于盖板21中心对称，由此设置，可以使极柱22在顶盖的径向方向上为注液孔留出足够的空间，这种结构设置可以适用于大直径的圆柱电池3。

为了实现铆接件27和盖板21之间进行绝缘，本实施例的电池盖板组件2还设置了密封件28，密封件28设置在盖板21与铆接件27之间，一方面，使铆接件27和盖板21电性隔离，另一方面，可以实现盖板21密封，避免电解液泄露。

作为一些较佳实施方式，当盖板21转动到集流盘12表面与集流盘12同轴心时，为了避免集流盘12和下绝缘件26之间存在间隙，导致卷芯11在壳体31内沿轴向移动，本实施例在下绝缘件26表面设置有与集流盘12远离卷芯11的一面相接触的限位凸起261，限位凸起261和集流盘12之间存在一定的配合间隙，即保证在盖板21转动到集流盘12表面时，限位凸起261不会对集流盘12上的极耳111剐蹭，同时又能使卷芯11及电池盖板组件2入壳后，限位凸起261能够和集流盘12表面相接触，从而限制集流盘1在壳体31内沿轴向方向窜动，进而提高圆柱电池3结构稳定性和可靠性。

本发明还提供了一种圆柱电池3，参照附图10及11所示，包括壳体31、卷芯11及的电池盖板组件2，卷芯11设置于壳体31中，电池盖板组件2中的集流盘12与卷芯11的轴向方向端部的极耳111焊接，电池盖板组件2中的盖板21与壳体31开口端固定连接。

在上述实施例中，壳体31为两端开口时，电池盖板组件2设置两个，一个电池盖板组件2上的集流盘12和卷芯11正极端焊接，另一个电池盖板组件2上的集流盘12和卷芯11负极端焊接。两个电池盖板组件2上的盖板21分别与壳体31两开口端焊接，由此将卷芯11封闭在壳体31内。

本发明提供了一种圆柱电池装配工艺，包括以下步骤：

S1、将卷芯11端部的极耳111穿过集流盘12上的贯通孔121，将极耳111朝集流盘12中心方向压平，对集流盘12与极耳111进行焊接；

S2、将连接片23相对于集流盘12水平旋转，使盖板21及连接片23同步覆盖到集流盘12表面，并使卷芯11中心和盖板21中心同轴；

S3、将卷芯11入壳，对盖板21与壳体31的开口端焊接。

具体的，通过设置两个电池盖板组件2，定义为正极电池盖板组件和负极电池盖板组件，首先将正极电池盖板组件上的盖板21通过连接片23的转动，远离集流盘12，使卷芯11正极端的极耳111穿过集流盘12上的贯通孔121，压平后实施焊接，焊接完成后，将盖板21和连接片23转动到集流盘12表面，使盖板21、集流盘12及卷芯11同轴，将正极电池盖板组件及卷芯11入壳，将负极电池盖板组件上的集流盘12采用上述同样的方法和卷芯11负极端的极耳111焊接，焊接完成后，将负极电池盖板组件上的盖板21及连接片23转动到集流盘12表面，并保证盖板21、集流盘12及卷芯11同轴，将正极电池盖板组件及负极电池盖板组件2上的盖板21分别与壳体31两端实施焊接，进而完成圆柱电池3的装配。

本实施例本发明公开的电池盖板组件2，因其使用了电池盖板组件2，电池盖板组件2无需进行集流盘12的弯折，可以在圆柱电池3高度方向上可以提高卷芯11的空间利用率，提高电池的能量密度；另外，由于集流盘12无需进行弯折，电池集流盘12可在厚度方向上不断提高，用于满足大倍率、大容量圆柱电池3的设计要求，拓展了大圆柱电池3的设计空间与应用范围。同时因圆柱电池3使用了集流盘1，集流盘1中的极耳111和集流盘12装配结构，可以提高集流盘12与极耳111的焊接良率，从而可以提高圆柱电池3的良品率，也提高了圆柱电池3的安全性和可靠性。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，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)

1.一种集流盘，其特征在于：所述集流盘(12)上开设有多个贯通孔(121)，所述贯通孔(121)绕所述集流盘(12)轴心线等间距排布，所述贯通孔(121)用于供卷芯(11)轴向方向端部的极耳(111)穿过并朝所述集流盘(12)远离所述卷芯(11)的一面倒伏。

2.如权利要求1所述的集流盘，其特征在于：所述集流盘(12)上的贯通孔(121)交错排布，所述极耳(111)穿过所述贯通孔(121)朝所述集流盘(12)中心方向倒伏。

3.如权利要求2所述的集流盘，其特征在于：所述贯通孔(121)至少供两个相邻的极耳(111)穿过，至少两个相邻所述极耳(111)在卷芯(11)径向方向上相互对齐。

4.如权利要求2所述的集流盘，其特征在于：所述贯通孔(121)朝向所述集流盘(12)中心的一侧设置有供所述极耳(111)嵌入的凹槽(122)。

5.一种电池盖板组件，包括盖板(21)、极柱(22)及如权利要求1至4任一项所述的集流盘(12)，所述极柱(22)固定设置在盖板(21)中心，且与所述盖板(21)电性隔离，其特征在于：还包括连接片(23)，所述连接片(23)长度方向一端与所述盖板(21)中心处的所述极柱(22)固定连接，所述连接片(23)的另一端与所述集流盘(12)远离卷芯(11)的一面边缘处转动连接，所述盖板(21)中心、集流盘(12)中心到所述连接片(23)和集流盘(12)转动点的距离相等。

6.如权利要求5所述的电池盖板组件，其特征在于：所述连接片(23)包括连接部(231)及位于所述连接部(231)一端下方的转动部(232)，所述转动部(232)与所述集流盘(12)远离卷芯(11)的一面边缘处通过转动件(24)转动连接，所述连接部(231)远离所述转动部(232)的一端与所述盖板(21)中心处的所述极柱(22)固定连接。

7.如权利要求6所述的电池盖板组件，其特征在于：所述电池盖板组件(2)还包括上绝缘件(25)、下绝缘件(26)及铆接件(27)，所述极柱(22)、上绝缘件(25)、盖板(21)、下绝缘件(26)及连接部(231)依次通过所述铆接件(27)连接。

8.如权利要求7所述的电池盖板组件，其特征在于：所述下绝缘件(26)表面设置有与所述集流盘(12)远离卷芯(11)的一面相接触的限位凸起(261)。

9.一种圆柱电池，包括壳体(31)、卷芯(11)及如权利要求8所述的电池盖板组件(2)，其特征在于：所述卷芯(11)设置于所述壳体(31)中，所述电池盖板组件(2)中的集流盘(12)与所述卷芯(11)的轴向方向端部的极耳(111)焊接，所述电池盖板组件(2)中的所述盖板(21)与所述壳体(31)开口端固定连接。

10.一种圆柱电池装配工艺，利用了如权利要求9所述的圆柱电池(3)，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将卷芯(11)端部的极耳(111)穿过集流盘(12)上的贯通孔(121)，将极耳(111)朝集流盘(12)中心方向压平，对集流盘(12)与极耳(111)进行焊接；

S2、将连接片(23)相对于集流盘(12)水平旋转，使盖板(21)及连接片(23)同步覆盖到集流盘(12)表面，并使卷芯(11)中心和盖板(21)中心同轴；

S3、将卷芯(11)入壳，对盖板(21)与壳体(31)的开口端焊接。

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