CN116031585A - 集流盘组件、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组件、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺，包括：集流盘本体，所述集流盘本体一端具有第一连接部；连接片，所述连接片长度方向两端分别具有第二连接部和第三连接部，所述第二连接部用于和电池盖板中心固定连接，所述第三连接部和所述第一连接部转动连接；所述集流盘本体中心到所述第一连接部的间距和所述第二连接部到所述第三连接部的间距相等。相对于现有技术中而言，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。

Description

集流盘组件、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，尤其涉及一种集流盘组件、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺。

背景技术

随着新能源电池技术的不断发展，锂离子电池的能量密度也在不断提升。锂离子电池目前主要分为三个发展方向：软包电池、方型电池和圆柱型电池。随着4680大圆柱电池的发布，圆柱电池的尺寸及容量越来越往大的方向发展。

传统的圆柱电池18650、21700正负极卷芯采用单极耳或双极耳引出设计，正极极耳与盖板激光点焊，负极极耳与壳体一般采用电阻焊的方式连接，正负极极耳形成的焊点为小焊点，焊接完成后由于引出的极耳较薄质地柔软，极耳弯折合盖相对容易。但随着圆柱电池尺寸、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，卷芯多采用全极耳揉平设计，并通过集流盘与卷芯端部的极耳平面进行焊接。

如公开号为CN217182372U、CN109360932A的中国专利均揭示了一种常见的大圆柱电池盖板及集流盘结构，集流盘与卷芯激光焊接后，为满足入壳需求，需要对集流盘经过两次弯折实现卷芯与盖板中心同轴心，从而完成入壳合盖的装配过程。内部卷芯通过经过“Z”字型弯折的集流盘压缩受力，保证卷芯在电池内部上下不会晃动。

然而，在现有技术中的圆柱电池中，集流盘多为一体结构，集流盘一端与卷芯焊接，另一端与盖板上的极柱相连接，为保证电池入壳准确度，需要对集流盘进行两次弯折，两次弯折点必须精确才能保证电池入壳的准确度，从电池制造角度来讲，弯折需要控制的点较多，其中某一点出现偏差就会导致盖板与壳体错位，从而导致弯折工序不良品率增加。

另外，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，对一体化集流盘进行弯折的难度会大大增加，铜和铝材料抗弯折能力难以满足大容量、大倍率电池设计需求，当前的集流盘弯折技术会限制圆柱电池倍率性能及容量的增长，同时集流盘越厚，弯折后厚度成倍数增大，导致卷芯高度方向上的空间利用率下降，实际带来卷芯高度方向设计尺寸下降，降低电池的能量密度。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种集流盘组件、电池盖板组件、圆柱电池及装配工艺，来解决现有的集流盘弯折工艺存在尺寸偏差，导致电池入壳准确度无法保证，弯折工序不良品率较高的问题。

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组件，包括：

集流盘本体，所述集流盘本体一端具有第一连接部；

连接片，所述连接片长度方向两端分别具有第二连接部和第三连接部，所述第二连接部用于和电池盖板中心固定连接，所述第三连接部和所述第一连接部转动连接；

所述集流盘本体中心到所述第一连接部的间距和所述第二连接部到所述第三连接部的间距相等。

在上述技术方案的基础上，优选的，所述集流盘组件还包括设置在所述第一连接部和第二连接部之间的连接组件，所述连接组件用于将所述集流盘本体和所述连接片进行转动连接。

进一步，优选的，所述连接组件包括第一片体、连接柱及第二片体，所述第一连接部和第二连接部均配置为通孔，所述连接柱穿过所述第一连接部及第二连接部，所述第一片体设置在所述连接片远离所述集流盘本体的一面，且所述第一片体与所述连接柱的一端固定连接，所述第二片体设置在所述集流盘本体远离所述连接片的一面，且所述第二片体与所述连接柱的另一端固定连接。

更进一步，优选的，所述连接组件还包括位于所述连接片和集流盘本体之间的弹片，所述弹片套设在所述连接柱上，所述的弹片的一端与所述连接片抵持，所述弹片的另一端与所述集流盘本体抵持。

第二方面，本发明提供了一种电池盖板组件，包括盖板、极柱及如所述的集流盘组件，所述极柱固定设置在盖板中心，且与所述盖板电性隔离，所述连接片通过所述第二连接部与所述极柱固定连接。

在上述技术方案的基础上，优选的，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、下绝缘件及连接片依次通过所述铆接件连接。

第三方面，本发明提供了一种圆柱电池，包括壳体、卷芯及如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本体与所述卷芯的正极端焊接，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。

在上述技术方案的基础上，优选的，还包括负极集流盘，所述负极集流盘中心处固定设置有焊接部，所述壳体底面中心处开设有贯通孔，所述焊接部穿过所述贯通孔并与所述壳体焊接，所述焊接部中心开设有注液孔，所述负极集流盘上设置有多个焊接区域，述焊接区域绕焊接部中心轴线等间距布置，所述焊接区域用于和卷芯的负极端焊接。

进一步，优选的，所述壳体底面设置有防爆刻痕。

第四方面，本发明还公开了一种圆柱电池的装配工艺，包括以下步骤：

S1、将揉平后的卷芯负极端和负极集流盘同心接触并焊接，将卷芯正极端和集流盘本体同心接触并焊接；

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

S3、将卷芯入壳，对负极集流盘与壳体内底面焊接，再将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组件，通过使连接片长度方向一端的第二连接部来和电池盖板中心的极柱固定连接，另一端的第三连接部和集流盘本体上的第一连接部转动连接，同时使集流盘本体中心到第一连接部的间距和第二连接部到第三连接部的间距相等，当集流盘本体和卷芯同轴心焊接完成后，通过使连接片相对于集流盘本体水平旋转，使盖板及连接片同步覆盖到集流盘本体表面，可以实现卷芯中心和盖板中心同轴，相对于现有技术中而言，本实施例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；

(2)本发明公开的集流盘组件，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；

(3)通过在连接片和集流盘本体之间设置弹片，弹片套设在连接柱上，弹片的一端与连接片抵持，弹片的另一端与集流盘本体抵持，在满足连接片和集流盘本体之间可转动的前提下，通过弹片提高连接片和集流盘本体之间的电连接可靠性，避免连接片和集流盘因存在转动间隙造成接触不良，导致过流能力下降；

(4)通过在负极集流盘中心处设置焊接部，壳体底面中心处开设贯通孔，使焊接部穿过贯通孔，方便壳体和焊接部实施焊接，同时方便检测焊接效果；

(5)相对于传统盖板偏心位置注液而言，通过在焊接部中心设置注液孔，注液时更加均匀，可以实现电解液由卷芯中部快速渗透到极片中，注液速度更快，有利于提高注液生产效率。

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组件的立体结构示意图；

图2为本发明公开的集流盘组件的爆炸结构示意图；

图3为本发明公开的电池盖板组件第一状态结构示意图；

图4为本发明公开的电池盖板组件第二状态结构示意图；

图5为本发明公开的电池盖板组件的爆炸结构示意图；

图6为本发明公开的电池盖板组件的平面结构示意图；

图7为本发明公开的圆柱电池的爆炸结构示意图；

图8为本发明公开的圆柱电池的平面结构示意图；

附图标记：

1、集流盘组件；11、集流盘本体；111、第一连接部；12、连接片；121、第二连接部；122、第三连接部；13、连接组件；131、第一片体；132、连接柱；133、第二片体；134、弹片；2、电池盖板组件；21、盖板；22、极柱；23、上绝缘件；24、下绝缘件；25、铆接件；26、密封件；3、圆柱电池；31、壳体；32、卷芯；33、负极集流盘；331、焊接部；311、贯通孔；3311、注液孔；332、焊接区域，312、防爆刻痕。

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。

现有技术中，集流盘一端通常延伸出条形的连接片，连接片的端部来和盖板上的极柱进行固定连接，在集流盘和卷芯端部焊接完成后，卷芯在入壳过程中，需要对连接片进行两次折叠，来使连接片压缩到壳体内并向集流盘靠拢，由于在连接片折叠过程中，弯折点必须精确才能保证电池入壳的准确度，从电池制造角度来讲，弯折需要控制的点较多，其中某一点出现偏差就会导致盖板与壳体错位，从而导致弯折工序不良品率增加。

为了本实施例为了解决上述问题，采用的方案是公开了一种集流盘组件1，如图1所示，结合图2-4，本发明实施例公开的集流盘组件1包括集流盘本体11和连接片12，集流盘本体11和连接片12属于两个独立元件，集流盘本体11为盘状结构，大体和卷芯32端面轮廓相适配，连接片12为长条形。

本实施例的集流盘本体11一端具有第一连接部111，连接片12长度方向两端分别具有第二连接部121和第三连接部122，第二连接部121用于和电池盖板中心固定连接，第三连接部122和所述第一连接部111转动连接，集流盘本体11中心到所述第一连接部111的间距和所述第二连接部121到所述第三连接部122的间距相等。

采用上述技术方案，在集流盘本体11和卷芯32端部焊接前，将连接片12上的第三连接部122相对于集流盘本体11上的第一连接部111水平转动，使连接片12位于集流盘本体11外侧，此时盖板在连接片12的带动下，在水平方向远离集流盘本体11。当集流盘本体11和卷芯32同轴心焊接完成后，通过使连接片12相对于集流盘本体11水平旋转，使盖板及连接片12同步覆盖到集流盘本体11表面，可以实现卷芯32中心和盖板中心同轴，相对于现有技术中而言，本实施例无需进行集流盘的弯折，可以方便快捷的实现盖板与壳体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。

为了实现集流盘本体11和连接片12进行转动连接，本实施例在第一连接部111和第二连接部121之间设置了连接组件13。

本实施例示出了连接组件13一种较佳实施方式，具体的，连接组件13包括第一片体131、连接柱132及第二片体133，第一连接部111和第二连接部121均配置为大小相同的通孔，且通孔为圆孔，连接柱132穿过第一连接部111及第二连接部121，第一片体131设置在连接片12远离集流盘本体11的一面，且第一片体131与连接柱132的一端固定连接，所述第二片体133设置在所述集流盘本体11远离所述连接片12的一面，且所述第二片体133与所述连接柱132的另一端固定连接。

由此设置，集流盘本体11上的第一连接部111套设在连接柱132上，其外表面与第二片体133外表面相接触，连接片12上的第三连接部122套设在连接柱132上，其外表面与第一片体131表面相接触，集流盘本体11和连接片12被限定在第一片体131和第二片体133之间，集流盘本体11和连接片12通过连接柱132可以转动连接，同时，第一片体131和第二片体133之间预留有集流盘本体11和连接片12转动的间隙，由此即可保证集流盘本体11和连接片12能够电连接，又能保证二者可以转动连接。

由于集流盘和连接片12本体之间存在转动间隙，这些间隙会增大其接触内阻，导致过流能力下降。为此，本实施例的连接组件13还包括位于所述连接片12和集流盘本体11之间的弹片134，弹片134套设在所述连接柱132上，所述的弹片134的一端与所述连接片12抵持，所述弹片134的另一端与所述集流盘本体11抵持。

由此设置，通过弹片134的弹性力，将集流盘本体11朝第二片体133方向推挤，连接片12朝第一片体131方向推挤，使集流盘本体11和第二片体133紧密贴合，连接片12和第一片体131紧密贴合，通过连接柱132来实现集流盘本体11和连接片12的过流，在满足连接片12和集流盘本体11之间可转动的前提下，通过弹片134提高连接片12和集流盘本体11之间的电连接可靠性，避免连接片12和集流盘因存在转动间隙造成接触不良，导致过流能力下降。

本发明还提供了一种电池盖板组件2，参照附图3-6所示，包括盖板21、极柱22及所述的集流盘组件1，极柱22固定设置在盖板21中心，且与盖板21电性隔离，连接片12通过第二连接部121与极柱22固定连接。

进一步的，电池盖板组件2还包括上绝缘件23、下绝缘件24及铆接件25，极柱22、上绝缘件23、盖板21、下绝缘件24及连接片12依次通过铆接件25连接。在本实施例中，铆接件25穿过连接片12上的第二连接部121，然后依次穿过下绝缘件24、盖板21、上绝缘件23、来实现和极柱22进行铆接。在本实施例中，上绝缘件23用来使极柱22和盖板21之间保持电性隔离，下绝缘用来使集流盘组件1和盖板21之间保证电性隔离。在本实施例中，第二连接部121也配置为通孔。

为了实现铆接件25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26，密封件26设置在盖板21与铆接件25之间，一方面，使铆接件25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。

本发明还提供了一种圆柱电池3，参照附图7和8所示，包括壳体31、卷芯32及如所述的电池盖板组件2，卷芯32设置于所述壳体31中，电池盖板组件2中的集流盘本体11与所述卷芯32的正极端焊接，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。

在上述实施例中，当壳体31为两端开口时，可以设置两个电池盖板组件2，一个电池盖板组件2和卷芯32正极端焊接，另一个电池盖板组件2和卷芯32负极端焊接。

当壳体31为一端开口时，卷芯32入壳后，其负极端可以和壳体31底面进行激光穿透焊。

为了方便卷芯32负极端和壳体31的焊接，本实施例的圆柱电池3还包括负极集流盘33，所述负极集流盘33中心处固定设置有焊接部331，所述壳体31底面中心处开设有贯通孔311，所述焊接部331穿过所述贯通孔311并与所述壳体31焊接。由此设置，焊接部331穿过贯通孔311，方便壳体31和焊接部331实施焊接，同时方便检测焊接效果。

焊接部331中心开设有注液孔3311，相对于传统盖板21偏心位置注液而言，通过在焊接部331中心设置注液孔3311，注液时更加均匀，可以实现电解液由卷芯32中部快速渗透到极片中，注液速度更快，有利于提高注液生产效率。

负极集流盘33上设置有多个焊接区域，焊接区域绕焊接部331中心轴线等间距布置，焊接区域用于和卷芯32的负极端焊接。由此设置，相邻两个焊接区域之间的区域可以方便电解液进行渗透。

在本实施例中，壳体31底面设置有防爆刻痕。由此设置，当电池内压过大时，可以冲破防爆刻痕进行泄压。

本发明公开的圆柱电池3，因其使用了集流盘组件1，且本发明公开的集流盘组件1，无需进行集流盘的弯折，可以在圆柱电池3高度方向上可以提高卷芯32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。

另外，因传统的集流盘折弯后，集流盘在电池内部持续受力，造成应力集中导致集流盘断裂产生的电池安全风险，同时集流盘折弯处受弹力作用，卷芯32在壳体31轴向方向会发生窜动，而本发明公开的集流盘组件1和盖板之间紧凑连接来构成电池盖板组件2，则不会发生集流盘断裂风险，也不会发生卷芯32在壳体31内轴向移动问题，从而保证了圆柱电池3的安全性和稳定性。

本发明还公开了一种圆柱电池的装配工艺，包括以下步骤：

S1、将揉平后的卷芯32负极端和负极集流盘33同心接触并焊接，将卷芯32正极端和集流盘本体11同心接触并焊接；

S2、将连接片12相对于集流盘本体11水平旋转，使盖板及连接片12同步覆盖到集流盘本体11表面，并使卷芯32中心和盖板中心同轴；

S3、将卷芯32入壳，对负极集流盘33与壳体31内底面焊接，再将盖板21与壳体31的开口端焊接。

作为一种实施方式而言，当壳体31为两端开口时，可以设置两个电池盖板组件2，一个电池盖板组件2中的集流盘本体11和卷芯32正极端焊接，然后卷芯32入壳，再将另一个电池盖板组件2中的集流盘本体和卷芯32负极端焊接，最后将两个电池盖板组件2中的盖板21分别与壳体开口端焊接，完成圆柱电池3的装配。

作为另一种实施方式而言，当壳体31为一端开口时，电池盖板组件2中的集流盘本体11和卷芯32正极端焊接，然后卷芯32入壳，将电池盖板组件2中的盖板21与壳体开口端焊接，再将卷芯32的负极端和壳体31底面进行激光穿透焊，完成圆柱电池3的装配。

作为第三种实施方式，当壳体31为一端开口时，电池盖板组件2中的集流盘本体11和卷芯32正极端焊接，卷芯32的负极端与负极集流盘33焊接，然后卷芯32入壳，使负极集流盘33上的焊接部331穿过贯通孔311，将焊接部331和壳体31底面焊接，再将盖板21和壳体31开口端实施焊接，通过焊接部331上的注液孔3311向壳体31内进行注液，完成圆柱电池3的装配。

以上所述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)

1.一种集流盘组件，其特征在于，包括：

集流盘本体(11)，所述集流盘本体(11)一端具有第一连接部(111)；

连接片(12)，所述连接片(12)长度方向两端分别具有第二连接部(121)和第三连接部(122)，所述第二连接部(121)用于和电池盖板(21)中心固定连接，所述第三连接部(122)和所述第一连接部(111)转动连接；

所述集流盘本体(11)中心到所述第一连接部(111)的间距和所述第二连接部(121)到所述第三连接部(122)的间距相等。

2.如权利要求1所述的集流盘组件，其特征在于：所述集流盘组件(1)还包括设置在所述第一连接部(111)和第二连接部(121)之间的连接组件(13)，所述连接组件(13)用于将所述集流盘本体(11)和所述连接片(12)进行转动连接。

3.如权利要求2所述的集流盘组件，其特征在于：所述连接组件(13)包括第一片体(131)、连接柱(132)及第二片体(133)，所述第一连接部(111)和第二连接部(121)均配置为通孔，所述连接柱(132)穿过所述第一连接部(111)及第二连接部(121)，所述第一片体(131)设置在所述连接片(12)远离所述集流盘本体(11)的一面，且所述第一片体(131)与所述连接柱(132)的一端固定连接，所述第二片体(133)设置在所述集流盘本体(11)远离所述连接片(12)的一面，且所述第二片体(133)与所述连接柱(132)的另一端固定连接。

4.如权利要求3所述的集流盘组件，其特征在于：所述连接组件(13)还包括位于所述连接片(12)和集流盘本体(11)之间的弹片(134)，所述弹片(134)套设在所述连接柱(132)上，所述的弹片(134)的一端与所述连接片(12)抵持，所述弹片(134)的另一端与所述集流盘本体(11)抵持。

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组件(1)，其特征在于：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，所述连接片(12)通过所述第二连接部(121)与所述极柱(22)固定连接。

6.如权利要求5所述的电池盖板组件，其特征在于：还包括上绝缘件(23)、下绝缘件(24)及铆接件(25)，所述极柱(22)、上绝缘件(23)、盖板(21)、下绝缘件(24)及连接片(12)依次通过所述铆接件(25)连接。

7.一种圆柱电池，包括壳体(31)、卷芯(32)及如权利要求6所述的电池盖板组件(2)，其特征在于：所述卷芯(32)设置于所述壳体(31)中，所述电池盖板组件(2)中的集流盘本体(11)与所述卷芯(32)的正极端焊接，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。

8.如权利要求7所述的圆柱电池，其特征在于：还包括负极集流盘(33)，所述负极集流盘(33)中心处固定设置有焊接部(331)，所述壳体(31)底面中心处开设有贯通孔(311)，所述焊接部(331)穿过所述贯通孔(311)并与所述壳体(31)焊接，所述焊接部(331)中心开设有注液孔(3311)，所述负极集流盘(33)上设置有多个焊接区域，述焊接区域绕焊接部(331)中心轴线等间距布置，所述焊接区域用于和卷芯(32)的负极端焊接。

9.如权利要求8所述的圆柱电池，其特征在于：所述壳体(31)底面设置有防爆刻痕。

10.一种圆柱电池的装配工艺，利用了如权利要求8所述的圆柱电池(3)，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将揉平后的卷芯(32)负极端和负极集流盘(33)同心接触并焊接，将卷芯(32)正极端和集流盘本体(11)同心接触并焊接；

S2、将连接片(12)相对于集流盘本体(11)水平旋转，使盖板及连接片(12)同步覆盖到集流盘本体(11)表面，并使卷芯(32)中心和盖板中心同轴；

S3、将卷芯(32)入壳，对负极集流盘(33)与壳体(31)内底面焊接，再对盖板(21)与壳体(31)的开口端焊接。

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