CN201374350Y - 电池盖板组件、电池及电池组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电池盖板组件、电池及其电池组，电池盖板组件包括盖板、空心铆钉、密封件、电极端子；盖板上设有通孔，通孔与空心铆钉的中空部分相通，电极端子为片状；密封件在空心铆钉内，电极端子从密封件中穿过，空心铆钉夹持所述密封件以密封电极端子；密封件高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构。电池为使用该电池盖板组件的电池，电池组为多个上述电池连接而成的电池组，由于采用了密封件高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构，以密封电极端子的方案，所以当电池受到外力的冲击而致使电极端子发生变形时，外露的密封材料可以很好的防止电极端子和铆钉之间的短路，提升了电池的安全性能。

Description

电池盖板组件、电池及电池组

【技术领域】

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及电池盖板组件领域，电极端子为片状的电池串联或并联形成电池组的领域。

【背景技术】

在石油日益紧缺的现代社会，电动车成为人们考虑的替代车。在电动车、混合动力等交通工具中，一般都是采用由多个电池连接而成的动力电池组，以此来满足大功率输出的需求。传统的电池组连接结构如图1所示，在此动力电池组10中，由于采用螺钉和螺母作为电池的正极柱22、负极柱24，用连接件40进行串联操作，所以该连接方式存在接触内阻大、电池组重量较重等诸多缺陷。同时如果螺母和螺钉之间出现松动，则接触内阻会更大，且有可能导致密封失效，降低电池可靠性。

鉴于上述动力电池组存在内阻大、重量较重的缺点，本申请人曾实用新型了一种片状引出结构的动力电池，并申请了专利，专利号为ZL200720147273.4，如图2所示，即采用片状引出片22和23代替传统的极柱结构，将电芯的正负极引到电池外部。在该方式中，电芯和引出片之间的连接以及电池1之间的连接都是采用焊接方式完成的，所以相对于螺钉和螺母的连接方式，可以在很大程度上减少电池以及电池组的接触内阻。在此连接方式中，引出片和盖板之间的密封结构图是关键，它直接影响电池的性能。

如图3(a)所示，所述密封结构包括一空心铆钉8和密封件9，密封件9在空心铆钉8内，电极端子2(即为上述引出片，为方便描述，下面都称电极端子)从密封件9中穿过，空心铆钉8夹持所述密封件并形变挤压密封件以密封电极端子；空心铆钉8与盖板7焊接。3(b)所示，空心铆钉8被挤压后成了图示的形状，以达到密封的目的。

然而，本发明人发现，由于密封结构内部的密封件9填充在空心铆钉8内，电极端子2伸出密封件的有一定几率与空心铆钉8连接，而空心铆钉8是导体，且与外壳相连，这样导致有一定几率使整个电池短路，给电池的制造和使用带来风险。

【实用新型内容】

为解决制造和使用电池时，电极端子和空心铆钉易短路的问题，本实用新型提供了一种安全可靠的电池盖板组件。

本实用新型电池盖板组件包括盖板、空心铆钉、密封件、电极端子；盖板上设有通孔，通孔与空心铆钉的中空部分相通，电极端子为片状；密封件在空心铆钉内，电极端子从密封件中穿过，空心铆钉夹持所述密封件以密封电极端子；密封件高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构。

本实用新型同时提供了一种安全可靠的电池。

本实用新型电池包括盖板组件、壳体、极芯及电解液；极芯和电解液封装在所述壳体与盖板组件形成的密封空间内；盖板组件上电极端子一端与极芯电连接，另一端伸出密封空间外作为电池电极。

本实用新型同时提供了一种电池组，由上述电池经过串联或并联或混联连接而成，各电池的片状电极端子通过贴合焊接连接。

本实用新型由于采用了密封件高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构，以密封电极端子的方案，所以当电池受到外力的冲击而致使电极端子发生变形时，外露的密封材料可以很好的防止电极端子和铆钉之间的短路，提升了电池的安全性能。

【附图说明】

图1现有技术中极柱型电池组结构示意图；

图2通过片状电极端子连接的电池组结构示意图；

图3(a)现有技术中密封结构示意图；

图3(b)现有技术中密封结构示意图；

图4本实用新型具体实施方式中盖板组件结构示意图；

图5本实用新型具体实施方式中电极端子上工艺结构示意图；

图6本实用新型具体实施方式中优选盖板组件结构示意图；

图7本实用新型具体实施方式中盖板保护件一体结构示意图；

图8-图11本实用新型具体实施方式中盖板保护件为分体式互扣式结构示意图；

【具体实施方式】

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图4所示，盖板组件包括盖板7，空心铆钉8，注塑件及电极端子2，盖板7上设有通孔，通孔处焊接一空心铆钉8，空心铆钉8的中空部分与盖板7上通孔相通；将电极端子2穿过空心铆钉8及盖板7上通孔，然后通过往空心铆钉8及盖板7通孔内注入密封材料注塑，在空心铆钉8和盖板7上通孔内形成一密封件9，此时电极端子2被注塑在密封件9中，使密封件9高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构90以密封电极端子2；优选地，密封件9还可在盖板7下端形成绝缘部分，作为隔圈91以防止极耳与盖板7电连接。

空心铆钉8和密封件9可称为密封结构，电极端子2通过该密封结构密封，密封件9在空心铆钉8内，电极端子2从密封件9中穿过，空心铆钉8夹持所述密封件9以密封电极端子2；密封件9高出空心铆钉8上部并包住空心铆钉8上部形成翻边结构90。

本实施例的盖板7上设有一通孔，一空心铆钉8与该通孔相通，另盖板7上还设有注液孔，用于向壳体内通入电解液，如果为两块盖板7，则只需其中的一块盖板7上设置注液孔即可。

电极端子2(或称电极引出片)为铜、铝、镍等金属。优选地，为增强电极端子2与密封件9之间的粘结强度，电极端子2上具有增加与密封材料粘结强度的工艺结构11。比如突起、通孔等增加电极端子2表面粗糙面或不平的结构。或等同的替代手段，这些，对于机械工程师来说，应是在本实施例的启示下极易想到的，如图5所示，该工艺结构11等间距地分布于电极端子2的片状平面上，并贯穿电极端子2的横截面。工艺结构11可为任意形状和大小。其中，形状优选为圆形、方形、菱形。

如图4所示，密封结构中的密封件9为密封材料注塑成型，密封材料是可以是塑料，如可采用但不限于PFA(注塑级全氟烷氧基共聚物)、PES(聚苯醚砜)、PPS(聚苯硫醚)、改性PP(改性聚丙稀)等，可以是橡胶，比如可选用但不限于三元乙丙，可选用树脂，比如可选用但不限于环氧树脂、酚醛改性环氧树脂等，或者选用粘合胶，可选用但不限于双组分环氧树脂胶、热熔胶等，必须具有绝缘特性、耐电解液和氢氟酸、可以与铜铝不锈钢金属粘合的材料。密封材料优选采用PPS(聚苯硫醚)。

空心铆钉8为中空结构，空心铆钉8的材料本例中选择不锈钢，也可根据需要选择其它材质，且根据需要，可以在空心铆钉8上设置增加强度的加强筋10。

一般盖板7下面设有绝缘的隔圈91，该各圈用于隔离极芯和盖板7。隔圈可以与盖板组件为一体结构，成为盖板组件的一部分。

优选地，为增强电极端子2与密封件9之间的粘结强度，可在电极端子2上增加与密封材料粘合强度的工艺结构11。

盖板组件制造方法描述如下：

制造盖板7和空心铆钉8；盖板7上具有一通孔，将具有通孔的盖板7和空心铆钉8焊接为一体，空心铆钉内中空部分与通孔相通；然后将电极端子2穿过空心铆钉8，然后通过往空心铆钉8内注入密封材料注塑，在空心铆钉8内形成一密封件9，此时电极端子2被注塑在密封件9中，使密封件9高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构90以密封电极端子2；

注塑时，原有隔圈91部件可作为密封件9的一部分被注塑在盖板7上，由于该密封结构是先将铆钉和盖板7焊接成一体后再加入密封材料注塑，在简化制作工艺的同时也降低了密封失效的隐患。所以和先注塑再焊接工艺相比，既简化了工艺，又避免了铆钉和盖板7焊接时产生的热量损坏密封材料的现象。

优选地，可以在密封材料与电极端子2、空心铆钉8和盖板7的接触面上加入粘合剂进一步加强密封效果。

根据需要，可以在空心铆钉8上设置增加强度的加强筋10。

制造时，可以先在往空心铆钉8内注入密封材料注塑前，先对片状电极端子2、盖板7和铆钉进行粗化处理。

实施例2

本实用新型公开了一种电池(或称单体电池)，包括壳体(图中未示出)、盖板组件、电解液及极芯，盖板组件实施例1中已详细描述，包括盖板7、空心铆钉8、密封件9及电极端子2；极芯和电解液封装在所述壳体与盖板组件形成的密封空间内；极芯与电极端子2电连接，电极端子2包括正极端子和负极端子；盖板7上设有通孔，电极端子2穿过所述通孔引出作为正极、负极，空心铆钉8和密封件9可称为密封结构，电极端子2通过该密封结构密封，密封件9在空心铆钉8内，电极端子2从密封件9中穿过，空心铆钉8夹持所述密封件9以密封电极端子2；密封件9高出空心铆钉8上部并包住空心铆钉8上部形成翻边结构90。

本实施例中描述的盖板7，电池端子2及密封结构构成实施例1中的盖板组件。

极芯包括正极片、隔膜、负极片，根据形成的方式不同，可以分为卷绕式极芯和叠片式极芯，所谓卷绕式极芯即为一正极片，隔膜，负极片通过卷绕的方式形成的极芯，从各正极片、负极片上各分别引出一正极耳、负极耳，本实用新型将正极耳、负极耳之间引出电池1外边作为电极，即为上文说的电极端子2，即正极端子和负极端子。而叠片式电池为多个正极片、隔膜、负极片、隔膜...依次折叠而成，每个正极片上引出一正极耳，每个负极片上引出一负极耳，因此必须将多个正极耳通过一正极引出片连接在一起引出作为电池正极，将多个负极耳通过一负极引出片连接在一起引出作为电池负极，则该正极引出片即为正极端子，该负极引出片即为负极端子。连接方式为焊接，焊接可以为超声波焊、冷压焊、激光焊、钎焊、闪光对焊、摩擦焊、电阻焊。

因正极片、隔膜、负极片为本领域技术人员所公知，极芯的制做方法亦为本领域技术人员所公知，因此不再熬述。

壳体一般为钢壳或铝壳，根据需要选择材质，盖板7亦为金属材料。本例中盖板7选择不锈钢，根据需要正极端子、负极端子可以从电池1的同一侧引出，比如都从电池1的顶端引出，如图2中的电池1即为从同一侧引出，此时需要一个盖板7，但盖板7上穿过两电极端子2；也可分别从电池的两侧引出，则此时需要两个盖板7，分别设置在空心套筒装的壳体两侧，正极端子和负极端子分别从两侧引出，然后两盖板7与壳体焊接密封。

如图4所示，密封结构中的密封件9为密封材料注塑成型，密封材料是可以是塑料，如可采用但不限于PFA(注塑级全氟烷氧基共聚物)、PES(聚苯醚砜)、PPS(聚苯硫醚)、改性PP(改性聚丙稀)等，可以是橡胶，比如可选用但不限于三元乙丙，可选用树脂，比如可选用但不限于环氧树脂、酚醛改性环氧树脂等，或者选用粘合胶，可选用但不限于双组分环氧树脂胶、热熔胶等，必须具有绝缘特性、耐电解液和氢氟酸、可以与铜铝不锈钢金属粘合的材料。密封材料优选采用PPS(聚苯硫醚)。

空心铆钉8为中空结构，空心铆钉8的材料本例中选择不锈钢，也可根据需要选择其它材质，且根据需要，可以在空心铆钉8上设置增加强度的加强筋10。

注塑时，将空心铆钉8置于模具中，然后将电极端子2从空心铆钉8的中空部分通过，然后注塑，形成如图4所示的密封结构，且模具必须能使得注塑后有部分密封材料在铆钉上部形成翻边结构90。不同材料之间的粘合力和结合力以及密封材料外包铆钉的结构，能够保证一定压力下的气密性、透水性要求；和原有机械密封相比，具有更高的密封可靠性。由于采用了密封材料外包铆钉的翻边结构90，所以当电池受到外力的冲击而致使电极端子2发生变形时，外露的密封材料可以很好的防止电极和空心铆钉8之间的短路，提升了电池的安全性能。

注塑完后将空心铆钉8焊接到盖板7上。

作为替代方案，也可先将铆钉焊接到盖板7上，然后将盖板7和铆钉焊接后的结构放入模具中进行注塑，注塑后同样在铆钉上部形成翻边结构90，且可将盖板7下面的隔圈91一体注塑在盖板7上。这样简化制作工艺的同时也降低了密封失效的隐患。又避免了铆钉和盖板7焊接时产生的热量损坏密封材料的现象。因此优选此种方式进行。

为保证电池的安全性能，可以在电池1内设置温度保护器件、安全阀等，为本领域技术人员所公知，因此不多作描述。

电池制造方法主要包括如下步骤：

制造电池盖板组件，制造极芯及壳体；

将极芯放置在壳体内，并将盖板组件上的电极端子在盖板下的一端与极芯连接；

将盖板组件与壳体焊接密封，形成一密封空间，极芯在所述密封空间内，然后向密封空间内注入电解液。

下面进一步说明。

制造极芯：即制作正极材料，制作负极材料，然后铝箔上涂敷正极材料作为正极片，在铜箔上涂敷负极材料作为负极片，制作合适长度和宽度的隔膜，然后卷绕或叠置而成极芯，该步骤为本领域技术人员所公知，不多作叙述。

制造壳体：用现有已知的技术，如冲压形成，可市购获得。

然后将极芯放置在壳体内，并将电极端子2在盖板7下的一端与极芯通过焊接连接；焊接的方式可选用常用的焊接方式，比如前文中提到的冷压焊、超声波焊、激光焊、钎焊、闪光对焊、摩擦焊、电阻焊等，优选采用冷压焊。

然后焊接壳体与盖板组件，然后往内注入电解液。

这样经过化成后就成为了可使用的电池。还包括后续包装等步骤，因其为本领域技术人员所公知，不再熬述。

同时，优选地，可在往空心铆钉8内注入密封材料注塑前，先对片状电极端子2、盖板7和铆钉进行粗化处理。所谓粗化处理即为对工件相接触的表面进行毛化等相应工艺的处理，其目的是为了让密封材料与电极端子2、铆钉和盖板7进行更好的连接，更好地实施密封。

优选地，可在注塑完成后，在密封件9与电极端子2、盖板7和铆钉的接触面上注入粘合剂。这样进一步提高粘合力和结合力，能够保证一定压力下的气密性、透水性要求，具有更高的密封可靠性。

在制作空心铆钉8时，优选在空心铆钉8上制作加强筋10以提高加强筋10强度。

优选地，还包括在电极端子2上设置增加与密封件9粘合性的工艺结构11得步骤。该工艺结构11等间距地分布于电极端子2的片状平面上，并贯穿电极端子2的横截面。工艺结构11可为任意形状和大小。其中，形状优选为圆形、方形、菱形。

实施例3

本实施例主要介绍动力电池组，将实施例2中制得的电池1根据所需要输出的电流和电压串联或并联或混联的方式连接。

电池1之间可以为串联或并联的连接关系，可以通过以不同的方式通过连接电池1的电极端子2来实现多个电池1之间的串联或并联。如图2所示，电池1之间为串联，一个电池1的一个电极端子2与相邻的一个电池1的极性相反的电极端子2连接，并且另一个电极端子2与另一个相邻的电池1的极性相反的电极端子2连接。电池1进行串联的方式包括但不限于如下方式：位于一端的电池1的负极端子23与相邻的电池1的正极端子22连接，或者位于一端的电池1的正极端子22与相邻的电池1的负极端子23连接，依此类推，两个相邻的电池1的极性相反的一对电极端子2焊接，从而得到的电池组的两端的两个电池1各有一个电极端子2未与其它电极端子2连接，并且这两个电极端子2的极性相反，作为电池组的正负极。

电极端子2之间的连接方式为贴合，只要将需要连接的片状电极端子2贴合在一起并且使电极端子2之间有一定的连接强度即可，优选情况下，将片状电极端子2焊接。焊接可以为现有的各种焊接方法，例如冷压焊、超声波焊、激光焊、钎焊、闪光对焊、摩擦焊、电阻焊等，优选采用冷压焊。使用冷压焊仅需提供足够的静压力就可以实现可靠焊接，且焊接过程中被焊对象发热量小、无震动和无相对位移。

实施例4

如图6所示，优选地，还可以再盖板7上设置一绝缘的盖板保护件3，盖板保护件3将电极端子2与盖板7绝缘隔离。

盖板保护件3可选用具有绝缘特性、耐电解液并阻燃的材料制成，例如塑料、橡胶、树脂，其中塑料可采用但不限于PFA、PES、改性PP，橡胶可选用但不限于三元乙丙橡胶，树脂可选用但不限于环氧树脂、酚醛改性环氧树脂等，其中盖板保护件3材料优选为橡胶。

如图7、图8中所示，盖板保护件3上设有可让电极端子2引出的孔30。还可在盖板上设置电极标记，比如图7、图8中的负极标记31。

盖板保护件3为一体结构或分体结构，且盖板保护件3的形状与盖板组件相匹配，分体结构将孔30分开。图7即为一体式结构示意图。

分体结构为互扣式结构。盖板被分成了两部分，比如盖板的一部分设有凸部33，则另一部分上设有对应的凹部34，该凸部、凹部可为对应的三角形、梯形、正方形、长方形或“U”形等任意配合结构。比如图8中凸部33和凹部34为对应的梯形；两部分互扣以后的形状如图9所示，比如图10中凸部33和凹部34为对应的长方形；比如图11中凸部33和凹部34为对应的U形；互扣式结构有利于分体结构的卡合，使连接更牢固。在电池装配过程中，将使得装配更加简单方便。

现行电极端子2位于电池1外的部分为弯折结构，以方便与其它电池1贴合连接，且有一定的硬度，采用将盖板保护件3上的孔一分为二的分体结构，这样绕过电极端子的弯折部位直接从两边将极耳引出片卡合在盖板保护件上的孔内。大大减少极耳引出片从盖板保护件3上的孔中引出的难度。

如图7、图8所示，盖板保护件3上设有利于安全阀打开时泄压的排气孔32，为了保护安全阀免受外力的冲击破坏，该排气孔优选为交叉栅栏结构。

盖板7边缘设有凸台5，由于电池1外还需包覆一层绝缘胶纸；在没有盖板保护件3的情况下，绝缘胶纸要包覆盖板边缘的凸台3的侧面和上面，凸台的四角易刺破绝缘胶纸，从而增加了电池的安全隐患。本实用新型中盖板保护件边缘具有台阶结构，可完全包覆盖板。所以绝缘胶纸只须包覆凸台5的侧面，从而避免凸台的死角刺破绝缘胶纸，消除电池安全隐患。

优选地，位于盖板7外作为电池电极的电极端子2上具有凹槽4。当受到机械外力后凹槽4断裂起安全作用。

凹槽4可以采用机械领域任意熟知的方法制备，或者用冲压等方法制成；凹槽4的深度为电极端子厚度的10％-95％；所述凹槽4的宽为电极端子2宽度的50％-500％；电极端子上的凹槽可以为一条或者多条。

电极端子2的厚度可根据电池的种类和制备需要而定，按照本实用新型的具体实施方案，所述电极端子2的厚度为0.2-20毫米，优选2.5毫米。

电极端子2可以采用本领域公知的各种导电材料制成，如纯铜或者纯铝；可以根据电池型号确定；电极端子2材料为纯铜时，此时凹槽4的深度相当于电极端子2厚度的50％-90％，凹槽4的宽度是凹槽4深度的100％-500％，电极端子2材料为纯铝时，凹槽4的深度相当于电极端子2厚度的30％-80％，凹槽宽度是凹槽深度的100％-300％。

优选地，凹槽4内填充有软性且有导电能力和一定结合强度的填充物，所述填充物可以为锡、导电塑胶、导电橡胶等。

Claims (17)

1，一种电池盖板组件，其特征在于：包括盖板、空心铆钉、密封件、电极端子；

所述盖板上设有通孔，空心铆钉设置在盖板上，所述通孔与空心铆钉的中空部分相通，电极端子为片状；

密封件在空心铆钉内，电极端子从密封件中穿过，空心铆钉夹持所述密封件以密封电极端子；密封件高出空心铆钉上部并包住空心铆钉上部形成翻边结构。

2，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：所述空心铆钉与盖板为一体结构，空心铆钉中空部分与盖板上通孔相通。

3，如权利要求1或2所述的电池盖板组件，其特征在于：所述密封件与电极端子的接触面上注入有粘合剂。

4，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：密封结构为空心铆钉和密封件注塑成型。

5，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：所述空心铆钉上设置有增加强度的加强筋。

6，如权利要求1或2或4或5所述的电池盖板组件，其特征在于：所述电极端子上设有增加与密封件粘合性的工艺结构。

7，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：所述密封件在空心铆钉内注塑成型。

8，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：密封件通过盖板通孔在盖板下表面形成隔圈。

9，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：密封件为具有绝缘特性、耐电解液和氢氟酸、可以与铜铝不锈钢金属粘合的材料。

10，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：所述盖板上具有一绝缘的盖板保护件，所述盖板保护件将电极端子与盖板绝缘隔离。

11，如权利要求1所述的电池盖板组件，其特征在于：所述盖板保护件为分体式互扣结构。

12，如权利要求1或10或11所述的电池盖板组件，其特征在于：位于盖板组件外作为电池电极的电极端子上具有贯穿于所述电极端子表面的凹槽。

13，如权利要求12所述的电池盖板组件，其特征在于：凹槽内填充有软性且有导电能力和一定结合强度的填充物。

14，一种电池，其特征在于：包括权利要求1-13中任意一项所述的盖板组件、壳体、极芯及电解液；

所述极芯和电解液封装在所述壳体与盖板组件形成的密封空间内；盖板组件上电极端子一端与极芯电连接，另一端伸出密封空间外作为电池电极。

15，如权利要求14所述的电池，其特征在于：所述壳体为一端开口的长方体形，所述盖板组件与壳体在开口处配合密封，盖板组件上伸出两个电极端子，分别作为电池的正极、负极。

16，如权利要求14所述的电池，其特征在于：所述壳体为两端开口的长方体形，两端开口通过两个盖板组件密封，分别作为电池的正极、负极，从电池的两侧引出。

17，一种电池组，其特征在于：由多个如权利要求14-16中任意一项所述的电池连接而成，各电池的片状电极端子通过贴合焊接连接。

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