CN209515761U - 一种电化学器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电化学器件，包括方形的壳体，壳体内设有电芯，电芯的两端分别连接电极组件，电极组件包括电极极柱，壳体的一端设有用于供电芯极柱从外到内进入的开口，另一端的端面中部设有开孔，端面的开孔端上注塑有透明绝缘密封垫，靠近壳体开口端的电极组件连接有端盖，端盖边缘与壳体开口端焊接封堵，靠近壳体开孔端的电极极柱从开孔处穿出，靠近壳体开孔端的电极极柱上注塑有绝缘密封圈，绝缘密封圈与透明绝缘密封垫相接触，且接触面相互粘结密封后通过激光穿透焊焊接。本实用新型入壳难度低，工艺简单，操作性强，有效提高生产效率、能量密度；将粘结与激光穿透焊两种工艺结合在一起，保证连接处的密封性，有效防止壳体内电解液溢出。

Description

一种电化学器件

技术领域

本实用新型属于电化学技术领域，具体涉及一种电化学器件。

背景技术

方形铝壳锂电池早期主要用在小型数码电子用品上，随着技术的发展和领域的拓展，方形铝壳锂电池开始向摩托车、汽车、电动工具、电动车领域发展，特别是近期用作车用大功率充放电电源发展迅速，但传统的锂电池设计采用钢壳、铝塑膜或塑壳等设计，电芯极柱与壳盖先连接之后整体入壳，再将其与壳体焊接、封堵，这种入壳方式使得连接件易折断或可能与壳体接触短路，造成入壳难度大，且存在密封不严的问题。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种电化学器件，使电芯入壳难度降低，连接件不易受损，密封严且强度大，增加电池的能量密度。

本实用新型的目的是以下述方式实现的：

一种电化学器件，包括方形的壳体，壳体内设有电芯，电芯的两端分别连接电极组件，电极组件包括电极极柱，所述壳体的一端设有用于供电芯极柱从外到内进入的开口，另一端的端面中部设有开孔，端面的开孔端上注塑有透明绝缘密封垫，靠近壳体开口端的电极组件连接有端盖，端盖边缘与壳体开口端焊接封堵，靠近壳体开孔端的电极极柱从开孔处穿出，靠近壳体开孔端的电极极柱上注塑有绝缘密封圈，绝缘密封圈与透明绝缘密封垫相接触，且接触面相互粘结密封后通过激光穿透焊焊接。

所述透明绝缘密封垫为U型体，U型体的内侧面紧贴且包裹壳体开孔端端部，所述绝缘密封圈为平面状，透明绝缘密封垫的下表面与绝缘密封圈的上表面相接触。

所述靠近壳体开口端的电极组件包括极柱Ⅱ和绝缘密封圈Ⅱ，极柱Ⅱ从端盖Ⅰ中部穿出，极柱Ⅱ与端盖Ⅰ、绝缘密封圈Ⅱ连接在一起，绝缘密封圈Ⅱ也为U型。

所述透明绝缘密封垫为平面状且位于壳体外，所述绝缘密封圈为L型，L型的一边沿电极极柱向壳体开孔处延伸且位于壳体开孔端面与电极极柱之间，透明绝缘密封垫与绝缘密封圈相接触。

所述靠近壳体开口端的电极组件与靠近壳体开孔端的电极组件的结构相同，靠近壳体开口端的电极组件和端盖之间的连接方式与靠近壳体开孔端的电极组件和壳体开孔端面的连接方式相同。

所述透明绝缘密封垫为透明塑料的绝缘密封垫。

所述电芯的两端形成有正极全极耳和负极全极耳，正极全极耳和负极全极耳分别与电极组件焊接。

相对于现有技术，本实用新型的优点如下：

1.将焊接好的电极极柱穿过留有开孔的壳体，使极柱上的绝缘密封圈与壳体开孔处的透明绝缘密封垫压紧密封，入壳难度低，工艺简单，操作性强，有效提高生产效率，适合规模化生产，减小了预留的装配空间，提高了电池的空间利用率，进而提高了能量密度。

2.用绝缘胶水将绝缘密封圈和透明绝缘密封垫粘接之后，再用激光穿透焊将绝缘密封圈和透明绝缘密封垫焊接，两种工艺结合在一起，保证连接处的密封性，有效防止壳体内电解液溢出；

3.用激光穿透焊将绝缘密封圈和透明绝缘密封垫焊接密封，可实现精准密封，保证在壳体开孔端与电极极柱之间极细的间隔内将其密封，对连接件不产生影响。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是实施例1的图1的A-A剖视图。

图3是图2的部分放大图。

图4是实施例2的图1的A-A剖视图。

图5是图4的部分放大图。

其中，1是壳体；2是电极组件Ⅰ，21是极柱Ⅰ，22是汇流片Ⅰ，23是绝缘密封圈Ⅰ；3是电芯；4是电极组件Ⅱ，41是极柱Ⅱ，42是汇流片Ⅱ，43是端盖Ⅰ，44是绝缘密封圈Ⅱ；5是透明绝缘密封垫Ⅰ；6是端盖Ⅱ；7是电极组件Ⅲ，71是绝缘密封圈Ⅲ，72是透明绝缘密封垫Ⅱ；8是电极组件Ⅳ，81是绝缘密封圈Ⅳ，82是透明绝缘密封垫Ⅲ。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3所示，一种电化学器件，包括方形的壳体1，壳体1内设有电芯3，电芯3的两端分别连接电极组件，电极组件包括电极极柱，所述壳体1的一端设有用于供电芯极柱从外到内进入的开口，即图2中壳体1的下端，另一端的端面中部设有开孔，即图2中壳体1的上端，端面的开孔端上注塑有透明绝缘密封垫Ⅰ5，靠近壳体1开口端的电极组件连接有端盖Ⅰ43，端盖Ⅰ43边缘与壳体1开口端焊接封堵，靠近壳体开孔端的电极极柱从开孔处穿出，靠近壳体开孔端的电极极柱上注塑有绝缘密封圈Ⅰ23，绝缘密封圈Ⅰ23与透明绝缘密封垫Ⅰ5相接触，且接触面粘结密封，透明绝缘密封垫Ⅰ5的位于壳体1开孔端与电极极柱之间的部分与绝缘密封圈Ⅰ23通过激光穿透焊焊接。

上述电极组件分为电极组件Ⅰ2和电极组件Ⅱ4，其中一个为正极，一个为负极，电极组件Ⅰ2由极柱Ⅰ21、汇流片Ⅰ22和绝缘密封圈Ⅰ23组成，极柱Ⅰ21、汇流片Ⅰ22和绝缘密封圈Ⅰ23事先连接或注塑好，电极组件Ⅱ4由极柱Ⅱ41、汇流片Ⅱ42和绝缘密封圈Ⅱ44组成，极柱Ⅱ41、汇流片Ⅱ42、端盖Ⅰ43和绝缘密封圈Ⅱ44事先连接或注塑好，为现有技术。本实用新型的铝壳可以为纯铝的，也可以是铝镁合金的。

优选地，所述透明绝缘密封垫Ⅰ5为U型体，U型体的内侧面紧贴且包裹壳体1开孔端端部，如图3所示，所述绝缘密封圈Ⅰ23为平面状，透明绝缘密封垫Ⅰ5的下表面与绝缘密封圈Ⅰ23的上表面相接触。

所述靠近壳体1开口端的电极组件Ⅱ4包括极柱Ⅱ41和绝缘密封圈Ⅱ44，极柱Ⅱ41从端盖Ⅰ43中部穿出，极柱Ⅱ41与端盖Ⅰ43、绝缘密封圈Ⅱ44连接在一起，绝缘密封圈Ⅱ44也为U型。

优选地，所述透明绝缘密封垫Ⅰ5为透明塑料的绝缘密封垫，当然也可以是其他透明的能与橡胶粘合的材料。

进一步地，所述电芯3的两端形成有正极全极耳和负极全极耳，正极全极耳和负极全极耳分别与电极组件Ⅰ2、电极组件Ⅱ4焊接。

本实用新型电化学器件的制备方法如下：

（1）壳体1的制备：以铝材或铝镁合金为原材料，采用冷拔精抽方法成型出壳体1，壳体1开孔处注塑透明绝缘密封垫Ⅰ5；

（2）端盖Ⅰ43的制备：以铝材或铝镁合金为原材料，运用冲压方法成型出中部开孔的端盖Ⅰ43；

（3）电芯3的制备：采用全极耳卷绕方式制取电芯3，电芯3上形成有正极全极耳和负极全极耳；

（4）电极组件Ⅰ2和电极组件Ⅱ4的制备：将极柱Ⅰ21、汇流片Ⅰ22连接在一起，极柱Ⅰ21上注塑有绝缘密封圈Ⅰ23，形成电极组件Ⅰ2，绝缘密封圈Ⅰ23外侧面涂覆有绝缘胶水；将极柱Ⅱ41、汇流片Ⅱ42连接在一起，端盖Ⅰ43中部开孔处注塑有绝缘密封圈Ⅱ44，极柱Ⅱ41从端盖Ⅰ43中部穿出，绝缘密封圈Ⅱ44与极柱Ⅱ41连接在一起，形成电极组件Ⅱ4；

（5）将电极组件与电芯3连接：采用超声波焊接或超声波焊接后激光焊加强或电磁脉冲焊工艺将电极组件Ⅰ2和电极组件Ⅱ4分别固定连接到电芯3上的全极耳，形成电芯极柱；

（6）入壳制成锂电池：电芯极柱从壳体1开口端进入，电极组件Ⅰ2朝上，电极组件Ⅱ4朝下，使极柱Ⅰ21从壳体1的开孔处穿出，先采用激光焊或摩擦焊焊接工艺将电极组件Ⅱ4上的端盖Ⅰ43焊接、封堵固定于壳体1的开口边缘，然后使绝缘密封圈Ⅰ23与透明绝缘密封垫Ⅰ5压紧粘结，接着采用激光穿透焊通过壳体1开孔端与电极极柱之间的空隙部分，将透明绝缘密封垫Ⅰ5与绝缘密封圈Ⅰ23焊接、密封，从而制成锂电池。

实施例2

如图1、图4、图5所示，一种电化学器件，包括方形的壳体1，壳体1内设有电芯3，电芯3的两端分别连接电极组件，电极组件包括电极极柱，所述壳体1的一端设有用于供电芯极柱从外到内进入的开口，即图4中壳体1的下端，另一端的端面中部设有开孔，即图4中壳体1的上端，端面的开孔端上注塑有透明绝缘密封垫Ⅱ72，靠近壳体1开口端的电极组件连接有端盖Ⅱ6，端盖Ⅱ6边缘与壳体1开口端焊接封堵，靠近壳体1开孔端的电极极柱从开孔处穿出，靠近壳体1开孔端的电极极柱上注塑有绝缘密封圈Ⅲ71，绝缘密封圈Ⅲ71与透明绝缘密封垫Ⅱ72相接触，且接触面粘结密封，透明绝缘密封垫Ⅱ72的位于壳体1开孔端与电极极柱之间的正上方部分与绝缘密封圈Ⅲ71通过激光穿透焊焊接。

上述电极组件分为电极组件Ⅲ7和电极组件Ⅳ8，其中一个为正极，一个为负极，电极组件Ⅲ7由极柱Ⅲ（图中未标出）、汇流片Ⅲ（图中未标出）和绝缘密封圈Ⅲ71组成，极柱Ⅲ、汇流片Ⅲ和绝缘密封圈Ⅲ71事先连接或注塑好；电极组件Ⅳ8由极柱Ⅳ（图中未标出）、汇流片Ⅳ（图中未标出）和绝缘密封圈Ⅳ81组成，极柱Ⅳ、汇流片Ⅳ和绝缘密封圈Ⅳ81事先连接或注塑好，为现有技术。本实用新型的铝壳可以为纯铝的，也可以是铝镁合金的。

优选地，所述透明绝缘密封垫Ⅱ72和透明绝缘密封垫Ⅲ82均为透明塑料的绝缘密封垫，当然也可以是其他透明的能与橡胶粘合的材料。

进一步地，所述透明绝缘密封垫Ⅱ72和透明绝缘密封垫Ⅲ82均为平面状且位于壳体1外，所述绝缘密封圈Ⅳ81与绝缘密封圈Ⅲ71均为L型，L型的一边沿电极极柱Ⅳ向壳体1开孔处延伸且位于壳体1开孔端面与电极极柱Ⅳ之间，透明绝缘密封垫Ⅱ72和透明绝缘密封垫Ⅲ82分别与绝缘密封圈Ⅲ71、绝缘密封圈Ⅳ81相接触。

所述靠近壳体1开口端的电极组件Ⅳ8与靠近壳体1开孔端的电极组件Ⅲ7的结构相同，靠近壳体1开口端的电极组件Ⅳ8和端盖Ⅱ6之间的连接方式与靠近壳体1开孔端的电极组件Ⅲ7和壳体1开孔端面的连接方式相同，即端盖Ⅱ6上事先注塑有透明绝缘密封垫Ⅲ82，上述极柱Ⅳ、汇流片Ⅳ、绝缘密封圈Ⅳ81连接好后，再将绝缘密封圈Ⅳ81与透明绝缘密封垫Ⅲ82粘结后通过激光穿透焊焊接在一起。

进一步地，所述电芯3的两端形成有正极全极耳和负极全极耳，正极全极耳和负极全极耳分别与电极组件Ⅳ8、电极组件Ⅲ7焊接。

本实用新型电化学器件的制备方法如下：

（1）壳体1的制备：以铝材或铝镁合金为原材料，采用冷拔精抽方法成型出壳体1，壳体1开孔处注塑透明绝缘密封垫Ⅱ72；

（2）端盖Ⅱ6的制备：以铝材或铝镁合金为原材料，运用冲压方法成型出中部开孔的端盖Ⅱ6；

（3）电芯3的制备：采用全极耳卷绕方式制取电芯3，电芯3上形成有正极全极耳和负极全极耳；

（4）电极组件Ⅲ7和电极组件Ⅳ8的制备：将极柱Ⅲ、汇流片Ⅲ连接在一起，极柱Ⅲ上注塑有绝缘密封圈Ⅲ71，绝缘密封圈Ⅲ71外侧面涂覆有绝缘胶水，形成电极组件Ⅲ7；将极柱Ⅳ、汇流片Ⅳ连接在一起，极柱Ⅳ上注塑绝缘密封圈Ⅳ81，绝缘密封圈Ⅳ81的外侧面涂覆有绝缘胶水，形成电极组件Ⅳ8；

（5）将电极组件与电芯3连接：采用超声波焊接或超声波焊接后激光焊加强或电磁脉冲焊工艺将电极组件Ⅲ7和电极组件Ⅳ8分别固定连接到电芯3上的全极耳，形成电芯极柱；

（6）入壳制成锂电池：端盖Ⅱ6中部开孔处的外侧事先注塑有透明绝缘密封垫Ⅲ82，极柱Ⅳ从端盖Ⅱ6中部穿出，绝缘密封圈Ⅳ81与透明绝缘密封垫Ⅲ82压紧粘结在一起；电芯极柱从壳体1开口端进入，电极组件Ⅲ7朝上，电极组件Ⅳ8朝下，使极柱Ⅲ从壳体1的开孔处穿出，先采用激光焊或摩擦焊焊接工艺将电极组件Ⅳ8上连接的端盖Ⅱ6焊接、封堵固定于壳体1的开口边缘，然后使绝缘密封圈Ⅲ71与透明绝缘密封垫Ⅱ72压紧粘结，接着采用激光穿透焊将透明绝缘密封垫Ⅱ72与绝缘密封圈Ⅲ71焊接、密封，再采用激光穿透焊将绝缘密封圈Ⅳ81与透明绝缘密封垫Ⅲ82焊接、密封，注入电解液后，焊接密封注液孔，从而制成锂电池。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一种电化学器件，包括方形的壳体，壳体内设有电芯，电芯的两端分别连接电极组件，电极组件包括电极极柱，其特征在于：所述壳体的一端设有用于供电芯极柱从外到内进入的开口，另一端的端面中部设有开孔，端面的开孔端上注塑有透明绝缘密封垫，靠近壳体开口端的电极组件连接有端盖，端盖边缘与壳体开口端焊接封堵，靠近壳体开孔端的电极极柱从开孔处穿出，靠近壳体开孔端的电极极柱上注塑有绝缘密封圈，绝缘密封圈与透明绝缘密封垫相接触，且接触面相互粘结密封后通过激光穿透焊焊接。

2.如权利要求1所述的电化学器件，其特征在于：所述透明绝缘密封垫为U型体，U型体的内侧面紧贴且包裹壳体开孔端端部，所述绝缘密封圈为平面状，透明绝缘密封垫的下表面与绝缘密封圈的上表面相接触。

3.如权利要求2所述的电化学器件，其特征在于：所述靠近壳体开口端的电极组件包括极柱Ⅱ和绝缘密封圈Ⅱ，极柱Ⅱ从端盖Ⅰ中部穿出，极柱Ⅱ与端盖Ⅰ、绝缘密封圈Ⅱ连接在一起，绝缘密封圈Ⅱ也为U型。

4.如权利要求1所述的电化学器件，其特征在于：所述透明绝缘密封垫为平面状且位于壳体外，所述绝缘密封圈为L型，L型的一边沿电极极柱向壳体开孔处延伸且位于壳体开孔端面与电极极柱之间，透明绝缘密封垫与绝缘密封圈相接触。

5.如权利要求4所述的电化学器件，其特征在于：所述靠近壳体开口端的电极组件与靠近壳体开孔端的电极组件的结构相同，靠近壳体开口端的电极组件和端盖之间的连接方式与靠近壳体开孔端的电极组件和壳体开孔端面的连接方式相同。

6.如权利要求1所述的电化学器件，其特征在于：所述透明绝缘密封垫为透明塑料的绝缘密封垫。

7.如权利要求1所述的电化学器件，其特征在于：所述电芯的两端形成有正极全极耳和负极全极耳，正极全极耳和负极全极耳分别与电极组件焊接。