CN210073927U - 电池盖帽和圆柱形电池 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电池盖帽和圆柱形电池，电池盖帽包括：盖板，盖板上开设有呈三角形分布的三个第一通孔；内密封垫，贴靠布置于盖板的内侧，内密封垫上一体成型有分别穿出三个第一通孔外的三个密封套；外密封垫，贴靠布置于所述盖板的外侧，外密封垫上开设有与三个密封套分别对应的三个第二通孔，三个密封套分别伸入三个第二通孔中；导电端板，贴靠布置于外密封垫外侧，导电端板上开设有与三个第二通孔分别对应的三个第三通孔；三颗金属铆钉，这三个金属铆钉穿过前述密封套、第二通孔和第三通孔，而将盖板、内密封垫、外密封垫和导电端板铆压固定。这种电池盖帽可直接焊接装配在电池壳上而无需担心短路问题，同时降低内部电解液泄漏的可能性。

Description

电池盖帽和圆柱形电池

技术领域

本申请涉及电池领域，具体涉及一种电池盖帽以及配置这种电池盖帽的圆柱形电池，尤其是圆柱形的锂离子电池。

背景技术

众所周知，现有电池尤其是圆柱形的锂离子电池一般包括：

一端或两端敞口的电池壳体，

收容于电池壳体内的内芯，以及

封闭于电池壳体敞口端的电极盖帽(正极盖帽或负极盖帽)。

受电池制作工艺以及使用需要的影响，电池壳体通常与内芯的负极导电连接，即电池壳体本身就是电池的负极输出端，而电池壳体一敞口端的电极盖帽通常是与内芯正极相连接的电池的正极输出端(如果电池壳体为两端敞口结构，其一端的电极盖帽是与电池壳体导电连接的负极盖帽，而另一端为正极盖帽；如果电池壳体为仅一端敞口而另一端封闭的带底圆筒结构，那么其封闭端与内芯的负极导电连接，而敞口端的电极盖帽为正极盖帽)。显然，我们也可以将内芯的正极与电池壳体导电连接，而将内芯的负极与敞口端的电极盖帽导电连接。

为了防止电池的正负极短路，在装配正极盖帽时，需要在正极盖帽和电池壳体之间夹设绝缘材质的密封圈，并通过机械滚压方式使电池壳体、密封圈和正极盖帽三者紧压固定在一起。密封圈既起到绝缘隔离电池壳体和正极盖帽的作用，又具有密封功能防止电解液从电池壳体和正极盖帽之间溢出。

然而，上述这种传统的机械封口式电池，其电池壳体、密封圈和正极盖帽三者完全依靠电池壳体的内凹变形来挤压内侧的密封圈和正极盖帽实现密封，而金属材质的电池壳体具有一定的塑性，其长期受到内侧密封圈和正极盖帽的径向向外的挤压力难免会发生径向向外的回弹变形，从而导致对密封圈的径向挤压力减小，密封不严密而出现内部电解液泄漏的问题。而且这种结构的电池在制作过程中，对电池壳体施加的径向向内的机械滚压力时，内侧正极盖帽和密封圈会对电池壳体施加径向向外的反作用力，从而导致电池壳体受滚压而内凹的变形量回弹，不能达到理想的密封效果。

发明内容

本申请目的是：针对上述问题，提出一种新型结构的电池盖帽以及配置这种电池盖帽的圆柱形电池，这种电池盖帽可直接焊接装配在电池壳上而无需担心短路问题，同时降低内部电解液泄漏的可能性。

本申请的技术方案是：

一种电池盖帽，包括：

盖板，该盖板为金属材质、且外轮廓呈圆形，所述盖板上开设有呈三角形分布的三个第一通孔；

绝缘材质的内密封垫，该内密封垫贴靠布置于所述盖板的内侧，并且所述内密封垫上一体成型有分别穿出所述三个第一通孔外的三个密封套；

绝缘材质的外密封垫，该外密封垫贴靠布置于所述盖板的外侧，并且所述外密封垫上开设有与所述三个密封套分别对应的三个第二通孔，所述三个密封套分别伸入所述三个第二通孔中；

导电端板，该导电端板贴靠布置于所述外密封垫外侧，并且所述导电端板上开设有与所述三个第二通孔分别对应的三个第三通孔；以及

三颗金属铆钉，这三个金属铆钉分别穿过三个所述的密封套、第二通孔和第三通孔，从而将所述盖板、内密封垫、外密封垫和导电端板铆压固定在一起。

本申请这种电池盖帽在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述内密封垫的外缘边处一体成型有一圈沿着远离所述盖板的方向向内侧凸出的第一环形凸缘。

所述外密封垫的外缘边处一体成型有一圈沿着远离所述盖板的方向向外侧凸出的第二环形凸缘，所述导电端板被收容于所述第二环形凸缘内部，且所述导电端板的外缘边与所述环形凸缘的内周壁贴靠布置。

所述导电端板远离所述盖板的外侧面成型有向内凹陷的凹腔。

所述盖板的外缘边处成型有一圈圆环台阶。

所述导电端板为金属材质。

所述内密封圈的内侧设置有与所述金属铆钉导电连接的极耳。

所述极耳被所述金属铆钉铆压固定于所述内密封圈的内侧，并且该极耳一体形成于集流盘上。

本申请提出的这种圆柱形电池，包括：

电池壳，所述电池壳为上端敞口的圆筒结构；

内芯，所述内芯收容于所述电池壳内，所述内芯具有互为正负(所谓“互为正负”，即一个为正极，另一个为负极；若第一电极为正极，那么第二电极为负极；若第一电极为负极，那么第二电极为正极)的第一电极和第二电极，并且所述第一电极与所述电池壳导电连接；以及

电池盖帽，所述电池盖帽封闭设置于所述电池壳的上端敞口处，并且该电池盖帽与所述内芯的所述第二电极导电连接；

所述电池盖帽采用上述电池盖帽的结构，所述内芯的所述第二电极与所述金属铆钉导电连接，所述盖板与所述电池壳上端敞口的敞口边焊接固定。

所述电池壳的下端也为敞口结构，并且该电池壳下端的敞口处封闭设置有另一个电池盖帽。

本申请的优点是：

1、本申请借助金属铆钉对盖板、内密封垫、外密封垫和导电端板施加强大的轴向压紧力，该轴向压紧力会促使内密封垫和外密封垫发生塑性变形(内密封垫上的密封套产生径向变形)，从而使内密封垫和外密封垫均与端盖密封压紧，金属铆钉与内密封垫的密封套密封压紧，进而使得电解液无法穿过密封垫与端盖以及铆钉与密封垫之间的缝隙(因为密封压紧而无缝隙)向外溢出，大大降低了电解液泄漏的可能性，提升电池安全。而且金属铆钉一旦铆压安装后，不易因外界因素发生回弹变形，其对盖板、内密封垫、外密封垫和导电端板施加的轴向压紧力持续稳定，进而保障了电池盖帽持续长久的密封性。

2、内密封垫和外密封垫将互为正负的盖板和导电端板绝缘隔离，从而防止电池短路。

3、借助三颗呈三角形布置的铆钉将电池盖帽的各个部件铆合固定在一起，电池盖帽的结构稳定性高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例中圆柱形电池的立体结构示意图；

图2为本申请实施例中圆柱形电池的轴向剖面图；

图3为图2的X1部放大图；

图4为图2的X2部放大图；

图5为图2的X3部放大图；

其中：A-正极盖帽，B-负极盖帽，1-盖板，101-第一通孔，102-圆形台阶，2-内密封垫，201-密封套，202-第一环形凸缘，3-外密封垫，301-第二通孔，302-第二环形凸缘，4-导电端板，401-第三通孔，5-金属铆钉，6-极耳，7-集流盘，8-电池壳，9-内芯。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

图1至图5所示出了本申请这种圆柱形电池的一个优选实施例，与传统圆柱形电池相同的是，其也包括：上下两端均为敞口结构的圆筒状的电池壳8、收容于电池壳内部的内芯9(卷芯)、以及分别封闭布置于电池壳8上下两敞口端的正极盖帽A和负极盖帽B。前述正极盖帽与内芯9的正极导电连接，并布置在电池壳8的上端敞口处；负极盖帽与内芯9的负极导电连接，并布置在电池壳8的下端敞口处。而且负极盖帽与电池壳8焊接固定(二者导电连接)，故而除了负极盖帽之外，电池壳8也是该电池的负极输出端。显然，正极盖帽和负极盖帽均为该电池的电池盖帽。

本实施例的关键改进在于上述正极盖帽采用了一种特别设计的结构形式，具体地，该正极盖帽主要由盖板1、内密封垫2、外密封垫3、导电端板4和金属铆钉5构成。其中：

盖板1为金属材质、且其外轮廓呈圆形。盖板1上开设有呈三角形分布的三个第一通孔101。

内密封垫2贴靠布置于盖板1的内侧，并且内密封垫2上一体成型有三个密封套201，这三个密封套201分别穿出上述三个第一通孔101外。

外密封垫3贴靠布置于盖板1的外侧，并且外密封垫3上开设有与上述三个密封套201分别对应的三个第二通孔301，上述三个密封套201的外侧端分别伸入这三个第二通孔301中。

内密封垫2和外密封垫3均为绝缘材质，具体为塑料材质。

导电端板4贴靠布置于外密封垫3的外侧，并且导电端板4上开设有与上述三个第二通孔301分别对应的三个第三通孔401。

金属铆钉5共有三颗，这三个金属铆钉5分别穿过上述的三个密封套201、第二通孔301和第三通孔401，从而将盖板1、内密封垫2、外密封垫3和导电端板4沿着电池的轴线方向铆压固定在一起。

电池装配完成后，盖板1与电池壳8上端敞口的敞口边焊接固定，并且盖板1与电池壳8的焊接处要保证密封，内芯9的正极借助引流件(具体为一体结构的极耳和集流盘，下文有具体介绍)与金属铆钉5导电连接。如此，盖板1与电池壳8导电连接，从而成为该电池的负极引出端子(电池壳、下端的负极盖帽也是该电池的负极引出端子)；而导电端板4借助金属铆钉5等部件与内芯9的正极导电连接，其作为电池的正极引出端子并借助内外密封垫与盖板1绝缘隔开。

不难理解，本实施例借助金属铆钉5对盖板1、内密封垫2、外密封垫3和导电端板4施加强大的轴向压紧力，该轴向压紧力会促使内密封垫和外密封垫发生塑性变形(内密封垫上的密封套产生径向变形)，从而使内密封垫和外密封垫均与端盖密封压紧，金属铆钉与内密封垫的密封套密封压紧，进而使得电解液无法穿过密封垫与端盖以及铆钉与密封垫之间的缝隙(因为密封压紧而无缝隙)向外溢出，大大降低了电解液泄漏的可能性，提升电池安全。

本申请中所述的“内侧”、“外侧”，如无特别说明，均以图3为参照，平行于纸面向下为内侧，平行于纸面向上为外侧。

上述内密封垫2的外缘边处一体成型有一圈沿着远离盖板1的方向向内侧凸出的第一环形凸缘202。该第一环形凸缘202在图2中弹性抵靠在内芯9的上端面，从而将内芯9轴向压紧，防止内芯9在电池壳8中轴向串动，

为了提升导电端板4与盖板1的绝缘隔离性，本实施例在外密封垫3的外缘边处一体成型有一圈沿着远离盖板1的方向向外侧凸出的第二环形凸缘302，导电端板4被收容于第二环形凸缘302内部，且导电端板4的外缘边与环形凸缘302的内周壁贴靠布置。

上述内密封垫2、外密封垫3和导电端板4的外轮廓均为圆形，第一环形凸缘202和第二环形凸缘302均为圆环形结构。

上述三个第一通孔101在盖板1上呈等边三角形分布。

而且我们可以在导电端板4远离盖板1的外侧面成型向内凹陷的凹腔，以便在该凹腔中布置电池保护元件(比如PTC元件、保险丝)或者电池运行状态检测元件(比如电压监测元件、电流检测元件)。(因为此部分的具体方案在另一份专利申请中有详细的介绍并起草有权利要求，故而在本文中不需要也不宜详细描述)

为了方便盖板1与电池壳8的焊接，本实施例在盖板1的外缘边处成型有一圈圆环台阶102。装配时，前述圆环台阶102刚好抵靠在电池壳8上端敞口的口沿处，再进行焊接。

导电端板4具体为金属材质，一般为铝制。

上文已经介绍内芯9正极与金属铆钉5是借助引流件导电连接的。而本实施例中前述引流件具体为一体结构的极耳6和集流盘7。其中，极耳6布置在内密封圈2的内侧、并且与金属铆钉5直接导电连接，具体地：前述极耳6被金属铆钉5铆压固定于内密封圈2的内侧。而集流盘7焊接在内芯9的上端端面处。当然，前述极耳6也可借助激光焊接工艺固定连接于金属铆钉5的内侧端。

电池工作时，电流由内芯9依次流向集流盘7、极耳6、金属铆钉5和导电端板4，再由导电端板4引出至用电设备。

上述负极盖帽B并没有采用与上述正极盖帽A相同的结构，该负极盖帽B为一个带有电解液注液孔的圆形金属片，其焊接固定于电池壳8下端的敞口处。前述圆形金属片借助一体结构的负极极耳和负极集流盘与内芯9的负极相连接。

显然，我们完全可以将上述正极盖帽A和负极盖帽B的结构互换，使得导电端板4作为电池的负极引出端子，而电池壳作为电池的正极引出端子。

此外，该电池的电池壳8也可以采用仅上端敞口的带底圆筒结构，这时其只具有一个分体装配的电池盖帽——三铆钉结构的正极盖帽，而一体形成于电池壳8下端部的壳底相当于电池的负极盖帽。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池盖帽，其特征在于，包括：

盖板(1)，该盖板(1)为金属材质、且外轮廓呈圆形，所述盖板(1)上开设有呈三角形分布的三个第一通孔(101)；

绝缘材质的内密封垫(2)，该内密封垫(2)贴靠布置于所述盖板(1)的内侧，并且所述内密封垫(2)上一体成型有分别穿出所述三个第一通孔(101)外的三个密封套(201)；

绝缘材质的外密封垫(3)，该外密封垫(3)贴靠布置于所述盖板(1)的外侧，并且所述外密封垫(3)上开设有与所述三个密封套(201)分别对应的三个第二通孔(301)，所述三个密封套(201)分别伸入所述三个第二通孔(301)中；

导电端板(4)，该导电端板(4)贴靠布置于所述外密封垫(3)外侧，并且所述导电端板(4)上开设有与所述三个第二通孔(301)分别对应的三个第三通孔(401)；以及

三颗金属铆钉(5)，这三个金属铆钉(5)分别穿过三个所述的密封套(201)、第二通孔(301)和第三通孔(401)，从而将所述盖板(1)、内密封垫(2)、外密封垫(3)和导电端板(4)铆压固定在一起。

2.根据权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，所述内密封垫(2)的外缘边处一体成型有一圈沿着远离所述盖板(1)的方向向内侧凸出的第一环形凸缘(202)。

3.根据权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，所述外密封垫(3)的外缘边处一体成型有一圈沿着远离所述盖板(1)的方向向外侧凸出的第二环形凸缘(302)，所述导电端板(4)被收容于所述第二环形凸缘(302)内部，且所述导电端板(4)的外缘边与所述环形凸缘(302)的内周壁贴靠布置。

4.根据权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，所述三个第一通孔(101)在所述盖板(1)上呈等边三角形分布，所述导电端板(4)远离所述盖板(1) 的外侧面成型有向内凹陷的凹腔。

5.根据权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，所述盖板(1)的外缘边处成型有一圈圆环台阶(102)。

6.根据权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，所述导电端板(4)为金属材质，所述内密封垫(2)和所述外密封垫(3)均为橡胶材质。

7.根据权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，所述内密封垫(2)的内侧设置有与所述金属铆钉(5)导电连接的极耳(6)。

8.根据权利要求7所述的电池盖帽，其特征在于，所述极耳(6)被所述金属铆钉(5)铆压固定于所述内密封垫(2)的内侧，并且该极耳(6)一体形成于集流盘(7)上。

9.一种圆柱形电池，包括：

电池壳(8)，所述电池壳(8)为上端敞口的圆筒结构；

内芯(9)，所述内芯(9)收容于所述电池壳(8)内，所述内芯(9)具有互为正负的第一电极和第二电极，并且所述第一电极与所述电池壳(8)导电连接；以及

电池盖帽，所述电池盖帽封闭设置于所述电池壳(8)的上端敞口处，并且该电池盖帽与所述内芯(9)的所述第二电极导电连接；

其特征在于，所述电池盖帽采用如权利要求1至8任一所述电池盖帽的结构，所述内芯(9)的所述第二电极与所述金属铆钉(5)导电连接，所述盖板(1)与所述电池壳(8)上端敞口的敞口边焊接固定。

10.根据权利要求9所述的圆柱形电池，其特征在于，所述电池壳(8)的下端也为敞口结构，并且该电池壳(8)下端的敞口处封闭设置有另一个电池盖帽。

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