CN219892205U - 一种集流盘组件及圆柱电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种集流盘组件及圆柱电池，包括极柱和盘体，所述极柱一体式设置在所述盘体上；所述盘体，至少开设有两个条形槽，两个所述条形槽以所述极柱为中点呈对称设置；所述条形槽，中部凸向所述极柱，两端向所述盘体的边缘延伸，将所述盘体分为弹性部和连接部，所述极柱一体式设置在弹性部上。如上述结构，通过在盘体上设置有条形槽，使盘体形成了弹性部和连接部，弹性部具有一定的窜动量，极柱或卷芯进行轴向窜动时，弹性部会进行补偿，使圆柱电池能够好的承受轴向力，可避免本集流盘组件与卷芯的焊点失效，有利于延长电池寿命；且其具有工艺简单、装配便利的优点。

Description

一种集流盘组件及圆柱电池

技术领域

本实用新型涉及电池制备技术领域，尤其涉及一种集流盘组件及圆柱电池。

背景技术

圆柱电池，是一种高容量和高循环使用寿命的电池，其具有优良的稳定性能，被广泛应用于人民的日常生活及工作当中。随着新能源的推展，圆柱电池的需求量不断上升，对其工艺质量也有了更高的要求。由于圆柱电池组件中大量采用了焊接方式进行组装，因此提高电池组件间的焊点质量是保证电池稳定的重要手段。

现有申请公布号为CN114899415A的实用新型专利申请，公开了一种集流盘组件、圆柱型锂离子电池及装配工艺，属于锂离子电池领域，通过在盘本体上模切出弹片，并将弹片与极柱焊接，弹片压缩后发生形变，从而将集流盘与箔材端面焊接处抵紧。

如上述技术方中，通过在集流盘组件的盘本体上模切出弹片，再将弹片与极柱进行焊接，从而依靠弹性力提高集流盘与箔材连接的牢固程度。该种结构，需要先模切弹片，将弹片翘起后，再与极柱进行焊接，其存在着工艺复杂的问题；其次，弹片与极柱焊接时，弹片处于翘起的状态，而在将集流盘组件整体装配后，弹片会被压缩至与盘本体处于同一平面，弹片从翘起状态到压平状态的过程中，会发生形变，易出现弹片与极柱焊点失效的问题，使用起来不够可靠。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种工艺简单、结构稳定、使用可靠的集流盘组件及圆柱电池，以克服现有集流盘组件工艺复杂、焊点易失效的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一方面，本实用新型提供了一种集流盘组件，包括极柱和盘体，极柱一体式设置在盘体上；

盘体，至少开设有两个条形槽，两个条形槽以极柱为中点呈对称设置；

条形槽，中部凸向极柱，两端向盘体的边缘延伸，将盘体分为弹性部和连接部，极柱一体式设置在弹性部上。

在以上技术方案的基础上，优选的，盘体呈圆形板状结构，极柱设置在盘体的中心位置。

在以上技术方案的基础上，优选的，条形槽环绕极柱在盘体上设置有三个，且三个条形槽等间距阵列设置。

另一方面，本实用新型提供了一种圆柱电池，包括壳体和卷芯，卷芯设置在壳体内；

还包括上述的集流盘组件，盘体通过连接部与卷芯的端面固定连接，极柱贯穿壳体伸出，且集流盘组件与壳体绝缘。

在以上技术方案的基础上，优选的，集流盘组件用于圆柱电池的正极端汇流，盘体的连接部与卷芯的正极端连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，壳体一端设置有开口，另一端设置有通孔，极柱经通孔伸出至壳体外；还包括负极集流盘、固定环和负极端盖，其中，

负极集流盘，与卷芯的负极端连接；

固定环，设置在负极集流盘上；

负极端盖，与壳体、固定环及负极集流盘固定连接，以密封开口，并与负极集流盘电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，负极集流盘的一面上开设有环形槽，固定环嵌合在环形槽内，并与负极集流盘固定连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述卷芯中设有用以装载电解液的装液孔，所述负极端盖上设有注液孔和防爆阀，所述注液孔将所述装液孔与外界连通，用以将电解液注入所述装液孔，所述防爆阀用以对圆柱电池进行泄压。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括焊接环，焊接环设置在通孔内，极柱插入焊接环内并固定。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括密封件，密封件具有弹性，设置在壳体与集流盘组件及焊接环之间，用于壳体与集流盘组件及焊接环的绝缘。

本实用新型的集流盘组件及圆柱电池相对于现有技术具有以下有益效果：

（1）通过设置将极柱焊接在盘体上，并在盘体上设置有条形槽，如此一来，条形槽的设置，在盘体上形成了弹性部和连接部，在装配至圆柱电池时，连接部用于连接卷芯，而极柱则通过弹性部具有一定的弹性变量，使得极柱在轴向上有一定的窜动量，圆柱电池能够好的承受轴向力，可避免集流盘组件与卷芯的焊点失效，有利于延长电池寿命；且其具有工艺简单、装配便利的优点；

（2）条形槽环绕极柱进行设置，使得极柱在受力时，能够均匀分散所受到的力，弹性部的形变稳定，利于极柱的复位；

（3）本圆柱电池在负极集流盘上设置有固定环，用于连接负极端盖，有利于保证负极集流盘结构的稳定性，还能够提升负极集流盘的过流能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型的集流盘组件的立体图；

图2为本实用新型的集流盘组件设置三个条形槽的立体图；

图3为本实用新型的圆柱电池的立体图；

图4为本实用新型的圆柱电池的主视图；

图5为本实用新型的图4中A-A向剖面图；

图6为本实用新型的圆柱电池的爆炸图；

图7为本实用新型的圆柱电池的壳体剖面图；

图8为本实用新型的圆柱电池的负极端盖的结构示意图；

图9为本实用新型的圆柱电池的负极集流盘与固定环的爆炸图；

图中：极柱1、盘体2、弹性部21、连接部22、条形槽23、壳体3、开口31、通孔32、卷芯4、装液腔41、负极集流盘5、环形槽51、固定环6、负极端盖7、注液孔71、防爆阀72、焊接环8、密封件9、第一绝缘板91、第二绝缘板92、密封圈93。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型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实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1~9所示，本实用新型的集流盘组件，包括极柱1和盘体2；本实用新型的圆柱电池，包括壳体3、卷芯4、负极集流盘5、固定环6、负极端盖7、焊接环8和密封件9。

其中，极柱1设置在盘体2上；盘体2为集流盘的盘体，极柱1用于圆柱电池与用电设备的电性连接使用，盘体2用于连接电池的卷芯4使用。

传统的圆柱电池，常见的有两种结构，一种是，卷芯焊接集流盘，集流盘上直接焊接极柱，该种电池无法承受轴向窜动量，易因轴向压力损坏。另一种是，卷芯焊接集流盘，然后在集流盘与极柱之间设置一个V型弹片，用于电性连接，虽然可使得电池承受一定的轴向力，但该种结构的电池，易出现V型弹片折断、V型弹片与集流盘及极柱焊接失效的问题，使用起来不够可靠，这是设置弹片补偿电池窜动量结构的主要缺陷；背景技术中所介绍的技术方案，也存在这一问题。虽然部分电池的弹性部件，在焊点失效后仍能够抵持集流盘及极柱，但却影响过流能力，影响电池的正常使用。

为解决上述问题，本技术方案中，在盘体2上至少开设有两个条形槽23，两个条形槽23以极柱1为中点呈对称设置；条形槽23中部凸向极柱1，两端向盘体2的边缘延伸，将盘体2分切为弹性部21和连接部22。

如上述结构，在装配电池时，卷芯4设置在壳体3内；盘体2通过连接部22与卷芯4的端面固定连接，极柱1贯穿壳体3伸出，且集流盘组件与壳体3绝缘。由于极柱1一体式设置在盘体2上，当在盘体2上开设条形槽23，以条形槽23为分界线将盘体2分成弹性部21和连接部22时，极柱1一体式设置在弹性部21。

电池极柱的选材原则是要求材料具有较高的导电性能、良好的耐腐蚀性、尺寸稳定性和加工性能等，常用的材料有铜、铝、锌合金等金属材料，其中以纯铜性能最为优良。由于极柱1与弹性部21为一体式结构，因此在本申请中制作极柱1与弹性部21的材料又需要兼具一定的弹性变形能力，而铜合金的弹性较好，所以在本申请中优选铜合金作为制作整个盘体2的材料，而极柱1和弹性部21作为盘体2的一部分，极柱1为铜合金制成的柱体，弹性部21为铜合金制成的片状体。

由于弹性部21具有一定的弹性变形能力，极柱1一体式设置在弹性部21上，这使得极柱1在承受轴向力时，可直接通过盘体2的弹性部21进行浮动。在本结构中，盘体2自身无焊点，整体结构稳定，而极柱1与盘体2一体式设置，盘体2的整个盘面均可进行过流，增大了电池的过流面积，从而不仅使电池具有更强的过流能力，而且能够避免极柱1焊接在盘体2上会产生脱落的风险。圆柱电池在振动环境下使用时，倘若卷芯4发生轴向窜动，弹性部21也会对窜动量进行补偿，从而避免出现焊点失效的问题，进而有效的提高了电池使用的可靠性，同时，其工艺简单，易于装配。

进一步的，为了保证盘体2结构的稳定，并使得极柱1受到的力能够均匀分散，将盘体2设置为圆形板状结构，极柱1设置在盘体2的中心位置。如此在极柱1受力时，便能够将受到的力均匀分散至盘体2上。

为了保证盘体2的弹性部21具有良好的复位能力，避免极柱1受力后偏移，条形槽23环绕极柱1在盘体2上设置有三个，且三个条形槽23等间距阵列设置。如此一来，呈环形阵列在极柱1的周围的条形槽23，能够更好的支撑极柱1，使其各方向受力均匀，能够更好的复位，以避免其偏移。

在一种实施例中，本集流盘组件，用于圆柱电池的正极端汇流，盘体2的连接部22与卷芯4的正极端连接。

在圆柱电池中，壳体3一端设置有开口31，另一端设置有通孔32，极柱1经通孔32伸出至壳体3外；用于连接用电设备。

负极集流盘5与卷芯4的负极端连接；用于圆柱电池的负极端汇流。

负极端盖7，与壳体3及负极集流盘5固定连接，以密封开口31。负极端盖7也用于连接用电设备。在负极端盖7及圆柱电池正极端的端盖出现膨胀回缩时，集流盘组件的盘体2也可进行形变，以对形变量进行补偿，从而保证电池结构的稳定性。

为了提高负极集流盘5的过流能力及稳定性，在负极集流盘5上设置有固定环6，在装配时，通过固定环6与负极端盖7连接，将负极端盖7与负极集流盘5固定连接，从而使得负极集流盘5结构更加稳定，并可提高负极集流盘5的过流能力。优选的，固定环6采用钢环。

为了避免出现固定环6焊偏的现象，在负极集流盘5的一面上开设有环形槽51，固定环6嵌合在环形槽51内。环形槽51用于固定环6的定位，可避免固定环6放偏，从而避免焊偏。同时由于固定环6嵌合在环形槽51内，因此通过固定环6与负极端盖7连接，实现负极端盖7与负极集流盘5的固定连接时，固定环6不会占用额外的轴向空间，从而减小本圆柱电池的尺寸，提高其空间利用率。

在电池的制作过程中，通常需要在电池内部填充电解液，用以传导电池正、负极之间的离子，因此在本申请中，卷芯4内设有装液腔41，且优选装液腔41沿着卷芯4的中轴线贯穿卷芯4。本集流盘组件，用于圆柱电池的正极端汇流时，盘体2的连接部22与卷芯4的正极端连接，盘体2上的极柱1对卷芯4内的装液腔41一端开口进行封堵。

在负极端盖7上设有注液孔71，负极端盖7在卷芯4的负极端与壳体3固定连接时，注液孔71将卷芯4内的装液腔41另一端与外界连通。可以预见的是：由于在卷芯4的负极端，先是负极集流盘5与卷芯4的负极端连接，然后是负极端盖7在负极集流盘5的外侧，同时与壳体3和负极集流盘5固定连接，因此负极集流盘5上也设有与注液孔71相对应的通孔，从而能够通过注液孔71和负极集流盘5上的通孔将电解液注入装液腔41。可以预见的是：当装液腔41中的电解液填充完成后，需要通过盖帽将注液孔71封堵，从而防止装液腔41中的电解液泄漏。

为了防止圆柱电池在极端环境中使用时产生爆炸，在负极端盖7上还设有防爆阀72，通过防爆阀72对电池在极端情况下进行及时卸压，从而保证圆柱电池的使用寿命和安全性。

为了提高极柱1的稳定性，在壳体3的通孔32内设置有焊接环8，极柱1插入焊接环8内，并焊接进行固定，有利于提高过流面积，同时可减少发热量。

极柱1与壳体3之间的绝缘使用密封件9，密封件9具有弹性，设置在壳体3与集流盘组件及焊接环8之间，用于壳体3与集流盘组件及焊接环8的绝缘。由于密封件9采用弹性件，因此，在电池组件轴向窜动位移时，密封件9也可实现有效的密封。

具体的，密封件9包括第一绝缘板91、第二绝缘板92和密封圈93；其中，第一绝缘板91主要用于盘体2与壳体3内侧面之间的绝缘；第二绝缘板92用于焊接环8与壳体3外侧面之间的绝缘；密封圈93用于焊接环8与通孔32的孔壁之间的绝缘，同时起到密封作用。

在一些实施例中，本集流盘组件，用于圆柱电池的负极端汇流。

在一些实施例中，本集流盘组件，可设置两个，分别用于圆柱电池的正极端及负极端汇流。

以下为本圆柱电池的制备方法，包括以下步骤：

S1、将卷芯4的正极端与盘体2的连接部22焊接；

S2、将固定环6与负极集流盘5焊接，并将卷芯4的负极端与负极集流盘5焊接；

S3、将焊接环8放置进通孔32内，并设置密封件9进行密封绝缘；

S4、将卷芯4、集流盘组件及负极集流盘5一并装入壳体3内，直至极柱1插入焊接环8内；

S5、将负极端盖7与壳体3焊接，以密封开口31；

S6、将负极端盖7与负极集流盘5及固定环6通过激光穿透焊焊接；

S7、将极柱1与焊接环8焊接。

具体实施步骤：

在圆柱电池的工作过程中，倘若极柱1承受了轴向窜动，则弹性部21会进行波动，从而避免盘体2的连接部22与卷芯4的焊点失效。圆柱电池在振动环境下使用时，倘若卷芯4发生轴向窜动，或电池的端盖发生膨胀或回缩时，弹性部21也会对形变量进行补偿，从而避免出现焊点失效的问题。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种集流盘组件，其特征在于：包括极柱（1）和盘体（2），所述极柱（1）一体式设置在所述盘体（2）上；

所述盘体（2），至少开设有两个条形槽（23），两个所述条形槽（23）以所述极柱（1）为中点呈对称设置；

所述条形槽（23），中部凸向所述极柱（1），两端向所述盘体（2）的边缘延伸，将所述盘体（2）分为弹性部（21）和连接部（22），所述极柱（1）一体式设置在所述弹性部（21）上。

2.如权利要求1所述的集流盘组件，其特征在于：所述盘体（2）呈圆形板状结构，所述极柱（1）设置在所述盘体（2）的中心位置。

3.如权利要求2所述的集流盘组件，其特征在于：所述条形槽（23）环绕所述极柱（1）在所述盘体（2）上设置有三个，且三个所述条形槽（23）等间距阵列设置。

4.一种圆柱电池，包括壳体（3）和卷芯（4），所述卷芯（4）设置在所述壳体（3）内；其特征在于：还包括如权利要求1~3任意一项所述的集流盘组件，所述盘体（2）通过所述连接部（22）与所述卷芯（4）的端面固定连接，所述极柱（1）贯穿所述壳体（3）伸出，且所述集流盘组件与所述壳体（3）绝缘。

5.如权利要求4所述的圆柱电池，其特征在于：所述集流盘组件用于所述圆柱电池的正极端汇流，所述盘体（2）的所述连接部（22）与所述卷芯（4）的正极端连接。

6.如权利要求5所述的圆柱电池，其特征在于：所述壳体（3）一端设置有开口（31），另一端设置有通孔（32），所述极柱（1）经所述通孔（32）伸出至所述壳体（3）外；还包括负极集流盘（5）、固定环（6）和负极端盖（7），其中，

所述负极集流盘（5），与所述卷芯（4）的负极端连接；

所述固定环（6），设置在所述负极集流盘（5）上；

所述负极端盖（7），与所述壳体（3）、所述固定环（6）及所述负极集流盘（5）固定连接，以密封所述开口（31）。

7.如权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于：所述负极集流盘（5）的一面上开设有环形槽（51），所述固定环（6）嵌合在所述环形槽（51）内。

8.如权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于：所述卷芯（4）中设有用以装载电解液的装液腔（41），所述负极端盖（7）上设有注液孔（71）和防爆阀（72），所述注液孔（71）将所述装液腔（41）与外界连通，用以将电解液注入所述装液腔（41），所述防爆阀（72）用以对所述圆柱电池进行泄压。

9.如权利要求6所述的圆柱电池，其特征在于：所述圆柱电池还包括焊接环（8），所述焊接环（8）设置在所述通孔（32）内，所述极柱（1）插入所述焊接环（8）内并固定。

10.如权利要求9所述的圆柱电池，其特征在于：还包括密封件（9），所述密封件（9）具有弹性，设置在所述壳体（3）与所述集流盘组件及所述焊接环（8）之间，用于所述壳体（3）与所述集流盘组件及所述焊接环（8）的绝缘。