CN220291026U - 极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包 - Google Patents

极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包。极柱包括相互连接的第一金属柱和第二金属柱，第一金属柱的一端设置有冷镦成型槽，另一端设有凸起部，第二金属柱上设置有凹陷部，凸起部嵌装于凹陷部形成冷镦结合面，凹陷部沿冷镦成型槽指向凸起部的方向凹陷。该极柱可由第一金属柱和第二金属柱的复合板通过冷镦工艺制成，利用冷镦模具对第一金属柱多次墩压，在墩压形成冷镦成型槽的同时，在第一金属柱的另一侧形成了凸起部，凸起部又在第二金属柱上冲成凹陷部，从而制得该极柱。本实用新型极柱的连接结构形状适于冷镦工艺和铜铝复合板的结合，工艺简单，材料利用率高，从而降低了制造成本。

Description

极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包。
背景技术
电池一般包括电芯、容纳壳和顶盖，顶盖封盖在容纳壳上，与容纳壳形成保护壳体，电芯则容纳在保护壳体内。现有技术中，顶盖上往往穿设有正极和负极的导电极柱，以将电芯的正极和负极分别引出至保护壳体外。
现有技术中，正极柱的材料是铝，负极柱的材料是铜，加工工艺为冲压，冲压工艺的材料利用率在55％左右，成本高。而且，铜的密度大，重量大。为了降低顶盖的重量，有些负极柱使用铜铝复合极柱，降低负极柱铜的占比，这虽然降低了顶盖的整体重量，但铜铝复合极柱的成型的工艺普遍为铜铝摩擦焊或者铜铝复合板冲压，材料利用率低，工艺复杂，致使顶盖的成本依然很高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包，连接结构简单，降低了极柱的生产成本。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
极柱，包括相互连接的第一金属柱和第二金属柱，所述第一金属柱的一端设置有冷镦成型槽，另一端设有凸起部，所述第二金属柱上设置有凹陷部，所述凸起部嵌装于所述凹陷部形成冷镦结合面，所述凹陷部沿所述冷镦成型槽指向所述凸起部的方向凹陷。
可选地，在所述第一金属柱的外周设有密封凸缘部，位于所述密封凸缘部靠近所述冷镦成型槽一侧的所述第一金属柱设有连接台阶，所述冷镦成型槽设置在所述连接台阶的端面。
可选地，沿所述冷镦成型槽指向所述凸起部的方向，所述密封凸缘部的尺寸为0.3-2.0mm，所述连接台阶的尺寸为0.3-1.5mm。
可选地，所述冷镦结合面的截面形状为凸台型、圆形、椭圆形、三角形或弧形。
可选地，所述第一金属柱和所述第二金属柱两者中的一者为铜柱，另一者为铝柱。
顶盖结构，包括上述任一项所述的极柱。
顶盖结构，包括上述的极柱，还包括：
盖板组件；
引脚片，设有插接部；
所述极柱贯穿所述盖板组件，一端插接于所述插接部，所述密封凸缘部位于所述引脚片和所述盖板组件之间，所述密封凸缘部的截面积大于所述插接部的截面积，并且所述密封凸缘部能够覆盖所述插接部。
可选地，所述引脚片上具有朝向所述极柱凸起的凸包，所述插接部设在所述凸包上，所述密封凸缘部位于所述凸包和所述盖板组件之间。
可选地，所述凸包上设有第一台阶槽，所述第一台阶槽位于所述插接部靠近所述极柱一端的周缘，所述密封凸缘部嵌设在所述第一台阶槽内。
可选地，所述盖板组件上设有第一凹槽，所述凸包嵌在所述第一凹槽内。
可选地，所述盖板组件上设有第二台阶槽，所述第二台阶槽位于所述第一凹槽内，所述密封凸缘部嵌设在所述第二台阶槽内。
可选地，所述盖板组件上设有第二凹槽，所述第一凹槽位于所述第二凹槽内，所述引脚片嵌在所述第二凹槽内。
可选地，还包括绝缘密封环，所述盖板组件上设有穿孔，所述极柱贯穿于所述穿孔，所述绝缘密封环套设在所述极柱外，所述绝缘密封环设置在所述密封凸缘部和所述盖板组件之间。
电池，包括上述任一项所述的顶盖结构，还包括芯包和壳体，所述芯包设置在所述壳体内，所述顶盖结构封盖在所述壳体上。
电池模组，包括上述的电池。
电池包，包括上述的电池模组。
有益效果：
本实用新型提供的极柱、顶盖结构、电池、电池模组及电池包，该极柱可由第一金属柱和第二金属柱的复合板通过冷镦工艺制成，利用冷镦模具对第一金属柱多次墩压，在墩压形成冷镦成型槽的同时，在第一金属柱的另一侧形成了凸起部，凸起部又在第二金属柱上冲成凹陷部，凸起部嵌装于凹陷部形成冷镦结合面来连接第一金属柱与第二金属柱，从而制得该极柱。本实用新型提供的极柱，其连接结构形状适于冷镦工艺制备，工艺简单，材料利用率高，从而降低了制造成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例提供的极柱的结构示意图；
图2是图1中极柱的爆炸示意图一；
图3是图1中极柱的爆炸示意图二；
图4是图1中极柱的剖视图；
图5是本实用新型实施例提供的顶盖结构的示意图；
图6是图5中顶盖结构的爆炸图；
图7是本实用新型实施例提供的顶盖结构的局部示意图；
图8是图7中A处的放大示意图；
图9是图6中极柱的结构示意图；
图10是本实用新型实施例提供的转接件的结构示意图；
图11是本实用新型实施例提供的绝缘板的结构示意图。
图中：
1、盖板组件；11、顶盖片；12、绝缘板；13、第一凹槽；14、第二台阶槽；15、第二凹槽；16、穿孔；
2、端子；21、第三台阶槽；
3、转接件；31、引脚片；311、凸包；3111、第一台阶槽；3112、插接部；312、熔断槽；32、极耳连接部；321、极耳槽；33、机夹部；
4、极柱；41、第一金属柱；411、冷镦成型槽；412、凸起部；413、连接台阶；414、密封凸缘部；42、第二金属柱；421、凹陷部；422、铆压凸缘部；43、冷镦结合面；
5、绝缘密封环；
6、上绝缘片；
7、保护膜。
具体实施方式
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1-图4所示，本实施例提供了一种极柱4，该极柱4包括相互连接的第一金属柱41和第二金属柱42，第一金属柱41的一端设置有冷镦成型槽411，另一端设有凸起部412，第二金属柱42上设置有凹陷部421，凸起部412嵌装于凹陷部421形成冷镦结合面43，凹陷部421沿冷镦成型槽411指向凸起部412的方向凹陷。可选地，第一金属柱41和第二金属柱42两者中的一者为铜柱，另一者为铝柱。在本实施例中，第一金属柱41为铜柱，第二金属柱42为铝柱。在极柱4中，铜的质量占比为5％-50％。
本实施例中的极柱4可由第一金属柱41和第二金属柱42的复合板通过冷镦工艺制成，利用冷镦模具对第一金属柱41多次墩压，在墩压形成冷镦成型槽411的同时，在第一金属柱41的另一侧形成了凸起部412，凸起部412又在第二金属柱42上冲成凹陷部421，凸起部412嵌装于凹陷部421形成冷镦结合面43以连接第一金属柱41与第二金属柱42，从而制得该极柱4。该极柱4的连接结构形状适于冷镦工艺制备，工艺简单，材料利用率高，从而降低了制造成本。冷镦结合面43的形状不限，可选地，冷镦结合面43的截面形状为凸台型、圆形、椭圆形、三角形或弧形。
继续参见图1-图4，可选地，在第一金属柱41的外周设有密封凸缘部414，位于密封凸缘部414靠近冷镦成型槽411一侧的第一金属柱41设有连接台阶413，冷镦成型槽411设置在连接台阶413的端面。也就是说，位于密封凸缘部414靠近冷镦成型槽411一侧的第一金属柱41形成连接台阶413。密封凸缘部414的设置便于密封极柱4与盖板组件1，连接台阶413的设置便于极柱4与引脚片31的连接。在本实施例中，密封凸缘部414和连接台阶413的形成也通过冷镦工艺实现，以提高材料利用率，降低成本。
可选地，沿冷镦成型槽411指向凸起部412的方向，密封凸缘部414的尺寸为0.3-2.0mm，连接台阶413的尺寸为0.3-1.5mm，便于在保证连接强度的同时减少极柱4的材料用量，当密封凸缘部414的尺寸小于0.3mm时，密封凸缘部414的厚度太薄，结构强度差，当密封凸缘部414的尺寸大于2mm时，体积太大，导致材料用量大幅增加；当连接台阶413的尺寸小于0.3mm时，连接台阶413的厚度太薄，结构强度差，当连接台阶413的尺寸大于2mm时，体积太大，导致材料用量大幅增加。示例性地，密封凸缘部414的厚度为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9或2.0；连接台阶413的厚度为0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5。在一个实施例中，密封凸缘部414和连接台阶413的截面均为圆形，密封凸缘部414的直径为1.0-2.5mm，连接台阶413的直径为0.5-1.5mm。在另一个实施例中，密封凸缘部414和连接台阶413均为椭圆形，密封凸缘部414的长轴长为1.0-2.5mm，连接台阶413的长轴长为0.5-1.5mm。
可选地，第二金属柱42上设有铆压凸缘部422。具体地，铆压凸缘部422位于第二金属柱42远离凹陷部421的一端。铆压凸缘部422通过冷镦工艺墩压制成，以提高材料利用率。
如图5所示，本实施例提供了一种顶盖结构，其包括盖板组件1、端子2、转接件3和上述的极柱4。
如图5-图11所示，具体地，端子2设置在盖板组件1的一侧，转接件3包括引脚片31，引脚片31位于盖板组件1的另一侧，引脚片31上开设有插接部3112；极柱4贯穿盖板组件1，极柱4的一端与端子2相连，另一端插接于插接部3112，密封凸缘部414位于引脚片31和盖板组件1之间，密封凸缘部414的截面积大于插接部3112的截面积，并且密封凸缘部414能够覆盖插接部3112。在本实施例中，密封凸缘部414的截面形状不限，可以为圆形、椭圆形、三角形、菱形、矩形及不规则形状等。
如图7-图9所示，极柱4上位于密封凸缘部414一侧且插入插接部3112的端部为连接台阶413，本实施例的插接部3112为通孔，在引脚片31背离盖板组件1的一侧对连接台阶413进行焊接过程中，密封凸缘部414的截面积大于插接部3112的截面积，能够对连接台阶413与插接部3112的孔壁之间的缝隙形成遮挡，避免焊接产生的热量透过缝隙传导至盖板组件1附近，提高了极柱4与盖板组件1之间的绝缘效果和密封效果。插接部3112的截面形状不限，其与连接台阶413的截面形状相适应，在本实施例中，插接部3112为圆形。
如图6所示，可选地，盖板组件1包括层叠设置的顶盖片11和绝缘板12，端子2设置在顶盖片11背离绝缘板12的一侧，引脚片31位于绝缘板12背离顶盖片11的一侧，密封凸缘部414位于引脚片31和绝缘板12之间。在本实施例中，绝缘板12为塑胶板，其用于隔绝引脚片31与顶盖片11，避免两者导通。通过设置密封凸缘部414能够对绝缘板12形成保护，避免绝缘板12在焊接连接台阶413时受热变形，而降低绝缘效果。为对端子2和顶盖片11进行绝缘，顶盖结构还包括上绝缘片6，上绝缘片6夹设在顶盖片11和端子2之间，避免顶盖片11和端子2导电连接。
如图6所示，可选地，顶盖结构还包括绝缘密封环5，盖板组件1上设有穿孔16，极柱4贯穿于穿孔16，绝缘密封环5套设在极柱4外，绝缘密封环5设置在密封凸缘部414和盖板组件1之间。绝缘密封环5至少部分设置在极柱4和穿孔16的内壁之间。绝缘密封环5既起到绝缘极柱4与盖板组件1的作用，又起到对穿孔16处密封的作用。通过设置密封凸缘部414能够对绝缘密封环5形成保护，避免绝缘密封环5在焊接连接台阶413时受热变形，而降低绝缘及密封效果。
如图8-图10所示，可选地，引脚片31上具有朝向极柱4凸起的凸包311，插接部3112开设在凸包311上，密封凸缘部414位于凸包311和盖板组件1之间。凸包311能够使得引脚片31更加靠近盖板组件1，从而减小极柱4在引脚片31指向端子2方向上的尺寸，节约极柱4的用料，降低重量和成本。
可选地，盖板组件1上设有第一凹槽13，凸包311嵌在第一凹槽13内。凸包311嵌入到第一凹槽13内，从而使得其上的插接部3112更靠近端子2，进而可进一步减小极柱4在引脚片31指向端子2方向上的尺寸，节约极柱4的用料，降低重量和成本。在本实施例中，第一凹槽13成型在绝缘板12上。
继续参见图8-图10，可选地，凸包311上设有第一台阶槽3111，第一台阶槽3111位于插接部3112靠近盖板组件1一端的周缘，密封凸缘部414嵌设在第一台阶槽3111内。密封凸缘部414和第一台阶槽3111相互配合，密封凸缘部414与凸包311之间的密封性更好，提高密封凸缘部414对凸包311的隔挡效果，从而提高了极柱4和盖板组件1之间的密封效果和绝缘效果。
如图11所示，可选地，盖板组件1上设有第二台阶槽14，第二台阶槽14位于第一凹槽13内，密封凸缘部414的一端嵌设在第一台阶槽3111内，另一端嵌设在第二台阶槽14内。在本实施例中，第二台阶槽14开设在绝缘板12上。第二台阶槽14不仅增大了密封凸缘部414与盖板组件1之间的接触面积，提高了密封凸缘部414与绝缘板12之间的密封性，而且也能够进一步减小极柱4的设计尺寸，节约材料，减小重量，降低成本。
如图11所示，可选地，盖板组件1上设有第二凹槽15，第一凹槽13位于第二凹槽15内，引脚片31嵌在第二凹槽15内。在本实施例中，第二凹槽15开设在绝缘板12上。引脚片31整体嵌在第二凹槽15内，便于引脚片31和绝缘板12之间相对定位，同时，能够进一步减小极柱4的设计尺寸，减小重量，降低成本。
如图9所示，极柱4通过铆压凸缘部422与端子2铆接。具体地，端子2上设有第三台阶槽21，铆压凸缘部422嵌在第三台阶槽21中，极柱4的中部的截面积小于铆压凸缘部422的截面积，端子2远离引脚片31的一侧铆接铆压凸缘部422和端子2。
在本实施例中，盖板组件1上作为负极的极柱4以铜铝复合板为原料通过冷镦工艺制成，密封凸缘部414和铆压凸缘部422由冷镦工艺成型，铜铝复合板的材料利用率可达100％。
沿引脚片31指向端子2的方向，密封凸缘部414的尺寸为0.3-2.0mm，连接台阶413的尺寸为0.3-1.5mm。在本实施例中，密封凸缘部414的直径为1.0-2.5mm，连接台阶413的直径为0.5-1.5mm。通过设计密封凸缘部414和连接台阶413的尺寸，能够降低焊接过程中热量向顶盖结构内层的传导。
如图10所示，可选地，转接件3还包括与引脚片31相连的极耳连接部32，极耳连接部32和芯包的极耳相连。具体地，极耳连接部32上设有极耳槽321，极耳槽321用于对极耳进行容纳和限位。在本实施例中，引脚片31靠近极耳连接部32的一端设有熔断槽312，熔断槽312用于缩小引脚片31的截面积，在引脚片31上电流激增时，熔断槽312处的引脚片31会发生熔断，实现保护。
继续参照图10所示，进一步地，在极耳连接部32上还设有机夹部33，便于外部治具夹持转接件3，实施生产作业。可选地，在转接件3背离盖板组件1的一侧贴设有保护膜7，绝缘隔离芯包与转接片3，并且还能避免在生产过程中，刮伤转接件3，而影响其性能。
本实施例还提供了一种电池，该电池包括上述的顶盖结构，还包括芯包和壳体，芯包设置在壳体内，顶盖结构封盖在壳体上。通过使用上述的顶盖结构，能够降低电池的成本，提高电池的安全性。
本实施例还提供了一种电池模组，包括上述的电池。通过使用上述的电池，能够降低电池模组的成本，提高电池模组的安全性。
本实施例还提供了一种电池包，包括上述的电池模组。通过使用上述的电池模组，能够降低电池包的成本，提高电池包的安全性。

Claims (16)

1.极柱，其特征在于，包括相互连接的第一金属柱(41)和第二金属柱(42)，所述第一金属柱(41)的一端设置有冷镦成型槽(411)，另一端设有凸起部(412)，所述第二金属柱(42)上设置有凹陷部(421)，所述凸起部(412)嵌装于所述凹陷部(421)形成冷镦结合面(43)，所述凹陷部(421)沿所述冷镦成型槽(411)指向所述凸起部(412)的方向凹陷。
2.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述第一金属柱(41)的外周设有密封凸缘部(414)，位于所述密封凸缘部(414)靠近所述冷镦成型槽(411)一侧的所述第一金属柱(41)设有连接台阶(413)，所述冷镦成型槽(411)设置在所述连接台阶(413)的端面。
3.根据权利要求2所述的极柱，其特征在于，沿所述冷镦成型槽(411)指向所述凸起部(412)的方向，所述密封凸缘部(414)的尺寸为0.3-2.0mm，所述连接台阶(413)的尺寸为0.3-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述冷镦结合面(43)的截面形状为凸台型、圆形、椭圆形、三角形或弧形。
5.根据权利要求1所述的极柱，其特征在于，所述第一金属柱(41)和所述第二金属柱(42)两者中的一者为铜柱，另一者为铝柱。
6.顶盖结构，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的极柱(4)。
7.顶盖结构，其特征在于，包括如权利要求2-3任一项所述的极柱(4)，还包括：
盖板组件(1)；
引脚片(31)，设有插接部(3112)；
所述极柱(4)贯穿所述盖板组件(1)，所述连接台阶(413)插接于所述插接部(3112)，所述密封凸缘部(414)位于所述引脚片(31)和所述盖板组件(1)之间，所述密封凸缘部(414)的截面积大于所述插接部(3112)的截面积，并且所述密封凸缘部(414)能够覆盖所述插接部(3112)。
8.根据权利要求7所述的顶盖结构，其特征在于，所述引脚片(31)上具有朝向所述极柱(4)凸起的凸包(311)，所述插接部(3112)设在所述凸包(311)，所述密封凸缘部(414)位于所述凸包(311)和所述盖板组件(1)之间。
9.根据权利要求8所述的顶盖结构，其特征在于，所述凸包(311)上设有第一台阶槽(3111)，所述第一台阶槽(3111)位于所述插接部(3112)靠近所述极柱(4)一端的周缘，所述密封凸缘部(414)嵌设在所述第一台阶槽(3111)内。
10.根据权利要求8所述的顶盖结构，其特征在于，所述盖板组件(1)上设有第一凹槽(13)，所述凸包(311)嵌在所述第一凹槽(13)内。
11.根据权利要求10所述的顶盖结构，其特征在于，所述盖板组件(1)上设有第二台阶槽(14)，所述第二台阶槽(14)位于所述第一凹槽(13)内，所述密封凸缘部(414)嵌设在所述第二台阶槽(14)内。
12.根据权利要求10所述的顶盖结构，其特征在于，所述盖板组件(1)上设有第二凹槽(15)，所述第一凹槽(13)位于所述第二凹槽(15)内，所述引脚片(31)嵌在所述第二凹槽(15)内。
13.根据权利要求7所述的顶盖结构，其特征在于，还包括绝缘密封环(5)，所述盖板组件(1)上设有穿孔(16)，所述极柱(4)贯穿于所述穿孔(16)，所述绝缘密封环(5)套设在所述极柱(4)外，所述绝缘密封环(5)设置在所述密封凸缘部(414)和所述盖板组件(1)之间。
14.电池，其特征在于，包括如权利要求6-13任一项所述的顶盖结构，还包括芯包和壳体，所述芯包设置在所述壳体内，所述顶盖结构封盖在所述壳体上。
15.电池模组，其特征在于，包括如权利要求14所述的电池。
16.电池包，其特征在于，包括如权利要求15所述的电池模组。
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