CN220439826U - 一种电池结构、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电池结构、电池及用电装置，所述电池结构包括：壳体、电芯、正极组件及负极组件；壳体包括筒体及底板；电芯内嵌设置在壳体内，其包括正极集流盘、卷芯及负极集流盘，正极集流盘固定设置在卷芯的一端，负极集流盘固定设置在卷芯的另一端；正极组件包括正极柱及正极铆钉，正极柱设置有铆压孔，正极铆钉与正极柱铆接固定，正极铆钉的钉头与正极集流盘固定连接；负极组件包括弹性压紧环及负极盖板，弹性压紧环与负极集流盘及负极盖板贴合，负极盖板与筒体固定连接。本实用新型的电池结构、电池及用电装置能够解决现有电池结构在装配作业时良率低、效率低、易损毁原料的问题。

Description

一种电池结构、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及电芯制造领域，特别是涉及一种电池结构、电池及用电装置。

背景技术

电池的装配作为电池制作的关键工序，通常采用的制作工序包括：首先，将卷芯的正极耳与正极集流盘激光焊接、负极耳与负极集流盘激光焊接；然后，将正极集流盘与正极柱激光焊接，焊接后的结构入壳；接着，先后将正极柱与壳体激光焊接、负极集流盘与壳体激光焊接、负极顶盖与壳体激光焊接、密封钉与负极顶盖激光焊接，最终完成电池的装配。

在这些制作工序中，存在各种问题，比如：

1)由于正极柱与正极集流盘需采用激光焊接固定，激光焊接过程产生的热量会沿垂直于正极集流盘表面的方向，向卷芯的内部扩散，这很容易导致卷芯内隔膜收缩，引起卷芯短路；

2)正极柱与壳体激光焊接时，正极柱需要采用一定的压紧力将正极柱压紧并与壳体紧密贴合，才能焊接良好，但是在实际生产时，由于正极柱与正极集流盘已焊接为一体，正极集流盘会分散正极柱的压紧力，导致无法压紧，最终使得正极柱与壳体焊接困难，焊接效率低；

3)负极集流盘与壳体激光焊接时，负极集流盘内嵌在壳体内，其沿边需与壳体内壁紧密贴合才能使焊接效果良好(譬如使负极集流盘与壳体为过盈配合)，但是这就会导致电芯入壳时操作困难；

4)负极顶盖与壳体之间的焊接固定需要将负极顶盖嵌入壳体后再焊接，嵌入式的激光焊接不仅会导致负极顶盖装配困难，而且焊接时容易产生焊接爆点，电池良品率低。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种电池结构、电池及用电装置，用于解决现有电池结构在装配作业时良率低、效率低、易损毁原料的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种电池结构，所述电池结构包括：壳体、电芯、正极组件及负极组件；

所述壳体包括筒体及底板，所述底板设置在所述筒体的一端，并且所述底板上设置有安装孔；

所述电芯内嵌设置在所述壳体内，其包括正极集流盘、卷芯及负极集流盘，所述正极集流盘固定设置在所述卷芯的一端，所述负极集流盘固定设置在所述卷芯的另一端；

所述正极组件包括正极柱及正极铆钉，所述正极柱设置有铆压孔，所述正极铆钉的钉杆贯穿所述安装孔及所述铆压孔并与所述正极柱铆接固定，所述正极铆钉的钉头与所述正极集流盘固定连接；

所述负极组件包括弹性压紧环及负极盖板，所述弹性压紧环的一面与所述负极集流盘贴合，另一面与所述负极盖板贴合，所述负极盖板与所述筒体远离所述底板的一端固定连接。

可选地，所述正极组件还包括外绝缘环及内绝缘环，所述外绝缘环设置在所述正极柱与所述底板之间，所述内绝缘环设置在所述底板与所述正极集流盘之间。

可选地，所述内绝缘环还设置有定位槽，所述正极集流盘还设置有定位凸台，所述定位凸台与所述定位槽相互嵌合。

可选地，所述正极组件还包括密封环，所述密封环设置在所述底板与正极铆钉之间。

可选地，所述铆压孔的拔模角度介于2°～3°。

可选地，所述正极集流盘设置有焊接槽，所述焊接槽的底部与所述卷芯焊接固定。

可选地，所述负极盖板设置有沿边凹槽。

可选地，所述弹性压紧环包括波形弹簧，所述波形弹簧连接所述负极集流盘及所述负极盖板。

本实用新型还提供一种电池，所述电池具有如前任一项所述的电池结构。

本实用新型还提供一种用电装置，所述用电装置包括如前所述的电池。

如上所述，本实用新型的电池结构、电池及用电装置，正极柱与电芯之间采用正极铆钉铆接，在装配作业时，正极柱与正极集流盘无需激光焊接，能够有效避免激光焊接工艺引发的问题，提高装配效率，提高制程良率；同时，负极集流盘与壳体实现电连接的方式不再是直接将两者焊接在一起，而是通过弹性压紧环与负极盖板电连接，然后再将负极盖板与壳体焊接，这样的电连接方式能够使电芯入壳效率得到有效提高。

附图说明

图1显示为本实用新型所述电池结构爆炸图的三维结构示意图。

图2显示为本实用新型所述电池结构爆炸图的正视图。

图3显示为本实用新型所述电池结构爆炸图沿中心轴线做的剖面图。

元件标号说明

10 电池结构

11 壳体

111 筒体

112 底板

1121 安装孔

12 电芯

121 正极集流盘

1211 焊接槽

1212 定位凸台

122 卷芯

123 负极集流盘

13 正极组件

131 正极柱

1311 铆压孔

132 正极铆钉

1321 钉杆

1322 钉头

133 外绝缘环

134 内绝缘环

1341 定位槽

135 密封环

14 负极组件

141 弹性压紧环

142 负极盖板

1421 沿边凹槽

1422 注液孔

143 密封钉

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

本实施例提供一种电池结构10，如图1所示，所述电池结构10包括：壳体11、电芯12、正极组件13及负极组件14。

所述壳体11包括筒体111及底板112，所述底板112设置在所述筒体111的一端，并且所述底板112设置有安装孔1121。

本实施例中，如图1及图2所示，显示为电池为圆柱电池时的电池结构，其壳体11包括筒体111及底板112，筒体111为一片矩形型材卷绕后形成的筒状结构，筒体111与位于其一端的底板112共同构成壳体11，并且，底板112的中心位置设置有一安装孔1121，以使得正极组件13中的正极铆钉能够顺利贯穿底板112。

作为示例，筒体111的长度介于75mm～80mm，筒体111的外径为46mm，内径为45mm，同时安装孔1121的孔径为9mm+0.1mm，其尺寸与正极铆钉的钉杆外径的直径相匹配。

所述电芯12内嵌设置在所述壳体11内，其包括正极集流盘121、卷芯122及负极集流盘123，所述正极集流盘121固定设置在所述卷芯122的一端，所述负极集流盘123固定设置在所述卷芯122的另一端。

本实施例中，卷芯122的两端分别为正极极耳与负极极耳，如图1及图2所示，正极集流盘121与位于卷芯122其中一端的正极极耳激光焊接，负极集流盘123与与位于卷芯122另一端的负极极耳激光焊接，焊接之后的结构即为本实施例中所述电芯12。作为示例，电芯12的外径介于44.8mm～44.9mm之间，以便完整嵌入壳体11内。

具体的，所述正极集流盘121设置有焊接槽1211，所述焊接槽1211的底部与所述卷芯122焊接固定。

本实施例中，如图3所示，正极集流盘121及负极集流盘123都设置有6个相互隔离开的呈扇形结构的焊接槽1211，这6个焊接槽1211大小、形状相同，围绕卷芯的圆心均匀分布，在焊接时，每个焊接槽1211中都会均匀的形成有若干个焊点，多个焊接槽能够确保集流盘与极耳不会发生虚接，焊接后的焊点接触良好，焊接的结合拉力高，最终使得工作时的电芯12电压电流输出正常，不会在焊点处发生过热。

所述正极组件13包括正极柱131及正极铆钉132，所述正极柱131设置有铆压孔1311，所述正极铆钉132的钉杆1321贯穿所述安装孔1121及所述铆压孔1311，与所述正极柱131铆接固定，所述正极铆钉132的钉头1321与所述正极集流盘121固定连接。

本实施例中，如图2及图3所示，钉杆1321依次贯穿安装孔1121及铆压孔1311，与正极柱131铆接，铆接固定的正极铆钉132及正极柱131将底板112夹紧在中间，由于采用了铆接的方式固定(正极柱131与壳体11之间不再采用激光焊接进行固定连接)，也就不再需要借助一定的压紧力使正极柱与壳体相互紧密贴合，在实际生产时，相较于激光焊接能够有效的提高制程效率。

作为示例，铆压孔1311的孔径为7mm，拔模角度介于2°～3°，相应的，钉杆1321的直径为7mm，且拔模角度也介于2°～3°，以使钉杆1321与铆压孔1311紧密配合，不发生松动。

具体的，所述正极组件13还包括外绝缘环133及内绝缘环134，所述外绝缘环133设置在所述正极柱131与所述底板112之间，所述内绝缘环134设置在所述底板112与所述正极集流盘121之间。

本实施例中，如图1及图2所示，外绝缘环133用于将正极柱131与壳体11电隔离，确保壳体11与正极柱131不会发生短接，(电池的壳体11与电芯12负极连接，正极柱131与电芯12正极连接，正极与负极间需要绝缘)，内绝缘环134用于将正极铆钉132与壳体11电隔离，确保壳体11与正极铆钉132不会发生短接；同时，外绝缘环133及内绝缘环134也设置有安装孔，以使正极铆钉132能够顺利贯穿。

更具体的，所述内绝缘环134还设置有定位槽1341，所述正极集流盘121还设置有定位凸台1212，所述定位凸台1212与所述定位槽1341相互嵌合。

本实施例中，如图2及图3所示，在正极集流盘121的沿边设置有相较于集流盘平面高出0.6mm～0.8mm的棱台，此棱台即为定位凸台1212，相应的，内绝缘环134与正极集流盘121相贴合的一面还设置有凹槽，此凹槽即为定位槽1341，定位凸台1212与定位槽1341相互嵌合，确保电池装配作业时的定位准确性。

具体的，所述正极组件13还包括密封环135，所述密封环135设置在所述底板112与正极铆钉132之间。

本实施例中，如图1及图2所示，密封环135的作用是对壳体11进行密封，确保壳体内的空间与壳体11外部不连通，确保密闭性；相应的，密封环135也设置有安装孔，以使正极铆钉132能够顺利贯穿。

所述负极组件14包括弹性压紧环141及负极盖板142，所述弹性压紧环141的一面与所述负极集流盘123贴合，另一面与所述负极盖板142贴合，所述负极盖板142与所述筒体111远离所述底板112的一端固定连接。

本实施例中，弹性压紧环141位于负极盖板142及负极集流盘123之间，其将负极盖板142与负极集流盘123电连接，由于负极盖板142与壳体11电连接，这就使得电池的壳体11与电芯12的负极电连接；需要说明的是，弹性压紧环141虽然与负极盖板142焊接固定，但是其与负极盖板142并非固定连接(紧密贴合)，在装配作业时，弹性压紧环141及负极盖板142经过焊接固定后，作为一体的结构装配入壳，弹性压紧环141可以借助自身形变来灵活调整电芯12与负极盖板142之间的间距；作为优选的实施例，弹性压紧环141为一波形弹簧，波形弹簧两面分别与负极盖板142及负极集流盘123贴合，当电芯12入壳后，发现负极盖板142未能完全入壳时，可按压调整弹性压紧环141，使负极盖板142入壳，同时，负极盖板142设置有沿边凹槽1421，沿边凹槽1421能够防止激光焊接后负极盖板142发生变形。

具体的，所述负极盖板142的中心设置有注液孔1422，并且所述负极组件14还包括密封钉143，所述密封钉143与所述注液孔1422焊接。

本实施例中，负极盖板142直径介于45.7mm～45.9mm，注液孔1422的孔径为4.5mm，注液孔1422设置在一凹槽内，密封钉143采用平头钉，可以嵌入在此凹槽内，以确保密封钉143的钉头平面与负极盖板142的表面平齐。

下面，请参阅图1至图3，对本实施例所述电池结构10的装配作业流程进行说明。

步骤S1)：将正极铆钉132依次贯穿密封环135、内绝缘环134、底板112、外绝缘环133及正极柱131，使得正极铆钉132与正极柱131铆接；

步骤S2)：将正极集流盘121及负极集流盘123与卷芯122采用激光焊接工艺焊接固定形成电芯12；

步骤S3)：将电芯12装配入壳，采用电阻焊工艺将正极集流盘121与正极铆钉132焊接；

步骤S4)：将弹性压紧环141与负极盖板142采用激光焊接工艺焊接；

步骤S5)：将步骤S4)焊接后的结构入壳，采用激光焊接工艺将负极盖板142与壳体11焊接；

步骤S6)：将密封钉143与注液孔1422采用激光焊接工艺焊接。

本实施例步骤S3)中，采用电阻焊将正极集流盘121与正极铆钉132焊接，焊接过程产生的热量会沿垂直于正极集流盘表面的方向向卷芯的外部扩散，可有效降低隔膜收缩率，降低短路风险。

本实施例步骤S3)中，正极柱131与壳体11激光焊接时，由于采用铆接，无需额外的压紧力即可确保正极柱131与壳体的固定连接，提高了装配效率。

本实施例步骤S5)中，负极集流盘123随电芯12直接入壳，无需与壳体11焊接，能够提高电芯12入壳效率；并且，负极盖板142装配入壳体11时与壳体11之间采用周圈焊接，能够有效降低焊接爆点几率，提升电池品质。

本实施例还提供一种电池及用电装置，所述电池采用如前所述的电池结构，所述用电装置内包括如前所述的电池，由于本实施例中已对所述电池结构进行了详细的阐述，因此在此不再对所述电池的构件、所述用电装置的构件进行一一赘述。

综上所述，本实用新型的电池结构、电池及用电装置，正极柱与电芯之间采用正极铆钉铆接，在装配作业时，正极柱与正极集流盘无需激光焊接，能够有效避免激光焊接工艺引发的问题，提高装配效率，提高制程良率；同时，负极集流盘与壳体实现电连接的方式不再是直接将两者焊接在一起，而是通过弹性压紧环与负极盖板电连接，然后再将负极盖板与壳体焊接，这样的电连接方式能够使电芯入壳效率得到有效提高。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种电池结构，其特征在于，所述电池结构包括：壳体、电芯、正极组件及负极组件；

所述壳体包括筒体及底板，所述底板设置在所述筒体的一端，并且所述底板上设置有安装孔；

所述电芯内嵌设置在所述壳体内，包括正极集流盘、卷芯及负极集流盘，所述正极集流盘固定设置在所述卷芯的一端，所述负极集流盘固定设置在所述卷芯的另一端；

所述正极组件包括正极柱及正极铆钉，所述正极柱设置有铆压孔，所述正极铆钉的钉杆贯穿所述安装孔及所述铆压孔并与所述正极柱铆接固定，所述正极铆钉的钉头与所述正极集流盘固定连接；

所述负极组件包括弹性压紧环及负极盖板，所述弹性压紧环的一面与所述负极集流盘贴合，另一面与所述负极盖板贴合，所述负极盖板与所述筒体远离所述底板的一端固定连接。

2.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述正极组件还包括外绝缘环及内绝缘环，所述外绝缘环设置在所述正极柱与所述底板之间，所述内绝缘环设置在所述底板与所述正极集流盘之间。

3.根据权利要求2所述的电池结构，其特征在于，所述内绝缘环还设置有定位槽，所述正极集流盘还设置有定位凸台，所述定位凸台与所述定位槽相互嵌合。

4.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述正极组件还包括密封环，所述密封环设置在所述底板与正极铆钉之间。

5.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述铆压孔的拔模角度介于2°～3°。

6.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述正极集流盘设置有焊接槽，所述焊接槽的底部与所述卷芯焊接固定。

7.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述负极盖板设置有沿边凹槽。

8.根据权利要求1所述的电池结构，其特征在于，所述弹性压紧环包括波形弹簧，所述波形弹簧连接所述负极集流盘及所述负极盖板。

9.一种电池，其特征在于，所述电池具有如权利要求1-8任一项所述的电池结构。

10.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括如权利要求9所述的电池。