CN220692160U - 电池的集流盖板和电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池的集流盖板，电池包括一端开口的壳体和设置于壳体内的卷芯，集流盖板包括盖板本体和抵接部。集流盖板盖合设置于壳体的开口，并与壳体焊接；抵接部凸设于盖板本体上靠近壳体的一侧，并至少部分与卷芯焊接以导通卷芯。本实用新型涉及锂离子电池领域，通过盖板本体及其上凸设的用于焊接连接卷芯抵接部，提高了集流盖板和电池的生产效率，也进一步提高了集流盖板和电池的空间利用率及能量密度。

Description

电池的集流盖板和电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种电池的集流盖板和电池。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池(充电电池)，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。因其具有的能量密度大、平均输出电压高、循环性能优越、可快速充放电等优点，逐渐成为了插电式混合驱动、纯电驱动新能源汽车普遍使用的动力源。同时，锂离子电池也是储能应用市场的常用电池结构，在家庭储能、房车储能及大型工业储能等场景均有应用。

相关技术中，锂离子电池的结构包括：壳体、容纳于壳体内的卷芯以及盖覆于壳体开口处的集流盘以及盖板。集流盘用于提供电流的导电路径，盖板用于封装电池并避免内部构件受到外部环境的影响。然而，此结构的锂离子电池先采用激光焊接方式固定集流盘与电芯极耳再安装固定盖板，具有较为繁琐的工序，集流盘表面与卷芯极耳的焊点以外的无效面积较大，集流盘也容易对电解液形成封闭和遮挡，不利于后续注入的电解液浸润过程，影响锂离子电池的能量密度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电池的集流盖板和电池，旨在改善上述现有技术的不足，在集流盖板上凸设抵接部并与卷芯直接电性导通，增加了本集流盖板与卷芯的焊点的有效面积，提高了本电池的能量密度。

为实现上述目的，本实用新型提出的电池的集流盖板，用于电池，所述电池包括一端开口的壳体和设置于所述壳体内的卷芯，所述集流盖板包括盖板本体和抵接部。所述盖板本体盖合设置于所述壳体的开口，并与所述壳体焊接；所述抵接部凸设于所述盖板本体上靠近所述壳体的一侧，并至少部分与所述卷芯焊接，以导通所述卷芯。

在本实用新型的一实施例中，所述集流盖板还包括沉槽，所述沉槽设置于所述盖板本体背离所述卷芯的一侧，且对应所述抵接部的位置设置。

在本实用新型的一实施例中，所述抵接部和所述沉槽均设有多个，多个所述抵接部和多个所述沉槽均围绕所述盖板本体的中心环形间隔排布。

在本实用新型的一实施例中，所述盖板本体、抵接部及沉槽一体冲压成型。

在本实用新型的一实施例中，所述盖板本体的形状为圆形，所述抵接部沿所述盖板本体的径向方向延伸，且呈“S”形弯曲。

在本实用新型的一实施例中，所述盖板本体上背离所述卷芯的一侧形成有圆弧状防爆线槽，所述圆弧状防爆线槽的圆心位置与所述盖板本体的圆心位置重叠。

在本实用新型的一实施例中，所述防爆线槽的深度值为所述盖板本体的厚度值的80％-90％；和/或，所述防爆线槽的防爆压力值为1.5-2.0兆帕。

在本实用新型的一实施例中，所述盖板本体的中心位置形成有贯通的注液孔。

在本实用新型的一实施例中，所述注液孔包括沿朝向所述卷芯的方向逐渐收窄的第一孔道、第二孔道和第三孔道，所述第一孔道内设置有密封片，所述第二孔道内设置有胶钉；其中，所述密封片与所述盖板本体焊接，用于密封所述胶钉。

本实用新型还提供一种电池，包括如上述实施例中任一所述的集流盖板。

本实用新型技术方案提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型技术方案中，集流盖板的盖板本体设置于电池的壳体开口一侧，盖板本体上凸设有抵接部，并至少部分与壳体内设置的卷芯焊接，以导通卷芯。如此，在电池中整合常见的集流盘与盖板的功能，同时实现提供电流的导电路径与避免壳体内构件受外部环境影响的功能，进一步简化本电池的集流盖板与电池的装配工序，提高本电池的集流盖板及电池的生产效率，也进一步提高了本电池高度方向的空间利用率及能量密度。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型集流盖板一实施例的结构示意图；

图3为图2中实施例的局部剖面图；

图4为图2中实施例的横截剖面图；

图5为图2中实施例的焊点示意图。

附图标号说明：

100、集流盖板；10、盖板本体；11、注液孔；111、第一孔道；113、第二孔道；115、第三孔道；30、抵接部；50、沉槽；70、防爆线槽；1000、电池；300、壳体；500、卷芯；700、焊点。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电池1000的集流盖板100，用于电池1000。

参照图1至图5，本实用新型中的电池1000包括一端开口的壳体300和设置于壳体300内的卷芯500，集流盖板100包括盖板本体10和抵接部30。盖板本体10盖合设置于壳体300的开口，并与壳体300焊接；抵接部30凸设于盖板本体10上靠近壳体300的一侧，并至少部分与卷芯500焊接，以导通卷芯500。

可以理解的是，在锂离子电池1000技术领域，卷芯500是将正极片、负极片以及隔膜层叠在一起形成的片状结构再次卷绕而形成的，如此形成的卷芯500由一端开口安装于壳体300内，并由集流盖板100盖合设置于该开口处，如此，集流盖板100与壳体300围合形成空腔，卷芯500中正极片、负极片和隔膜交替堆叠形成的电化学反应区域将处于该空腔内，并被壳体300和集流盖板100保护以避免受到外界如灰尘、液滴等环境因素对其电化学反应过程可能造成的影响，进一步提高本电池1000的工作稳定性。

需要说明的是，凸设于盖板本体10的抵接部30与卷芯500焊接的方式可以是脉冲焊接、感应焊接、点焊或激光焊接等能够在盖板本体10背离卷芯500一侧朝向抵接部30与卷芯500接触位置施焊的方式，本申请对此不作具体限定。盖板本体10及凸设于盖板本体10的抵接部30的材质可以是碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金或镁合金等，本申请对此不作具体限定。

可以理解的是，在电池1000充放电过程中，电池1000内部会产生应力，特别是在高电流和快速充放电过程中，凸设于盖板本体10的抵接部30增加了集流盖板100的厚度及机械强度，进一步提高了本集流盖板100承受应力的能力，降低因应力过大而导致的变形和破损风险。

可以理解的是，集流盖板100在电池1000中扮演了电流的导电通道角色，在盖板本体10上凸设抵接部30增加了本集流盖板100的截面积，进而降低了电流在集流盖板100中的电阻，如此设置，减少了电流通过集流盖板100时可能产生的热量，减小在本集流盖板100工作过程中因高电阻而产生的热应力，进一步提高了本集流盖板100的稳定性和耐久性。

可以理解的是，在电池1000的充放电过程中，由于不同材料的热膨胀系数不同，电池1000内部可能会出现热膨胀差异，导致集流盖板100的变形和应力集中。在盖板本体10上凸设抵接部30，增加了集流盖板100材料的热容量，进一步减少因热膨胀差异而引起的本集流盖板100的变形和应力集中现象，进一步提高本电池1000的集流盖板100和电池1000的稳定性及寿命。

在本实用新型的一实施例中，集流盖板100还包括沉槽50，沉槽50设置于盖板本体10背离卷芯500的一侧，且对应抵接部30的位置设置。

可以理解的是，结合参照图2至图5，图5为本实用新型集流盖板100一实施例的焊接示意图，在本集流盖板100与卷芯500的焊接过程中，焊点700处于对应抵接部30位置设置的沉槽50底壁面，如此设置，将焊点700处的凸起容纳与沉槽50内，保证了盖板本体10背离卷芯500一侧端面的平整度与电池1000的美观程度，沉槽50也提供了额外的支撑和固定，减少焊点700断裂或脱落的风险。将焊点700设置于沉槽50内，也同时简化了可能存在的维修或更换过程，只需针对焊点700进行操作，减少对盖板本体10的影响。

在本实用新型一实施例的技术方案中，抵接部30和沉槽50均设有多个，多个抵接部30和多个沉槽50均围绕盖板本体10的中心环形间隔排布。

可以理解的是，设置的多个抵接部30进一步增加了集流盖板100与卷芯500的接触面积，进而降低了电流在集流盖板100中的电阻，也即，减少电流通过集流盖板100时可能产生的热量，减小因高电阻而产生的热应力，进一步提高了本集流盖板100的稳定性和耐久性。

可以理解的是，在本实施例中，设置的抵接部30与沉槽50数量均为多个，其中，沉槽50的数量对应抵接部30的数量设置，每一抵接部30背离卷芯500一侧端面对应设置一沉槽50，设置多个沉槽50，则沉槽50内与电池1000中的卷芯500焊接连接时的焊点700也对应增多，多处焊点700进一步增加了本集流盖板100与卷芯500的连接强度，使本集流盖板100与设置了本集流盖板100的本电池1000的结构稳定性进一步提升。

可以理解的是，将多个抵接部30及沉槽50围绕盖板本体10的中心环形间隔排布，使焊点700能够均匀分布于集流盖板100，避免了焊点700集中在某一区域时可能造成的应力集中和变形。同时，多个沉槽50进一步增加了盖板本体10的表面积，提高了盖板本体10的热传导性能，使盖板本体10在本集流盖板100工作过程中的散热效率进一步提升，降低了温度可能对焊接区域产生的影响，增加本集流盖板100工作过程的稳定性及使用寿命

在本实用新型的一实施例中，盖板本体10、抵接部30及沉槽50一体冲压成型。

可以理解的是，将盖板本体10、抵接部30及沉槽50一体冲压成型设置，则盖板本体10、抵接部30及沉槽50不存在接缝或连接处，具有较好的密封性能，能够减少电池1000内部电解液泄漏或外部杂质进入的可能。其次，将盖板本体10、抵接部30及沉槽50一体冲压成型能够增加集流盖板100的整体刚度和强度，减少在本电池1000的充放电过程中可能产生的机械应力和变形，从而延长电池1000的使用寿命。再次，将盖板本体10、抵接部30及沉槽50一体冲压成型能够降低将盖板本体10、抵接部30及沉槽50单独设置时可能存在的安装工序，进一步提高本集流盖板100的生产效率并降低生产成本。最后，一体冲压成型设置的盖板本体10、抵接部30及沉槽50具有相同的材料性质以及较为均匀的热传导性能，在本电池1000的充放电过程中可能产生的热量可以被更加均匀的传递至整个电池1000外部，从而提升本电池1000的热管理能力，减少积蓄过多热量时可能对电池1000工作过程产生的影响，进一步增加本电池1000的工作稳定性及使用寿命。

在本实用新型一实施例的技术方案中，盖板本体10的形状为圆形，抵接部30沿盖板本体10的径向方向延伸，且呈“S”形弯曲。

可以理解的是，由正极片、负极片及隔膜层叠并卷绕形成的卷芯500通常为圆形，如此，才能使卷芯500内具有均匀的电流分布以及较为良好的功率及循环性能，避免电流偏聚或集中的情况出现。因此，对应卷芯500设置的用于容纳卷芯500的壳体300也可以设置为圆形，如此，壳体300本身也能够具有较为均匀的应力分布，减少应力集中并降低破裂风险，同时，圆形结构的壳体300结构也较为简单，易于生产和装配，更容易进行电池1000的封装、堆叠及存储过程。对应圆形的卷芯500、壳体300设置同样横截面为圆形的盖板本体10，能够使盖板本体10与壳体300开口处结合的更为紧密，进而减少电解液泄漏或外界杂质的进入。

可以理解的是，沿圆形的盖板本体10径向方向延伸设置抵接部30，能在具有较长地延伸长度的同时，不对可能存在的其它抵接部30或其它额外设置的部分产生干扰，进而在确保本集流盖板100的结构强度与刚度的同时，提高本集流盖板100的工作稳定性。

可以理解的是，沿圆形盖板本体10径向延伸设置的抵接部30可以进一步地沿该径向方向的两侧弯曲设置以延长抵接部30的延伸长度，此时，抵接部30的延伸轨迹可以近似符合一正弦函数或一余弦函数的部分图像，本申请对此不作具体限定，在一优选实施例中，该抵接部30的延伸轨迹符合一正弦函数一个周期内的图像，也即，呈“S”形弯曲设置，如此，相较于沿径向方向呈直线延伸的抵接部30，其具有更好的强度与刚度，提高了承受应力的能力，降低盖板本体10可能存在的受应力影响而发生形变的可能，同时，也进一步增加了抵接部30与卷芯500抵接的面积，提供了更多的热传导路径，使盖板本体10与卷芯500之间具有更高的热传导效率，降低了电池1000盖板可能在电池1000充放电过程中因热量积蓄而产生的形变，进一步增加了本电池1000盖板的工作稳定性。另外的，呈“S”形凸设的抵接部30在盖板本体10与卷芯500之间形成细小的通道，进一步改善了电池1000内液流和气流的分布，促进了电池1000内电解液的流动过程，也即，进一步提高了电池1000的能量密度和循环性能。

在本实用新型的一实施例中，盖板本体10上背离卷芯500的一侧形成有圆弧状防爆线槽70，圆弧状防爆线槽70的圆心位置与盖板本体10的圆心位置重叠。

可以理解的是，在本集流盖板100所盖合的电池1000的充放电过程中，如果发生异常情况，如过充、过放或过热时，电解液可能会释放出气体或产生压力，通过设置防爆线槽70，能够在发生异常时，由防爆线槽70的槽口释放气体或减轻内部压力，使内部压力均衡分布，减少集中压力和应力的影响，从而进一步降低集流盖板100可能产生的损坏或破裂的风险，进一步提高本集流盖板100和电池1000的工作稳定性。而将圆弧状防爆线槽70的圆心位置与盖板本体10的圆心位置重叠，则进一步使防爆线槽70可能承受的压力均匀分布，从而能够进一步地提高防爆线槽70对压力的承受能力，避免了防爆线槽70在盖板本体10上因受力不均而产生的无法释放气体或均衡压力的风险，进而增加本集流盖板100的工作稳定性及使用寿命。

在本实用新型一实施例的技术方案中，防爆线槽70的深度值为盖板本体10的厚度值的80％-90％；和/或，防爆线槽70的防爆压力值为1.5-2.0兆帕。

可以理解的是，防爆线槽70的深度值与盖板本体10的厚度值的比值影响了防爆线槽70的容纳能力和防爆性能。具体的，在防爆线槽70的深度值为盖板本体10的厚度值的90％以上时，防爆线槽70减少了盖板本体10的有效密封面积，使盖板本体10在防爆线槽70处的结构强度过低，容易发生变形、破裂或松动。当防爆线槽70的深度值为盖板本体10深度值的80％以下时，防爆线槽70无法有效容纳壳体300内部气体扩散和压力释放，增加了内部压力的积聚，增加防爆风险。因此，将防爆线槽70的深度值设置为盖板本体10深度值的80％至90％之间，在防爆线槽70的深度值为盖板本体10厚度值的80％时，防爆线槽70能够有效容纳壳体300内气体扩散和压力释放，降低内部压力的积聚；在防爆线槽70的深度值为盖板本体10厚度值的90％时，防爆线槽70也能够具有较为合理的结构强度，不易发生破裂、变形或松动。其中，防爆线槽70的深度值可以是盖板本体10的厚度值的80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％，当然也可以为以上区间的任意取值，具体可以根据盖板本体10的材质与其所安装的电池1000所需的压力释放要求来设置，本申请对此不作具体限定。

可以理解的是，防爆压力值指本电池1000在充放电过程中产生过高压力时，防爆线槽70开始工作并开始释放压力时电池1000的壳体300内部所能达到的压力数值，该防爆压力值是为了防止电池1000在异常状况下爆炸或泄漏而对应防爆线槽70设置的安全防护参数。具体的，在防爆压力值小于1.5兆帕时，防爆线槽70变得过于敏感，触发频率较为频繁，增加了误操作的风险，进而降低了电池1000使用的便利性与可靠性；在防爆压力值大于2.0兆帕时，防爆线槽70开始释放压力的临界值过大，使得防爆线槽70无法在工作过程产生异常状况时及时释放内部压力，进而具有更高的爆炸和泄漏风险，同时，防爆压力值过大时，壳体300内部设置的卷芯500等构件也将承受较大的内部压力，也具有被损坏的可能，进而影响本电池1000的工作稳定性及使用寿命。因此，将防爆线槽70的防爆压力值设置为1.5至2.0兆帕之间，在防爆压力值等于1.5兆帕时，防爆线槽70即具有一定的对压力的敏感性，又不会具有过高的触发频率；在防爆压力值等于2.0兆帕时，防爆线槽70也能够及时释放压力，并不会使电池1000的壳体300、卷芯500或集流盖板100承受过大的应力和压力，不易产生变形、破裂、泄漏和电池1000损坏的风险。其中，防爆线槽70的防爆压力值可以是1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0兆帕，当然也可以为以上区间的任意取值，可以根据电池1000和集流盖板100的设计、构造、材料属性以及防爆需求综合考虑后选取，本申请对此不作具体限定。

在本实用新型的一实施例中，盖板本体10的中心位置形成有贯通的注液孔11。

可以理解的是，在本锂离子电池1000技术领域，通常使用电解液作为电子和离子的传导介质，设置注液孔11以用于朝向壳体300与集流盖板100围合形成的空腔中注入电解液，使得电解液的注入过程更加便捷，能够进一步提高本电池1000的生产效率。同时，在电池1000的充放电过程中，可能产生的气体将使集流盖板100与壳体300围合形成的空腔内压力产生变化，设置注液孔11则在一定程度上可以将多余气体由该孔排出，平衡电池1000与集流盖板100工作过程中可能产生的内部压力，进而维持电池1000和集流盖板100的工作稳定，使其具有更高的稳定性。

在本实用新型一实施例的技术方案中，注液孔11包括沿朝向卷芯500的方向逐渐收窄的第一孔道111、第二孔道113和第三孔道115，第一孔道111内设置有密封片，第二孔道113内设置有胶钉；其中，密封片与盖板本体10焊接，用于密封胶钉。

可以理解的是，设置于第二孔道113的胶钉通常包括一与第三孔道115内径相适配的密封段以及一与第二孔道113内径相适应的卡接段，如此，在本集流盖板100所设置的电池1000的安装过程中，胶钉能够用至少部分密封段将第三孔道115封堵后，又由卡接段固定于盖板本体10的第二孔道113处，进一步的，在胶钉的卡接段具有朝向背离第三孔道115方向脱离的趋势时，在第一孔道111内设置有与盖板本体10焊接连接的密封片，如此，密封片将朝向第二孔道113内胶钉的卡接部施加支持力，减小了胶钉脱出的趋势，胶钉、密封片能够与注液孔11形成紧密的密封，防止电解液泄漏和氧气进入内部以影响本电池1000的工作稳定性。

本实用新型技术方案还提出一种电池1000，电池1000包括上述任意一项集流盖板100。该集流盖板100的具体结构参照上述实施例，由于本方案的集流盖板100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电池的集流盖板，所述电池包括一端开口的壳体和设置于所述壳体内的卷芯，其特征在于，所述集流盖板包括：

盖板本体，所述盖板本体盖合设置于所述壳体的开口，并与所述壳体焊接；和

抵接部，所述抵接部凸设于所述盖板本体上靠近所述壳体的一侧，并至少部分与所述卷芯焊接，以导通所述卷芯。

2.根据权利要求1所述的集流盖板，其特征在于，所述集流盖板还包括沉槽，所述沉槽设置于所述盖板本体背离所述卷芯的一侧，且对应所述抵接部的位置设置。

3.根据权利要求2所述的集流盖板，其特征在于，所述抵接部和所述沉槽均设有多个，多个所述抵接部和多个所述沉槽均围绕所述盖板本体的中心环形间隔排布。

4.根据权利要求2所述的集流盖板，其特征在于，所述盖板本体、抵接部及沉槽一体冲压成型。

5.根据权利要求1所述的集流盖板，其特征在于，所述盖板本体的形状为圆形，所述抵接部沿所述盖板本体的径向方向延伸，且呈“S”形弯曲。

6.根据权利要求5所述的集流盖板，其特征在于，所述盖板本体上背离所述卷芯的一侧形成有圆弧状防爆线槽，所述圆弧状防爆线槽的圆心位置与所述盖板本体的圆心位置重叠。

7.根据权利要求6所述的集流盖板，其特征在于，所述防爆线槽的深度值为所述盖板本体的厚度值的80％-90％；和/或，所述防爆线槽的防爆压力值为1.5-2.0兆帕。

8.根据权利要求1至7中任一所述的集流盖板，其特征在于，所述盖板本体的中心位置形成有贯通的注液孔。

9.根据权利要求8所述的集流盖板，其特征在于，所述注液孔包括沿朝向所述卷芯的方向逐渐收窄的第一孔道、第二孔道和第三孔道，所述第一孔道内设置有密封片，所述第二孔道内设置有胶钉；其中，所述密封片与所述盖板本体焊接，用于密封所述胶钉。

10.一种电池，其特征在于，所述电池包括如权利要求1至9中任意一项所述的集流盖板。