WO2010017782A1 - 电池极耳与盖板的连接结构及装配方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of battery manufacturing, and in particular to a connection structure and an assembly method of a battery tab and a cover.
- the current process generally involves welding the tabs to the poles of the cover plate, for high current discharges, such as those used in hybrid electric vehicles (HEV) or pure electric vehicles (EV), poles and poles. If the connection is not good or the connection fails, the connection point between the tab and the cover is not strong and reliable, which will cause serious heat generation, resulting in high battery temperature, serious battery failure, and affecting battery safety and cycle life.
- HEV hybrid electric vehicles
- EV pure electric vehicles
- connection structure and an assembly method of a battery tab and a cover plate which are reliable and firm at a connection point.
- the tab comprising a tab, a cover plate and a tab lead-out device disposed at an end of the battery core, the tab is drawn from the end of the battery core, including a positive ear and a negative ear, the tab lead-out device having a core An insulating layer in contact with the end and a conductive layer remote from the end of the core, the tab is electrically connected to the conductive layer, and the conductive layer is electrically connected to the cover.
- the tab extraction device is a composite structure in which an insulating layer and a conductive layer are integrated.
- the tab lead-out device includes an insulating spacer and a first spacer, the insulating spacer forms the insulating layer, and the first spacer forms the conductive layer.
- the insulating gasket is provided with an aperture
- the first gasket is provided with an aperture
- the pole penetrates the aperture on the insulating sheet and the aperture on the first gasket and is electrically connected to the first gasket connection.
- the pores on the insulating sheet and the pores on the first gasket are fan-shaped pores.
- the second gasket has a hole at a position corresponding to the tab.
- the connecting member is a bolt connecting member, and the screw of the bolt connecting member is fixedly disposed on the conductive layer of the tab lead-out device, and the second gasket is pressed on the conductive layer of the tab lead-out device by a nut. .
- the positive and negative ear are respectively a plurality of.
- a battery comprising a tab, a cover and a connection structure connecting the tab to the cover.
- a method of assembling a battery tab and a cover comprising the steps of:
- step b the following steps are further included: bl) The tab is bent and soldered to the conductive layer of the tab lead-out device.
- the conductive layer between the tab and the tab lead device is connected by laser fusion welding.
- the step c) then comprises the following steps: cl) soldering the tabs from the aperture of the second spacer to the conductive layer of the tab lead-out device.
- the conductive layer between the tab and the tab lead device is connected by laser fusion welding.
- the step C) is achieved by: locking the second gasket to the tab take-up device by the cooperation of the bolt and the nut, and pressing the tab on the second gasket and the tab lead-out device between.
- step d one end of the bolt is fixedly connected to the pole on the battery cover.
- one end of the bolt is matched with a central hole opened in the pole, and the end of the bolt is fixed to the pole by laser fusion welding.
- the plurality of tabs are respectively extended along the outer edge of the tab lead-out device and electrically contacted with the conductive layer of the tab lead-out device.
- the second gasket is provided and mechanically pressed by the second gasket to ensure the reliable connection between the pole and the pole of the battery core, and the effective contact area between the pole and the pole is increased.
- the invention is very suitable for a multi-pole, large-volume cylindrical battery, because it can effectively fix the battery core, improve the battery's anti-vibration and impact capability, and thus improve the battery safety performance, and is suitable for assembling a hybrid battery vehicle and a pure electric motor.
- the car's battery can also be used for large energy storage batteries.
- FIG. 1 is a schematic structural view of a battery according to Embodiment 1;
- Figure 2 is a structural view of the insulating spacer of Figure 1;
- Figure 3 is a structural view of the first spacer of Figure 1;
- Figure 4 is a plan view of Figure 3;
- FIG. 5 is a structural view of the second spacer of FIG. 1;
- Figure 6 is a structural view of the cover plate of Figure 1;
- Figure 7 is a structural view of the ear-ear I-out device in the second embodiment
- Fig. 8 is a configuration diagram of a tab ear exiting device in the third embodiment.
- a secondary battery as shown in Fig. 1, includes a cover 1, a connecting member, a tab lead-out device, a second spacer 3, and a winding core 7.
- the tab lead-out device includes an insulating spacer 6 and a first spacer 5, wherein the insulating spacer 6 constitutes an insulating layer, and the first spacer 5 constitutes a conductive layer.
- the connector includes a nut 2 and a screw 502 secured to the first spacer.
- the battery plate is wound into a cylindrical core 7 with a plurality of tabs 4 extending out of the core 7 at both ends, wherein the tabs at one end are positive ears, the other ends are all negative ears, and the ears at both ends are
- the connection structure of the cover is the same.
- the insulating spacer 6 is circular and placed on the end face of the winding core 7.
- the structure of the insulating spacer 6 is as shown in Fig. 2, and the opening 601 is opened, and the aperture 601 is a discontinuous fan shape.
- a first spacer 5 is stacked on the insulating spacer 6.
- the first spacer 5 has a structure as shown in FIG. 3 and FIG. 4, and an aperture 501 is also formed thereon.
- the aperture 501 is a discontinuous fan shape, and the first pad
- a screw 502 is further provided at the center of the sheet 5, and the screw 502 is provided with a thread, the lower end of which passes through the center hole of the insulating spacer 6, and the upper end passes through the center hole of the second spacer 3.
- the second gasket 3 is fastened to the first gasket by the nut 2, and the structure of the second gasket 3 is as shown in Fig. 5, and a gap 301 is opened thereon.
- the cover plate 1 is placed on the second gasket 3, and its structure is as shown in Figs. 1 and 6, and a pole 104 is provided, and a center hole 10 1 is formed in the center of the pole column 104.
- a liquid injection hole 102 and an explosion-proof hole 103 are also formed in the cover plate 1.
- the first gasket 5, the second gasket 6, the tab 4, the cover plate 1, and the poles 104 are made of a conductive metal material, wherein the cover plate 1 is insulated from the poles 104.
- the tab 4 extends through the aperture 601 in the insulating spacer 6 and the aperture 501 in the first spacer over the insulating spacer 6, and then the tab 4 is flattened on the first spacer 5 Above, the tab 4 is soldered to the first spacer 5 by laser spot welding or continuous welding. Then, a second gasket 3 is placed on the first gasket 5, that is, the central hole of the second gasket 3 is passed through the screw 502 of the first gasket, so that the upper and lower metal gaskets sandwich the tab 4 In the middle, tighten with the nut 2 to clamp the middle tab 4.
- the center hole 101 on the cover plate 1 is tightly coupled with the polished rod portion of the upper end of the screw 502 of the first spacer 5 , and the outer portions are welded together by laser welding.
- the center hole 101 is shaped to match the upper end of the screw 502, and may be circular or square. And so on.
- the crucible can be laser spot welded or continuously welded to the first spacer through the aperture 301 of the second spacer.
- the cover 7 of the core 7 is not provided with a pole 104, and the positive or negative ear is directly electrically connected to the conductive cover 1.
- both the positive and negative ear are placed at the same end of the core 7, and two poles are disposed on the cover, which requires two of the positive and negative ears and the cover.
- the electrical connection structure of the poles is isolated by insulating members.
- Embodiment 2 [51] Embodiment 2:
- a secondary battery comprising a cover plate, a connecting member, a tab lead-out device, a second spacer, and a winding core, which differ from the first embodiment in that: the tab lead-out device is an insulating layer and conductive Layer composite structure. As shown in Fig. 7, the tab lead-out device is divided into upper and lower layers, the upper layer is a conductive layer, and the lower layer is an insulating layer. The tabs are soldered to the conductive layer from below the insulating layer through the apertures on the device. Above the layer.
- a secondary battery comprising a cover plate, a connecting member, a tab lead-out device, a second spacer, and a winding core, which differ from the first embodiment in that no aperture is provided on the tab lead-out device, as shown in As shown in Fig. 8, the tabs are protruded from the edge of the tab lead-out device from below the insulating layer and soldered over the conductive layer.
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Description
说明书 电池极耳与盖板的连接结构及装配方法 技术领域
[1] 本发明涉及电池制造领域， 具体是涉及一种电池极耳与盖板的连接结构及装配 方法。
背景技术
[2] 锂离子二次电池由负极板、 正极板、 电解液以及介于正、 负极板之间防止短路 的隔膜组成。 正极板和负极板被做作成薄板或箔状， 然后把正、 负极板及介于 其间的隔膜按顺序层叠或者螺旋状缠绕而形成电芯， 再把电芯装入不锈钢、 镀 镍的铁、 铝金属外壳或者叠层软包装薄膜电池容器中， 注入电解液， 密封制成 电池。 其中， 电芯与外界的电导通是通过与极板连接的极耳和极柱或盖板的连 接来实现的。
[3] 目前的工艺， 一般将极耳焊接在盖板的极柱上， 在大电流放电吋， 比如使用在 混合电动汽车 （HEV) 或纯电动汽车 （EV) 上吋， 极耳和极柱等处如果连接不 好或连接失效， 即极耳和盖板的连接点不牢固可靠吋， 将导致发热严重， 造成 电池温度过高， 严重吋导致电池失效， 影响电池的安全性和循环寿命。
对发明的公开
技术问题
[4] 本发明所要解决的技术问题是， 提供一种连接点可靠牢固的电池极耳与盖板的 连接结构及装配方法。
技术解决方案
[5] 本发明解决其技术问题所釆用的技术方案是： 一种电池极耳与盖板的连接结构
， 包括极耳、 盖板及放置在电池卷芯端部的极耳引出装置， 所述极耳从电池卷 芯端部引出， 包括正极耳和负极耳， 所述极耳引出装置具有与卷芯端部接触的 绝缘层和远离卷芯端部的导电层， 所述极耳与导电层电连接， 所述导电层与盖 板电连接。
[6] 所述极耳引出装置为绝缘层和导电层复合一体的结构。
[7] 所述极耳引出装置包括绝缘垫片和第一垫片， 所述绝缘垫片形成所述绝缘层， 所述第一垫片形成所述导电层。
[8] 所述绝缘垫片上开设有孔隙， 所述第一垫片上开设有孔隙， 所述极耳贯穿所述 绝缘片上的孔隙和第一垫片上的孔隙后与第一垫片电连接。
[9] 所述绝缘片上的孔隙和第一垫片上的孔隙为扇形孔隙。
[10] 所述极耳从绝缘垫片和第一垫片的外缘处伸出后与第一垫片电连接。
[11] 所述的电池极耳与盖板的连接结构， 还包括连接件、 叠置在极耳引出装置的导 电层和盖板之间的第二垫片， 所述连接件将极耳压紧在第二垫片和极耳引出装 置的导电层之间。
[12] 所述第二垫片上与极耳相对应的位置设有孔隙。
[13] 所述连接件为螺栓连接件， 所述螺栓连接件的螺杆固定设置在极耳引出装置的 导电层上， 并通过螺母将第二垫片压紧在极耳引出装置的导电层上。
[14] 所述正极耳和负极耳分别为多个。
[15] 一种电池， 包括极耳、 盖板及连接极耳与盖板的连接结构。
[16] 一种电池极耳与盖板的装配方法， 包括以下步骤：
[17] a)将极耳引出装置放置在电池卷芯的端部， 使极耳引出装置的绝缘层与卷芯端 部接触， 极耳引出装置的导电层远离卷芯端部；
[18] b)将卷芯端部伸出的多个极耳与极耳引出装置的导电层电接触；
[19] c)用第二垫片将极耳压紧在极耳引出装置上；
[20] d)将电池盖板放置在第二垫片的上表面， 并将电池盖板周边与电池外壳密封。
[21] 所述步骤 b)中， 将多个极耳穿过极耳引出装置上的孔隙后与极耳引出装置的导 电层电接触。
[22] 所述步骤 b)后还包括以下步骤： bl)将极耳压弯后焊接在极耳引出装置的导电层 上。
[23] 所述步骤 bl)中， 极耳与极耳引出装置的导电层间釆用激光熔融焊连接。
[24] 所述步骤 c)之后包括以下步骤： cl)从第二垫片的孔隙处将极耳焊接在极耳引出 装置的导电层上。
[25] 所述步骤 cl)中， 极耳与极耳引出装置的导电层间釆用激光熔融焊连接。
[26] 所述步骤 C)通过以下方式实现： 通过螺栓和螺母的配合将第二垫片锁紧在极耳 引出装置上， 并将极耳压紧在第二垫片和极耳引出装置之间。
[27] 所述步骤 d)中， 将螺栓一端部与电池盖板上的极柱连接固定。
[28] 所述步骤 d)中， 将螺栓一端部与极柱上开设的中心孔配合， 并釆用激光熔融焊 实现螺栓端部与极柱的连接固定。
[29] 所述步骤 b)中， 将多个极耳分别沿极耳引出装置的外缘处延伸后与极耳引出装 置的导电层电接触。
有益效果
[30] 本发明的有益效果是，
1.设有极耳引出装置， 将极耳固定电连接在极耳引出装置上， 使得极耳连接点可 靠牢固。
[31] 2.在极耳引出装置上设有位置固定的空隙， 保证了极耳连接位置， 如焊接位置 的准确一致， 且焊接方便， 有利于提高生产效率， 尤其对于对多极耳的电芯， 能保证每个极耳的焊接位置准确。
[32] 3.设有第二垫片， 并通过第二垫片机械接触压紧， 保证了电芯的极耳与极柱的 可靠连接， 增大了极耳与极柱的有效接触面积。
[33] 4.极耳引出装置、 第二垫片和盖板紧密接触， 保证了与卷芯的牢固固定。 电池 的极耳与极柱连接结构简单、 装配方便， 制作经济， 易于流水作业、 方便工业 化生产。
[34] 5.极耳与极耳引出装置间使用激光熔融焊接， 进一步提高了导电效果， 保证电 池在放电吋的性能， 降低了电池内阻， 减少发热量， 提高电池循环寿命。
[35] 本发明非常适用于多极耳、 大体积的圆柱电池， 由于可以有效的固定电芯、 提 高电池的抗震动、 冲击能力， 进而改善电池安全性能， 适用于装配混合电池汽 车以及纯电动汽车的电池， 也可用于大型储能电池。
附图说明
[36] 图 1是实施方式一的电池结构示意图；
[37] 图 2是图 1中的的绝缘垫片的结构图；
[38] 图 3是图 1中的第一垫片的结构图；
[39] 图 4是图 3的俯视图；
[40] 图 5是图 1中的第二垫片的结构图；
[41] 图 6是图 1中的盖板的结构图；
[42] 图 7是实施方式二中的极耳弓 I出装置的结构图；
[43] 图 8是实施方式三中的极耳弓 I出装置的结构图。
本发明的实施方式
[44] 实施方式一：
[45] 一种二次电池， 如图 1所示， 包括盖板 1、 连接件、 极耳引出装置、 第二垫片 3 、 卷芯 7。 极耳引出装置包括绝缘垫片 6和第一垫片 5， 其中绝缘垫片 6构成绝缘 层， 第一垫片 5构成导电层。 连接件包括螺母 2和固定在第一垫片上的螺杆 502。 电池极板缠绕成圆柱体状的卷芯 7， 两端都有多个极耳 4伸出卷芯 7外， 其中一端 的极耳为正极耳， 另一端全为负极耳， 两端极耳与盖板的连接结构相同。
[46] 绝缘垫片 6为圆形， 放置在卷芯 7的端面， 绝缘垫片 6的结构如图 2所示， 其上开 设有孔隙 601， 孔隙 601为间断的扇形。 在绝缘垫片 6的上方叠置有第一垫片 5， 第一垫片 5的结构如图 3、 图 4所示， 其上也开设有孔隙 501， 孔隙 501为间断的扇 形， 第一垫片 5的中心处还设有螺杆 502， 螺杆 502上设有螺纹， 其下端穿过绝缘 垫片 6的中心孔， 上端穿过第二垫片 3的中心孔。 第二垫片 3通过螺母 2与第一垫 片紧固， 第二垫片 3的结构如图 5所示， 其上开设有空隙 301。 盖板 1放置在第二 垫片 3上， 其结构如图 1和图 6所示， 设有极柱 104， 极柱 104中心开设有中心孔 10 1。 盖板 1上还开有注液孔 102和防爆孔 103。 第一垫片 5、 第二垫片 6、 极耳 4、 盖 板 1、 极柱 104为可导电的金属材料制成， 其中盖板 1与极柱 104间绝缘。
[47] 装配吋， 极耳 4穿过绝缘垫片 6上的孔隙 601和第一垫片上的孔隙 501在绝缘垫片 6上方伸出来， 之后把极耳 4压平在第一垫片 5的上方， 再釆用激光点焊或连续焊 把极耳 4焊接到第一垫片 5上。 然后在第一垫片 5的上面放置第二垫片 3， 即将第 二垫片 3的中心孔穿过第一垫片的螺杆 502， 这样上、 下两个金属垫片把极耳 4夹 在中间， 用螺母 2拧紧， 从而夹紧中间的极耳 4。 最后盖上盖板 1， 盖板 1上的中 心孔 101与第一垫片 5的螺杆 502上端的光杆部分紧密结合， 外面用激光焊的方式 把二者焊接在一起。 中心孔 101与螺杆 502的上端形状配合， 可以为圆形， 方形
等各种形状。
[48] 极耳 4焊接到第一垫片 5上的步骤也可以在放置了第二垫片 3
之后进行， 此吋可以透过第二垫片的孔隙 301把极耳 4用激光点焊或者连续焊焊 接在第一垫片上 5。
[49] 也可以选择卷芯 7—端的盖板 1上不设有极柱 104， 将正极耳或负极耳直接电连 接到导电的盖板 1上。
[50] 在另一个实施方式中， 正极耳和负极耳都放在卷芯 7的同一端， 在盖板上设置 两个极柱， 这吋需要将正、 负极耳与盖板上的两个极柱的电连接结构用绝缘部 件隔离。
[51] 实施方式二：
[52] 一种二次电池， 包括盖板、 连接件、 极耳引出装置、 第二垫片、 卷芯， 其与实 施方式一不同之处在于： 所述极耳引出装置为绝缘层和导电层复合一体的结构 。 如图 7所示， 极耳引出装置分为上、 下两层， 上层为导电层， 下层为绝缘层， 极耳从绝缘层的下方穿过极耳弓 I出装置上的孔隙后焊接在导电层的上方。
[53] 实施方式三：
[54] 一种二次电池， 包括盖板、 连接件、 极耳引出装置、 第二垫片、 卷芯， 其与实 施方式一不同之处在于， 极耳引出装置上没有设孔隙， 如图 8所示， 极耳从绝缘 层的下方由极耳引出装置的边缘伸出后焊接在导电层的上方。
[55] 以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明， 不能认 定本发明的具体实施只局限于这些说明。 对于本发明所属技术领域的普通技术 人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干简单推演或替换， 都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims
[1] 一种电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 包括极耳 （4) 、 盖板 （1
) 及放置在电池卷芯端部的极耳引出装置， 所述极耳 （4) 从电池卷芯端部 引出， 包括正极耳和负极耳， 所述极耳引出装置具有与卷芯端部接触的绝 缘层和远离卷芯端部的导电层， 所述极耳 （4) 与导电层电连接， 所述导电 层与盖板 （1) 电连接。
[2] 如权利要求 1所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述极耳引 出装置为绝缘层和导电层复合一体的结构。
[3] 如权利要求 1所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述极耳引 出装置包括绝缘垫片 （6) 和第一垫片 (5) ， 所述绝缘垫片 （6) 形成所述 绝缘层， 所述第一垫片 （5) 形成所述导电层。
[4] 如权利要求 3所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述绝缘垫 片 （6) 上开设有孔隙 （601) ， 所述第一垫片 （5) 上开设有孔隙 （602) ， 所述极耳 （4) 贯穿所述绝缘片 （6) 上的孔隙 （601) 和第一垫片 （5) 上的孔隙 （501) 后与第一垫片 （5) 电连接。
[5] 如权利要求 4所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述绝缘片
(6) 上的孔隙 (601) 和第一垫片 (5) 上的孔隙 (501) 为扇形孔隙。
[6] 如权利要求 3所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述极耳 (
4) 从绝缘垫片 （6) 和第一垫片 (5) 的外缘处伸出后与第一垫片 (5) 电 连接。
[7] 如权利要求 1至 6中任意一项所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在 于： 还包括连接件、 叠置在极耳引出装置的导电层和盖板 （1) 之间的第二 垫片 （3) ， 所述连接件将极耳 （4) 压紧在第二垫片 （3) 和极耳引出装置 的导电层之间。
[8] 如权利要求 7所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述第二垫 片 （3) 上与极耳 (4) 相对应的位置设有孔隙 （301) 。
[9] 如权利要求 7所述的电池极耳与盖板的连接结构， 其特征在于： 所述连接件 为螺栓连接件， 所述螺栓连接件的螺杆 （502) 固定设置在极耳引出装置的
导电层上， 并通过螺母 （2) 将第二垫片 （3) 压紧在极耳引出装置的导电 层上。
[10] 一种电池， 其特征在于： 包括极耳、 盖板及权利要求 1-9中任意一项所述的 电池极耳与盖板的连接结构。
[11] 一种电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于， 包括以下步骤：
a)将极耳引出装置放置在电池卷芯的端部， 使极耳引出装置的绝缘层与卷 芯端部接触， 极耳引出装置的导电层远离卷芯端部；
b)将卷芯端部伸出的多个极耳与极耳引出装置的导电层电接触； c)用第二垫片将极耳压紧在极耳引出装置上；
d)将电池盖板放置在第二垫片的上表面， 并将电池盖板周边与电池外壳密 封。
[12] 如权利要求 11所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 b
)中， 将多个极耳穿过极耳引出装置上的孔隙后与极耳引出装置的导电层电 接触。
[13] 如权利要求 12所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 b
)后还包括以下步骤：
bl)将极耳压弯后焊接在极耳引出装置的导电层上。
[14] 如权利要求 13所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 b
1)中， 极耳与极耳引出装置的导电层间釆用激光熔融焊连接。
[15] 如权利要求 12所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 c
)之后包括以下步骤：
cl)从第二垫片的孔隙处将极耳焊接在极耳引出装置的导电层上。
[16] 如权利要求 15所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 c
1)中， 极耳与极耳引出装置的导电层间釆用激光熔融焊连接。
[17] 如权利要求 12所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 c
)通过以下方式实现： 通过螺栓和螺母的配合将第二垫片锁紧在极耳引出装 置上， 并将极耳压紧在第二垫片和极耳引出装置之间。
[18] 如权利要求 17所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 d
)中， 将螺栓一端部与电池盖板上的极柱连接固定。
[19] 如权利要求 18所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 d
)中， 将螺栓一端部与极柱上开设的中心孔配合， 并釆用激光熔融焊实现螺 栓端部与极柱的连接固定。
[20] 如权利要求 11所述的电池极耳与盖板的装配方法， 其特征在于： 所述步骤 b
)中， 将多个极耳分别沿极耳引出装置的外缘处延伸后与极耳引出装置的导 电层电接触。
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