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CN114678600A - 一种新型圆柱全极耳电池结构及其组焊工艺 - Google Patents

一种新型圆柱全极耳电池结构及其组焊工艺 Download PDF

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CN114678600A CN202210204319.0A CN202210204319A CN114678600A CN 114678600 A CN114678600 A CN 114678600A CN 202210204319 A CN202210204319 A CN 202210204319A CN 114678600 A CN114678600 A CN 114678600A
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Abstract

本发明公开了一种新型圆柱全极耳电池结构及其组焊工艺，包括钢壳、正极端盖、正极集流盘、负极端盖、负极集流盘和卷芯，卷芯设于钢壳内部，正极端盖通过正极集流盘与卷芯正极端导通，钢壳下端开口，卷芯负极端与负极集流盘固定连接，负极集流盘外边缘设有锥形折弯边，该锥形折弯边与钢壳固定连接，钢壳通过负极集流盘与卷芯负极端导通，设为电池的负极端，负极端盖套设于钢壳下端外侧面上，上端与钢壳固定连接，中间设有与卷芯中心孔同轴的注液孔，注液孔内设有注液堵头密封。本发明通过改变负极端盖、负极集流盘与钢壳结构，使负极端盖与钢壳、钢壳与负极集流盘均采用拼接连续激光焊接方式，从而降低了焊接难度，防止虚焊，提高了产品良率。

Description

一种新型圆柱全极耳电池结构及其组焊工艺
技术领域
本发明涉及圆柱锂电池技术领域，尤其涉及一种新型圆柱全极耳电池结构及其组焊工艺。
背景技术
在锂电池领域，为了满足各行业的需求，能量密度要求越来越高，这不仅对电池电池正负极材料、隔膜、电解液等提出了更高的要求，而且对电池结构件的稳定性、轻量化、安全性的要求也更高。现有圆柱全极耳电池的负极端盖与钢壳、钢壳与负极集流盘均采用穿透焊，而穿透焊不好控制，容易造成电池短路或者虚焊，降低了产品良率。
发明内容
为解决现有圆柱全极耳电池结构焊接工艺需采用穿透焊不好控制，容易造成电池短路或者虚焊，降低了产品良率的问题，本发明提供一种新型圆柱全极耳电池结构，将负极端盖与钢壳、钢壳与负极集流盘、正极端盖焊接板与钢壳均改为拼接连续激光焊接，降低了焊接难度，提高产品良率。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种新型圆柱全极耳电池结构，包括钢壳、正极端盖、正极集流盘、负极端盖、负极集流盘和卷芯，所述卷芯设于钢壳内部，所述正极端盖通过正极集流盘与卷芯正极端导通，所述钢壳通过负极集流盘与卷芯负极端导通，其特征在于：所述钢壳下端开口，所述卷芯负极端下端面与负极集流盘上平面固定连接，所述负极集流盘外边缘设有朝下延伸的锥形折弯边，该锥形折弯边下端与钢壳下端内侧面固定连接，所述钢壳带负电，设为电池的负极端，所述负极端盖套设于钢壳下端外侧面上，上端与钢壳下端外侧面固定连接，中间设有与卷芯中心孔同轴的注液孔，所述注液孔内设有注液堵头密封。
作为本技术的进一步改进，所述钢壳上端设有一体成形的盖板，该盖板中间设有一体成形的等壁厚朝上凸出的圆形凸台，所述圆形凸台中间设有通孔，所述正极端盖包括正极极柱、绝缘防护套、焊接板、铆接垫圈和绝缘隔板，所述正极极柱设于通孔内，所述绝缘防护套设于通孔内，并套设于正极极柱外侧面上，所述焊接板套设于绝缘防护套外侧面上，该焊接板上端外边缘设有朝外延伸的凸缘，所述凸缘上平面与圆形凸台下底面固定连接，所述绝缘隔板套设于绝缘防护套外侧面上，位于焊接板下侧，外边缘设有向下延伸的折弯边，所述铆接垫圈套设于绝缘防护套外侧面上，位于绝缘隔板下侧，所述绝缘防护套、焊接板、绝缘隔板、铆接垫圈与正极极柱通过铆接方式密封固定连接成一体，所述正极极柱下底面固定连接有连接片，所述连接片下平面与正极集流盘上平面固定连接，所述正极集流盘下平面与卷芯正极端端面固定连接，所述正极极柱通过连接片、正极集流盘与卷芯正极端导通，设为电池的正极端。
作为本技术的进一步改进，所述正极集流盘上设有若干个呈圆周均布的一体冲压成形的内下凸出的焊接部，相邻焊接部之间形成加强筋，所述加强筋的两侧壁上设有贯通两侧壁的通液槽，所述正极集流盘的外边缘设有向下延伸的折弯边，所述折弯边下平面与焊接部下平面在同一平面内，所述焊接部下平面与卷芯正极端端面通过激光脉冲焊接，所述折弯边上与加强筋对应位置均设有通液缺口。
作为本技术的进一步改进，所述钢壳与焊接板焊接连接，所述正极极柱下底面与连接片焊接成一体，所述连接片与正极集流盘上平面焊接成一体。
作为本技术的进一步改进，所述钢壳下端内侧面与负极集流盘焊接成一体，所述负极集流盘与卷芯负极端焊接成一体。
作为本技术的进一步改进，所述钢壳下端外侧面与负极端盖上端面密封焊接成一体；所述负极端盖下底面中间设有一体冲压成形的向上内凹的圆形沉槽，所述注液孔设于圆形沉槽槽底壁中间，所述注液堵头设为一体冲压成形，上端封口，中间空心，下端边缘设有朝外延伸的下凸缘，所述下凸缘上平面与圆形沉槽槽底面相贴合，并密封焊接成一体。
作为本技术的进一步改进，所述焊接板、负极端盖、注液堵头均采用钢材，所述连接片、正极极柱、正极集流盘均采用铝材，所述负极集流盘采用铜材。
作为本技术的进一步改进，所述绝缘防护套采用PET工程塑料，所述绝缘隔板采用PPS工程塑料。
作为本技术的进一步改进，所述负极端盖上设有安全阀，起安全防爆作用。
本发明还提供了上述新型圆柱全极耳电池结构的组焊工艺，其特征在于包括如下步骤：
S1、将绝缘防护套、焊接板、绝缘隔板和铆接垫圈与正极极柱铆接密封连接成正极端盖；
S2、将正极集流盘与卷芯正极端通过脉冲激光焊连接，焊接数十个焊点均布在卷芯正极端面上，起到很好的过流作用，电池内阻设为2～3毫欧；
S3、将负极集流盘与卷芯负极端通过脉冲激光焊连接，焊接数十个焊点均布在卷芯负极端面上，起到很好的过流作用，电池内阻设为2～3毫欧；
S4、将正极极柱下端面与连接片采用激光焊接成一体；将连接片与正极集流盘采用激光焊接成一体；
S5、将钢壳与正极端盖相套接，使钢壳上圆形凸台下底面与焊接板凸缘上平面相贴合，并采用激光密封焊接；
S6、将钢壳与负极集流盘相套接，并对负极集流盘的锥形折弯边下端面与钢壳下端内侧面采用激光密封焊接；
S7、将负极端盖套设于钢壳下端外侧面上，并对负极端盖上端面与钢壳下端外侧面采用激光密封焊接；
S8、通过负极端盖上注液孔向电池内注入电解液，然后将注液堵头插设于注液孔及卷芯中心孔内，下凸缘上平面与负极端盖的圆形沉槽槽底面相贴合，并采用激光密封焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：1）通过改变负极端盖、负极集流盘与钢壳结构，使负极端盖与钢壳、钢壳与负极集流盘均采用拼接连续激光焊接方式，从而降低了焊接难度，防止虚焊，提高了产品良率；2）通过改变正极端盖与钢壳结构，使正极端盖焊接板与钢壳采用拼接连续激光焊接方式，进一步降低了焊接难度，防止虚焊，提高了产品良率；3）通过改变正极集流盘结构，增强了正极集流盘结构强度，保证了焊接部的平面度，使之与卷芯正极端端面良好接触，方便焊接，通液槽和通液缺口的设置，保证电池内部电解液浸润均匀、充分。
附图说明
图1为本发明实施例剖视结构示意图；
图2为本发明实施例电池正极端盖、正极集流盘、钢壳、卷芯组焊结构示意图；
图3为本发明实施例负极端盖、负极集流盘与钢壳组焊结构示意图；
图4为本发明实施例爆炸结构示意图；
图5为本发明实施例正极端盖爆炸结构示意图；
图6为本发明实施例负极端盖俯视结构示意图；
图7为本发明实施例正极集流盘结构示意图；
图8为本发明实施例正极端盖铆接前、后对比示意图。
图中：1、钢壳，101、盖板，102、圆形凸台，103、通孔，2、正极端盖，201、正极极柱，201’、初始状态的正极极柱，202、绝缘防护套，203、焊接板，204、绝缘隔板，205、铆接垫圈，3、连接片，4、正极集流盘，401、焊接部，402、加强筋，403、通液槽，404、折弯边，405、通液缺口，5、卷芯，6、负极集流盘，601、锥形折弯边，7、负极端盖，701、圆形沉槽，702、注液孔，8、注液堵头，9、安全阀，10、第一焊缝，11、第二焊缝，12、第三焊缝，13、第四焊缝。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
如图1至4所示，本发明实施例包括钢壳1、正极端盖2、正极集流盘4、负极端盖7、负极集流盘6和卷芯5，卷芯5设于钢壳1内部，正极端盖2通过正极集流盘4与卷芯5正极端导通，钢壳1通过负极集流盘6与卷芯5负极端导通。
如图1、3所示，钢壳1下端开口，卷芯5负极端下端面与负极集流盘6上平面采用脉冲激光焊接成一体，负极集流盘6外边缘设有朝下延伸的锥形折弯边601，该锥形折弯边601下端与钢壳1下端内侧面采用激光连续焊接成一体，使钢壳1带负电，设为电池的负极端，负极端盖7套设于钢壳1下端外侧面上，上端与钢壳1下端外侧面采用激光连续焊接成一体，中间设有与卷芯5中心孔同轴的注液孔701，电池注入电解液后，于注液孔701内插入注液堵头8，并采用激光连续焊接密封。
本发明通过改变负极端盖7、负极集流盘6与钢壳1结构，使负极端盖7与钢壳1、钢壳1与负极集流盘6均采用拼接连续激光焊接方式，从而降低了焊接难度，防止虚焊，提高了产品良率
如图1、3所示，钢壳1上端设有一体成形的盖板101，该盖板101中间设有一体成形的等壁厚朝上凸出的圆形凸台102，圆形凸台102中间设有通孔103，正极端盖2包括正极极柱201、绝缘防护套202、焊接板203、铆接垫圈205和绝缘隔板204，正极极柱201设于通孔103内，绝缘防护套202设于通孔103内，并套设于正极极柱201外侧面上，焊接板103套设于绝缘防护套202外侧面上，该焊接板203上端外边缘设有朝外延伸的凸缘，凸缘上平面与圆形凸台102下底面固定连接，绝缘隔板204套设于绝缘防护套202外侧面上，位于焊接板203下侧，外边缘设有向下延伸的折弯边，铆接垫圈205套设于绝缘防护套202外侧面上，位于绝缘隔板204下侧，绝缘防护套202、焊接板203、绝缘隔板204、铆接垫圈205与正极极柱201通过铆接方式密封固定连接成一体，正极极柱201下底面固定连接有连接片3，连接片3下平面与正极集流盘4上平面采用激光焊接成一体，正极集流盘4下平面与卷芯5正极端端面采用脉冲激光焊接成一体，正极极柱201通过连接片3、正极集流盘4与卷芯5正极端导通，设为电池的正极端。
本发明通过绝缘防护套202和绝缘隔板204将正极极柱与负极钢壳绝缘隔离开，防止电池短路。
本发明通过改变正极端盖2与钢壳1结构，使正极端盖焊接板202与钢壳1采用拼接连续激光焊接方式，进一步降低了焊接难度，防止虚焊，提高了产品良率。
如图7所示，正极集流盘4上设有若干个呈圆周均布的一体冲压成形的内下凸出的焊接部401，相邻焊接部401之间形成加强筋402，加强筋402的两侧壁上设有贯通两侧壁的通液槽403，正极集流盘4的外边缘设有向下延伸的折弯边404，折弯边404下平面与焊接部401下平面在同一平面内，焊接部401下平面与卷芯5正极端端面通过激光脉冲焊接成一体，折弯边404上与加强筋402对应位置均设有通液缺口405。
本发明通过改变正极集流盘4结构，增强了正极集流盘4结构强度，保证了焊接部401的平面度，使之与卷芯5正极端端面良好接触，方便焊接，通液槽403和通液缺口405的设置，保证电池内部电解液浸润均匀、充分。
如图3所示，负极端盖7下底面中间设有一体冲压成形的向上内凹的圆形沉槽702，注液孔701设于圆形沉槽702槽底壁中间，注液堵头8设为一体冲压成形，上端封口，中间空心，下端边缘设有朝外延伸的下凸缘，下凸缘上平面与圆形沉槽702槽底面相贴合，并密封焊接成一体。
如图6所示，负极端盖7上设有安全阀9，起安全防爆作用。
作为优选，焊接板203、负极端盖7、注液堵头8均采用钢材，连接片3、正极极柱201、正极集流盘4均采用铝材，负极集流盘6采用铜材。
作为优选，绝缘防护套202采用PET工程塑料，绝缘隔板204采用PPS工程塑料。
本发明组焊工艺实施例包括如下步骤：
S1、将绝缘防护套202、焊接板203、绝缘隔板204和铆接垫圈205与初始状态的正极极柱201’外圆面相套接（如图8铆接前所示），然后铆接密封连接成正极端盖（如图8铆接后所示）；
S2、将正极集流盘4与卷芯5正极端通过脉冲激光焊连接，焊接数十个焊点均布在卷芯5正极端面上，起到很好的过流作用，电池内阻设为2～3毫欧；
S3、将负极集流盘6与卷芯5负极端通过脉冲激光焊连接，焊接数十个焊点均布在卷芯5负极端面上，起到很好的过流作用，电池内阻设为2～3毫欧；
S4、将正极极柱201下端面与连接片3采用激光焊接成一体；将连接片3与正极集流盘4采用激光焊接成一体；
S5、将钢壳1与正极端盖2相套接，使钢壳1上圆形凸台103下底面与焊接板203凸缘上平面相贴合，并采用激光密封焊接（见图2中第一焊缝10）；
S6、将钢壳1与负极集流盘6相套接，并对负极集流盘6的锥形折弯边601下端面与钢壳1下端内侧面采用激光密封焊接（见图3中第四焊缝13）；
S7、将负极端盖7套设于钢壳1下端外侧面上，并对负极端盖7上端面与钢壳1下端外侧面采用激光密封焊接（见图3中第二焊缝11）；
S8、通过负极端盖7上注液孔701向电池内注入电解液，然后将注液堵头8插设于注液孔701及卷芯5中心孔内，下凸缘上平面与负极端盖7的圆形沉槽702槽底面相贴合，并采用激光密封焊接（见图3中第三焊缝12）。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型圆柱全极耳电池结构，包括钢壳、正极端盖、正极集流盘、负极端盖、负极集流盘和卷芯，所述卷芯设于钢壳内部，所述正极端盖通过正极集流盘与卷芯正极端导通，所述钢壳通过负极集流盘与卷芯负极端导通，其特征在于：所述钢壳下端开口，所述卷芯负极端下端面与负极集流盘上平面固定连接，所述负极集流盘外边缘设有朝下延伸的锥形折弯边，该锥形折弯边下端与钢壳下端内侧面固定连接，所述钢壳带负电，设为电池的负极端，所述负极端盖套设于钢壳下端外侧面上，上端与钢壳下端外侧面固定连接，中间设有与卷芯中心孔同轴的注液孔，所述注液孔内设有注液堵头密封。
2.根据权利要求1所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述钢壳上端设有一体成形的盖板，该盖板中间设有一体成形的等壁厚朝上凸出的圆形凸台，所述圆形凸台中间设有通孔，所述正极端盖包括正极极柱、绝缘防护套、焊接板、铆接垫圈和绝缘隔板，所述正极极柱设于通孔内，所述绝缘防护套设于通孔内，并套设于正极极柱外侧面上，所述焊接板套设于绝缘防护套外侧面上，该焊接板上端外边缘设有朝外延伸的凸缘，所述凸缘上平面与圆形凸台下底面固定连接，所述绝缘隔板套设于绝缘防护套外侧面上，位于焊接板下侧，外边缘设有向下延伸的折弯边，所述铆接垫圈套设于绝缘防护套外侧面上，位于绝缘隔板下侧，所述绝缘防护套、焊接板、绝缘隔板、铆接垫圈与正极极柱通过铆接方式密封固定连接成一体，所述正极极柱下底面固定连接有连接片，所述连接片下平面与正极集流盘上平面固定连接，所述正极集流盘下平面与卷芯正极端端面固定连接，所述正极极柱通过连接片、正极集流盘与卷芯正极端导通，设为电池的正极端。
3.根据权利要求2所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述正极集流盘上设有若干个呈圆周均布的一体冲压成形的内下凸出的焊接部，相邻焊接部之间形成加强筋，所述加强筋的两侧壁上设有贯通两侧壁的通液槽，所述正极集流盘的外边缘设有向下延伸的折弯边，所述折弯边下平面与焊接部下平面在同一平面内，所述焊接部下平面与卷芯正极端端面通过激光脉冲焊接，所述折弯边上与加强筋对应位置均设有通液缺口。
4.根据权利要求2所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述钢壳与焊接板焊接连接，所述正极极柱下底面与连接片焊接成一体，所述连接片与正极集流盘上平面焊接成一体。
5.根据权利要求1所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述钢壳下端内侧面与负极集流盘焊接成一体，所述负极集流盘与卷芯负极端焊接成一体。
6.根据权利要求1所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述钢壳下端外侧面与负极端盖上端面密封焊接成一体；所述负极端盖下底面中间设有一体冲压成形的向上内凹的圆形沉槽，所述注液孔设于圆形沉槽槽底壁中间，所述注液堵头设为一体冲压成形，上端封口，中间空心，下端边缘设有朝外延伸的下凸缘，所述下凸缘上平面与圆形沉槽槽底面相贴合，并密封焊接成一体。
7.根据权利要求2所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述焊接板、负极端盖、注液堵头均采用钢材，所述连接片、正极极柱、正极集流盘均采用铝材，所述负极集流盘采用铜材。
8.根据权利要求2所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述绝缘防护套采用PET工程塑料，所述绝缘隔板采用PPS工程塑料。
9.根据权利要求1所述的一种新型圆柱全极耳电池结构，其特征在于：所述负极端盖上设有安全阀，起安全防爆作用。
10.根据权利要求2至9任一项所述的一种新型圆柱全极耳电池结构组焊工艺，其特征在于包括如下步骤：
S1、将绝缘防护套、焊接板、绝缘隔板和铆接垫圈与正极极柱铆接密封连接成正极端盖；
S2、将正极集流盘与卷芯正极端通过脉冲激光焊连接，焊接数十个焊点均布在卷芯正极端面上，起到很好的过流作用，电池内阻设为2～3毫欧；
S3、将负极集流盘与卷芯负极端通过脉冲激光焊连接，焊接数十个焊点均布在卷芯负极端面上，起到很好的过流作用，电池内阻设为2～3毫欧；
S4、将正极极柱下端面与连接片采用激光焊接成一体；将连接片与正极集流盘采用激光焊接成一体；
S5、将钢壳与正极端盖相套接，使钢壳上圆形凸台下底面与焊接板凸缘上平面相贴合，并采用激光密封焊接；
S6、将钢壳与负极集流盘相套接，并对负极集流盘的锥形折弯边下端面与钢壳下端内侧面采用激光密封焊接；
S7、将负极端盖套设于钢壳下端外侧面上，并对负极端盖上端面与钢壳下端外侧面采用激光密封焊接；
S8、通过负极端盖上注液孔向电池内注入电解液，然后将注液堵头插设于注液孔及卷芯中心孔内，下凸缘上平面与负极端盖的圆形沉槽槽底面相贴合，并采用激光密封焊接。
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