CN114865179A - 一体式极柱、顶盖组件、电池及电池模组 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一体式极柱、顶盖组件、电池及电池模组，所述一体式极柱包括第一焊接环，所述第一焊接环的内侧安装有密封圈，所述密封圈套设在极柱的外周，所述第一焊接环、密封圈和极柱的外周套设有注塑件，所述注塑件将所述第一焊接环、密封圈和极柱固定为一体，所述第一焊接环焊接于第二焊接环上形成一体式结构。本发明提供的一体式极柱同时简化了极柱本身结构和顶盖组件的装配，提高了装配效率，降低了制造成本；并且一体化极柱整体装配于顶盖片外部，壳体内部的空间利用率更高，有效提升电池能量密度。此外，本发明提供的一体化极柱厚度更薄，降低电池盖板的重量，进一步提高电池能量密度。
Description
技术领域
本发明属于电池生产制造技术领域，尤其涉及一体式极柱、顶盖组件、电池及电池模组。
背景技术
目前，电池外壳普遍采用的是方形硬壳结构，为电极组件及电解液提供一个密闭的容纳空间。电池外壳包括壳体和顶盖组件，其中电极组件的电能通过顶盖组件的极柱从密闭空间内引出到密闭空间外。现有的顶盖组件中，顶盖板通常为金属板并且开设通孔，而极柱分为基体部和延伸部，并且基体部的横截面积大于通孔的孔径。装配时，极柱基体部位于顶盖板的下方(即壳体内部)，待延伸部穿过通孔后利用卡簧或者采用铆接方式固定延伸部，通过此方式将极柱固定于顶盖板。
然而，由于极柱本身结构以及装配工序复杂，不但会降低电池的装配效率，还会增加电池顶盖的成本和重量。同时，上述装配方式由于极柱基体部位于壳体内部，使得壳体内部的空间利用率降低，从而导致电池能量密度的降低。因此，对极柱结构及其在电池顶盖的装配方式进行优化改进，对于进一步提升电池能量密度至关重要。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一体式极柱、顶盖组件、电池及电池模组，极柱采用一体化设计，不仅简化了极柱本身的结构，能够适用于不同的电池产品，还使得顶盖组件的结构装配更为简单，提高了装配效率，降低了制造成本；并且一体化极柱整体装配于顶盖片的外部，电芯的装配空间更大，壳体内部的空间利用率更高，从而有效提升电池能量密度。此外，本发明提供的一体化极柱的厚度更薄，能够明显降低电池盖板的重量，从而进一步提高电池的能量密度。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种一体式极柱，所述一体式极柱包括第一焊接环，所述第一焊接环的内侧安装有密封圈，所述密封圈套设在极柱的外周，所述第一焊接环、所述密封圈和所述极柱的外周套设有注塑件，所述注塑件将所述第一焊接环、所述密封圈和所述极柱固定为一体，所述第一焊接环焊接于第二焊接环上形成一体式结构。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一焊接环包括主体部以及设置于所述主体部的底部的第一焊接部，所述第一焊接部向所述主体部的外侧延伸，且围绕所述主体部的底部边缘设置。
优选地，所述主体部上开设有通孔，所述通孔用于向所述一体式极柱的内部填充注塑胶。
优选地，所述主体部包括直筒状主体部或弯折状主体部。
优选地，所述直筒状主体部包括第一直筒段。
优选地，所述弯折状主体部包括第二直筒段以及设置于所述第二直筒段的顶部的环状弯折段，所述第二直筒段和所述环状弯折段一体成型。
作为本发明一种优选的技术方案，自所述第二焊接环的外沿至所述第二焊接环的内沿，所述第二焊接环的表面依次设置有第二焊接部、凹槽和平台。
优选地，所述凹槽与所述第一焊接部相匹配，通过所述凹槽和所述第一焊接部的配合，将所述第一焊接环焊接于所述第二焊接环上。
优选地，所述密封圈与所述平台抵接。
作为本发明一种优选的技术方案，所述密封圈包括环状的竖直部和环状的水平部，所述竖直部和水平部形成台阶状环形结构。
优选地，所述密封圈的所述竖直部位于所述第一焊接环和所述极柱之间，所述密封圈的所述水平部位于所述极柱和所述第二焊接环的所述平台之间。
第二方面，本发明提供了一种顶盖组件，所述顶盖组件包括开设有极柱装配槽的顶盖片，所述极柱装配槽处固定有极柱，所述极柱为第一方面所述的一体式极柱。
作为本发明一种优选的技术方案，所述极柱装配槽的底部同轴开设有极柱通孔，所述极柱装配槽与所述第二焊接环相匹配，通过所述第二焊接部与所述极柱装配槽的焊接，实现将所述极柱固定于所述顶盖片的顶面。
作为本发明一种优选的技术方案，所述顶盖组件还包括下塑胶，所述下塑胶设置于所述顶盖片远离所述极柱的一侧。
优选地，所述顶盖片上还开设有贯穿所述顶盖片的防爆片孔。
优选地，所述防爆片孔的两侧分别设置有防爆片和防爆片保护片，所述防爆片设置于所述顶盖片与所述下塑胶之间。
第三方面，本发明提供了一种电池，所述电池包括壳体和第二方面所述的顶盖组件。
作为本发明一种优选的技术方案，所述壳体的一端开口，或所述壳体的两端均开口。
第四方面，本发明提供了一种电池模组，所述电池模组包括第三方面所述的电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供的一体式极柱采用一体化设计，不仅简化了极柱本身的结构，能够适用于不同的电池产品，还使得顶盖组件的结构装配更为简单，提高了装配效率，降低了制造成本；并且一体化极柱整体装配于顶盖片的外部，电芯的装配空间更大，壳体内部的空间利用率更高，从而有效提升电池能量密度。此外，本发明提供的一体化极柱的厚度更薄，能够明显降低电池盖板的重量，从而进一步提高电池的能量密度。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式提供的一种一体式极柱的分解示意图。
图2为本发明一个具体实施方式提供的一种一体式极柱的剖面示意图。
图3为本发明一个具体实施方式提供的一种一体式极柱的结构示意图。
图4为本发明一个具体实施方式提供的一种第一焊接环的结构示意图。
图5为本发明一个具体实施方式提供的另一种第一焊接环的结构示意图。
图6为本发明一个具体实施方式提供的另一种一体式极柱的剖面示意图。
图7为本发明一个具体实施方式提供的一种第二焊接环的结构示意图。
图8为本发明另一个具体实施方式提供的一种顶盖组件的结构示意图。
图9为本发明另一个具体实施方式提供的一种顶盖组件的剖面示意图。
图10为本发明另一个具体实施方式提供的一种顶盖组件的分解示意图。
其中，10-第一焊接环；11-主体部；12-第一焊接部；13-通孔；20-密封圈；30-极柱；40-注塑件；50-第二焊接环；51-第二焊接部；52-凹槽；53-平台；100-顶盖片；110-正极极柱装配槽；120-正极极柱通孔；130-负极极柱装配槽；140-负极极柱通孔；150-注液孔；160-防爆片孔；200-正极极柱；300-负极极柱；400-下塑胶；500-防爆片；600-防爆片保护片。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，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”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种一体式极柱，如图1、图2和图3所示，一体式极柱包括第一焊接环10，第一焊接环10的内侧安装有密封圈20，密封圈20套设在极柱30的外周，第一焊接环10、密封圈20和极柱30的外周套设有注塑件40，注塑件40将第一焊接环10、密封圈20和极柱30固定为一体，第一焊接环10焊接于第二焊接环50上形成一体式结构。
本发明将第一焊接环10焊接在第二焊接环50上，随后在第一焊接环10的内侧安装密封圈20，再在密封圈20上压设极柱30，使得密封圈20套设在极柱30的外周，最后通过注塑工艺形成注塑件40将第一焊接环10、密封圈20和极柱30固定在一起，得到结构简单的一体式极柱。其中，注塑件40套设于第一焊接环10、密封圈20和极柱30整体结构的外周指的是，完成对第一焊接环10、密封圈20和极柱30的装配后，三者裸露的外周均被注塑件40覆盖；需要说明的是，注塑件40仅对第一焊接环10、密封圈20和极柱30裸露的侧面进行覆盖实现固定的作用，而极柱30的上端面处于裸露状态，并未被注塑件40覆盖。
第二焊接环50直接焊接于顶盖面100的顶面，从而将一体式极柱完全安装于顶盖片100的外部，避免了对壳体内部空间的占用，有效提升了电池能量密度，并且简化了电池盖板的装配过程，提高了装配效率。同时，本发明提供的一体式极柱的厚度较小，从而能够降低电池盖板的重量，进一步提高电池的能量密度。此外，对于不同型号的电池产品，可以同时使用本发明提供的一体式极柱，适用范围广。
本发明提供的一体式极柱采用一体化设计，不仅简化了极柱本身的结构，能够适用于不同的电池产品，还使得顶盖组件的结构装配更为简单，提高了装配效率，降低了制造成本；并且一体化极柱整体装配于顶盖片100的外部，电芯的装配空间更大，壳体内部的空间利用率更高，从而有效提升电池能量密度。此外，本发明提供的一体化极柱的厚度更薄，能够明显降低电池盖板的重量，从而进一步提高电池的能量密度。
在一个具体实施方式中，如图4所示，第一焊接环10包括主体部11以及设置于主体部11的底部的第一焊接部12，第一焊接部12向主体部11的外侧延伸，且围绕主体部11的底部边缘设置。
本发明中第一焊接部12呈环状设置于主体部11的底端，并且第一焊接部12和主体部11可以是一体成型，也可以是将第一焊接部12采用焊接等方式固定于主体部11的底端。
在一个具体实施方式中，主体部11上开设有通孔13，通孔13用于向一体式极柱的内部填充注塑胶。
本发明在采用注塑工艺形成注塑件40的过程中，注塑胶可通过主体部11上的通孔13流入一体化极柱的内部，从而在一体式极柱的内部，以及通孔13中均填充有注塑胶，随后注塑胶形成注塑件，能够进一步提高极柱30的过流性能和抗拉性能，并且从内部加强了对一体化极柱的固定效果。
在一个具体实施方式中，如图4和图5所示，主体部11包括直筒状主体部11或弯折状主体部11。
在一个具体实施方式中，直筒状主体部11包括第一直筒段。
在一个具体实施方式中，弯折状主体部11包括第二直筒段以及设置于第二直筒段的顶部的环状弯折段，第二直筒段和环状弯折段一体成型。
本发明中第一焊接环10的主体部11可以是直筒状主体部11，也可以是弯折状主体部11，如图6所示，第一焊接环的主体部11为弯折状主体部11装配得到的一体式极柱结构，与主体部11为直筒状主体部11装配得到的一体式极柱结构基本相同。第一焊接环10中主体部11的结构有多种，可以根据实际的生产条件和需求，选择具有不同结构主体部11的第一焊接环10，从而适用于多种极柱30，以及电池产品的需求。此外，本发明中弯折状主体部11指的是，主体部11的顶端具有一定的弧度。
在一个具体实施方式中，如图7所示，自第二焊接环50的外沿至第二焊接环50的内沿，第二焊接环50的表面依次设置有第二焊接部51、凹槽52和平台53。本发明中，第二焊接部51、凹槽52和平台53均沿第二焊接环50的周向，呈环状设置。
在一个具体实施方式中，凹槽52与第一焊接部12相匹配，通过凹槽52和第一焊接部12的配合，将第一焊接环10焊接于第二焊接环50上。
在一个具体实施方式中，密封圈20与平台53抵接。
在一个具体实施方式中，第二焊接部51焊接于顶盖片100的顶面。
本发明中，将第一焊接环10的第一焊接部12放置于凹槽52内，随后进行焊接将第一焊接环10固定于第二焊接环50上；第二焊接环50的平台53为极柱30下压密封圈20提供了受力点；而通过将第二焊接环50的第二焊接部51焊接于顶盖片100的顶面，从而实现将一体式极柱整体装配于壳体外部的技术效果。
在一个具体实施方式中，密封圈20包括环状的竖直部和环状的水平部，竖直部和水平部形成台阶状环形结构；密封圈20的竖直部位于第一焊接环10和极柱30之间，密封圈20的水平部位于极柱30和第二焊接环50的平台53之间。
本发明中密封圈20的横截面为L形，竖直部挤压于第一焊接环10和极柱30之间，水平部挤压于极柱30和平台53之间，即在极柱30下压密封圈20的过程中，对密封圈20的竖直部和水平部均形成一定的挤压，从而达到密封效果；其中，可以调整极柱30对密封圈20的下压距离，即调整水平部的形变程度，满足实际生产工艺对密封程度的要求。
本发明提供的一体化极柱的制备过程包括：将第一焊接环10的第一焊接部12放置于凹槽52内后，进行焊接将第一焊接环10固定于第二焊接环50上；然后在第一焊接环10的内侧安装密封圈20，随后极柱30下压密封圈20后再通过注塑工艺形成注塑件40，从而将第一焊接环10、第二焊接环50、极柱30和密封圈20固定在一起，形成一体式极柱结构。同时，在注塑工艺中，注塑胶会通过主体部11的通孔13流入一体式极柱的内部，从而在一体式极柱的内部，以及通孔13中均填充有注塑胶，随后注塑胶形成注塑件。此外，一体式极柱分为正极一体式极柱结构和负极一体式极柱结构。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种顶盖组件，顶盖组件包括开设有极柱装配槽的顶盖片100，极柱装配槽处固定有极柱，极柱为上述一个具体实施例方式中的一体式极柱。
本发明提供的顶盖组件装配更简单，不需要复杂的装配工艺，提高了装配效率，且电芯的装配空间更大，电池盖板的重量更小，降低了电池盖板的制备成本，提高了电芯的能量密度。在一个具体实施方式中，极柱装配槽的底部同轴开设有极柱通孔，极柱装配槽与第二焊接环50相匹配，通过第二焊接部51与极柱装配槽的焊接，实现将极柱固定于顶盖片100的顶面。
本发明中将极柱装配槽设置为台阶结构，极柱通孔的直径小于极柱装配槽的底部直径，也就是说极柱装配槽的底部呈圆环平台；其中，极柱装配槽与第二焊接环50相匹配指的是，极柱装配槽底部的圆环平台与第二焊接环50的尺寸相匹配。
在一个具体实施方式中，顶盖片100上开设有一个极柱装配槽，作为正极极柱装配槽110或负极极柱装配槽130，极柱装配槽底部的通孔作为正极极柱通孔120或负极极柱通孔140，极柱为正极极柱200或负极极柱300。
在一个具体实施方式中，如图8、图9和图10所示，顶盖片100上开设有两个极柱装配槽，分别为正极极柱装配槽110和负极极柱装配槽130，正极极柱装配槽110和负极极柱装配槽130分别设置于顶盖片100的相对两侧；正极极柱装配槽110的底部同轴开设有正极极柱通孔120，负极极柱装配槽130的底部同轴开设有负极极柱通孔140；极柱包括正极极柱200和负极极柱300。在一个具体实施方式中，顶盖组件还包括下塑胶400，下塑胶400设置于顶盖片100远离极柱的一侧。
在一个具体实施方式中，下塑胶400通过卡接或热熔的方式与顶盖片100接连；下塑胶400上开设有与极柱通孔相对应的下塑胶通孔。
本发明中，当下塑胶400通过卡接的方式与顶盖片100连接时，下塑胶400的顶部设有与极柱通孔相适配的卡扣结构，卡扣结构与极柱装配槽的槽底内边沿卡接连接，并且卡扣结构可以均匀分布于下塑胶通孔的外周，数量至少为两个。
在一个具体实施方式中，顶盖片100上还开设有贯穿顶盖片100的防爆片孔160。
在一个具体实施方式中，防爆片孔160的两侧分别设置有防爆片500和防爆片保护片600，防爆片500设置于顶盖片100与下塑胶400之间。
在一个具体实施方式中，顶盖片100上还开设有贯穿顶盖片100的注液孔150。
将电池盖板与电池壳体组装好后，通过注液孔150将电解液注入壳体内部，随后对注液孔150进行密封。此外，在下塑胶400的相对应的位置分别设置有防爆片透气孔和注液通孔，防爆片透气孔对应设置在防爆片孔160的正下方，注液通孔对应设置在注液孔150的正下方。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种电池，电池包括壳体和上述一个具体实施方式中的顶盖组件。
本发明提供的电池壳体内部的空间利用率高，重量较小，具有较高的能量密度。
在一个具体实施方式中，壳体的一端开口，或壳体的两端均开口。
本发明中提供的电池可以是单顶盖结构，也可以是双顶盖结构；其中，单顶盖结构指的是采用一组顶盖组件，该顶盖组件中顶盖片100的相抵两侧分别开设有正极极柱装配槽110和负极极柱装配槽130；双顶盖结构指的是采用两组顶盖组件，两组顶盖组件的顶盖片100上均开设有一个极柱装配槽，分别作为正极装配槽110和负极装配槽130。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种电池模组，电池模组包括上述一个具体实施方式中的电池。
本发明中将多个电池进行串联或并联形成电池模组，还可以将本发明提供的电池模组进行PACK。
申请人声明，以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种一体式极柱，其特征在于，所述一体式极柱包括第一焊接环，所述第一焊接环的内侧安装有密封圈，所述密封圈套设在极柱的外周，所述第一焊接环、所述密封圈和所述极柱的外周套设有注塑件，所述注塑件将所述第一焊接环、所述密封圈和所述极柱固定为一体，所述第一焊接环焊接于第二焊接环上形成一体式结构。
2.根据权利要求1所述的一体式极柱，其特征在于，所述第一焊接环包括主体部以及设置于所述主体部的底部的第一焊接部，所述第一焊接部向所述主体部的外侧延伸，且围绕所述主体部的底部边缘设置；
优选地，所述主体部上开设有通孔，所述通孔用于向所述一体式极柱的内部填充注塑胶；
优选地，所述主体部包括直筒状主体部或弯折状主体部；
优选地，所述直筒状主体部包括第一直筒段；
优选地，所述弯折状主体部包括第二直筒段以及设置于所述第二直筒段的顶部的环状弯折段，所述第二直筒段和所述环状弯折段一体成型。
3.根据权利要求1或2所述的一体式极柱，其特征在于，自所述第二焊接环的外沿至所述第二焊接环的内沿，所述第二焊接环的表面依次设置有第二焊接部、凹槽和平台；
优选地，所述凹槽与所述第一焊接部相匹配，通过所述凹槽和所述第一焊接部的配合，将所述第一焊接环焊接于所述第二焊接环上；
优选地，所述密封圈与所述平台抵接。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一体式极柱，其特征在于，所述密封圈包括环状的竖直部和环状的水平部，所述竖直部和水平部形成台阶状环形结构；
优选地，所述密封圈的所述竖直部位于所述第一焊接环和所述极柱之间，所述密封圈的所述水平部位于所述极柱和所述第二焊接环的所述平台之间。
5.一种顶盖组件，其特征在于，所述顶盖组件包括开设有极柱装配槽的顶盖片，所述极柱装配槽处固定有极柱，所述极柱为权利要求1-4任一项所述的一体式极柱。
6.根据权利要求5所述的顶盖组件，其特征在于，所述极柱装配槽的底部同轴开设有极柱通孔，所述极柱装配槽与所述第二焊接环相匹配，通过所述第二焊接部与所述极柱装配槽的焊接，实现将所述极柱固定于所述顶盖片的顶面。
7.根据权利要求5或6所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖组件还包括下塑胶，所述下塑胶设置于所述顶盖片远离所述极柱的一侧；
优选地，所述顶盖片上还开设有贯穿所述顶盖片的防爆片孔；
优选地，所述防爆片孔的两侧分别设置有防爆片和防爆片保护片，所述防爆片设置于所述顶盖片与所述下塑胶之间。
8.一种电池，其特征在于，所述电池包括壳体和权利要求5-7任一项所述的顶盖组件。
9.根据权利要求8所述的电池，其特征在于，所述壳体的一端开口，或所述壳体的两端均开口。
10.一种电池模组，其特征在于，所述电池模组包括权利要求8或9所述的电池。
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