极柱、盖板总成和电芯的制作方法

1.本实用新型涉及电芯，具体地涉及一种极柱。此外，本实用新型还涉及一种盖板总成和一种电芯。


背景技术：

2.随着社会的发展和人们日益增长的需求，人类对能源的消耗越来越多。而传统能源属于不可再生资源，传统能源的大量消耗不仅导致传统能源的储量日益减少，由此带来的大量碳排放也危害了人类生存的环境，引发了日益严重的气候问题。为了减少碳排放，早日实现碳平衡，现今，越来越多的汽车企业开始研发并制造电动汽车，作为电动汽车的核心部件及能量来源，动力电池更是现在研究的重点。
3.动力电池的存储能力决定了电动汽车的续航里程。动力电池通常包括多个独立的存储单元，即电芯。电芯通常由盖板总成、壳体和封装在壳体内的极组构成。极组用来存储电能，盖板总成主要承担将极组存储的电能导出到电芯的外部、密封电芯壳体并保证电路与电芯壳体之间的绝缘的功能，保证电流安全输出。通常，在电芯的盖板总成上设置有正负电极，极组的正负极耳分别与盖板总成的正负电极相连接，并通过盖板总成的正负电极输出电流。传统的电芯电极由极柱与铆接块铆接形成，极组的极耳通过连接片连接到极柱上，电流由极柱流向极柱，并由极柱流向铆接块。动力电池的模组汇流排与多个电芯的铆接块焊接连，由电芯电极流出的电流经由铆接块流向模组汇流排，动力电池通过汇流排输出电能。
4.传统盖板总成的电极采用极柱与铆接块铆接结构，由于铆接块与模组汇流排之间需要进行激光焊，极柱底部与连接片之间需要进行激光焊接，而激光焊接需要焊接的部位具有一定的厚度，因而，现有的铆接块和极柱的厚度较高。这就造成了现有的盖板总成的整体高度较高，占用空间较大，影响电芯的能量密度，增加了盖板总成的重量和制造成本。另外，极柱与铆接块之间的转接会影响电流承载能力，增加了电连接的风险。在电极流过的电流较大时，易造成盖板温度过高，塑胶老化，影响盖板总成的使用寿命。另外，在盖板总成和连接片进行激光焊接时，焊接点处产生的焊接杂质、金属屑等容易落入极组容纳空间，影响极组的性能，严重时会造成极组短路，引起火灾。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种极柱，该极柱焊接途径多，对焊接点的影响小。
6.本实用新型所要解决的技术问题还在于，提供一种盖板总成，该盖板总成的电极电流承载能力强，安全性高。
7.本实用新型还要解决的技术问题是提供一种电芯，该电芯的电极过流能力强，安全性高。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型一方面提供了一种极柱，包括极柱体部和极
柱端盖部，所述极柱端盖部位于所述极柱体部的一端，所述极柱体部另一端端面的中部向极柱端盖部凹陷为穿透焊盲孔，与所述穿透焊盲孔相对的所述极柱端盖部设有连接片焊接区，所述穿透焊盲孔的外侧在所述极柱体的端面形成有汇流排焊接区。
9.优选地，所述极柱体部远离所述极柱端盖部处设置有固定环定位槽。
10.进一步优选地，所述极柱体部呈圆柱形，所述穿透焊盲孔为设置在所述极柱体部上的圆形孔。
11.相对于现有技术，本实用新型所述的极柱具有以下优势：
12.本实用新型的极柱，在极柱体部端面中部设置有延伸至连接片焊接区邻近部位的穿透焊盲孔，通过该穿透焊盲孔，能够在极柱体部将极柱端盖部另一侧的连接片焊接在连接片焊接区上，防止焊接点处产生的杂质、金属屑等对极组的影响，保证极组的性能。通过极柱体部端面的汇流排焊接区，能够形成极柱与汇流排之间的焊接连接，因而能够简化电极的结构，减少电流传输路径，提高电流传输能力。
13.本实用新型第二方面提供了一种盖板总成，包括电芯盖板和设置在所述电芯盖板两侧的电极，所述电极包括固定环、密封圈和本实用新型第一方面所提供的极柱，极柱穿过电芯盖板上的电极安装孔与所述固定环相连接，所述密封圈设置在所述极柱与所述电极安装孔之间。
14.优选地，所述极柱体部上设有固定环定位槽，所述固定环安装在所述固定环定位槽处。
15.优选地，所述电芯盖板包括位于上层的盖板上板件和位于下层的盖板下板件，所述电极安装孔包括位于所述盖板上板件上的上板件电极安装孔和位于所述盖板下板件上的下板件电极安装孔，所述极柱穿过所述下板件电极安装孔和所述上板件电极安装孔与所述固定环相连接。
16.进一步优选地，所述密封圈包括内配合面、第一外配合面和第二外配合面，并通过所述内配合面形成与所述极柱体部之间的密封，通过第一外配合面形成与所述上板件电极安装孔之间的密封，通过第二外配合面形成与所述下板件电极安装孔之间的密封。
17.优选地，所述盖板上板件上表面在上板件电极安装孔的周边设置有固定环下沉槽，所述固定环下沉槽与所述固定环的形状相对应。
18.优选地，所述固定环由绝缘材料成型。
19.相对于现有技术，本实用新型所述的盖板总成具有以下优势：
20.本实用新型的盖板总成，使用了本实用新型第一方面所提供的极柱，因而具有本实用新型的极柱的技术优势。另外，在本实用新型的盖板总成中，极柱穿过电芯盖板与固定环相连接，形成了固定在电芯盖板上的、贯穿电芯盖板的电极，省略了传统电极结构中的铆接块，减少了电流的传输环节，减少了连接结构对电流传输能力的影响，并且，避免了铆接块脱落引发安全事故的风险。本实用新型的盖板总成，能够将模组汇流排直接焊接在极柱上，减小了传统盖板总成的厚度，降低了盖板总成的空间占用，增加了电芯中极组的排布空间，从而能够提高电芯的能量密度。
21.本实用新型第三方面提供了一种电芯，包括本实用新型第二方面所提供的盖板总成。
22.本实用新型的电芯，由于采用了本实用新型的盖板总成，因而相对于现有技术所
具有的优势与本实用新型的盖板总成相同，在此不再赘述。
23.有关本实用新型的其它技术特征和技术效果，将在下文的具体实施方式中进一步说明。
附图说明
24.图1是本实用新型的极柱一个实施例的结构示意图；
25.图2是本实用新型的极柱一个实施例的剖面示意图；
26.图3是本实用新型的盖板总成一个实施例的安装状态示意图；
27.图4是本实用新型的盖板总成一个实施例的零件爆炸图；
28.图5是本实用新型的盖板总成一个实施例的俯视图；
29.图6是图5中a
‑
a方位剖视图；
30.图7是图6中b部分局部放大图；
31.图8是本实用新型的盖板总成一个实施例中的密封圈示意图。
32.附图标记说明
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极柱
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11
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极柱体部
[0034]
12
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极柱端盖部
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13
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连接片焊接区
[0035]
14
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穿透焊盲孔
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15
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汇流排焊接区
[0036]
16
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固定环定位槽
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固定环
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密封圈
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31
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内侧配合面
[0038]
32
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第一外侧配合面
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33
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第二外侧配合面
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电芯盖板
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41
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盖板上板件
[0040]
411
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上板件电极安装孔
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412
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固定环下沉槽
[0041]
42
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盖板下板件
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421
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下板件电极安装孔
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防爆阀
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注液孔
具体实施方式
[0043]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
[0044]
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”所指示的方位或位置关系是基于本实用新型的盖板总成安装到电芯上正常使用时的方位或位置关系。对本实用新型的盖板总成和极柱及其零部件的方位或位置关系的描述与其实际使用中的安装方位一致。
[0045]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，或者是一体连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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。
[0046]
在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量，因此，限定有“第一”、“第二”的
特征可以明示或隐含地包括一个或更多个所述特征。
[0047]
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，本实用新型的保护范围并不局限于下述的具体实施方式。
[0048]
如图1和图2所示，本实用新型的极柱一种实施方式，包括极柱体部11 和极柱端盖部12。在使用时，能够通过极柱体部11穿过盖板，与盖板另一面的连接结构相连接，将极柱固定盖板上。极柱体部11通常由导电性能良好的导电材料制成。通常制作成柱状结构，具体地，可以制作成圆柱体形、椭圆柱形、方柱形或者棱柱形，也可以制作成其他可以接受的形状。极柱端盖部12连接于极柱体部11的一侧端面处，极柱端盖部12也使用导电性能较好的导电材料制成。极柱体部11和极柱端盖部12可以由同一种导电材料制成，也可以由不同的导电材料制成。通常地，使用于电芯负极的极柱，极柱体部11和极柱端盖部12由不同的导电材料制成。极柱端盖部12的边沿向极柱体部11的外侧凸出，形成对极柱进行定位和固定的安装结构。极柱端盖部12可以制作成圆形、方形或者多边形，也可以制作成其他各种合适的形状。极柱体部11与极柱端盖部12之间可以一体连接，如使用同一块原材料车削加过成型，或者使用锻造、铸造等其他方式加工成型。也可以通过焊接、铆接，或者其他可能的连接方式中的至少一种相互连接。在极柱端盖部12与极柱体部11相对的一面设置有用于与连接片焊接连接的连接片焊接区13，在极柱体部11与连接片焊接区13相对的一侧端面的中部开设有穿透焊盲孔14。穿透焊盲孔14向连接片焊接区13延伸，使得穿透焊盲孔14的底部与连接片焊接区13之间的极柱端盖部12的厚度在一个适合的范围，以能够在穿透焊盲孔14的底部进行激光焊接，将设置在连接片焊接区13位置的连接片焊接在连接片焊接区13上，形成连接片与连接片焊接区13之间的焊接连接。这样，就能够在极柱的一侧对极柱另一侧的连接结构进行焊接，丰富了焊接的途径。穿透焊盲孔14开口外侧的极柱体部11端面可以用来作为与模组汇流排进行焊接连接的区域，形成汇流排焊接区15，使得本实用新型的极柱不仅可以用于进行电芯内外的电流传输，还能够通过该极柱形成电芯与汇流排之间电路的直接连接，丰富了极柱的功能。
[0049]
在本实用新型的极柱的一些实施例中，如图1和图2所示，在极柱体部 11的上部，远离极柱端盖部12的外侧面，设置有固定环定位槽16。固定环定位槽16可以为在极柱体部11上部的外周加工形成的一圈矩形槽、梯形槽或者三角形槽。固定环定位槽16的设置不仅可以用来进行外部连接结构的定位，还有利于极柱体部11上部材料的扩散，方便对极柱体部11的端部进行铆接加工。
[0050]
作为本实用新型的极柱的一种具体实施方式，如图1和图2所示，极柱体部11加工成圆柱形，圆柱形的极柱体部11加工更加方便，同样过流面积的情况下相对于其他形状空间占用也更小。极柱体部11连接在极柱端盖部 12的中间区域，连接片焊接区13设置在极柱端盖部12上与极柱体部11相对一侧的中间区域，与此相应地，穿透焊盲孔14也是在极柱体部11端面的中心区域开设的一个向连接片焊接区13延伸的圆形盲孔。穿透焊盲孔14的孔径以方便通过该穿透焊盲孔14对穿透焊盲孔14的底部进行激光穿透焊为限。连接片焊接区13设置在极柱端盖部12的中间区域还能够使得在进行激光焊接时，焊接产生的热量形成的高温区集中在极柱端盖部12的中部区域，减轻焊接产生的高温对周边塑件结构的影响。
[0051]
如图3至图8所示，本实用新型的盖板总成的一种实施方式，包括电芯盖板4，在电
芯盖板4的两侧设置有正负电极，在电芯盖板4的中间区域设置有防爆阀5，在防爆阀5与一侧电极之间设置有注液孔6。正负电极均包括固定环2、密封圈3和本实用新型任一实施例的极柱1。极柱1由下向上穿过电芯盖板4，极柱端盖部12位于电芯盖板4的下方，极柱体部11的上部穿过电芯盖板4与固定环2相连接，使得极柱端盖部12和固定环2夹紧电芯盖板4，将极柱1固定在电芯盖板4上。通常的，在电芯盖板4的两侧设置有电极安装孔，极柱体部11的上部穿过电极安装孔到达电芯盖板4的上方，铆接在固定环2上。通过穿透焊盲孔14，能够在电芯盖板4的上方对位于电芯盖板4下方的连接片焊接在连接片焊接区13上，形成极柱1与连接片，以及与连接片相连接的电芯极组之间的电连接，避免在电芯盖板4的下方进行焊接时，焊接产生的杂质、金属屑等进入电芯内的极组之间，并因此造成的短路，起火等风险。提升了电芯良率，保证了电芯的安全性。极柱体部11端部的汇流排焊接区15，能够用于将极柱1直接焊接在模组汇流排上，省略了传统电芯电极的铆接块结构，也就减少了极柱1与铆接块之间的激光焊接，减少了工艺流程，降低了电芯盖板成本。同时简略了盖板上电流的路径，电流流过时不再通过极柱1与铆接块之间的激光焊接处，降低了盖板总成过流失效的风险，增加了盖板总成过流的稳定型。而且电流不需通过铆接块，减少了电流流过的路径，对降低盖板总成的内阻，增大盖板总成的过流能力具有明显作用。另外，相比与传统的盖板总成，本实用新型的盖板总成能够将模组汇流排直接焊接在极柱1上，杜绝了铆接块脱落的风险，进一步提升了动力电池的安全性。密封圈3设置在极柱1与电芯盖板4之间，形成极柱1与电芯盖板4之间的密封，在稳定极柱1安装定位的同时，防止电解液的透过，以及电解液对电路和电路连接结构的影响。
[0052]
作为本实用新型的盖板总成的一种具体实施方式，如图4至图7所示，在极柱体部11外侧面的上部位置设有固定环定位槽16，在极柱1穿过电极安装孔安装电芯盖板4上时，固定环定位槽16恰好能够位于电芯盖板4的上表面处，固定环2安装在极柱体部11上的固定环定位槽16处，铆压极柱体部11的上端面，将固定环2铆接在极柱1上，并使得固定环2和极柱端盖部12从电芯盖板4的两面紧紧夹紧电芯盖板4，形成固定在电芯盖板4 上的一个电极。
[0053]
在本实用新型的盖板总成的一些实施例中，如图4至图7所示，电芯盖板4包括位于上层的盖板上板件41和位于下层的盖板下板件42。在盖板上板件41的两侧设有上板件电极安装孔411，在盖板下板件42两侧与上板件电极安装孔411相对的位置设有下板件电极安装孔421。上板件电极安装孔 411的孔径和下板件电极安装孔421的孔径可以相同，也可以不同，通常下板件电极安装孔421的孔径稍大于上板件电极安装孔411的孔径。当盖板上板件41和盖板下板件42组合成电芯盖板4时，上板件电极安装孔411与同侧的下板件电极安装孔421处于相对的位置相互连通，组合成为一个电极安装孔。极柱1先后穿过下板件电极安装孔421和上板件电极安装孔411与固定环2相铆接，形成极柱1、盖板上板件41、盖板下板件42和固定环2之间的固定连接。
[0054]
作为本实用新型的盖板总成的一种具体实施方式，如图6至图8所示，密封圈3为截面呈“l”型的环形密封圈。密封圈3的内侧带有内配合面31，密封圈3的外侧带有第一外配合面32和第二外配合面33，通常，第二外配合面33的直径大于第一外配合面32的直径。当密封圈3安装在极柱1与电芯盖板4之间时，内配合面31贴近极柱体部11的外侧面，形成密封圈3与极柱体部11之间的密封；第一外配合面32贴近上板件电极安装孔411的内侧，形成密封圈
3与盖板上板件41之间的密封，第二外配合面33贴近下板件电极安装孔421的内侧，形成密封圈3以盖板下板件42之间的密封。这样，就能够形成极柱1与电芯盖板4之间的可靠密封。
[0055]
在本实用新型的盖板总成的一些实施例中，如图4至图7所示，在盖板上板件41的上表面，环绕上板件电极安装孔411的周边设置有固定环下沉槽412。固定环下沉槽412的形状和大小与固定环2的形状和大小相当，当固定环2固定在极柱1上时，固定环2下部的至少一部分位于固定环下沉槽 412内，一方面形成了固定环2在盖板上板件41上的精确定位，另一方面进一步减小了盖板总成电极部位的厚度，减小了盖板总成的空间占用。
[0056]
在本实用新型的盖板总成的一些实施例中，固定环2由绝缘材料制成。通常地，固定环2可以使用pp、pps等材料注塑形成。固定环2的形状也可以制作成圆形、方形、多边形等多种形状。固定环2与极柱体部11之间可以通过热铆、卡接、胶接或者上述几种方式组合使用的方式相互连接。盖板上板件41可以由铝板等导电材料制成，此时，由绝缘材料制成的固定环2 能够方便地保证极柱1与盖板上板件41之间的绝缘，避免了在固定环2与盖板上板件41之间设置绝缘件。
[0057]
本实用新型的电芯，采用了本实用新型的任一种实施例的盖板总成，电芯电极的过流能力更强，极组设置空间更大，安全性也更高。
[0058]
在本说明书的描述中，参考术语“一种实施方式”、“一些实施例”意指结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本说明书中，其示意性表述不必须针对的是相同的实施例。
[0059]
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。