电芯顶盖结构和锂电池电芯的制作方法

[0001]
本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种电芯顶盖结构和锂电池电芯。


背景技术：

[0002]
在全球清洁低碳发展大潮下，新能源储能，动力模块装机快速上升，电动汽车、电动列车、电动自行车、大巴车运输，风电、光电及火电厂均有加装储能系统的需求。随着分布式电源、微网的发展，在电力市场和峰谷价差背景下，电池的轻量化、高容量的需求显得尤为重要。
[0003]
铝壳电池指采用铝合金材料电池外壳的电池，主要指方形电池，方形电池一般由两个裸电芯合卷而成，然后在裸电芯的上方固定有顶盖，在铝壳电池制造装配过程中，顶盖的设计对装配工艺、电芯空间利用、容量发挥影响较大。裸电芯在装配时需要与铝壳壳体及顶盖做绝缘处理，在电芯的侧面和底面包裹一层绝缘膜，避免电芯与金属铝壳直接接触，绝缘膜通常采用pet膜(polyethylene terephthalate，聚酯膜)。
[0004]
现在常见的装配方案为采用底包绝缘膜顶部热熔方式，从电芯的底面往上将pet膜热烫在盖板上进行包膜，顶盖包含金属件，与金属件相连的一块注塑件，pet膜包住裸电芯后两端采用热熔工艺固定在顶盖的注塑件边缘上。这样，顶盖注塑件需要预留一定的空间给到pet膜两端固定，使得裸电芯利用空间降低，且工艺复杂。
[0005]
申请号为201911154376.7的专利文献公开了一种电池盖板组件及其组装方法和制造方法、电池电芯，所述电池盖板组件包括盖板、绝缘膜和支撑片，所述盖板上设有若干卡扣公头，所述绝缘膜上设有供所述卡扣公头穿过的过孔，所述支撑片上设有与所述卡扣公头配合的卡扣母头，所述绝缘膜组装在所述盖板与支撑片之间。该电池设计虽然采用了从顶部到下方的顶包绝缘膜设置方式，但是盖板、支撑片均具有一定的厚度，还是存在占据空间大的问题。


技术实现要素：

[0006]
本实用新型的主要目的是提供一种电芯顶盖结构和锂电池电芯，旨在解决现有的电池顶盖结构占据空间大的问题。
[0007]
为实现上述目的，本实用新型提出一种电芯顶盖结构，包括：顶盖、绝缘膜和转接片，所述顶盖上设有两极柱，所述顶盖的底面设有凸部，所述绝缘膜设有固定部，所述固定部设有第一固定孔，所述固定部设于所述顶盖的底侧，且所述第一固定孔与所述凸部配合，所述转接片包括相对的极柱连接部和极耳连接部，所述极柱连接部与所述极柱焊接，所述极耳连接部的靠近所述顶盖的一面压住所述固定部，所述极耳连接部的背离所述顶盖的一面用于与裸电芯的极耳连接。
[0008]
优选地，所述极耳焊接在所述极耳连接部上。
[0009]
优选地，所述极耳背离所述转接片的一侧设有保护片，所述极耳夹设在所述保护片与转接片之间并通过超声焊进行焊接。
[0010]
优选地，所述凸部位于两所述极柱之间，也与所述固定部中间位置对应。
[0011]
优选地，所述顶盖的底面设有若干凸柱，所述固定部设有若干第二固定孔，所述第二固定孔与所述凸柱配合连接。
[0012]
优选地，所述顶盖包括：相互贴合连接的金属铝板和塑胶板，所述凸部设于所述塑胶板上。
[0013]
本实用新型还提出一种锂电池电芯，包括：上述任一项所述的电芯顶盖结构和裸电芯，所述绝缘膜包裹在所述裸电芯外面。
[0014]
优选地，所述裸电芯包括两组，每组裸电芯包括多个，两组所述裸电芯的极耳分别位于所述顶盖的相对的两端。
[0015]
优选地，所述极耳连接部于两所述极耳之间设有槽口，两所述转接片的槽口相对。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果：
[0017]
本实用新型所述绝缘膜采用顶包方式包裹在裸电芯上，顶盖的底面设有转接片，转接片的一端与极柱焊接，另一端与电芯极耳焊接，绝缘膜的一侧卡在顶盖上，在将极耳与转接片焊接连接好的同时，转接片能够将绝缘膜的这一侧压住，即实现了绝缘膜与顶盖的连接固定，而无需再通过另外的支撑片来将绝缘膜固定在顶盖上，省去了支撑片，节省了顶盖结构占据的空间及成本，进而间接提高电池组的能量密度。
附图说明
[0018]
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。
[0019]
图1为本实用新型一实施例提出的锂电池电芯的结构示意图；
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图2为图1的底部结构示意图；
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图3为图2的省去绝缘膜的结构图；
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图4为图2的省去转接片和极耳的结构图；
[0023]
图5为图1提出的锂电池电芯中绝缘膜的结构示意图；
[0024]
图6为图1提出的锂电池电芯中转接片的结构示意图。
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本实用新型的附图标号说明：
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标号名称标号名称1顶盖11凸部12凸柱13金属铝板14塑胶板2绝缘膜21固定部22第一固定孔23第二固定孔24包裹部3转接片31极柱连接部32极耳连接部33槽口4极柱5极耳6保护片
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在顶盖1底面所在的平面方向上不能移动，然后，将转接片3与极柱4焊接好后，转接片 3的极耳连接部32刚好将固定部21压住，使得固定部21在与顶盖1垂直的方向上也不能移动，从而实现了绝缘膜2与顶盖1之间的连接固定。并且，当将绝缘膜2固定好之后，裸电芯的极耳5伸到顶盖1的底面一侧并将转接片3压住，通过超声焊将极耳5焊在转接片3上后，即实现了通过转接片4对极耳5和极柱4进行连接。
[0041]
由此使得，本实用新型能够省去支撑片，节省了顶盖结构占据的空间，进而间接提高电池组的能量密度，也减少了装配动作及成本。通过试验测量计算，采用本设计方案，可以至少省去此位置的预留高度2mm，从而使得电芯设计时高度方向可以增加至少2mm，按照某型号的裸电芯设计高度194mm计算，使得容量至少可以增加3000mah，约至少提升1.0％。
[0042]
进一步地，裸电芯的两极耳5中正极极耳通常由铝材料制成、负极极耳通常由铜材料制成，极耳5为从电芯主体中引出的一层层箔材，每一层约只有12um，在通过将极耳5 通过超声焊焊接到转接片3上时，超声焊的焊头有一排排的小齿会在极耳5上压出焊印，为了防止极耳5被刺破，在极耳5的外侧设有保护片6，与正极极耳对应的保护片6为铝保护片，与负极极耳对应的保护片6为铜保护片，对各极耳5起到保护作用。
[0043]
进一步地，凸部11设在顶盖1的中间位置，第一固定孔22也位于固定部21的中间位置。
[0044]
进一步地，顶盖1的底面设有两个凸柱12，两个凸柱12分别设在凸部11的两侧，固定部21上对应地设有两个第二固定孔23，第二固定孔23卡在凸柱12上。
[0045]
进一步地，顶盖1包括：相互贴合连接的金属铝板13和塑胶板14，金属铝板13设有凹孔，塑胶板14上设有凸起，凸起通过热熔工艺热熔到凹孔内，塑胶板14和金属铝板13 即连接为一体，凸部11突出形成于塑胶板14上。
[0046]
具体在本实施方式中，裸电芯包括两组，两组裸电芯的极耳5分别设在顶盖1的相对的两端；当每组裸电芯均只有一个时，两个裸电芯的极耳分别设在顶盖1的两端；当每组裸电芯包括一个以上的多个时，每一侧的多个电芯的极耳并联后设在顶盖1上。极耳连接部32上设有槽口33，槽口33位于极耳连接部32中间，且两转接片3的槽口33相对，槽口33的设置能够方便转接片3的定位，也减轻了转接片3的重量。
[0047]
本实用新型采用了新的电芯顶盖结构后，配合相对应的装配工艺，能够进行顶包绝缘膜的绝缘膜包裹方式，即绝缘膜从电芯的顶端向下包裹住电芯主体，替代了原有的底包pet 膜顶部热熔方式，采用顶包pet膜工艺后，实现了裸电芯表层、裸电芯极耳与顶盖间全方位绝缘，解决了安全安全问题。本方案通过关键的转接片的设置方式，使得不再需要支撑片，顶盖上也无需设置固定所需的卡口等设计，在顶部可实现更多的高度空间利用，更简洁，成本更低。
[0048]
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实用新型构思下，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。