用于锂离子电池的盖板组件、锂离子电池和车辆的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体提供一种用于锂离子电池的盖板组件、锂离子电池和车辆。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、功率性能好、循环寿命长等诸多优点，近年来在新能源汽车领域推广应用越来越广泛。然而，在众多锂离子电池结构类型中，圆柱型锂离子电池由于安全性能好、生产效率高、成本较低的综合优势，在新能源市场中占有重要的地位。伴随着车用圆柱锂电池的技术升级，正在逐渐从18650、21700等小圆柱锂离子电池向体积更大、能量密度更高的4680、4690等大圆柱锂离子电池系列发展。
3.目前，圆柱锂离子电池的正极极柱和负极极柱位于壳体的两端，负极极柱一般和圆柱锂离子电池的壳体焊接，正极极柱与正极集流片焊接。但是，由于正极极柱和负极极柱位于壳体的两端，使得圆柱锂离子电池的外部尺寸较大，空间利用率低。
4.因此，本领域需要一种新的用于锂离子电池的盖板组件、锂离子电池和车辆来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决上述技术问题，即，解决现有锂离子电池空间利用率低的问题。
6.在第一方面，本实用新型提供了一种用于锂离子电池的盖板组件，所述盖板组件包括盖板本体、正极极柱、正极连接片和负极连接片，所述正极极柱设置在所述盖板本体上，所述正极极柱通过所述正极连接片与所述锂离子电池的正极极耳连接；所述负极连接片设置在所述盖板本体的下方，所述负极连接片与所述锂离子电池的负极极耳连接，且所述盖板本体通过所述锂离子电池的壳体与所述负极连接片连接。
7.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述负极连接片包括第一连接部以及设置在所述第一连接部上的第二连接部，所述第一连接部与所述负极极耳连接，所述第二连接部与所述壳体连接。
8.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述第二连接部为形成在所述第一连接部的边缘处的第一翻边结构，所述第一翻边结构与所述壳体的内壁焊接连接。
9.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述正极极柱包括横向部分以及从所述横向部分垂直延伸的竖向部分；所述盖板本体上设有通孔，所述竖向部分的连接端穿过所述通孔并与所述正极连接片连接，所述盖板本体与所述正极连接片和所述竖向部分之间设有第一绝缘部件，所述横向部分与所述盖板本体之间设有第二绝缘部件。
10.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述第一绝缘部件包括绝缘环以及从所述绝缘环的下边缘向外延伸的第二翻边结构，所述绝缘环设置在所述通孔内并套设在所述竖向部分上，所述第二翻边结构位于所述盖板本体的内表面和所述正极连接片之间。
11.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述第二绝缘部件包括密封圈，所述密封圈套设在所述竖向部分上，所述密封圈用于绝缘密封所述盖板本体的外表面与所述横向部分之间的间隙。
12.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述盖板本体上还设有注液孔，所述注液孔用于向所述壳体内注电解液。
13.在上述盖板组件的优选技术方案中，所述正极极耳包括多个正极耳部，所述多个正极耳部呈扇形分布；并且/或者所述负极极耳包括多个负极耳部，所述多个负极耳部呈扇形分布。
14.在第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述优选技术方案中任一项所述的盖板组件。
15.在第三方面，本发明提供了一种车辆，所述车辆包括上述优选技术方案中任一项所述的盖板组件或者锂离子电池。
16.在本实用新型的盖板组件的优选技术方案中，盖板组件包括盖板本体、正极极柱、正极连接片和负极连接片，正极极柱设置在盖板本体上，正极极柱通过正极连接片与锂离子电池的正极极耳连接；负极连接片设置在盖板本体的下方，负极连接片与锂离子电池的负极极耳连接，且盖板本体通过锂离子电池的壳体与负极连接片连接。
17.相对于现有技术中正极极柱和负极极柱位于壳体的两端的技术方案，本实用新型将正极极柱设置在盖板本体上，正极极柱通过正极连接片与锂离子电池的正极极耳连接，负极连接片与锂离子电池的负极极耳连接，且盖板本体通过锂离子电池的壳体与负极连接片连接，即正极极耳通过盖板本体一侧的正极极柱进行导流，负极极耳与壳体内壁进行焊接导流，从而实现锂离子电池的正极耳和负极极耳的电流的同一侧引出，提升了锂离子电池的装配空间利用率。而且，正极极耳和负极极耳设计在锂离子电池的同一侧，降低了锂离子电池的正极极耳和负极极耳的总高度，进一步提升了锂离子电池整体的空间利用率。
18.此外，负极直接通过壳体或者盖板本体就可以与负极极耳连接，无需设置负极极柱，简化锂离子电池的结构，从而减少了锂离子电池的金属材料用量，达到了降低重量、节约成本的目的。
19.进一步地，负极连接片包括第一连接部以及设置在第一连接部上的第二连接部，第一连接部与负极极耳焊接连接，第二连接部与壳体焊接连接，使得壳体能够与负极极耳连接并导通电子，而且盖板本体与壳体焊接连接，使得盖板本体能够与壳体连接并导通电子，即通过壳体或者盖板本体就可以实现负极极耳的电流的引出；采用焊接工艺，便于负极连接片与壳体和负极极耳的连接固定，降低了制造难度，并确保了壳体能够与负极极耳导通电子。
20.更进一步地，第二连接部为形成在第一连接部的边缘处的第一翻边结构，第一翻边结构与壳体的内壁焊接连接，使得负极连接片与壳体连接的更加牢固。
21.进一步地，正极极柱包括横向部分以及从横向部分垂直延伸的竖向部分；盖板本体上设有通孔，竖向部分的连接端穿过通孔并与正极连接片连接，盖板本体与正极连接片和竖向部分之间设有第一绝缘部件，避免了盖板本体与正极连接片连接并导通电子，避免了盖板本体与竖向部分连接并导通电子，使得竖向部分只能够与正极连接片连接并导通电子；而且，横向部分与盖板本体之间设有第二绝缘部件，避免了横向部分与盖板本体连接并
导通电子，使得横向部分只能够通过竖向部分与正极连接片连接并导通电子，通过上述结构设置，使得正极极柱只能够与正极连接片连接并导通电子，避免了正极与负极之间相互干扰，提高了锂离子电池的性能。
22.更进一步地，第一绝缘部件包括绝缘环以及从绝缘环的下边缘向外延伸的第二翻边结构，绝缘环设置在通孔内并套设在竖向部分上，不仅避免了灰尘落入壳体内，而且避免了盖板本体与竖向部分连接并导通电子，使得竖向部分只能够与正极连接片连接并导通电子；第二翻边结构位于盖板本体的内表面和正极连接片之间，避免了盖板本体与正极连接片连接并导通电子，使得正极连接片只能够与正极极柱连接并导通电子。
23.更进一步地，第二绝缘部件包括密封圈，密封圈套设在竖向部分上，密封圈用于绝缘密封盖板本体的外表面与横向部分之间的间隙，进一步避免了灰尘落入壳体内，而且避免了横向部分与盖板本体连接并导通电子，进一步确保了正极极柱只能够与正极连接片连接并导通电子。
24.进一步地，盖板本体上还设有注液孔，通过注液孔能够向壳体内注电解液，充分利用了盖板结构，使得盖板结构设计更加合理。
25.进一步地，多个正极耳部呈扇形分布，多个负极耳部呈扇形分布，扇形结构设计与圆柱形锂离子电池的结构更加匹配，能够增大正负极极耳的面积，进而增大正负极连接片分别与正负极极耳的接触面积，提高了正负极连接片分别与正负极极耳连接的稳定性。
附图说明
26.下面参照附图并结合锂离子电池来描述本实用新型的盖板组件，附图中：
27.图1是本实用新型的锂离子电池的爆炸图；
28.图2是本实用新型的电池卷芯的俯视图；
29.图3是本实用新型的锂离子电池的俯视图。
30.附图标记列表
31.1、盖板本体；11、通孔；12、注液孔；
32.2、正极极柱；21、横向部分；22、竖向部分；
33.3、正极连接片；
34.4、负极连接片；41、第一连接部；42、第二连接部；
35.5、正极极耳；51、正极耳部；
36.6、负极极耳；61、负极耳部；
37.7、壳体；
38.8、电池卷芯；
39.91、第一绝缘部件；911、绝缘环；912、第二翻边结构；92、第二绝缘部件；921、密封圈。
具体实施方式
40.下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。例如，尽管本技术是结合电动汽车来描述的，但是，本实用新型的技术方案并不局限
于此，该盖板组件显然也可以应用于混合动力汽车等其他车辆，这种改变并不偏离本实用新型的原理和范围。
41.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“顶”、“中心”、“水平”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。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。
42.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”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，也可以是直接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
43.基于背景技术中提出的技术问题，本实用新型提供了一种用于锂离子电池的盖板组件，旨在将正极极柱设置在盖板本体上，正极极柱通过正极连接片与锂离子电池的正极极耳连接，负极连接片与锂离子电池的负极极耳连接，且盖板本体通过锂离子电池的壳体与负极连接片连接，即正极极耳通过盖板本体一侧的正极极柱进行导流，负极极耳与壳体内壁进行焊接导流，从而实现锂离子电池的正极耳和负极极耳的电流的同一侧引出，提升了锂离子电池的装配空间利用率。
44.首先参见图1，对本实用新型的盖板组件进行描述。其中，图1是本实用新型的锂离子电池的爆炸图。
45.如图1所示，本实用新型的盖板组件包括盖板本体1、正极极柱2、正极连接片3和负极连接片4，正极极柱2设置在盖板本体1上，正极极柱2通过正极连接片3与锂离子电池的正极极耳5连接；负极连接片4设置在盖板本体1的下方(即图1中纸面的下方)，负极连接片4与锂离子电池的负极极耳6连接，且盖板本体1通过锂离子电池的壳体7与负极连接片4连接，即负极直接通过壳体7或者盖板本体1就可以与负极极耳6连接，无需设置负极极柱，简化锂离子电池的结构，从而减少了锂离子电池的金属材料用量，达到了降低重量、节约成本的目的。
46.优选地，正极连接片3与正极极柱2和正极极耳5均采用焊接的方式连接，例如，激光焊接、超声扭矩焊接、电阻焊接、铝丝焊接等其他焊接方式。其中，激光焊接可以是激光脉冲点焊、激光穿透焊接等。
47.优选地，负极连接片4与负极极耳6和壳体7均采用焊接的方式连接，例如，激光焊接、超声扭矩焊接、电阻焊接、铝丝焊接等其他焊接方式。
48.优选地，壳体7与盖板本体1采用焊接的方式连接，例如，激光焊接、超声扭矩焊接、电阻焊接、铝丝焊接等其他焊接方式。
49.下面参照图1和图2，对本实用新型的正极极耳和负极极耳进行描述。其中，图2是本实用新型的电池卷芯的俯视图。
50.如图1和图2所示，正极极耳5和负极极耳6均设置在锂离子电池的电池卷芯8的顶部(即图1在纸面上方的部位)，使得正极极耳5和负极极耳6位于锂离子电池的同一侧，降低了锂离子电池的正极极耳5和负极极耳6的总高度，进一步提升了锂离子电池整体的空间利用率。
51.优选地，正极极耳5包括多个正极耳部51，例如，5个、8个、10个或13个等任意数量，多个正极耳部51呈扇形分布，扇形结构设计与圆柱形锂离子电池的结构更加匹配，能够增大正极极耳5的面积，进而增大正极连接片3与正极极耳5的接触面积，提高了正极连接片3与正极极耳5连接的稳定性。当然，在实际应用中，多个正极耳部51也可以呈矩形、环形或者梅花形等其他形状分布。
52.类似地，负极极耳6包括多个负极耳部61，例如，5个、8个、10个或13个等任意数量，多个负极耳部61呈扇形分布，扇形结构设计与圆柱形锂离子电池的结构更加匹配，能够增大负极极耳6的面积，进而增大负极连接片4与负极极耳6的接触面积，提高了负极连接片4与负极极耳6连接的稳定性。当然，在实际应用中，多个负极耳部61也可以呈矩形、环形或者梅花形等其他形状分布。
53.下面参照图1，对本实用新型的负极连接片进行描述。
54.如图1所示，负极连接片4包括第一连接部41以及设置在第一连接部41上的第二连接部42，第一连接部41与负极极耳6以激光脉冲点焊的方式连接，第二连接部42与壳体7以激光焊接的方式连接，使得壳体7能够与负极极耳6连接并导通电子，而且盖板本体1与壳体7焊接连接，使得盖板本体1能够与壳体7连接并导通电子，即通过壳体7或者盖板本体1就可以实现负极极耳6的电流的引出。当然，第一连接部41与负极极耳6还可以以超声扭矩焊接、电阻焊接、铝丝焊接等其他焊接方式连接，第二连接部42与壳体7还可以以超声扭矩焊接、电阻焊接、铝丝焊接等其他焊接方式连接。
55.优选地，第一连接部41的形状与负极极耳6的形状相匹配，例如，负极极耳6为扇形，则第一连接部41也为扇形，增大了第一连接部41与负极极耳6的接触面积。当然，当负极耳部61呈矩形、环形或者梅花形等其他形状时，相应地，第一连接部41也可以设计为矩形、环形或者梅花形等其他形状。
56.优选地，第二连接部42为形成在第一连接部41的边缘处的第一翻边结构，且第一翻边结构位于第一连接部41的顶部(即图1中纸面上方的部位)，第一翻边结构与壳体7的内壁焊接连接，使得负极连接片4与壳体7连接的更加牢固。
57.进一步地，第一翻边结构的长度与扇形负极极耳6的弧长相匹配，而且第一翻边结构的弧形边的曲率半径与壳体7内壁的曲率半径相等，使得整个第一翻边结构均能够与壳体7的内壁焊接连接，进一步提高了负极连接片4与壳体7连接的牢固性。
58.当然，第二连接部42的结构不限于上述列举的结构，第二连接部42也可以包括从第一连接部41垂直延伸的第一部分以及从第一部分垂直延伸的第二部分，第二部分与壳体7的内壁焊接连接；或者，第二连接部42也可以包括从第一连接部41的边缘处水平延伸的第三部分，第三部分与壳体7的内壁焊接连接。无论采取何种连接结构，只要能够与壳体7的内壁连接即可。
59.下面参照图1和图3，对本实用新型的正极极柱进行描述。其中，图3是本实用新型的锂离子电池的俯视图。
60.如图1所示，正极极柱2包括横向部分21以及从横向部分21垂直延伸(即图1中向纸面下方延伸)的竖向部分22；其中，盖板本体1上设有通孔11，竖向部分22的连接端(即图1中纸面下方的一端)穿过通孔11并与正极连接片3以激光穿透焊接的方式连接，盖板本体1与正极连接片3和竖向部分22之间设有第一绝缘部件91，避免了盖板本体1与正极连接片3连
接并导通电子，避免了盖板本体1与竖向部分22连接并导通电子，使得竖向部分22只能够与正极连接片3连接并导通电子；而且，横向部分21与盖板本体1之间设有第二绝缘部件92，避免了横向部分21与盖板本体1连接并导通电子，使得横向部分21只能够通过竖向部分22与正极连接片3连接并导通电子，通过上述结构设置，使得正极极柱2只能够与正极连接片3连接并导通电子，避免了正极与负极之间相互干扰，提高了锂离子电池的性能。当然，竖向部分22与正极连接片3的连接方式不限于上述列举的方式，还可以采用超声扭矩焊接、电阻焊接、铝丝焊接等其他焊接方式连接。
61.优选地，横向部分21和竖向部分22一体成型，采用一体成型的结构，便于磨具的加工制作。当然，横向部分21和竖向部分22也可以采用焊接等其他方式连接。
62.进一步地，竖向部分22的横截面为长圆形，相应地，通孔11的横截面为长圆形，长圆形结构能够防止竖向部分22相对于通孔11转动，从而提升正极极柱2的整体防扭特性，可以一定程度上抗扭，能够有效解决大圆柱锂离子电池极柱扭力不足的问题。当然，在实际应用中，也可以将竖向部分22的横截面设计为圆形、方形、三角形等其他形状，相应地，将通孔11的横截面也设计为圆形、方形、三角形等其他形状。
63.需要说明的是，长圆形包括依次首尾相连的四个边，其中，相对的两个边为直线，另外相对的两个边为弧形。
64.如图1所示，第一绝缘部件91包括绝缘环911以及从绝缘环911的下边缘(即图1中纸面下方的边缘)向外延伸(即朝向远离绝缘环911的方向延伸)的第二翻边结构912，绝缘环911设置在通孔11内并套设在竖向部分22上，不仅避免了灰尘落入壳体7内，而且避免了盖板本体1与竖向部分22连接并导通电子，使得竖向部分22只能够与正极连接片3连接并导通电子；第二翻边结构912位于盖板本体1的内表面和正极连接片3之间，避免了盖板本体1与正极连接片3连接并导通电子，使得正极连接片3只能够与正极极柱2连接并导通电子。
65.优选地，第二翻边结构912的形状、正极连接片3的形状均与正极极耳5的形状相匹配，例如，正极极耳5为扇形，则正极连接片3也为扇形，增大了正极连接片3与正极极耳5的接触面积；第二翻边结构912也为扇形，而且扇形正极极耳5的弧形边的曲率半径、第二翻边结构912的曲率半径以及正极连接片3的曲率半径均相等，使得第二翻边结构912能够完全将正极连接片3覆盖，从而完全避免盖板本体1与正极连接片3连接并导通电子。当然，当正极极耳5呈矩形、环形或者梅花形等其他形状时，相应地，第二翻边结构912和正极连接片3也可以设计为矩形、环形或者梅花形等其他形状。
66.优选地，绝缘环911和第二翻边结构912采用均可以采用绝缘塑胶制备。当然，也可以采用聚四氟乙烯、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等绝缘材料制备。
67.当然，第一绝缘部件91的结构不限于上述列举的结构，例如，第一绝缘部件91也可以包括设置在通孔11内壁上的第一绝缘层、以及设置在盖板本体1的内表面的第二绝缘层，其中，第一绝缘层和第二绝缘层，可以采用绝缘塑胶、聚四氟乙烯、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等绝缘材料制备。无论采取何种结构，只要能够使得盖板本体1与正极连接片3和竖向部分22绝缘即可。
68.如图1和图3所示，第二绝缘部件92包括密封圈921，密封圈921套设在竖向部分22上，密封圈921用于绝缘密封盖板本体1的外表面与横向部分21之间的间隙，进一步避免了灰尘落入壳体7内，而且避免了横向部分21与盖板本体1连接并导通电子，进一步确保了正
极极柱2只能够与正极连接片3连接并导通电子。
69.优选地，密封圈921可以采用绝缘塑胶制备。当然，也可以采用聚四氟乙烯、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等绝缘材料制备。
70.当然，第二绝缘部件92的结构不限于上述列举的结构，例如，第二绝缘部件92可以包括设置在盖板本体1的内表面的第三绝缘层，其中，第三绝缘层，可以采用绝缘塑胶、聚四氟乙烯、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛等绝缘材料制备。无论采取何种结构，只要能够使得横向部分21与盖板本体1绝缘即可。
71.下面参照图1，对本发明的盖板本体进一步描述。
72.如图1所示，盖板本体1的中心区域还设有注液孔12，通过注液孔12能够向壳体7内注电解液，充分利用了盖板结构，使得盖板结构设计更加合理。当然，在实际应用中，也可以将注液孔12设置在盖板本体1的其他部位。
73.下面参照图1，对本发明的锂离子电池的组装方法进行描述。
74.如图1所示，在锂离子电池组装的过程中，首先，将电池卷芯8卷绕完成后顶部的正极极耳5和负极极耳6进行揉平处理，将揉平后的正极极耳5与正极连接片3进行激光脉冲点焊，将揉平后的负极极耳6与负极连接片4的第一连接部41进行激光脉冲点焊；其次，将负极连接片4的第二连接部42与壳体7的内壁进行激光焊接，将正极极柱2、密封圈921以及第一绝缘部件91通过铆接工艺与盖板本体1连接，并将正极极柱2的竖向部分22与正极连接片3进行激光穿透焊接；接下来，将盖板本体1的边缘与壳体7的壳口边缘进行激光焊接；最后，通过注液孔12向壳体7内注电解液，注液完成后将注液口焊接密封即可。
75.在锂离子电池使用的过程中，通过正极极柱2与正极连接，通过盖板本体1或者壳体7与负极连接即可。
76.本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在本实用新型的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
77.此外，本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括上述实施方式中任一项的盖板组件。
78.此外，本发明还提供了一种电动汽车，该电动汽车包括上述实施方式中任一项的盖板组件或者锂离子电池。
79.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。