一种动力电池顶盖组件、动力电池及动力电池的装配方法与流程

本发明涉及电池领域，特别是涉及一种动力电池顶盖组件、动力电池及动力电池的装配方法。

背景技术：

随着新能源产业的不断发展，动力电池由于具有能量高、循环寿命长、性能可靠等优点而被更多用作电动汽车、电动摩托车等工具的主要动力输出，应用前景广泛，储能市场亦逐渐进入配套扩张阶段，以新能源锂离子电池为例，其市场需求量增长迅速，随着产业技术逐渐升级优化，稳定降本是动力/储能电池市场技术发展的重点方向。

然而，传统的动力电池的顶盖是由正负极柱组件、密封圈、上下塑胶、转接片等多个组件组合为一体，从而实现引流、密封的功能。但是传统的动力电池的顶盖结构复杂，顶盖制作的工序多，制作成本高。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，具有良好引流和密封功能的动力电池顶盖组件。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种动力电池顶盖组件，其包括：

顶盖板，所述顶盖板上设有通孔；

极柱，所述极柱具有能够与电芯连接的电芯连接端以及与电芯连接端相对的极柱端，所述极柱穿过所述通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板的一侧，所述极柱端位于所述顶盖板的另一侧；以及

陶瓷件，所述陶瓷件的内壁与所述极柱的外侧抵合，所述陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁抵合以使所述极柱与所述顶盖板之间绝缘或导通。

发明人发现，选择陶瓷件实现极柱与顶盖板之间绝缘或导通，相比于塑料件而言，具有提升动力电池顶盖组件强度、耐久性和耐腐蚀性的优势。

此外，上述动力电池顶盖组件的极柱贯通顶盖板，极柱的电芯连接端可以直接与电芯电连接，极柱的极柱端可以与外部的用电设备连接，这样无需设置复杂的密封圈、连接片等组件，即可实现电池的引流。

再者，所述陶瓷件的内壁与所述极柱的外侧抵合，所述陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁抵合，不仅可使极柱与顶盖板之间通过陶瓷件快速实现绝缘或导通，还可以使陶瓷件充盈于顶盖板的通孔与极柱之间，实现密封功能，防止动力电池顶盖组件下方的电芯被外界环境污染。上述动力电池顶盖组件的结构简单，减少了复杂的零件结构，大大节约成本，间接地提高了电池内部空间利用率。

在其中一个实施例中，所述极柱包括正极极柱，所述陶瓷件包括导电陶瓷件，其中，所述正极极柱穿过所述通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板的一侧，所述极柱端位于所述顶盖板的另一侧，所述导电陶瓷件的内壁与所述正极极柱的外侧抵合，所述导电陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁抵合以使所述正极极柱与所述顶盖板之间电导通。

在其中一个实施例中，所述极柱包括负极极柱，所述陶瓷件包括绝缘陶瓷件，其中，所述负极极柱穿过所述通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板的一侧，所述极柱端位于至所述顶盖板的另一侧，所述绝缘陶瓷件的内壁与所述负极极柱的外侧抵合，所述绝缘陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁抵合以使所述负极极柱与所述顶盖板之间绝缘。

在其中一个实施例中，所述负极极柱的电芯连接端的材料为铜，所述负极极柱的极柱端的材料为铝。

在其中一个实施例中，所述陶瓷件的内壁与所述极柱的外侧的抵合方式为过盈配合或焊接，和/或

所述陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁的抵合方式为过盈配合或焊接。

在其中一个实施例中，所述极柱为可弯折的柔性极柱。

在其中一个实施例中，所述极柱是由两个电芯连接端与极柱端组成的t形极柱。

本发明还提供一种动力电池，其包括：

电池边框；

本发明任一项所述的动力电池顶盖组件，所述电池边框与所述顶盖板连接合围成动力电池的壳体；以及

电芯，所述电芯位于所述壳体的内部，所述电芯与所述极柱连接。

上述动力电池结构简单，因采用本发明的动力电池顶盖组件，减少了多余的元件，装配简单，密封性好，降低了成本。

本发明还提供一种与本发明所述的动力电池对应的装配方法，其包括如下步骤：

将所述电池边框与所述顶盖板连接合围成动力电池的壳体；

将所述电芯与所述极柱连接；以及

将所述电芯置于所述电池的壳体内。

在其中一个实施例中，在将所述电芯与所述极柱连接的步骤中，在将所述电芯与所述极柱连接的步骤中，是将所述电芯与所述极柱的电芯连接端沿水平方向上进行焊接，之后将所述极柱的电芯连接端弯折至竖直方向。

附图说明

图1是本发明一实施方式中动力电池顶盖组件的结构爆炸图；

图2是本发明一实施方式中极柱弯折后的正视图；

图3是本发明另一实施方式中动力电池顶盖组件的结构爆炸图；

图4是本发明另一实施方式中动力电池顶盖组件的正视图；

图5是本发明一实施方式中电芯与动力电池顶盖组件的装配图；

图6是本发明一实施方式中一种动力电池的正视图；

图7是本发明一实施方式中另一种动力电池的正视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

参阅图1和图2，本发明提供一种动力电池顶盖组件，其包括顶盖板110、极柱210以及陶瓷件310。

其中，顶盖板110为动力电池顶盖组件的主体结构，所述顶盖板110上设有通孔102。

在其中一个实施例中，所述顶盖板110上还设有防爆片安装孔111，所述防爆片安装孔的作用是，当电池膨胀超过一定极限，防爆片进率先行泄压，从而避免整个电池的爆炸。

在其中一个实施例中，所述顶盖板110上还设有注液孔113，电解液可通过该注液孔注入电芯内部。

其中，极柱210具有电芯连接端201以及极柱端202，所述极柱210穿过所述通孔102以使电芯连接端201延伸至所述顶盖板110的下部，电芯连接端201用于与电芯电连接。所述极柱端202位于所述顶盖板110的上部，用于将电芯内的电量导出供外部用电设备使用。

在其中一个实施例中，所述极柱210为可弯折的柔性极柱。柔性极柱的好处是利于弯折，从而可以减少电池装配的空间。进一步地，所述柔性极柱为片状柔性极柱，片状柔性极柱的设计不但利于引流，还能够减轻动力电池顶盖组件整体的重量。

参阅图2，在其中一个实施例中，所述极柱是由两个电芯连接端与极柱端组成的t形极柱。

其中，陶瓷件310的主要作用是将极柱210与所述顶盖板110绝缘或导通，陶瓷件310的内壁与所述极柱210的外侧抵合，所述陶瓷件310的外壁与所述通孔102的内壁抵合，这样就可以使极柱210与顶盖板110之间快速实现绝缘或导通。可以理解，本发明对陶瓷件310的形成方式不做过多限定，其可以为一体成型件，例如陶瓷注塑件，陶瓷注塑件结构致密，充盈于整个通孔102中，提高动力电池顶盖组件的密封性。

在其中一个实施例中，当所述极柱210为正极极柱时，所述陶瓷件310为导电陶瓷件，所述正极极柱穿过所述通孔102以使电芯连接端延伸至所述顶盖板110的一侧，所述极柱端位于所述顶盖板110的另一侧，所述导电陶瓷件的内壁与所述正极极柱的外侧抵合，所述导电陶瓷件的外壁与所述通孔102的内壁抵合以使所述正极极柱与所述顶盖板110之间电导通，进一步地，所述导电陶瓷件的电阻值为2ω～2mω。

在其中一个实施例中，当所述极柱210为负极极柱时，所述陶瓷件310为绝缘陶瓷件，其中，所述负极极柱穿过所述通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板110的一侧，所述极柱端位于至所述顶盖板110的另一侧，所述绝缘陶瓷件的内壁与所述负极极柱的外侧抵合，所述绝缘陶瓷件的外壁与所述通孔102的内壁抵合以使所述负极极柱与所述顶盖板110之间绝缘，进一步地，所述绝缘陶瓷件的电阻值大于5mω。

参阅图3和图4，在其中一个实施例中，还可以将正极极柱211和负极极柱212均设置在同一个顶盖板110上，所述顶盖板110上开设两个通孔102，所述极柱和陶瓷件也相应设置为两个。具体地，所述极柱包括正极极柱211和负极极柱212，所述陶瓷件包括导电陶瓷件311和绝缘陶瓷件312。

具体而言，所述正极极柱211具有能够与电芯连接的电芯连接端以及极柱端，所述正极极柱穿过通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板110的下部，所述极柱端延伸至所述顶盖板110的上部，所述导电陶瓷件311的内壁与所述正极极柱211的外侧抵合，所述导电陶瓷件311的外壁与通孔的内壁抵合。导电陶瓷件311可以使所述正极极柱211与所述顶盖板110之间导通。进一步地，所述导电陶瓷件311的电阻值为2ω～2mω。

所述负极极柱212具有能够与电芯连接的电芯连接端以及极柱端，所述负极极柱212穿过另一通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板110的下部，所述极柱端延伸至所述顶盖板110的上部，所述绝缘陶瓷件312的内壁与所述负极极柱212的外侧抵合，所述绝缘陶瓷件312的外壁与另一通孔的内壁抵合，绝缘陶瓷件312可以使所述负极极柱212与所述顶盖板110之间绝缘。进一步地，所述绝缘陶瓷件312的电阻值大于5mω。

在其中一个实施例中，正极极柱的材料为铝。

在其中一个实施例中，所述导电陶瓷件的材料选自碳化硅、二硅化钼、复合氧化锆、复合氧化钍和离子导电陶瓷中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述负极极柱的电芯连接端的材料为铜，所述负极极柱的极柱端的材料为铝。这样设置的好处为，在相同体积下，铝的质量较铜的质量小，可以减轻整个动力电池顶盖组件的质量，进一步可以减轻动力电池的质量，质量的减轻也会降低动力电池的耗电量。可以理解，本发明的负极极柱铜质电芯连接端与铝质极柱端的连接方式无特殊限制，可以采用普通的焊接方式即可。

在其中一个实施例中，所述绝缘陶瓷件的材料选自氧化铝、氧化铍、氧化铬、改性碳化硅、氮化硅、氮化铝、硼酸铅玻璃和硼酸锡钡中的至少一种。

上述动力电池顶盖组件的极柱贯通顶盖板，极柱的电芯连接端可以直接与电芯电连接，极柱的极柱端可以与外部的用电设备连接，这样无需设置复杂的密封圈、连接片等组件，即可实现电池的引流。

再者，所述陶瓷件的内壁与所述极柱的外侧抵合，所述陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁抵合，不仅可使极柱与顶盖板之间通过陶瓷件快速实现绝缘或导通，还可以使陶瓷件充盈于顶盖板的通孔与极柱之间，实现密封功能，防止动力电池顶盖组件下方的电芯被外界环境污染。上述动力电池顶盖组件的结构简单，减少了复杂的零件结构，大大节约成本，间接地提高了电池内部空间利用率。

再次参阅图1和图2，结合动力电池顶盖组件的装配方法对动力电池顶盖组件进行进一步描述，具体如下：

s1、取带有通孔的顶盖板110，将极柱210的电芯连接端201延伸至所述顶盖板110的一侧，所述极柱210的极柱端202位于所述顶盖板110的另一侧。

s2、将陶瓷件310的内壁与所述极柱210的外侧抵合，将所述陶瓷件310的外壁与所述顶盖板110的通孔的内壁抵合，这样就可以使极柱210与顶盖板110之间快速实现绝缘或导通。

在其中一个实施例中，在将陶瓷件310的内壁与所述极柱110的外侧抵合的步骤中，抵合方式为过盈配合或焊接。这两种抵合方式利于陶瓷件310与极柱110之间密封性更好，不留空隙，防止外界环境对内部电芯造成污染。

进一步地，所述焊接为钎焊。钎焊的方式相比于普通焊接，焊接温度温和，不会对焊件造成破坏。进一步地，所述钎焊的温度为钎焊温为330℃-550℃。而钎焊的方式相对于传统的激光焊接方式，不会产生飞溅的焊渣，进而污染电池内部，提高动力电池产品的良率。

在其中一个实施例中，在将所述陶瓷件310的外壁与所述顶盖板110的通孔的内壁抵合的步骤中，抵合方式为过盈配合或焊接。抵合方式为过盈配合或焊接。这两种抵合方式利于陶瓷件310与顶盖板110之间密封性更好，不留空隙，防止外界环境对内部电芯造成污染。

进一步地，所述焊接为钎焊。钎焊的方式相比于普通焊接，焊接温度温和，不会对焊件造成破坏。进一步地，所述钎焊的温度为钎焊温为330℃-550℃。而钎焊的方式相对于传统的激光焊接方式，不会产生飞溅的焊渣，进而污染电池内部，提高动力电池产品的良率。

参阅图3和图4，在其中一个实施例中，还可以取同时带有两个通孔的顶盖板110，正极极柱211和负极极柱212，导电陶瓷件311和绝缘陶瓷件312。

具体地，分别在将正极极柱211和负极极柱212分别装入顶盖板110的两个通孔中，将所述正极极柱211穿过一通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板110的一侧，所述极柱端位于所述顶盖板110的另一侧，将所述导电陶瓷件311的内壁与所述正极极柱211的外侧抵合，将所述导电陶瓷件311的外壁与通孔的内壁抵合，这样所述正极极柱211与所述顶盖板110之间电导通。

可以理解，在将所述导电陶瓷件311的内壁与所述正极极柱211的外侧抵合，将所述导电陶瓷件311的外壁与通孔的内壁抵合的步骤中，抵合方式为过盈配合或焊接。这两种抵合方式利于导电陶瓷件311与正极极柱211之间、导电陶瓷件312与顶盖板110的通孔之间密封性更好，不留空隙，防止外界环境对内部电芯造成污染。

进一步地，所述焊接为钎焊。钎焊的方式相比于普通焊接，焊接温度温和，不会对焊件造成破坏。

将所述负极极柱212穿过一通孔以使电芯连接端延伸至所述顶盖板110的一侧，所述极柱端位于所述顶盖板110的另一侧，将所述绝缘陶瓷件312的内壁与所述负极极柱212的外侧抵合，将所述绝缘陶瓷件312的外壁与通孔的内壁抵合，这样所述负极极柱212与所述顶盖板110之间绝缘。

可以理解，在将所述绝缘陶瓷件312的内壁与所述负极极柱212的外侧抵合，将所述绝缘陶瓷件312的外壁与通孔的内壁抵合的步骤中，抵合方式为过盈配合或焊接。这两种抵合方式利于绝缘陶瓷件312与负极极柱212之间、绝缘陶瓷件312与顶盖板110的通孔之间密封性更好，不留空隙，防止外界环境对内部电芯造成污染。

进一步地，所述焊接为钎焊。钎焊的方式相比于普通焊接，焊接温度温和，不会对焊件造成破坏。

上述动力电池顶盖组件的制备方法简单，将极柱穿过顶盖板的通孔，使极柱的电芯连接端和极柱端分居顶盖板的两侧，即可实现电流的引出，无需复杂的组装过程，此外，将所述陶瓷件的内壁与所述极柱的外侧抵合，所述陶瓷件的外壁与所述通孔的内壁抵合，不仅可使极柱与顶盖板之间通过陶瓷件快速实现绝缘或导通，还可以使陶瓷件充盈于顶盖板的通孔与极柱之间，实现密封功能，防止动力电池顶盖组件下方的电芯被外界环境污染。

参阅图3至图6，本发明还提供一种动力电池，其包括：电池边框101、本发明任一项所述的动力电池顶盖组件以及电芯。其中，所述电池边框101与所述顶盖板110连接以合围成动力电池的壳体，所述电芯位于所述壳体的内部，所述电芯与所述极柱连接，实现电流引出。

在其中一个实施例中，所述动力电池为柔性极柱动力电池。

上述动力电池结构简单，因采用本发明的动力电池顶盖组件，减少了多余的元件，装配简单，密封性好，降低了成本。

本发明还提供了一种动力电池的装配方法，包括如下步骤：

将所述电池边框与所述顶盖板连接合围成动力电池的壳体；

将所述电芯与所述极柱连接；以及

将所述电芯置于所述电池的壳体内。

在其中一个实施例中，在将所述电芯与所述极柱连接的步骤中，是将所述电芯与所述极柱的电芯连接端沿水平方向上进行焊接，之后将所述极柱的电芯连接端弯折至竖直方向，从而电芯也跟着极柱的弯折90°。这种水平焊接的方式更方便极柱和电芯焊接，使两者结合更紧密，之后弯折90°，更利于将电芯装入电池的壳体中。

下面结合柔性极柱动力电池的装配方法对本发明的动力电池结构进行阐述，本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

实施例1

参阅图3至图6，一种同侧出电极柔性极柱动力电池的装配方法，包括如下步骤：

1)将正极极柱211和负极极柱212分别装入顶盖板110的两个通孔中，分别在各自极柱穿过对应的通孔的空隙中，将所述导电陶瓷件311的内壁与所述正极极柱211的外侧进行钎焊，将所述导电陶瓷件311的外壁与通孔的内壁进行钎焊；再将所述绝缘陶瓷件312的内壁与所述负极极柱212的外侧进行钎焊，将所述绝缘陶瓷件312的外壁与另一通孔的内壁进行钎焊。

2)将裸电芯a410的铝极耳与正极极柱211的电芯连接端(铝)进行超声波焊接，正极极柱的为片状柔性极柱，将裸电芯b411的铝极耳与正极极柱的极柱端(铝)进行超声波焊接。

3)将裸电芯a410的铜极耳与负极极柱212的电芯连接端(铜)进行超声波焊接，负极极柱的为片状柔性极柱，将裸电芯b411的铜极耳与负极极柱的极柱端(铜)进行超声波焊接。

4)对超声波焊接部位进行贴胶以使焊接处绝缘。

5)将柔性的正极极柱211与负极极柱212分别弯折，先焊接后弯折则方便焊接，使焊接更加牢固，将裸电芯a410和裸电芯b411置于电池边框101和顶盖板110合围成的壳体中，并将电池边框101和顶盖板110进行激光焊接，得到柔性极柱动力电池。

实施例2

参阅图7，一种异侧出电极柔性极柱动力电池的装配方法，包括如下步骤：

1)取顶盖板110和导电陶瓷件311，将正极极柱211穿过通孔的空隙中，将所述导电陶瓷件311的内壁与所述正极极柱211的外侧进行钎焊，将所述导电陶瓷件311的外壁与通孔的内壁进行钎焊。

2)采用1)的方式制作带有负极极柱212的顶盖板。

3)将裸电芯a410的铝极耳与正极极柱211的电芯连接端(铝)进行超声波焊接，正极极柱的为片状柔性极柱，将裸电芯b411的铝极耳与正极极柱的极柱端(铝)进行超声波焊接。

4)将裸电芯a410的铜极耳与负极极柱212的电芯连接端(铜)进行超声波焊接，负极极柱的为片状柔性极柱，将裸电芯b411的铜极耳与负极极柱的极柱端(铜)进行超声波焊接。

5)对超声波焊接部位进行贴胶以使焊接处绝缘。

6)将柔性的正极极柱211与负极极柱212分别弯折，先焊接后弯折则方便焊接，使焊接更加牢固，将裸电芯a410和裸电芯b411置于电池边框101和两个顶盖板110合围成的壳体中，并将电池边框101和两个顶盖板110进行激光焊接，得到柔性极柱动力电池。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。