极柱、电极安装结构及盖板总成的制作方法

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电极安装结构及一种盖板总成。


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，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。随着《新能源汽车产业发展规划 (2021
‑
2035))》的发布实施，新能源产业将会迅猛发展。
3.常用的动力电池中，锂离子电池(液态锂离子电池和聚合物锂离子电池) 的性能最好，同质量的锂离子电池的储能量是铅酸电池的4～6倍，是镍氢电池的2～3倍，随着价格的下降，锂离子电池已经成为电动汽车动力电池的主流。锂离子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，现有的盖板总成的电极安装结构的零件数量较多，结构也较为复杂，不仅增加了生产制造成本，而且影响了结构的稳定性。


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，该极柱结构简单，安装方便。
6.本实用新型进一步所要解决的技术问题在于，提供一种电极安装结构，该电极安装结构的零件数量少，安装方便。
7.本实用新型还要解决的技术问题还在于，提供一种盖板总成，该盖板总成的整体高度较低，且零件数量少，加工组装方便。
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，包括模组连接部、安
装部和连接片连接部，所述安装部位于所述模组连接部与所述连接片连接部之间，所述安装部为凸出于所述模组连接部和连接片连接部外侧面的中间凸起，所述连接片连接部上设置有下封装槽。
9.优选地，所述模组连接部的端面上设置有模组定位孔。
10.优选地，所述安装部上设置有第一密封配合孔。
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，模组连接部和连接片连接部的设置，能够直接与模组汇流排和极耳连接片相焊接，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。凸出于模组连接部和连接片连接部的安装部的设置，能够方便极柱在盖板上的安装，提高安装的稳定性。下封装槽的设置，方便极柱与密封件之间的热熔封装，能够提高极柱在盖板上的安装密封性和稳定性。
13.本实用新型第二方面提供了一种电极安装结构，包括密封件和本实用新型第一方面所提供的极柱，所述极柱穿过盖板安装在所述盖板上，所述密封件设置在所述极柱与所述盖板之间。
14.优选地，所述盖板包括盖板上板件和盖板下板件，所述盖板上板件上设置有上板件电极孔，所述盖板下板件上的相对位置设置有下板件电极孔，所述连接片连接部穿过所述上板件电极孔和下板件电极孔安装，所述安装部位于所述盖板上板件所在的一侧，所述上板件电极孔的周边区域设置有极柱卷边，并通过所述极柱卷边固定在所述盖板上板件上。
15.进一步优选地，所述上板件电极孔的周边区域设置有电极定位槽，所述极柱卷边设置在所述电极定位槽的外侧。
16.进一步地，所述安装部上设置有第一密封配合孔，所述电极定位槽的底部设置有第二密封配合孔，所述密封件的对应部位设置有密封凸台。
17.优选地，下板件电极孔的周边区域设置有密封凹槽，所述密封件的上端通过热铆方式包覆在所述极柱卷边上，所述密封件的下端通过热铆方式包覆在所述密封凹槽和所述下封装槽中。
18.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：
19.本实用新型的电极安装结构，由于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。本实用新型的电极安装结构，仅包括安装在盖板上的极柱和密封件，结构更加简单。密封件设置在极柱与盖板之间，进一步保证了极柱安装的稳定性以及极柱与盖板之间的密封性。
20.本实用新型第三方面提供了一种盖板总成，包括本实用新型第二方面所提供的电极安装结构。
21.优选地，所述盖板包括盖板上板件和盖板下板件，盖板上板件由铝材成型，所述盖板下板件由热塑性绝缘材料成型，所述盖板上板件的两端分别设置有上板件电极孔，所述盖板下板件包括负极下板件和正极下板件，所述负极下板件和正极下板件上与所述上板件电极孔对应的部位分别设置有下板件电极孔，所述极柱包括负极柱和正极柱，所述负极柱的模组连接部由铝材成型，且其连接片连接部由铜材成型，所述正极柱由铝材成型，所述负极柱安装在所述负极下板件上的下板件电极孔及对应的上板件电极孔中，所述正极柱安装
在所述正极下板件上的下板件电极孔及对应的上板件电极孔中。
22.本实用新型的盖板总成，由于采用了本实用新型的电极安装结构，因而相对于现有技术所具有的优势与本实用新型的电极安装结构相同，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俯视图；
27.图4是图3中a
‑
a方位剖视图；
28.图5是图4中b部分局部放大图；
29.图6是本实用新型的盖板总成一个实施例的零件爆炸图；
30.图7是本实用新型的电极安装结构一个实施例中的密封件示意图；
31.图8是本实用新型的电极安装结构一个实施例中的密封件剖视图；
32.图9是本实用新型的电极安装结构一个实施例中的上板件示意图；
33.图10是本实用新型的电极安装结构一个实施例中的上板件剖视图。
34.附图标记说明
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极柱
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11
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模组连接部
[0036]
111
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模组定位孔
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12
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安装部
[0037]
121
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第一密封配合槽
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13
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连接片连接部
[0038]
131
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下封装槽
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密封件
[0039]
201
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下封装部
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202
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定位槽配合部
[0040]
203
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卷边配合部
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204
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上封装部
[0041]
21
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密封凸台
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盖板
[0042]
31
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盖板上板件
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311
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上板件电极孔
[0043]
312
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极柱卷边
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313
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电极定位槽
[0044]
314
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第二密封配合槽
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315
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防爆阀安装孔
[0045]
32
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盖板下板件
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321
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下板件电极孔
[0046]
322
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密封凹槽
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32a
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负极下板件
[0047]
32b
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正极下板件
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防爆阀
[0048]
41
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防爆阀贴
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
注液孔
具体实施方式
[0049]
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。
[0050]
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。对本实用新型的电极安装结构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。
[0051]
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。
[0052]
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。
[0053]
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。
[0054]
如图1和图2所示，本实用新型的极柱一种实施方式，包括模组连接部 11、安装部12和连接片连接部13。模组连接部11、安装部12和连接片连接部13均由导电性能较好的材料制成，通常由铜、铝等金属材料制成。模组连接部11、安装部12和连接片连接部13可以由同一种材料制成，也可以由不同的材料制成。模组连接部11和连接片连接部13分别位于极柱的两端，能够分别用于与电芯模组的汇流排相焊接，和与电芯极组的连接片相焊接。安装部12设置在极柱的中部、模组连接部11与连接片连接部13之间。模组连接部11、安装部12和连接片连接部13通常一体成型，可以使用同一件原材料加工成型，该原材料可以是单一成分的材料，如铜材、铝材，也可以是由不同成分组成的复合材料，如铜铝双层复合材料；也可以是由同一种或者不同成分的原材料浇铸或者压铸成型。模组连接部11和连接片连接部13 通常为圆柱形，也可以设置为棱柱形、圆台形或者棱台形等其他形状；模组连接部11和连接片连接部13的大小、形状可以相同，也可以不同。安装部 12形成为凸出于模组连接部11和连接片连接部13外侧的板状凸起，安装部12的形状可以为圆形、多边形、椭圆形等各种可能的形状，通过安装部12，能够将极柱固定在电芯盖板上，形成稳定的固定连接。连接片连接部13的下端面外侧设置有下封装槽131，通过下封装槽131，能够对极柱的下部形成封装固定。
[0055]
在本实用新型的极柱的一些实施例中，如图1和图2所示，在模组连接部11上端面的中间部位设置有模组定位孔111。模组定位孔111可以是设置在模组连接部11上端面中部的圆锥形盲孔，模组定位孔111的设置，能够方便模组的汇流排与模组连接部11之间的定位。
[0056]
在本实用新型的极柱的一些实施例中，如图1和图2所示，安装部12 的表面设置有第一密封配合槽121。第一密封配合槽121可以设置在安装部 12的上表面，也可以设置在安装部12的下表面；在安装部12的表面可以仅设置一个第一密封配合槽121，也可以设置多个第一密封配合槽121。第一密封配合槽的设置可以形成安装部12与密封件之间稳定的位置关系，提高安装部12的密封性。
[0057]
如图3至图10所示，本实用新型的电极安装结构的一种实施方式，包括安装在盖板3上的密封件2和本实用新型任一实施例的极柱1。极柱1穿过盖板3安装在盖板3上，使得模组连接部11露出盖板3的上表面，同时，连接片连接部13露出盖板3的下表面。模组连接部11
的上表面用于与电芯模组的汇流排相焊接连接，模组连接部11的上表面可以与盖板3的上表面平齐，也可以高出盖板3的上表面，通常高于盖板3的上表面，便于在电芯与汇流排之间布置其他必要的部件。连接片连接部13的下表面用于与极组连接片相焊接连接，连接片连接部13的下表面可以与盖板3的下表面平齐，也可以凸出与盖板3的下表面，通常与盖板3的下表面平齐，以减少对电芯内部空间的占用，提高极组的布置空间。通过安装部12，能够增强极柱1 在盖板3上的安装强度，提高极柱1的安装稳定性。密封件2设置在极柱1 与盖板3之间，形成极柱1与盖板3之间的绝缘和密封。密封件2可以使用 pp、pbt制成，也可以使用其他热塑性绝缘材料制成，密封件2的形状可以根据极柱1的形状而加工，以形成与极柱1之间的良好配合和密封。
[0058]
在本实用新型的电极安装结构的一些实施例中，如图3
‑
图6所示，盖板 3包括盖板上板件31和盖板下板件32。盖板上板件31可以使用金属材料制成，金属材料的强度较高，能够以较小的厚度保证盖板3的结构强度，并能够提高盖板3与壳体之间的连接强度。盖板上板件31上设置有上板件电极孔311，上板件电极孔311通常设置在盖板上板件31的两端，上板件电极孔 311可以设置成与连接片连接部13相应的形状，通常为圆形。盖板下板件 32可以使用绝缘材料制成，以保证盖板上板件31与壳体内部极组之间的绝缘性。盖板下板件32安装在盖板上板件31的下方，盖板下板件32上与上板件电极孔311相对的位置设置有下板件电极孔321，下板件电极孔321通常设置成与上板件电极孔311相同的形状。极柱1的连接片连接部13由上至下穿过上板件电极孔311和下板件电极孔321安装在盖板上板件31和盖板下板件32上，并将盖板上板件31和盖板下板件32连接到一起。一种盖板上板件31的结构如图9和图10所示，盖板上板件31的上表面、上板件电极孔311的周边区域设置有一圈极柱卷边312。极柱1安装在盖板3上时，安装部12位于上板件电极孔311的上方，并位于极柱卷边312内，通过卷边工艺，能够将极柱卷边312包覆在安装部12的上方，将安装部12固定在盖板上板件31上，形成极柱1与盖板上板件31之间的固定连接。密封件2 设置在盖板上板件31和盖板下板件32与极柱1之间，形成盖板上板件31 和盖板下板件32与极柱1之间完整的隔离密封层，并能够形成极柱1与盖板上板件31和盖板下板件32之间的连接。
[0059]
在本实用新型的电极安装结构的一些实施例中，如图4、图5、图9和图10所示，在盖板上板件31的上表面、上板件电极孔311的周边区域设置有电极定位槽313。电极定位槽313通常设置为与安装部12相同的形状，当极柱1穿过上板件电极孔311安装时，安装部12位于电极定位槽313内，形成极柱1的良好安装定位。极柱卷边312设置在电极定位槽313的外侧边缘，能够方便地通过卷边工艺将安装部12包覆在电极定位槽313内。
[0060]
作为本实用新型的电极安装结构的一种具体实施方式，如图1和图2所示，在安装部12上设置有第一密封配合槽121。如图9和图10所示，在电极定位槽313的底部设置有第二密封配合槽314。如图7和图8所示，密封件2上与第一密封配合槽121和第二密封配合槽314对应的部位设置有密封凸台21。当密封件2安装在极柱1与盖板3之间时，如图5所示，密封凸台 21分别位于第一密封配合槽121和第二密封配合槽314内，保证了密封件2 与极柱1和盖板上板件31之间的定位和较好地密封。
[0061]
在本实用新型的电极安装结构的一些实施例中，如图5所示，在下板件电极孔321的周边区域设置有密封凹槽322。密封凹槽322通常为圆形，密封凹槽322的深度通常设置为1mm以下，圆环宽度通常设置在10mm以下。极柱1底部的下封装槽131的深度通常设置为1
‑
2mm，槽宽通常设置为5mm 以下。一种密封件2的结构如图7和图8所示，密封件2由下至上包括下封装部201、定位槽配合部202、卷边配合部203和上封装部204。在安装状态下，下封装部201穿过上板件电极孔311和下板件电极孔321安装在连接片连接部13的外侧，下封装部201伸出盖板下板件32的下表面。能够通过热熔方式将下封装部201的下端熔化变形包覆在密封凹槽322内，形成与盖板下板件32之间的连接，同时，下封装部201的下端熔化变形后也能够填充到下封装槽131中，避免在极柱1的侧面形成明显溢胶。定位槽配合部202 位于电极定位槽313内，形成电极定位槽313与安装部12下表面之间的绝缘和密封，定位槽配合部202下方的密封凸台21位于第二密封配合槽314 内，加强定位槽配合部202在电极定位槽313内的定位和密封。卷边配合部203在极柱卷边312的卷边过程中变形，包覆安装部12的外侧面、安装部 12的上表面和模组连接部11的外侧面，形成电极定位槽313的内侧面，极柱卷边312与安装部12和模组连接部11之间的绝缘和密封。上封装部204 通过热熔方式贴紧极柱卷边312，包覆在极柱卷边312的上方，起到极柱卷边312与模组连接部11之间的绝缘作用。在上封装部204的热熔处还可以使用绝缘贴片代替，同样可以起到保护和绝缘作用。密封件2各部分的壁厚可以相同，也可以不同。通常密封件2的壁厚在0.5
‑
1.0mm之间，卷边压缩后密封件的厚度通常为0.5mm，密封件2热熔部位的厚度在0.4
‑
0.6mm。
[0062]
本实用新型的盖板总成，采用了本实用新型任一实施例的电芯安装结构。
[0063]
在本实用新型的盖板总成的一些实施例中，如图3、图4和图6所示，盖板3包括盖板上板件31和盖板下板件32。盖板上板件31由铝材成型，盖板下板件32由热塑性绝缘材料成型。盖板上板件31的两端分别设置有上板件电极孔311，盖板下板件32包括负极下板件32a和正极下板件32b，负极下板件32a与正极下板件32b组合在一起，设置在盖板上板件31的下方。负极下板件32a和正极下板件32b上与上板件电极孔311对应的部位各设置有一个下板件电极孔321。极柱1包括负极柱和正极柱，负极柱由铜铝复层材料加工成型，并保证模组连接部11为铝质材料，连接片连接部13为铜质材料。当然，也可以只保证模组连接部11的上部为铝质材料，连接片连接部13的下部为铜质材料。正极柱整体由铝质材料加工成型。负极柱安装在负极下板件32a上的下板件电极孔321，以及与该下板件电极孔321相对应的上板件电极孔311中，形成盖板总成的负电极。正极柱安装在正极下板件 32b上的下板件电极孔321，以及与该下板件电极孔321相对应的上板件电极孔311中，形成盖板总成的正电极。在盖板上板件31的中部设置有防爆阀安装孔315，防爆阀4通过激光焊接的方式焊接在防爆阀安装孔315中。防爆阀贴41贴在盖板上板件31的上表面，并位于防爆阀4的上方，起到保护防爆阀4的作用。在盖板3上，防爆阀4与正电极之间还设置有注液孔5，注液孔5穿过盖板上板件31和盖板下板件32设置，方便对极组补充电解液。
[0064]
本实用新型的盖板总成，电极仅由极柱形成，结构更加简单。通过盖板上板件31上的极柱卷边312形成了对密封件2和极柱1的固定，并保证了极柱1与盖板3之间的绝缘和密封，能有效降低盖板成本，同时降低电芯成本。同时，因盖板总成零部件数量的减少，盖板总成加工组装工艺也相应减少，也能起到降成本的目的。盖板总成的高度主要由极柱1的高度决定，而极柱1的高度能够控制在2.0mm左右，有效降低盖板总成的整体高度，提升了电芯内部容纳极组的有效高度，从而提升电池能量密度，有助于提升电池的容量。
[0065]
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。
[0066]
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。