CN113300055B - 一种电芯的连接组件、锂电池及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电芯的连接组件，包括能够扣合在至少一个电芯一端的端盖，所述电芯被端盖覆盖的一端具有正极耳和负极耳，所述端盖外侧设置有两个极片，所述极片连接有处于端盖内侧的底片，所述底片能够与正极耳或负极耳焊接固定。本发明还提供了包括该连接组件的锂电池及装配方法。本发明的优点在于：将底片和极片连接到一起，方便与电芯的极耳进行固定，极片和底片直接固定在连接组件上，装配时直接对连接组件整体进行操作即可，不用频繁吸取分开设置的极片和连接片，降低因多片、缺片引起的设备停机，提高稼动率。极片翻转时极耳已经被固定，不会出现极耳内插的情况。

Description

一种电芯的连接组件、锂电池及装配方法

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，尤其涉及一种电芯的连接组件、锂电池及装配方法。

背景技术

目前传统的锂电池电芯装配方法如下：①采用“蝴蝶焊接”工艺将两个单电芯连接在一起，即通过连接片、保护片将相同极性的两极耳，利用超声波焊接在一起；②将上述连接片通过激光与对应相同极性的极柱焊接在一起，为保护极柱，一般在焊印处扣合止动架防止松动，如公开号为CN105261798A的专利申请公开的一种适用于装配方形锂电池极组的装配装置及装配方法；③将上述两个单电芯合并，通过捆绑胶带固定；④将电芯塞入铝壳，通过激光完成封口焊接。

该方法主要存在以下缺陷：

1、连接片、保护片均为单独的薄片体，上料过程中会频繁出现多片、缺片等现象，导致制造稼动率较低。

2、连接片、保护片在与极耳进行超声波焊接过程中，极易出现晃动，难以保证两者在极耳上的定位精度，导致超声波焊接的质量较差。

3、扣合止动架的制造工序较为复杂，涉及止动架缓存、上料、扣合、扣合高度检测等诸多工序，且扣合质量难以有效保证。

4、电芯合并时，极耳容易出现内***电芯本体造成电池短路，且连接片弯折时容易对电芯极耳造成损伤，降低了制造合格率。

5、该方法适用范围较窄，只能用于当电芯为偶数时的锂电池装配。且当电芯数量＞4时，该方法的极耳内插现象就越严重且难以有效解决。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种电芯的连接组件、锂电池及其装配方法，以简化装配流程，提高装配质量。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种电芯的连接组件，包括能够扣合在至少一个电芯一端的端盖，所述电芯被端盖覆盖的一端具有正极耳和负极耳，所述端盖外侧设置有两个极片，所述极片连接有处于端盖内侧的底片，所述底片能够与正极耳或负极耳焊接固定。

本发明将底片和极片连接到一起，方便与电芯的极耳进行固定，极片和底片直接固定在连接组件上，装配时直接对连接组件整体进行操作即可，不用频繁吸取分开设置的极片和连接片，降低因多片、缺片引起的设备停机，提高稼动率。

优选的，所述底片至少一侧设置有能够翻转在底片上的压板，正极耳或负极耳被夹持在压板和底片之间焊接固定。

优选的，所述端盖与至少一个电芯排列后的端面轮廓大致相同，端盖***还设置有垂直端盖的挡板，端盖与排列后的电芯的端面配合，排列后的电芯被挡板围合包裹，所述端盖和挡板均为绝缘体。

优选的，所述电芯的正极耳和负极耳与电芯的第一侧面大致共面，所述挡板与第一侧面配合的一侧设置有两个避让槽，两个所述避让槽分别设置于正极耳和负极耳所在位置；所述端盖上在每个避让槽所在的位置分别设置有一个极片孔，两个所述底片分别固定于极片孔内。

优选的，所述连接组件与至少两个电芯配合时，相邻电芯的正极耳和负极耳间隔设置，连接负极耳的至少两个底片和连接正极耳的至少两个底片分别通过横片连接，所述极片与横片连接，两个横片通过隔板绝缘分隔。

优选的，所述极片注塑固定在端盖上，压板和极片与底片连接的位置分别设置有多个应力孔。

本发明提供了一种锂电池，其特征在于：包括至少两个连接组件，所述连接组件上固定有至少一个电芯，连接至少两个连接组件的盖板组件、和封装电芯的壳体；

所述壳体的一端敞口设置，至少两个与至少一个电芯配合的连接组件能够规则排列放置于壳体内，所述盖板组件包括与壳体的敞口端配合的盖板和设置于盖板外表面的两个极柱，两个所述极柱穿过盖板与至少两个连接组件的同极极片分别连接。

本发明通过连接组件将至少一个电芯的正极耳和负极耳并联后引出形成正负极片，极片直接与端盖固定，整个结构不需要使用连接片、保护片等薄片体，防止取片时因多片、少片对设备稼动率的影响，根据需要将至少两个连接组件规则排列后放置于壳体内，并通过盖板将正负极片分别并联后与极柱连接，通过盖板封装壳体，以两个极柱作为整个电池的电极，不再需要止动架结构，简化了装配过程，极片被盖板组件装配时，极耳已经被固定在连接组件内，不会因极片的动作导致极耳内插。

优选的，与电芯配合后的至少两个连接组件沿电芯的厚度方向排列，连接组件的极片根据极性分别排成两排，两个极柱分别穿过绝缘的盖板与极片分别焊接固定。

优选的，所述盖板表面还设置有注液孔和防爆阀，所述端盖表面还设置有供电解液穿过的浸润孔。

本发明还提供了锂电池的装配方法，包括，

A：将至少一个电芯按要求排列，将正极耳和负极耳分别与连接组件的两个底片焊接固定；

B：将端盖盖合在排列后的电芯设置有极耳的端面上；

C：将每个连接组件的两个极片分别与两个极柱焊接固定；

D：相对极片翻转电芯，使端盖与盖板贴合，电芯紧密排列；

E：将盖板组件及与其配合的连接组件和电芯放入壳体内，连接盖板和壳体；

装配顺序为A-B-C-D-E或A-B-D-C-E。

本发明提供的电芯的连接组件、锂电池及装配方法的优点在于：将底片和极片连接到一起，方便与电芯的极耳进行固定，极片和底片直接固定在连接组件上，装配时直接对连接组件整体进行操作即可，不用频繁吸取分开设置的极片和连接片，降低因多片、缺片引起的设备停机，提高稼动率。根据需要将至少两个连接组件规则排列后放置于壳体内，并通过盖板将正负极片分别并联后与极柱连接，通过盖板封装壳体，以两个极柱作为整个电池的电极，不再需要止动架结构，简化了装配过程，极片被盖板组件装配时，极耳已经被固定在连接组件内，不会因极片的动作导致极耳内插。在极片翻转时，极耳已经焊接固定完成，再加上盖板的限制，不会因翻转极片导致极耳向电芯内部倾斜内插，同时极片上设置有应力孔能够降低翻转时的应力强度，进一步避免极耳内插，从而保护电芯。

1、传统锂电池的装配方法中，连接片与保护片分开设计，不仅使设备动作复杂，连接片与保护片上料过程中会频繁出现吸多片、缺片等现象，降低了制造稼动率；难以保证两者在极耳上的定位精度，超声波焊接质量较差且难以有效提升；本发明的直接在端盖上注塑固定极耳，可有效解决上述问题，定位更加方便，而且上料方式更加简单。

2、传统锂电池的装配方法中，电芯合并时，极耳容易出现内***电芯本体造成电池短路，且连接片弯折时容易对电芯极耳造成损伤。在固定正、负极耳时，先通过压板进行固定，此时的极耳易于成型固定，规避了内插的风险；而极片在弯折时，极耳已被牢牢固定，不会对其造成损伤。

3、传统锂电池装配方法中，连接片激光焊接完成后，需要扣合止动架，致使制造工序复杂，涉及止动架缓存、上料、扣合、扣合高度检测等诸多工序，且扣合质量难以保证。本发明的端盖在此处即可充当止动架的作用，一方面可防止极片激光焊接时的粉尘进入电芯中，另一方面制造工序更加简单，提高了生产效率。

4、本发明可兼容多种装配工艺，对任意多电芯的并联装配均有很好的适应性。

附图说明

图1为本发明的实施例1提供的连接组件与电芯的装配示意图；

图2为本发明的实施例1提供的电芯示意图；

图3为本发明的实施例1提供的连接组件示意图；

图4为本发明的实施例1提供的连接组件的端盖示意图；

图5为本发明的实施例1提供的连接组件的极片示意图；

图6为本发明的实施例1提供的连接组件的剖视图；

图7为本发明的实施例1提供的电芯与连接组件的焊接状态示意图；

图8为本发明的实施例1提供的电芯与连接组件装配完成的示意图；

图9为本发明的实施例2提供的连接组件与多个电芯的配合状态示意图；

图10为本发明的实施例2提供的连接组件的极片示意图；

图11为本发明的实施例2提供的电芯与连接组件装配完成的示意图；

图12为本发明的实施例3提供的锂电池的结构示意图；

图13为本发明的实施例3提供的锂电池的盖板组件与连接组件的装配示意图；

图14为本发明的实施例3提供的锂电池的盖板组件与连接组件的装配状态立体图；

图15为本发明的实施例3提供的锂电池的盖板组件与连接组件的完成装配的状态示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参考图1，本实施例提供了一种电芯的连接组件，包括能够扣合在至少一个电芯10一端的端盖201，结合图2，所述电芯10被端盖201覆盖的一端具有正极耳101和负极耳102，所述端盖201的外侧设置有两个极片202，所述极片202连接有处于端盖201内侧的底片2021，所述底片2021能够与正极耳101或负极耳102焊接固定。

本实施例将底片2021和极片202连接到一起，方便与电芯10的极耳进行固定，极片202和底片2021直接固定在连接组件上，装配时直接对连接组件整体进行操作即可，不用频繁吸取分开设置的极片和连接片，降低因多片、缺片引起的设备停机，提高稼动率。

参考图3，所述底片2021至少一侧设置有能够翻转在底片2021上的压板2023，正极耳101或负极耳102被夹持在压板2023和底片2021之间并焊接固定。由此提高极耳与极片202的连接强度，提高电池质量。

本实施例以连接组件20与一个电芯10配合为例对连接组件20的结构进行介绍，参考图2，未装配时，所述电芯10的正极耳101和负极耳102共面设置，具体的，所述正极耳101和负极耳102与电芯10的其中一个侧面大致共面，该侧面定义为第一侧面。

结合图3和图4，所述端盖201与电芯10的端面轮廓相同，端盖201***还设置有垂直端盖201的挡板203，端盖201与电芯10的端面配合，电芯10被挡板203围合包裹，从而将连接组件20套在电芯10的端部，端盖201和挡板203均为绝缘体，极片202使用金属导电材料制作。

所述挡板203与第一侧面配合的一侧设置有两个避让槽204，两个所述避让槽204分别设置于正极耳101和负极耳102所在位置，所述端盖201上在每个避让槽204所在的位置分别设置有极片孔205，两个所述底片2021分别固定于极片孔205内。

参考图5，所述极片202与底片2021连接的边缘设置有一排应力孔2024，以方便相对底片2021弯折极片202；底片2021上与极片202相邻的至少一侧连接有所述压板2023，所述压板2023与底片2021连接的一边同样沿长度方向设置有多个应力孔2024.结合图6，所述底片2021注塑固定于端盖201内，从而能够有效的固定连接，并且连接后没有缝隙。

单个电芯10与连接组件20的连接方式为：参考图7，所述端盖201与电芯10的端面基本垂直放置，正极耳101和负极耳102穿过避让槽204后与底片2021接触，底片2021单侧或两侧的压板2023翻转压住正极耳101或负极耳102，然后通过激光焊接或超声波焊接的方式焊接固定，单侧设置压板2023时，需要适当增大压板2023的面积以确保压紧效果。焊接完成后，令电芯10与端盖201相对翻转，使端盖201压在电芯10的端面上，挡板203卡在电芯10的侧面上；需要注意的是，正极耳101和负极耳102焊接后，焊接位置到避让槽204还有一定距离，从而能够使电芯10的端部越过挡板203后沿轴向***挡板203内。连接组件20与电芯10连接后得到图8所示的结构，可以进一步通过绝缘胶带30粘贴连接配合后的连接组件20和电芯10，防止脱落。本实施例在极耳与底片2021焊接固定后再翻转使端盖201与电芯10的端部配合，在弯折翻转过程中不会对极耳和极片202的连接效果造成影响，方便操作。

实施例2

本实施例以连接组件20与两个电芯10配合为例对锂电池的结构进行介绍，参考图9，在连接多个电芯10时，将多个电芯10上的正极耳101和负极耳102共面排列，本实施例中，多个电芯10沿长度方向排列，所述端盖201的宽度不变，长度延长到能够容纳两个电芯10即可，最终端盖201的结构与排列后的电芯10的端面大致相同。所述端盖201上分别在每个极耳所在位置设置一个极片孔205，每个极片孔205内分别固定有一个底片2021，相邻电芯10的正极耳101和负极耳102间隔设置；

结合图10，连接同极极耳的多个底片2021分别通过两个横片2025连接，所述极片202与横片2025固定连接，将多个电芯10并联后与两个极片202连接，两个横片2025之间通过隔板（图未示）绝缘分隔。

所述电芯10与连接组件20的连接方式与实施例1相同，先通过压板2023将极耳压在底片2021上，焊接固定后整体翻转端盖201或电芯10，使电芯10的端面与端盖201配合即可，参考图11，装配完成后可通过绝缘胶带30粘贴固定电芯10和端盖201。

实施例3

本实施例还提供了一种基于以上实施例提供的连接组件的锂电池，参考图12，包括盖板组件70、壳体80、连接组件20和电芯10，所述壳体80的一端敞口设置，至少两个与至少一个电芯10配合的连接组件20能够规则排列放置于壳体80内，所述盖板组件70包括与壳体80的敞口配合的盖板701和设置于盖板701外表面的两个极柱702，所述极柱702能够穿过盖板701与至少两个连接组件20的同极极片202分别连接。

本实施例通过连接组件20将至少一个电芯10的正极耳101和负极耳102并联后引出形成正负极片202，整个结构不需要使用连接片、保护片等薄片体，防止因多片、少片对设备稼动率的影响，根据需要将至少两个连接组件20规则排列后放置于壳体80内，并通过盖板70将正负极片202分别并联后与极柱702连接，通过盖板701封装壳体80，以两个极柱702作为整个电池的电极，不再需要止动架结构，简化了装配过程，极片202被盖板组件70装配时，极耳已经被固定在连接组件20内，不会因极片202的动作导致极耳内插。

所述锂电池的装配方法包括以下步骤：

A：至少一个电芯10的正极耳101和负极耳102分别与连接组件20的两个极片202焊接固定；

B：将端盖201盖合在至少一个电芯10设置有极耳的端面上；

C：将每个连接组件20的两个极片202分别与两个极柱702焊接固定；

D：相对极片202翻转电芯10，使端盖201与盖板701贴合，电芯10紧密排列；

E：将盖板组件70及与其配合的连接组件20和电芯放入壳体80内，连接盖板801和壳体80；

装配顺序为A-B-C-D-E或A-B-D-C-E。

装配顺序为A-B-C-D时，极片202与端盖201未焊接时大致处于垂直状态，先将极片202与极柱702放置在一起，通过激光焊接或超声波焊接的方式对极片202进行焊接，极片202与极柱702固定后，将盖板701相对电芯10翻转，使盖板701盖住端盖201，然后将下一个连接组件20的两个极片202以步骤C的方法与极柱702分别焊接，此时需要注意极柱702的极性已经确定，极片202要与同极的极柱702焊接固定，然后再反转电芯10使盖板701盖住端盖201，并使后面焊接的电芯10与之前已经焊接的电芯10依次排列固定，也可以先焊接多个电芯10后，再依次翻转排列，焊接完成后将排列好的电芯10塞入壳体80内，然后将盖板701与壳体80焊接固定即可，所述壳体80优选为铝壳。

装配顺序为A-B-D-C时，首先将多个连接组件20排列，使正负极片排成两列，此时极片202应与端盖201紧贴接触，然后将盖板701压在排列好的多个极片202上，再通过激光焊接或超声波焊接的方式对盖板701的外侧面进行焊接，使盖板701下方的极柱702与极片202固定连接，焊接完成后将排列好的电芯10塞入壳体80内，然后将盖板701与壳体80焊接固定即可。

本实施例以实施例1中提供的一个连接组件20固定一个电芯10为例对锂电池的结构进行介绍，其中壳体80内设置有两个与电芯10装配后的连接组件20，装配步骤为A-B-C-D-E，具体步骤如下：

A：参考图1，将电芯10的正极耳101和负极耳102分别穿过避让槽204与底片2021接触，参考图7，将压板2023翻转压在两侧的极耳上，在压板2023表面进行激光焊接固定极耳；

B：参考图8，将焊接好的电芯10相对端盖201翻转***端盖201内，使极耳相对电芯10弯折收纳与端盖201内，并通过绝缘胶带30将电芯10和连接组件20贴附连接；

C：结合图13和图14，将盖板701的盖合面朝上防止，盖板701两侧分别放置有一个与电芯10装配好的连接组件20，使极片202放置在极柱702上，极性相同的极片202与同一个极柱702配合，然后分别将四个极片202分别焊接在极柱702上；

D：参考图15，保持盖板701不动，分别翻转两侧的电芯10，使极片202翻转到端盖201的上表面，端盖201与盖板701的表面贴合，两个电芯10紧密排列，此时可通过捆绑胶带40将两个电芯10粘结到一起；

在极片202翻转时，极耳已经焊接固定完成，再加上盖板2023的限制，不会因翻转极片202导致极耳向电芯10内部倾斜内插，同时极片202上设置有应力孔2024能够降低翻转时的应力强度，进一步避免极耳内插，从而保护电芯10；

E：装配完成后将盖板组件70及固定在其上方的多个电芯10***到壳体80内，将盖板701覆盖在壳体80的敞口端并焊接固定。

参考图15，所述盖板701的表面还设置有防爆阀703和注液孔704，结合图4，所述端盖201上还分布有多个供电解液流过的浸润孔206。

如果按照A-B-D-C-E的顺序装配，可以先将极片202翻转贴放于端盖201上，然后将盖板701覆盖在端盖201上，在盖板701的外侧进行焊接实现处于内侧的极柱702与极片202的连接，如果需要固定更多个连接组件20，则可以类推依次焊接每个极片202与对应的极柱702，然后依次翻转电芯10，或者先将极片202翻转与端盖201上，排列好电芯10后将盖板701盖在端盖201上然后进行焊接即可，如果连接组件20的数量较多时，需要适应的调整极柱702处于盖板701内侧的长度，从而将连接组件20连接的电芯并联接入极柱702内。由此能够实现任意数量个连接组件20的装配，且不存在极耳内插问题。

对于实施例2提供的一个连接组件20固定两个电芯10或者更多个电芯10的情况下，锂电池的装配方式均与本实施例相同，即在连接组件20装配完成后，锂电池的装配仅为盖板组件70与连接组件20的装配关系，电芯10的数量不产生影响。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种电芯的连接组件，其特征在于：包括能够扣合在至少两个电芯一端的端盖，所述电芯被端盖覆盖的一端具有正极耳和负极耳，所述端盖外侧设置有两个极片，所述极片连接有处于端盖内侧的底片，所述底片能够与正极耳或负极耳焊接固定；

所述底片至少一侧设置有能够翻转在底片上的压板，正极耳或负极耳被夹持在压板和底片之间焊接固定；

所述连接组件与至少两个电芯配合时，相邻电芯的正极耳和负极耳间隔设置，连接负极耳的至少两个底片和连接正极耳的至少两个底片分别通过横片连接，所述极片与横片连接，两个横片通过隔板绝缘分隔。

2.根据权利要求1所述的一种电芯的连接组件，其特征在于：所述端盖与至少两个电芯排列后的端面轮廓大致相同，端盖***还设置有垂直端盖的挡板，端盖与排列后的电芯的端面配合，排列后的电芯被挡板围合包裹，所述端盖和挡板均为绝缘体。

3.根据权利要求2所述的一种电芯的连接组件，其特征在于：所述电芯的正极耳和负极耳与电芯的第一侧面大致共面，所述挡板与第一侧面配合的一侧设置有两个避让槽，两个所述避让槽分别设置于正极耳和负极耳所在位置；所述端盖上在每个避让槽所在的位置分别设置有一个极片孔，两个所述底片分别固定于极片孔内。

4.根据权利要求1所述的一种电芯的连接组件，其特征在于：所述极片注塑固定在端盖上，压板和极片与底片连接的位置分别设置有多个应力孔。

5.使用权利要求1-4任一项所述的连接组件的锂电池，其特征在于：包括至少两个连接组件，所述连接组件上固定有至少两个电芯，连接至少两个连接组件的盖板组件、和封装电芯的壳体；

所述壳体的一端敞口设置，至少两个与至少两个电芯配合的连接组件能够规则排列放置于壳体内，所述盖板组件包括与壳体的敞口端配合的盖板和设置于盖板外表面的两个极柱，两个所述极柱穿过盖板与至少两个连接组件的同极极片分别连接。

6.根据权利要求5所述的一种锂电池，其特征在于：与电芯配合后的至少两个连接组件沿电芯的厚度方向排列，连接组件的极片根据极性分别排成两排，两个极柱分别穿过绝缘的盖板与极片分别焊接固定。

7.根据权利要求5所述的一种锂电池，其特征在于：所述盖板表面还设置有注液孔和防爆阀，所述端盖表面还设置有供电解液穿过的浸润孔。

8.权利要求5-7任一项所述的锂电池的装配方法，其特征在于：包括，

A：将至少两个电芯按要求排列，将正极耳和负极耳分别与连接组件的两个底片焊接固定；

B：将端盖盖合在排列后的电芯设置有极耳的端面上；

C：将每个连接组件的两个极片分别与两个极柱焊接固定；

D：相对极片翻转电芯，使端盖与盖板贴合，电芯紧密排列；

E：将盖板组件及与其配合的连接组件和电芯放入壳体内，连接盖板和壳体；

装配顺序为A-B-C-D-E或A-B-D-C-E。

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