CN114744275A - 一种方形电池及装配方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种方形电池及装配方法，包括壳体、芯包、第一顶盖组件及第二顶盖组件，所述壳体的一端开口，另一端设有底板，所述底板上设有冲孔，所述芯包、第一顶盖组件及第二顶盖组件均设于壳体内，芯包两端设有两组极耳，两组极耳分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件一一对应焊接，第一顶盖组件与底板内壁相抵，第二顶盖组件与壳体开口一端密封连接。本发明所述的方形电池不再需要将整个底面全部裁掉，既可以保证壳体开口尺寸也可以提升拉伸壳体制备过程中的的材料利用功率，进一步降低成本，还可以实现两侧顶盖同时入壳，提高生产效率。

Description

一种方形电池及装配方法
技术领域
本发明属于动力电池领域，尤其是涉及一种方形电池及装配方法。
背景技术
方形电池主要有同侧出极柱和两侧出极柱两种技术方案，两侧出极柱的方形电池通常长度较长，生产过程中芯包需要先与两侧的转接片进行超声焊接，之后一侧的转接片与顶盖极柱进行激光焊接，极耳弯折后将芯包绝缘膜包裹在芯包主体上，先连接极耳的顶盖下塑胶与芯包绝缘膜热熔固定，另一侧芯包绝缘膜或悬空或热熔固定在极耳支架上，之后芯包整体连带一侧安装完成的顶盖和另一侧的转接片一同入壳，安装完成的顶盖和铝壳一侧壳口进行激光焊接，之后另一侧的顶盖与转接片进行激光焊接，折弯极耳后顶盖和另一侧的铝壳壳口进行激光焊接。顶盖和铝壳的激光焊接有两种方案，如图4及图5所示，分别为侧焊和顶焊，侧焊的结构方式为顶盖在卡在铝壳上，焊接面在铝壳上四周焊接，顶焊的结构方式为铝壳将顶盖包裹住，焊接面在顶盖上同一个平面的长方形焊接。
现阶段设计方案通过转接片与芯包主体激光焊接后再与极柱进行激光焊接完成电连接的导通，工序复杂。若不增加极耳支架，芯包绝缘膜在后入壳一侧需悬空，无法固定，容易造成安全隐患；若增加极耳支架则会牺牲掉一部分壳内空间，无法将芯包充分利用壳内空间。单侧出极柱的电芯铝壳通过拉伸工艺成型，但双侧出极柱的电芯铝壳通过拉伸工艺成型需要切去原有基材底面的材料，材料利用率较低；其他成型工艺例如挤压成型，因为电芯较长壳口尺寸较难保证，并且挤压模具寿命较低，无法满足大批量量产；折弯焊接成型的铝壳壳壁厚均等，无法满足在壳体窄边上做防爆阀、注液孔等结构的需求，并且折弯焊接的铝壳制造过程中稳定性差，成品率低。并且现阶段设计方案需进行两次外壳和顶盖焊接工序，生产效率较低。目前双侧出极柱的技术方案效率较低，不利于量产产品的制备。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种方形电池及装配方法，以提高两侧出极柱方形电池的安装效率，降低安装难度，提高空间利用率和原料利用率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种方形电池，包括壳体、芯包、第一顶盖组件及第二顶盖组件，所述壳体的一端开口，另一端设有底板，所述底板上设有冲孔，所述芯包、第一顶盖组件及第二顶盖组件均设于壳体内，芯包两端设有两组极耳，两组极耳分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件一一对应焊接，第一顶盖组件与底板内壁密封连接，第二顶盖组件与壳体开口一端密封连接，壳体两端与两个顶盖组件分别采用不同的连接方式，其中第一顶盖组件与底板相抵，第二顶盖组件与壳体顶焊，相较于现有技术中的安装方式，不再需要将壳体整个底面全部裁掉，既可以保证壳体开口尺寸，也可以提升拉伸壳体制备过程中的的材料利用功率，进一步降低成本，还可以实现两侧顶盖组件同时入壳，提高生产效率，还能够避免芯包绝缘膜悬空造成的安全隐患和增加支架结构造成的占用壳内空间，进一步提升电池的安全性和能量密度，此外，拉伸成型的壳体相邻两个面壁厚可以不相等，相对的两个面壁厚相等，窄面壁厚较厚可以实现在壳体上开防爆阀和注液孔等结构的需求。
进一步地，所述第一顶盖组件包括第一下塑胶、第一顶盖铝片及第一极柱，所述第一顶盖铝片嵌入底板上的冲孔内，所述第一下塑胶与底板内壁相抵，所述第一顶盖铝片从底板上的冲孔伸出，所述第一顶盖铝片上设有通孔，所述第一极柱从第一顶盖铝片的所述通孔伸出，第一下塑胶的尺寸略小于壳体开口的尺寸，且大于冲孔的尺寸，第一顶盖铝片的尺寸与冲孔尺寸相配合，安装方便。
进一步地，所述第一顶盖铝片的厚度与底板的厚度相同，所述第一顶盖铝片在厚度方向的两侧面分别与所述底板在厚度方向的两侧面平齐。
进一步地，所述壳体与底板为一体拉伸成型。
进一步地，所述第二顶盖组件包括第二下塑胶、第二顶盖铝片及第二极柱，第二顶盖铝片与壳体开口一端焊接。
进一步地，所述壳体开口的一端的内壁上设有周向设置的沉槽，所述第二顶盖铝片侧壁设有与沉槽配合的阶梯台，所述壳体与所述第二顶盖铝片形成的焊缝位于所述方形电池一端的端面上，沉槽与阶梯台配合便于进行安装定位，提高连接稳定性。
进一步地，所述芯包外包裹有绝缘膜，所述绝缘膜分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件热熔连接。
本公开还提供了一种用于装配上述所述的方形电池的装配方法，包括以下步骤：
S1、将芯包两端的极耳箔材分别进行焊接为一个整体；
S2、将芯包一端的极耳与第一极柱进行焊接；另一端的极耳与第二极柱进行焊接；
S3、将芯包两端的极耳进行弯折，并在芯包外侧包裹绝缘膜；
S4、将第一下塑胶穿设在第一极柱上，并与绝缘膜的一端固定连接；将第二下塑胶穿设在第二极柱上，并与绝缘膜的另一端固定连接；
S5、将第一顶盖铝片与第一下塑胶进行装配，将第二顶盖铝片与第二下塑胶进行装配；
S6、将芯包具有第一顶盖铝片的一端由壳体开口一端伸入，并与壳体具有底板一端进行组装，并在连接处进行焊接；将芯包另一端与壳体开口一端进行组装，并在连接处进行焊接。
相对于现有技术，本发明所述的方形电池具有以下优势：
(1)本发明所述的方形电池不再需要将整个底面全部裁掉，既可以保证壳体开口尺寸也可以提升拉伸壳体制备过程中的的材料利用功率，进一步降低成本，还可以实现两侧顶盖同时入壳，提高生产效率；
(2)本发明所述的方形电池取消转接片的使用，进一步减轻方形电池的重量和空间，同时避免芯包绝缘膜悬空造成的安全隐患和增加支架结构造成的占用壳内空间，提升能量密度；
(3)本发明所述的方形电池中拉伸成型的壳体相邻两个面壁厚可以不相等，相对的两个面壁厚相等，窄面壁厚较厚可以实现在壳体上开防爆阀和注液孔等结构的需求。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的方形电池的结构示意图；
图2为本发明实施例所述的壳体与第一顶盖组件及第二顶盖组件的连接结构示意图；
图3为本发明实施例所述的芯包与第一顶盖组件的连接结构示意图；
图4为现有技术中顶盖与铝壳侧焊结构示意图；
图5为现有技术中顶盖与铝壳顶焊结构示意图；
图6为本发明中方形电池的装配方法的步骤流程图。
附图标记说明：
1、壳体；2、芯包；3、底板；4、极耳；5、第一下塑胶；6、第一顶盖铝片；7、第一极柱；8、第二下塑胶；9、第二顶盖铝片；10、第二极柱；11、绝缘膜；12、超声焊接区；13、激光焊接区。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1及图2所示，本发明中的方形电池，包括壳体1、芯包2、第一顶盖组件及第二顶盖组件，壳体1的一端开口，另一端设有底板3，壳体1与底板3为铝合金一体拉伸成型，底板3上设有冲孔，芯包2、第一顶盖组件及第二顶盖组件均设于壳体1内，芯包2两端设有两组极耳4，两组极耳4分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件一一对应焊接，第一顶盖组件与底板3内壁密封连接，第二顶盖组件与壳体1开口一端密封连接；
第一顶盖组件包括第一下塑胶5、第一顶盖铝片6及第一极柱7，第一顶盖铝片6嵌入底板3上的冲孔内，第一下塑胶5与底板3内壁相抵，第一顶盖铝片从底板3上的冲孔伸出，第一顶盖铝片6上设有通孔，第一极柱7从第一顶盖铝片6的通孔伸出，第一下塑胶5的尺寸略小于壳体1开口的尺寸，且大于冲孔的尺寸，第一顶盖铝片6的尺寸与冲孔尺寸相配合，第一顶盖铝片6的厚度与底板3的厚度相同。第一顶盖铝片6在厚度方向的两侧面分别与底板3在厚度方向的两侧面平齐。
第二顶盖组件包括第二下塑胶8、第二顶盖铝片9及第二极柱10，第二顶盖铝片9与壳体1开口一端焊接，壳体1开口的一端的内壁上设有周向设置的沉槽，第二顶盖铝片9侧壁设有与沉槽配合的阶梯台，壳体1与第二顶盖铝片9形成的焊缝位于方形电池一端的端面上。
芯包2外包裹有绝缘膜11，绝缘膜11分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件热熔连接。
本公开还提供了一种用于装配上述所述的方形电池的装配方法，如图6所示，包括以下步骤：
S1、将芯包2两端的极耳4箔材分别进行焊接为一个整体。
芯包2的两端分别有多个极耳4箔材，将芯包2一端的多个极耳4箔材通过超声波焊接为一个整体形成一个极耳4；将芯包2另一端的多个极耳4箔材通过超声波焊接为一个整体形成另一个极耳4。
S2、将芯包2一端的极耳4与第一极柱7进行激光焊接；另一端的极耳4与第二极柱10进行激光焊接，而无需使用转接片。
S3、将芯包2两端的极耳4进行弯折，以减小极耳4所占用的空间，并在芯包2外侧包裹绝缘膜11。
S4、将第一下塑胶5穿设在第一极柱7上，并与绝缘膜11的一端固定连接；将第二下塑胶8穿设在第二极柱10上，并与绝缘膜11的另一端固定连接。其中，固定连接方式为热熔连接。
S5、将第一顶盖铝片6与第一下塑胶5进行装配，将第二顶盖铝片9与第二下塑胶8进行装配。
S6、将芯包2具有第一顶盖铝片6的一端由壳体1开口一端伸入，并与壳体1具有底板3一端进行组装，并在连接处进行激光焊接；将芯包2另一端与壳体1开口一端进行组装，并在连接处进行激光焊接。
其中，壳体1是由铝材拉伸形成，并且形成一端开口，一端封闭的结构。并将封闭的一端进行冲孔，得到壳体1及带有冲孔的底板3，对壳体1开口处加工形成沉槽；
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种方形电池，其特征在于：包括壳体、芯包、第一顶盖组件及第二顶盖组件，所述壳体的一端开口，另一端设有底板，所述底板上设有冲孔，所述芯包、第一顶盖组件及第二顶盖组件均设于壳体内，芯包两端设有两组极耳，两组极耳分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件一一对应焊接，第一顶盖组件与底板内壁密封连接，第二顶盖组件与壳体开口一端密封连接。
2.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于：所述第一顶盖组件包括第一下塑胶、第一顶盖铝片及第一极柱，所述第一顶盖铝片嵌入底板上的冲孔内，所述第一下塑胶与底板内壁相抵，所述第一顶盖铝片从底板上的冲孔伸出，所述第一顶盖铝片上设有通孔，所述第一极柱从第一顶盖铝片的所述通孔伸出。
3.根据权利要求2所述的方形电池，其特征在于：所述第一顶盖铝片的厚度与底板的厚度相同，所述第一顶盖铝片在厚度方向的两侧面分别与所述底板在厚度方向的两侧面平齐。
4.根据权利要求2所述的方形电池，其特征在于：所述壳体与底板为一体拉伸成型。
5.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于：所述第二顶盖组件包括第二下塑胶、第二顶盖铝片及第二极柱，第二顶盖铝片与壳体开口一端焊接。
6.根据权利要求5所述的方形电池，其特征在于：所述壳体开口的一端的内壁上设有周向设置的沉槽，所述第二顶盖铝片侧壁设有与沉槽配合的阶梯台，所述壳体与所述第二顶盖铝片形成的焊缝位于所述方形电池一端的端面上。
7.根据权利要求1所述的方形电池，其特征在于：所述芯包外包裹有绝缘膜，所述绝缘膜分别与第一顶盖组件及第二顶盖组件热熔连接。
8.一种用于装配如权利要求1-7任一项所述的方形电池的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将芯包两端的极耳箔材分别进行焊接为一个整体；
S2、将芯包一端的极耳与第一极柱进行焊接；另一端的极耳与第二极柱进行焊接；
S3、将芯包两端的极耳进行弯折，并在芯包外侧包裹绝缘膜；
S4、将第一下塑胶穿设在第一极柱上，并与绝缘膜的一端固定连接；将第二下塑胶穿设在第二极柱上，并与绝缘膜的另一端固定连接；
S5、将第一顶盖铝片与第一下塑胶进行装配，将第二顶盖铝片与第二下塑胶进行装配；
S6、将芯包具有第一顶盖铝片的一端由壳体开口一端伸入，并与壳体具有底板一端进行组装，并在连接处进行焊接；将芯包另一端与壳体开口一端进行组装，并在连接处进行焊接。
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