CN116845447A - 一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池，所述电池盖帽包括环形的密封圈；密封圈的内腔，从上到下依次设置有顶盖、防爆片和孔板；顶盖的周向边缘和防爆片的周向边缘上下贴合在一起，并且激光密封焊接；顶盖的周向边缘外侧端面，与防爆片的周向边缘外侧端面平齐；顶盖的周向边缘外侧端面和防爆片的周向边缘外侧端面，均与密封圈的内腔四周侧壁相接触；密封圈的内腔，环绕设置有一圈限位密封凸台；限位密封凸台的下端面，与顶盖的上端面相顶紧接触；孔板的上端面与防爆片的下端面相接触。本发明具有良好的密封性，能够有效消除电池外部水汽渗入风险，显著提高了电池的密封性，进而提高了电池的使用寿命、可靠性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池。
背景技术
锂离子电池具有比能量高、循环使用次数多、存储时间长等优点，不仅在便携式电子设备(如移动电话、数码摄像机和手提电脑)上得到广泛应用，而且也广泛应用于电动汽车、电动自行车以及电动工具等大中型电动设备方面，因此，对锂离子电池的性能要求越来越高。
对于圆柱型锂离子电池，电池盖帽是锂离子电池的重要组成部件，其关系到电池的安全性和可靠性，直接影响到生产者和使用者的安全。
但是，现有的电池盖帽，由于顶盖与防爆片之间的密封性较差，在电池的使用过程中可能会有水汽从顶盖与防爆片的间隙中渗入，影响电池的使用寿命。此外，由于通常需要采用包边工艺，用防爆片对顶盖进行包边，包边工艺由于需要弯曲防爆片，容易对防爆片造成二次损伤，影响防爆片的可靠性。
因此，目前迫切需要开发出一种技术，能够解决以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池。
为此，本发明提供了一种电池盖帽，包括环形的密封圈；
密封圈的内腔，从上到下依次设置有顶盖、防爆片和孔板；
顶盖的周向边缘和防爆片的周向边缘上下贴合在一起，并且激光密封焊接；
顶盖的周向边缘外侧端面，与防爆片的周向边缘外侧端面平齐；
顶盖的周向边缘外侧端面和防爆片的周向边缘外侧端面，均与密封圈的内腔四周侧壁相接触；
密封圈的内腔，环绕设置有一圈限位密封凸台；
限位密封凸台的下端面，与顶盖的上端面相顶紧接触；
孔板的上端面与防爆片的下端面相接触。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池，其结构设计科学，具有良好的密封性，能够有效避免在电池使用过程中外部水汽等杂质气体从顶盖与防爆片的间隙扩散渗入，即有效消除电池外部水汽渗入风险，显著提高了电池的密封性，进而提高了电池的使用寿命、可靠性和安全性。
此外，对于本发明的电池盖帽，其由于去除了包边结构，无需弯曲防爆片，因此，不仅有效节约了防爆片材料的使用，有利于降低电池的整体制备成本，而且有效避免包边对防爆片造成的损伤，消除由于包边引起的防爆片变形风险、提升了防爆片的可靠性，同时，也有利于降低电池盖板四周边缘部分的垂向厚度。
附图说明
图1是本发明提供的一种电池盖帽的俯视结构示意图；
图2是沿着图1所示A-A线的剖面图；
图3为图2的局部放大示意图；
图4是本发明提供的一种电池盖帽的立体***分解示意图；
图5是本发明提供的一种圆柱型锂离子电池，其具有的电池盖帽被封口后的结构示意图；
图中，1-顶盖；2-防爆片；3-绝缘圈；4-孔板；5-密封圈；
6-电池壳；22-激光焊线；23-防爆片助断刻线；
40-断电保护刻线；50-封口后密封圈边缘部；
60-辊槽；61-电池壳封口边缘部；62-封口脖高。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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做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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”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”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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参见图1至图5，本发明提供了一种电池盖帽，其是圆柱型电池的电池盖板，具体包括：环形的密封圈5；
密封圈5的内腔，从上到下依次设置有顶盖1、防爆片2和孔板4；
顶盖1的周向边缘和防爆片2的周向边缘上下贴合在一起(贴合位置实现导电连接)，并且激光密封焊接；
顶盖1的周向边缘外侧端面，与防爆片2的周向边缘外侧端面平齐(即上下对齐)；
顶盖1的周向边缘外侧端面和防爆片2的周向边缘外侧端面，均与密封圈5的内腔四周侧壁相接触(具体是相顶紧接触)；
密封圈5的内腔，环绕设置有一圈限位密封凸台501；
限位密封凸台501的下端面，与顶盖1的上端面(即顶面)相顶紧接触；
孔板4的上端面与防爆片2的下端面相接触。
在本发明中，具体实现上，限位密封凸台501与密封圈5，为一体成型。
在本发明中，具体实现上，孔板4的周向边缘，与防爆片2的周向边缘下端面之间，环绕地设置有绝缘圈3；
具体实现上，绝缘圈3，包括绝缘圈垂向部31和绝缘圈水平部32；
圆环形的绝缘圈垂向部31顶部，设置有向内侧突出的、圆环形的绝缘圈水平部32；
绝缘圈垂向部31，与孔板4的周向边缘外侧端面相紧密接触；
绝缘圈水平部32，其上下两侧，分别与防爆片2的周向边缘下端面和孔板4的周向边缘上端面相接触。
在本发明中，具体实现上，孔板4的内侧部分与防爆片2的内侧部分相焊接连接，具体是通过环形焊接方式连接。
在本发明中，具体实现上，顶盖1上设置有圆环形的激光焊线22；
该激光焊线22，用于将防爆片2与顶盖1相密封焊接固定在一起。激光焊线22是具体焊接的位置。
需要说明的是，激光焊线，包括激光焊接形成的多个焊接点，且多个焊接点依次连续连接，呈一条线(例如圆环形线圈)分布。
需要说明的是，对于本发明，防爆片2的边缘与顶盖1边缘齐平(即顶盖1的周向边缘外侧端面，与防爆片2的周向边缘外侧端面平齐)，无需如现有技术一样，设置用于对防爆片上方的顶盖施加包边工艺的、需要向上弯曲的防爆片边缘部，因此，不仅省去了包边工艺，使防爆片免受现有技术的包边工艺对防爆片造成的二次损伤，而且整圈的激光焊线起到了密封的作用，具有更好的密封性。同时，还降低的电池盖帽的封口脖高62和防爆片2金属材料(即铝质材料)的使用，既能部分提高电池内部的有效空间，还能降低盖帽的制备成本。
还需要说明的是，防爆片2是铝质薄片，易变形，如果对其进行包边工艺(即用防爆片对顶盖进行包边)，即由于会弯曲防爆片，从而容易对防爆片造成产生损坏。而采用本发明的技术方案，无需弯曲防爆片，不用对防爆片上方的顶盖施加包边工艺，因此，消除了防爆片由于包边而引起的变形风险，提高了防爆片的使用寿命，进而提升了电池的整体使用寿命。
在本发明中，具体实现上，防爆片2的中心位置，设置有防爆片凹槽200；
防爆片2的底部在防爆片凹槽200的正下方，设置有水平分布的孔板对接部201；
孔板4在孔板对接部201的正下方位置，设置有孔板中心部分401；
孔板中心部分401的上端面，与孔板对接部201底面相接触，从而实现导电连接；
孔板中心部分401的上端面，环绕地设置有一圈孔板焊线40，该孔板焊线40是激光焊线，是用于将孔板与防爆片连接的焊线(即焊接点连线)。
需要说明的是，孔板焊线40是由激光焊接形成的多个焊接点组成的，且多个焊接点依次连续连接，呈一条线(例如圆环形线圈)分布。
具体实现上，孔板4在孔板中心部分401的下方位置，设置有圆柱形的孔板凹槽403。
具体实现上，孔板中心部分401的垂向厚度，小于孔板4上除孔板中心部分401之外的部分的垂向厚度。
具体实现上，孔板中心部分401与防爆片2上的孔板对接部201通过激光焊的方式连接，其焊接形状为环形，具体为：孔板中心部分401上具有环形的孔板焊线40，孔板焊线40是具体焊接的位置。
需要说明的是，对于本发明，孔板4在孔板中心部分401的上端面与防爆片2上的孔板对接部201通过激光焊连接，通过控制焊接强度来设计具体的断电压力，当电池内部因产气产热过多而造成内部压力过大，达到断电压力时，孔板4与防爆片2之间的连接断开(具体的断开位置，是即孔板焊线40的对应位置)，防爆片2上的孔板对接部201向上翻转，使得电池能够断电，从而降低电池的安全隐患。
具体实现上，孔板对接部201的厚度与孔板4中的孔板中心部分401的整体结构厚度一致，防爆片2上的孔板对接部201与防爆片2的主体部分是一体成型的，在正常情况下，防爆片2在孔板对接部201处形成一个向下凹的凹槽结构，防爆片2上的孔板对接部201与孔板中心部分401通过激光焊连接，通过控制焊接强度控制具体的断电压力。当电池内部产气的压力达到或大于孔板与防爆片之间的焊接强度时，孔板4与防爆片2之间的连接断开(具体的断开位置，是即孔板焊线40的对应位置)，防爆片2上下凹的孔板对接部201在气压的作用下向上翻转，使得孔板4与防爆片2之间的连接完全断开，起到断电保护的作用。
具体实现上，孔板4上的孔板中心部分401的厚度，较孔板4其他部位的厚度更薄，是一体成型的，其在设计上主要是为了更好地与防爆片之间进行焊接连接。
需要说明的是，在正常情况下，孔板4与防爆片2之间通过激光焊接连接在一起，从而实现电连接。电池极组的正极的极耳通过激光焊接的方式，焊接在孔板4上，孔板4与防爆片2焊接在一起，防爆片2与顶盖1通过焊接方式连接在一起，顶盖1与外部电路(即外部用电设备的用电电路)连接在一起。在电池对外供电工作的过程中，电子从负极通过外电路经由顶盖、防爆片、孔板、正极极耳传递给正极，实现完整的电子传输路径。
如前所述，孔板4与防爆片2之间是通过激光焊的方式连接；在电池内部产气过多时，在密闭的电池空间里，随着产气的增多，电池内部压力增大，当电池内部压力达到一定的阈值时，孔板中心部分401和孔板对接部201之间的焊接点(即孔板焊线40)断开，孔板对接部201在气压的作用下，向上翻转，使得孔板4与防爆片2之间的连接完全断开，起到断电保护作用。
在本发明中，具体实现上，防爆片2的上端面，设置有防爆片助断刻线23(即是下凹的凹槽)；
具体实现上，孔板4上，设置有垂直贯穿的多个孔板泄压开口402；
防爆片2上的防爆片助断刻线23，与孔板泄压开口402为上下正对应设置；
进一步地，顶盖1的中心位置，设置有向上突出的电流输出部100；
顶盖1在电流输出部100的下方，具有底部开口的顶盖泄压空腔102；
顶盖泄压空腔102的轴向侧壁，设置有多个(具体是三个)顶盖泄压口101；
顶盖泄压空腔102，通过顶盖泄压口101与外界环境相连通；
顶盖泄压空腔102的底部开口，与防爆片2上的防爆片助断刻线23正对应设置，并且与防爆片助断刻线23所在空间直接相连通。
具体实现上，防爆片助断刻线23的分布形状为不是圆环形，而是圆弧形，优选为：圆弧形的防爆片助断刻线23的圆心角的取值范围为300～350°。
具体实现上，防爆片助断刻线23的截面形状(具体是径向截面形状)是三角形。
需要说明的是，对于本发明，在防爆片2的上端面设有防爆片助断刻线23，当电池内部因失效而迅速产气，进而导致电池内部压力过大时，防爆片2上的防爆片助断刻线23打开、释压。为了避免电池内部成分在防爆片2上的防爆片助断刻线23打开时向四周喷射，控制、约束喷射的方向和范围，防爆片2上端面的防爆片助断刻线23不是整圈360°的刻线，该防爆片助断刻线23的夹角在300～350°范围内较优。
为了更好地理解本发明，下面就各组件的具体作用进行说明
在本发明中，顶盖1的作用，一是与外部电路连接，起到将电子从电池导出到外部电路的连接作用，二是与防爆片连接在一起，建立防爆片与顶盖之间的电子导通路径；
在本发明中，位于防爆片2与孔板4之间的绝缘圈3，其作用是将防爆片2的大部分区域与孔板4的大部分区域绝缘隔开(只是让防爆片2的孔板对接部201与孔板4的孔板中心部分401能够发生接触)，起到更好地断电保护作用；
防爆片2上的孔板对接部201与孔板4上的孔板中心部分401通过焊接连接，起到电子连接作用，通过控制焊接强度控制具体的断电压力，当电池内部因产气或产热过多造成失效时，气压将孔板与防爆片之间的焊接部位打开(打开即断开，具体的断开位置，是即孔板焊线40的对应位置)，防爆片2上的孔板对接部201向上翻转，起到断电保护作用；
在本发明中，密封圈5的作用，是在电池封口过程中通过时间外力后形成一定的压缩比，起到完整的密封作用；
防爆片助断刻线23的作用，是当电池内部因产气产热过大而造成内部压力过大的情况下，为了防止爆喷，通过防爆片助断刻线23处将防爆片破开，起到泄压的作用。
参见图5，基于上述本发明提供的电池盖帽，本发明还提供了一种圆柱型锂离子电池，包括如前所述的电池盖帽。
在本发明中，具体实现上，所述圆柱型锂离子电池，包括电池壳6；
电池壳6的一端开口上，密封设置有所述电池盖帽。
在本发明中，具体实现上，电池壳6的上端，环绕地设置有一圈内凹的辊槽(即壳体凹陷部)60；
辊槽(即壳体凹陷部)60的顶面，与密封圈5的周向边缘下端面相接触(具体是相顶紧接触，即紧密接触)；
具体实现上，密封圈5上端，具有封口后密封圈边缘部50；
封口后密封圈边缘部50向顶盖1的内侧方向(即顶盖1的中心轴线方向)弯折，并且封口后密封圈边缘部50的下端面与顶盖1的周向边缘上端面相紧密接触(即顶紧接触)。
具体实现上，电池壳6的上端，设置有电池壳封口边缘部61；
电池壳封口边缘部61向顶盖1的内侧方向(即顶盖1的中心轴线方向)弯折，并且电池壳封口边缘部61的下端面与封口后密封圈边缘部50的上端面相紧密接触(即顶紧接触)。
需要说明的是，本发明提供的电池盖帽与电池壳6经封口后，起到密封作用。如图5所示，电池封口过程中，通过给电池壳6上端的电池壳封口边缘部61施加外力，从而将电池盖帽的密封圈5上端具有的封口后密封圈边缘部50，与顶盖1的上端面紧贴，给予密封圈5上下两端一定的压缩比，使电池壳6的周向内壁与电池盖帽相密封连接。
参见图5所示，对于本发明，能够降低电池盖帽的封口脖高62，从而对于固定规格尺寸的圆柱型电池，能部分提高电池内部的有效空间，保证电池的容量。
具体实现上，中空的电池壳6的内腔中，设置有卷芯(即电池极组)；
卷芯的顶端(具体是顶端的正极耳)，与孔板4的底部相连接，从而实现导电连接，具体可以是相焊接。
具体实现上，卷芯的底端(具体是底部的负极耳)，与电池壳6的底部(图略)相连接。具体采用的连接方式为现有常规的方式，在此不再赘述。
与现有技术相比较，本发明提供的电池盖帽及圆柱型锂离子电池，具有如下有益效果：
1、顶盖和防爆片的周向边缘外侧端面平齐，相对于现有结构，省去了包边结构，降低防爆片材料的使用量。
2、顶盖的上端面设有整圈的激光焊线，该整圈的激光焊线用于将顶盖与防爆片相焊接。同时，该整圈的激光焊线，能够将顶盖与防爆片之间的间隙完全密封，有效避免了外部环境中的水汽等杂质从顶盖与防爆片之间的间隙渗入到电池内部，有效避免引发安全问题。
3、防爆片的上端面设有防爆片助断刻线，该防爆片助断刻线用于电池内部的泄压保护。
4、本发明还在孔板4和防爆片间设有绝缘圈3，孔板4与防爆片2之间通过环形焊接方式连接，且孔板上设有断电保护刻线。
综上，对于本发明，本发明的顶盖与防爆片通过整圈激光焊线焊接连接，顶盖的周向边缘外侧端面与防爆片的周向边缘外侧端面平行，省去了包边结构，不仅减少了包边工艺给防爆片带来的二次损伤，而且通过整圈焊线的密封后，顶盖与防爆片之间的间隙完全密封，提高了顶盖与防爆片之间的密封性，减少了极端条件下外部水汽渗入电池内部的路径，可进一步提高电池的安全性与可靠性，使电池的使用寿命延长。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种电池盖帽，其特征在于，包括环形的密封圈(5)；
密封圈(5)的内腔，从上到下依次设置有顶盖(1)、防爆片(2)和孔板(4)；
顶盖(1)的周向边缘和防爆片(2)的周向边缘上下贴合在一起，并且激光密封焊接；
顶盖(1)的周向边缘外侧端面，与防爆片(2)的周向边缘外侧端面平齐；
顶盖(1)的周向边缘外侧端面和防爆片(2)的周向边缘外侧端面，均与密封圈(5)的内腔四周侧壁相接触；
密封圈(5)的内腔，环绕设置有一圈限位密封凸台(501)；
限位密封凸台(501)的下端面，与顶盖(1)的上端面相顶紧接触；
孔板(4)的上端面与防爆片(2)的下端面相接触。
2.如权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，孔板(4)的周向边缘，与防爆片(2)的周向边缘下端面之间，环绕地设置有绝缘圈(3)；
绝缘圈(3)，包括绝缘圈垂向部(31)和绝缘圈水平部(32)；
圆环形的绝缘圈垂向部(31)顶部，设置有向内侧突出的、圆环形的绝缘圈水平部(32)；
绝缘圈垂向部(31)，与孔板(4)的周向边缘外侧端面相紧密接触；
绝缘圈水平部(32)，其上下两侧，分别与防爆片(2)的周向边缘下端面和孔板(4)的周向边缘上端面相接触。
3.如权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，顶盖(1)上设置有圆环形的激光焊线(22)；
该激光焊线(22)，用于将防爆片(2)与顶盖(1)相密封焊接固定在一起。
4.如权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，防爆片(2)的中心位置，设置有防爆片凹槽(200)；
防爆片(2)的底部在防爆片凹槽(200)的正下方，设置有水平分布的孔板对接部(201)；
孔板(4)在孔板对接部(201)的正下方位置，设置有孔板中心部分(401)；
孔板中心部分(401)的上端面，与孔板对接部(201)底面相接触，从而实现导电连接；
孔板中心部分(401)的上端面，环绕地设置有一圈孔板焊线(40)。
5.如权利要求4所述的电池盖帽，其特征在于，孔板(4)在孔板中心部分(401)的下方位置，设置有圆柱形的孔板凹槽(403)；
和/或，
限位密封凸台(501)与密封圈(5)，为一体成型；
和/或，
孔板(4)的内侧部分与防爆片(2)的内侧部分，相焊接连接。
6.如权利要求1所述的电池盖帽，其特征在于，防爆片(2)的上端面，设置有防爆片助断刻线(23)；
孔板(4)上，设置有垂直贯穿的多个孔板泄压开口(402)；
防爆片(2)上的防爆片助断刻线(23)，与孔板泄压开口(402)为上下正对应设置。
7.如权利要求6所述的电池盖帽，其特征在于，顶盖(1)的中心位置，设置有向上突出的电流输出部(100)；
顶盖(1)在电流输出部(100)的下方，具有底部开口的顶盖泄压空腔(102)；
顶盖泄压空腔(102)的轴向侧壁，设置有多个顶盖泄压口(101)；
顶盖泄压空腔(102)，通过顶盖泄压口(101)与外界环境相连通；
顶盖泄压空腔(102)的底部开口，与防爆片(2)上的防爆片助断刻线(23)正对应设置，并且与防爆片助断刻线(23)所在空间直接相连通。
8.如权利要求6所述的电池盖帽，其特征在于，防爆片助断刻线(23)的分布形状是圆弧形；
防爆片助断刻线(23)的圆心角的取值范围为(300)～(350)°。
9.一种圆柱型锂离子电池，其特征在于，其包括电池壳(6)；
电池壳(6)的一端开口上，密封设置有如权利要求1至8中任一项所述的电池盖帽。
10.如权利要求9所述的圆柱型锂离子电池，其特征在于，电池壳(6)的上端，环绕地设置有一圈内凹的辊槽(60)；
辊槽(60)的顶面，与密封圈(5)的周向边缘下端面相顶紧接触；
密封圈(5)上端，具有封口后密封圈边缘部(50)；
封口后密封圈边缘部(50)向顶盖(1)的内侧方向弯折，并且封口后密封圈边缘部(50)的下端面与顶盖(1)的周向边缘上端面相紧密接触；
电池壳(6)的上端，设置有电池壳封口边缘部(61)；
电池壳封口边缘部(61)向顶盖(1)的内侧方向弯折，并且电池壳封口边缘部(61)的下端面与封口后密封圈边缘部(50)的上端面相紧密接触。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202310998092.6A CN116845447A (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310998092.6A CN116845447A (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116845447A true CN116845447A (zh) | 2023-10-03 |
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ID=88161879
Family Applications (1)
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| CN202310998092.6A Pending CN116845447A (zh) | 2023-08-09 | 2023-08-09 | 一种电池盖帽及圆柱型锂离子电池 |
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2023
- 2023-08-09 CN CN202310998092.6A patent/CN116845447A/zh active Pending
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