電池蓋板組件和包括該電池蓋板組件的電池的製作方法

2023-06-14 21:47:31 1

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種電池蓋板組件和包括該電池蓋板組件的電池。

背景技術：

隨著當今社會對於綠色環保理念的愈加重視，電能已經逐漸應用到了人們生活的方方面面，例如電動汽車、電動列車和電動自行車等都已經實現採用電池作為動力來源。

圖1所示為現有技術提供的一種電池的結構示意圖。如圖1所示，該電池包括：電池蓋板組件100』、電芯本體200和外殼300。電芯本體200設置在外殼300中，電芯本體200通過內部的化學反應產生電能，包括用於形成電路迴路的正極極耳41和負極極耳42。電池蓋板組件100』密封設置於外殼300的開口上。該現有的電池蓋板組件100』包括：正極組件1』、負極組件2』和蓋板3』，正極組件1』和負極組件2』分別設置於蓋板3』上。電芯本體200的正極極耳41通過正極組件1』與外部用電裝置400實現電連接；電芯本體200的負極極耳42通過負極組件2』與外部用電裝置400實現電連接。

圖2所示為現有電池蓋板組件中的正極組件部分的示意圖。如圖2所示，該現有的電池蓋板組件100』的正極組件1』包括正極極柱12』、正極密封圈13』、正極導電板14』和正極外極板11』。該正極極柱12』包括正極柱狀部121』和正極臺階部122』，正極柱狀部121』設置在正極臺階部122』上，正極柱狀部121』穿過蓋板3』上的正極通孔31』與正極外極板11』固定連接。正極導電板14』設置在正極外極板11』與蓋板3』之間，用於實現正極外極板11』與蓋板3』之間的電連接。正極密封圈13』設置於正極通孔31』與正極極柱12』的間隙中，用於實現對於正極通孔31』的密封。

然而，上述的現有電池蓋板組件100』存在如下問題。採用正極極柱12』以實現外殼300內部與正極外極板11』之間的電導通，這就必須要在蓋板3』上設置正極通孔31』，這導致了組件的複雜以及工藝成本的提高。同時，為了避免電池內部的氣體散發到電池外部，正極通孔31』處還必須設置正極密封圈13』。然而任何一種密封組件都不能實現完全的密封，這種密封組件的設置也會導致組件的複雜以及工藝成本的提高。此外，正極外極板11』與蓋板3』之間通過正極導電板14』以接觸導通的方式實現電連接，這會導致正極外極板11』與蓋板3』之間接觸內阻的增加，從而導致電能的損耗。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明實施例提供了一種電池蓋板組件和電池，解決了現有電池蓋板組件的結構複雜以及工藝成本高的問題。

本發明一實施例提供的一種電池蓋板組件包括：由導電材料製成的蓋板；

設置於所述蓋板上並與所述蓋板電連接的正極組件；和

設置於所述蓋板上並與所述蓋板相絕緣的負極組件，

其特徵在於，所述正極組件包括：

設置在所述蓋板的在豎直方向上的第一表面並與所述蓋板電連接的正極外極板；和

設置在所述蓋板的與所述第一表面相對的第二表面並與所述蓋板電連接的正極內極板。

其中，所述正極外極板焊接在所述第一表面；和/或

所述正極內極板焊接在所述第二表面。

其中，所述蓋板進一步包括：設置在所述第一表面的第一凸起結構，所述正極外極板底端設有臺階結構，所述正極外極板的所述臺階結構與所述蓋板的所述第一凸起結構相焊接。

其中，所述第一凸起結構包括兩個凸起肋條，所述正極外極板的所述臺階結構的兩側分別焊接於所述兩個凸起肋條的兩個相對的側面。

其中，所述蓋板進一步包括：設置在所述第二表面的第二凸起結構，所述正極內極板上設有焊接通孔，所述蓋板的所述第二凸起結構焊接於所述正極內極板的所述焊接通孔中。

其中，所述第一凸起結構或所述第二凸起結構通過衝壓工藝形成。

其中，所述電池蓋板組件進一步包括：在預設條件下將所述負極組件與所述蓋板導通的負極導通裝置。

其中，所述正極內極板包括熔斷通孔以及分別位於所述熔斷通孔兩側的兩個熔斷條。

其中，所述電池蓋板組件進一步包括熔斷保護夾具，配置為限制所述正極內極板的位置和/或形狀變化。

其中，所述正極內極板包括熔斷通孔以及分別位於所述熔斷通孔兩側的兩個熔斷條；

所述熔斷保護夾具採用絕緣材料製成，包括上端板、下端板以及連接柱，所述下端板通過所述連接柱與所述上端板連接；

其中，所述連接柱穿過所述熔斷通孔，所述上端板設置於所述正極內極板與所述蓋板之間，所述下端板託住所述正極內極板在豎直方向上遠離所述第二表面的一面。

其中，所述負極導通裝置為翻轉片，所述蓋板包括負極通孔和負極導通槽，所述負極組件包括：負極外極板、負極極柱和密封組件；

其中，所述負極極柱穿過所述負極通孔與所述負極外極板電連接，所述密封組件配置為形成所述負極外極板和所述負極極柱分別與所述蓋板之間的絕緣；

其中，所述翻轉片在未翻轉狀態下與所述蓋板電連接，並懸置於所述蓋板的所述負極導通槽中，當電池內部的壓力異常時所述翻轉片發生形狀翻轉與所述負極外極板導通。

其中，所述負極極柱包括負極柱狀部和負極臺階部，所述負極柱狀部設置於所述負極臺階部上，所述負極柱狀部穿過所述負極通孔與所述負極外極板電連接；

其中，所述電池蓋板組件進一步包括：絕緣保護墊，設置於所述蓋板的第二表面下方，用於形成所述蓋板與所述正極內極板之間的絕緣、以及所述蓋板與所述負極極柱的負極臺階部之間的絕緣。

本發明一實施例提供的一種電池，包括：如前任意一項所述的電池蓋板組件。

本發明實施例提供的一種電池蓋板組件和電池，將正極外極板和正極內極板分別直接焊接在蓋板的第一表面和第二表面，使得正極外極板和正極內極板直接通過蓋板實現電連接，取消了現有電池蓋板組件中的正極通孔、正極密封圈、正極導電板以及正極極柱。蓋板的正極組件的部分實現了完全密封，同時由於所採用的零件更少，結構更簡潔，工藝成本也更低。

附圖說明

圖1所示為現有技術提供的一種電池的結構示意圖。

圖2所示為現有技術提供的一種電池蓋板組件的正極組件部分的示意圖。

圖3所示為本發明一實施例提供的一種電池的結構示意圖。

圖4所示為本發明一實施例提供的一種電池蓋板組件的正極組件部分的主視圖。

圖5所示為本發明一實施例提供的一種電池蓋板組件的正極組件部分的仰視圖。

圖6a～6b所示為本發明一實施例提供的電池蓋板組件的工作原理示意圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

本發明一實施例提供一種電池蓋板組件100，適用於如圖3所示的電池。該電池蓋板組件100包括：正極組件1、負極組件2和由導電材料製成的蓋板3。正極組件1設置於蓋板3上並與蓋板3電連接，負極組件2設置於蓋板3上並與蓋板3相絕緣。電芯本體200的正極極耳41通過正極組件1與外部用電裝置400實現電連接。電芯本體200的負極極耳42通過負極組件2與外部用電裝置400實現電連接。

然而，該電池蓋板組件100與現有的電池蓋板組件100』有所不同。具體而言，如圖4所示，該電池蓋板組件100的正極組件1包括：正極外極板11和正極內極板12。正極外極板11設置在蓋板3在豎直方向上的第一表面31，與外部用電裝置400電連接，該第一表面31即為蓋板3朝向外部用電裝置400的一面。正極內極板12設置在蓋板3的與第一表面31相對的第二表面32，與正極極耳41電連接(例如參考圖6a)，該第二表面32即為蓋板3朝向電池內部電芯本體200的一面。正極外極板11與正極內極板12通過蓋板3實現電連接。這樣將該電池蓋板組件100應用於一種電池時，該電池正常工作狀態下所形成的電路迴路中的電路導通方向可為：正極極耳41-正極內極板12-蓋板3-正極外極板11-外部用電裝置400-負極組件2-負極極耳42。

由此可見，相對於圖2所示的現有的電池蓋板組件100』，本發明實施例所提供的電池蓋板組件100將正極外極板11和正極內極板12分別直接焊接在了蓋板3的第一表面31和第二表面32(例如，可採用雷射焊接的方式)，使得正極外極板11和正極內極板12直接通過蓋板3實現電連接，取消了現有電池蓋板組件100』中的正極通孔31』、正極密封圈13』、正極導電板14』以及正極極柱12』。蓋板3的正極組件1的部分實現了完全密封，同時由於所採用的零件更少，結構更簡潔，工藝成本也更低。

在本發明一實施例中，正極外極板11可焊接在第一表面31，正極內極板12也可焊接在第二表面32。這樣不僅可使得電池蓋板3的正極組件1部分實現完全密封，而且還消除了正極外極板11與蓋板3之間的接觸內阻，降低了電能損耗。

在本發明一實施例中，為了避免在將正極外極板11焊接在蓋板3的第一表面31上時將蓋板3焊穿，該電池蓋板組件的蓋板3可進一步包括設置在第一表面31的第一凸起結構311(高度可為1mm)，正極外極板11底端設有臺階結構111(厚度可為1mm)，正極外極板11的臺階結構111與蓋板3的第一凸起結構311相焊接。這樣在將正極外極板11焊接在蓋板3上時，控制焊接熔深小於該第一凸起結構311的凸起高度即可有效防止焊穿蓋板3。在本發明一實施例中，如圖4所示，該第一凸起結構311可具體包括兩個凸起肋條，正極外極板11的臺階結構111的兩側分別焊接於兩個凸起肋條的兩個相對的側面，焊接線的位置可如圖4中的500所示。

在本發明一實施例中，為了避免在將正極內極板12焊接在蓋板3的第二表面32時將蓋板3焊穿，如圖4所示，蓋板3可進一步包括設置在第二表面32的第二凸起結構321(高度可為1mm)，正極內極板12上設有焊接通孔121，蓋板3的第二凸起結構321焊接於正極內極板12的焊接通孔121中。例如，該第二凸起結構321可為能與焊接通孔121相配合的圓柱形凸包，將該凸包插入焊接通孔121後，再將凸包的邊緣與焊接通孔121的側邊相焊接即可，焊接線的位置可如圖4中的500所示。在一進一步實施例中，為了便於實現在該焊接通孔121內的焊接過程，還可在該焊接通孔121的埠處設置焊接臺階。同樣地，在焊接的過程中控制焊接的熔深小於該第二凸起結構321的高度即可有效防止焊穿蓋板3。

在本發明一實施例中，上述的第一凸起結構311和/或第二凸起結構321可通過衝壓工藝直接形成。這樣便僅需要先加工出蓋板3的板材，然後通過衝壓工藝即可快速批量地形成該第一凸起結構311和/或第二凸起結構321。

應當理解，雖然在上面的描述中限定了第一凸起結構311以及第二凸起結構321的具體形狀，但在本發明其他實施例中，該第一凸起結構311以及第二凸起結構321也可採用其他的形狀實現，只要能起到防止焊穿蓋板3的目的即可，本發明對此不做限定。

在本發明一實施例中，考慮到電池處於異常工作狀態下時(例如電芯本體200內部化學反應異常導致外殼300內部氣體壓力異常)，需要馬上停止電能輸出以避免危險發生，可在該電池蓋板組件100中進一步設置一個負極導通裝置(圖4中未示出)。該負極導通裝置在預設條件下(例如電池異常工作狀態)可將負極組件2與蓋板3導通。這樣在電池異常工作狀態下便可實現負極組件2與正極組件1之間的短路，所形成的電路迴路中的電路導通方向變更為了：正極極耳41-正極內極板12-蓋板3-正極外極板11-負極組件2-負極極耳42，再通過一定的保護設計使得在短路狀態下的電路迴路從預設的位置斷開，即可達到保護的目的。

在本發明一實施例中，該保護設計可通過熔斷正極內極板12的一部分來實現。具體而言，如圖5所示，正極內極板12可包括熔斷通孔122以及分別位於熔斷通孔122兩側的兩個熔斷條123。由於正極內極板12的寬度是一定的，因此位於熔斷通孔122兩側的兩個熔斷條123的寬度相對於正極內極板12的其他部位較窄，因而該兩個熔斷條123的導電平方較小，當電路迴路處於短路狀態下時，該兩個熔斷條123便會先行熔斷以斷開電路迴路，從而起到保護的作用。

在本發明一實施例中，考慮到正極內極板12發生熔斷後形狀和位置可能會發生變化，這有可能會引起正極內極板12與蓋板3的二次導通或影響到電池內部其他元件的性能。如圖4所示，該電池蓋板組件100可進一步包括熔斷保護夾具8，配置為限制正極內極板12的位置和/或形狀變化。例如，當該正極內極板12包括熔斷通孔122以及分別位於該熔斷通孔122兩側的兩個熔斷條123時，為了避免兩個熔斷條123熔斷後，該正極內極板12本身的形狀位置發生變化，可將該熔斷保護夾具8設計呈工字型。具體而言，該熔斷保護夾具8採用絕緣材料製成，包括上端板81、下端板82以及連接柱83，下端板82通過連接柱83與上端板81連接，連接柱83穿過熔斷通孔122。上端板81設置於正極內極板12與蓋板3之間，用於在兩個熔斷條123熔斷後仍能保證正極內極板12與蓋板3之間的絕緣；下端板82託住正極內極板12朝向電芯本體200的一面，以避免兩個熔斷條123熔斷後正極內極板12掉入電池內部。

圖6a和6b所示為本發明一實施例提供的電池蓋板組件的工作原理示意圖。如圖6a和6b所示，該電池蓋板組件100的正極組件1與圖4所示的相同，在此不再贅述。負極組件2包括：負極外極板21、負極極柱22和密封組件23。其中，負極極柱22穿過負極通孔313與負極外極板21電連接，密封組件23配置為形成負極外極板21和負極極柱22分別與蓋板3之間的絕緣。

在本發明一實施例中，如圖6a和6b所示，負極極柱22可包括負極柱狀部221和負極臺階部222，負極柱狀部221設置於負極臺階部222上，負極柱狀部221穿過負極通孔313與負極外極板21電連接。此時，為了實現蓋板3與負極極柱22的負極臺階部222之間的絕緣，該電池蓋板組件還可進一步包括一個絕緣保護墊33，設置於蓋板3的第二表面32下方，由此便形成了蓋板3與正極內極板12之間的絕緣、以及蓋板3與負極極柱22的負極臺階部222之間的絕緣。

在本發明一實施例中，如圖6a和6b所示，為了便於形成外殼300內部的電連接組件，正極組件1的正極內極板12可通過一個正極引片6與正極極耳41電連接，負極組件2可通過一個負極引片7與負極極耳42電連接。這樣如圖6a中的箭頭所示，電池在正常工作狀態下的電路迴路中的電路導通方向為：正極極耳41-正極引片6-正極內極板12-蓋板3-正極外極板11-外部用電裝置400-負極外極板21-負極極柱22-負極引片7-負極極耳42。然而應當理解，正極組件1和負極組件2也可通過其他方式實現與正極極耳41和負極極耳42的電連接，本發明對此不做限定。

在本發明一實施例中，如圖6a和6b所示，該電池蓋板組件100中的負極導通裝置為一個翻轉片9，蓋板3包括負極通孔313和負極導通槽314。

如圖6a所示，在電池正常工作狀態下，翻轉片9處於未翻轉狀態，此時翻轉片9僅與蓋板3電連接，並懸置於蓋板3的負極導通槽314中。當電池內部的壓力異常時，翻轉片9發生形狀翻轉與負極外極板21導通，從而將蓋板3與負極外極板21導通，以形成電路迴路的短路。如圖6b中的箭頭所示，在短路狀態下電路迴路中的電路導通方向變為：正極極耳41-正極引片6-正極內極板12-蓋板3-正極外極板11-負極外極板21-負極極柱22-負極引片7-負極極耳42，正極內極板12上的熔斷條123便會先行熔斷以斷開整個電路迴路，以達到熔斷保護的作用。

應當理解，雖然在上面的描述中將負極導通裝置限定為了翻轉片9，但在本發明的其他實施例中，為了配合不同的場景需求，該負極導通裝置也可採用其他形式，只要能在預設條件下完成負極組件2與蓋板3之間的導通以實現短路即可，本發明對該負極導通裝置的具體形式並不做具體限定。

還應當理解，雖然在上面的描述中限定了負極組件2的具體組件形式，但在本發明的其他實施例中，負極組件2也可採用其他組件形式實現，只要能用於實現電芯本體200的負極極耳42與外部用電裝置400之間的電連接即可，本發明對該負極組件2的具體組件形式同樣不做限定。

本發明一實施例還提供一種電池，該電池包括如前任一實施例所述的電池蓋板組件100。

本發明實施例所提供的電池，所採用的電池蓋板組件100中將正極外極板11和正極內極板12分別直接焊接在蓋板3的第一表面31和第二表面32，使得正極外極板11和正極內極板12直接通過蓋板3實現電連接，取消了現有電池蓋板組件100』中的正極通孔31』、正極密封圈13』、正極導電板14』以及正極極柱12』。這樣不僅可使得電池蓋板3的正極組件1部分實現完全密封；同時，由於所採用的零件更少，結構更簡潔，工藝成本也更低。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換等，均應包含在本發明的保護範圍之內。