一种注塑顶盖及方壳电芯的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，具体地涉及一种注塑顶盖及方壳电芯。


背景技术：

2.当前锂电池新能源市场发展迅猛，市面上锂电池主要以方壳电芯、圆柱电芯和软包电芯为主，其中方壳电芯的市场占有量最大，方壳电芯结构强度大，成组效率高，作为锂离子电芯结构件极具优势。方壳电芯通常由壳体、顶盖和电芯模组构成。传统方壳电芯主要存在以下问题：
3.1.传统方壳电芯极柱为螺栓结构，结构复杂，成组装配效率低，且接触电阻较大；
4.2.传统方壳电芯极柱气密性及其耐久性不佳，气密性的保证对于锂离子电池安全至关重要。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种结构简单，成本低、易于模组装配的顶盖和方壳电芯。
6.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
7.根据本实用新型的一方面，提供了一种注塑顶盖，所述注塑顶盖安装在方壳电芯的壳体的上端开口上，其中，所述注塑顶盖包括：
8.盖板，所述盖板上设有正极柱安装孔、负极柱安装孔和位于所述正极柱安装孔和所述负极柱安装孔之间的防爆片安装孔；
9.防爆片，所述防爆片安装在所述防爆片安装孔上；
10.正极下塑胶板和负极下塑胶板，所述正极下塑胶板和负极下塑胶板附接在所述盖板的下表面上，分别具有与所述正极柱安装孔和所述负极柱安装孔对齐的第一通孔和第二通孔以及与所述防爆片安装孔对准的泄压通道；
11.正极柱和负极柱，所述正极柱和所述负极柱分别穿过所述第一通孔和所述第二通孔安装在所述正极柱安装孔和所述负极柱安装孔中并且高出所述盖板的上表面预定高度，以及所述正极柱和所述负极柱上套设有密封圈；
12.以及正极上塑胶套和负极上塑胶套，所述正极上塑胶套和负极上塑胶套通过注塑成型形成在所述盖板上表面上并包覆所述正极柱和所述负极柱。
13.在较佳实施例中，所述盖板为光铝片，其通过冲压形成。
14.在较佳实施例中，在所述正极柱安装孔和负极柱安装孔的周围的所述盖板的上表面上设置有多个盲孔和/或凹槽，所述盲孔和/或凹槽用作所述正极上塑胶套和负极上塑胶套的底部上的定位突起的成型腔。
15.在较佳实施例中，所述正极下塑胶板和负极下塑胶板的上表面上形成有多个定位柱，所述盖板的下表面上设有与所述定位柱一一对应的多个盲孔，所述定位柱接合在所述盲孔中。
16.在较佳实施例中，所述正极下塑胶板和负极下塑胶板由塑胶预制成型。
17.在较佳实施例中，所述正极柱和所述负极柱由铝、铜或铜铝合金制成。
18.在较佳实施例中，所述预定高度在2～5mm。
19.在较佳实施例中，所述正极柱和所述负极柱结构相同，均包括方形底部和从所述方形底部中心向上延伸的柱体。
20.在较佳实施例中，所述柱体的中部具有环形槽，所述环形槽用作所述正极上塑胶套和负极上塑胶套的内壁上的定位环的成型腔。
21.在较佳实施例中，所述密封圈套设在所述柱体靠近所述方形底部的位置上。
22.在较佳实施例中，所述密封圈为氟橡胶密封圈或陶瓷密封圈。
23.在较佳实施例中，所述防爆片安装孔为跑道形孔，并且其上端贴有pet保护膜。
24.根据本实用新型的另一方面，还提供了一种方壳电芯，包括壳体、电芯模组和顶盖，所述壳体具有上端开口，所述电芯模组从所述上端开口装入所述壳体中，所述顶盖封闭所述上端开口，其中，所述顶盖为如上所述的注塑顶盖
25.本实用新型采用上述技术方案，具有的有益效果是，
26.1.注塑顶盖方壳电芯结构简单，成本低，成组装配效率高，焊接电阻小，稳定性好；
27.2.注塑顶盖方壳电芯极柱气密性好，耐久时间长。
附图说明
28.图1是本实用新型的注塑顶盖的立体图。
29.图2是图1所示的注塑顶盖的分解图；
30.图3是图1所示的注塑顶盖的剖视图；
31.图4是图2所示的注塑顶盖的盖板的仰视立体图；
32.图5是图2所示的注塑顶盖的正极下塑胶板的仰视立体图；
33.图6是图2所示的注塑顶盖的正极上塑胶套的仰视立体图；
34.图7是本实用新型的方壳电芯的立体图；
35.图8是图7所示的方壳电芯的分解图。
具体实施方式
36.以下将结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细说明，以便更清楚理解本实用新型的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本实用新型范围的限制，而只是为了说明本实用新型技术方案的实质精神。
37.在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。
38.除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。
39.在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个
实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。
40.如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。
41.在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。
42.如图1
‑
6所示，塑胶顶盖1可包括盖板11、正极柱12、负极柱13、正极上塑胶套14、负极上塑胶套15、防爆片16、下正极塑胶板17、下负极塑胶板18和密封圈19等。盖板11为光铝片，其可以通过冲压形成。盖板11的尺寸可根据方壳电芯的规格设计。盖板11上设有正极柱安装孔111、负极柱安装孔112和位于正极柱安装孔111和负极柱安装孔112之间的防爆片安装孔113。正极柱安装孔111、负极柱安装孔112和防爆片安装孔113可以机加工形成。正极柱安装孔111和负极柱安装孔112的结构相同。在正极柱安装孔111和负极柱安装孔112周围的盖板11的上表面上还设有多个凹槽116和盲孔117，用作正极上塑胶套14和负极上塑胶套15的底部上的定位突起(圆形突起141和矩形突起142)的成型腔，以使正极上塑胶套14和负极上塑胶套15与盖板11固定在一起。凹槽116和盲孔117交替布置，并且凹槽116与正极柱安装孔111和负极柱安装孔112连通。应理解，盖板11也可以仅设有凹槽116或盲孔117。此外，盖板11上还有注液孔115。
43.防爆片16安装在防爆片安装孔113上。在所示实施例中，防爆片安装孔113的上部高出盖板11的上表面，并且其上部的直径小于下部的直径，即，从盖板11的下表面看，防爆片安装孔113是沉孔。也就是说，防爆片16嵌入在盖板11的下表面中。为了保护防爆片16，在防爆片安装孔113的上端贴有保护膜160。优选地，保护膜160为pet贴片。防爆片16在方壳电芯100内的压力大于阈值(例如，0.6mpa)时会破裂，以避免方壳电芯100爆炸。防爆片16可以由铝合金制成，通过激光焊接固定在盖板11上。防爆片安装孔113根据防爆片16的形状设计。在所示实施例中，防爆片安装孔113为跑道形孔。
44.正极下塑胶板17和负极下塑胶板18附接在盖板11的下表面上，用于嵌入安装在方壳电芯100的壳体2中(如图7所示)。具体地，正极下塑胶板17和负极下塑胶板18的上表面上形成有多个定位柱172和182，相应地，盖板11的下表面上设有与定位柱172和182一一对应的多个盲孔114，通过定位柱172和182接合在盲孔114中而使正极下塑胶板17和负极下塑胶板18附接在盖板11的下表面上。定位柱172和182的直径可以稍大于盲孔114，以实现过盈配合固定。下正极下塑胶板17和负极下塑胶板18具有分别与正极柱安装孔111和负极柱安装孔112对齐的第一通孔171和第二通孔181以及与防爆片安装孔113对准的泄压通道173和183。泄压通道173和183合并成一矩形凹槽，其底部设有多排通气孔。正极下塑胶板17和负极下塑胶板18的两端和中间分别向下延伸有矩形支撑部，这些矩形支撑部上均具有开口向上的矩形凹槽。其中，中间矩形支撑部为泄压通道173和183。
45.正极柱12和负极柱13分别穿过正极下塑胶板17的第一通孔171和负极下塑胶板18的第二通孔181安装在111和负极柱安装孔112中并且高出盖板11的上表面预定高度h。预定高度h一般很小，即正极柱12和负极柱13相比于现有极柱高度低得多。优选地，预定高度h为
2～5mm。更优选地，预定高度h为3mm左右。正极柱12和负极柱13上套设有密封圈19，以确保在正极柱12和负极柱13处不会漏气，提高方壳电芯100的整体气密性。
46.正极柱12和负极柱13的结构相同，下面以正极柱12为例进行说明。正极柱12包括方形底部121和从方形底部121的中心向上延伸的柱体122。方形底部121接合在设置于下正极塑胶板17的下表面上的方形槽174。柱体122穿设于第一通孔171和正极柱安装孔111中。柱体122的中部具有环形槽1221，所述环形槽1221用作正极上塑胶套14的内壁上的定位环143的成型腔，以使正极柱12与正极上塑胶套14紧密固定在一起，避免松脱。
47.密封圈19套设在柱体122靠近方形底部121的位置上，以与下正极塑胶板17配合实现密封。优选地，密封圈19可以是氟橡胶密封圈或陶瓷密封圈，具有密封效果好，耐久性佳的优点。
48.正极柱12和负极柱13通常由金属良导体制成。优选地，正极柱12和负极柱13可以是铝极柱、铜极柱或铜铝极柱等。
49.正极上塑胶套14和负极上塑胶套15通过注塑成型形成在盖板1的上表面上并包覆正极柱12和负极柱13。正极柱12和负极柱13稍高于正极上塑胶套14和负极上塑胶套15(例如，0.5毫米)，以方便其与外部连接。正极上塑胶套14和负极上塑胶套15的结构形状相同，包括较小外径的上部和较大外径的下部，并且下部上具有一对径向凸耳144。
50.下面简要说明一下塑胶顶盖1的装配过程：首先将防爆片16固定安装在盖板11的防爆片安装孔113中，然后将盖板11与正极下塑胶板17和负极下塑胶板18附接在一起；接着将密封圈19装配于正负极柱12和13上；然后将正负极柱12和13从第一通孔171和第二通孔172穿过安装在盖板11上，最后放置于注塑模具中，在型腔中注塑出正负极上塑胶，完成顶盖装配。整个装配过程可以通过自动装配生产线完成，装配效率高。
51.如图7和8所示，一种方壳电芯100包括壳体2、电芯模组3和注塑顶盖1，其中，壳体2具有上端开口21，电芯模组3从上端开口21装入壳体2中，注塑顶盖1封闭上端开口21。壳体2通常由铝板拉深加工而成。电芯模组3的结构是公知的，这里不再描述。注塑顶盖1的结构已在上文进行了描述，这里不再赘述。
52.以上已详细描述了本实用新型的优选实施例，但应理解到，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改。这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。