一种方形钢壳电池的极柱焊接结构及电池的制作方法

1.本发明属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种方形钢壳电池的极柱焊接结构及电池。


背景技术：

2.如今，各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。小型钢壳方形电池，正极极柱的材质为金属铝，铆接在钢壳上，电芯的极耳通过激光焊接的方式焊接在极柱上。
3.激光焊接方向有外部焊接和内部焊接两种。采用外部焊接，通常需要把极柱做薄，使外部焊接的激光能够穿透薄的极柱，将极耳焊接到极柱上，此种方法焊接可以实现外部焊接，但是这种结构需要在焊印外再焊接一层密封片，防止极耳焊接处的焊接部位出现焊穿而导致电池漏液失效，此种方式增加了工序成本和材料成本。另一种方式是采用内部焊接，从壳体内部焊接，此种焊接方法极柱厚度可以做的很厚，可以防止焊接时极柱被焊穿，但是焊接中需要先从内部使用激光将极耳焊接到极柱上，再翻折电芯入壳，极耳群在入壳中容易受到拉扯力，发生断裂，导致电连接失效。


技术实现要素：

4.本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种方形钢壳电池的极柱焊接结构，能够防止内部焊接极耳时极耳多次弯折受损导致薄箔材而断裂，有助于提高电池的质量，降低不良率，提升效益。
5.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
6.一种方形钢壳电池的极柱焊接结构，包括第一极柱；第二极柱；所述第一极柱的底部设置有与所述第二极柱匹配的贯穿孔或盲孔，所述第二极柱穿过所述贯穿孔或所述盲孔并与所述第一极柱固定连接，所述第二极柱的底部设置有延伸部，所述延伸部与电池的极耳固定连接。
7.优选的，所述延伸部环绕所述第二极柱的底部设置，所述第二极柱和所述延伸部形成t型结构。
8.优选的，所述第一极柱和所述第二极柱通过激光焊接固定连接，所述焊接方式为缝焊或穿透焊。
9.优选的，所述第二极柱的端面为圆形、正方形或长方形，所述延伸部的端面为圆形、椭圆形、正方形或长方形。
10.优选的，所述第二极柱的外径等于所述贯穿孔或盲孔的内径。
11.优选的，所述第一极柱的外壁设置有凹部，所述凹部环绕所述第一极柱的外壁设置，所述凹部用于嵌入与壳体侧壁连接的密封件。
12.本发明的目的之二在于提供一种电池，包括盖板；壳体，设置有开口；电芯，容置于所述壳体；及如上述的方形钢壳电池的极柱焊接结构，极柱焊接结构与所述壳体侧壁固定连接，所述盖板固定于所述开口，所述盖板用于将所述电芯封闭在所述壳体内。
13.优选的，所述电芯包括正极片、隔离膜和负极片，所述正极片、隔离膜及负极片通过堆叠或卷绕形成所述电芯，所述电芯的端面设置有极耳。
14.优选的，所述开口或所述盖板的边缘设置有台阶，所述壳体和所述盖板之间通过激光焊接固定连接。
15.优选的，所述壳体侧壁设置有注液口，所述注液口安装有密封片，所述盖板设置有防爆刻痕。
16.本发明的有益效果在于，本发明包括第一极柱；第二极柱；所述第一极柱的底部设置有与所述第二极柱匹配的贯穿孔或盲孔，所述第二极柱穿过所述贯穿孔或所述盲孔并与所述第一极柱固定连接，所述第二极柱的底部设置有延伸部，所述延伸部与电池的极耳固定连接。由于现有结构焊接中需要先从内部使用激光将极耳焊接到极柱上，再翻折电芯入壳，极耳群在入壳中容易受到拉扯力，发生断裂，导致电连接失效，因此，将极柱分成两部分，第一极柱外圈套密封绝缘材料，第一极柱的中间设有贯穿孔或盲孔，第二极柱可以放入第一极柱的贯穿孔或盲孔中，而且，通过增加延伸部，便于将第二极柱和极耳群激光焊接在一起，即先将第二极柱和极耳群激光焊接在一起，再入壳，减小极耳的弯折次数，也不需要翻折入壳，防止内部焊接极耳时，极耳多次弯折而受损导致薄箔材发生断裂的情况，其中，第一极柱和第二极柱采用外部激光焊接的方式，焊接位置位于极柱的顶部，省去了在焊印外再焊接一层密封片，以防止极耳焊接处的焊接部位出现焊穿而导致电池漏液失效，有助于降低生产成本。本发明能够防止内部焊接极耳时极耳多次弯折受损导致薄箔材而断裂，有助于提高电池的质量，降低不良率，提升效益。
附图说明
17.下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
18.图1为本发明中实施方式一的结构示意图。
19.图2为本发明中实施方式一的分解示意图。
20.图3为本发明中实施方式一组装成的电池的示意图。
21.图4为本发明中实施方式一的盖板和壳体的连接示意图。
22.图5为本发明中实施方式二的盖板和壳体的连接示意图。
23.图6为本发明中实施方式三的结构示意图。
24.图7为本发明中实施方式三的分解示意图。
25.图8为本发明中实施方式三组装成的电池的示意图。
26.图9为本发明中实施方式三的盖板和壳体的连接示意图。
27.图10为本发明中实施方式四的盖板和壳体的连接示意图。
28.图11为本发明中实施方式一的盖板和壳体的安装示意图。
29.图12为本发明中实施方式五的盖板和壳体的安装示意图。
30.图13为本发明中实施方式六的盖板和壳体的安装示意图。
31.其中，附图标记说明如下：
32.1-第一极柱；11-凹部；
33.2-第二极柱；21-延伸部；
34.3-贯穿孔；
35.4-盲孔；
36.5-密封件；
37.6-盖板；61-防爆刻痕；
38.7-壳体；71-注液口；711-密封片；72-焊接片；
39.8-台阶。
具体实施方式
40.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
41.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。
42.在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.以下结合附图1～13对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
44.实施方式一
45.下面结合附图1～4描述实施方式一
46.方形钢壳电池的极柱焊接结构，包括第一极柱1；第二极柱2；第一极柱1的底部设置有与第二极柱2匹配的贯穿孔3，第二极柱2穿过贯穿孔3并与第一极柱1固定连接，第二极柱2的底部设置有延伸部21，延伸部21与极耳群固定连接。
47.由于现有结构焊接中需要先从内部使用激光将极耳焊接到极柱上，再翻折电芯入壳，极耳群在入壳中容易受到拉扯力，发生断裂，导致电连接失效，因此，将极柱分成两部分，第一极柱1外圈套密封绝缘材料，第一极柱1的中间设有贯穿孔3，第二极柱2可以放入第一极柱1的贯穿孔3中，而且，通过增加延伸部21，便于将第二极柱2和极耳群激光焊接在一起，即先将第二极柱2和极耳群激光焊接在一起，再入壳，减小极耳的弯折次数，也不需要翻折入壳，防止内部焊接极耳时，极耳多次弯折而受损导致薄箔材发生断裂的情况，其中，第一极柱1和第二极柱2采用外部激光焊接的方式，焊接位置位于极柱的顶部，省去了在焊印外再焊接一层密封片，以防止极耳焊接处的焊接部位出现焊穿而导致电池漏液失效，有助于降低生产成本。
48.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，延伸部21环绕第二极柱2的底
部设置，第二极柱2和延伸部21形成t型结构。具体的，将铝极耳用激光焊接在t型结构的第二极柱2上，极耳的焊接点为t型第二极柱2的大端面。
49.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，第一极柱1和第二极柱2通过激光焊接固定连接，焊接方式为缝焊或穿透焊。
50.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，第二极柱2的端面为圆形、正方形或长方形，延伸部21的端面为圆形、椭圆形、正方形或长方形。具体的，第二极柱2分为两部分，一部分穿设在贯穿孔3，该部分的端面较小，可以采用正圆、正方形、长方形的形状，优选采用正圆，另一部裸露在第一极柱1的下方，该部分的端面较大，可以采用正圆、正方形、长方形等形状。
51.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，第二极柱2的外径等于贯穿孔3的内径，通过精密加工，可以减少两者之间的间隙，使两者紧密装配，同时，采用外部激光焊接的方式，将第一极柱1和第二极柱2焊接在一起，有助于提高焊接效果。
52.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，第一极柱1的外壁设置有凹部11，凹部11环绕第一极柱1的外壁设置，凹部11用于嵌入与壳体7侧壁连接的密封件5，于本实施方式中，凹部11起到对密封件5进行限位的作用，防止密封件5发生位移或晃动，其中，第一极柱1的外部整体呈工字形结构。密封件5起到绝缘第一极柱1和盖板6的作用，同时将第一极柱1卡在盖板6的安装口。
53.电池，包括盖板6；壳体7，设置有开口；电芯，容置于壳体7；及如上述的方形钢壳电池的极柱焊接结构，极柱焊接结构与壳体7侧壁固定连接，盖板6固定于开口，盖板6用于将电芯封闭在壳体7内。
54.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，电芯包括正极片、隔离膜和负极片，正极片、隔离膜及负极片通过卷绕形成电芯，电芯的端面设置有极耳。具体的，正极片、负极片、隔离膜通过卷绕，卷绕成卷芯，正负极极耳从卷芯的端面引出，正极耳、负极耳分别为铝带和镍带(铜带、铜镀镍带)，采用超声波焊焊接在对应的极片上的空箔上，对铝带非焊接点进行绝缘处理，处理方式包括但是不限于热复合pp胶，对绝缘胶纸，涂覆绝缘胶水等。
55.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，盖板6的边缘设置有台阶8，壳体7和盖板6之间通过激光焊接固定连接。具体的，开口设置有台阶8，能够和盖板6搭配定位，用激光将壳体7和盖板6焊接在一起，其中，台阶8的截面的形状可设计为方形，如正方形、长方形或其它不规则形状，台阶8设在盖板6边缘，台阶8的厚度稍小于盖板6的本体的厚度，与盖板6的本体形成类似台阶的结构，使得盖板6的本体直接嵌入到开口，焊接时，稍加压力，即可保证两个部件紧密接触，有助于减少两者的间隙，也不会发生移位导致边缘不能对齐，使电池具有良好的密封性。
56.在根据本发明的方形钢壳电池的极柱焊接结构中，壳体7侧壁设置有注液口71和焊接片72，注液口71安装有密封片711，盖板6设置有防爆刻痕61，焊接片72连接壳体7，可作为负极。其中，盖板6先用激光刻蚀一个半圆，作为防爆刻痕61，具有防爆的作用，当电池出现安全问题时，产生大量气体导致内部压力剧增，压力会冲破此处的刻痕，排泄压力，起到安全阀作用，防止电池进一步的热失控。壳体7侧壁设有注液口71，注液后用密封钉密封，化成后移除密封钉，排气，采用激光焊接方式，在注液口71上焊接圆形的不锈钢片，起到密封
注液孔的作用，然后经过后续注液后静置，化成，分容，ocv测试制得电池。
57.本发明的工作原理是：
58.将电芯放入壳体7内，将第二极柱2同步嵌入第一极柱1的贯穿孔3内，其中，第一极柱1为中空结构，用夹具夹持，保证第一极柱1和第二极柱2紧密接触，在壳体7外部，用激光将第一极柱1和第二极柱2的间隙处焊接在一起，因激光焊接位熔融焊接，可以保证焊接效果，极耳采用夹具夹持压紧在壳体7上，也采用外部激光焊接的方式焊接到壳体7上。
59.实施方式二
60.正极片、负极片、隔离膜通过叠片，堆叠成叠芯，正负极极耳群从卷芯的端面引出。
61.将正负极耳群各自焊接在一起作为极耳，也可以将正极极耳群转接到铝带上，铜极耳群转接到镍带或铜带或铜镀镍带上。对铝极耳非焊接点进行绝缘处理，处理方式包括但是不限于热复合pp胶，对绝缘胶纸，涂覆绝缘胶水等。
62.铝极耳用激光焊接在t型结构的第二极柱2上，极耳的焊接点为t型第二极柱2的大端面。
63.第一极柱1外圈套密封绝缘材料，中间为圆形贯穿孔3。第二极柱2为t型结构的圆柱体，可以放入第一极柱1的贯穿孔3中。控制第一极柱1的圆形孔和第二柱体2的小圆柱体的加工精度，减少两者的间隙，使两者紧密装配，采用外部激光焊接的方式，将第一极柱和第二极柱焊接在一起，提高焊接效果，可以先将第二极柱2和极耳群激光焊接在一起，再入壳，减小极耳的弯折次数，也不需要翻折入壳。
64.将电芯放入壳体7内，将第二极柱2同步嵌入第一极柱1的贯穿孔3内，其中第一极柱1为中空结构，用夹具夹持，保证第一极柱1和第二极柱2紧密接触，在壳体7外部，用激光将第一极柱1和第二极柱2的间隙处焊接在一起，因激光焊接位熔融焊接，可以保证焊接效果。负极极耳采用夹具夹持压紧在外壳上，也采用外部激光焊接的方式焊接到壳体上。
65.开口和盖板6的边缘均设置有台阶8，和盖板6搭配定位，用激光将壳体7和盖板6焊接在一起，其中，盖板6先用激光刻蚀一个半圆，作为防爆刻痕61，具有防爆的作用，当电池出现安全问题时，产生大量气体导致内部压力剧增，压力会冲破此处的刻痕，排泄压力，起到安全阀作用，防止电池进一步的热失控。
66.具体的，开口和盖板6的边缘均设置有台阶8，台阶8的截面的形状可设计为方形，如正方形、长方形、三角形或其它不规则形状，开口和盖板6的台阶8的形状相互配合，便于进行定位和激光焊接，且盖板6和壳体7的焊接面为水平方向，焊缝也为水平方向，可以排除重力的影响，使焊缝均匀，焊接质量好，提升焊接效果。
67.壳体7侧壁设有注液口71，注液后用密封钉密封，化成后移除密封钉，排气，采用激光焊接在注液口71上焊接圆形的不锈钢片，密封注液孔。
68.经过后续注液后静置，化成，分容，ocv测试等制得电池。
69.实施方式三
70.正极片、负极片、隔离膜通过卷绕，卷绕成卷芯，正负极极耳从卷芯的端面引出。
71.正负极极耳分别为铝带和镍带(铜带、铜镀镍带)，采用超声波焊焊接在对应的极片上的空箔上。对铝带非焊接点进行绝缘处理，处理方式包括但是不限于热复合pp胶，对绝缘胶纸，涂覆绝缘胶水等。
72.将铝极耳用激光焊接在t型结构的第二极柱2上，极耳的焊接点为t型第二极柱2的
大端面。
73.第一极柱1内部镂空，镂空部位为圆柱体，需要焊接的内部底部做很薄，第二柱体2为t型结构的圆柱体，第二柱体2的小圆柱体可以放入第一极柱1的内部镂空处，两者紧密配合，采用外部激光焊接两个部件，由于内部为小圆柱体，有一定的厚度，最多焊穿第一柱体1的内壁底部，不用担心焊印处和内部贯通而漏液，可以先将第二极柱和极耳群激光焊接在一起，再入壳，减小极耳的弯折次数，也不需要翻折入壳。
74.将电芯放入壳体7内，将第二极柱2同步嵌入第一极柱1的盲孔4内，其中第一极柱1为内部镂空结构，用夹具夹持，保证t型结构的第二极柱2的小端面与第一极柱1内壁底部紧密接触，在壳体7外部，用激光将第一极柱1的内壁底面和第二极柱2的小端面焊接起来，由于第一极柱1底部可以做薄，激光可以穿透，将第一极柱1和第二极柱2焊接在一起，由于第二极柱2很厚，即使第一极柱1焊穿，也不会焊穿第二极柱2，从而保证了焊接的密封性。负极极耳采用夹具夹持压紧在外壳上，也采用外部激光焊接的方式焊接到壳体7上。
75.壳体7的开口设置台阶8，和盖板6搭配定位，用激光将壳体7和盖板6焊接在一起，其中，盖板6先用激光刻蚀一个半圆，作为防爆刻痕61，具有防爆的作用，当电池出现安全问题时，产生大量气体导致内部压力剧增，压力会冲破此处的刻痕，排泄压力，起到安全阀作用，防止电池进一步的热失控。
76.具体的，开口设置有台阶8，台阶8的截面的形状可设计为方形，如正方形、长方形或其它不规则形状，台阶8设在开口边缘，台阶8的厚度稍小于开口的侧边的厚度，与开口的边缘形成类似台阶的结构，使得盖板6直接嵌入到开口，焊接时，稍加压力，即可保证两个部件紧密接触，有助于减少两者的间隙，也不会发生移位导致边缘不能对齐，使电池具有良好的密封性。
77.壳体7侧壁设有注液口71，注液后用密封钉密封，化成后移除密封钉，排气，采用激光焊接在注液口71上焊接圆形的不锈钢片，密封注液孔。
78.经过后续注液后静置，化成，分容，ocv测试等制得电池。
79.实施方式四
80.正极片、负极片、隔离膜通过叠片，堆叠成电芯，正负极极耳群从卷芯的端面引出。
81.将正负极耳群各自焊接在一起作为极耳，也可以将正极极耳群转接到铝带上，铜极耳群转接到镍带或铜带或铜镀镍带上。对铝极耳非焊接点进行绝缘处理，处理方式包括但是不限于热复合pp胶，对绝缘胶纸，涂覆绝缘胶水等。
82.将铝极耳用激光焊接在t型结构的第二极柱2上，极耳的焊接点为t型第二极柱2的大端面。
83.第一极柱1内部镂空，镂空部位为圆柱体，需要焊接的内部底部做很薄，第二柱体2为t型结构的圆柱体，第二柱体2的小圆柱体可以放入第一极柱1的内部镂空处，两者紧密配合，采用外部激光焊接两个部件，由于内部为小圆柱体，有一定的厚度，最多焊穿第一柱体1的内壁底部，不用担心焊印处和内部贯通而漏液，可以先将第二极柱2和极耳群激光焊接在一起，再入壳，减小极耳的弯折次数，也不需要翻折入壳。
84.将电芯放入壳体7内，将第二极柱2同步嵌入第一极柱1的盲孔4内，其中第一极柱1为内部镂空结构，用夹具夹持，保证t型结构的第二极柱2的小端面与第一极柱1内壁底部紧密接触，在壳体7外部，用激光将第一极柱1的内壁底面和第二极柱2的小端面焊接起来，由
于第一极柱1底部可以做薄，激光可以穿透，将第一极柱1和第二极柱2焊接在一起，由于第二极柱2很厚，即使第一极柱1焊穿，也不会焊穿第二极柱2，从而保证了焊接的密封性。负极极耳采用夹具夹持压紧在外壳上，也采用外部激光焊接的方式焊接到壳体7上。
85.壳体7的开口设置台阶8，和盖板6搭配定位，用激光将壳体7和盖板6焊接在一起，其中，盖板6先用激光刻蚀一个半圆，作为防爆刻痕61，具有防爆的作用，当电池出现安全问题时，产生大量气体导致内部压力剧增，压力会冲破此处的刻痕，排泄压力，起到安全阀作用，防止电池进一步的热失控。
86.具体的，台阶8的截面的形状设计为三角形。
87.壳体7侧壁设有注液口71，注液后用密封钉密封，化成后移除密封钉，排气，采用激光焊接在注液口71上焊接圆形的不锈钢片，密封注液孔。
88.经过后续注液后静置，化成，分容，ocv测试等制得电池。
89.实施方式五
90.于本实施方式中，盖板6位于壳体7的其中一个侧壁，该盖板6上设置有极柱焊接结构、注液口71、焊接片72。
91.实施方式六
92.于本实施方式中，盖板6位于壳体7的其中一个侧壁，该盖板6上没有部件，极柱焊接结构、注液口71、焊接片72均位于壳体7的另一个侧壁。
93.根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。