电芯的顶盖组件和电芯的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种电芯的顶盖组件和电芯。


背景技术：

2.在相关技术中，电芯包括外壳、顶盖组件和卷芯等，顶盖组件采用金属盖板时，极柱与金属盖板直接焊接或者极柱穿过金属盖板后被上塑胶固定。
3.当顶盖组件采用具有弹性的盖板时，弹性盖板通常采用绝缘材料，极柱直接穿过弹性盖板，容易存在以下问题：极柱与盖板之间无法采用焊接方式固定，通常采用紧固件或铆接等方式固定，而且极柱的端部容易对弹性盖板的表面形成挤压，容易损坏弹性盖板的表面。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电芯的顶盖组件和电芯。
5.根据本实用新型第一方面实施例的顶盖组件包括：弹性盖板、极柱、铆接环，所述弹性盖板为绝缘件，所述弹性盖板具有安装通孔，所述极柱穿过所述安装通孔，所述极柱的一端具有限位凸缘，所述限位凸缘止抵于所述弹性盖板的一端，所述铆接环设于所述弹性盖板的另一端，所述极柱的另一端穿过所述铆接环并且与所述铆接环铆接，所述铆接环与所述限位凸缘共同夹持所述弹性盖板。
6.由此，通过在弹性盖板的两侧分别设置铆接环和限位凸缘，将极柱固定在弹性盖板上，实现对极柱的夹紧，铆接可以降低制造顶盖组件的工艺，抗震效果更好，以避免长久使用顶盖组件内部松动对使用寿命的影响，而使用弹性盖板相对金属盖板提升了外壳的密封性。
7.在一些实施例中，定义所述限位凸缘所在的一端为弹性盖板的底端，所述铆接环所在的一端为弹性盖板的顶端，所述安装通孔自顶端向底端内径逐渐增大。
8.在一些实施例中，所述弹性盖板具有第一容纳槽，所述铆接环嵌设于所述第一容纳槽内。
9.在一些实施例中，所述第一容纳槽的深度为所述弹性盖板厚度的1/6-1/3。
10.在一些实施例中，所述铆接环的外壁为倒锥形，所述第一容纳槽的侧壁与所述铆接环的外壁形状一致。
11.在一些实施例中，所述的顶盖组件还包括支撑板，所述支撑板为刚性件，所述支撑板嵌设于所述弹性盖板的端部或者内部。
12.在一些实施例中，所述弹性盖板的一端具有第一容纳槽和第二容纳槽，所述第二容纳槽位于所述第一容纳槽之外且两者通过环形的凸台隔开，所述铆接环与所述第一容纳槽相适配，所述支撑板为环形，所述支撑板与所述第二容纳槽相适配。
13.在一些实施例中，所述安装通孔为截顶圆锥形。
14.在一些实施例中，所述安装通孔的锥角为α，45
°
≤α≤90
°
。
15.根据本实用新型第二方面实施例的电芯包括：外壳、卷芯和上述实施例中任一项所述的顶盖组件，所述卷芯设于所述外壳内，所述顶盖组件封盖所述外壳，且与所述外壳连接，所述卷芯的朝向于所述顶盖的一端设有负极耳，所述极柱为负极柱，所述负极柱的限位凸缘与所述负极耳通过弯折的转接片连接。
16.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
17.本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是根据本实用新型实施例的电芯排列成电池的示意图。
19.图2是根据本实用新型实施例的电芯的示意图。
20.图3是根据本实用新型实施例的电芯的立体拆分示意图。
21.图4是根据本实用新型实施例的顶盖组件的立体拆分示意图。
22.图5是根据本实用新型实施例的电芯的剖视示意图。
23.附图标记：
24.电芯100；
25.顶盖组件10；弹性盖板11；安装通孔111；第一容纳槽112；第二容纳槽113；负极柱12；限位凸缘121；铆接环13；支撑板14；凸台15；注液孔16；
26.外壳20；辊压槽21；折弯部22；
27.卷芯30；
28.负极转接片40；
29.第一方向a。
具体实施方式
30.下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。
31.下面参考图1-图5描述根据本实用新型实施例的电芯100的顶盖组件10和电芯100。
32.为了满足不同的使用电力需求，电池可以包括多个电池单体，电池单体也可以称之为电芯100，其中，多个电芯100之间可以串联、并联或混联，混联是指串联和并联的混合。也就是说，多个电芯100可以直接设置于电池箱体内以组成电池，如图1所示。当然，电芯100不局限于组装成电池，也可以作为独立的充放电元件进行使用。
33.电芯100包括外壳20以及设置于外壳20内的电芯主体(如卷芯30或者正极片、负极片层叠形成的叠层结构)。对于方形的电芯100，外壳20为长方体形，对于圆柱形电芯100，电芯100的外壳20可以为圆筒状。外壳20具有容纳电芯100主体和电解液的内部空间以及与内部空间相连通的敞开口(也可以称之为装配口)。卷芯30可以从敞开口处装入外壳20内。外壳20可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。
34.顶盖组件10也可以称之为端盖组件，用于对外壳20的敞开口进行密封。对于图2和3所示的圆柱形的电芯100，顶盖组件10为圆盘形，对于方形的电芯100，相应地，顶盖组件10大体为方形。
35.根据本实用新型第一方面实施例的顶盖组件10包括：弹性盖板11、极柱、铆接环13。
36.弹性盖板11具有安装通孔111，弹性盖板11为绝缘件，具体而言，弹性盖板11可以采用橡胶材质，弹性盖板11虽然具有弹性但仍具有较好的刚度，以满足对电芯100顶部的密封需求，在图2所示的实施例中，弹性盖板11为圆盘形。
37.极柱穿过安装通孔111，极柱的一端具有限位凸缘121，限位凸缘121止抵于弹性盖板11的一端。极柱一般使用无定形碳材料、氮化物和硅基材料等制造，这里极柱可以是圆台形或者圆柱形。
38.铆接环13设于弹性盖板11的另一端，极柱的另一端穿过铆接环13并且与铆接环13铆接，铆接环13与限位凸缘121共同夹持弹性盖板11。铆接环13的材料可以是金属铝，铆接环13可以敦促与其接触的极柱，从而形成对极柱的固定。
39.如图1至图5所示，极柱穿过弹性盖板11中心的安装通孔111，极柱的一端与位于弹性盖板11表面的铆接环13铆接，极柱的另一端连接有限位凸缘121，限位凸缘121与铆接环13分别分布在弹性盖板11的两端，极柱可以在弹性盖板11的底端穿过弹性盖板11，在弹性盖板11远离限位凸缘121的一端与铆接环13固定。
40.由此，通过在弹性盖板11的两侧分别设置铆接环13和限位凸缘121，将极柱固定在弹性盖板11上，实现对极柱的夹紧，铆接可以降低制造顶盖组件10的工艺，抗震效果更好，以避免长久使用顶盖组件10内部松动对使用寿命的影响，而使用弹性盖板11相对金属盖板提升了外壳20的密封性。
41.进一步地，安装通孔111为截顶圆锥形。具体而言，安装通孔111的纵截面可以为梯形，梯形的两个斜边相等，安装通孔111在靠近弹性盖板11顶部一端的孔内径小于靠近弹性盖板11底部一端的孔内径。
42.由此，将安装通孔111设置成截顶圆锥形，可以使与之配合的极柱安装地更牢靠，提升了安装通孔111处的气密性。
43.具体地，如图4所示，定义限位凸缘121所在的一端为弹性盖板11的底端，铆接环13所在的一端为弹性盖板11的顶端，安装通孔111自顶端向底端内径逐渐增大。
44.由此，铆接环13位于橡胶盖板的顶端且暴露在外，使限位凸缘121所在的一端与卷芯30连接，极柱的直径自顶向底逐渐减小，便于增加极柱与卷芯30的极耳的连接面积，可以增加电芯100的过流能力，以更好地实现充电和放电。
45.当然，本实用新型并不限于此，铆接环13所在的一端还可以位于底端，限位凸缘121位于弹性盖板11的顶端，此时，需要对铆接环13的材质进行选择，以使其便于与卷芯30的极耳焊接。
46.可选地，安装通孔111的锥角为α，45
°
≤α≤90
°
。由此，控制安装通孔111的锥角大小，以使安装通孔111与极柱适配后能够具有良好的密封性，同时便于装配、增加装配的速度，提高顶盖组件10的生产效率。
47.在一些实施例中，弹性盖板11具有第一容纳槽112，铆接环13嵌设于第一容纳槽
112内。
48.如图4所示，在弹性盖板11顶端的一侧表面上设置第一容纳槽112，第一容纳槽112为环形的容纳槽，且第一容纳槽112可以沿着安装通孔111的周向延伸。
49.由此，在弹性盖板11的一侧开设第一容纳槽112，用于安装铆接环13，一方面可以镶嵌铆接环13，增加弹性盖板11顶端的平整度，以及增加铆接环13和弹性盖板11之间的密封性，另一方面可以增加顶盖组件10的结构强度，以使顶盖组件10的紧凑性更好，有利于电芯100的小型化。
50.进一步地，铆接环13的外壁为倒锥形，第一容纳槽112的侧壁与铆接环13的外壁形状一致。即铆接环13的外壁为曲面或者铆接环13的主体可以是圆锥形的，第一容纳槽112的侧壁能够与铆接环13的外壁完全配合。
51.由此，外壁为倒锥形的铆接环13，可以更好地与第一容纳槽112配合，增加铆接环13和第一容纳槽112安装的紧密性，使铆接环13和第一容纳槽112的贴合度更高；而且第一容纳槽112的锥形侧壁能够对铆接环13的安装起到导向作用，更方便铆接环13的安装。
52.具体地，第一容纳槽112的深度为弹性盖板11厚度的1/6-1/3。由此，能够避免第一容纳槽112过深，会降低弹性盖板11的结构强度，也避免第一容纳槽112过浅所带来的对铆接环13、极柱的铆接强度的削弱。
53.如图4所示，顶盖组件10还包括支撑板14，支撑板14为刚性件，支撑板14嵌设于弹性盖板11的端部或者内部。
54.也就是说，支撑板14可以为金属件，对弹性盖板11起到骨架支撑的作用，支撑板14可以仅以适配的形式与弹性盖板11进行组装，比如贴合在弹性盖板11的顶端或者底端设置，或者嵌设在弹性盖板11的顶端或底端，支撑板14还可以嵌设并隐藏在弹性盖板11的内部，此时支撑板14与弹性盖板11可以采用一体注塑方式一体成型。
55.由此，通过设置支撑板14，提升了端盖组件整体的强度和刚度，在弹性盖板11受到挤压密封时，支撑板14能够对弹性盖板11到配重作用，有利于抵抗弹性盖板11所受到的外壳20施加的使弹性盖板11脱出的力，改善了整个端盖组件在外壳20装配口处的密封性和连接紧密性。
56.在一些实施例中，弹性盖板11的一端具有第一容纳槽112和第二容纳槽113，第二容纳槽113位于第一容纳槽112之外且两者通过环形的凸台15隔开，铆接环13与第一容纳槽112相适配，支撑板14为环形，支撑板14与第二容纳槽113相适配。
57.如图5所示，在弹性盖板11的径向(第一方向a)上，第一容纳槽112、第二容纳槽113依次远离弹性盖板11的中心，且环形分布在弹性盖板11的周向上。第一容纳槽112与第二容纳槽113之间还设有环形的凸台15，将第一容纳槽112和第二容纳槽113间隔开，第一容纳槽112截面可以为梯形，第二容纳槽113的截面可以为矩形。
58.由此，铆接环13与第一容纳槽112适配，支撑板14与第二容纳槽113适配，而且铆接环13与支撑板14被凸台15隔开，能够避免铆接环13与支撑板14接通、避免发生短路，而且铆接环13与支撑板14都位于弹性盖板11的顶端，能够对弹性盖板11施加以下沉的力，有利于防止弹性盖板11与外壳20的脱离，进一步提升了顶盖组件10与外壳20连接的牢固性。铆接环13与支撑板14均暴露在外，减少了拆装过程中对弹性盖板11的损伤，便于维修替换。
59.此外，顶盖组件10上还设有注液孔16，注液孔16可以贯穿弹性盖板11和支撑板14，
注液孔16便于从外部向外壳20内部补充电解液。
60.根据本实用新型第二方面实施例的电芯100包括：外壳20、卷芯30和上述实施例中任一项的顶盖组件10，卷芯30设于外壳20内，顶盖组件10封盖外壳20，且与外壳20连接，卷芯30的朝向于顶盖的一端设有负极耳(图中未示出)，极柱为负极柱12，负极柱12的限位凸缘121与负极耳通过弯折的转接片连接。
61.可以理解的是，卷芯30位于外壳20内部，卷芯30靠近顶盖组件10的一端设有负极耳，负极耳与负极转接片40的一端焊接连接，负极转接片40的另一端可以与负极柱12的一端焊接连接，负极柱12的另一端穿过安装通孔111与铆接环13铆接固定；卷芯30的另一端设有正极耳(图中未示出)，正极耳通过正极转接片(图中未示出)与外壳20连接，进而可以将卷芯30的电流导出实现放电，也可以对卷芯30进行充电。顶盖组件10位于外壳20的顶端，可以在外壳20的顶部对外壳20进行密封。具体地，焊接可以是激光焊接或者超声波焊接，形成的焊点可以形成环形的焊条，也可以是形成环形的点连接。
62.由此，弹性盖板11上设置截顶圆锥形的安装通孔111，以便于与设置的极柱配合，且通过弹性盖板11一侧的铆接环13对极柱铆接固定，增加了电芯100连接结构的紧凑性、绝缘性以及有助于提高极柱的过流能力，也提高了顶盖组件10的结构强度。
63.此外，如图5所示，在外壳20背离卷芯30一侧的表面还通过辊压形成辊压槽21，辊压槽21在径向上挤压弹性盖板11，外壳20顶部还设有从外壳20背离卷芯30一侧弯向外壳20靠近卷芯30一侧的折弯部22，折弯部22向下挤压弹性盖板11的顶面，以实现顶盖组件10与外壳20的固定。
64.在本实用新型的描述中，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”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
65.在本实用新型的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。在本实用新型的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。
66.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。