本发明属于圆柱形电池领域，涉及一种圆柱形锂离子电池，尤其涉及一种负极极耳免焊接的圆柱形锂离子电池。
背景技术：
从2009年节能与新能源汽车示范推广工作部署以来，新能源汽车产业发展日新月异，国家一系列的补贴政策大力推动了这一产业的发展进步。而作为新能源汽车正常运转的动力来源，动力电池的相关技术越来越成熟，产能效益和安全性能成为众多企业关注的焦点。
无论是采用负极单极耳还是双极耳的圆柱型锂离子电池，在负极极耳与壳体的焊接中都会遇到诸如虚焊、焊接外观不良(比如凹陷或黑点等)的问题。
cn204289586u公开了一种插拔式锂电池电芯，所述电芯包括电芯主体和两个极耳，其中电芯主体为中空圆筒形，电芯主体的一端设有正极极耳，另一端设有负极极耳；所述极耳为插拔式，其中一个极耳为凸端，另一个极耳为凹端，两个电芯的凹端和凸端可相互插拔匹配。该电芯在串并联过程中无需焊接或螺栓连接，直接实现了插拔连接；降低模组设计的复杂度，提高连接稳定性以及一致性；无需附加的外部支撑件，模组结构简单，组装效率高，组合可变性高。但是，其与壳体结合时仍无法避免使用焊接的手段，依然存在虚焊和焊接外观不良的问题。
因此，针对负极极耳与壳体结合时焊接存在的虚焊和焊接外观不良等问题，有必要从问题源头出发，提供一种能完全去除负极极耳焊接这一步骤的圆柱形锂离子电池，从而根除上述问题。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种负极极耳免焊接的圆柱形锂离子电池，本发明中子母扣固定负极极耳的设计方式独特，免去了负极极耳和电池壳体焊接的操作，根除了负极极耳焊接带来的虚焊以及不良的外观影响。通过对壳体底部进行结构改善，可以集化成后放气、补电解液功能于一身，优化电池的电性能。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种圆柱形电池，包括电池主体，所述主体顶部覆有上盖帽，所述主体底部覆有下盖帽，所述主体包括壳体以及置于壳体内的极组，极组下端设有负极极耳，所述负极极耳通过下垫片与下盖帽连接；
所述下盖帽作为母扣，所述下垫片作为子扣，所述负极极耳固定于所述子扣上，所述子扣和母扣扣合以固定下盖帽、下垫片和负极极耳。
本发明中，将负极极耳固定于所述子扣上的方式不是焊接，其可以是现有技术其他常用的固定方式，例如但不限于：使负极极耳穿过子扣上的开口并折弯以实现固定。
本发明中，所述“极组”为本领域常规表述，也可称为电芯。
本发明中，对上盖帽的结构和材质不作限定，可以是市面上常见的锂离子电池常用的盖帽。
本发明中，通过将负极极耳固定于所述子扣上，并使作为母扣的下盖帽和作为子扣的下垫片通过子母扣的方式直接固定锁住负极极耳，达到导电的目的，本发明中子母扣固定负极极耳的设计方式独特，免去了负极极耳和电池壳体焊接的操作，根除了负极极耳焊接带来的虚焊以及不良的外观影响。同时，本发明的下盖帽由母扣形状，具有空腔，利用该空腔可以集化成后放气、补电解液功能于一身，优化电池的电性能。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
优选地，所述子扣和母扣(子扣和母扣配合使用，简称为子母扣)的外径与所述上盖帽和下盖帽的外径相同，优选为9-29mm，例如9mm、10mm、12mm、15mm、16.5mm、18mm、20mm、23mm、25mm、26mm或29mm等。
优选地，所述作为子扣的下垫片的中间突出一个圆点，所述作为母扣的下盖帽的中间有一个孔位凹点用于与所述圆点配合连接。
优选地，所述作为子扣的下垫片中，除圆点部分为导电材料外，其余部分为绝缘材料。
优选地，所述圆点的突出厚度为1-5mm，例如1mm、2mm、3mm、4mm或5mm等，直径优选为5-20mm，例如5mm、7mm、10mm、12mm、13mm、15mm、16mm、18mm或20mm等。
优选地，所述孔位凹点的边缘相对平行设置有两个s型弹簧。当作为母扣的下盖帽和作为子扣的下垫片扣合时，两个弹簧夹紧，产生开合力，从而完全将负极极耳固定在锁扣处。
作为本发明所述圆柱形电池的优选技术方案，所述作为子扣的下垫片上设置有开口以供负极极耳插入，进而实现对负极极耳的固定。
优选地，所述作为子扣的下垫片上的开口设置于所述圆点边缘。
优选地，所述负极极耳的个数为至少1个，例如1个(即单极耳)、2个(即双极耳)或3个等，优选为2个。
优选地，所述负极极耳的个数为2个，且插入相对设置于所述圆点边缘的开口中。
优选地，所述负极极耳插入到开口之后，通过折弯的方式实现固定，优选弯折成l型。
优选地，所述负极极耳的宽度为1-10mm，例如1mm、3mm、5mm、7mm、8mm或10mm等，长度为10-80mm，例如10mm、15mm、20mm、30mm、35mm、40mm、50mm、55mm、60mm、65mm、70mm或80mm等。
优选地，所述圆柱形电池为圆柱形锂离子电池。
优选地，所述极组的直径为9-29mm，例如9mm、12mm、15mm、17mm、20mm、22mm、23mm、25mm、27mm或29mm等。
优选地，所述极组的高度为40-70mm，例如40mm、45mm、50mm、55mm、60mm、62mm、65mm或70mm等。
优选地，所述壳体的直径大于所述极组的直径，优选为10-30mm，例如10mm、12mm、15mm、17mm、20mm、22mm、23mm、25mm、27mm或30mm等。
优选地，所述壳体的高度大于所述极组的高度，优选为50-80mm，例如50mm、55mm、60mm、65mm、70mm、75mm或80mm等。
优选地，所述壳体的厚度为0.1-1mm，例如0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.7mm、0.8mm或1mm等。
优选地，所述壳体的材质为钢壳。
作为本发明所述圆柱形电池的优选技术方案，沿所述圆柱形电池的高度方向，所述壳体的上端和下端均经过滚槽处理。本发明中，对滚槽处理的深度不作限定，可视极组尺寸而定。
优选地，所述圆柱形电池还包括中心针，所述中心针位于所述极组的中心孔内，在电池充放电过程中，中心针不仅可以起到极组固定和维持热稳定性的作用，同时还对本发明设计的下端封口起到了固定作用)。
优选地，所述所述圆柱形电池还包括正极极耳，所述正极极耳与所述上盖帽固定连接，例如可以通过焊接的方式连接。
本发明中，作为母扣的下盖帽由于其母扣的设计，其是存在一个空腔的，利用该空腔，可以进一步设计充气装置、放气装置和注液装置。
优选地，所述圆柱形电池还包括与所述作为母扣的下盖帽的空腔连通的充放气口，所述“充放气口”指：该开口既可以用于充气，又可以用于放气。
优选地，所述充放气口连接有细管，且连接处设置有密封垫片。
优选地，所述充放气口用于充气、放气或补充电解液中的任意一种，相当于在下盖帽中内置了放气、补液装置。当需要放气时，将低压端的放气设备紧压住充放气口密封垫片，通过压差(电池内>外部放气设备)，将内部多余气体放出；需要补充电解液时，将高压端的补液设备紧压住充放气口密封垫片，通过压差(电池内<外部补液设备液压)，将所需的电解液补充入电池内。
作为本发明所述圆柱形电池的进一步优选技术方案，所述圆柱形电池包括电池主体，所述主体顶部覆有上盖帽，所述主体底部覆有下盖帽，所述主体包括壳体以及置于壳体内的极组，极组下端设有2个负极极耳，所述2个负极极耳通过下垫片与下盖帽连接；所述下盖帽作为母扣，所述下垫片作为子扣，所述2个负极极耳插入相对设置于所述子扣的圆点边缘的2个开口中并折弯成l型实现固定，所述子扣和母扣通过子扣中间突出的圆点与母扣中间的孔位凹点扣合，所述孔位凹点的边缘相对平行设置的两个s型弹簧夹紧产生开合力，从而固定住下盖帽、下垫片和负极极耳。
本发明还提供了如上所述的圆柱形电池的电池组装的工艺流程(示意图参见图3)，示例性但非限制性的工艺流程包括以下步骤：
(1)将所需钢壳进料后，进行下端滚槽；
(2)从上端置入外径略小于钢壳的下垫片作为子扣，所述作为子扣的下垫片的中间突出一个圆点，用于与母扣中间的孔位凹点配合连接；所述子扣上设置有开口以供负极极耳插入；
所述下垫片除中间的圆点为导电材料外均为绝缘材料；
(3)当设备感应负极极耳位置后，将极组定位置并入钢壳，极耳位置对准所述下垫片的开口处；
或者，极组入壳前直接和下垫片组合，负极极耳可以通过折弯成l型的方式完成后续流程(此工艺尤其适合负极双极耳设计的极组)；
(4)将极组中间孔通孔后，插入中心针；
(5)完成钢壳内部的组装之后，将所述的下盖帽固定在钢壳下端，同时封口设备从上端抵住中心针使下垫片无相对滑动，设备底部施加预设的力将作为母扣的下盖帽完全与作为子扣的下垫片扣合，通过s型弹簧夹紧产生开合力，从而完全将负极极耳固定在锁扣处，封口设备将钢壳最下端内卷锁住下盖帽，完成下端封口操作；
(6)后续进行一般电池正常的上端滚槽，注入电解液，将正极极耳焊接在上盖帽上(具体操作可参照现有技术公开的工艺方法)，完成上端封口后电池整体组装完成。
上述工艺流程中，步骤(3)所述设备为配备光敏传感器的组装设备，所述“感应”的机理如下：通过激光发射二极管发射激光脉冲，经目标(比如负极极耳)反射以及散射后，将反馈的光信号转换为电信号，从而判断其位置。
本发明的工艺流程需要进行2次滚槽(上端滚槽和下端滚槽，又称为双端滚槽)和2次封口，实施中需要对气密性进行严格评估。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过使用子母扣的形式连接负极极耳及壳体，完全规避了焊接带来的不良影响。同时配备下盖帽的设计，由于下盖帽为独特的母扣形式，其存在一个空腔，进而可以进一步设计充气装置、放气装置或补液装置优化电池的电性能，延长电池寿命。
附图说明
图1a-图1d为实施例1双端滚槽的钢壳的示意图，其中，图1a为钢壳平放时的主视图；图1b为钢壳平放时的左视图，图1c为钢壳平放时的俯视图，图1d为对应的西南轴测图。
图2a-图2d为实施例1作为母扣的下盖帽和作为子扣的下垫片的扣合示意图，其中，图2a为下盖帽和下垫片的主视图；图2b为下盖帽和下垫片的左视图，图2c为下盖帽和下垫片的俯视图，图2d为对应的西南轴测图。
图2e为实施例1下盖帽底部孔位凹点边缘的两个s型弹簧的示意图。
图3为电池组装的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
本实施例提供一种圆柱形锂离子电池，包括电池主体，所述主体顶部覆有上盖帽，所述主体底部覆有下盖帽，所述主体包括壳体以及置于壳体内的极组，极组下端设有2个负极极耳，所述2个负极极耳通过下垫片与下盖帽连接；
所述下盖帽作为母扣，所述下垫片作为子扣，所述2个负极极耳插入相对设置于所述子扣的圆点边缘的2个开口中并折弯成l型实现固定，所述子扣和母扣通过子扣中间突出的圆点与母扣中间的孔位凹点扣合(扣合示意图参见图2a-图2d)，所述下盖帽底部孔位凹点的边缘相对平行设置的两个s型弹簧(示意图参见图2e)夹紧产生开合力，从而固定住下盖帽、下垫片和负极极耳；
所述作为子扣的下垫片中，除圆点部分为导电材料外，其余部分为绝缘材料；所述圆点的突出厚度为2mm，直径为10mm；
所述子扣、母扣的外径与上盖帽和下盖帽的外径相同，为29mm；
所述负极极耳的宽度为2mm，长度为50mm；
所述钢壳的上端和下端均经过滚槽处理(即双端滚槽，其示意图参见图1a-图1d)。
图2a-图2d中，观察主视方向是面向电池底部。
实施例2
本实施例提供一种圆柱形锂离子电池，除以下内容外，其他内容与实施例1相同：
所述负极极耳的个数为1个，且所述1个负极极耳插入设置于所述子扣的圆点边缘的1个开口中并折弯实现固定。
实施例3
本实施例提供一种圆柱形锂离子电池，除以下内容外，其他内容与实施例1相同：
所述作为子扣的下垫片中，除圆点部分为导电材料外，其余部分为绝缘材料；所述圆点的突出厚度为5mm，直径为20mm；
所述子扣、母扣的外径与上盖帽和下盖帽的外径相同，为15mm；
所述负极极耳的宽度为5mm，长度为25mm。
实施例4
本实施例提供一种圆柱形锂离子电池，除以下内容外，其他内容与实施例1相同：
所述作为子扣的下垫片中，除圆点部分为导电材料外，其余部分为绝缘材料；所述圆点的突出厚度为3.5mm，直径为5mm；
所述子扣、母扣的外径与上盖帽和下盖帽的外径相同，为25mm；
所述负极极耳的宽度为7mm，长度为70mm。
实施例5
本实施例提供一种圆柱形锂离子电池，与实施例1的圆柱形锂离子电池相比，还包括：与所述作为母扣的下盖帽的空腔连通的充放气口，所述充放气口连接有细管，且连接处设置有密封垫片。
所述充放气口可以用于充气、放气或补充电解液。当需要放气时，将低压端的放气设备紧压住充放气口密封垫片，通过压差(电池内>外部放气设备)，将内部多余气体放出；需要补充电解液时，将高压端的补液设备紧压住充放气口密封垫片，通过压差(电池内<外部补液设备液压)，将所需的电解液补充入电池内。
实施例6
本实施例提供一种圆柱形锂离子电池，与实施例1的圆柱形锂离子电池相比，还包括：中心针和正极极耳，所述中心针位于极组的中心孔内，所述正极极耳与所述上盖帽通过焊接连接。
从实施例1-6可以看出，本发明通过使用子母扣的形式连接负极极耳及壳体，完全规避了焊接带来的不良影响。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。