本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖及其装配方法及动力电池。
背景技术：
顶盖作为动力电池的重要组成部分，其一般包括顶盖片、防爆阀、注液孔、正极极柱和负极极柱等。其中，极柱是动力电池内外导通的部件，其一端与动力电池的外部电路连接，一端与动力电池内部的电芯连接，以实现电池的充放电功能；在电池组装时，正极极柱需穿过顶盖片并与电芯的正极极耳连接；负极极柱需穿过顶盖片并与电芯的负极极耳连接；而动力电池对极柱的装配功能要求主要是保证极柱与顶盖片的密封性与可靠性。
目前极柱的结构一般由底基座和连接在底基座上的圆形柱构成T字型结构，且极柱的装配方式主要有螺纹装配、卡簧装配和铆接装配几种。其中，螺纹装配是在极柱上加工有螺纹，再用螺母使极柱与顶盖片固定，由于此方法要求极柱加工螺纹，并且需要螺母，加工复杂，成本较高，装配效率低，并且产品较重。卡簧装配则是在极柱上加工有环形的卡槽，通过把卡簧装到极柱的卡槽上，压住顶盖片及其他零件，使之不能轴向移动，从而实现极柱与顶盖片之间的装配；虽然此方式具有较高的可靠性，且相比于螺纹装配能够减轻产品重量，然而此方式同样存在加工繁琐、装配效率低的问题，而且还存在由于卡簧装配不到位而导致极柱松脱、电芯短路的风险。铆接装配则是将T字型极柱穿设于顶盖片后再与导电块进行铆接，然而铆接的方式可靠性相对较低，无法保证极柱和导电块连接后的稳定性；且铆接的方式使极柱和导电块接触面积过小，从而导致两者之间的过流能力较差。
有鉴于此，确有必要对现有的顶盖装配结构作进一步的改进，以克服上述缺陷。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种动力电池顶盖，以改善顶盖装配结构的可靠性，并有效简化现有的顶盖装配结构，提高顶盖装配效率，降低生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用以下解决方案：
一种动力电池顶盖，包括顶盖片和设置于所述顶盖片的第一极柱、第二极柱、第一安装孔、第二安装孔、防爆阀和注液孔，所述第一极柱安装于所述第一安装孔内，所述第二极柱安装于所述第二安装孔内，所述第一极柱包括第一基体部和第二基体部，所述第一基体部和所述第二基体部之间设置有第一柱体部，所述第一基体部、所述第一柱体部和所述第二基体部之间形成有第一卡槽；所述第一柱体部套设有第一密封圈，所述第一基体部、所述第一柱体部、所述第一密封圈和所述顶盖片之间设置有导电塑胶件，所述第二基体部、所述第一密封圈和所述顶盖片之间设置有第一绝缘件。形成的第一卡槽能够有效固定顶盖片、导电塑胶件、第一密封圈等零部件，防止其发生轴向移位。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第二极柱包括第三基体部、由第三基体部向下延伸形成的第二柱体部、以及固定连接于所述第二柱体部下端部的第四基体部，所述第三基体部、所述第二柱体部和所述第四基体部之间形成有第二卡槽；所述第二柱体部套设有第二密封圈，所述第三基体部、所述第二柱体部、所述第二密封圈和所述顶盖片之间设置有第二绝缘件，所述第四基体部、所述第二密封圈和所述顶盖片之间设置有第三绝缘件。形成的第二卡槽能够有效固定顶盖片、第二绝缘件、第二密封圈等零部件，防止其发生轴向移位。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第一极柱和所述第二极柱均呈工字型结构。这样，可以使导电塑胶件、第二绝缘件、第一密封圈、第二密封圈和顶盖片等零部件在工字型结构之间直接锁紧装配，防止其发生轴向移位；同时又可以省却传统T字型极柱还需与导电块进行铆接的工序，大大提高了装配效率，降低了生产成本。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第一柱体部和所述第一密封圈之间还设置有第五基体部，其由第一柱体部的下端沿周向延伸形成；所述第二柱体部和所述第二密封圈之间还设置有第六基体部，其由第二柱体部的下端沿周向延伸形成。实际生产发现，在采用包胶注塑成型工艺形成导电塑胶件和第二绝缘件时，由于热熔体需要注入极柱的卡槽内，此时热溶体对套设在柱体部的密封圈具有一定的冲击力，这样很容易使密封圈损坏；因此，通过在柱体部和密封圈之间设置第五基体部和第六基体部，这样在采用包胶注塑的方式形成导电塑胶件和第二绝缘件时，第一密封圈和第二密封圈受到热溶体的冲击力将大大减小，从而有效避免第一密封圈和第二密封圈被高温热熔体冲坏。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，导电塑胶件的阻值为0.01～100000Ω，优选为10～10000Ω；耐热温度为≥150℃，优选为≥300℃；其中，导电塑胶件包括导电组分和绝缘可塑组分；导电组分为石墨、导电炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管、半导体陶瓷、聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚酞菁、聚苯胺、硅、锗、锡、铅、硒、镓、镉、锰、镍、钴、铁、铜、铝、锌和银中的至少一种；绝缘可塑组分为聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚苯并咪唑、聚全氟烷氧基、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛树脂、聚砜、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯和氟橡胶中的至少一种。本发明由导电组分和绝缘可塑组分形成的导电塑胶件，一方面由于其耐热温度高、阻值范围宽，使得动力电池在热箱、穿钉和过充等滥用条件下依然具有良好的安全性能。另一方面，相比于碳化硅等陶瓷材料一致性差、成本高昂、装配易破裂等问题，本发明的导电塑胶件具有极高的可塑性和抗弯曲性能，因而其可碾成很薄的薄片，从而降低极柱的高度和重量。因此，本发明导电塑胶件不仅能够保证动力电池的安全性能，还能够提高电池的体积和质量能量密度。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第一绝缘件、所述第二绝缘件、所述第三绝缘件、所述第一密封圈和所述第二密封圈均采用具有高耐温性能的绝缘塑胶制成，所述绝缘塑胶的耐热温度≥150℃，优选为≥300℃。例如，所述绝缘塑胶可以采用氟橡胶、聚醚醚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯等。本发明采用高耐温性能的绝缘塑胶，这是因为，当电芯在一些滥用测试环境下，电芯表面温度会达到150℃以上，上述高温足以熔化普通的绝缘塑胶(如聚乙烯)，从而导致二次安全隐患的发生；而且，普通绝缘塑胶本身容易老化，在长期的使用过程中，经过反反复复的升温和降温，极易出现开裂和脱落，从而影响整个结构的稳定性；另外，普通绝缘塑胶在较高温环境下还会出现软化甚至熔化，无法循环使用。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第一基体部和所述第五基体部的尺寸均大于所述第一柱体部的尺寸并小于所述第二基体部的尺寸，所述第一安装孔的尺寸分别大于所述第一基体部和所述第五基体部的尺寸并小于所述第二基体部的尺寸；所述第三基体部和所述第六基体部的尺寸均大于所述第二柱体部的尺寸并小于所述第四基体部的尺寸，所述第二安装孔的尺寸分别大于所述第三基体部和所述第六基体部的尺寸并小于所述第四基体部的尺寸。这样能够保证第一极柱和第二极柱能够顺利安装于第一安装孔和第二安装孔。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述顶盖片设置有凸出于上表面的第一凸包，所述第一凸包在顶盖片的下表面形成第一凸包收容部，所述第一安装孔设置于所述第一凸包内，所述第二基体部设置于所述第一凸包收容部内；所述顶盖片还设置有凸出于上表面的第二凸包，所述第二凸包在顶盖片的下表面形成第二凸包收容部，所述第二安装孔设置于所述第二凸包内，所述第四基体部设置于所述第二凸包收容部内。安装时将极柱上移入顶盖片的凸包收容部中，在保证动力电池基本性能的同时，减小了极柱在壳体内部的高度，给电芯腾出了更大的安装空间，从而使动力电池的能量密度得到提升。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第一基体部、所述第二基体部、所述第五基体部和所述第一柱体部为一体成型结构；所述导电塑胶件通过包胶注塑成型的方式设置于所述第一基体部、所述第一柱体部、所述第一密封圈和所述顶盖片之间。采用包胶注塑成型的方式操作简便，并能够对各零部件进行有效紧固，从而进一步提高装配结构的可靠性。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第二极柱为复合极柱，所述第二柱体部和所述第六基体部通过摩擦焊或熔接的方式与所述第四基体部连接；所述第二绝缘件通过包胶注塑成型的方式设置于所述第三基体部、所述第二柱体部、所述第二密封圈和所述顶盖片之间。
作为本发明所述的动力电池顶盖的优选方案，所述第一极柱为铝极柱；所述第二极柱为铜铝复合极柱，其中，所述第三基体部、第五基体部和所述第二柱体部由铝基材制成，所述第四基体部由铜基材制成。
本发明目的之一的有益效果在于：本发明包括顶盖片和设置于顶盖片的第一极柱、第二极柱、第一安装孔、第二安装孔、防爆阀和注液孔，第一极柱安装于第一安装孔内，第二极柱安装于第二安装孔内，第一极柱包括第一基体部和第二基体部，第一基体部和第二基体部之间设置有第一柱体部，第一基体部、第一柱体部和第二基体部之间形成有第一卡槽；第一柱体部套设有第一密封圈，第一基体部、第一柱体部、第一密封圈和顶盖片之间设置有导电塑胶件，第二基体部、第一密封圈和顶盖片之间设置有第一绝缘件。相比于现有技术，一方面，本发明工字型极柱结构能够对第一基体部和第二基体部之间的零件起到良好的轴向定位效果，使得本发明结构紧凑、安全可靠；另一方面，本发明由于不采用螺纹或卡簧装配，减少了螺母及卡簧的使用，节省了生产成本，提高了生产效率；此外，相比于铆接装配，本发明极柱结构省却了T字型极柱还需与导电块进行铆接的工序，同样节省了生产成本，提高了装配效率。
本发明目的之二在于：提供一种动力电池顶盖的装配方法，包括以下步骤：
步骤1)将第一密封圈套设于第一极柱的第五基体部形成第一极柱组件，将第二密封圈套设于第二极柱的第六基体部形成第二极柱组件；
步骤2)将第一极柱组件安装于顶盖片的第一安装孔，将第二极柱组件安装于顶盖片的第二安装孔；
步骤3)将第一绝缘件安设于第二基体部、第一密封圈和顶盖片之间，将第三绝缘件安设于第四基体部、第二密封圈和顶盖片之间；
步骤4)分别采用包胶注塑成型工艺，使导电塑胶件紧固于第一基体部、第一柱体部、第一密封圈和顶盖片之间，使第二绝缘件紧固于第三基体部、第二柱体部、第二密封圈和顶盖片之间；
步骤5)将防爆片焊接于顶盖片下端并密封防爆孔，并在防爆孔上贴覆保护膜。
本发明目的之二的有益效果在于：本发明装配方法工艺简单，操作简便，且装配结构稳固可靠，无需采用铆接或焊接工艺使T字型极柱与导电块连接，大大降低了生产成本，提高了生产效率，适于企业规模化应用。
本发明目的之三在于：提供一种动力电池，包括裸电芯、电解液、容纳裸电芯和电解液的电池壳体、以及密封安装在所述电池壳体上的顶盖，裸电芯的正极耳与顶盖上的第一极柱电性连接，裸电芯的负极耳与顶盖上的第二极柱电性连接，所述顶盖为上述任一段所述的动力电池顶盖。相比于现有的动力电池，本发明的动力电池装配零部件减少，结构紧凑可靠，既能有效保证电池的工作性能，又能有效提升电池的生产效率，降低电池的生产成本。
附图说明
图1为本发明的动力电池顶盖的结构示意图。
图2为本发明的动力电池顶盖的结构分解图。
图3为沿图1中的A-A线作出的剖视图。
图4为图3中A的局部放大图之一。
图5为图3中A的局部放大图之二。
图6为图3中B的局部放大图之一。
图7为图3中B的局部放大图之二。
图8为本发明中第一极柱的结构示意图之一。
图9为本发明中第一极柱的结构示意图之二。
图10为本发明中第二极柱的结构示意图之一。
图11为本发明中第二极柱的结构示意图之二。
图12为本发明的动力电池的结构示意图。
图中：1-顶盖片；11-第一安装孔；12-第二安装孔；13-注液孔；14-防爆阀；141-防爆孔；142-防爆片；143-保护膜；15-第一凸包；16-第一凸包收容部；17-第二凸包；18-第二凸包收容部；2-第一极柱；21-第一基体部；22-第二基体部；23-第一柱体部；24-第五基体部；3-第二极柱；31-第三基体部；32-第四基体部；33-第二柱体部；34-第六基体部；4-导电塑胶件；5-第一密封圈；6-第一绝缘件；7-第二绝缘件；8-第二密封圈；9-第三绝缘件；10-电池壳体；20-裸电芯；30-正极耳；40-负极耳。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施方式和说明书附图，对本发明及其有益效果作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施方式1
如图1～11所示，一种动力电池顶盖，包括顶盖片1和设置于顶盖片1的第一极柱2、第二极柱3、第一安装孔11、第二安装孔12、防爆阀14和注液孔13，防爆阀14包括设置于顶盖片1的防爆孔141、密封防爆孔141的防爆片142、以及覆盖在防爆孔141上的保护膜143；第一极柱2安装于第一安装孔11内，第二极柱3安装于第二安装孔12内，第一极柱2包括第一基体部21和第二基体部22，第一基体部21和第二基体部22之间设置有第一柱体部23，第一基体部21、第一柱体部23和第二基体部22之间形成有第一卡槽；第一柱体部23套设有第一密封圈5，第一基体部21、第一柱体部23、第一密封圈5和顶盖片1之间设置有导电塑胶件4，第二基体部22、第一密封圈5和顶盖片1之间设置有第一绝缘件6。形成的第一卡槽能够有效固定顶盖片1、导电塑胶件4、第一密封圈5等零部件，防止其发生轴向移位。第二极柱3包括第三基体部31、由第三基体部31向下延伸形成的第二柱体部33、以及固定连接于第二柱体部33下端部的第四基体部32，第三基体部31、第二柱体部33和第四基体部32之间形成有第二卡槽；第二柱体部33套设有第二密封圈8，第三基体部31、第二柱体部33、第二密封圈8和顶盖片1之间设置有第二绝缘件7，第四基体部32、第二密封圈8和顶盖片1之间设置有第三绝缘件9。形成的第二卡槽能够有效固定顶盖片1、第二绝缘件7、第二密封圈8等零部件，防止其发生轴向移位。其中，第一极柱2和第二极柱3均呈工字型结构。这样，可以使导电塑胶件4、第二绝缘件7、第一密封圈5、第二密封圈8和顶盖片1等零部件在工字型结构之间直接锁紧装配，防止其发生轴向移位；同时又可以省却传统T字型极柱还需与导电块进行铆接的工序，大大提高了装配效率，降低了生产成本。
优选地，如图5和图7所示，第一柱体部23和第一密封圈5之间还设置有第五基体部24，其由第一柱体部23的下端沿周向延伸形成；第二柱体部33和第二密封圈8之间还设置有第六基体部34，其由第二柱体部33的下端沿周向延伸形成。实际生产发现，在采用包胶注塑成型工艺形成导电塑胶件4和第二绝缘件7时，由于热熔体需要注入极柱的卡槽内，此时热溶体对套设在柱体部的密封圈具有一定的冲击力，这样很容易使密封圈损坏；因此，通过在柱体部和密封圈之间设置第五基体部24和第六基体部34，这样在采用包胶注塑的方式形成导电塑胶件4和第二绝缘件7时，第一密封圈5和第二密封圈8受到热溶体的冲击力将大大减小，从而有效避免第一密封圈5和第二密封圈8被高温热熔体冲坏。
优选地，第一基体部21和第五基体部24的尺寸均大于第一柱体部23的尺寸并小于第二基体部22的尺寸，第一安装孔11的尺寸分别大于第一基体部21和第五基体部24的尺寸并小于第二基体部22的尺寸；第三基体部31和第六基体部34的尺寸均大于第二柱体部33的尺寸并小于第四基体部32的尺寸，第二安装孔12的尺寸分别大于第三基体部31和第六基体部34的尺寸并小于第四基体部32的尺寸。这样能够保证第一极柱2和第二极柱3能够顺利安装于第一安装孔11和第二安装孔12。
优选地，第一基体部21、第二基体部22、第五基体部24和第一柱体部23为一体成型结构；导电塑胶件4通过包胶注塑成型的方式设置于第一基体部21、第一柱体部23、第一密封圈5和顶盖片1之间。采用包胶注塑成型的方式操作简便，并能够对各零部件进行有效紧固，从而进一步提高装配结构的可靠性。
优选地，第二极柱3为复合极柱，第二柱体部33和第六基体部34通过摩擦焊或熔接的方式与第四基体部32连接；第二绝缘件7通过包胶注塑成型的方式设置于第三基体部31、第二柱体部33、第二密封圈8和顶盖片1之间。
优选地，第一极柱2为铝极柱；第二极柱3为铜铝复合极柱，其中，第三基体部31、第五基体部24和第二柱体部33由铝基材制成，第四基体部32由铜基材制成。
优选地，第一绝缘件6、第二绝缘件7、第三绝缘件9、第一密封圈5和第二密封圈8均采用具有高耐温性能的绝缘塑胶制成，绝缘塑胶的耐热温度≥150℃，优选为≥300℃。例如，绝缘塑胶可以采用氟橡胶、聚醚醚酮、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯等。本发明采用高耐温性能的绝缘塑胶，这是因为，当电芯在一些滥用测试环境下，电芯表面温度会达到150℃以上，上述高温足以熔化普通的绝缘塑胶(如聚乙烯)，从而导致二次安全隐患的发生；而且，普通绝缘塑胶本身容易老化，在长期的使用过程中，经过反反复复的升温和降温，极易出现开裂和脱落，从而影响整个结构的稳定性；另外，普通绝缘塑胶在较高温环境下还会出现软化甚至熔化，无法循环使用。
优选地，导电塑胶件4的阻值为0.01～100000Ω，优选为10～10000Ω；耐热温度为≥150℃，优选为≥300℃；其中，导电塑胶件4包括导电组分和绝缘可塑组分；导电组分为石墨、导电炭黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管、半导体陶瓷、聚吡咯、聚对苯撑、聚苯硫醚、聚酞菁、聚苯胺、硅、锗、锡、铅、硒、镓、镉、锰、镍、钴、铁、铜、铝、锌和银中的至少一种；绝缘可塑组分为聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺-酰亚胺、聚苯并咪唑、聚全氟烷氧基、聚邻苯二甲酰胺、聚甲醛树脂、聚砜、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯树脂、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、聚对苯二甲酸丁二酯和氟橡胶中的至少一种。本发明由导电组分和绝缘可塑组分形成的导电塑胶件，一方面由于其耐热温度高、阻值范围宽，使得动力电池在热箱、穿钉和过充等滥用条件下依然具有良好的安全性能。另一方面，相比于碳化硅等陶瓷材料一致性差、成本高昂、装配易破裂等问题，本发明的导电塑胶件具有极高的可塑性和抗弯曲性能，因而其可碾成很薄的薄片，从而降低极柱的高度和重量。因此，本发明导电塑胶件不仅能够保证动力电池的安全性能，还能够提高电池的体积和质量能量密度。
优选地，顶盖片1设置有凸出于上表面的第一凸包15，第一凸包15在顶盖片1的下表面形成第一凸包收容部16，第一安装孔11设置于第一凸包15内，第二基体部22设置于第一凸包收容部16内；顶盖片1还设置有凸出于上表面的第二凸包17，第二凸包17在顶盖片1的下表面形成第二凸包收容部18，第二安装孔12设置于第二凸包17内，第四基体部32设置于第二凸包收容部18内。安装时将极柱上移入顶盖片1的凸包收容部中，在保证动力电池基本性能的同时，减小了极柱在壳体内部的高度，给电芯腾出了更大的安装空间，从而使动力电池的能量密度得到提升。
实施方式2
如图2所示，一种实施方式1所述的动力电池顶盖的装配方法，包括以下步骤：
步骤1)将第一密封圈5套设于第一极柱2的第五基体部24形成第一极柱2组件，将第二密封圈8套设于第二极柱3的第六基体部34形成第二极柱3组件；
步骤2)将第一极柱2组件安装于顶盖片1的第一安装孔11，将第二极柱3组件安装于顶盖片1的第二安装孔12；
步骤3)将第一绝缘件6安设于第二基体部22、第一密封圈5和顶盖片1之间，将第三绝缘件9安设于第四基体部32、第二密封圈8和顶盖片1之间；
步骤4)分别采用包胶注塑成型工艺，使导电塑胶件4紧固于第一基体部21、第一柱体部23、第一密封圈5和顶盖片1之间，使第二绝缘件7紧固于第三基体部31、第二柱体部33、第二密封圈8和顶盖片1之间；
步骤5)将防爆片142焊接于顶盖片1下端并密封防爆孔141，并在防爆孔141上贴覆保护膜143。
相比于现有技术，本发明装配方法工艺简单，操作简便，且装配结构稳固可靠，无需采用铆接或焊接工艺使T字型极柱与导电块连接，大大降低了生产成本，提高了生产效率，适于企业规模化应用。
实施方式3
如图12所示，一种动力电池，包括裸电芯20、电解液、容纳裸电芯20和电解液的电池壳体10、以及密封安装在电池壳体10上的顶盖，裸电芯20的正极耳30与顶盖上的第一极柱2电性连接，裸电芯20的负极耳40与顶盖上的第二极柱3电性连接，所述顶盖为实施方式1提供的动力电池顶盖。相比于现有的动力电池，本发明的动力电池装配零部件减少，结构紧凑可靠，既能有效保证电池的工作性能，又能有效提升电池的生产效率，降低电池的生产成本。
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。