一种具有防爆结构的极柱及采用其的电池顶盖的制作方法

本实用新型属于二次电池技术领域，尤其涉及一种具有防爆结构的极柱及采用其的电池顶盖。

背景技术：

目前主流的二次电池以外壳状态分类有硬壳电池、软包电池。其中硬壳又分为铝壳、塑料壳、钢壳等。针对硬壳电池，保证其安全性的必要方法一是保持电池内部空间为负压状态，以便释放压力防止电池鼓胀；二是设置防爆阀，在电池内部压力超过某一限值时，防爆阀爆破或开启，避免电池爆炸。

一般硬壳电池的防爆阀设置在盖板上，通常是圆形、方形或直槽口形。大部分防爆阀与盖板材质相同，如果是塑料壳电池，通常采用螺纹锁紧和/或橡胶圈挤压的方式密封，该方式密封效果较差；如果是铝壳或钢壳电池，采用激光焊接方式，密封效果优良，耐久性好。上述防爆阀设置在盖板上的形式存在占用盖板空间的问题。

针对上述问题，专利申请号为201410779563.5的专利申请提供了一种圆柱形动力电池注液防爆极柱结构，将注液孔、防爆阀都复合到同一极柱上，虽然解决了空间小的问题，但缺点也非常明显：防爆片需在电池注液后焊接，该位置作为注液孔，残留的电解液在激光焊接时易爆点或炸火，导致密封不良而失去密封和防爆作用，提高了废品率；且该方法使防爆阀处的激光焊接作为电池密封的最后一道工序，无法使电池内部处于负压状态，增加了电池鼓胀、厚度超限等不良风险。

针对上述问题，提供了一种能够解决现有技术中存在的密封效果差、废品率和不良率高问题的具有防爆结构的极柱及采用其的电池顶盖。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本实用新型提供一种具有防爆结构的极柱，能够解决现有技术存在的密封效果差、废品率和不良率高的问题。

本实用新型的另一个目的为，提出一种电池顶盖，其采用如以上所述的具有防爆结构的极柱。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

一种具有防爆结构的极柱，其包括极柱本体、防爆片和贯穿极柱本体设置的排气孔；

所述防爆片预设在排气孔的一端，防爆片与排气孔密封连接，且排气孔内具有防爆片开启的空间。

优选的，还包括保护膜，排气孔的两端为阶梯孔，位于排气孔两端的阶梯孔分别为第一端阶梯孔和第二端阶梯孔；

所述保护膜设置在第一端阶梯孔的台阶处，防爆片设置在第二端阶梯孔的台阶处。

优选的，所述排气孔包括从第二端到第一端依次设置的第一孔段、第二孔段、第三孔段和第四孔段；

其中，第一孔段的直径大于第二孔段的直径，第一孔段和第二孔段形成第二端阶梯孔；

第三孔段的直径大于第四孔段的直径，第三孔段和第四孔段形成第一端阶梯孔；

第二孔段的直径大于第三孔段的直径，并且第二孔段的长度不小于防爆片的半径。

优选的，所述极柱本体包括圆柱体和位于圆柱体一端的底座，且极柱本体的第一端面和第二端面均为光滑平面，所述极柱本体的第二端面用于与盖板密封。

优选的，所述防爆片的第一表面设置有刻痕或压痕，其第二表面与极柱本体的第二端面平齐。

优选的，所述防爆片与极柱本体之间通过激光焊接的方式密封连接。

一种电池顶盖，其中，包括如以上所述的具有防爆结构的极柱。

优选的，包括正极柱、负极柱、盖板、密封胶圈、下塑件、注液孔和上塑件；

所述正极柱和/或负极柱为具有防爆结构的极柱；

所述正极柱和负极柱穿设在盖板上，正极柱和负极柱上均套设有密封胶圈，正极柱和负极柱通过压缩密封胶圈与盖板密封连接；

上塑件和下塑件分别设置在盖板的第一面和第二面，所述正极柱和负极柱的第二端均套接有一个下塑件，通过注塑工艺在正极柱和负极柱第一端分别形成有上塑件，并能使盖板、密封胶圈、下塑件的位置相对固定；

在注液孔中从内到外依次设置有橡胶塞和铝钉。

优选的，所述正极柱通过正极转接片与正极耳连接，负极柱通过负极转接片与负极耳连接；

具有防爆结构的极柱对应的转接片上设置有与排气孔相对应的通孔，该通孔的直径大于排气孔下端的直径。

优选的，当单体电池之间串联和并联时，极柱之间通过连接排连接，至少连接排与极柱连接的一端设置有连接排通孔，连接排通孔直径不小于排气孔上端的直径；

当连接排与具有防爆结构的极柱连接时，连接排通孔与排气孔同心设置。

(三)有益效果

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的具有防爆结构的极柱，通过将防爆片集成设置在极柱上，节省了对电池顶盖上空间的占用；防爆片预设在排气孔的一端，具体的是指在电池装配之前预先将防爆片设置在排气孔上，使防爆片与极柱在电池装配过程中以组件的形式进行装配，故此，防爆片不会受到顶盖和外壳材质的影响，防爆片和极柱之间能够通过激光焊接的形式进行密封连接，提高了密封效果；由于，防爆片和极柱是提前进行焊接的，不会受到残留的电解液的影响，提高了成品率；排气孔内具有防爆片开启的空间，保证了防爆的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型具体实例提供的具有防爆结构的极柱的立体示意图；

图2为本实用新型具体实例提供的具有防爆结构的极柱的爆炸示意图；

图3为本实用新型具体实例提供的具有防爆结构的极柱的立体仰视图；

图4为本实用新型具体实例提供的顶盖的立体示意图；

图5为本实用新型具体实例提供的顶盖的仰视图；

图6为本实用新型具体实例提供的顶盖的爆炸示意图；

图7为本实用新型具体实例提供的正极铝转接片示意图；

图8为本实用新型具体实例提供的转接片与极柱激光焊接后的示意图(图中省略两个芯包和两对超声焊接垫片)；

图9为本实用新型具体实例提供的连接排示意图；

图10为本实用新型具体实例提供的三个电池通过连接排与极柱激光焊接进行串联的示意图。

【附图标记说明】

1：正极柱；2：防爆片；3：保护膜；4：负极柱；5：注液孔；6：密封胶圈；7：下塑件；8：盖板；9：橡胶塞；10：铝钉；11：第一上塑件；12：第二上塑件；13：正极转接片；14：负极转接片；15：圆弧形焊线；16：绝缘保护片；17：连接排；18：激光焊线；

101：第一孔段；102：第二孔段：103：第三孔段；104：第四孔段；105：正极圆柱体；106：正极底座；

401：负极圆柱体；402：负极底座；

130：转接片通孔；131：正极焊印区；141：负极焊印区；

170：连接排通孔。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

如图1至图3所示，本实用新型公开了一种具有防爆结构的极柱，其包括极柱本体、防爆片2和贯穿极柱本体设置的排气孔。

防爆片2预设在排气孔的一端，防爆片2与排气孔密封连接，且排气孔内具有防爆片2开启的空间。

在本实施方式中，通过将防爆片2集成设置在极柱上，节省了对电池顶盖上空间的占用；防爆片2预设在排气孔的一端，具体的是指在电池装配之前预先将防爆片2设置在排气孔上，使防爆片2与极柱在电池装配过程中以组件的形式进行装配，故此，防爆片不会受到顶盖和外壳材质的影响，防爆片2和极柱之间能够通过激光焊接的形式进行密封连接，提高了密封效果；由于，防爆片和极柱是提前进行焊接的，不会受到残留的电解液的影响，提高了成品率；排气孔内具有防爆片开启的空间，保证了防爆的可靠性。

极柱本体包括圆柱体和位于圆柱体一端的底座，具体的，圆柱体的直径为Ф10～Ф30mm，底座为圆形或方形。极柱本体的第一端面和第二端面均为光滑平面。后续分别与转接片、连接排17进行激光焊接。

具有防爆结构的极柱还包括保护膜3，排气孔的两端为阶梯孔，位于排气孔两端的阶梯孔分别为第一端阶梯孔和第二端阶梯孔。

保护膜3设置在第一端阶梯孔的台阶处，防爆片2设置在第二端阶梯孔的台阶处。在本实施方式中，通过保护膜3的设置可以防止灰尘、焊接连接排17时产生的焊渣、焊屑落入排气孔中。

具体的，排气孔包括从第二端到第一端依次设置的第一孔段101、第二孔段102、第三孔段103和第四孔段104。

其中，第一孔段101的直径大于第二孔段102的直径，第一孔段101和第二孔段102形成第二端阶梯孔。

第三孔段103的直径大于第四孔段104的直径，第三孔段103和第四孔段104形成第一端阶梯孔。

第二孔段102的直径大于第三孔段103的直径，并且第二孔段102长度不小于防爆片2的半径，通过此种设置形式，确保了排气孔内具有足够的防爆片2开启空间。

防爆片2为直径在Ф5～Ф20mm的圆形片或面积在25～450mm²的矩形片，厚度在0.1～2mm。其第一表面有刻痕或压痕，其第二表面与极柱本体的第二端面平齐，防爆片2与极柱本体之间通过激光焊接的方式密封连接。

保护膜3为直径在Ф5～Ф20mm的圆形片或面积在25～450mm²的矩形片，厚度在0.1～2mm。其中央有Ф0.1～Ф5的圆形保护膜通孔，该保护膜通孔的设置，保证了其在实现防尘、防止焊渣、焊屑落入排气孔目的的同时，还能够实现排气的功能。

保护膜3材质为PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、PE(聚乙烯)中的一种。

在本实施方式中，还提供了一种防爆结构的极柱的具体结构形式，其中，极柱和防爆片2均为铝合金材质，保护膜3为PP材质。

其中，极柱的圆柱体直径为Ф17，第四孔段104的直径为Ф7，第三孔段103和第四孔段104形成第一端阶梯孔的台阶处用于放置直径Ф8的保护膜3。极柱第二端为矩形底座，第一孔段101和第二孔段102形成的第二端阶梯孔的台阶处用于放置Ф14的防爆片2。其中防爆片2的第二端面与极柱的第二端面相平齐，在接触位置进行激光焊接密封。第二孔段102的截面直径为Ф12，第二孔段102的垂直距离为7mm，不小于防爆片2的半径R7mm。

如图4至图10所示，在本实施方式中，还提供了一种电池顶盖，其包括正极柱1、负极柱4、注液孔5、密封胶圈6、下塑件7、盖板8、上塑件、转接片和连接排17。

正极柱1、防爆片2、正极转接片13和连接排17的材质为铝、铝合金、不锈钢中的一种。为了便于焊接，正极柱1和防爆片2为相同的材质，进一步的，正极柱1和防爆片2由铝合金金制成。

其中，正极柱1为如以上所述的具有防爆结构的极柱。通常情况下负极柱底座402的材质为铜，正极柱底座106的材质为铝合金，防爆片2的材质为铝合金，铝合金和铜之间焊接不方便，因此，将正极柱1设置成具有防爆结构的极柱是一种优选方案，当然也不排出将负极柱4设置成具有防爆结构的极柱的可能性。如，在某些情况下负极柱4的底座也可以采用铝合金材质。

正极柱1和负极柱4穿设在盖板8上，正极柱1和负极柱4上均套设有密封胶圈6，正极柱1和负极柱4通过密封胶圈6与盖板8密封连接。

上塑件和下塑件7分别设置在盖板8的外侧和内侧，正极柱1和负极柱4分别通过一个上塑件与盖板8固定连接，固定正极柱1的上塑件为第一上塑件11，固定负极柱4的上塑件为第二上塑件12。

注液孔5从内到外依次设置有铝钉10和橡胶塞9。

正极柱1通过正极转接片13与正极耳连接，负极柱4通过负极转接片14与负极耳连接。正极转接片13上设置有与排气孔相对应的转接片通孔130，该转接片通孔130的直径大于排气孔下端的直径。具体的，正极转接片13，其主体为矩形薄片，厚度在0.5～3mm。其上设置的转接片通孔130是与防爆片2形状相对应的圆形或矩形通孔。

负极柱4包括位于第一端的铝质负极圆柱体401和位于第二端的矩形铜质负极底座402，负极底座402和负极圆柱体401通过摩擦焊接成型。正极柱1包括位于第一端的正极圆柱体105和位于第二端的矩形正极底座106，正极底座106和正极圆柱体105均是铝合金材质。相对应，与正极柱1连接的正极转接片13为铝合金材质，与负极柱4连接的负极转接片14为铜材质。

正极转接片13和负极转接片14上分别设置有正极焊印区域131和负极焊印区域141。在电池装配过程中，将正极转接片13和负极转接片14分别与两个芯包的正、负极耳进行超声波焊接，其中一个芯包的正、负极耳分别在正极焊印区131和负极焊印区域141焊接。焊印区的极耳上面分别有与极耳同材质的垫片，防止极耳焊裂。然后将电池顶盖翻转平放，将焊接有芯包的正极转接片13、负极转接片14放置于正极柱1、负极柱4的底座对应的位置(图中芯包省略未画出)，分别进行激光焊接。其中，正极转接片13与正极底座106熔融形成连续的圆弧形焊线15。该实例中正极转接片13和负极转接片14的厚度都是0.7mm，其中正极转接片13中心有Ф15的圆形通孔130。

当单体电池之间的串联和并联时，极柱之间通过连接排17连接，至少连接排17与正极柱1连接的一端设置有连接排通孔170，连接排通孔170直径不小于排气孔上端的直径，当连接排17与正极柱1连接时，连接排通孔170与排气孔同心设置。

具体的，当单体电池制作完成后，单体电池之间的串联和并联，采用在极柱上端面激光焊接连接排的方式。该实例电池盖板上粘贴有绝缘保护片16，电池间的连接排17为厚1mm的单层铝质长条薄片，其相应位置有若干个Ф8的圆形连接排通孔170，各个连接排通孔170与所焊接极柱同心。连接排17上的激光焊线18为连续圆弧线，焊线走位避开连接排通孔170和正极柱上的防爆片2，其将连接排17与极柱牢牢焊接在一起。

在本实施方式中，还提供了一种采用上述电池顶盖的电池，该电池的外壳为铝壳、塑料壳、钢壳或不锈钢壳。电池的形状为方形、圆柱形或异型。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理，这些描述只是为了解释本实用新型的原理，不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。