一种新型钢壳一体铆接结构电池及其装配方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种新型钢壳一体铆接结构电池及其装配方法。


背景技术：

2.在电动汽车和储能设备的快速发展下，电池的用量和性能也要求越来越高，电池的过流能力是电池性能的关键指标，如何提高电池的过流能力和结构可靠性、易加工性和成本控制是本领域的研发方向。
3.单体电池的基本形式一般有方形电池和圆柱形电池。圆柱形电池因其采用卷绕式加工，结构简单，生产效率高而被普及。圆柱电池有极柱(正极、负极)、电芯、外壳等几个部分，电芯极耳通过连接片与盖板的极柱嫁接连接，连接片在电池内部焊接，这种连接方式，连接片导入电池内需要进行折弯，折弯的连接片在电池内部两端占用电池一定的内部空间，导致电芯体积缩小，电池容量小，此种结构的电池可靠性有待提高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种新型钢壳一体铆接结构电池及其装配方法，以解决通过折弯的连接片连接电芯极耳与盖板的极柱的连接方式，折弯的连接片会在电池内部两端占用电池一定的内部空间，导致电芯体积缩小，电池容量小，结构可靠性不高的问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种新型钢壳一体铆接结构电池，包括:
7.钢壳，所述钢壳一端开口，另一端密封，所述钢壳的密封端开设极柱通孔：
8.正极极柱，穿设于所述极柱通孔内，所述正极极柱上开设有注液孔；
9.电芯，设置于所述钢壳内；
10.扁平形正极连接片，焊接于所述电芯一端；
11.扁平形负极连接片，焊接于所述电芯另一端；
12.负极基板，压合于所述钢壳的开口端；
13.其中，所述扁平形正极连接片与所述正极极柱焊接，所述扁平形负极连接片与所述负极基板贴合。
14.作为本发明进一步的方案：所述正极极柱包括极柱体和圆形台，所述极柱体设置于所述圆形台顶部中心，所述注液孔由所述极柱体顶端贯穿至所述圆形台底端。
15.作为本发明进一步的方案：还包括：
16.正极绝缘板，套设于所述极柱体外周，且所述正极绝缘板部分插接于所述极柱通孔内；
17.不锈钢环，套设于所述极柱体外周，且所述不锈钢环嵌设于所述正极绝缘板顶部；
18.正极压板，焊接于所述注液孔上端口；
19.正极密封圈，套设于所述极柱体外周，且所述正极密封圈底面贴合于所述圆形台
顶部，所述正极密封圈顶面至少贴合于所述钢壳内壁。
20.作为本发明进一步的方案：所述正极绝缘板包括一体连接的上绝缘环和下绝缘环，所述下绝缘环直径小于所述上绝缘环直径。
21.作为本发明进一步的方案：所述下绝缘环嵌设在所述极柱通孔内且套设在所述极柱体外周，所述下绝缘环底端与所述正极密封圈顶面贴合。
22.作为本发明进一步的方案：所述不锈钢环嵌设于开设在所述上绝缘环顶部的环形槽内。
23.作为本发明进一步的方案：所述极柱体外周设置有限位环，所述限位环压合在所述不锈钢环顶部。
24.作为本发明进一步的方案：还包括正极止动架，所述正极止动架套设在所述圆形台外周，所述正极止动架顶部贴合于所述钢壳内壁。
25.作为本发明进一步的方案：还包括负极密封圈，所述负极密封圈套设于所述负极基板外周。
26.以及一种新型钢壳一体铆接结构电池装配方法，包括以下步骤：
27.步骤一，将扁平形正极连接片和扁平形负极连接片分别焊接到电芯的两端：
28.步骤二，将正极极柱、正极绝缘板、不锈钢环、正极密封圈以及正极止动架按要求铆接在一起；
29.步骤三，将步骤一中的电芯从钢壳的开口端插入到钢壳内，扁平形正极连接片贴合到正极极柱后按压住电芯，从正极极柱的注液孔进行激光穿透焊接，将正极极柱和正极连接片焊接在一起；
30.步骤四，将负极密封圈套在负极基板上，并塞入钢壳的开口端，进行辊压，使负极基板与钢壳气密连接；
31.步骤五，从正极极柱注液孔向电芯内注电解液，注液完成后将正极压板焊接到注液孔上端口，完成电池装配。
32.本发明至少具有以下有益效果：
33.通过将扁平形正极连接片和扁平形负极连接片焊接在电芯两端，以及将正极极柱与正极绝缘板、不锈钢环、正极密封圈以及正极止动架铆接，并通过开设在正极极柱的注液孔进行激光穿透焊接，将正极极柱和正极连接片焊接在一起，负极基板通过辊压与钢壳和扁平形负极连接片连接，此种结构设置的电池，节省了钢壳内部空间，相对于折弯连接片的连接方式，在相同大小的钢壳内，本发明电池钢壳内可以放置体积更大的电芯，从而提高电池容量，且结构可靠性更高。
附图说明
34.下面结合附图对本发明作进一步的说明。
35.图1是本发明一种新型钢壳一体铆接结构电池整体结构剖面示意图；
36.图2是本发明钢壳结构剖面示意图；
37.图3是本发明正极结构立体剖面示意图；
38.图4是本发明负极结构立体剖面示意图；
39.图5是本发明正极结构平面剖视示意图；
40.图6是本发明负极结构平面剖视示意图；
41.图7是本发明正极极柱结构立体示意图；
42.图8是本发明正极绝缘板结构立体示意图。
43.图中：1、钢壳；2、极柱通孔；3、正极极柱；4、注液孔；5、电芯；6、扁平形正极连接片；7、扁平形负极连接片；8、负极基板；9、极柱体；10、圆形台；11、正极绝缘板；12、不锈钢环；13、正极压板；14、正极密封圈；15、上绝缘环；16、下绝缘环；17、限位环；18、正极止动架；19、负极密封圈。
具体实施方式
44.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
45.请参阅图1-8所示，本发明提供了一种新型钢壳一体铆接结构电池，包括钢壳1、正极极柱3、电芯5、扁平形正极连接片6、扁平形负极连接片7以及负极基板8；如图2所示，所述钢壳1的一端开口，另一端密封，钢壳1的密封端开设极柱通孔2；如图3、图4所示，电芯5是放置到钢壳1内的，扁平形正极连接片6焊接在电芯5一端，扁平形负极连接片7焊接在电芯5另一端，通过将扁平形正极连接片6和扁平形负极连接片7焊接在电芯5两端，可以提高扁平形正极连接片6和扁平形负极连接片7在钢壳1内的稳定性，正极极柱3穿设在极柱通孔2内，正极极柱3上开设有注液孔4，可从注液孔4进行激光穿透焊接将正极极柱3和扁平形正极连接片6焊接在一起，负极基板8压合于钢壳1开口端，且负极基板8与扁平形负极连接片7贴合，不需要将扁平形正极连接片6和扁平形负极连接片7折弯；此种结构设置的电池，节省了钢壳1内部空间，相对于折弯连接片的联接方式，在相同大小的钢壳1内，本发明电池钢壳1内可以放置体积更大的电芯5，从而提高电池容量，且可靠性更高。
46.如图7所示，为了使正极极柱3能更稳固的与其它部件铆接，正极极柱3优选设置为包括极柱体9和圆形台10，其中，极柱体9设置于圆形台10顶部中心，注液孔4由极柱体9顶端贯穿至圆形台10底端，圆形台10的直径大于极柱通孔2的孔径，如图5所示，装配后的圆形台10是位于钢壳1内的，极柱体9穿插过极柱通孔2并延伸至钢壳1外部。
47.如图3所示，本发明的一种新型钢壳1一体铆接结构电池除了上述结构外，还包括与正极极柱3铆接的正极绝缘板11、不锈钢环12、正极压板13、正极密封圈14和正极绝缘板11；正极绝缘板11套设于极柱体9外周，且正极绝缘板11部分插接于极柱通孔2内，不锈钢环12套设于极柱体9外周，且不锈钢环12嵌设于正极绝缘板11顶部；正极压板13焊接于注液孔4上端口；正极密封圈14套设于极柱体9外周，且正极密封圈14底面贴合于圆形台10顶部，正极密封圈14顶面至少贴合于钢壳1内壁，正极密封圈14用于防止电芯5内的电解液泄漏，同时也防止外部水气进入电池壳体内，提高电池的安全性和使用寿命。
48.具体来说，如图8所示，正极绝缘板11包括一体连接的上绝缘环15和下绝缘环16，下绝缘环16直径小于上绝缘环15直径；装配时，如图3所示，下绝缘环16嵌设在极柱通孔2内，下绝缘环16的内环气密套设在极柱体9外周，下绝缘环16的外环抵压在极柱通孔2的侧壁上，下绝缘环16的的底部端面贴合到正极密封圈14的顶端面上，正极绝缘板11起到保护
电池，防止电池短路的作用。
49.进一步的，在上绝缘环15顶部还开设有与不锈钢环12相适配的环形槽，不锈钢环12嵌设在环形槽内，对正极极柱3与正极绝缘板11进一步固定，提高电池结构的牢固性和可靠性。
50.进一步的，如图7所示，极柱体9外周设置有限位环17，限位环17压合在不锈钢环12顶部，从而使正极极柱3与正极绝缘板11、不锈钢环12、正极压板13、正极密封圈14以及正极绝缘板11铆接在一起时更加稳固，各部件之间连接更紧密。
51.可以理解的是，如图3所示，为了更进一步提高正极极柱3的稳定性，可以在圆形台10外周套设正极止动架18，正极止动架18顶部贴合于钢壳1内壁，通过设置正极止动架18能够对正极极柱3进行限位，避免正极极柱3晃动，更进一步提高本发明的新型钢壳1一体铆接结构电池的结构可靠性，从而提高电池的使用周期。如图4所示，负极基板8外周还套设有负极密封圈19，负极密封圈19通过辊压嵌设在钢壳1的开口端内，使负极基板8与钢壳1之间密封性更好。，防止电芯5内的电解液从开口端泄漏，同时也防止外部水气进入电池壳体内，提高电池的安全性和使用寿命。
52.本发明还提供了一种上述新型钢壳1一体铆接结构电池的装配方法，包括以下步骤：
53.步骤一，将扁平形正极连接片6和扁平形负极连接片7分别焊接到电芯5的两端，焊接可以采用电池生产领域专用的焊接工装进行激光焊接：
54.步骤二，将正极极柱3、正极绝缘板11、不锈钢环12、正极密封圈14以及正极止动架18按要求铆接在一起，具体来说，如图3所示，先将正极止动架18从钢壳1的开口端装配到钢壳1内，然后将正极密封圈14套设在正极极柱3的极柱体9上，然后将正极极柱3从钢壳1的开口端插入到钢壳1的极柱通孔2中，接着依次装配好正极绝缘板11和不锈钢环12，使这些部件铆接在一起形成一体稳定结构。
55.步骤三，将步骤一中的电芯5从钢壳1的开口端插入到钢壳1内，扁平形正极连接片6贴合到正极极柱3的圆形台10底部后按压住电芯5，从正极极柱3的注液孔4进行激光穿透焊接，按照与西安设定好的焊接参数，将正极极柱3和正极连接片焊接在一起；
56.步骤四，将负极密封圈19套在负极基板8上，并塞入钢壳1的开口端，进行辊压，使负极基板8与钢壳1气密连接；
57.步骤五，从正极极柱3注液孔4向电芯5内注电解液，注液完成后将正极压板13焊接到注液孔4上端口，完成电池装配。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示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发明和简化描述，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、以及特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
59.另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”等应做广义理解，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连接，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
60.以上对本发明的较佳实施例进行了详细说明，不能被认为用于限定本发明的实施
范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

技术特征：
1.一种新型钢壳一体铆接结构电池，其特征在于，包括:钢壳(1)，所述钢壳(1)一端开口，另一端密封，所述钢壳(1)的密封端开设极柱通孔(2)：正极极柱(3)，穿设于所述极柱通孔(2)内，所述正极极柱(3)上开设有注液孔(4)；电芯(5)，设置于所述钢壳(1)内；扁平形正极连接片(6)，焊接于所述电芯(5)一端；扁平形负极连接片(7)，焊接于所述电芯(5)另一端；负极基板(8)，压合于所述钢壳(1)的开口端；其中，所述扁平形正极连接片(6)与所述正极极柱(3)焊接，所述扁平形负极连接片(7)与所述负极基板(8)贴合。2.根据权利要求1所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，所述正极极柱(3)包括极柱体(9)和圆形台(10)，所述极柱体(9)设置于所述圆形台(10)顶部中心，所述注液孔(4)由所述极柱体(9)顶端贯穿至所述圆形台(10)底端。3.根据权利要求2所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，还包括：正极绝缘板(11)，套设于所述极柱体(9)外周，且所述正极绝缘板(11)部分插接于所述极柱通孔(2)内；不锈钢环(12)，套设于所述极柱体(9)外周，且所述不锈钢环(12)嵌设于所述正极绝缘板(11)顶部；正极压板(13)，焊接于所述注液孔(4)上端口；正极密封圈(14)，套设于所述极柱体(9)外周，且所述正极密封圈(14)底面贴合于所述圆形台(10)顶部，所述正极密封圈(14)顶面至少贴合于所述钢壳(1)内壁。4.根据权利要求3所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，所述正极绝缘板(11)包括一体连接的上绝缘环(15)和下绝缘环(16)，所述下绝缘环(16)直径小于所述上绝缘环(15)直径。5.根据权利要求4所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，所述下绝缘环(16)嵌设在所述极柱通孔(2)内且套设在所述极柱体(9)外周，所述下绝缘环(16)底端与所述正极密封圈(14)顶面贴合。6.根据权利要求5所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，所述不锈钢环(12)嵌设于开设在所述上绝缘环(15)顶部的环形槽内。7.根据权利要求6所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，所述极柱体(9)外周设置有限位环(17)，所述限位环(17)压合在所述不锈钢环(12)顶部。8.根据权利要求7所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，还包括正极止动架(18)，所述正极止动架(18)套设在所述圆形台(10)外周，所述正极止动架(18)顶部贴合于所述钢壳(1)内壁。9.根据权利要求8所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池,其特征在于，还包括负极密封圈(19)，所述负极密封圈(19)套设于所述负极基板(8)外周。10.根据权利要求1所述的一种新型钢壳一体铆接结构电池装配方法,用于装配权利要求9所述的新型钢壳(1)一体铆接结构电池，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，将扁平形正极连接片(6)和扁平形负极连接片(7)分别焊接到电芯(5)的两端：
步骤二，将正极极柱(3)、正极绝缘板(11)、不锈钢环(12)、正极密封圈(14)以及正极止动架(18)按要求铆接在一起；步骤三，将步骤一中的电芯(5)从钢壳(1)的开口端插入到钢壳(1)内，扁平形正极连接片(6)贴合到正极极柱(3)后按压住电芯(5)，从正极极柱(3)的注液孔(4)进行激光穿透焊接，将正极极柱(3)和正极连接片焊接在一起；步骤四，将负极密封圈(19)套在负极基板(8)上，并塞入钢壳(1)的开口端，进行辊压，使负极基板(8)与钢壳(1)气密连接；步骤五，从正极极柱(3)注液孔(4)向电芯(5)内注电解液，注液完成后将正极压板(13)焊接到注液孔(4)上端口，完成电池装配。

技术总结
本发明公开了一种新型钢壳一体铆接结构电池，包括钢壳、正极极柱、电芯、扁平形正极连接片、扁平形负极连接片以及负极基板，钢壳一端开口，另一端密封，钢壳的密封端开设极柱通孔：正极极柱穿设于极柱通孔内，正极极柱上开设有注液孔；电芯设置于钢壳内；扁平形正极连接片焊接于电芯一端；扁平形负极连接片焊接于电芯另一端；负极基板压合于钢壳的开口端；扁平形正极连接片与正极极柱焊接，扁平形负极连接片与负极基板贴合；上述结构的电池节省了钢壳内部空间，相对于折弯连接片的连接方式，在相同大小的钢壳内，本发明电池钢壳内可以放置体积更大的电芯，从而提高电池容量，且结构可靠性更高。靠性更高。靠性更高。


技术研发人员：王安辉 刘成士 张昌春 代俊伟 贺利锋
受保护的技术使用者：马鞍山盛世科技有限公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/14