專利名稱：電池芯蓋、電池芯蓋組件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電池結構，尤其涉及一種電池芯蓋、包括該電池芯蓋的電池芯蓋組件及該電池芯蓋組件的制造方法。
背景技術：
一般而言，根據(jù)電池的形狀可將電池分為圓柱型與方型兩種，而電池之組成則包括電池殼體(電池芯外部之殼體)、電池芯蓋、及內(nèi)部之電池芯結構；將電池芯結構置入電池殼體中，再將電池芯蓋與電池殼體以焊接等方式密合后，最后將電解液注入電池內(nèi)，即完成電池之主要制造流程。電池芯結構主要由正極、負極、隔離膜等材料構成，而電池與電池芯結構間通常充斥電解液。正極材料通常決定電池之種類，例如鋰鈷電池(LiCo02)、鋰錳電池(LiMn02)、鋰鎳電池(LiNi02)及磷酸鋰鐵電池(LiFePCM)等，可通稱鋰離子電池，當然尚具有其它種類， 如鎳氫、鎳鎘電池等。通常，電池之形狀涉及到電池芯結構之制程與設計，例如圓筒型電池， 其電池芯結構通常為卷繞體，而方型電池，其電池芯結構通常為疊片體。疊片體之制程一般包括Z字型疊片法，該方法請參考中國專利第CN 101485033號揭示之內(nèi)容；隔離膜制袋法，該方法請參考中國專利第CN 101174681號揭示之內(nèi)容；隔離膜切片法，該方法請參考中國專利第CN 101405911號揭示之內(nèi)容。以疊片法為例，正/負極是由正/負極材料涂布于極片后，再加上極耳以便將電導出，最后再以隔離膜隔開正/負極而成，如此則避免短路。如果正極與負極之極耳皆為同一方向，則電池之電池芯蓋必須做相應之設計，將輸出端子制作于電池芯蓋上。由于輸出端子都在同側，且通常會做在電池芯蓋上，因此，電池芯蓋之絕緣、連接方式等設計就顯得相當重要。好的絕緣設計，可以避免電池內(nèi)部短路；好的連接方式，可以充分利用電池殼體內(nèi)部之空間，又具有穩(wěn)固耐沖撞等特性。然而，現(xiàn)有方型電池之設計有幾個盲點。首先，方型電池的電池芯蓋連接端子之固定方式，通常是利用螺絲而直接將疊片體之極耳鎖定于電池芯蓋上，具體請參考中國專利第CN101174681號揭示之內(nèi)容；或是利用鉚釘直接將疊片體之極耳鉚在電池芯蓋上。然而，在各種實際應用的場合中，上述物理固定之方式容易松動，于是極可能造成漏液情形的發(fā)生。此外，疊片體內(nèi)各極片之極耳也是以物理方式連接，接觸內(nèi)阻較大，單位為毫歐姆，通常為超聲波焊接之疊片體極耳接觸內(nèi)阻之好幾倍。其次，為了避免內(nèi)部的極耳碰觸到電池芯蓋而造成短路的可能性，又必須做額外的絕緣設計，于是增加了電池芯整體的體積。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電池芯蓋，該電池芯蓋節(jié)省空間且連接牢固。具體技術方案如下一種電池芯蓋包括電池芯蓋板、分別設置在電池芯蓋板相對兩側的導電端子與電池芯蓋極耳、固持件以及絕緣墊，所述固持件將所述電池芯蓋、導電端子、電池芯蓋極耳連接在一起，所述絕緣墊將所述導電端子、所述電池芯蓋與所述電池芯蓋極耳電性隔離。 進一步地，所述導電端子包括安裝于電池芯蓋上的安裝部及自所述安裝部延伸出
并可與外部設備連接的導接部。 進一步地，所述導接部具有螺紋結構。進一步地，所述固持件為鉚釘，所述導電端子、電池芯蓋板、電池芯蓋極耳及絕緣墊通過鉚釘鉚接于一體。進一步地，所述絕緣墊包括位于電池芯蓋板一側、用以電絕緣所述導電端子與電池芯蓋板的第一絕緣部、位于電池芯蓋板另一側、用于電絕緣所述電池芯蓋板與電池芯蓋極耳的第二絕緣部。進一步地，所述絕緣墊還包括連接第一絕緣部與第二絕緣部并電絕緣所述固持件與電池芯蓋板的連接部。進一步地，所述電池芯蓋板開設有蓋孔供所述固持件穿過，所述絕緣墊的連接部包覆于所述蓋孔內(nèi)壁上。進一步地，所述絕緣墊的截面呈工字型。進一步地，所述導電端子為臺階螺絲，是以冷沖壓方式制造而成。進一步地，所述電池芯蓋極耳包括正極極耳與負極極耳。進一步地，所述正極極耳的材料為鋁，所述負極極耳的材料為銅鍍鎳。進一步地，所述電池芯蓋極耳為片狀結構。進一步地，所述電池芯蓋進一步包括一絕緣片，所述絕緣片為片狀結構。進一步地，所述絕緣片上開設有開口供所述電池芯蓋極耳穿過。本發(fā)明的目的還在于提供一種電池芯蓋組件，該電池芯蓋組件可防止電池內(nèi)的電解液漏出、避免短路、節(jié)省空間且連接牢固。具體技術方案如下一種電池芯蓋組件，包括電池芯，所述電池芯包括疊片體及疊片體極耳，所述電池芯蓋組件還包括前述的電池芯蓋。進一步地，所述疊片體由若干片極片疊置而成，每一極片具有一極耳，所述疊片體極耳是由若干片極耳通過超聲波焊接方式焊為一體而成，包括正極極耳與負極極耳。進一步地，所述疊片體極耳與所述電池芯蓋極耳電性連接，并形成M型極耳結構。本發(fā)明的目的還在于提供一種電池芯蓋組件的制造方法，該方法制造出的電池芯蓋組件可防止電池內(nèi)的電解液漏出、避免短路、節(jié)省空間且連接牢固。具體技術方案如下一種電池芯蓋組件的制造方法，包括以下步驟 提供電池芯蓋板，將所述電池芯蓋板置入注塑機；
于所述電池芯蓋板上注塑成型絕緣墊；
提供臺階螺絲做導電端子，將所述導電端子置于電池芯蓋板上方； 提供電池芯蓋極耳，將所述電池芯蓋極耳置于電池芯蓋板下方； 提供鉚釘，所述鉚釘以鉚接方式將所述導電端子、所述絕緣墊、所述電池芯蓋板及所述電池芯蓋極耳固定；
提供電池芯結構，將所述電池芯結構的極耳與電池芯蓋極耳以超聲波焊的方式焊接于一體。
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進一步地，還包括以冷沖壓的方式制造所述臺階螺絲。進一步地，將電池芯結構的極耳與電池芯蓋極耳進行焊接前，還包括將電池芯結構的極耳與電池芯蓋極耳分別進行彎折的步驟。相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明電池芯蓋節(jié)省空間且連接牢固；電池芯蓋組件可防止電池內(nèi)的電解液漏出、避免短路、節(jié)省空間且連接牢固。


圖1是本發(fā)明電池芯蓋組件組裝于電池的立體圖。圖2是本發(fā)明電池芯蓋組件的立體示意圖。圖3是本發(fā)明電池芯蓋組件的另一立體示意圖(電池外殼被省略)。圖4是本發(fā)明電池芯蓋組件的另一視角的立體示意圖。圖5是圖1所示電池的局部立體圖(電池外殼被省略)。圖6是本發(fā)明電池芯蓋組件的側視示意圖。圖7是圖1所示電池的電池芯極耳與電池芯蓋極耳焊接前的示意圖。圖8是圖6之結合示意圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細描述。請參閱圖1至圖5所示，本發(fā)明電池芯蓋組件300收容于電池100的電池外殼200 內(nèi)。電池外殼200內(nèi)充滿電解液。所述電池芯蓋組件300包括電池芯蓋(未標號)以及電池芯結構20。本發(fā)明電池芯蓋包括電池芯蓋板30、設置在電池芯蓋板30 —側的導電端子10、 設置在電池芯蓋板30另一側的電池芯蓋極耳41、42、固持件50以及絕緣墊70。如圖2、圖3所示，所述導電端子10包括安裝部12以及自安裝部12延伸而出用于與外部設備(圖未示)連接的導接部11。在本實施例中，所述導接部11上設有螺紋111用以與外部設備螺紋鎖緊，所述安裝部12呈長橢圓形?？梢岳斫猓灰m應電池100的寬度， 安裝部12的形狀并無特別限制。所述安裝部12上設有貫穿安裝部12的鉚接孔。所述導電端子10的橫截面呈臺階狀。所述導電端子10包括正極端子IOa與負極端子10b，主要材料均為黃銅。為了區(qū)分正極與負極，會于黃銅外側額外加上膜層。所述膜層是電鍍在導電端子10上的，材料一般為鎳或者青銅。所述導電端子10作為輸出端子，亦稱為極柱，主要用途是將電池芯結構20的電從電池100內(nèi)導出至電池100外部，并可鎖緊。所述導電端子10以冷沖壓方式制造，包括如下步驟 將長銅棒裁切成料棒，所述料棒長為15-20毫米；
將所述料棒放入冷沖壓模具內(nèi)將一端打扁成圓餅狀，沖模該料棒形成用以安裝到電池 100上的安裝部12，并將安裝部12裁切成長橢圓形； 使用螺絲機在料棒上搓出具有螺紋111的導接部11 ； 清洗步驟，所述清洗方法為超聲波清洗；及
在清洗后的導電端子10上形成膜層，依照導電端子10的正極或是負極分別電鍍不同材料。
以冷沖壓方式所制造出來的導電端子10的扭力較大，可達10牛頓.米?，F(xiàn)有技術中，主要利用車切加工制造導電端子，然而，以車切加工制造出來的導電端子扭力較小， 最多到3牛頓.米即會滑牙。所述滑牙是指剛開始鎖螺絲似乎有鎖緊，但是再鎖深一點又松掉的現(xiàn)象。因此，以冷沖壓方式制造出來的導電端子10更加不容易發(fā)生滑牙。所述電池芯結構20包括疊片體(未標號)及電池芯極耳21、22，所述電池芯極耳 21，22與電池芯蓋極耳41、42機械及電性連接在一起，具體細節(jié)將在本文后段闡述。所述電池芯極耳21、22包括正極極片極耳21及負極極片極耳22。所述疊片體是由多片極片疊置而成，每一極片具有一極耳。所述正、負電池芯極耳21、22分別由多片極片上的極耳以超聲波焊接的方式焊成一體而形成。所述電池芯蓋板30的材料可與電池外殼200 —致，比如均可為鋁。所述電池芯蓋板30的形狀為方形。其尺寸設計主要是配合電池外殼200的開口大小，以便相互接合。同時，預留四個貫穿的蓋孔(圖未示)供絕緣墊70與固持件50穿設。所述電池芯蓋板30將電池100密封，四個蓋孔的內(nèi)側表面皆以絕緣墊70包覆，再將固持件50，比如鉚釘?shù)?，穿過其中以鉚接。所述電池芯蓋極耳包括正電池芯蓋極耳41及負電池芯蓋極耳42。所述正、負電池芯蓋極耳41、42的材料不同，正電池芯蓋極耳41的材料為鋁，負電池芯蓋極耳42的材料為銅鍍鎳。所述電池芯蓋極耳材料的選取原則為正電池芯極耳21材料需與其連接的正電池芯蓋極耳41材料一致，負極亦同。所述電池芯蓋極耳41、42為片狀金屬，其寬窄取決于過電流的大小。電流越大，電池芯蓋極耳41、42的寬度越大。例如25安時的電池芯蓋極耳寬度一般為2(Γ25毫米，16安時的電池芯蓋極耳寬度一般為15 20毫米，12安時的電池芯蓋極耳寬度一般為1(Γ15毫米。所述電池芯蓋極耳被鉚釘50鉚接于電池芯蓋板30上，用于與電池芯極耳焊接，并與電池芯極耳共同形成M字型極耳結構。所述正電池芯蓋極耳41與正極極片極耳21通過超聲波焊接連接。所述負電池芯蓋極耳42與負極極片極耳22通過超聲波焊接連接。所述電池芯蓋組件300還可進一步包括設置在電池芯結構20與電池芯蓋板30之間的絕緣片60。所述絕緣片60上進一步設有通孔(未標號)，所述電池芯蓋極耳41、42穿過絕緣片60的通孔與電池芯極耳21、22機械及電性連接在一起。請參閱圖3至圖6所示，所述電池芯極耳21、22包括與電池芯結構20疊片體連接的第一連接部211、221及與電池芯蓋極耳41、42連接的第一結合部212、222。所述電池芯蓋極耳41、42包括與電池芯蓋板30連接的第二連接部411、421及與第二連接部411、421 連接并與第一結合部212、222連接的第二結合部412、422。所述正電池芯極耳21與正電池芯蓋極耳41機械及電性連接后的橫截面呈M字型。所述負電池芯極耳22與負電池芯蓋極耳42機械及電性連接后的橫截面大致呈M字型。采用該種M字型的連接方式，則所述電池芯蓋板30與電池芯結構20之間的距離小于等于10毫米，從而減少電池殼體200內(nèi)部空間的浪費。該種M字型的連接方式可方便使用超聲波焊接，超聲波焊接可減少接觸內(nèi)阻。另外，該種M字型極耳結構也使得連接更加牢固。如圖2所示，所述固持件50將電池芯蓋板30、導電端子10、電池芯蓋極耳41、42機械及電性地連接在一起。本實施例中，所述固持件50為鉚釘，所述導電端子10、電池芯蓋板 30、電池芯蓋極耳41、42及絕緣墊70通過鉚釘鉚接固持在一起。鉚釘?shù)牟牧现饕獮殇X，也可以為紅銅或其他同等性能的材料。所述鉚釘50的形狀為圓型柱狀，具有類似梯型的頭， 較大頭位于電池芯蓋板30的下方。所述鉚釘50的尺寸為頭部寬度可為7 10毫米，厚度可為0. 8^1. 5毫米，桿徑可為3. 5飛毫米，高度根據(jù)電池芯蓋板30的尺寸作相應調(diào)整。導電端子10安裝部12上的四個鉚接孔之洞壁皆以絕緣墊70包覆，再將鉚釘50穿過予以鉚接。本實施例中，利用鉚接方式固定導電端子10、絕緣墊70、電池芯蓋板30以及電池芯蓋極耳41、42。所述絕緣片60為絕緣體，其材料可為塑料。所述絕緣片60的形狀為一片狀絕緣體，可為方形，片體中間劃出兩道方形開口，以利電池芯蓋極耳41、42穿過該絕緣片60。所述絕緣片60的功效為避免電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42連接的部分接觸到電池芯蓋板30。如圖6與圖7所示，所述絕緣墊70包括位于電池芯蓋板30 —側的用以電絕緣導電端子10與電池芯蓋板30的第一絕緣部71、位于電池芯蓋板30另一側用于電絕緣電池芯蓋板30與電池芯蓋極耳41、42的第二絕緣部72、及位于連接第一絕緣部71與第二絕緣部 72并電絕緣固持件50與電池芯蓋板30的連接部(圖未示)。所述第一絕緣部71部分地包覆在電池芯蓋板30上方，所述第二絕緣部72部分地包覆在電池芯蓋板30下方，所述連接部覆蓋電池芯蓋板30蓋孔內(nèi)壁上，所述蓋孔是使得鉚釘50可以穿過電池芯蓋板30。所述絕緣墊70的材料為PP (聚丙烯)，亦可為其它絕緣且耐電解液腐蝕的材料，于此不一一列舉。所述絕緣墊70具有工字型剖面形狀。在俯視方向上為呈方型，且四端圓角?？梢岳斫獾兀鼋^緣墊70面積須比導電端子10安裝部12的面積大，也要比電池芯蓋極耳41、42 的面積大，俯視方向上亦可為其他形狀。所述絕緣墊70的加工方法是將電池芯蓋板30先置入注塑機，然后以射出成型之方式做出橫截面為工字型之絕緣結構。因為導電端子10、 電池芯蓋板30、電池芯極耳21、22，及電池芯蓋極耳41、42均為金屬材料，所以所述絕緣墊 70的用途為避免正負極短路。具體而言，所述絕緣墊70用于同時隔離電池芯蓋板30與鉚釘50、隔離電池芯蓋板30與電池芯蓋極耳41、42、隔離電池芯蓋板30與導電端子10之間的電連接。在本發(fā)明中，所述絕緣片60與絕緣墊70構成雙層絕緣結構，使得電池的絕緣效果更佳。所述電池芯蓋組件300的制造方法，包括以下步驟
提供電池芯結構20，所述電池芯結構20設有電池芯極耳21、22 ； 提供電池芯蓋板30，將所述電池芯蓋板30置入注塑機； 在電池芯蓋板30上注塑成型絕緣墊70 ； 提供導電端子10，將導電端子10置于電池芯蓋板30 —側； 提供電池芯蓋極耳41、42，將電池芯蓋極耳41、42置于電池芯蓋板30另一側； 提供固持件50，所述固持件50將電池芯蓋板30、絕緣墊70、導電端子10及電池蓋極耳 41、42機械及電性地固持連接在一起；
將所述電池芯蓋極耳41、42與電池芯極耳21、22以超聲波焊接的方式機械及電性連接在一起。在以上步驟中，所述導電端子10、電池芯蓋極耳41、42及固持件50均通過絕緣墊 70而與電池芯蓋板30相絕緣。所述電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42的機械及電性連接是使用超聲波焊方式將兩者焊接熔解在一起。
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如圖8所示，焊接電池芯蓋極耳與電池芯極耳之前，先將電池芯蓋極耳的第二連接部411、421鉚接于電池芯蓋板30上，再將電池芯蓋極耳折彎使得第二連接部411、421與第二結合部412、422垂直。同時，將電池芯蓋極耳也折彎使得第一連接部211、221與第一結合部212、222的夾角也呈90度，也即相互垂直。然后，將電池芯蓋極耳與電池芯極耳按照正、負極兩兩對應。接著，以超聲波焊方式將兩者焊接于一體。最后，將電池芯蓋板30翻轉固定后使得所述電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42連接后的橫截面大致呈M字型， 如圖6所示，也即最后形成M字型極耳連接結構。在本發(fā)明中，電池芯蓋組件300使用鉚接的固定方式，可避免產(chǎn)生類似螺絲松動的現(xiàn)象，且可避免電池漏液的可能性，整體結構得以精簡。另外，本發(fā)明電池芯蓋組件避免短路的效果良好同時可實現(xiàn)大量生產(chǎn)。除此以外，電池芯極耳21、22與電池芯蓋極耳41、42 采用超聲波焊接的連接方式并凹折成M字型，從而可以節(jié)省空間且焊接牢固。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種電池芯蓋，其特征在于所述電池芯蓋包括電池芯蓋板(30)、分別設置在電池芯蓋板相對兩側的導電端子(10)與電池芯蓋極耳(41，42)、固持件(50)以及絕緣墊(70)， 所述固持件將所述電池芯蓋、導電端子、電池芯蓋極耳連接在一起，所述絕緣墊將所述導電端子、所述電池芯蓋與所述電池芯蓋極耳電性隔離。
2.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述導電端子包括安裝于電池芯蓋上的安裝部(12)及自所述安裝部延伸出并可與外部設備連接的導接部(11)。
3.如權利要求2所述的電池芯蓋，其特征在于所述導接部具有螺紋結構。
4.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述固持件為鉚釘，所述導電端子、電池芯蓋板、電池芯蓋極耳及絕緣墊通過鉚釘鉚接于一體。
5.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述絕緣墊包括位于電池芯蓋板一側、 用以電絕緣所述導電端子與電池芯蓋板的第一絕緣部(71)、位于電池芯蓋板另一側、用于電絕緣所述電池芯蓋板與電池芯蓋極耳的第二絕緣部(72 )。
6.如權利要求5所述的電池芯蓋，其特征在于所述絕緣墊還包括連接第一絕緣部與第二絕緣部并電絕緣所述固持件與電池芯蓋板的連接部。
7.如權利要求6所述的電池芯蓋，其特征在于所述電池芯蓋板開設有蓋孔供所述固持件穿過，所述絕緣墊的連接部包覆于所述蓋孔內(nèi)壁上。
8.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述絕緣墊的截面呈工字型。
9.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述導電端子為臺階螺絲，是以冷沖壓方式制造而成。
10.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述電池芯蓋極耳包括正極極耳與負極極耳。
11.如權利要求10所述的電池芯蓋，其特征在于所述正極極耳的材料為鋁，所述負極極耳的材料為銅鍍鎳。
12.如權利要求10所述的電池芯蓋，其特征在于所述電池芯蓋極耳為片狀結構。
13.如權利要求1所述的電池芯蓋，其特征在于所述電池芯蓋進一步包括一絕緣片 (60)，所述絕緣片為片狀結構。
14.如權利要求13所述的電池芯蓋，其特征在于所述絕緣片上開設有開口供所述電池芯蓋極耳穿過。
15.一種電池芯蓋組件，包括電池芯結構(20)，所述電池芯結構包括疊片體及疊片體極耳(21、22)，其特征在于所述電池芯蓋組件還包括如權利要求1-15中任意一項所述的電池芯蓋。
16.如權利要求15所述的電池芯蓋組件，其特征在于所述疊片體由若干片極片疊置而成，每一極片具有一極耳，所述疊片體極耳是由若干片極耳通過超聲波焊接方式焊為一體而成，包括正極極片極耳與負極極片極耳。
17.如權利要求16所述的電池芯蓋組件，其特征在于所述疊片體極耳與所述電池芯蓋極耳電性連接，并形成M型極耳結構。
18.一種電池芯蓋組件的制造方法，其特征在于包括以下步驟提供電池芯蓋板，將所述電池芯蓋板置入注塑機；于所述電池芯蓋板上注塑成型絕緣墊；提供臺階螺絲做導電端子，將所述導電端子置于電池芯蓋板上方； 提供電池芯蓋極耳，將所述電池芯蓋極耳置于電池芯蓋板下方； 提供鉚釘，所述鉚釘以鉚接方式將所述導電端子、所述絕緣墊、所述電池芯蓋板及所述電池芯蓋極耳固定；提供電池芯結構，將所述電池芯結構的極耳與電池芯蓋極耳以超聲波焊的方式焊接于一體。
19.如權利要求18所述的電池芯蓋組件的制造方法，其特征在于還包括以冷沖壓的方式制造所述臺階螺絲。
20.如權利要求18所述的電池芯蓋組件的制造方法，其特征在于將電池芯結構的極耳與電池芯蓋極耳進行焊接前，還包括將電池芯結構的極耳與電池芯蓋極耳分別進行彎折的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電池芯蓋、包括該電池芯蓋的電池芯蓋組件以及該電池芯蓋組件的制造方法。所述電池芯蓋包括電池芯蓋板(30)、分別設置在電池芯蓋板相對兩側的導電端子(10)與電池芯蓋極耳(41、42)、固持件(50)以及絕緣墊(70)，所述固持件將所述電池芯蓋、導電端子、電池芯蓋極耳連接在一起，所述絕緣墊將所述導電端子、所述電池芯蓋與所述電池芯蓋極耳電性隔離。相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明電池芯蓋節(jié)省空間且連接牢固；電池芯蓋組件可防止電池內(nèi)的電解液漏出、避免短路。
文檔編號H01M2/14GK102420295SQ20111039518
公開日2012年4月18日 申請日期2011年12月2日 優(yōu)先權日2011年12月2日
發(fā)明者宋華斌, 黃仁治 申請人:冠碩新能源(香港)有限公司, 蘇州冠碩新能源有限公司