极柱与集流体的连接结构及电池的制作方法

1.本技术属于电池技术领域，更具体地说，是涉及一种极柱与集流体的连接结构及电池。


背景技术：

2.随着市场对于电动汽车的快充需求不断提升，用户端对于大圆柱电池的容量和倍率要求也在不断提高，进而单颗电芯所需要承受的最大电流也越来越大。而限制大圆柱电芯过流能力的一大因素就是电池结构中不同部件的连接工艺。不同的连接工艺会形成不同有效连接面积，而有效连接面积的大小会直接影响该连接位置的在大电流下的局部发热情况。
3.目前，圆柱电芯的极柱与集流体/柄的连接多通过电阻点焊或超声波焊接的方法，这些工艺需要通过一根焊针穿过电芯中心孔到达工作平面，进而完成焊接。但受到电芯中心孔直径的限制，焊针的尺寸有限，进而限制了该工艺形成有效连接面积。


技术实现要素：

4.本技术实施例的目的在于提供一种极柱与集流体的连接结构，以解决现有技术中存在的极柱与集流体/柄通过电阻点焊或超声波焊接有效连接面积小容易造成局部发热现象的技术问题。
5.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种极柱与集流体的连接结构，包括极柱和集流体；所述极柱具有凹陷部，所述凹陷部沿着所述极柱的厚度方向设置；所述集流体具有凸起部，所述凸起部与所述凹陷部相配合并且彼此连接成激光焊接结构。
6.可选地，所述极柱上设有凹槽，所述凹槽位于所述极柱背离所述集流体的一侧，所述凹槽与所述凹陷部相对设置。
7.可选地，所述凹槽的深度小于或等于0.3mm。
8.可选地，所述凸起部为实心结构，以减少所述集流体在激光穿透焊接时的变形。
9.作为另一种可选方案，所述凸起部为空心结构，以减轻所述集流体的整体重量。
10.可选地，所述凸起部与所述凹陷部过渡配合。
11.作为另一种可选方案，所述凸起部与所述凹陷部间隙配合，以容纳电芯和集流体装配时产生的形位公差。
12.可选地，所述集流体的形状为盘状。
13.本技术还提供了一种电池，包括上述的一种极柱与集流体的连接结构，所述电池还包括电池外壳和电芯；所述电芯设置在所述外壳内；所述集流体与所述电芯连接；所述极柱与所述电池外壳连接。
14.可选地，所述电池还包括绝缘密封层，所述绝缘密封层设置在所述极柱与所述电池外壳之间的间隙中。
15.可选地，所述电池外壳包括电池壳体和电池盖；所述电池壳体具有开口，所述电池
盖盖合于所述开口处；所述电池壳体与所述电池盖围合形成容纳腔，所述电芯设置在所述容纳腔中；所述极柱与所述电池壳体的底部连接；或者是，所述极柱与所述电池盖连接。
16.本技术提供的极柱与集流体的连接结构的有益效果在于：与现有技术相比，本技术极柱与集流体的连接结构中，通过在集流体上设置凸起部与极柱的凹陷部配合，增加极柱与集流体的接触面积，极柱与集流体通过激光穿透焊接连接，相比于传统的电阻点焊方式，避免了使用焊针，且无需考虑焊针的发热和磨损，提高了极柱与集流体的有效接触面积，应用于电池结构中时，避免了大电流环境下造成局部发热现象，延长了电池中电芯的使用寿命；而且，通过在极柱上设置凹陷部，使极柱的局部厚度被减小(极柱的厚度值太大的话，不利于激光穿透极柱)，激光穿透极柱到达集流体的凸起部的距离缩短，有利于提高极柱与集流体通过激光穿透焊接连接的质量。
17.本技术提供的电池的有益效果在于：与现有技术相比，本技术的电池采用了极柱与集流体的连接结构，其中凸起部与所述凹陷部相配合并且彼此连接成激光焊接结构，具体可以通过激光穿透焊接的方式进行连接，也即极柱与集流体通过激光穿透焊接的方式进行连接，激光穿透焊接相比于常用的电阻点焊、超声焊接工艺，激光穿透焊接无需接触焊接面，因此焊接面的大小不受焊针以及电芯的中心孔的限制，极柱与集流体通过激光穿透焊接连接过程中，可以获得更大的有效焊接面积，有利于减小电芯内阻，避免焊接过程中局部发热，增加了电芯的过流能力。进一步地，激光穿透焊接无需在电芯中插入焊针，也无需考虑焊针的发热和磨损，简化了加工工艺，故在自动化和连续生产中，可以提高了加工效率和稳定性；此外，由于不使用焊针，也就不会发生焊针过热影响工艺稳定性的情形。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例一提供的一种极柱与集流体的连接结构的主视结构示意图；
20.图2为图1所示的一种极柱与集流体的连接结构的俯视结构示意图；
21.图3为沿图1中a-a线的剖视结构图；
22.图4为本技术实施例二提供的一种极柱与集流体的连接结构的主视结构示意图；
23.图5为图4所示的一种极柱与集流体的连接结构的俯视结构示意图；
24.图6为沿图4中b-b线的剖视结构图；
25.图7为本技术实施例二提供的一种极柱与集流体的连接结构中极柱的剖视结构示意图；
26.图8为本技术实施例提供的一种极柱与集流体的连接结构中集流体的剖视结构示意图；
27.图9为本技术实施例一提供的一种电池的剖视结构示意图；
28.图10为本技术实施例二提供的一种电池的剖视结构示意图。
29.其中，图中各附图标记：
30.100-极柱；101-凹陷部；102-凹槽；103-卡槽；
31.200-集流体；201-凸起部；
32.300-电池外壳；301-电池壳体；302-电池盖；
33.400-电芯；
34.500-绝缘密封层。
具体实施方式
35.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
36.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
37.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的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技术和简化描述，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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
39.现有技术中，圆柱电芯的极柱与集流体/柄的连接多通过电阻点焊或超声波焊接的方法，这些工艺需要通过一根焊针穿过电芯中心孔到达工作平面，进而完成焊接。但受到电芯中心孔直径的限制，焊针的尺寸有限，进而限制了该工艺形成有效连接面积，容易造成该连接位置的在大电流情况下的局部发热情况，影响电池使用寿命。
40.基于此，本技术实施例提供了一种极柱与集流体的连接结构。请一并参阅图1至图8，该极柱与集流体的连接结构，包括极柱100和集流体200，极柱100具有凹陷部101，凹陷部101沿着极柱100的厚度方向设置；集流体200具有凸起部201，凸起部201与凹陷部101相配合并且彼此连接成激光焊接结构，具体可以通过激光穿透焊接的方式进行连，即激光从极柱100背离集流体200一侧穿透极柱100，实现极柱100与集流体200的激光穿透焊接。
41.本实施例提供的极柱与集流体的连接结构，与现有技术相比，本实施例的极柱与集流体的连接结构，通过在集流体200上设置凸起部201与极柱100的凹陷部101配合，增加极柱100与集流体200的接触面积，极柱100与集流体200通过激光穿透焊接连接，相比于传统的电阻点焊方式，避免了使用焊针，且无需考虑焊针的发热和磨损，提高了极柱100与集流体200的有效接触面积，应用于电池结构中时，避免了大电流环境下造成局部发热现象，延长了电池中电芯的使用寿命。
42.进一步地，通过在极柱100上设置凹陷部101，使极柱100的局部厚度被减小(极柱100的厚度值太大的话，不利于激光穿透极柱100)，激光穿透极柱100到达集流体200的凸起部201的距离缩短，有利于提高极柱100与集流体200通过激光穿透焊接连接的质量。
43.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图4至图6，极柱100的表面设有凹槽102，凹
槽102位于极柱100背离集流体200的一侧，凹槽102与凹陷部101相对设置，即凹槽102与凹陷部101对称设置在极柱100的两侧，且凹槽102与凹陷部101沿着极柱100的厚度方向设置。
44.本实施例通过在极柱100上设置凹槽102，在激光穿透焊接过程中，凹槽102能够起到定位作用，使激光焊接设备能够在极柱100上迅速找到焊接的位置。
45.进一步地，在极柱100上设置凹槽102还能够用于容纳激光穿透焊接形成的凸起的焊斑，防止焊斑凸出极柱100的表面，能够提高极柱100表面的平整性。
46.在本技术的一个实施例中，凹槽102的深度小于或等于0.3mm。凹槽102的深度太深会使得极柱100的局部厚度变得更薄，影响极柱100整体的结构强度，甚至存在凹槽102与凹陷部101被打通的风险。经过试验证明，将凹槽102的深度控制在0.3mm以内，效果最佳。
47.在本技术的一个实施例中，集流体200的凸起部201为实心结构，采用实心结构，集流体200的整体强度高，结构稳定性好，而且激光穿透焊接时，不容易发生变形。
48.在本技术的一个实施例中，集流体200的凸起部201为空心结构，即凸起部201为薄壁结构，有利于集流体200的加工成型(例如：冲压成型)，提高了加工效率，同时还能够减轻集流体200的整体重量。
49.在本技术的一个实施例中，凸起部201与凹陷部101过渡配合，采用过渡配合，可以使极柱100和集流体200初步连接在一起，不会轻易松动，有利于后续对极柱100和集流体200实施激光穿透焊接工艺。
50.在本技术的一个实施例中，凸起部201与凹陷部101间隙配合，采用间隙配合，使得凸起部201与凹陷部101之间存在一定的间隙，该间隙可以容纳电芯400和集流体200装配时产生的形位公差。
51.在本技术的一个实施例中，集流体200的形状为盘状，集流体200采用盘状结构，更有利于汇集电流。
52.本实施例还提供了一种电池，请一并参阅图9和图10，电池包括上述的一种极柱与集流体的连接结构，电池还包括电池外壳300和电芯400；电芯400设置在外壳内；集流体200与电芯400连接；极柱100与电池外壳300连接。
53.本实施例提供的电池，与现有技术相比，本实施例的电池采用了极柱与集流体的连接结构，极柱100与集流体200通过激光穿透焊接连接，激光穿透焊接相比于常用的电阻点焊、超声焊接工艺，激光穿透焊接无需接触焊接面，因此焊接面的大小不受焊针以及电芯400的中心孔的限制，极柱100与集流体200通过激光穿透焊接连接过程中，可以获得更大的有效焊接面积，有利于减小电芯400内阻，避免焊接过程中局部发热，增加了电芯400的过流能力。
54.进一步地，激光穿透焊接无需在电芯400中插入焊针，也无需考虑焊针的发热和磨损，简化了加工工艺，故在自动化和连续生产中，可以提高了加工效率和稳定性；此外，由于不使用焊针，也就不会发生焊针过热影响工艺稳定性的情形。
55.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图9和图10，电池外壳300可以包括电池壳体301和电池盖302；电池壳体301具有开口(未图示)，电池盖302盖合于开口处；电池壳体301与电池盖302围合形成容纳腔，电芯400设置在容纳腔中；集流体200与电芯400连接；如图9所示，极柱100与电池盖302连接。
56.在本技术的另一个实施例中，如图10所示，极柱100还可以是连接在电池壳体301
的底部，电池壳体301的底部也就是电池壳体301远离电池盖302的一端。
57.本技术的一个实施例中，极柱100的截面呈工字型，如图7所示，极柱100上设有环状的卡槽103，卡槽103位于与凹陷部101相邻的极柱100的侧面，卡槽103用于电池外壳300与极柱100卡接，绝缘密封层500位于电池外壳300与卡槽103之间的间隙中。
58.在本技术的一个实施例中，请一并参阅图9和图10，电池还包括绝缘密封层500，绝缘密封层500设置在极柱100与电池外壳300之间的间隙中。可以理解的是，绝缘密封层500能够起到绝缘、密封的作用。
59.具体地，如图9所示，绝缘密封层500设置在极柱100与电池盖302之间的间隙中。可以理解的是，电池盖302上设有第一配合孔(未图示)，第一配合孔与极柱100的卡槽103配合连接。
60.在本技术的另一个实施例中，如图10所示，绝缘密封层500设置在极柱100与电池壳体301之间的间隙中。可以理解的是，电池壳体301的底部设有第二配合孔(未图示)，第二配合孔与极柱100的卡槽103配合连接。
61.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。