一种焊接件、圆柱电池及用电设备的制作方法

1.本实用新型属于电池技术领域，具体涉及一种焊接件、圆柱电池及用电设备。


背景技术：

2.通常情况下，圆柱电池的壳体作为负极，然而，负极极耳与钢壳内壁或者负极盖板焊接往往存在焊接工艺难度大的问题。
3.此外，负极极耳通过负极集流盘与钢壳内壁或负极盖板焊接的方式，焊接工艺仍然较复杂，且负极集流盘通过折叠与盖板焊接或者负极集流盘通过竖边与钢壳内壁焊接，会占用一定的钢壳内部空间，降低电芯的体积能量密度。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种焊接件，以解决极耳焊接难度大的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种焊接件，包括主体以及由所述主体部分沿其厚度方向向外凸出形成的第一凸体，所述第一凸体用于抵接在电池的极耳端面。
6.进一步地，所述主体背向所述第一凸体的一端面向外凸出形成有第二凸体，所述第二凸体和所述第一凸体错位分布。
7.进一步地，所述主体在其厚度方向上设置有贯穿孔，所述贯穿孔位于所述主体的中部位置。
8.进一步地，所述焊接件的材料为锡、铅、镉、锑、铟和铋中的任意一种。
9.进一步地，所述焊接件的熔点小于或等于232℃。
10.本实用新型的目的之二在于：提供了一种圆柱电池，包括壳体、电芯、盖板和上述的焊接件，所述壳体内部中空以形成有容纳电芯的容置腔；所述电芯设置在所述容置腔内，所述电芯两端分别向外引出第一极耳以及与所述第一极耳极性相反的第二极耳；所述盖板设置于所述壳体的一端口，且所述盖板和所述壳体密封连接；所述焊接件设置在所述盖板和所述第一极耳之间，其中，所述焊接件具有第一状态和第二状态，当处于第一状态时，所述焊接件与所述第一极耳抵接并对所述电芯进行限位；当处于第二状态时，所述焊接件分别与所述第一极耳和所述盖板电连接。
11.进一步地，还包括极柱和集流构件，所述集流构件和所述第二极耳电性连接，所述极柱一端穿过所述壳体并与所述集流构件连接。
12.进一步地，所述极柱和所述壳体之间设置有第一绝缘件，所述第一绝缘件包括第一基部、第二基部和第三基部，所述第一基部、所述第二基部和所述第三基部围设形成具有一环形卡槽的工字型结构，在所述极柱的轴线方向上，所述第二基部被配置在所述极柱和所述壳体之间，用于密封所述极柱和所述壳体之间的间隙。
13.进一步地，还包括第二绝缘件，所述第二绝缘件包括绝缘部以及由所述绝缘部向
外凸出形成的延伸部，所述绝缘部设置在所述集流构件和所述壳体之间，所述延伸部设置在所述电芯和所述壳体之间。
14.本实用新型的目的之三在于：提供了一种用电设备，包括上述的圆柱电池。
15.本实用新型的有益效果在于：一种焊接件，包括主体以及由所述主体部分沿其厚度方向向外凸出形成的第一凸体，所述第一凸体用于抵接在电池的极耳端面。本实用新型提供了一种焊接件，其用于焊接极耳，采用本实用新型提供的焊接件，无需对极耳进行模切等预处理，可以将极耳直接与钢壳内壁或盖板等焊接在一起，无需设置集流构件，从而提高了钢壳内部的空间利用率，提高了电池的体积能量密度。
附图说明
16.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
17.图1为本实用新型实施例中的圆柱电池的结构示意图之一；
18.图2为本实用新型实施例中的圆柱电池的结构示意图之二；
19.图3为本实用新型实施例中的第一绝缘件的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例中的电芯的结构示意图。
21.其中，附图标记说明如下：
22.1、主体；11、第一凸体；12、第二凸体；13、贯穿孔；2、壳体；3、电芯； 31、第一极耳；32、第二极耳；4、盖板；5、极柱；6、集流构件；7、第一绝缘件；71、第一基部；72、第二基部；73、第三基部；8、第二绝缘件；81、绝缘部；82、延伸部。
具体实施方式
23.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
24.在申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
25.在申请的描述中，电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本技术中所提到的电池可以包括电池模块或电池包等。电池一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体。箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
26.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中
间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
27.以下结合附图1～4对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
28.参见图1～2所示，本具体实施方式提供了一种圆柱电池，其包括外壳、电芯 3和电解液。
29.在本实施例中，电芯3两端分别向外引出第一极耳31以及与第一极耳31极性相反的第二极耳32，第一极耳31为正极极耳或负极极耳，相对应地，第二极耳 32为负极极耳或正极极耳。
30.电芯3由正极极片、负极极片和隔膜经过卷绕后形成。电池主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的至少一个表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔膜的材质可以为聚丙烯(polypropylene，pp)或聚乙烯(polyethylene，pe)等。
31.在本实施例中，外壳包括壳体2和盖板4，壳体2内部中空形成有容纳电芯3 的容置腔，且壳体2一端口为敞开口，盖板4覆盖在该敞开口处并与壳体2密封连接，以形成一个容置有电芯3的密闭空间，进而防止气态、液态或固态物质在外壳内部与外部之间流通，影响电池的使用性能。
32.在现有技术中，一般是负极极耳通过负极集流盘与钢壳内壁或盖板4焊接的方式进行电性连接，以将电芯3电化学反应产生的电流输送到用电设备。然而，采用这种方式也存在较大弊端，例如：焊接工艺复杂，焊接难度大，而且，不管是负极集流盘通过折叠与盖板4焊接，还是负极集流盘通过竖边与钢壳内壁焊接，这两种连接方式均会占用壳体2的内部空间，进而降低电芯3的体积能量密度。
33.基于此，提供了一种焊接件，用于将极耳焊接在盖板4或钢壳内壁上，在本实施例中，焊接件设置在第一极耳31和盖板4之间以作为焊料使用，当在电池外部加热时，热量通过盖板4或壳体2传导到焊接件上，促使焊接件熔化以使得第一极耳31和盖板4焊接在一起。
34.参见图2所示，考虑到第一极耳31的端面经过揉平处理后，第一极耳31的端面依然存在一定的粗糙度，且焊接件表面也具有一定的粗糙度，从而会导致焊接件和第一极耳31端面接触不够紧密，影响到最终的焊接效果。因此，本实施例提供的焊接件包括主体1以及由主体1部分沿其厚度方向向外凸出形成的第一凸体11，第一凸体11用于与第一极耳接触。将焊接件压紧在第一极耳31的端面时，位于焊接件一端的第一凸体11压入第一极耳31内，使得焊接件和第一极耳 31之间的接触更加紧密，当焊接件熔化后，第一极耳31和盖板4之间电连接的接触点更多，进而提高了第一极耳31和盖板4的焊接效果。
35.参见图2所示，本实施例中的焊接件其在主体1背向第一凸体11的一端面向外凸出形成有第二凸体12，第二凸体12和第一凸体11错位分布。采用这种结构设计，使得焊接件与盖板4贴合得更加紧密，当焊接件熔化，使得第一极耳31和盖板4通过该焊接件电性连接时，能够增加第一极耳31和盖板4之间电连接的接触点。
36.优选地，主体1在其厚度方向上设置有贯穿孔13，贯穿孔13位于主体1的中部位置。更为具体地，正极极片、负极极片和隔膜经过卷绕形成电芯3后，电芯 3中部形成有一空心孔，位于主体1上的贯穿孔13和电芯3中部的空心孔同轴设置，采用这种结构设计，便于通过贯穿孔13向电芯3内部注入电解液，提高了注液效率。
37.考虑到锡的熔点为231.9℃，即锡金属具有熔点低，焊接过程操作方便，锡料在被焊金属表面易润湿以及抗氧化性强等优点，在本实施例中，优先采用锡金属制成焊接件。需要说明的是，焊接件还可以采用铅、镉、锑、铟和铋中的任意一种或几种组合形成的合金来制成。
38.更为具体地，焊接件在电池的生产装配过程中，具有两种状态，分别为第一状态和第二状态，第一状态为焊接件未熔化之前的状态(如图2所示)，当处于第一状态时，焊接件与第一极耳31抵接并对电芯3进行限位；第二状态为焊接件经过加热熔化之后的状态，在第二状态状态时，焊接件将第一极耳31与盖板4 连接在一起，以使得电芯3经过化学反应产生的电能依次经过第一极耳31和盖板 4被传导被外部的用电设备。
39.在本实施例中，圆柱电池还包括极柱5和集流构件6，集流构件6和第二极耳 32电性连接，极柱5一端穿过壳体2并与集流构件6连接。更为具体地，在本实施例中，极柱5呈t字型结构，极柱5一端穿过壳体2抵接在集流构件6的端面上，极柱5另一端卡接在壳体2端面上。
40.在本实施例中，极柱5和壳体2之间设置有第一绝缘件7，第一绝缘件7包括第一基部71、第二基部72和第三基部73，第一基部71、第二基部72和第三基部 73围设形成具有一环形卡槽的工字型结构，在极柱5的轴线方向上，第二基部72 被配置在极柱5和壳体2之间，用于密封极柱5和壳体2之间的间隙。采用这种结构设计，能够使得第一绝缘件7套设在壳体2上，避免绝缘件掉落进入壳体2内部的风险。
41.更为具体地，第二基部72中部开设有通孔，极柱5部分插设在该通孔内，且极柱5和第二基部72之间为过盈配合的关系。
42.在本实施例中，圆柱电池还设置有第二绝缘件8，第二绝缘件8包括绝缘部 81以及由绝缘部81向外凸出形成的延伸部82，绝缘部81设置在集流构件6和壳体 2之间，延伸部82设置在电芯3和壳体2之间。采用这种结构设计，能够避免集流构件6和壳体2发生接触进而导致电池发生短路的风险，还能够固定住电芯3，防止电芯3在壳体2内发生移位。
43.本实施例还提供了一种用电设备，包括上述的圆柱电池。用电设备可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本技术实施例对上
述用电设备不做特殊限制。
44.本实施例还提供了一种圆柱电池的制备方法，其包括以下步骤：
45.1.正极极片、负极极片和隔膜卷绕制成电芯3；
46.2.第二极耳32揉平处理；
47.3.集流构件6与第二极耳32的揉平面焊接；
48.4.电芯3放入壳体2内部；
49.5.集流构件6与极柱5通过点底焊(电阻焊)方式连接；
50.6.第一极耳31与盖板4之间加入焊接件，然后盖板4盖合安装在壳体2的敞开口处；
51.7.壳体2与盖板4端面焊接封口；
52.8.盖板4底部加热，使焊接件熔化并将第一极耳31与盖板4焊接在一起。
53.在上述步骤8中，加热方式包括直接热源加热、激光加热和电磁加热等。
54.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
55.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型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，本实用新型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实用新型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实用新型的保护范围。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，并不对本实用新型构成任何限制。