圆柱电池及其装配方法

技术领域

本申请涉及电池技术领域，特别涉及一种圆柱电池及其装配方法。

背景技术

圆柱电池的负极处设置有负极集流部，负极集流部分别与卷芯以及负极盖板焊接连接。

在组装圆柱电池时，先将负极集流部与卷芯焊接，然后将卷芯以及负极集流部通过壳体的敞口放入壳体中。再使用负极盖板封盖壳体的敞口，并将负极盖板与壳体焊接连接。再从壳体外将负极盖板与负极集流部焊接连接。

现有圆柱电池，焊接工序较多，导致装配效率低。

发明内容

本申请的实施例提供一种圆柱电池及其装配方法，减少焊接工序，提高装配效率。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例公开了如下技术方案：

一方面，提供一种圆柱电池，圆柱电池包括壳体、盖板、卷芯以及集流部。壳体一端具有敞口；盖板封盖敞口，盖板与壳体形成环设于壳体的轴线外的缝隙，盖板与壳体在缝隙处焊接并密封连接，盖板与壳体围设形成容置腔；卷芯容置于容置腔内；集流部的第一部分位于容置腔内，并与卷芯焊接连接，集流部的第二部分夹设于盖板和壳体形成的缝隙中，并分别与盖板以及壳体焊接连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，盖板容置于壳体内，盖板与壳体的内壁面形成缝隙；

可选地，盖板的外边缘、第二部分以及敞口所在端的端面齐平。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，在缝隙环设于壳体的轴线的延伸路径上，第二部分夹设于缝隙的每一处；

可选地，第一部分在壳体的轴向位于卷芯和盖板之间，第二部分在壳体的轴向凸设于第一部分背向卷芯一侧表面，并环设于第一部分的外边缘一整圈。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一部分与卷芯具有焊接连接处，盖板具有第一贯穿孔，第一贯穿孔与焊接连接处相对设置，以使得焊接设备透过第一贯穿孔将第一部分与卷芯焊接连接；

可选地，焊接连接处的数量为多个，第一贯穿孔与焊接连接处数量相等，且一一对应，各第一贯穿孔与相对应的焊接连接处相对设置。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一部分在壳体的轴线处具有第二贯穿孔；盖板与第一部分围设形成流体通道，流体通道分别与第一贯穿孔以及第二贯穿孔连通。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，盖板包括盖主体以及抵接部。盖主体嵌设于壳体内，盖主体与壳体的内侧壁形成缝隙。第一贯穿孔设置于盖主体。抵接部在壳体的轴向凸设于盖主体朝向卷芯一侧表面，并环设于盖主体的外边缘一整圈。抵接部在壳体的轴向抵接于第一部分，以使得盖主体和第一部分形成间隙。其中，所述盖主体、所述抵接部以及所述第一部分围设形成所述流体通道。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一部分与卷芯通过振镜式激光焊接机进行焊接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，第一部分与卷芯的焊接连接处的焊接轨迹为连续环形。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，盖板与壳体具有敞口的一端的端面相对设置，并形成缝隙。

另一方面，还提供一种圆柱电池的装配方法，包括如下步骤：

将卷芯通过壳体一端的敞口放入壳体内；

将集流部的第一部分通过敞口放入壳体内；

使用盖板封盖敞口，使得盖板与壳体围设形成容置腔，其中，盖板与壳体形成环设于壳体的轴线外的缝隙，集流部的第二部分夹设于盖板和壳体形成的缝隙中；

将盖板、第二部分以及壳体在缝隙处焊接并密封连接；

将第一部分与卷芯焊接连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，将第一部分与卷芯焊接连接的步骤位于将盖板、第二部分以及壳体在缝隙处焊接并密封连接的步骤之后；

将第一部分与卷芯焊接连接的步骤包括：

使用焊接设备透过盖板的第一贯穿孔将第一部分与卷芯焊接连接。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，焊接设备为振镜式激光焊接机；第一部分与卷芯的焊接连接处的焊接轨迹为连续环形。

除了上述公开的一个或多个特征之外，或者作为替代，将盖板、第二部分以及壳体在缝隙处焊接并密封连接的步骤中，采用环形光斑激光器进行焊接。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

集流部的第二部分夹设于盖板和壳体形成的缝隙中，并分别与盖板以及壳体焊接连接。在将盖板与壳体焊接连接的过程中，能够同时将集流部与盖板焊接连接。相比于现有技术，节省了将集流部与盖板焊接连接的工序，由此，提高了装配效率。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1是本申请一实施例的圆柱电池的剖面结构示意图；

图2是图1中局部视图A的放大图；

图3是本申请一实施例的圆柱电池的装配方法的流程图；

图4是本申请圆柱电池另一实施例的局部结构的放大图；

图5是图1所示圆柱电池的仰视图。

附图标记说明：101-壳体；103-盖板；104-缝隙；105-容置腔；106-电极端子；107-卷芯；108-极耳；109-敞口；111-集流部；113-第一部分；115-第二部分；117-内壁面；119-外边缘；121-端面；123-盖主体；125-抵接部；127-密封塞；129-第一贯穿孔；131-焊接连接处；133-流体通道；135-第二贯穿孔；L1-轴线。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案和有益效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本申请进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本申请，并不是为了限定本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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申请和简化描述，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申请的限制。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所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是指两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1和图2。图1是本申请一实施例的圆柱电池的剖面结构示意图。图2是图1中局部视图A的放大图。

在一些实施例中，圆柱电池包括壳体101、电极端子106、盖板103、卷芯107以及集流部111。

壳体101一端具有敞口109。具体地，壳体101大体为圆筒状。壳体101的空腔为圆柱形。壳体101具有轴线L1。壳体101的底端具有敞口109。

电极端子106设置于壳体101的顶端。电极端子106的一部分位于壳体101外，用于与用电设备电性连接。电极端子106的另一部分位于壳体101内，用于与卷芯107电性连接。

盖板103封盖敞口109。盖板103与壳体101形成环设于壳体101的轴线L1外的缝隙104(图中采用虚线框示意出缝隙104)。盖板103与壳体101在缝隙104处焊接并密封连接。盖板103与壳体101围设形成容置腔105。电极端子106和盖板103的极性不同。电极端子106和盖板103中的一者为圆柱电池的正电极，另一者为圆柱电池的负电极。

卷芯107容置于容置腔105内。在一些实施例中，卷芯107由层叠设置的第一绝缘膜、第一极片、第二绝缘膜以及第二极片绕同一中心轴线卷绕而成。第一极片和第二极片的极性不同。第一极片和第二极片中的一者与电极端子106电性连接，第一极片和第二极片中的另一者通过集流部111与盖板103电性连接。

集流部111的第一部分113位于容置腔105内，并与卷芯107焊接连接，以实现电性连接。具体地，集流部111与卷芯107中的极耳108焊接连接。极耳108为第一极片或第二极片的一部分。

集流部111的第二部分115夹设于盖板103和壳体101形成的缝隙104中，并分别与盖板103以及壳体101焊接连接，以实现集流部111与盖板103电性连接，从而实现卷芯107与盖板103电性连接。壳体101的材质例如为铝、铝合金或钢。盖板103的材质例如为铝、铝合金或钢。集流部111的材质例如为铜或铜合金。

请一并参阅图3。图3是本申请一实施例的圆柱电池的装配方法的流程图。

在一些实施例中，圆柱电池的装配方法，包括如下步骤：

步骤S201:将卷芯107通过壳体101一端的敞口109放入壳体101内；

步骤S202:将集流部111的第一部分113通过敞口109放入壳体101内；

步骤S203:使用盖板103封盖敞口109，使得盖板103与壳体101围设形成容置腔105，其中，盖板103与壳体101形成环设于壳体101的轴线L1外的缝隙104，集流部111的第二部分115夹设于盖板103和壳体101形成的缝隙104中；

步骤S204:将盖板103、第二部分115以及壳体101在缝隙104处焊接并密封连接；

步骤S205:将第一部分113与卷芯107焊接连接。

在一些实施例中，步骤S205位于步骤S204之后。具体地，步骤S205包括使用焊接设备透过盖板103的第一贯穿孔129(具体见下文)将所述第一部分113与所述卷芯107接连接。

在另外一些实施例中，步骤S205也可以位于步骤S204之前。具体地，步骤S205位于步骤S202之后以及位于步骤S203之前。

本申请实施例中，集流部111的第二部分115夹设于盖板103和壳体101形成的缝隙104中，并分别与盖板103以及壳体101焊接连接。在将盖板103与壳体101焊接连接的过程中，能够同时将集流部111与盖板103焊接连接。相比于现有技术，节省了将集流部111与盖板103焊接连接的工序，由此，提高了装配效率。

盖板103封盖壳体101的形式多样。

请参阅图2。在一些实施例中，盖板103容置于壳体101内，盖板103与壳体101的内壁面117形成缝隙104。在图2所示实施例中，缝隙104的深度方向为壳体101的轴向。以壳体101的轴向为投影方向，盖板103的投影位于敞口109的投影内。

请参阅图4，图4是本申请圆柱电池另一实施例的局部结构的放大图。在另外一些实施例中，盖板103与壳体101具有敞口109的一端的端面121相对设置，并形成缝隙104。具体地，盖板103压设于壳体101的敞口109所在端的端面121，第二部分115在壳体101的轴向夹设于盖板103和端面121之间。盖板103和端面121之间形成缝隙104。在图4所示实施例中，缝隙104的深度方向为壳体101的径向。以壳体101的轴向为投影方向，敞口109的投影位于盖板103的投影内。

当然，盖板103封盖壳体101的形式还可以为其它样式，此处不再一一举例。

请参阅图2。在一些实施例中，盖板103的外边缘119、第二部分115以及敞口109所在端的端面121齐平。例如，在圆柱电池的外径为46mm时，盖板103的外边缘119、第二部分115以及敞口109所在端的端面121的平面度小于2mm。如此设置，更便于保证焊接质量。

请参阅图5。图5是图1所示圆柱电池的仰视图。在一些实施例中，在缝隙104环设于壳体101的轴线L1的延伸路径上，第二部分115夹设于缝隙104的每一处。

若在缝隙104的延伸路径上，仅有一部分夹设有第二部分115，会使得缝隙104的大小不均匀，进而可能导致焊接工艺不稳定。第二部分115夹设于缝隙104的每一处，能够使得缝隙104的大小均匀，进而使得焊接工艺保持稳定。

请参阅图2。在一些实施例中，第一部分113在壳体101的轴向位于卷芯107和盖板103之间，第二部分115在壳体101的轴向凸设于第一部分113背向卷芯107一侧表面，并环设于第一部分113的外边缘119一整圈。

具体地，第一部分113为圆盘、平板状，第一部分113与壳体101同轴设置。第一部分113在壳体101的轴向位于卷芯107和盖板103之间。第二部分115为圆筒状，自第一部分113的外边缘119沿壳体101的轴线L1背向卷芯107延伸。第一部分113和第二部分115为一体结构，可以通过冲压工艺成型。

由于集流部111是卷芯107和盖板103之间的电流传输路径，集流部111形成瓶盖状，使得集流部111的周向的导电结构分布更均匀，更有利于电流传输。

请参阅图2和图5。图5中省略密封塞127。在一些实施例中，第一部分113与卷芯107具有焊接连接处131(图5中虚线表示)，盖板103具有第一贯穿孔129，第一贯穿孔129与焊接连接处131相对设置，以使得焊接设备透过第一贯穿孔129将第一部分113与卷芯107焊接连接。此处相对设置指：以壳体轴向为投影方向，第一贯穿孔129的投影与焊接连接处131的投影至少部分重叠。

在盖板103与壳体101焊接连接后，第一部分113与卷芯107的相对位置已经固定，再将第一部分113与卷芯107焊接连接，避免了对第一部分113与卷芯107进行定位，从而减少了装配步骤。

第一贯穿孔129还可以作为注液口。对应地，圆柱电池还包括密封塞127，密封塞127封堵第一贯穿孔129。在将盖板103与壳体101焊接完成后，以及将第一部分113与卷芯107焊接完成后，通过第一贯穿孔129向容置腔105内注入电解液。完成注液操作后，通过密封塞127封堵第一贯穿孔129。

由于第一贯穿孔129的设置位置受限于焊接连接处131的位置，而导致第一贯穿孔129的设置位于无法位于壳体101的轴线L1处，也即通过第一贯穿孔129注入的电解液无法直接进入卷芯107的中央区域。为使得注入电解液直接进入卷芯107的中央区域，还作如下改进。

请参阅图1、图2。在一些实施例中，第一部分113在壳体101的轴线L1处具有第二贯穿孔135。盖板103与第一部分113围设形成流体通道133，流体通道133分别与第一贯穿孔129以及第二贯穿孔135连通。

具体地，第二贯穿孔135在壳体101的轴向贯通第一部分113。第一贯穿孔129与卷芯107的中央区域相对设置。注入的电解液通过第一贯穿孔129流入流体通道133，再经过第二贯穿孔135流入卷芯107的中央。

为形成上述流体通道133，在一些实施例中，盖板103包括盖主体123以及抵接部125。盖主体123嵌设于壳体101内。盖主体123为圆盘、平板状。盖主体123与壳体101的内侧壁形成缝隙104。第一贯穿孔129设置于盖主体123。抵接部125在壳体101的轴向凸设于盖主体123朝向卷芯107一侧表面，并在壳体101的轴向抵接于第一部分113，以使得盖主体123和第一部分113形成间隙。其中，盖主体123、抵接部125以及第一部分113围设形成流体通道133。盖主体123和抵接部125可以通过冲压成型工艺一体成型。

请参阅图5。在一些实施例中，焊接连接处131的数量为多个(图中为5个)，第一贯穿孔129与焊接连接处131数量相等，且一一对应，各第一贯穿孔129与相对应的焊接连接处131相对设置。

多个第一贯穿孔129的排布方式由多个焊接连接处131的排布方式决定。例如，按设计需求，多个焊接连接处131围绕壳体101的轴线L1阵列设置，对应地，多个第一贯穿孔129围绕壳体101的轴线L1阵列设置。

一方面，多个第一贯穿孔129在垂直于壳体101轴线L1的平面内散布，能够便于形成多个焊接连接处131，从而提高卷芯107和集流部111的电性连接质量。另一方面，在将多个第一贯穿孔129作为注液孔的情形下，能够提高注液效率。

在一些实施例中，第一部分113与卷芯107通过振镜式激光焊接机进行焊接。振镜式激光焊接机可选地为现有技术。振镜式激光焊接是激光焊接的一种方式，在激光焊接的基础上增加了振镜及其控制系统，利用振镜实现激光的快速扫描和偏转，增加了激光的可达性，相对于传统的方式，振镜式激光焊接机以高速移动的扫描镜片代替，配合强大图形处理功能的专业软件，实现了程序控制的瞬时多点焊接，有效的提高了生产效率和灵活性。采用振镜式激光焊接机进行焊接，能够有效提高第一部分113与卷芯107的焊接效率。

在一些实施例中，第一部分113与卷芯107的焊接连接处131的焊接轨迹为连续环形。例如，如图5中所示，焊接轨迹为圆形。

在一些实施例中，盖板103和壳体101采用环形光斑激光器进行焊接。环形光斑激光器产生的光斑包括内环和外环，可以单独控制内环和外环的能量，以此来控制加工过程的热输入。例如，环形光斑激光器具有4000w的内环功率和2000W的外环功率，从而可达6000W的输出功率，大大提高了功率。

综上所述，本申请实施例中，集流部111的第二部分115夹设于盖板103和壳体101形成的缝隙104中，并分别与盖板103以及壳体101焊接连接，节省了将集流部111与盖板103焊接连接的工序，由此，提高了装配效率。

另外，集流部111的第一部分113与卷芯107通过连续振镜激光焊工艺焊接连接，增加了生产节拍，提高了生产效率。

另外，集流部111的第一部分113为平板状，以及盖板103的盖主体123为平板状。集流部111和盖板103的组合体在壳体101轴向的尺寸相对较小，由此，提高了圆柱电池内部空间利用率。

另外，多个第一贯穿孔129可以作为多个注液孔以注入电解液，由此，能够加快注液速度，提高生产效率。

以上步骤所提供的介绍，只是用于帮助理解本申请的方法、结构及核心思想。对于本技术领域内的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也同样属于本申请权利要求保护范围之内。