电芯盖板及电池

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种电芯盖板及电池。

背景技术

随着电池行业的不断发展，锂离子电池以其能量密度大的优点，广泛使用在动力电池领域，为车辆运行提供动力。动力电池在车辆运行过程中受到各个方向的推拉力、扭力等，工况环境要求严格，其中，电芯的盖板结构是保证电池整体的强度以及安全性能的重要部件，盖板结构的连接强度及其本体的强度则尤为重要。然而，现有技术中盖板结构的连接强度并未有效保证，存在一定的次品率，存在安全隐患。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种电芯盖板及电池，以解决盖板结构的连接强度并未有效保证，存在一定的次品率的问题。

第一方面，本发明提供了一种电芯盖板，包括：

盖板本体，贯穿形成有安装孔；

极柱，具有与盖板本体的其中一侧表面直接或间接的抵接固定的限位部，与限位部相连并至少部分的穿过安装孔的主体台阶部，以及，依序设置于主体台阶部远离限位部一侧的中径台阶部和顶径台阶部；

铆接块，与中径台阶部和顶径台阶部相铆接，以使铆接块与盖板本体的另一侧表面直接或间接的抵接；

沿极柱的径向，中径台阶部的直径为d2，顶径台阶部的直径为d3，且满足0.05≤(d3-d2)/d3≤0.5。

有益效果：本发明的实施例提供的电芯盖板，通过铆接块将极柱铆接在盖板本体上，并沿极柱的径向，通过限制顶径台阶部的直径d3与中径台阶部的直径d2的差值的下限，从而避免极柱的顶部的承力面过小而导致的耐拉力性能变差的情况发生，并通过限制顶径台阶部的直径d3与中径台阶部的直径d2的差值的上限，从而避免极柱尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。能够有效保证盖板的结构强度，提升电池的安全使用性能。

在一种可选的实施方式中，沿极柱的径向，主体台阶部的直径为d1，且满足0.05≤(d1-d2)/d1≤0.5，其中，4mm≤d1≤20mm，且d1≥d3＞d2。

在一种可选的实施方式中，铆接块内部沿轴向贯穿有铆接孔，且铆接孔与中径台阶部对应的区域形成有第一内孔部，铆接孔与顶径台阶部对应的区域形成有第二内孔部；

第一内孔部的内孔直径为D1，且满足0.05mm≤D1-d2≤0.5mm；

第二内孔部的内孔直径为D2，且满足0.05mm≤D2-d3≤0.5mm。

在一种可选的实施方式中，顶径台阶部的顶面与第二内孔部的顶部边缘相平齐；极柱与铆接块在顶径台阶部的顶面与第二内孔部相接触的区域焊接连接。

在一种可选的实施方式中，沿极柱的径向，铆接孔与极柱沿径向投影不重叠的区域形成有第三内孔部，第三内孔部的内孔直径为D3，且满足0.8mm≤D3-D2≤4mm，且D3＞D2＞D1。

在一种可选的实施方式中，沿铆接孔的径向，第二内孔部到铆接块的边缘的距离为A，

且满足A＝(L-D2)/2，其中，L为铆接块沿铆接孔的径向的总宽度，L的具体尺寸满足：10mm≤L≤50mm；A的具体尺寸满足：2mm≤A≤10mm。

在一种可选的实施方式中，沿极柱的轴向，顶径台阶部与铆接块对应第一内孔部区域的搭接尺寸为B，且满足B＝(d3-D1)/2，其中B的具体尺寸满足：0.25mm≤B≤1mm；

沿极柱的轴向，主体台阶部与铆接块对应第一内孔部区域的搭接尺寸为C，且满足C＝(d1-D1)/2，其中C的具体尺寸满足：0.3mm≤C≤2mm。

在一种可选的实施方式中，沿铆接孔的径向，第三内孔部的边缘与铆接块的边缘的距离为E，且满足E＝(L-D3)/2，其中E的具体尺寸满足：1.5mm≤E≤6mm。

在一种可选的实施方式中，沿铆接孔的轴向，铆接块的总高为H，其中H的具体尺寸满足：2mm≤H≤6mm；

沿铆接孔的轴向，铆接块的顶面与顶径台阶部的顶面之间的高度差为H1，其中H1的具体尺寸满足：0.1mm≤H1≤0.5mm；

沿铆接孔的轴向，顶径台阶部与第二内孔部的重叠区域的高度为H2，其中H2的具体尺寸满足：1mm≤H2≤2.5mm；

沿铆接孔的轴向，中径台阶部与第一内孔部的重叠区域的高度为H3，其中H3的具体尺寸满足：1mm≤H3≤3mm；且H3≥H2＞H1。

第二方面，本发明还提供了一种电池，包括如上述的电芯盖板。

因为电池包括电芯盖板，具有与电芯盖板相同的效果，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明电芯盖板的立体示意图；

图2为本发明电芯盖板的俯视图；

图3为图2的A-A截面示意图；

图4为本发明极柱的截面示意图；

图5为本发明铆接块的截面示意图；

图6为电芯盖板的截面图一；

图7为电芯盖板的截面图二。

附图标记说明：

1、盖板本体；2、绝缘件；

3、铆接块；31、第一内孔部；32、第二内孔部；33、第三内孔部；

4、极柱；41、限位部；42、主体台阶部；43、中径台阶部；44、顶径台阶部。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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，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相连，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

下面结合图1至图7，描述本发明的实施例。

根据本发明的实施例，一方面，提供了一种电芯盖板，包括：

盖板本体1，贯穿形成有安装孔；

极柱4，具有与盖板本体1的其中一侧表面直接或间接的抵接固定的限位部41，与限位部41相连并至少部分的穿过安装孔的主体台阶部42，以及，依序设置于主体台阶部42远离限位部41一侧的中径台阶部43和顶径台阶部44；

铆接块3，与中径台阶部43和顶径台阶部44相铆接，以使铆接块3与盖板本体1的另一侧表面直接或间接的抵接；

沿极柱4的径向，中径台阶部43的直径为d2，顶径台阶部44的直径为d3，且满足0.05≤(d3-d2)/d3≤0.5。

本发明的实施例提供的电芯盖板，通过铆接块3将极柱4铆接在盖板本体1上，并沿极柱4的径向，通过限制顶径台阶部44的直径d3与中径台阶部43的直径d2的差值的下限，从而避免极柱4的顶部的承力面过小而导致的耐拉力性能变差的情况发生，并通过限制顶径台阶部44的直径d3与中径台阶部43的直径d2的差值的上限，从而避免极柱4尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。能够有效保证盖板的结构强度，提升电池的安全使用性能。

并且，通过限制顶径台阶部44的直径d3与中径台阶部43的直径d2的差值的下限，能够使盖板结构的连接强度得到有效保证，降低次品率的产生。

在本实施例中，顶径台阶部44的直径d3与中径台阶部43的直径d2的差值的具体范围可以为0.5mm≤d3-d2≤5mm；可选的，顶径台阶部44的直径d3与中径台阶部43的直径d2的差值的取值可以为0.5mm或1mm或1.5mm或2mm或2.5mm或3mm或4mm或4.5mm或5mm等。

在一些实施例中，结合图4、图6所示，沿极柱4的径向，主体台阶部42的直径为d1，且满足0.05≤(d1-d2)/d1≤0.5，其中，4mm≤d1≤20mm，且d1≥d3＞d2。

通过限制主体台阶部42的直径d1的下限，能够保证极柱4的过流面积，使极柱满足电芯整体的过电流需求。通过限制主体台阶部42的直径d1的上限，从而避免极柱4尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。

结合图6所示，主体台阶部42的直径d1大于中径台阶部43的直径d2。并通过限制主体台阶部42的直径d1与中径台阶部43的直径d2的差值的下限，能够保证极柱4主体部分的承力面积足够，避免耐推力性能差的情况发生，能够有效保证盖板的结构强度，提升电池的安全使用性能。通过限制主体台阶部42的直径d1与中径台阶部43的直径d2的差值的上限，从而避免极柱4尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。

在本实施例中，主体台阶部42的直径d1与中径台阶部43的直径d2的差值的具体范围可以为0.5mm≤d1-d2≤5mm；可选的，主体台阶部42的直径d1与中径台阶部43的直径d2的差值的取值可以为0.5mm或1mm或1.5mm或2mm或2.5mm或3mm或4mm或4.5mm或5mm等。

在一些实施例中，结合图5、图6所示，铆接块3内部沿轴向贯穿有铆接孔，且铆接孔与中径台阶部43对应的区域形成有第一内孔部31，铆接孔与顶径台阶部44对应的区域形成有第二内孔部32；

第一内孔部31的内孔直径为D1，且满足0.05mm≤D1-d2≤0.5mm；

第二内孔部32的内孔直径为D2，且满足0.05mm≤D2-d3≤0.5mm。

通过将直径稍细的中径台阶部43与第一内孔部31相对应，并在远离盖板本体1的一端，使直径粗于中径台阶部43的顶径台阶部44与第二内孔部32相对应，从而将铆接块3与极柱4进行卡接，并通过铆接块3与盖板本体1的抵接，能够实现对极柱4的固定。

可选的，所述铆接块3与盖板本体1之间还设置有绝缘件2，起到对铆接孔和贯穿孔的密封作用，同时保证极柱4与盖板本体1之间的绝缘。

通过限制第一内孔部31的内孔直径D1与中径台阶部43的直径d2的差值的下限，从而避免装配阶段的铆接块3与极柱4的间隙太小导致装配困难的情况发生，同时，通过限制第一内孔部31的内孔直径D1与中径台阶部43的直径d2的差值的上限，能够避免间隙太大导致的铆接涨料不足的情况，防止极柱整体强度不够。

可选的，第一内孔部31的内孔直径D1与中径台阶部43的直径d2的差值的取值可以为0.05mm或0.08mm或0.1mm或0.22mm或0.35mm或0.47mm或0.5mm等。

通过限制第二内孔部32的内孔直径D2与顶径台阶部44的直径d3的差值的下限，从而避免装配阶段的铆接块3与极柱4的间隙太小导致装配困难的情况发生，同时，通过限制第二内孔部32的内孔直径D2与顶径台阶部44的直径d3的差值的上限，能够避免间隙太大影响顶径台阶部44与铆接块3的焊接，从而避免极柱内阻过大的情况发生。

可选的，第二内孔部32的内孔直径D2与顶径台阶部44的直径d3的差值的取值可以为0.05mm或0.08mm或0.1mm或0.22mm或0.35mm或0.47mm或0.5mm等。

在一些实施例中，结合图3所示，顶径台阶部44的顶面与第二内孔部32的顶部边缘相平齐；极柱4与铆接块3在顶径台阶部44的顶面与第二内孔部32相接触的区域焊接连接。从而方便极柱4与铆接块3的连接。

在一些实施例中，结合图6所示，沿极柱4的径向，铆接孔与极柱4沿径向投影不重叠的区域形成有第三内孔部33，第三内孔部33的内孔直径为D3，且满足0.8mm≤D3-D2≤4mm，且D3＞D2＞D1。

通过限制第三内孔部33的内孔直径D3与第二内孔部32的内孔直径D2的差值的下限，能够保证铆接块3和极柱4有足够的焊接区域，从而保证焊接强度。

可选的，第三内孔部33的内孔直径D3与第二内孔部32的内孔直径D2的差值的取值可以为0.8mm或1mm或1.5mm或2mm或2.5mm或3mm或4mm等。

在一些实施例中，结合图7所示，沿铆接孔的径向，第二内孔部32到铆接块3的边缘的距离为A，

且满足A＝(L-D2)/2，其中，L为铆接块3沿铆接孔的径向的总宽度，L的具体尺寸满足：10mm≤L≤50mm；A的具体尺寸满足：2mm≤A≤10mm。

可选的，铆接块3沿铆接孔的径向的总宽度L的取值满足10mm≤L≤50mm；通过限制铆接块3沿铆接孔的径向的总宽度L的下限，能够保证铆接块3有足够的面积提供巴片焊接。

通过限制第二内孔部32到铆接块3的边缘的距离A的下限，能够保证盖板的强度，使铆接块3具有足够的受力面的厚度，保证结构可靠。通过限制第二内孔部32到铆接块3的边缘的距离A的上限，从而避免铆接块3尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。

可选的，第二内孔部32到铆接块3的边缘的距离A的取值可以为2mm或3.5mm或4mm或5.5mm或6mm或8mm或9mm或10mm等。

在一些实施例中，结合图7所示，沿极柱4的轴向，顶径台阶部44与铆接块3对应第一内孔部31区域的搭接尺寸为B，且满足B＝(d3-D1)/2，其中B的具体尺寸满足：0.25mm≤B≤1mm；

沿极柱4的轴向，主体台阶部42与铆接块3对应第一内孔部31区域的搭接尺寸为C，且满足C＝(d1-D1)/2，其中C的具体尺寸满足：0.3mm≤C≤2mm。

通过限制顶径台阶部44与铆接块3对应第一内孔部31区域的搭接尺寸B的下限，能够保证极柱沿轴向的耐拉力性能，保证结构强度，避免受力过大时导致的铆接块3的松脱。

可选的，顶径台阶部44与铆接块3对应第一内孔部31区域的搭接尺寸B的取值可以为0.25mm或0.6mm或0.8mm或1mm等。

通过限制主体台阶部42与铆接块3对应第一内孔部31区域的搭接尺寸C的下限，能够保证极柱沿轴向的耐推力性能，保证结构强度，避免受力过大时导致的铆接块3的变形。

可选的，主体台阶部42与铆接块3对应第一内孔部31区域的搭接尺寸C的取值可以为0.3mm或0.6mm或0.8mm或1mm或1.2mm或1.5mm或2mm等。

在一些实施例中，结合图7所示，沿铆接孔的径向，第三内孔部33的边缘与铆接块3的边缘的距离为E，且满足E＝(L-D3)/2，其中E的具体尺寸满足：1.5mm≤E≤6mm。

通过限制第三内孔部33的边缘与铆接块3的边缘的距离E的尺寸，能够保证盖板整体强度的同时给极柱4和铆接块3留有足够的焊接区域，若E太小则会导致铆接块3的强度不足，若E太大则会导致极柱4和铆接块3的焊接面积不够，进而导致焊接强度差。

可选的，第三内孔部33的边缘与铆接块3的边缘的距离E的取值可以为1.5mm或2mm或2.3mm或2.6mm或3mm或3.6mm或3.9mm或4.2mm或4.5mm或5mm或5.5mm或6mm等。

在一些实施例中，结合图7所示，沿铆接孔的轴向，铆接块3的总高为H，其中H的具体尺寸满足：2mm≤H≤6mm；

沿铆接孔的轴向，铆接块3的顶面与顶径台阶部44的顶面之间的高度差为H1，其中H1的具体尺寸满足：0.1mm≤H1≤0.5mm；

沿铆接孔的轴向，顶径台阶部44与第二内孔部32的重叠区域的高度为H2，其中H2的具体尺寸满足：1mm≤H2≤2.5mm；

沿铆接孔的轴向，中径台阶部43与第一内孔部31的重叠区域的高度为H3，其中H3的具体尺寸满足：1mm≤H3≤3mm；且H3≥H2＞H1。

通过限制铆接块3的总高H的下限，能够保证铆接块3的强度，进而保证电芯盖板整体的强度。通过限制铆接块3的总高H的上限，从而避免铆接块3尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免影响电池的内部空间，防止造成成本过高。

其中，H的计算公式可以为H＝H1+H2+H3。

可选的，铆接块3的总高H的取值可以为2mm或2.3mm或2.6mm或3mm或3.6mm或3.9mm或4.2mm或4.5mm或5mm或5.5mm或6mm等。

通过限制铆接块3的顶面与顶径台阶部44的顶面之间的高度差H1的下限，能够保证留出足够的铆接块3和极柱4焊接的区域，避免焊缝外凸影响巴片焊接，防止出现虚焊导致的电池整体强度不足的情况发生。

可选的，铆接块3的顶面与顶径台阶部44的顶面之间的高度差H1的取值可以为0.1mm或0.2mm或0.3mm或0.4mm或0.5mm等。

通过限制顶径台阶部44与第二内孔部32的重叠区域的高度H2的下限，能够保证极柱4的耐拉力性能及盖板整体强度，避免盖板强度不足的情况发生。通过限制顶径台阶部44与第二内孔部32的重叠区域的高度H2的上限，从而避免铆接块3尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。

可选的，顶径台阶部44与第二内孔部32的重叠区域的高度H2的取值可以为1mm或1.2mm或1.5mm或2mm或2.5mm等。

通过限制中径台阶部43与第一内孔部31的重叠区域的高度H3的下限，能够保证极柱4的耐推力性能及盖板整体强度，避免盖板强度不足的情况发生。通过限制中径台阶部43与第一内孔部31的重叠区域的高度H3的上限，从而避免铆接块3尺寸过大而导致的重量过重，提高电池的能量密度，避免成本过高。

可选的，中径台阶部43与第一内孔部31的重叠区域的高度H3的取值可以为1mm或1.5mm或2mm或2.5mm或3mm等。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明，重点对影响盖板推拉力性能的关键尺寸A、B、C进行实测并对比测试结果，测试数据详见表1。

实施例1：选取9块盖板，分别对A、B、C三个参数进行单变量因子对比测试，依次按梯度加载推拉力值600N、800N、1000N、1200N，然后进行氦检测试，氦检漏气率＜1*10^-7pa.m

表1

结合上表1可以得出如下结论：

1、对比A的大小对盖板推力性能的影响，发现当A越大，盖板能承受的推力值越大，当A＜2mm的时候，盖板推力不能满足行业通用要求1000N，故设定A的下限值为2mm。

2、对比B的大小对盖板拉力的影响，发现B的大小对盖板推力影响较大，B越大,盖板能承受的推力也越大，当B＜0.25mm的时候，盖板推力不能满足行业通用要求1000N，故设定A的下限值为0.25mm。

3、对比C的大小对盖板推力的影响，发现C的大小对盖板推力影响较大，C越大，盖板能承受的推力也越大，当C≥0.3mm的时候，盖板推力能满足行业通用要求1000N甚至更大，故设定C的下限值为0.3mm。

下面将参考附图并结合实施例对影响盖板推拉力性能的关键尺寸H2、H3进行实测并对比测试结果，测试数据详见表2。

实施例2：选取6块盖板，分别对H2、H3两个参数进行单变量因子对比测试，依次按梯度加载推拉力值600N、800N、1000N、1200N，然后进行氦检测试，氦检漏气率＜1*10^-7pa.m

表2

结合上表2可以得出如下结论：

1、对比H2的大小对盖板拉力性能的影响，发现当H2越大，盖板能承受的推力也越大，当H2＜1.0mm的时候，盖板推力不能满足行业通用要求1000N，故设定H2的下限值为1.0mm。

2、对比H3的大小对盖板推力的影响，发现H3的大小对盖板推力影响较大，H3越大,盖板能承受的推力也越大，当H3＜1.0mm的时候，盖板推力不能满足行业通用要求1000N，故设定H3的下限值为1.0mm。

下面将参考附图并结合实施例对影响盖板推拉力性能的关键比例T1、T2进行实测并对比测试结果，其中，T1＝(d1-d2)/d1；T2＝(d3-d2)/d3；测试数据详见表3。

实施例3：选取6块盖板，分别对T1、T2两个参数进行对比测试，依次按梯度加载推拉力值600N、800N、1000N、1200N，然后进行氦检测试，氦检漏气率＜1*10^-7pa.m

表3

结合上表3可以得出如下结论：

1、对比T1的大小对盖板推力性能的影响，发现当T1越大，盖板能承受的推力也越大，当T1＜0.05的时候，盖板推力不能满足行业通用要求1000N，故设定T1的下限值为0.05。

2、对比T2的大小对盖板拉力的影响，发现H3的大小对盖板推力影响较大，H3越大,盖板能承受的推力也越大，当T2＜0.05的时候，盖板拉力不能满足行业通用要求1000N，故设定T2的下限值为0.05。

根据本发明的实施例，另一方面，还提供了一种电池，包括如上述的电芯盖板。

显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入本发明所限定的范围之内。