(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110444724 A(43)申请公布日 2019.11.12
(21)申请号 2019107025.2(22)申请日 2019.07.31
(71)申请人 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公
司
地址 211100 江苏省南京市江宁区空港经
济开发区蓝天路249号
申请人 东莞塔菲尔新能源科技有限公司
深圳塔菲尔新能源科技有限公司(72)发明人 李勇军 姜斌 龙绘锦 王程
邹武元 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代
理事务所 12201
代理人 潘俊达 郭宝煊(51)Int.Cl.
H01M 2/30(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图4页
H01M 2/06(2006.01)H01M 2/04(2006.01)B21D 28/02(2006.01)B21D 28/14(2006.01)H01M 10/0525(2010.01)
(54)发明名称
一种电池极柱生产工艺及电池极柱和电池顶盖
(57)摘要
本发明属于电池顶盖的技术领域，具体涉及一种电池极柱生产工艺，包括步骤一、对极柱型材进行冲压加工，形成有底座(1)，得到极柱初坯(10)；步骤二、将所述极柱初坯(10)顶部的坯料冲压形成台阶(21)，所述台阶(21)与所述底座(1)之间形成有凹槽(3)，从而得到电池极柱。本发明能够直接通过模具冲压工艺成型，相比机器加工工艺，不仅提高极柱的过流能力，还避免加工过程中产生金属丝，提高了电池的安全性，还简化了生产工艺，提高了生产效率。此外，本发明还公开了一种电池极柱和电池顶盖。CN 110444724 ACN 110444724 A
权 利 要 求 书
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1.一种电池极柱生产工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对极柱型材进行冲压加工，形成有底座(1)，得到极柱初坯(10)；步骤二、将所述极柱初坯(10)顶部的坯料冲压形成台阶(21)，所述台阶(21)与所述底座(1)之间形成有凹槽(3)，从而得到电池极柱。
2.如权利要求1所述的一种电池极柱生产工艺，其特征在于：所述步骤一中，所述底座(1)还形成有沉台(22)。
3.如权利要求1所述的一种电池极柱生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，采用冲压模具将所述极柱初坯(10)的坯料填充于所述冲压模具的型腔内，形成所述台阶(21)。
4.如权利要求3所述的一种电池极柱生产工艺，其特征在于：所述冲压模具的型腔与所述台阶(21)的形状相匹配。
5.如权利要求1所述的一种电池极柱生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，所述台阶(21)围绕所述极柱初坯(10)的顶部设置。
6.如权利要求1所述的一种电池极柱生产工艺，其特征在于：所述步骤二中，所述台阶(21)的边角为倒圆角结构。
7.一种如权利要求1~6中任一项所述的电池极柱生产工艺所制备的电池极柱，其特征在于：包括底座(1)及设置在所述底座(1)上的柱体(2)，所述柱体(2)的顶部设置台阶(21)，所述台阶(21)与所述底座(1)之间形成有凹槽(3)。
8.如权利要求7所述的一种电池极柱，其特征在于：所述底座(1)和所述柱体(2)为一体成型结构；或所述底座(1)和所述柱体(2)通过摩擦焊或熔接形成复合极柱。
9.一种电池顶盖，其特征在于：包括塑胶件(4)、顶盖片(5)、密封圈(6)、下塑胶(7)和如权利要求7~8任一项所述的电池极柱，所述柱体(2)依次穿过所述下塑胶(7)、所述密封圈(6)安装于所述顶盖片(5)，所述柱体(2)的顶部套设有所述塑胶件(4)，所述顶盖片(5)和所述下塑胶(7)之间安装有防爆阀(8)。
10.如权利要求9所述的一种电池顶盖，其特征在于：所述塑胶件(4)由PPS材料、PSU材料或纳米材料一体成型，所述柱体(2)包括正极柱和负极柱，套设在所述正极柱的所述塑胶件(4)为导电塑胶，套设在所述负极柱的所述塑胶件(4)为绝缘塑胶，所述导电塑胶的电阻值为10Ω~30000Ω；优选的，所述导电塑胶的电阻值为1001Ω~30000Ω。
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说 明 书
一种电池极柱生产工艺及电池极柱和电池顶盖
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技术领域
[0001]本发明属于电池顶盖的技术领域，具体涉及一种电池极柱生产工艺及电池极柱和电池顶盖。
背景技术
[0002]如今，伴随着信息化高科技时代的来临，能源应用形态正在发生变化，可再生、无污染、小型分立的可移动高性能电源需求快速增长。各国都在大力发展绿色、高效二次电池。锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。动力电池极柱结构及制造工艺的好坏直接影响锂离子电池电芯乃至整个电池的性能。[0003]其中，中国专利文献公开了一种动力锂离子电池正极极柱(公开号：CN 207282604 U)，包括：限位板；柱组件，所述柱组件的轴心线与所述限位板的轴心线相重叠，它包括依次层叠设置的第一柱体、第二柱体和第三柱体；所述第一柱体设置于所述限位板的任一表面上，所述第二柱体的半径小于所述第一柱体的半径和所述第三柱体的半径，所述第二柱体的周面上开设有多个凹槽。上述的方案在一定程度上提高正极柱的扭力，但是这种方案至少还存在以下缺陷：第一，结构复杂且不易于生产；第二，极柱需要机器加工完成，时间长且成本较高；第三，极柱在机器加工过程中，容易产生金属丝；第四，极柱的截面较小，导致极柱的过流能力受限。
发明内容
[0004]本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电池极柱生产工艺，能够直接通过模具冲压工艺成型，相比机器加工工艺，不仅提高极柱的过流能力，还避免加工过程中产生金属丝，提高了电池的安全性，还简化了生产工艺，提高了生产效率。[0005]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电池极柱生产工艺，包括如下步骤：步骤一、对极柱型材进行冲压加工，形成有底座，得到极柱初坯；步骤二、将所述极柱初坯顶部的坯料冲压形成台阶，所述台阶与所述底座之间形成有凹槽，从而得到电池极柱。[0006]需要说明的是，本发明的生产工艺中，为了配合本发明的顶盖与极柱的包胶结构，台阶需配合底座，用于紧固塑胶件上下方向的拉力，实现极柱的绝缘和电连接，若极柱采用机器加工的方式形成台阶，需要对极柱中间部分进行切削，导致极柱中间部分的截面积减少，使得极柱的过流能力降低，还导致生产周期长且费用较高，甚至在加工过程中产生金属丝，影响电芯的安全性能，因此，极柱初坯顶部通过冲压形成台阶，即，柱体的顶部通过冲压模具的型腔将料往外挤出台阶，且台阶填充在模具腔内，避免台阶出现形变，采用这种冲压方式，省去了机器加工的工序，缩短了生产周期和降低了生产成本，同时，避免极柱在加工
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过程中产生金属丝，提高了电池的安全性能，还避免了将极柱中间部分削薄，极柱中间部分的截面积相比机器加工工艺更大，有助于提高极柱的过流能力。[0007]作为本发明所述的一种电池极柱生产工艺的一种改进，所述步骤一中，所述底座还形成有沉台。
[0008]作为本发明所述的一种电池极柱生产工艺的一种改进，采用冲压模具将所述极柱初坯的坯料填充于所述冲压模具的型腔内，形成所述台阶。
[0009]作为本发明所述的一种电池极柱生产工艺的一种改进，所述冲压模具的型腔与所述台阶的形状相匹配。
[0010]作为本发明所述的一种电池极柱生产工艺的一种改进，所述步骤二中，所述台阶围绕所述极柱初坯的顶部设置。
[0011]作为本发明所述的一种电池极柱生产工艺的一种改进，所述步骤二中，所述台阶的边角为倒圆角结构。
[0012]本发明的目的之二在于提供了一种如上述的电池极柱生产工艺所制备的电池极柱，包括底座及设置在所述底座上的柱体，所述柱体的顶部设置台阶，所述台阶与所述底座之间形成有凹槽。
[0013]作为本发明所述的一种电池极柱的一种改进，所述底座和所述柱体为一体成型结构；或所述底座和所述柱体通过摩擦焊或熔接形成复合极柱。[0014]本发明的目的之三在于提供了一种电池顶盖，包括塑胶件、顶盖片、密封圈、下塑胶和如上述的电池极柱，所述柱体依次穿过所述下塑胶、所述密封圈安装于所述顶盖片，所述柱体的顶部套设有所述塑胶件，所述顶盖片和所述下塑胶之间安装有防爆阀。[0015]需要说明的是，塑胶件使柱体紧固在顶盖片，防止柱体发生松动而产生安全隐患，保证电池顶盖的可靠性，同时也起到保护顶盖片的作用；密封圈密封柱体，防止电解液通过缝隙腐蚀塑胶件；下塑胶能够提高顶盖片与电芯的绝缘性能，防止电解液腐蚀顶盖片导致电池短路；防爆阀能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时，使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生。[0016]作为本发明所述的一种电池顶盖的一种改进，所述塑胶件由PPS材料、PSU材料或纳米材料一体成型，所述柱体包括正极柱和负极柱，套设在所述正极柱的所述塑胶件为导电塑胶，套设在所述负极柱的所述塑胶件为绝缘塑胶，所述导电塑胶的电阻值为10Ω~30000Ω；优选的，所述导电塑胶的电阻值为1001Ω~30000Ω。[0017]本发明的有益效果在于，本发明包括如下步骤：步骤一、对极柱型材进行冲压加工，形成有底座，得到极柱初坯；步骤二、将所述极柱初坯顶部的坯料冲压形成台阶，所述台阶与所述底座之间形成有凹槽，从而得到电池极柱。由于动力电池极柱结构及制造工艺的好坏直接影响锂离子电池电芯乃至整个电池的性能，为了配合本发明的顶盖与极柱的包胶结构，台阶需配合底座，用于紧固塑胶件上下方向的拉力，实现极柱的绝缘和电连接，若极柱采用机器加工的方式形成台阶，需要对极柱中间部分进行切削，导致极柱中间部分的截面积减少，使得极柱的过流能力降低，导致生产周期长且费用较高，甚至在加工过程中产生金属丝，影响电芯的安全性能，因此，极柱初坯顶部通过冲压形成台阶，即，柱体的顶部通过冲压模具的型腔将料往外挤出台阶，且台阶填充在模具腔内，避免台阶出现形变，采用这种冲压方式，省去了机器加工的工序，缩短了生产周期和降低了生产成本，同时，避免极柱在
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加工过程中产生金属丝，提高了电池的安全性能，还避免了将极柱中间部分削薄，极柱中间部分的截面积相比机器加工工艺更大，有助于提高极柱的过流能力。本发明能够直接通过模具冲压工艺成型，相比机器加工工艺，不仅提高极柱的过流能力，还避免加工过程中产生金属丝，提高了电池的安全性，还简化了生产工艺，提高了生产效率。附图说明
[0018]图1为本发明的极柱的生产示意图。[0019]图2为本发明的极柱的结构示意图。[0020]图3为本发明的电池顶盖的结构示意图。
[0021]图4为本发明的极柱和顶盖组装后的剖面结构示意图。[0022]其中：10-极柱初坯；1-底座；2-柱体；3-凹槽；21-台阶；22-沉台；4-塑胶件；5-顶盖片；6-密封圈；7-下塑胶；8-防爆阀。具体实施方式
[0023]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。[0024]在本发明的描述中，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。[0025]在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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。
[0026]以下结合附图14对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。
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[0027]实施例1
一种电池极柱生产工艺，包括如下步骤：步骤一、对极柱型材进行冲压加工，形成有底座1，得到极柱初坯10；步骤二、将极柱初坯10顶部的坯料冲压形成台阶21，台阶21与底座1之间形成有凹槽3，从而得到电池极柱。由于动力电池极柱结构及制造工艺的好坏直接影响锂离子电池电芯乃至整个电池的性能，为了配合本发明的顶盖与极柱的包胶结构，台阶21需配合底座1，用于紧固塑胶件4上下方向的拉力，实现极柱的绝缘和电连接，若极柱采用机器加工的方式形成台阶21，需要对极柱中间部分进行切削，导致极柱中间部分的截面积减少，使得极柱的过流能力降低，导致生产周期长且费用较高，甚至在加工过程中产生金属丝，影响电芯的安全性能，因此，极柱初坯10顶部通过冲压形成台阶21，于本实施例中，柱体
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2的顶部通过冲压模具的型腔将料往外挤出台阶21，且台阶21填充在模具腔内，避免台阶21出现形变，采用这种冲压方式，省去了机器加工的工序，缩短了生产周期和降低了生产成本，同时，避免极柱在加工过程中产生金属丝，提高了电池的安全性能，还避免了将极柱中间部分削薄，极柱中间部分的截面积相比机器加工工艺更大，有助于提高极柱的过流能力。[0028]优选的，步骤一中，底座1还形成有沉台22。增加沉台22，能与台阶21配合，有助于提高紧固塑胶件4上下方向的拉力，从而提高极柱的绝缘和电连接性能。[0029]优选的，步骤二中，采用冲压模具将极柱初坯10的坯料填充于冲压模具的型腔内，形成台阶21。极柱初坯10的坯料受到填充进入到冲压模具的型腔内，实现对坯料的定型，防止发生形变，有助于提高台阶21的稳固性。[0030]优选的，冲压模具的型腔与台阶21的形状相匹配。冲压模具的型腔的形状与台阶21的形状相匹配，有助于提高台阶21的成型效果，冲压模具设有凸起，用于将柱体2的顶部位置挤压后溢料形成台阶21，有利于提高冲压台阶21效果。[0031]优选的，步骤二中，台阶21围绕极柱初坯10的顶部设置。台阶21围绕极柱初坯10的顶部设置，使得台阶21能够与环形塑胶件4配合，提高极柱整体的绝缘性能，有助于提高电芯的安全性。
[0032]优选的，步骤二中，台阶21的边角为倒圆角结构。台阶21的边角设计成倒圆角结构，防止台阶21的边缘割破塑胶件4，有助于提高电芯的安全性。[0033]实施例2
一种如实施例1所述的电池极柱生产工艺所制备的电池极柱，包括底座1及设置在底座1上的柱体2，柱体2的顶部设置台阶21，台阶21与底座1之间形成有凹槽3。[0034]需要说明的是，底座1顶面的面积大于柱体2底面的面积，能够增加底座1与极耳的接触面积，降低底座1与极耳发生接触不良的风险；根据实际电池结构和应用场景，把柱体2设计成方体结构、圆柱结构或圆台结构。[0035]优选的，底座1和柱体2为一体成型结构；或底座1和柱体2通过摩擦焊或熔接形成复合极柱。底座1和柱体2采用一体成型结构，有助于提高极柱整体的刚性，同时简化生产步骤，提高生产效率；当负极集流片为铜箔材料，将极柱与负极集流体连接的一端设计成铜材料，另一端则设计成铝材料，即将柱体2设计成铝材料，底座1设计成铜材料，从而降低极柱的成本。
[0036]实施例3
一种电池顶盖，包括塑胶件4、顶盖片5、密封圈6、下塑胶7和如实施例2所述的电池极柱，柱体2依次穿过下塑胶7、密封圈6安装于顶盖片5，柱体2的顶部套设有塑胶件4，顶盖片5和下塑胶7之间安装有防爆阀8。[0037]需要说明的是，塑胶件4使柱体2紧固在顶盖片5，防止柱体2发生松动而产生安全隐患，保证电池顶盖的可靠性，同时也起到保护顶盖片5的作用；密封圈6为氟橡胶，密封柱体2，防止电解液通过缝隙腐蚀塑胶件4；下塑胶7为PPS材料或PSU材料，能够提高顶盖片5与电芯的绝缘性能，防止电解液腐蚀顶盖片5导致电池短路；防爆阀8能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时，使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生。[0038]优选的，塑胶件4由PPS材料、PSU材料或纳米材料一体成型，通过包胶注塑嵌入台
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阶21与底座1之间形成的凹槽3，柱体2包括正极柱和负极柱，套设在正极柱的塑胶件4为导电塑胶，套设在负极柱的塑胶件4为绝缘塑胶。套设在正极柱的塑胶件4为导电塑胶，套设在负极柱的塑胶件4为绝缘塑胶，能够在电池内部发生高温、高压时，通过翻转片正常翻转，实现正极柱和负极柱连接，即形成内部保护回路，防止电池爆炸，其中，导电塑胶的电阻值为10Ω~30000Ω；优选的，导电塑胶的电阻值为1001Ω~30000Ω。[0039]根据上述说明书的揭示和教导，本发明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，本发明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发明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发明的保护范围。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，并不对本发明构成任何。
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