圆柱形电池负极端盖及其圆柱形电池

技术领域

本发明涉及储能器械领域，尤其涉及一种圆柱形电池负极端盖及其圆柱形电池。

背景技术

随着国家对新能源汽车行业的扶持与推广，市场对二次电池的需求也越来越大，对二次电池的容量和寿命也提出了更高的要求。圆柱形电池相对于方形电池具有高的填充率，因而具有高能比的特点，目前已有电池生产厂家采用圆柱形电池取代方形电池而应用车用电池中。

但是传统的圆柱形电池，如18650电池，其电池过流面积有限，造成电池内阻偏大，影响电池的循环寿命。同时，若将方形电池的高能量密度的三元电池体系直接应用于圆柱形电池，由于目前方形电池的安全装置无法直接匹配到圆柱形电池中，因而电池的安全性和能量密度也会大受折扣。

这是由于：目前为了保证方形二次电池的安全性，现有技术中通常于顶盖的负极端安装有翻转片，并通过正极端电连接顶盖片，从而在电池因过充或电解液发生反应等意外而导致二次电池内部气压升高时，翻转片进行翻转与正极和负极之间形成外电流，停止过充，通过正极端的电阻慢慢过流散热将二次电池内部的能量释放出来，从而不会发生过充、起火、爆炸等危险，从而提高二次电池的安全性能。为了提高过流能力，可增加极柱的尺寸，同时其通常是在负极柱上设置一悬臂梁以作为与翻转后的翻转片接触的导电片。而圆柱形电池的顶盖片通常也为圆形，于安装时其利用率远低于方形电池，无法通过增加极柱尺寸的方式来提高过流能力，而且于圆形顶盖片上再集成导电片、绝缘件等部件时会浪费较多的体积，因而圆柱形电池难以同时兼顾能量密度和安全性问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的圆柱形电池负极端盖及其圆柱形电池，此圆柱形电池负极端盖能够将翻转片等安全部件集成在顶盖片上，且空间利用率高，还能改善过电流能力。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种圆柱形电池负极端盖，包括顶盖片、位于所述顶盖片上方且与所述顶盖片隔离的铆接块和固定连接所述铆接块的负极柱，所述顶盖片设有第一负极安装孔和第二负极安装孔，所述负极柱包括分别绝缘安装于所述第一负极安装孔和所述第二负极安装孔的第一负极柱和第二负极柱，所述顶盖片上设有位于所述第一负极柱和所述第二负极柱之间的翻转片，于电池内部气压超过预设值时，所述翻转片受气压驱使朝所述铆接块方向翻转并接触所述铆接块以电连接所述顶盖片和所述负极柱。

与现有技术相比，本发明的圆柱形电池负极端盖设置多负极柱结构，不仅可以提高过电流能力，还可起到防转作用，且将与极柱相连的铆接块作为导电部件以连接翻转之后的翻转片，铆接块不仅起到了传统的作为外部输出的部件还可以与翻转片组合成防过充的安全装置，且此结构紧凑性好，不需要增加额外的高度尺寸，因而体积能量密度高，可满足目前高能量密度电池的需求。

较佳的，所述铆接块上设有分别与所述第一负极柱和所述第二负极柱铆接固定的第一铆接孔和第二铆接孔。

较佳的，所述顶盖片和所述铆接块之间设有第一绝缘件，所述第一绝缘件设有分别供所述第一负极柱和所述第二负极柱穿设的第一穿设孔和第二穿设孔，且于所述第一穿设孔和所述第二穿设孔之间设有供所述翻转片于翻转后进行穿设的第三穿设孔。

较佳的，所述翻转片包括翻转部、设于所述翻转部中部的凸台部和位于所述翻转部边沿并连接所述顶盖片的相接部，于电池内部气压超过预设值时，所述翻转片受气压驱使借由所述翻转部翻转并经由所述凸台部接触所述铆接块，凸台部的设置可提高翻转片的过流能力，以防止在接触铆接块时因电流较大而熔断。

较佳的，所述第一负极柱借由第一密封件密封于所述第一负极安装孔，所述第二负极柱借由第二密封件密封于所述第二负极安装孔。

较佳的，所述顶盖片还设有位于所述第一负极安装孔和所述第二负极安装孔之间的翻转片安装孔，所述翻转片固定连接所述顶盖片并覆盖所述翻转片安装孔。

较佳的，所述第一负极柱和所述第二负极柱皆相连于连接片，所述连接片连接电池的负极片且借由第二绝缘件与所述顶盖片电绝缘。

较佳的，所述顶盖片上还设有防爆阀，所述第二绝缘件对应所述防爆阀处设有多个网孔，网孔可防止电池内部产生较大气压时，气体从防爆阀喷出而带出可燃颗粒物。

较佳的，所述顶盖片上还设有注液孔，所述第二绝缘件对应所述注液孔处设有注液通孔。

较佳的，所述第二绝缘件包括本体部和围合于所述本体部的侧壁，所述本体部和所述侧壁围设形成第一收容部，所述本体部的中部向内凹陷形成第二收容部，所述连接片收容于所述第一收容部，所述第二收容部上设有气体流通通道并收容所述翻转片，第一收容部可将连接片进行收容从而充分利用空间以提高体积能量密度，第二收容部收容翻转片且还设有气体流通通道，气体流通通道可起到气体汇流的作用，以提高翻转的灵敏性。

较佳的，所述连接片包括与所述负极柱连接的本体、与所述负极片连接的连接部和连接所述本体和所述连接部的过渡部，所述过渡部弯折而将所述连接部折合于所述本体的下方。进一步的，所述过渡部上设置槽口以形成电流熔断部，槽口可于翻转片翻转后形成的外电流过大时断开，以切断外电流从而避免顶盖片等部件熔断而造成更严重的安全事故。

较佳的，所述本体上设有分别供所述第一负极柱和所述第二负极柱卡接的第一卡接孔和第二卡接孔，所述本体于所述第一卡接孔和所述第二卡接孔之间设有上下贯通的通孔。

本发明第二方面提供了一种圆柱形电池，包括圆柱形电芯、用于容纳所述圆柱形电芯的壳体、密封于所述壳体一端的正极端盖及密封于所述壳体另一端的负极端盖，正极端盖与所述壳体电连接，所述负极端盖为前述的圆柱形电池负极端盖，所述顶盖片固定连接所述壳体，所述翻转片于翻转后电连接所述正极端盖和所述负极柱。

较佳的，所述正极端盖包括连接于壳体的正极顶盖、连接电芯正极的正极连接片、连接所述正极顶盖和所述正极连接片的支撑件，所述正极连接片穿设所述支撑件并连接所述正极顶盖。

较佳的，所述正极顶盖包括正极顶盖片和由所述正极顶盖片向远离所述电芯的方向延伸形成的凸包，所述支撑件上设有若干个连通孔，所述正极连接片包括正极本体、与所述电芯正极连接的正极连接部、连接所述正极本体和所述正极连接部的正极过渡部，所述正极过渡部弯折而将所述正极连接部折合于所述正极本体的下方，所述正极本体上设有与所述连通孔数目对应的凸起，所述凸起穿设并卡接所述连通孔且和所述正极顶盖片焊接固定。正极端盖的正极连接片上设有凸起，且凸起穿设并卡接于支撑件的连通孔上，此结构的紧凑型好，空间利用率高，且两者相互卡接，既避免了电池收到猛烈撞击时正极连接片发生错位、移动而断开与正极顶盖片的连接，同时连通孔还可起到焊接定位作用，可防止出现虚焊等焊接不良问题。

较佳的，所述支撑件具有介于所述正极顶盖片和所述正极连接片之间的支撑件本体，所述支撑件本体上开设若干个所述连通孔，所述支撑件本体的边沿朝所述电芯的方向延伸并形成开设有缺口的围合部，所述支撑件本体和所述围合部组合形成收容空间，所述正极过渡部弯折并将所述正极连接部经所述缺口收容于所述收容空间，收容空间的设置可将正极连接片进行收容从而充分利用空间以提高体积能量密度。

较佳的，所述正极过渡部上设置正极槽口以形成电流熔断部，槽口可于过充等电流过大时断开，以切断电流从而避免正极顶盖片等部件熔断而造成更严重的安全事故。

附图说明

图1为本发明的圆柱形电池一实施例的立体图。

图2为本发明的圆柱形电池负极端盖一实施例的立体图。

图3为图2的圆柱形电池负极端盖于连接片弯折前的主视图。

图4为图2的圆柱形电池负极端盖于连接片弯折前的俯视图。

图5为图2的圆柱形电池负极端盖于连接片弯折前的仰视图。

图6为图4于A-A方向的剖视图。

图7为图4于B-B方向的剖视图。

图8为图2于一方向上的爆炸图。

图9为图2于另一方向上的爆炸图。

图10为图4的第一变化图。

图11为图10于C-C方向的剖视图。

图12为图10于一方向上的爆炸图。

图13为图10于另一方向上的爆炸图。

图14为图4的第二变化图。

图15为图14于D-D方向的剖视图。

图16为图14于一方向上的爆炸图。

图17为图14于另一方向上的爆炸图。

图18为本发明的圆柱形电池正极端盖一实施例的立体图。

图19为图18的圆柱形电池负极端盖于连接片弯折前的俯视图。

图20为图18的圆柱形电池负极端盖于连接片弯折前的仰视图。

图21为图20于A-A方向的剖视图。

图22为图20于B-B方向的剖视图。

图23为图20于一方向上的爆炸图。

图24为图20于另一方向上的爆炸图。

元件说明

100-圆柱形电池；10-壳体；30-负极端盖；310-顶盖片；311-第一负极安装孔；312-第二负极安装孔；313-翻转片安装孔；314-内凸台；315-外凸台；316-防爆阀安装孔；317-注液孔；320-负极柱；320a-第一负极柱；320b-第二负极柱；321-柱体部；323-平台部；330-铆接块；331-第一铆接孔；333-第二铆接孔；340-翻转片；341-翻转部；343-凸台部；345-相接部；350-第一绝缘件；351-第一穿设孔；353-第二穿设孔；355-第三穿设孔；360a-第一密封件；360b-第二密封件；370-第二绝缘件；371-本体部；372-侧壁；373-第一通孔；374-第二通孔；375-第一收容部；376-第二收容部；377-气体流通通道；378-网孔；379-注液通孔；380-连接片；381-本体；3811-第一卡接孔；3813-第二卡接孔；3815-通孔；3817-连通孔；383-连接部；385-过渡部；3851-槽口；390-防爆阀；50-正极端盖；51-正极顶盖；511-正极顶盖片；5111-正极外凸台；513-凸包；53-支撑件；531-支撑件本体；5311-连通孔；533-围合部；535-缺口；55-正极连接片；551-正极本体；5513-凸起；553-正极过渡部；5531-正极槽口；555-正极连接部

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。需要说明的是，除非另有明确的规定的限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内的连通。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。

下面结合附图来说明本发明的圆柱形电池负极端盖及其圆柱形电池。

如图1～17所述，圆柱形电池100包括圆柱形电芯(图中未示出)、用于容纳圆柱形电芯的壳体10、密封于壳体10一端的正极端盖50及密封于壳体10的另一端的负极端盖30，正极端盖50与壳体10电连接。其中，圆柱形电池负极端盖30包括顶盖片310、位于顶盖片310上方且与顶盖片310隔离的铆接块330和固定连接铆接块330的负极柱320，顶盖片310设有第一负极安装孔311和第二负极安装孔312，负极柱320包括分别绝缘安装于第一负极安装孔311和第二负极安装孔312的第一负极柱320a和第二负极柱320b，顶盖片上310设有位于第一负极柱320a和第二负极柱320b之间的翻转片340，于电池内部气压超过预设值时，翻转片340受气压驱使朝铆接块330方向翻转并接触铆接块330以电连接正极柱510和负极柱320。由于正极柱510和壳体10电连通，因而翻转片340翻转之后接触铆接块330可电连接正极柱510和负极柱320，从而形成外短路以解决电池因过充或电解液发生反应等意外而产生的安全隐患问题。且圆柱形电池负极端盖30设置双负极柱结构，不仅可以提高过电流能力，还可起到防转作用，且将与极柱相连的铆接块330作为导电部件以连接翻转之后的翻转片340，铆接块330不仅起到了传统的作为外部输出的部件还可以与翻转片340组合成防过充的安全装置，且此结构紧凑性好，不需要增加额外的高度尺寸，因而体积能量密度高，可满足目前高能量密度电池的需求。当然，为了进一步提高过流能力，负极柱320除了设置如图中所示的双负极柱(第一负极柱320a和第二负极柱320b)，也可以再设置更多的负极柱，如3个负极柱、4个负极柱等等，且众多负极柱应该于圆形的顶盖片310上均匀排布。

进一步如图2～9所示，铆接块330上设有分别与第一负极柱320a和第二负极柱320b铆接固定的第一铆接孔331和第二铆接孔332。第一负极柱320a包括柱体部321和与柱体部321相连的平台部323，平台部323卡设于顶盖片310的下部，柱体部321穿设并借由第一密封件360a密封于第一负极安装孔311，且柱体部321的上部与铆接块330铆接于第一铆接孔331，第二负极柱320b也有相似的结构，其借由第二密封件360b密封于第二负极安装孔312。

顶盖片310于第一负极安装孔311和第二负极安装孔312之间设有翻转片安装孔313，翻转片安装孔313的边沿设置内凸台314，顶盖片310的边沿设置外凸台315，负极端盖30通过外凸台315焊接于壳体10而将负极端盖30密封于壳体10的一端。翻转片340包括翻转部341、设于翻转部341中部的凸台部343和位于翻转部341边沿并连接顶盖片310的相接部345，翻转片340借由相接部345焊接固定于内凸台314而固定连接顶盖片310并覆盖翻转片安装孔313，于电池内部气压超过预设值时，翻转片340受气压驱使借由翻转部341翻转并经由凸台部343接触铆接块330。凸台部343的设置可提高翻转片340的过流能力，以防止在接触铆接块330时因电流较大而熔断。

进一步的，顶盖片310和铆接块330之间设有第一绝缘件350，第一绝缘件350设有分别供第一负极柱320a和第二负极柱320b穿设的第一穿设孔351和第二穿设孔353，且于第一穿设孔351和第二穿设孔353之间设有供翻转片340于翻转后进行穿设的第三穿设孔355。

进一步如图2～9所示，第一负极柱320a和第二负极柱320b皆相连于连接片380，连接片380连接电池的负极片(图中未示出)且借由第二绝缘件370与顶盖片310电绝缘。连接片380包括与负极柱320连接的本体381、与负极片连接的连接部383和连接本体381和连接部383的过渡部385，过渡部385弯折而将连接部383折合于本体381的下方。本体381上设有分别供第一负极柱320a和第二负极柱320b卡接的第一卡接孔3811和第二卡接孔3813，本体381于第一卡接孔3811和第二卡接孔3813之间设有上下贯通的通孔3815。进一步如图10～17所示，过渡部385上设置槽口以3851形成电流熔断部，槽口3851可于翻转片340翻转后形成的外电流过大时断开，以切断外电流从而避免顶盖片310等部件熔断而造成更严重的安全事故。

第二绝缘件370包括本体部371和围合于本体部371的侧壁372，本体部371和侧壁372围设形成第一收容部375，本体部371的中部向内凹陷形成第二收容部376，连接片380收容于第一收容部375，第二收容部376上设有气体流通通道377并收容翻转片340，第一收容部375可将连接片380进行收容从而充分利用空间以提高体积能量密度，第二收容部376收容翻转片340且还设有气体流通通道377，气体流通通道377可起到气体汇流的作用，以提高翻转的灵敏性。本体部371还开设有分别供第一负极柱320a和第二负极柱320b穿设的第一通孔373和第二通孔374。

本发明的负极端盖30进行安装时，第一负极柱320a的柱体部321依次穿设第一卡接孔3811、第一通孔373后套设第一密封件360a，再穿设第一负极安装孔311、第一穿设孔351后与铆接块330铆接于第一铆接孔331。第二负极柱320b的柱体部321依次穿设第二卡接孔3813、第二通孔374后套设第二密封件360b，再穿设第二负极安装孔312、第二穿设孔353后与铆接块330铆接于第二铆接孔333。

当然，本发明的负极端盖30上也可集成防爆阀390，如图10～13所示，顶盖片310上设有防爆阀安装孔316，防爆阀390焊接固定于防爆阀安装孔316，第二绝缘件370对应防爆阀390处设有多个网孔378，网孔378可防止电池内部产生较大气压时，气体从防爆阀喷出而带出可燃颗粒物。当然，为了保证气体的流通，连接片380上设置与防爆阀390同中心轴的连通孔3817，同时第一绝缘件350的水平尺寸应小于顶盖片310以保证露出防爆阀390。

本发明的负极端盖30上也可集成注液孔317，如图14～17所示，顶盖片310上设有注液孔317，为了保证注液的进行，第二绝缘件370对应注液孔317处设有注液通孔379，连接片380上设置与注液孔317同中心轴的连通孔3817，同时第一绝缘件350的水平尺寸应小于顶盖片310以保证露出注液孔317。

正极盖板50的结构相对比较简单，其可以将负极盖板30中的翻转片340去掉，而保留其他的部件，并且在注塑制备第一绝缘件350时加入导电颗粒，如导电碳或导电金属，而使正极端盖50与壳体10电导通。当然，也可将正极柱(图中未示出)直接焊接于正极顶盖上，或者，正极顶盖片向远离电芯的方向凸起而直接构成正极柱。当然，正极盖板50也可为如图18～24所示的结构，

如图18～24所示，正极端盖50包括正极顶盖51、连接电芯正极的正极连接片55、连接正极顶盖51和正极连接片55的支撑件53，正极顶盖51包括正极顶盖片511和正极由顶盖片511向远离电芯的方向延伸形成的凸包513，凸包513作为正极极柱使用，正极顶盖片511和凸包513为一体成型结构，正极顶盖片511的边沿设置正极外凸台5113，壳体10的开口端设置凹槽(图中未示出)，正极端盖50通过正极外凸台5113嵌合并焊接固定于壳体10的凹槽上而将正极端盖50密封于壳体10的一端。支撑件53上设有若干个连通孔5311，正极连接片55包括正极本体551、与电芯正极连接的正极连接部555、连接正极本体551和正极连接部555的正极过渡部553，正极过渡部553弯折而将正极连接部555折合于正极本体551的下方，正极本体551上设有与连通孔5311数目对应的凸起5513，凸起5513穿设并卡接连通孔5311且和正极顶盖片511焊接固定，具体可通过超声焊或激光焊而固定。凸起5513穿设并卡接于支撑件53的连通孔5311上，此结构紧凑型好，空间利用率高，且两者相互卡接，既避免了电池收到猛烈撞击时正极连接片55发生错位、移动而断开与正极顶盖片511的连接，同时连通孔5311还可起到焊接定位作用，可防止出现虚焊等焊接不良问题。

进一步如图18～24所示，支撑件53具有介于正极顶盖片511和正极连接片55之间的支撑件本体531，支撑件本体531上开设若干个连通孔5311，支撑件本体531的边沿朝电芯的方向延伸并形成开设有缺口535的围合部533，支撑件本体531和围合部533组合形成收容空间，正极过渡部553弯折并将正极连接部555经缺口535收容于收容空间，收容空间的设置可将正极连接片55进行收容从而充分利用空间以提高体积能量密度。同时，正极过渡部553上设置正极槽口5531以形成电流熔断部，正极槽口5531可于过充等电流过大时断开，以切断电流从而避免正极顶盖片511等部件熔断而造成更严重的安全事故。

应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求限定的范围。