本發明涉及電池,具體涉及電芯蓋板組件、電芯及電池包。
背景技術:
1、隨著新能源電池的快速發展,電芯的能量密度、使用壽命及安全性能日益受到關注。電芯蓋板組件作為電芯的關鍵封裝部件,承擔著極柱固定、內部密封及電氣絕緣等多重功能。電芯蓋板組件的結構設計直接關系到電芯的機械強度、密封可靠性以及熱失控防護能力。
2、現有的電芯蓋板組件,在生產或測試過程中蓋板容易受內部壓力影響而向上拱起變形,導致的密封圈的壓縮量不足,并造成漏氣風險,密封效果較差。
技術實現思路
1、本發明提供了一種電芯蓋板組件、電芯及電池包,以解決現有的電芯蓋板組件,蓋板容易變形,導致密封效果較差的問題。
2、第一方面,本發明提供了一種電芯蓋板組件,包括:
3、蓋板,設有沿x方向間隔設置的一對極柱通孔,所述蓋板沿y方向具有相對的第一側面和第二側面;
4、沿y方向,所述蓋板的寬度為w1,所述極柱通孔與所述第一側面之間的距離為w2,所述極柱通孔與所述第二側面之間的距離為w3,滿足0.15≤(w1-w2-w3)/w1≤2/3。
5、有益效果:本發明的電芯蓋板組件,控制(w1-w2-w3)/w1在合適范圍內,有效均衡極柱通孔與蓋板的寬度尺寸大小,在保證極柱有足夠空間布置匯流條焊接軌跡的同時,還提升了蓋板的抗彎性能,有效防止了電芯在生產或測試過程中蓋板受內部壓力影響而向上拱起變形,避免了因此導致的密封圈壓縮量不足及漏氣風險,從而顯著提升了密封效果。若(w1-w2-w3)/w1的值過大,則極柱相對較粗,極柱與第一側面和第二側面之間的距離較小,蓋板的抗彎性能較差,電芯在生產或測試過程中,蓋板容易受內部壓力影響而向上拱起變形,導致密封圈的壓縮量不足,最終造成漏氣。
6、在一種可選的實施方式中,10?mm≤w1-w2-w3≤40?mm,5?mm≤w2≤20?mm,5?mm≤w3≤20?mm。
7、有益效果:通過控制w1-w2-w3以及w2、w3在合適范圍內,確保了極柱通孔具有足夠的孔徑以容納較大直徑的極柱,進而為匯流排焊接軌跡提供足夠大的空間,使極柱與匯流排形成充足的焊接面積。而且,還保證了極柱與蓋板的第一側面和第二側面之間留有足夠距離,為第一限位部提供了充足的布置空間,還能夠為蓋板外表面的貼片提供足夠的粘貼面積,避免貼片因粘貼面積不足而起翹失效。
8、在一種可選的實施方式中,所述蓋板沿z方向具有相對的第一表面和第二表面,所述第二表面環繞所述極柱通孔的周側開設第一凹槽,并環繞所述第一凹槽的周側沖壓出第二凹槽,以在所述第一凹槽和所述第二凹槽之間形成沿z方向延伸的筋條;
9、所述電芯蓋板組件還包括:
10、極柱,包括穿設于所述極柱通孔的柱體部,所述柱體部沿z方向延伸出所述第一表面的一端設有第一限位部,所述柱體部沿z方向靠近所述第二表面的一端設有至少部分位于所述第一凹槽內的第二限位部;
11、上絕緣件,套設于所述柱體部外并夾設于所述第一表面與所述第一限位部之間;
12、密封圈,套設于所述柱體部外并夾設于所述第一凹槽的槽底與所述第二限位部之間。
13、有益效果:極柱采用柱體部、第一限位部和第二限位部的結構,利用第一限位部和蓋板的第一表面對上絕緣件進行限位,利用第二限位部和蓋板上的第一凹槽對密封圈進行限位,相對于傳統的鉚接式蓋板,簡化了整體結構,省略了鉚接工藝,顯著降低了制造成本。通過在蓋板的第二表面環繞極柱通孔的周側間隔開設第一凹槽和第二凹槽,且將第二凹槽設置為沖壓成型,在第一凹槽和第二凹槽之間形成了沿z方向延伸的筋條,該筋條為限制極柱轉動提供了剛性的物理阻擋基礎,從而提升了極柱的抗扭性能,避免極柱發生松動。
14、在一種可選的實施方式中,所述柱體部和所述第一限位部在x-y平面的截面為圓形,所述第二限位部在x-y平面的截面為非圓形,所述第二限位部與所述柱體部的連接處形成臺階面,沿z方向且由所述第一表面指向所述第二表面的方向,所述筋條遠離所述第二表面的底面位于所述臺階面的下方,且兩者之間的距離為h1,滿足0.3?mm≤h1≤1?mm。
15、有益效果:將第二限位部的截面設置為非圓形,且筋條遠離第二表面的底面位于臺階面的下方,使第二限位部能夠得到筋條的剛性支撐,從而有效防止第二限位部轉動,也即限制極柱整體轉動,具有高抗扭性。若h1過小,則筋條難以有效嵌入并阻擋第二限位部的轉動,防扭轉效果較差,若h1過大,則會過度抬升極柱的高度,導致第二限位部的厚度過大,占用電芯的內部空間,影響能量密度。
16、在一種可選的實施方式中,沿z方向,所述蓋板的厚度為h2,所述第一凹槽的槽底至所述第一表面之間的距離為h3,滿足0.8?mm≤h3≤h2-0.5?mm,1.3?mm≤h2≤3?mm。
17、有益效果:通過控制h2、h3在合適范圍內,能夠保證蓋板開設第一凹槽后形成的減薄部具有足夠的強度,還能夠保證第一凹槽提供足夠的空間將極柱整體向上抬升,以使臺階面超出筋條遠離第一表面的底部,從而利用筋條實現極柱的止轉。若h3過小,則蓋板的減薄部的強度不足,易在受力時變形。若h3過大,則極柱的安裝高度過高,且難以通過沖壓工藝形成筋條。
18、在一種可選的實施方式中,沿z方向,所述第二凹槽的槽深為h4,滿足0.3?mm≤h4≤h2/2。
19、有益效果:通過控制h4在合適范圍內,能夠保證沖壓后形成一定高度的筋條,還能夠防止第二凹槽過深而削弱蓋板的整體強度。
20、在一種可選的實施方式中,沿x方向和/或y方向,所述第一限位部延伸出所述極柱通孔的長度為l1,滿足0.5?mm≤l1≤5?mm。
21、有益效果:若l1過小,則第一限位部與上絕緣件之間的搭接面積過小,易導致電阻波動大,且自身強度不足。
22、在一種可選的實施方式中,所述第一限位部沿z方向的厚度為h5,滿足0.5?mm≤h5≤2.5?mm。
23、有益效果:若h5過小,則第一限位部的強度不足。若h5過大,則不便于翻折,且容易在翻折處產生開裂。
24、在一種可選的實施方式中,所述上絕緣件包括沿z方向相連接的本體部和凸出部,所述本體部夾設于所述第一限位部與所述第一表面之間,所述凸出部設于所述本體部遠離所述第一表面的一側表面的四周,所述凸出部圍設于所述第一限位部沿x-y方向的外側,所述本體部沿z方向的高度為h6,滿足0.5?mm≤h6≤2?mm。
25、有益效果:將上絕緣件設置為本體部和凸出部的結構,并使凸出部圍設于第一限位部的外側,形成了對第一限位部的環狀包圍,以便機械爪抓取上絕緣件,避免機械爪直接作用于第一限位部而造成拉絲。通過控制h6在合適范圍內,避免了因注塑厚度過薄而導致的絕緣失效風險,同時間接控制了極柱的高度,避免極柱過高。
26、在一種可選的實施方式中,沿z方向,所述第一限位部遠離所述第一表面的一側表面超出所述凸出部遠離所述第一表面的一側表面,且超出距離為l2,滿足0.2?mm≤l2≤1mm。
27、有益效果:若l2過小,則凸出部容易過于接近甚至高于第一限位部,導致在安裝匯流排時,凸出部會頂住匯流排,造成第一限位部與匯流排之間出現虛焊或接觸不良。若l2過大,則第一限位部過高,機械手抓取時容易直接觸碰到第一限位部,導致抓取位置不準或產生拉絲。
28、第二方面,本發明還提供了一種電芯,包括:
29、殼體,至少一端設有開口;
30、極組,設于所述殼體內,所述極組靠近所述開口的一端設有極耳;
31、上述的電芯蓋板組件,所述蓋板蓋設于所述開口處并與所述殼體連接。
32、有益效果:本發明的電芯,控制(w1-w2-w3)/w1在合適范圍內,有效均衡極柱通孔與蓋板的寬度尺寸大小,在保證極柱有足夠空間布置匯流條焊接軌跡的同時,還提升了蓋板的抗彎性能,有效防止了電芯在生產或測試過程中蓋板受內部壓力影響而向上拱起變形,避免了因此導致的密封圈壓縮量不足及漏氣風險,從而顯著提升了密封效果。若(w1-w2-w3)/w1的值過大,則極柱相對較粗,極柱與第一側面和第二側面之間的距離較小,蓋板的抗彎性能較差,電芯在生產或測試過程中,蓋板容易受內部壓力影響而向上拱起變形,導致密封圈的壓縮量不足,最終造成漏氣。
33、第三方面,本發明還提供了一種電池包,包括:至少一個上述的電芯。
34、有益效果:因為電池包包括電芯,具有與電芯相同的效果,在此不再重復闡述。