镶入式梅花型电极结构.pdf

本发明公开了一种镶入式梅花型电极结构，铜极柱为三段阶梯轴，铜极柱的小端上设置有M12×1.25的外螺纹；铜极柱的中间段为6瓣梅花型结构；铜极柱大端远离中间段的端面上为同心圆密封区，同心圆密封区的中心设置有带盲孔的凸台A，同心圆密封区的表面粗糙度为1.6；铜极柱大端靠近中间段的台阶面上从下到上依次设置有下绝缘片、上绝缘片、不锈钢垫片；下绝缘片的外圈由内到外依次设置有O型密封圈、密封挡圈；上绝缘片为两段阶梯轴，上绝缘片小端的外圈设置有铝端盖。本发明结构设计合理，极柱与端盖耐扭力能力强，维护方便，使用寿命长，推广应用具有良好的经济和社会效益。

权利要求书1.  镶入式梅花型电极结构，包括铜极柱（1），其特征在于：所述铜极柱（1）为三段阶梯轴，铜极柱（1）的小端上设置有M12×1.25的外螺纹；铜极柱（1）的中间段为6瓣梅花型结构；铜极柱（1）大端远离中间段的端面上为同心圆密封区，同心圆密封区的中心设置有带盲孔的凸台A（101），同心圆密封区的表面粗糙度为1.6；铜极柱（1）大端靠近中间段的台阶面上从下到上依次设置有下绝缘片（5）、上绝缘片（3）、不锈钢垫片（2）；下绝缘片（5）的外圈由内到外依次设置有O型密封圈（6）、密封挡圈（7）；上绝缘片（3）为两段阶梯轴，上绝缘片（3）小端的外圈设置有铝端盖（4）。 2.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述铜极柱（1）的材质选用铜含量大于99.9%的T2紫铜。 3.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述不锈钢垫片（2）为6瓣梅花型的垫片，不锈钢垫片（2）的中间设置有通孔A（202），通孔A（202）的一端设置有倒角（201）；通孔A（202）与铜极柱（1）中间段间隙配合，公差带为0.09～0.11mm。 4.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述上绝缘片（3）的中心设置有6瓣梅花型通孔B（302），上绝缘片（3）的小端外圈均布设置有六个轴向槽（301），上绝缘片（3）的小端外圈与大端外圈的中心圆上均布设置有六个带通孔的凸台B（303）；每个轴向槽（301）的中心均与通孔B（302）的梅花型凹槽中心在同一条直线上；每个凸台B（303）的中心均与轴向槽（301）的中心在同一条直线上；上绝缘片（3）的材质选用四氟乙烯。 5.  根据权利要求1或4所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述铝端盖（4）为两段阶梯轴，铝端盖（4）的中心设置有通孔C（401），通孔C（401）的圆周上均布设置有六个轴向凸台（402），轴向凸台（402）与上绝缘片（3）小端的轴向槽（301）配合；通孔C（401）外均布设置有六个通孔D（403），每个通孔D（403）的中心均与轴向凸台（402）的中心在同一条直线上；铝端盖（4）的一侧设置有腰型孔（404），腰型孔（404）的中心与通孔D（403）的中心在同一条直线上，腰型孔（404）的两长边均与通孔C（401）同心；铝端盖（4）的材质采用铝合金。 6.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述下绝缘片（5）为圆形垫片，下绝缘片（5）的中心设置有6瓣梅花型通孔E（501），下绝缘片（5）的外圈设置有内凹的圆弧槽（502）。 7.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述下绝缘片（5）的材质选用四氟乙烯。 8.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述O型密封圈（6）的材质采用三元乙丙橡胶。 9.  根据权利要求1所述的镶入式梅花型电极结构，其特征在于：所述密封挡圈（7）的材质选用四氟乙烯，密封挡圈（7）的内圈尺寸与O型密封圈（6）的最大外形尺寸间隙配合；密封挡圈（7）的厚度小于O型密封圈（6）的厚度。

说明书镶入式梅花型电极结构
技术领域
本发明属于新能源、充电汽车领域，特别涉及一种镶入式梅花型电极结构，适用于新能源汽车电池组中充电电池的电极结构。
背景技术
化学电池是将化学能直接转变为电能的装置。化学电池主要包括作为密封材料的壳体、壳体内的电解质溶液、以及浸在所述溶液中的正、负极片和连接电极的导线或金属连接片。在可充电化学电池中，还进一步包括进行充电操作的电路板，而上述的电解质溶液和正、负极片等被总称为电芯。现有锂离子电池是化学电池的，锂离子电池是以两种不同的能够可逆地嵌入及脱出锂离子的嵌锂化合物作为电池正极和负极的二次电化学体系装置，充电时锂离子从正极脱嵌，穿过电解质和隔膜，嵌入到负极中。放电时锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中，可由此循环反复。锂离子电池在新能源领域有着广泛的应用前景，比如在电动汽车领域，以及太阳能或风能或抽水储能电站等储能领域，尤其是电动汽车领域。
锂离子电池组成主要由正极片和负极片，电解质，隔膜，壳体等等组成，壳体由端盖和罐体（如铝管）组成，端盖则由盖体与极柱组成，通常端盖和罐体（铝管）采用激光焊接在一起，以避免空气中的水和氧气进入到电池的内部造成电池失效，为了避免壳体带电，必须在极柱与端盖之间采取绝缘措施防止它们导通，同时必须采取密封措施，防止空气中的水和氧气进入到电池的内部造成电池失效，极柱通常采用带螺栓的圆柱体形，螺栓的作用是便于组装时多个单体电池之间的连接片的串并联连接，以达到高电压和高容量，多个单体电池之间的串并联连接时要用连接金属片并且用螺帽将其拧紧固定在极柱的螺栓上，在拧紧过程中会对极柱产生扭力，扭力的大小会对极柱与端盖之间的密封性产生影响，扭力过大，会破坏极柱与端盖之间的密封性，造成电池失效。现有技术的耐扭力的大小为10N/M，但是电池串并联连接时用螺帽拧紧极柱的螺栓用以固定连接片的扭力的最佳值为最小15N/M，如果小于15N/M，则电池组的阻抗就会大，影响电池组的使用效果。
现有技术为了防止串并联连接时极柱与端盖之间产生转动，极柱穿过端盖相配合的孔采用方形，但是当组装施加扭力时，四方形的角受力大，易破坏密封的塑料，导致密封失效。
发明内容
本发明的目的是要解决上述技术问题。
本发明的目的是这样实现的：镶入式梅花型电极结构，包括铜极柱，其特征在于：所述铜极柱为三段阶梯轴，铜极柱的小端上设置有M12×1.25的外螺纹；铜极柱的中间段为6瓣梅花型结构；铜极柱大端远离中间段的端面上为同心圆密封区，同心圆密封区的中心设置有带盲孔的凸台A，同心圆密封区的表面粗糙度为1.6；铜极柱大端靠近中间段的台阶面上从下到上依次设置有下绝缘片、上绝缘片、不锈钢垫片；下绝缘片的外圈由内到外依次设置有O型密封圈、密封挡圈；上绝缘片为两段阶梯轴，上绝缘片小端的外圈设置有铝端盖。
所述铜极柱的材质选用铜含量大于99.9%的T2紫铜。
所述不锈钢垫片为6瓣梅花型的垫片，不锈钢垫片的中间设置有通孔A，通孔A的一端设置有倒角；通孔A与铜极柱中间段间隙配合，公差带为0.09～0.11mm。
所述上绝缘片的中心设置有6瓣梅花型通孔B，上绝缘片的小端外圈均布设置有六个轴向槽，上绝缘片的小端外圈与大端外圈的中心圆上均布设置有六个带通孔的凸台B；每个轴向槽的中心均与通孔B的梅花型凹槽中心在同一条直线上；每个凸台B的中心均与轴向槽的中心在同一条直线上；上绝缘片的材质选用四氟乙烯。
所述铝端盖为两段阶梯轴，铝端盖的中心设置有通孔C，通孔C的圆周上均布设置有六个轴向凸台，轴向凸台与上绝缘片小端的轴向槽配合；通孔C外均布设置有六个通孔D，每个通孔D的中心均与轴向凸台的中心在同一条直线上；铝端盖的一侧设置有腰型孔，腰型孔的中心与通孔D的中心在同一条直线上，腰型孔的两长边均与通孔C同心；铝端盖的材质采用铝合金。
所述下绝缘片为圆形垫片，下绝缘片的中心设置有6瓣梅花型通孔E，下绝缘片的外圈设置有内凹的圆弧槽。
所述下绝缘片的材质选用四氟乙烯。
所述O型密封圈的材质采用三元乙丙橡胶。
所述密封挡圈的材质选用四氟乙烯，密封挡圈的内圈尺寸与O型密封圈的最大外形尺寸间隙配合；密封挡圈的厚度小于O型密封圈的厚度。
本发明结构设计合理，极柱与端盖耐扭力能力强，维护方便，使用寿命长，推广应用具有良好的经济和社会效益。
附图说明
图1是本发明的总装图。
图2是本发明的主视图。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是本发明的爆炸图。
图5是本发明的铜极柱三维图。
图6是本发明的铜极柱主视图。
图7是图6的B-B剖视图。
图8是本发明的不锈钢垫片三维图。
图9是本发明的不锈钢垫片主视图。
图10是图9的C-C剖视图。
图11是本发明的上绝缘片三维图。
图12是本发明的上绝缘片主视图。
图13是图12的D-D剖视图。
图14是本发明的铝端盖主视图。
图15是图14的E-E剖视图。
图16是本发明的下绝缘片主视图。
图17是图16的F-F剖视图。
图中：1.铜极柱；2.不锈钢垫片；3.上绝缘片；4.铝端盖；5.下绝缘片；6.O型密封圈；7.密封挡圈；101.凸台A；201.倒角；202.通孔A；301.轴向槽；302.通孔B；303.凸台B；401.通孔C；402.轴向凸台；403.通孔D；404.腰型孔；501.通孔E；502.圆弧槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限制：
镶入式梅花型电极结构，包括铜极柱1，其特征在于：所述铜极柱1为三段阶梯轴，铜极柱1的小端上设置有M12×1.25的外螺纹；铜极柱1的中间段为6瓣梅花型结构；铜极柱1大端远离中间段的端面上为同心圆密封区，同心圆密封区的中心设置有带盲孔的凸台A101，同心圆密封区的表面粗糙度为1.6；铜极柱1大端靠近中间段的台阶面上从下到上依次设置有下绝缘片5、上绝缘片3、不锈钢垫片2；下绝缘片5的外圈由内到外依次设置有O型密封圈6、密封挡圈7；上绝缘片3为两段阶梯轴，上绝缘片3小端的外圈设置有铝端盖4；所述铜极柱1的材质选用铜含量大于99.9%的T2紫铜；所述不锈钢垫片2为6瓣梅花型的垫片，不锈钢垫片2的中间设置有通孔A202，通孔A202的一端设置有倒角201；通孔A202与铜极柱1中间段间隙配合，公差带为0.09～0.11mm；所述上绝缘片3的中心设置有6瓣梅花型通孔B302，上绝缘片3的小端外圈均布设置有六个轴向槽301，上绝缘片3的小端外圈与大端外圈的中心圆上均布设置有六个带通孔的凸台B303；每个轴向槽301的中心均与通孔B302的梅花型凹槽中心在同一条直线上；每个凸台B303的中心均与轴向槽301的中心在同一条直线上；所述铝端盖4为两段阶梯轴，铝端盖4的中心设置有通孔C401，通孔C401的圆周上均布设置有六个轴向凸台402，轴向凸台402与上绝缘片3小端的轴向槽301配合；通孔C401外均布设置有六个通孔D403，每个通孔D403的中心均与轴向凸台402的中心在同一条直线上；铝端盖4的一侧设置有腰型孔404，腰型孔404的中心与通孔D403的中心在同一条直线上，腰型孔404的两长边均与通孔C401同心；所述下绝缘片5为圆形垫片，下绝缘片5的中心设置有6瓣梅花型通孔E501，下绝缘片5的外圈设置有内凹的圆弧槽502；所述下绝缘片5的材质选用四氟乙烯；所述O型密封圈6的材质采用三元乙丙橡胶；所述密封挡圈7的材质选用四氟乙烯，密封挡圈7的内圈尺寸与O型密封圈6的最大外形尺寸间隙配合；密封挡圈7的厚度小于O型密封圈6的厚度；所述铝端盖4的材质采用铝合金；所述上绝缘片3的材质选用四氟乙烯。
本发明的原理：所有组件装配后，铜极柱1中间段的梅花型结构极柱在压力作用下膨胀挤紧不锈钢垫片2，中间位置的O型密封圈6受挤压后在铜极柱1和铝端盖4之间形成密封区；铜极柱1、密封挡圈7、铝端盖4、不锈钢垫片2通过6瓣梅花型结构配合成一体，当使用过程中能均匀分担外界施加的扭力，确保整个结构在多次重复大扭力下保持结构及密封性能的完整。
具体实施时，1）、铜极柱1小端的外螺纹用于各电芯电极间的联接，便于电极接线；中间段为6瓣梅花型，大端靠近中间段侧的端面粗糙度为1.6，能实现与O型密封圈6压紧后的密封效果；2）、上绝缘片3能在铜极柱1的中间段与铝端盖4的孔内侧形成绝缘层，上绝缘片3小端的轴向槽301与铝端盖4的轴向凸台402配合，能确保在受力时同时转动；上绝缘片3上6个凸起的凸台B303与铝端盖4的通孔D配合，起到装配定位及提升抗扭性能作用，能分散、增强电芯使用时受到的扭力；3）、下绝缘片5能在铝端盖4小端端面与铜极柱1大端台阶面之间导通；4）、O型密封圈6套在下绝缘片5的外圈，分别压在铜极柱1端面与铝端盖4的端面形成密封区域；5）、密封挡圈7能限定O型密封圈6经压形变后的移位在受控的范围内，确保O型密封圈可以被顺利压缩，同时能增加铜极柱与铝端盖间的绝缘面积；6）、铝端盖4的外圈台阶与电芯的筒状结构相配合；铝端盖4的台阶装配在电芯套筒上，经焊接后形成封闭的电解液室；7）、铜极柱1梅花型结构的上端面受压膨胀后，向外、向下挤压不锈钢垫片2；压力再经不锈钢垫片2向下逐层传递后，挤压O型密封圈6并固定整个电极结构。
    显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。