CN105762307B - 二次电池顶盖和二次电池 - Google Patents

二次电池顶盖和二次电池 Download PDF

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Abstract

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种二次电池顶盖和二次电池。二次电池顶盖包括顶盖片、第一极柱单元、第二极柱单元、翻转片以及导电片，第一极柱单元与顶盖片固定连接且电导通，第二极柱单元包括第二极柱以及盖板，盖板与第二极柱固定连接且电导通，且二者均与顶盖片绝缘连接，翻转片与顶盖片电导通并且设置在盖板的下方，导电片与顶盖片电导通并且设置在翻转片的上方，常态下翻转片和导电片均与盖板断路，当电池内部气压达到设定值时翻转片翻转使得翻转片和导电片均与盖板电导通。二次电池包括的二次电池顶盖。本实施例所提供的二次电池顶盖和二次电池有效降低了翻转片被削顶或熔断的风险。

Description

二次电池顶盖和二次电池
技术领域
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种二次电池顶盖和二次电池。
背景技术
锂离子电池由于具有高能量、高容量及高功率，已被用于混合动力汽车和电动汽车。对于用做汽车电源的锂离子电池来说，其安全性为重中之重，过充测试、穿钉测试就是锂离子电池最极端的安全测试之一。
由于锂离子电池具有高能量及高活性，因此其在过充测试、穿钉测试时会产生大量气体并且内部急剧产热，严重时发生着火爆炸。目前，锂离子电池的过充测试大部分是利用外短路原理，在电池失控前将电芯外短路，以避免电芯内部急剧产热而导致失控。
相关技术中，负极柱单元(包括导电块)与顶盖片之间绝缘，正极柱单元与顶盖片电连接，负极柱单元附件设有翻转片，翻转片焊接在顶盖片上，翻转片上端与导电块之间有间隙(即正常情况下，负极柱单元和正极柱之间不导通)。当电芯内部异常产气致使内压达到翻转片翻转气压时，翻转片翻转，翻转片上端与盖板接通从而实现正极柱单元和负极柱单元的外短路。
然而，为了保证翻转片比较容易翻转，至少翻转片的翻转部需要设置得较薄。当翻转片翻转使得正极柱单元和负极柱单元发生外短路时，如果此时短路电流过大，往往导致翻转片被瞬间削顶或熔断(例如，在电芯多并过充时，每个电芯内部均会产气，此时，由于产气量的差异，各电芯的翻转片不可能同时翻转，这就造成第一个翻转的电芯回路电流较大)。目前，往往是通过加厚翻转片来提高翻转片的过流能力，然而随着厚度的增加翻转片所需的翻转压力急剧变大，从而增加电池的安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种二次电池顶盖和二次电池，能够有效防止翻转片因电流过大而被削顶或熔断。
本申请的第一方面提供了一种二次电池顶盖，包括顶盖片、第一极柱单元、第二极柱单元、翻转片以及导电片，
所述第一极柱单元与所述顶盖片固定连接且电导通，所述第二极柱单元包括第二极柱以及盖板，
所述盖板与所述第二极柱固定连接且电导通，且二者均与所述顶盖片绝缘连接，
所述翻转片与所述顶盖片电导通并且设置在所述盖板的下方，
所述导电片与所述顶盖片电导通并且设置在所述翻转片的上方，
常态下所述翻转片和所述导电片均与所述盖板断路，当电池内部气压达到设定值时所述翻转片翻转使得所述翻转片和所述导电片均与所述盖板电导通。
优选地，所述导电片包括第一固定部、第一翻转部以及第一接触部，所述第一固定部通过所述第一翻转部与所述第一接触部相连，所述第一固定部与所述顶盖片固定并电导通，
常态下所述第一翻转部和/或所述第一接触部位于所述翻转片的翻转路径内，当所述翻转片翻转时能够触发所述第一翻转部一并翻转，并使所述第一接触部与所述第二极柱单元接触并电导通。
优选地，所述翻转片包括第二固定部、第二翻转部以及第二接触部，
所述第二固定部通过所述第二翻转部与所述第二接触部相连，所述第二固定部与所述顶盖片固定并电导通。
优选地，所述翻转片翻转后，所述翻转片和所述导电片均与所述盖板直接接触。
优选地，所述翻转片翻转后，所述导电片与所述盖板直接接触，所述翻转片与所述导电片直接接触但与所述盖板不直接接触。
优选地，所述翻转片翻转后，所述导电片与所述盖板为面接触。
优选地，所述第一接触部与所述第二接触部在垂直于翻转方向上的投影完全错开，所述第一翻转部位于所述第二翻转部的翻转路径内。
优选地，所述第二接触部的朝向所述盖板一侧的表面设置有凸台，所述第一接触部套设在所述凸台的外围。
优选地，所述第一固定部、所述第一翻转部以及所述第一接触部均沿同一平面延伸。
优选地，所述第一固定部以及所述第一接触部沿相互平行的平面延伸，且所述第一翻转部与所述第一固定部以及所述第一接触部所构成的夹角均为钝角。
优选地，所述顶盖片上设置有翻转片容纳孔，所述翻转片容纳孔的顶部由上至下依次设置有第一沉台和第二沉台，
所述第二固定部设置在所述第二沉台内，且第二固定部的顶表面与所述第一沉台的底面齐平。
优选地，所述顶盖片上设置有向上凸起的凸包，所述第二极柱单元、所述翻转片以及所述导电片均设在所述凸包中。
本申请的第二方面提供了一种二次电池，包括所述的二次电池顶盖。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请所提供的二次电池通过在二次电池顶盖上设置导电片，在翻转片翻转时能够同时使导电片一并翻转，导电片与翻转片形成并联电路，实现分流效果，有效降低了翻转片被削顶或熔断的风险。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例所提供的二次电池顶盖的俯视结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的二次电池顶盖的爆炸图；
图3为本申请实施例所提供的二次电池顶盖的侧剖视图；
图4为本申请实施例所提供的一种导电片的具体结构示意图；
图5、6为本申请实施例采用图4所示的导电片时图3中框格部分的局部放大示意图，其中图5为常态，图6为翻转后；
图7为本申请实施例所提供的另一种导电片的具体结构示意图；
图8、9为本申请实施例采用图7所示的导电片时图3中框格部分的局部放大示意图，其中图8为常态，图9为翻转后。
附图标记：
10-顶盖片；
100-翻转片容纳孔；
100a-第一沉台；
100b-第二沉台；
102-凸包；
20-第一极柱单元；
30-第二极柱单元；
300-第二极柱；
302-盖板；
302a-极柱连接段；
302b-接触段；
304-绝缘部；
304a-插槽；
304b-开孔；
40-翻转片；
400-第二固定部；
402-第二翻转部；
404-第二接触部；
50-导电片；
500-第一固定部；
502-第一翻转部；
504-第一接触部。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的二次电池顶盖的放置状态为参照。
本申请实施例提供了一种二次电池，包括二次电池顶盖、裸电芯以及电芯外壳等结构。其中，如图1至3所示，二次电池顶盖包括顶盖片10、第一极柱单元20、第二极柱单元30、翻转片40以及导电片50。顶盖片10密封装配在电芯外壳的(图中未示出)上部，第一极柱单元20以及第二极柱单元30分别与裸电芯(图中未示出)电相连，构成电芯的对外连接端子，在本实施例中，以第一极柱单元20为正极，而第二极柱单元30则为负极；同样地，也可以是第一极柱单元20为负极，而第二极柱单元30为正极。其中，第一极柱单元20与顶盖片10固定连接且电导通，而第二极柱单元30与顶盖片10之间采用绝缘连接，以防止短路。
在本实施例中，第二极柱单元30一般包括第二极柱300以及盖板302，盖板302位于顶盖片10的上方，用于增大第二极柱单元的外接面积。第二极柱300穿过顶盖片10并与盖板302相连，第二极柱300以及盖板302通过绝缘部304与顶盖片10绝缘连接。当然，为了全面绝缘以及装配简便，绝缘部304由若干部分组成，分别对第二极柱300以及盖板302的不同区域进行绝缘。
翻转片40要与顶盖片10固定连接并电导通，常态下，翻转片40与第二极柱单元30之间保持不接触状态，防止短路。当电芯内部的产气，使气压升高到一定程度后，翻转片40能够在电芯内部气压作用下发生翻转，使其与第二极柱单元30相接触并电导通，从而使第一极柱单元20和第二极柱单元30实现外短路。
为了便于翻转片40与盖板302之间的接触，如图2、5、6、8、9所示，在顶盖片10上设置有翻转片容纳孔100，翻转片40以及导电片50中至少有一部分位于翻转片容纳孔100内，这样能够使翻转片40以及导电片50与盖板302并排排布，有效减小电芯顶盖的厚度。翻转片40上表面与顶盖片10之间的空腔可以直接与外界相通，使翻转片40的上方气压始终保持在大气压，从而有利于翻转片40的翻转。
导电片50是本实施例中防止翻转片40削顶及熔断的的一个重要部件。导电片50与顶盖片10电导通并且设置在翻转片40的上方。常态下，翻转片40和导电片50均与盖板302断路，当电池内部气压达到设定值时，翻转片40翻转同时带动导电片50朝导电片50的方向运动，使得翻转片40和导电片50均与盖板302电导通。
这样，当翻转片40翻转后，翻转片40自身与盖板302接触，进而与第二极柱单元30电导通，同时第一导电片50也与第二极柱单元30电导通，因此导电片50与翻转片40便形成了并联电路，实现分流效果，有效降低流经翻转片40的电流，从而降低了翻转片40因电流过大而被削顶或熔断的风险，也不存在电解液由损坏的翻转片40泄漏的风险。
在本实施例中，为了提高二次电池的能量密度，可以在顶盖片10上设置一个向上凸起的凸包102，而第二极柱单元30、翻转片40以及导电片50均可设在凸包102中。由于凸包102的存在，第二极柱单元30、翻转片40以及导电片50在装配时可以整体向上平移，从而壳体内部可以预留出更多的空间设置裸电芯，以提高能量密度。并且，当翻转片40上表面与顶盖片10之间的空腔直接与外界相通时，注液时残余电解液容易进入。由于凸包102的设置可以防电解液进入，从而防止翻转片40腐蚀。
如图2、4、7所示，导电片50包括第一固定部500、第一翻转部502以及第一接触部504，第一固定部500通过第一翻转部502与第一接触部504相连，第一固定部500与顶盖片10电导通。常态下，为了方便翻转片40翻转同时带动导电片50朝导电片50的方向运动，第一翻转部502或者第一接触部504要位于翻转片40的翻转路径内，当然第一翻转部502以及第一接触部504也可以全部位于翻转路径内。当翻转片40翻转时能够与第一翻转部502或者第一接触部504相抵，并最终触发第一翻转部502一并翻转，翻转后第一接触部504与第二极柱单元30接触并电导通。
如图2、5、6、8、9所示，在本实施例中，翻转片40的结构一般包括第二固定部400、第二翻转部402以及第二接触部404，第二固定部400通过第二翻转部402与第二接触部404相连。第二固定部400与顶盖片10固定连接并电导通，为了连接更为牢固，第二固定部400一般呈环形结构。在本实施例中，为了进一步提高翻转片40与顶盖片10之间的连接强度，可以在翻转片容纳孔100的顶部由上至下依次设置第一沉台100a和第二沉台100b，将第二固定部400设置在第二沉台100b内，同时保证第二固定部400的顶表面与第一沉台100a的底面齐平。这样就可以采用焊接密封性好的对接焊来焊接第二固定部400与第二沉台100b的侧壁，而无需采用焊接密封性差的搭接焊或穿透焊对焊连接。
第二接触部404处于第二固定部400的中心位置，第二翻转部402为具有一定弹性的薄片状结构，并覆盖第二固定部400与第二接触部404之间的所有区域。常态下，第二翻转部402朝远离盖板302的一侧凸出，使第二接触部404与盖板302不接触，而第二翻转部402在足够的气压作用下能够朝向盖板302翻转，并使第二接触部404与盖板302接触并电导通。
本实施例中，导电片50与翻转片40之间主要有两种配合方式。其中一种是翻转片40与导电片50翻转后允许相互接触。这种配合方式允许翻转片40与导电片50之间存在更大的配合区域，使翻转片40更容易推动导电片50进行翻转。如图4至6所示，具体而言，可以将第一接触部502位于第二接触部402与盖板302之间，利用第二接触部402来推动第一接触部502。当翻转片40以及导电片50翻转后，第二接触部502便通过第一接触部402与盖板302接触，而翻转片40本身则不与盖板302直接接触。然而，由于翻转片40本身则不与盖板302直接接触，因此通过翻转片40的电流需通过导电片50，此时导电片50通过的电流很大，如果导电片50较薄时很容易熔化。
另一种配合方式是翻转片40与导电片50翻转后均直接与盖板302相接触。这种配合方式能够使翻转片40与导电片50形成完全独立的支路，更有利于保护翻转片40。同时，由于翻转片40本身也与盖板302直接接触，使得通过翻转片40的电流无需通过导电片，从而也更有利于保护导电片50。为了达到这种效果，可以使第一接触部504与第二接触部404在垂直于翻转方向上的投影完全错开，保证二者翻转后能够与盖板302的不同区域进行贴合。如图7至9所示，本实施例中的第二接触部朝向盖板302的一侧表面设置有凸台，而导电片50则采用呈环形的第一接触部504套设在第二接触部404的外围，以寻求更大的接触面积。由于第一接触部504与第二接触部404不能有任何接触，因此导电片50的翻转主要要依靠第一翻转部502的受力，因此，此时要确保第一翻转部502位于第二翻转部402的翻转路径内。
无论采用哪种配合方式，导电片50与盖板302之间最好均保持面接触，以提高稳定性以及电流流通能力。
在本实施例中，导电片50的第一固定部500、第一翻转部502以及第一接触部504可以均沿同一平面延伸(参见图4)，形成平片状结构，这种结构较为简单，但无法自主翻转，因此需要持续的作用力才能使其与盖板302始终紧密接触。也可以将第一固定部500以及第一接触部504沿相互平行的平面延伸，而第一翻转部502与第一固定部500以及第一接触部504所构成的夹角均为钝角。这样翻转部502能够在到达一定角度后自行翻转，无需依靠其它外力便可保持与盖板302的接触状态。
在本实施例中，盖板302可以分为极柱连接段302a以及接触段302b两部分，极柱连接段302a用于连接第二极柱300，并作为外部连接端，因此整体厚度较大，便于进行连接，而接触段302b由极柱连接段302a延伸至翻转片容纳孔100的上方，主要用于与翻转片40以及导电片50的连接，因此接触段302b的厚度可以做的小一些，以节省成本。
为了更好的保护接触段302b以及翻转片40，绝缘部304上可以设置一个插槽304a，插槽304a朝向翻转片容纳孔100的一侧设有一个开孔304b供翻转片40以及导电片50伸入，接触段302b插入插槽304a内，从而将接触段302b完全包裹在内，并对翻转片40也起到保护作用。
本实施例所提供的二次电池顶盖有效降低了翻转片被削顶或熔断的风险。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种二次电池顶盖，其特征在于，包括顶盖片、第一极柱单元、第二极柱单元、翻转片以及导电片，
所述第一极柱单元与所述顶盖片固定连接且电导通，所述第二极柱单元包括第二极柱以及盖板，
所述盖板与所述第二极柱固定连接且电导通，且二者均与所述顶盖片绝缘连接，
所述翻转片与所述顶盖片电导通并且设置在所述盖板的下方，
所述导电片与所述顶盖片电导通并且设置在所述翻转片的上方，所述导电片包括第一固定部、第一翻转部以及第一接触部，所述第一固定部通过所述第一翻转部与所述第一接触部相连，所述第一固定部与所述顶盖片固定并电导通；
常态下所述第一翻转部和/或所述第一接触部位于所述翻转片的翻转路径内，所述翻转片和所述导电片均与所述盖板断路，当电池内部气压达到设定值时所述翻转片翻转能够触发所述第一翻转部一并翻转，并使所述第一接触部与所述第二极柱单元接触并电导通，使得所述翻转片和所述导电片均与所述盖板电导通。
2.根据权利要求1所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述翻转片包括第二固定部、第二翻转部以及第二接触部，
所述第二固定部通过所述第二翻转部与所述第二接触部相连，所述第二固定部与所述顶盖片固定并电导通。
3.根据权利要求2所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述翻转片翻转后，所述翻转片和所述导电片均与所述盖板直接接触。
4.根据权利要求2所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述翻转片翻转后，所述导电片与所述盖板直接接触，所述翻转片与所述导电片直接接触但与所述盖板不直接接触。
5.根据权利要求3或4所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述翻转片翻转后，所述导电片与所述盖板为面接触。
6.根据权利要求3所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述第一接触部与所述第二接触部在垂直于翻转方向上的投影完全错开，所述第一翻转部位于所述第二翻转部的翻转路径内。
7.根据权利要求6所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述第二接触部的朝向所述盖板一侧的表面设置有凸台，所述第一接触部套设在所述凸台的外围。
8.根据权利要求1所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述第一固定部、所述第一翻转部以及所述第一接触部均沿同一平面延伸。
9.根据权利要求1所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述第一固定部以及所述第一接触部沿相互平行的平面延伸，且所述第一翻转部与所述第一固定部以及所述第一接触部所构成的夹角均为钝角。
10.根据权利要求2所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述顶盖片上设置有翻转片容纳孔，所述翻转片容纳孔的顶部由上至下依次设置有第一沉台和第二沉台，
所述第二固定部设置在所述第二沉台内，且第二固定部顶表面与所述第一沉台的底面齐平。
11.根据权利要求1至4任一项所述的二次电池顶盖，其特征在于，所述顶盖片上设置有向上凸起的凸包，所述第二极柱单元、所述翻转片以及所述导电片均设在所述凸包中。
12.一种二次电池，其特征在于，包括权利要求1～11任一项所述的二次电池顶盖。
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