CN105845851B - 动力电池顶盖及其动力电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖，包括顶盖片、第一电极单元以及第二电极单元，顶盖片上设置有翻转片连接孔以及绝缘件容纳部，第一电极单元包括翻转片、导电片以及第一绝缘件，翻转片密封翻转片连接孔，导电片位于翻转片的下方，第一绝缘件包括顶盖片连接部以及导电片连接部，顶盖片连接部伸入所述绝缘件容纳部内且与所述绝缘件容纳部固定，导电片通过导电片连接部与顶盖片绝缘固定。动力电池包括该动力电池顶盖。本申请所提供的动力电池顶盖及其动力电池能够有效防止导电片在正常组装以及使用过程中因自身位移而发生断裂失效的问题，并且所占用的动力电池内部空间也较少。

Description

动力电池顶盖及其动力电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池生产技术领域，尤其涉及一种动力电池顶盖及其动力电池。
背景技术
当电池或模组过充等情况下，由于电解液的分解而使动力电池内部产生过量的热或内部压力增大时，电池会起火或爆炸。因此在电池失控之前，希望有一个结构能切断电池主回路，阻止电池继续充电。
在相关技术中的电池一般存在被动式断路和主动式断路两种方式。其中，主动式断路方式一般是在正极极柱的底部设置翻转片以及导电片。正常过流时，电流通过导电片以及翻转片，再到极柱。当电池过充，内部产气时，翻转片翻转，拉断与导电片的连接，从而切断主回路，电池不再充电，确保电芯安全。
然而，这种连接结构中，由于翻转片以及导电片均设置在正极极柱的下方，因此增大了动力电池顶盖在正极处的厚度，进而增大了动力电池的体积，浪费了很多空间，尤其是对应的负极极柱与裸电芯之间的空间。
我们知道，要在一定的气压下推动翻转片扯断导电片，翻转片及导电片都不能做得太强壮。相对来说比较脆弱。导电片上连翻转片，下连裸电芯极耳，如果没有其它部件辅助固定，则在正常组装及使用过程中极易断裂失效，或者变形后导电片与翻转片或顶盖片导通。
有鉴于此，我们有必须设计一款导电片固定结构，既能起固定作用及绝缘作用，同时尽最大可能增加电池内部的利用空间。
发明内容
本申请提供了一种动力电池顶盖及其动力电池，能够在不占用过多动力电池内部空间的情况下牢固地固定导电片。
本申请提供的一种动力电池顶盖，包括
顶盖片、第一电极单元以及第二电极单元，
所述顶盖片上设置有翻转片连接孔以及绝缘件容纳部，所述第一电极单元包括翻转片、导电片以及第一绝缘件，
所述翻转片密封所述翻转片连接孔，所述导电片位于所述翻转片的下方，并与所述翻转片电连接，所述第一绝缘件包括顶盖片连接部以及导电片连接部，所述顶盖片连接部伸入所述绝缘件容纳部且与所述绝缘件容纳部固定，所述导电片通过所述导电片连接部与所述顶盖片绝缘固定，
在动力电池内部压力超过基准压力时所述翻转片翻转并断开与所述导电片的电连接。
优选地，所述绝缘件容纳部为上大下小的通孔。
优选地，所述绝缘件容纳部为上大下小的盲孔。
优选地，所述绝缘件容纳部为嵌槽。
优选地，所述盲孔或嵌槽凹陷于所述顶盖片的下表面。
优选地，所述盲孔或嵌槽凸出于所述顶盖片的下表面。
优选地，所述顶盖片连接部为连接柱，所述连接柱伸入所述绝缘件容纳部，并与所述绝缘件容纳部热熔固定。
优选地，所述顶盖片连接部为卡扣连接结构，所述卡扣连接结构与所述绝缘件容纳部卡扣连接。
优选地，所述绝缘件容纳部为多个，且围绕所述翻转片连接孔设置，所述顶盖片连接部的数量与所述绝缘件容纳部一致，且与所述绝缘件容纳部一一对应。
优选地，所述导电片连接部包括多个独立部分，每个所述独立部分至少设置一个所述顶盖片连接部。
优选地，所述导电片连接部上设有装配孔，所述装配孔与所述翻转片连接孔相对，所述导电片固定在所述装配孔内。
优选地，所述导电片连接部还设有一圈挡环，所述装配孔的孔径大于所述翻转片连接孔，所述挡环环绕所述装配孔的顶部内侧壁设置，并覆盖所述翻转片连接孔。
优选地，所述导电片连接部的底部设置有一圈卡槽，所述导电片的边缘卡在所述卡槽内。
优选地，所述翻转片连接孔的底部边缘设置有一圈沉台，所述翻转片的边缘与所述沉台密封连接。
优选地，所述导电片包括固定部以及连接部，所述固定部与所述导电片连接部相固定，所述固定部与所述连接部通过强度薄弱区连接，所述固定部上设置有通气孔，
所述翻转片包括连接头、翻转部以及环状连接部，所述翻转部为片状环面结构，所述连接头位于所述翻转部的中部，所述环状连接部环绕所述翻转部的外边缘，
所述连接头的下表面与所述连接部的上表面贴合连接，所述环状连接部与所述翻转片连接孔相连。
优选地，所述翻转片还包括连接凸块，所述连接凸块凸出于所述连接头的下表面，所述导电片还包括连接孔，所述连接孔设置在所述连接部上，所述连接凸块嵌入所述连接孔内。
本申请的第二方面提供了一种动力电池，包括所述的动力电池顶盖。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请所提供的动力电池顶盖及其动力电池通过对顶盖片以及绝缘件的结构改进，使二者能够牢固地连接，同时也使导电片与绝缘件之间也牢固地连接，从而防止导电片在正常组装以及使用过程中因自身位移而发生断裂失效的问题，并且这种连接结构所占用的动力电池内部空间也较少。
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动力电池顶盖的爆炸图；
图2为本申请实施例所提供的动力电池顶盖的装配结构示意图；
图3为图2的侧剖面图；
图4为本申请实施例所提供的绝缘件连接部采用阶梯孔的动力电池顶盖在图3中A部分的局部放大结构示意图；
图5为本申请实施例所提供的采用连接柱的第一绝缘件与导电片的配合结构示意图；
图6为本申请实施例所提供的采用卡扣连接结构的第一绝缘件与导电片的配合结构示意图；
图7为本申请实施例所提供的绝缘件连接部采用盲孔的动力电池顶盖在图3中A部分的局部放大结构示意图；
图8为本申请实施例所提供的绝缘件连接部采用嵌槽的动力电池顶盖在图3中A部分的局部放大结构示意图；
图9为本申请实施例所提供的分为两个独立部分第一绝缘件与导电片的配合结构示意图；
图10为本申请实施例所提供的翻转片的俯视结构示意图；
图11为图10的侧剖面图；
图12为本申请实施例所提供的导电片的俯视结构示意图；
图13为图12的侧剖面图；
图14为图13中B部分的局部放大结构示意图；
图15为本申请实施例所提供的装配有动力电池顶盖的PHEV2型动力电池的侧剖面图。
附图标记：
10-顶盖片；
100-极柱穿孔；
101-翻转片连接孔；
102-沉台；
103-绝缘件容纳部；
104-装配台；
20-第一电极单元；
200-翻转片；
200a-连接头；
200b-翻转部；
200c-环状连接部；
200d-连接凸块；
201-导电片；
201a-固定部；
201b-连接部；
201c-强度薄弱区；
201d-固定孔；
201e-连接孔；
201f-通气孔；
202-第一绝缘件；
202a-顶盖片连接部；
202b-导电片连接部；
202c-卡槽；
202d-装配孔；
202e-挡环；
203-顶盖连接块；
30-第二电极单元；
300-极柱；
301-第二绝缘件；
302-第三绝缘件；
303-极柱连接块；
304-密封圈。
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”均以附图中的动力电池顶盖及其动力电池的放置状态为参照。
如图1至4所示，本申请实施例提供了一种动力电池顶盖，包括顶盖片10、第一电极单元20以及第二电极单元30。顶盖片10是顶盖的主体结构，需要采用导电材料制作，例如铝片。在顶盖片10上设置有极柱穿孔100以及翻转片连接孔101。第一电极单元20以及第二电极单元30分别为动力电池的两个输出极，每个输出极分别与裸电芯的一极极耳进行电连接。本实施例中，第一电极单元20一般可以作为动力电池的正极，而第二电极单元30则作为动力电池的负极。
如图10和图11所示，本实施例中的第一电极单元20包括翻转片200、导电片201、第一绝缘件202以及顶盖连接块203。翻转片200包括连接头200a、翻转部200b以及环状连接部200c。其中，翻转部200b为片状环面结构，连接头200a位于翻转部200b的中部，环状连接部200c环绕在翻转部200b的外边缘。
参见图4，翻转片200通过环状连接部200c与翻转片连接孔101密封连接。翻转片200密封连接翻转片连接孔101，可以为环状连接部200c焊接在翻转片连接孔101的顶部或底部(如图3所示)。
这样连接后翻转片200便直接将翻转片连接孔101密封，而无需再设置密封件。并且，为了进一步提高翻转片200与顶盖片10之间的连接强度，本实施例中还在翻转片连接孔101的底部边缘设置有一圈沉台102，环状连接部200c置于沉台102内，能够被沉台102卡住，之后再与沉台102之间进行密封连接，便能够有效提升连接强度。当然，翻转片也可与顶盖片一体成型，即顶盖片在翻转片连接孔处冲压出翻转片，反转片可置于翻转片连接孔101的顶部或底部。
参见图12至图14，导电片201包括固定部201a、连接部201b以及强度薄弱区201c，固定部201a与连接部201b通过强度薄弱区201c连接。固定部201a用于与极耳进行电连接，同时也起到固定位置的作用，因此固定部201a可以适当厚一些，以增加强度。而连接部201b的厚度可以适当减少，以便于与固定部201a的分离。因此，可以在固定部201a的中部设置一个固定孔201d，较薄的连接部201b仅覆盖固定孔201d的顶端，强度薄弱区201c则环绕连接部201b进行设置。并且，整个导电片201可以先采用一体成型的方式加工，之后在适当的位置划一圈刻痕作为强度薄弱区201c。
导电片201位于翻转片200的下方，并通过固定部201a与第一绝缘件202相固定，并且，第一绝缘件202又与顶盖片10相固定。在本实施例中，顶盖片10上还设置有绝缘件容纳部103，第一绝缘件202与顶盖片10以及导电片201之间的连接极为关键，其对导电片201的稳固起着至关重要的作用。具体地，第一绝缘件202包括顶盖片连接部202a以及导电片连接部202b，顶盖片连接部202a与导电片连接部202b可固定连接或一体成型，顶盖片连接部202a固定在绝缘件容纳部103内。
在本实施例中，绝缘件容纳部103与顶盖片连接部202a能够采用多种固定结构。例如，绝缘件容纳部103可以为上大下小的通孔结构，例如阶梯孔，对于这种结构，顶盖片连接部202a可以采用连接柱(参见图5)穿过阶梯孔后通过热熔方式使连接柱的头部卡住该阶梯孔(参见图4)。或者顶盖片连接部202a也可以采用卡扣连接结构(参见图6)，将顶盖片连接部固定202a穿过绝缘件容纳部103后再通过卡扣方式，利用卡扣连接机构的弹性使其改变形状以穿过绝缘件容纳部103，之后再恢复自身形状，便可使顶盖片连接部固定202a与顶盖片10牢固地卡扣连接在一起。
此外，绝缘件容纳部103也可以采用上大下小的盲孔结构(参见图7)或者嵌槽结构(参见图8)。同样的，采用盲孔或者嵌槽结构时，顶盖片连接部202a依然可以采用卡扣连接结构或者热熔结构。
对于盲孔结构，由于其仅有一端是敞开的，因此无法像通孔连接一样将顶盖片连接部202a由通孔的底部塞入，并在通孔的顶部对顶盖片连接部202a进行热熔。但可以考虑另外一种方式，如图7所示，可以先通过热熔的方式将一部分塑胶材料塞入盲孔内并卡住，形成顶盖片连接部202a，之后再将第一绝缘件202的主体结构与顶盖片连接部202a通过热熔、粘接或其它方式连接起来。
对于嵌槽结构，可以将嵌槽的一端或两端设计为开口形态，然后将顶盖片连接部202a由嵌槽的一端开口插入进去，形成卡接连接。
此外，根据需求以及加工工艺的不同，嵌槽以及盲孔可以凹陷于顶盖片10的下表面(参见图7)，也可以凸出于顶盖片10的下表面(参见图8)。甚至在需要时，通孔也可以如此设置。
为了进一步提高固定效果，可以围绕翻转片连接孔101设置多个绝缘件容纳部103，此时，顶盖片连接部202a的数量与绝缘件容纳部103一致，且与绝缘件容纳部103要一一对应。这样便能够分散作用力，使第一绝缘件202连接的更为牢固。
导电片201则通过导电片连接部202b与顶盖片10绝缘固定。为了便于连接，可以在导电片连接部202b的底部设置卡槽202c，导电片201的固定部201a的边缘可以卡接在卡槽202c内。这样便能够使导电片201通过第一绝缘件牢固地固定在顶盖片10上，从而防止导电片201在正常组装以及使用过程中因自身位移而发生断裂失效的问题。
如图9所示，导电片连接部202b可以由几个独立的部分构成，每个独立部分至少设置一个顶盖片连接部202a。使用时围绕翻转片连接孔101固定在顶盖片10的底部，之后导电片201的固定部201a分别与每个独立部分进行连接。
导电片连接部202b也可以是一个整体，这样更加容易装配。参见图4，该整体构型的导电片连接部202b上设有装配孔202d，第一绝缘件202与顶盖片10固定后，装配孔202d与翻转片连接孔101相对，固定部201a则固定在装配孔202d内。
为了提高导电片201的导电性能，导电片201的面积一般尽量做得大一些，但过大的导电片201会增加绝缘的难度。为此，本实施例还在导电片连接部202b上设有一圈挡环202e，为了固定更大的导电片201，装配孔202d的孔径可以做得大一些，例如大于翻转片连接孔101，而挡环202e环绕装配孔202d的顶部内侧壁设置，并覆盖沉台102。这样，导电片201与装配孔202d位于挡环202e之下的部分进行固定，而挡环202e则成为导电片201与顶盖片10之间的隔层，装配时，只要将导电片201与挡环202e抵紧，便可保证装配的牢固性以及良好的绝缘性。第一绝缘件202的材质可以选择PP，PE，PFA，PPS，PA等绝缘塑胶。连接头200a的下表面则与连接部201b的上表面固定连接。为了使翻转片200与导电片201连接的更为牢固，本实施例中的翻转片200还包括连接凸块200d，连接凸块200d凸出于连接头200a的下表面，与此同时，导电片201还包括连接孔201e，连接孔201e设置在连接部上，连接凸块200d能够嵌入连接孔201e内，这样连接头200a与连接凸块200d能够同时由不同方向与导电片201进行连接。
正常情况下，电流可以通过第一电极单元20的导电片201的固定部201a传递至连接部201b上，之后再经由翻转片200的连接头200a、翻转部200b以及环状连接部200c传递至顶盖片10上。但是在组装电池模组时，直接将各电池的顶盖片10进行连接存在一定的难度，因此，本实施例的第一电极单元20将顶盖连接块203固定在顶盖片10的上表面，作为连接端子使用。可以事先在顶盖片10的上表面形成下凹的装配台104，装配台104的形状要与顶盖连接块203相匹配，之后将顶盖连接块203通过焊接等方式嵌入到装配台104内，这样既能够提高顶盖连接块203与顶盖片10之间的连接强度，同时还具备较好的密封作用，能够进一步防止电解液渗漏。此时，可以将绝缘件容纳部103设置在装配台104的范围内，当顶盖片连接部202a与绝缘件容纳部103固定后可以保持与装配台104的底部齐平，之后顶盖连接块203在嵌入装配台104内时便可将绝缘件容纳部103一并覆盖。
当动力电池内部气压上升时，气压会作用于翻转部200b上，使翻转部200b对连接头200a产生向上的作用力，而由于连接头200a与连接部201b又是固定连接在一起的，因此连接头200a会同时对连接部201b施加向上的作用力。这股作用力会传递至强度薄弱区201c上，当达到足够的压强时，强度薄弱区201c便会被撕裂，翻转部200b翻转，使连接头200a带动连接部201b一起在翻转片连接孔101内向上移动。移动后固定部201a与连接部201b就此分离，从而使电路中断。
为了使气压能够顺利地作用于翻转部200b上，第一绝缘件202与导电片201当然不能将翻转部200b的底部完全堵死，而是应该留出与动力电池内部连通的通道。该通道可以通过在固定部201a上开设通气孔201f来实现。
请继续参见图1和图2，本实施例中的第二电极单元30包括极柱300、第二绝缘件301、第三绝缘件302以及极柱连接块303。极柱300置于极柱穿孔100内，同时，第二绝缘件301则位于极柱300与顶盖片10之间，使极柱300与顶盖片10绝缘。一般情况下，极柱300只有中间一部分置于极柱穿孔100内，它的顶端以及底端均位于极柱穿孔100之外，并且，为了增大连接面积，极柱300的底部还会横向增大形成一个平台。在这种情况下，第二绝缘件301不但要处于极柱300与极柱穿孔100之间，同时还要延伸到顶盖片10的下表面，保证极柱300的平台也与顶盖片10之间不接触。极柱连接块303位于顶盖片10的上表面，与顶盖连接块203的作用相同，同样作为连接端子使用，用以克服直接与极柱300进行连接所存在的连接困难问题。由于顶盖片10已经与裸电芯的正极电连接，因此极柱连接块303需要通过第三绝缘件302与顶盖片10进行绝缘，以防止短路。此外，为了防止电解液由第二电极单元30处泄露，同时将置于极柱穿孔100内的极柱与顶盖片10绝缘，还可增设密封圈304及其它密封结构，在此不再赘述。
以PHEV2型动力电池为例，如图15所示，假设其顶盖的宽度25mm，那么翻转片200可以做到直径22mm，翻转区200b的直径为20mm。比现有的结构明显的提高了过流面积。另外，当翻转片200翻转时，翻转片连接孔101能够起到避让翻转片200的作用，翻转片200可以直接在顶盖片10的翻转片连接孔101内进行翻转，因此翻转片200厚度可以不占用动力电池内部的空间，因此大幅降低了总厚度。与此同时，第一电极单元20与第二电极单元30的厚度趋于一致，平衡了顶盖的厚度分布，在与裸电芯进行连接时所浪费的空间更少，也实现了空间的充分利用。并且，导电片201依靠第一绝缘件202能够被牢固地固定住。
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 (19)

1.一种动力电池顶盖，其特征在于，包括顶盖片、第一电极单元以及第二电极单元，
所述顶盖片上设置有翻转片连接孔以及绝缘件容纳部，所述第一电极单元包括翻转片、导电片以及第一绝缘件，
所述翻转片密封所述翻转片连接孔，所述导电片位于所述翻转片的下方，并与所述翻转片电连接，所述第一绝缘件包括顶盖片连接部以及导电片连接部，所述顶盖片连接部伸入所述绝缘件容纳部且与所述绝缘件容纳部固定，所述导电片通过所述导电片连接部与所述顶盖片绝缘固定，
在动力电池内部压力超过基准压力时所述翻转片翻转并断开与所述导电片的电连接。
2.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件容纳部为上大下小的通孔。
3.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件容纳部为上大下小的盲孔。
4.根据权利要求3所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述盲孔凹陷于所述顶盖片的下表面。
5.根据权利要求3所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述盲孔凸出于所述顶盖片的下表面。
6.根据权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件容纳部为嵌槽。
7.根据权利要求6所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述嵌槽凹陷于所述顶盖片的下表面。
8.根据权利要求6所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述嵌槽凸出于所述顶盖片的下表面。
9.根据权利要求2、3和6任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述顶盖片连接部为连接柱，所述连接柱伸入所述绝缘件容纳部，并与所述绝缘件容纳部热熔固定。
10.根据权利要求2、3和6任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述顶盖片连接部为卡扣连接结构，所述卡扣连接结构与所述绝缘件容纳部卡扣连接。
11.根据权利要求1、2、3和6任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件容纳部为多个，且围绕所述翻转片连接孔设置，所述顶盖片连接部的数量与所述绝缘件容纳部一致，且与所述绝缘件容纳部一一对应。
12.根据权利要求 11所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述导电片连接部包括多个独立部分，每个所述独立部分至少设置一个所述顶盖片连接部。
13.根据权利要求1、2、3和6任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述导电片连接部上设有装配孔，所述装配孔与所述翻转片连接孔相对，所述导电片固定在所述装配孔内。
14.根据权利要求13所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述导电片连接部还设有一圈挡环，所述装配孔的孔径大于所述翻转片连接孔，所述挡环环绕所述装配孔的顶部内侧壁设置，并覆盖所述翻转片连接孔。
15.根据权利要求13所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述导电片连接部的底部设置有一圈卡槽，所述导电片的边缘卡在所述卡槽内。
16.根据权利要求1、2、3和6任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述翻转片连接孔的底部边缘设置有一圈沉台，所述翻转片的边缘与所述沉台密封连接。
17.根据权利要求1、2、3和6任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述导电片包括固定部以及连接部，所述固定部与所述导电片连接部相固定，所述固定部与所述连接部通过强度薄弱区连接，所述固定部上设置有通气孔，
所述翻转片包括连接头、翻转部以及环状连接部，所述翻转部为片状环面结构，所述连接头位于所述翻转部的中部，所述环状连接部环绕所述翻转部的外边缘，
所述连接头的下表面与所述连接部的上表面贴合连接，所述环状连接部与所述翻转片连接孔相连。
18.根据权利要求17所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述翻转片还包括连接凸块，所述连接凸块凸出于所述连接头的下表面，所述导电片还包括连接孔，所述连接孔设置在所述连接部上，所述连接凸块嵌入所述连接孔内。
19.一种动力电池，其特征在于，包括权利要求1至17任一项所述的动力电池顶盖。
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