CN105895836B - 动力电池顶盖及动力电池 - Google Patents

动力电池顶盖及动力电池 Download PDF

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Abstract

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力电池顶盖及动力电池。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，第一电极单元包括翻转片、绝缘件以及电流切断结构，电流切断结构固定在装配孔的径向投影范围内，且与顶盖片电连接，所述翻转片通过所述绝缘件固定在所述顶盖片的下方，所述翻转片通过所述电流切断结构才能与所述顶盖片电连接，翻转片能够在动力电池内部压力超过基准压力时翻转并将电流切断结构破坏，使所述电流切断结构断开与顶盖片的电连接状态。动力电池包括动力电池顶盖。本申请所提供的动力电池能够提高电池的能量密度。

Description

动力电池顶盖及动力电池
技术领域
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力电池顶盖及动力电池。
背景技术
对于EV硬壳电池，为了解决过充问题，业界普遍采用的方案是，在电芯失效之前切断电池主回路，防止电池继续充电以保证电池安全。
目前，对于方形的硬壳电池，一般在电池的内部设置CID(电流切断结构)进行过充保护。同时，一般的电流切断结构均需要配合翻转片使用，因此，相关技术中会将电流切断结构以及翻转片均设置在电池的内部。但这样电流切断结构与翻转片会占用电池内部的较大空间。
考虑到目前对动力电池的容量密度要求越来越高，对电池内部的空间利用率要求越来越高。
有鉴于此，我们有必须设计一种结构，尽量少的占用电池内部空间。
发明内容
本申请提供了一种动力电池顶盖及动力电池，能够解决上述问题。
本申请的第一方面提供了一种动力电池顶盖，包括顶盖片、第一电极单元以及第二电极单元，
所述第一电极单元包括翻转片、绝缘件以及电流切断结构，
所述顶盖片上设置有装配孔，所述电流切断结构固定在所述装配孔的径向投影范围内，且与所述顶盖片电连接，
所述翻转片通过所述绝缘件固定在所述顶盖片的下方，所述翻转片通过所述电流切断结构才能与所述顶盖片电连接，
所述第二电极单元与所述顶盖片电绝缘，所述翻转片能够在动力电池内部压力超过基准压力时翻转并将所述电流切断结构破坏，使所述电流切断结构断开与所述顶盖片的电连接状态。
优选地，所述翻转片与所述电流切断结构的底部直接接触。
优选地，所述电流切断结构密封所述装配孔。
优选地，所述绝缘件与所述顶盖片密封固定，所述翻转片与所述绝缘件密封固定。
优选地，所述第一电极单元还包括密封圈，所述密封圈设置在所述绝缘件与所述顶盖片之间，且密封所述绝缘件与所述顶盖片之间的间隙。
优选地，所述第一电极单元还包括连接板，
所述连接板覆盖所述装配孔并与所述顶盖片电连接。
优选地，所述连接板的底部设置有凹槽，所述凹槽与所述装配孔相对。
优选地，所述装配孔在垂直于所述顶盖片厚度方向的投影与所述凹槽在该方向的投影重合或处于其内部。
优选地，所述翻转片包括固定部、连接凸头以及翻转部，
所述翻转部为片状环面结构，所述固定部与所述翻转部的边缘固定连接，所述连接凸头位于所述翻转部的中部，所述连接凸头朝所述电流切断结构的下表面凸出，且与所述电流切断结构相接触。
优选地，所述电流切断结构与所述顶盖片一体设置。
优选地，所述绝缘件与所述顶盖片粘接。
优选地，还包括连接件，所述绝缘件与所述顶盖片通过所述连接件相连。
优选地，所述绝缘件和/或所述顶盖片上设置有连接件配合部，所述连接件与所述连接件配合部配合固定。
优选地，所述绝缘件上设置有嵌槽，所述翻转片的边缘嵌入所述嵌槽内，并与其密封连接。
本申请的第二方面提供了一种动力电池，包括电芯以及所述的动力电池顶盖，所述电芯与所述翻转片电连接。
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通过设置装配孔，并将电流切断结构设置在装配孔内，能够减少电流切断结构对电池内部空间的占用，从而提高电池的能量密度。
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整体侧断面图；
图2为本申请实施例中电流切断结构在装配孔的底端时动力电池顶盖正常状态下在图1中A部分的局部放大图；
图3为本申请实施例中电流切断结构在装配孔的底端时动力电池顶盖过充保护状态下在图1中A部分的局部放大图；
图4为本申请实施例中电流切断结构在装配孔的中部时动力电池顶盖正常状态下在图1中A部分的局部放大图；
图5为本申请实施例中电流切断结构在装配孔的顶端时动力电池顶盖正常状态下在图1中A部分的局部放大图；
图6为本申请实施例中采用密封圈以及连接件的动力电池顶盖正常状态下载图1中A部分的局部放大图；
图7为本申请实施例所提供的动力电池的整体结构示意图。
附图标记：
10-顶盖片；
100-装配孔；
20-第一电极单元；
200-绝缘件；
201-连接件；
203-密封圈；
204-翻转片；
204a-连接凸头；
204b-翻转部；
204c-固定部；
206-电流切断结构；
208-连接板；
208a-凹槽；
30-第二电极单元；
40-电芯。
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动力电池的放置状态为参照。
如图1至3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。其中，第二电极单元30与顶盖片10之间电绝缘。第一电极单元20包括绝缘件200、翻转片204以及电流切断结构206。在本实施例中，顶盖片10上设置有装配孔100，电流切断结构206固定在装配孔100的径向投影范围内，可以在装配孔100的内部、端部甚至凸出于装配孔100，并与顶盖片10进行电连接。电流切断结构206上会设置一些薄弱区，例如设置一圈刻痕，以便在外力作用下导致电流切断结构206沿着这些薄弱区损坏，而中断电流传输。
翻转片204通过绝缘件200固定在顶盖片10的下方，在电路连接上，翻转片204与电流切断结构206的底部直接接触，二者为电连接。这样，在正常状态下，电流仅能够通过翻转片204以及电流切断结构206传递至顶盖片10上。而在动力电池内部压力超过基准压力时，翻转片204能够在压力作用下向上翻转，同时推动电流切断结构206，直至将电流切断结构206沿着薄弱区破坏，使其丧失电流传输能力，从而实现过流保护功能。
在本实施例中，由于电流切换结构206设置在顶盖片10的装配孔100内，而无需占用动力电池的内部空间，因此能够大幅提高动力电池的体积能量密度。
为了保证翻转片204能够顺利翻转，要防止翻转片204两侧的环境相连通。本实施例提供下列两种方案实现。
在第一种方案中，电流切断结构206密封装配孔100。此时电流切断结构206的两侧处于相互不连通的环境下，当内部气压增大时，翻转片204与电流切断结构206接触的部位所受到的压力与翻转片204的其它部位不同，因此能够促使翻转片204进行翻转。
在第二种方案中，翻转片204要能够与绝缘件200密封，与此同时，绝缘件200与顶盖片10之间采用密封固定，防止漏气。这样便可直接使翻转片204两侧处于相互不连通的环境下，翻转片204能够获得更大的翻转力。绝缘件200上可以设置嵌槽200a，翻转片204的边缘则嵌入嵌槽200a内，完成与绝缘件200的密封连接。
为了更加便于第一电极单元20与外部用电设备之间进行电连接，本实施例中的第一电极单元20还包括连接板208，连接板208覆盖装配孔100。通过连接板208覆盖装配孔100能够保护电流切断结构206，防止其被外物刺破。但连接板208的存在可能会使电流切断结构206的破坏动作受到限制，造成无法完全切断电流。为了避免这种情况发生，如图4和图5所示，本实施例在连接板208的底部设置有凹槽208a，凹槽208a与装配孔100相对，为电流切断结构206留出足够的空间，电流切断结构206在受翻转片204的推动而沿着薄弱区撕裂时，被撕裂的部分能够进入凹槽208a中，而不会被连接板208所阻挡。
为了保证电流切断结构206有足够的空间，装配孔100在垂直于顶盖片10厚度方向的投影最好与凹槽208a在该方向的投影重合或者处于其内部。
在本实施例中，为了便于制造和装配，电流切断结构206可以与顶盖片10进行一体成型。电流切断结构206在装配孔100内的位置可以根据需要进行调整，例如在装配孔100的底端(参见图2和图3)、中部(参见图4)或顶端(参见图5)均可。
如图2所示，本实施例所提供的翻转片204包括连接凸头204a、翻转部204b以及固定部204c，翻转部204b为片状环面结构，固定部204c与翻转部204b的边缘固定连接，固定部204c可以围绕翻转部204b设置一圈，用于提高与动力电池的接触面积，同时也能够使翻转片204与绝缘件200之间连接的更为牢固、紧密。
连接凸头204a位于翻转部204b的中部。连接凸头204a朝电流切断结构206的下表面凸出，且与电流切断结构206相接触。连接凸头204a的主要作用是克服翻转片204与电流切断结构206之间的距离，使二者能够顺利地进行紧密接触。翻转片204与电流切断结构206之间的间距越大，则连接凸头204a的长度也就越大。连接凸头204a的顶端面最好采用平面，这样与电流切断结构206的接触更为紧密，无论是作用力还是电流的传递均更为有效。
在本实施例中，由于要保证绝缘件200与顶盖片10之间的密封，绝缘件200与顶盖片10之间的连接结构极为重要。较为简单的方式是直接将绝缘件200与顶盖片10进行粘接固定。此外，如图6所示，还可以通过连接件201来连接绝缘件200以及顶盖片10。在采用连接件201进行连接时，可以在绝缘件200或顶盖片10上设置连接件配合部(图中未标号)，例如阶梯孔、卡槽、卡孔、铆接孔等结构(图6中采用铆接孔)，而连接件201可以采用铆钉、卡扣件甚至热熔柱等结构(图6中采用铆钉)与这些连接件配合部进行配合连接，从而实现配合固定。在有些实施例中，为了进一步提高密封效果，还会在绝缘件200与顶盖片10之间设置密封圈203等密封结构辅助密封绝缘件200与顶盖片10之间的间隙。
本实施例还提供了一种动力电池，如图7所示，包括电芯40以及上述实施例中的动力电池顶盖，电芯40需要与翻转片204进行电连接。该动力电池顶盖能够提高动力电池的能量密度。
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 (15)

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，
所述第一电极单元包括翻转片、绝缘件以及电流切断结构，
所述顶盖片上设置有装配孔，所述电流切断结构固定在所述装配孔的径向投影范围内，且与所述顶盖片电连接，
所述翻转片通过所述绝缘件固定在所述顶盖片的下方，所述翻转片通过所述电流切断结构才能与所述顶盖片电连接，
所述第二电极单元与所述顶盖片电绝缘，所述翻转片能够在动力电池内部压力超过基准压力时翻转并将所述电流切断结构破坏，使所述电流切断结构断开与所述顶盖片的电连接状态。
2.如权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述翻转片与所述电流切断结构的底部直接接触。
3.如权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述电流切断结构密封所述装配孔。
4.如权利要求1所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件与所述顶盖片密封固定，所述翻转片与所述绝缘件密封固定。
5.如权利要求4所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述第一电极单元还包括密封圈，所述密封圈设置在所述绝缘件与所述顶盖片之间，且密封所述绝缘件与所述顶盖片之间的间隙。
6.如权利要求1至5任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述第一电极单元还包括连接板，
所述连接板覆盖所述装配孔并与所述顶盖片电连接。
7.如权利要求6所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述连接板的底部设置有凹槽，所述凹槽与所述装配孔相对。
8.如权利要求7所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述装配孔在垂直于所述顶盖片厚度方向的投影与所述凹槽在该方向的投影重合或处于其内部。
9.根据权利要求1至5任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述翻转片包括固定部，连接凸头以及翻转部，
所述翻转部为片状环面结构，所述固定部与所述翻转部的边缘固定连接，所述连接凸头位于所述翻转部的中部，所述连接凸头朝所述电流切断结构的下表面凸出，且与所述电流切断结构相接触。
10.根据权利要求1至5任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述电流切断结构与所述顶盖片一体设置。
11.根据权利要求1至5任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件与所述顶盖片粘接。
12.根据权利要求1至5任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，还包括连接件，所述绝缘件与所述顶盖片通过所述连接件相连。
13.根据权利要求12所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件和/或所述顶盖片上设置有连接件配合部，所述连接件与所述连接件配合部配合固定。
14.根据权利要求1至5任一项所述的动力电池顶盖，其特征在于，所述绝缘件上设置有嵌槽，所述翻转片的边缘嵌入所述嵌槽内，并与其密封连接。
15.一种动力电池，其特征在于，包括电芯以及权利要求1至14任一项所述的动力电池顶盖，所述电芯与所述翻转片电连接。
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