CN110176557A - 二次电池及其顶盖组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种二次电池及其顶盖组件。本发明所提供的顶盖组件，包括具有电极引出孔的顶盖板、伸入电极引出孔中的第二密封部和第二绝缘部，且第二密封部与第二绝缘部在电极引出孔的径向上至少部分地错开并在高度方向上至少部分地重叠。基于此，可以有效阻断直接的放电间隙和延长爬电距离，进而有利于降低二次电池在承受高压时发生起火或爆炸等问题的风险。

Description

二次电池及其顶盖组件
技术领域
本发明涉及二次电池技术领域，特别涉及一种二次电池及其顶盖组件。
背景技术
由于锂离子电池等二次电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在电动汽车上面已普遍应用。目前整车系统电压约在300V～900V之间，电芯在发生异常的情况下，会出现内部电路断开或Fuse(熔断结构)断开，这时电芯会承受系统的反向高压，然而，由于现有二次电池内部的安全距离不够，因此，承受反向高压的电芯会出现起火或爆炸等安全风险。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是：降低二次电池在承受高压时发生起火或爆炸等问题的风险。
为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种二次电池的顶盖组件，其包括：
顶盖板，厚度为0.01mm-10cm，并具有电极引出孔；
下绝缘件，具有彼此连接的第一绝缘部和第二绝缘部，第一绝缘部位于顶盖板的下方，第二绝缘部由第一绝缘部向上延伸并至少部分位于电极引出孔中；和
密封件，具有彼此连接的第一密封部和第二密封部，第一密封部位于顶盖板的上表面上，第二密封部由第一密封部向下延伸并至少部分位于电极引出孔中，且第二密封部与第二绝缘部在电极引出孔的径向上至少部分地错开并在高度方向上至少部分地重叠。
在一些实施例中，第二密封部的至少部分位于第二绝缘部与电极引出孔的内壁之间。
在一些实施例中，第二绝缘部包括包覆部，包覆部的靠近第二密封部的表面大致平行于第二密封部的靠近第二绝缘部的表面，且包覆部的靠近第二密封部的表面包覆于第二密封部的靠近第二绝缘部的至少部分表面上。
在一些实施例中，第二绝缘部的顶端高于顶盖板的上表面的与第一密封部接触的部分，或者，第二绝缘部的顶端平齐于或低于顶盖板的上表面的与第一密封部接触的部分。
在一些实施例中，顶盖组件还包括端子板，端子板位于第一密封部上方并覆盖电极引出孔，第二绝缘部的顶端与端子板的下表面之间具有间隔。
在一些实施例中，第二密封部的下部与下绝缘件密封配合。
在一些实施例中，第二密封部的下部与下绝缘件过盈配合。
在一些实施例中，下绝缘件还包括密封配合部，密封配合部凸出于第一绝缘部和/或第二绝缘部的上表面或者由第一绝缘部和/或第二绝缘部的上表面向下凹陷，且第二密封部的下部与密封配合部密封配合。
在一些实施例中，密封配合部设置于第一绝缘部与第二绝缘部的连接处，或者，密封配合部设置于第二绝缘部的顶端。
在一些实施例中，密封配合部包括凸出于第一绝缘部和/或第二绝缘部上表面的凸台，凸台的纵向截面形状呈三角形、扇形、梯形或者矩形。
在一些实施例中，密封配合部的与第二密封部接触的表面沿着由下至上的方向朝着靠近电极引出孔中心轴线的方向倾斜。
在一些实施例中，密封配合部的与第二密封部接触的表面与第一绝缘部的上表面之间的夹角为10-85°。
在一些实施例中，密封配合部设置于第二绝缘部的顶端并由第二绝缘部的上表面向下凹陷。
在一些实施例中，密封件还包括第三密封部，第三密封部位于顶盖板的下表面与第一绝缘部的上表面之间；或者，顶盖板下表面上设有凹槽，第一绝缘部的一部分位于凹槽内。
在一些实施例中，下绝缘件还包括支撑第一绝缘部的支撑部，支撑部设置于第一绝缘部的下表面并由第一绝缘部的下表面向下凸出，或者，支撑部设置于二次电池的连接板的极耳连接部的上表面并由极耳连接部的上表面向上延伸。
在一些实施例中，支撑部的高度小于或等于第一绝缘部的下表面与极耳连接部的上表面之间的高度差。
在一些实施例中，沿着电极引出孔的径向，支撑部的至少部分与第二密封部重叠。
本发明第二方面还提供了一种二次电池，其包括本发明的顶盖组件。
通过将密封件设置为具有延伸至电极引出孔中的第二密封部，并将第二密封部与下绝缘件的延伸至电极引出孔中的第二绝缘部之间设置为在电极引出孔的径向上至少部分地错开并在高度方向上至少部分地重叠，可以有效延长爬电距离，进而有利于降低二次电池在承受高压时发生起火或爆炸等问题的风险。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例进行详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出本发明一实施例二次电池的整体结构示意图。
图2示出图1的爆炸图。
图3示出图1的俯视图。
图4示出图3的A-A剖视图。
图5示出图4的局部放大示意图。
图6示出另一实施例的局部放大示意图。
图7示出又一实施例的局部放大示意图。
图8示出再一实施例的局部放大示意图。
图中：
100、二次电池；
10、顶盖组件；
1、顶盖板；11、电极引出孔；12、凸起；13、凹槽；
2、下绝缘件；21、第一绝缘部；22、第二绝缘部；23、密封配合部；24、支撑部；22a、包覆部；
3、密封件；31、第一密封部；32、第二密封部；33、第三密封部；
4、电极端子组件；41、端子板；
20、连接板；201、极耳连接部；202、端子连接部；
30、电极组件；301、极耳；302、塑胶件；
40、壳体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在二次电池中，顶盖组件盖合于壳体的顶部开口上，为位于壳体内部的电极组件和电解液等提供密闭空间，而电极组件的电能则通过顶盖组件的电极端子(端子板或极柱)被引出至外部。
作为顶盖组件的一种结构形式，顶盖组件包括顶盖板、用作电极端子的端子板、下绝缘件和密封件，其中，顶盖板上设有电极引出孔，端子板设置在顶盖板上方并覆盖电极引出孔，下绝缘件设置在顶盖板下方并用于实现顶盖板与二次电池的连接板(连接板用于电连接极耳与端子板)之间的绝缘以及顶盖板与电极组件之间的绝缘，而密封件则设置在顶盖板与端子板之间用于实现密封。
在实践本发明的过程中，发明人发现，上述顶盖组件，其密封件一般整体位于电极引出孔外部，顶盖板与端子板之间的爬电距离较短，同时，密封件的密封效果较差，顶盖板与端子板及连接板之间容易出现电气间隙，并且，爬电距离上的电解液较多，电阻较小，这些是引起二次电池高压放电(因承受高压而大火甚至爆炸等)的重要原因之一。其中，爬电距离是指两导电部件沿固体绝缘材料表面的最短距离；而电气间隙则是指两导电部件之间在空气中的最短距离。当爬电距离越长，和/或电气间隙越小时，导电体之间发生高压放电的风险越低。
鉴于上述情况，本发明对顶盖组件的结构进行改进，基于所改进的顶盖组件结构，达到延长爬电距离、减小电气间隙和增大爬电距离上电阻中的至少一种效果，进而实现降低二次电池发生高压放电风险的目的。
图1-8示出了本发明的几个实施例。
参照图1-8，本发明所提供的二次电池100的顶盖组件10，包括：
顶盖板1，厚度为0.01mm-10cm，并具有电极引出孔11；
下绝缘件2，具有彼此连接的第一绝缘部21和第二绝缘部22，第一绝缘部21位于顶盖板1的下方，第二绝缘部22由第一绝缘部21向上延伸，并且第二绝缘部22的至少部分位于电极引出孔11中；和
密封件3，具有彼此连接的第一密封部31和第二密封部32，第一密封部31位于顶盖板1的上表面上，第二密封部32由第一密封部31向下延伸，使第二密封部32的至少部分位于电极引出孔11中，且第二密封部32与第二绝缘部22在电极引出孔11的径向上至少部分地错开并在高度方向上至少部分地重叠。
通过将密封件3设置为具有延伸至电极引出孔11中的第二密封部32，并将第二密封部32与下绝缘件2的延伸至电极引出孔11中的第二绝缘部22之间设置为在电极引出孔11的径向上至少部分地错开并在高度方向上至少部分地重叠，本发明可以延长顶盖板1与电极端子之间的爬电距离，这可以有效降低二次电池100发生高压放电问题的风险。
同时，由于第二密封部32与第二绝缘部32在电极引出孔11的径向上至少部分地错开，因此，相对于第二密封部32与第二绝缘部32在电极引出孔11的径向上不错开而上下正对设置的情况，可以有效阻断顶盖板1与连接板20之间的放电间隙，这也有利于降低二次电池100发生高压点火甚至爆炸的风险。
在本发明中，第二密封部32与第二绝缘部22在电极引出孔11的径向上至少部分地错开时，第二密封部32可以至少部分位于第二绝缘部22的靠近电极引出孔11中心轴线的一侧，或者，也可以至少部分位于第二绝缘部22与电极引出孔11的内壁之间。
其中，当第二密封部32的至少部分位于第二绝缘部22与电极引出孔11的内壁之间时，第二绝缘部22可以对第二密封部32施加更好的挤压作用(即施加沿着由电极引出孔11中心轴线至电极引出孔11内壁的方向的作用力)，基于此，第二密封部32可以更紧密可靠地贴合于电极引出孔11的内壁上，从而可以改善密封件3的密封效果，这一方面有助于减少相应位置的电解液，增大电阻，在电压一定时减小电流，降低高压放电的风险，另一方面还有助于减小甚至消除顶盖板1与电极端子或连接板之间的电气间隙，降低顶盖板1与电极端子或连接板之间通过空气直接导通的风险。
另外，为了改善密封效果，本发明也可以采取其他措施。
作为其他措施中的一种，可以将第二密封部32的下部与下绝缘件2之间设置为彼此密封配合。这样可以利用下绝缘件2与第二密封部32的密封配合来改善密封件3的密封效果，减小电气间隙，并减少爬电距离上的电解液，从而减少高压放电现象的发生。
其中，第二密封部32可以直接与第一绝缘部21和/或第二绝缘部22密封配合，但为了实现更好的密封配合效果，下绝缘件2可以还包括密封配合部23，密封配合部23凸出于第一绝缘部21和/或第二绝缘部22的上表面或者由第一绝缘部21和/或第二绝缘部22的上表面向下凹陷，且第二密封部32的下部与密封配合部23密封配合。通过在第一绝缘部21和/或第二绝缘部22上设置密封配合部23，利用上凸或下凹的密封配合部23来与第二密封部32的下部密封配合，相对于第一绝缘部21和/或第二绝缘部22直接与第二密封部32下部密封配合的情况，下绝缘件2可以与第二密封部32下部之间更紧密可靠地密封配合，从而也可以更有效地降低高压放电等发生的风险。
作为密封配合部23的一种结构形式，密封配合部23可以包括凸出于第一绝缘部21和/或第二绝缘部22上表面的凸台，该凸台的纵向截面形状可以呈三角形、扇形、梯形或者矩形。其中，凸台可以仅位于第一绝缘部21的上表面上，或者，也可以位于第一绝缘部21和第二绝缘部22的连接处。
作为密封配合部23的另一种结构形式，密封配合部23也可以设置于第二绝缘部22的顶端并由第二绝缘部22的上表面向下凹陷。
可见，密封配合部23的具体设置位置不受局限，其既可以仅位于第一绝缘部21上，也可以位于第一绝缘部21和第二绝缘部22的连接处，或者还可以仅位于第二绝缘部22上。
本发明的密封配合部23，其与第二密封部32接触的表面可以被设置为沿着由下至上的方向朝着靠近电极引出孔11中心轴线的方向倾斜。基于此，密封配合部23不仅可以对第二密封部32施加向上的作用力，同时，还可以对第二密封部32施加沿着由电极引出孔11中心轴线至电极引出孔11内壁方向的作用力，并且对第二密封部32也能起到一定的导向作用，引导第二密封部32向电极引出孔11内壁一侧流动，从而可以实现更好的密封效果，更充分地减少电气间隙和爬电距离上的电解液。
并且，为了使第二密封部32下部与下绝缘件2之间密封地更紧密，还可以将第二密封部32下部与下绝缘件2之间的密封配合进一步设置为过盈配合，例如使第二密封部32下部与密封配合部23过盈配合。由于在这种情况下，下绝缘件2与第二密封部32下部之间接触更紧密，下绝缘件2可以对第二密封部32下部起到一定的压缩作用(即向上施加压力)，使得下绝缘件2与第二密封部32之间压缩密封，因此，可以更有效地减少电气间隙和爬电距离上的电解液，从而更有效地降低出现高压放电现象的风险。
而作为其他措施中的另一种，下绝缘件2可以还包括支撑第一绝缘部21的支撑部24，支撑部24设置于第一绝缘部21的下表面并由第一绝缘部21的下表面向下凸出，或者，支撑部24设置于连接板20的极耳连接部201的上表面并由极耳连接部201的上表面向上延伸。所设置的支撑部24，由于可以对第一绝缘部21进行支撑，因此，可以有效防止下绝缘件2下坠，进而有利于使下绝缘件2与第二密封部32之间更紧密地接触，实现更可靠的密封效果。
下面结合图1-8所示的各实施例对本发明予以进一步地说明。
首先结合图1-5所示的第一实施例予以说明。
如图1和图2所示，在该实施例中，二次电池100包括顶盖组件10、连接板20、电极组件30以及壳体40等。
其中，由图2可知，壳体40内部具有空腔，且顶部开口，用于容纳电极组件30等。壳体40可由铝、铝合金或镀镍钢等金属材料制成。
电极组件30为二次电池100的核心部件，其容纳于壳体40内部的空腔中，并由第一极片、第二极片及位于第一极片和第二极片之间的绝缘隔片一同堆叠或卷绕形成。其中，第一极片和第二极片中的一个用作正极片而另一个用于负极片，且第一极片和第二极片均具有涂覆有活性物质的涂覆部和由涂覆部延伸出的未涂覆活性物质的极耳301。电极组件30所产生的电能通过极耳301向外传递。其中，正极片对应的极耳301可以称为正极耳(图中位于右侧的一个极耳301)，而负极片对应的极耳301则称为负极耳(图中位于左侧的一个极耳301)。并且，如图4所示，在与正极耳对应的连接板20上，还设有Fuse(熔断结构，一般为孔)，且连接板20的设有Fuse的部分上还套设有塑胶件302，其中，Fuse在电流过大时能够发生熔断，切断电路，而塑胶件302可防止Fuse熔断后重新搭接，起到安全保护作用。
顶盖组件10盖设于壳体40的顶部开口，用于封闭壳体40的内部空腔，以将电极组件30密封于壳体40内部，并用于将电极组件30所产生的电能导出至壳体40外部。如图2所示，在该实施例中，顶盖组件10包括顶盖板1、电极端子组件4、密封件3和下绝缘件2。
顶盖板1盖设于壳体40的顶部开口，并为电极端子4、密封件3和下绝缘件2等提供安装基础。由图2可知，该实施例的顶盖板1呈薄板状，且其具有与壳体40顶部开口相适配的形状和尺寸，方便顶盖板1与壳体40的顶部开口连接，封闭壳体40的顶部开口。同时，顶盖板1上设有电极引出孔11，该电极引出孔11为通孔，以便于电极端子组件4与极耳301电连接，实现电能由内部向外部的引出。与两个极耳301相应地，电极引出孔11的数量也为两个，分别对应正极耳和负极耳。
电极端子组件4、密封件3和下绝缘件2均设置在顶盖板1上，且与两个极耳301相应地，电极端子组件4、密封件3和下绝缘件2的数量也均为两个，其中与正极耳相应的电极端子组件4、密封组件3和下绝缘件2组成一组，而与负极耳相应的负极端子组件4、密封组件3和下绝缘件2组成另一组，两组结构设置为相同的，以简化结构。因此，以下主要描述其中一组。若需要提及两组时，则分别加以正”和“负”命名，以了方便区分。
电极端子组件4设置于顶盖板1的上方，并用于电连接极耳301。其包括电极端子和端子固定件，电极端子与极耳301电连接，且电极端子通过端子固定件与顶盖板1连接。
具体地，如图4和图5所示，在该实施例中，电极端子未采用伸入壳体40内部的极柱结构，而是采用端子板41的结构形式，该端子板41覆盖电极引出孔11，并通过连接板20与极耳301电连接。由于相对于经由电极引出孔11伸入壳体4内部的极柱，端子板41位于电极引出孔11外部，无需占用壳体4的内部空间，因此，能够有效地提高二次电池100的能量密度。端子板41可以为圆形或方形薄片或薄板状结构。其中，与正极耳相应的端子板41称为正端子板，而与负极耳相应的端子板称为负端子板。
在该实施例中，端子板41通过连接板20与极耳301电连接。其中，连接板20设置在电极组件30与顶盖组件10之间，用于电连接极耳301与端子板41，以将电极组件30所产生的电能传递至端子板41，进而方便端子板41将电能引出至二次电池100外部。由图2可知，在该实施例中，连接板20的数量为两个，其中一个连接板20电连接正极耳与正端子板，另一个连接板20则电连接负极耳与负端子板。
为了简化结构，在该实施例中，两个连接板20采用相同的结构。如图4和图5所示，该实施例的连接板20包括极耳连接部201和端子连接部202，极耳连接部201与极耳301电连接，端子连接部202则与端子板41电连接。此处的电连接例如可以采用焊接方式实现。并且，结合图4和图5可知，在该实施例中，极耳连接部20呈板状，并与顶盖板1大致平行；而端子连接部202则与极耳连接部201连接并相对于极耳连接部201向上凸出，且该端子连接部202伸入电极引出孔11中并与端子板41接触，这样方便端子连接部202与位于电极引出孔11外部的端子板41焊接，实现端子连接部202与端子板41之间的电连接。其中端子连接部202可以呈圆柱形凸包结构，其可以通过对连接板20进行冲压形成。
密封件3设置在顶盖板1与端子板41之间，用于对电解液等进行密封，防止电解液等发生泄漏，以提高二次电池100的使用可靠性。如图5所示，在该实施例中，密封件3包括第一密封部31和第二密封部32，其中，第一密封部31设置在顶盖板1的上表面上，即该第一密封部31位于顶盖板1的上表面与端子板41的下表面之间，这样端子板41可以将第一密封部31压紧于顶盖板1的上表面，使得端子板41与顶盖板1之间形成一道密封线；而第二密封部32则与第一密封部31连接并由第一密封部31向下延伸至电极引出孔11中。密封件3整体可以采用环形结构，此时，第一密封部31和第二密封部32均呈环形并彼此同心，且第二密封部32位于第一密封部31下方并具有小于第一密封部31的外径尺寸。
而为了实现密封件3的稳固设置，如图5所示，在该实施例中，顶盖板1的与第一密封部31接触的上表面上设有向上凸出的凸起12，且该凸起12与第一密封部31卡接，从而实现对第一密封部31的限位，使得密封件3被更稳定地设置于顶盖板1的上表面上，不容易在电极引出孔11的径向上发生位移。该凸起12可以采用冲压方式形成，这种情况下，在顶盖板1下表面的与该凸起12对应的位置会形成凹槽13，该凹槽13由顶盖板1的下表面向上凹陷。
上述密封件3的结构不同于现有的密封件。现有技术中，密封件虽同样具有上述第一密封部31，却并不具有上述第二密封部32。而该实施例在密封件3中增设第二密封部32，其好处在于，可以方便密封件3通过与顶盖板1及下绝缘件2配合，来延长爬电距离，及改善密封效果，进而解决高压放电问题，这一点接下来将结合下绝缘件2予以更详细地说明。
下绝缘件2用于实现顶盖板1与电极组件30及连接板20之间的绝缘，其一般采用塑料等绝缘材料制成。如图2、图4和图5所示，该实施例的下绝缘件2整体大致呈板状，其包括第一绝缘部21、第二绝缘部22和密封配合部23，第一绝缘部21位于顶盖板1的下方，第二绝缘部22与第一绝缘部21连接并由第一绝缘部21向上延伸至电极引出孔11中，密封配合部23则设置在第一绝缘部21和第二绝缘部22的连接处并呈由第一绝缘部21的上表面向上凸出的凸台结构。第二绝缘部22可以为设置在第一绝缘部21上表面上的中空圆柱状凸出部，而密封配合部23则可以为围绕第二绝缘部22根部设置的环状凸台。
其中，如图5所示，在该实施例中，第二绝缘部22整体位于第二密封部32的右侧，且第二绝缘部22向上延伸至较高位置，其顶端位于顶盖板1上表面的与第一密封部31接触的部分的上方。基于此，第二绝缘部22与第二密封部32在左右方向(即电极引出孔11的径向)上错开设置，第二密封部32整体位于第二绝缘部22与电极引出孔11的内壁之间，且第二绝缘部22与第二密封部32在上下方向上重叠。
基于上述设置，相对于缺少第二密封部32的情况，顶盖板1与端子板41之间的爬电距离得以延长。当密封件3不具有第二密封部32时，顶盖板1与端子板41之间的爬电距离仅大致等于顶盖板1上表面的与第一密封部31接触的部分与端子板41下表面之间的高度，而在该实施例中，顶盖板1与端子板41之间的爬电路径沿着第一绝缘部21的位于凹槽13正下方的上表面、密封配合部23的与第二密封部32接触的表面、以及第二绝缘部32的靠近电极引出孔11中心轴线一侧的表面延伸至端子板41的下表面，爬电距离显然大于顶盖板1上表面的与第一密封部31接触的部分与端子板41下表面之间的高度，即大于密封件3不具有第二密封部32时的爬电距离。
同时，相对于第二绝缘部22和第二密封部32上下正对设置(即二者在电极引出孔11的径向上彼此并不错开)的情况，上述设置还可以阻断顶盖板1与连接板20之间的电气间隙。
并且，由于第二密封部32整体位于第二绝缘部22与电极引出孔11的内壁之间，第二绝缘部22可以朝靠近电极引出孔11内壁的方向挤压整个第二密封部32，使第二密封部32更紧密且更可靠地与电极引出孔11内壁接触，因此，还能够提升密封性，减少爬电路径上的电解液，增大电阻，减少安全隐患。同时，第二绝缘部22可以对第二密封部32起到一定的保护作用，减少密封件3与电解液的接触，这样可以降低密封件3在电解液作用下发生溶胀的风险，有利于延长密封件3的寿命。而将第二绝缘部22设置为延伸至较高位置，可以利用第二绝缘部22对第二密封部22高度方向上的更多部分施加挤压作用及保护作用。
其中如图5所示，该实施例的位于第二密封部32右侧的第二绝缘部22包括包覆部22a，该包覆部22a位于第二绝缘部22的上部，其整体大致与第二密封部32平行，且其包覆于第二密封部32的表面上。由于所设置的包覆部22a可以增加第二绝缘部22与第二密封部32的密封面积，并对第二密封部32的位于上部的部分起到一定的保护作用，因此，相对于未设置包覆部22a的情况，可以进一步地改善密封效果，更有效地减少安全隐患及延长密封件3的使用寿命。
需要说明的是，包覆部22a并不局限于上述描述的图示结构，实际上，只要包覆部22a的靠近第二密封部32的表面大致平行于第二密封部32的靠近第二绝缘部22的表面，且包覆部22a的靠近第二密封部32的表面包覆于第二密封部32的靠近第二绝缘部22的至少部分表面上即可。
另外，在该实施例中，向上延伸的第二绝缘部22并不与端子板41的下表面接触，即第二绝缘部22的顶端(也是包覆部22a的顶端)与端子板41的下表面之间具有间隔，例如该间隔的高度h可以大于或等于0.01mm，并且小于或等于顶盖板1下表面的与第一密封部31接触的部分与端子板41下表面之间的高度差。基于此，可以在使第二绝缘部22有效挤压第二密封部32的前提下，避免第二绝缘部22因承受端子板41的下压作用而下坠，这有利于更好地实现下绝缘件2对密封件3的向左的压缩作用以及接下来将要描述的下绝缘件2对密封件3的向上的压缩作用。
在该实施例中，第二密封部32通过与密封配合部23过盈配合，来实现下绝缘件2对密封件3的向上的压缩作用。具体地，如图5所示，在该实施例中，密封配合部23为设置在第一绝缘部21和第二绝缘部22连接处的凸台，其纵向截面呈三角形，并具有倾斜设置的与第二密封部32下部接触的表面。为了描述方便，将密封配合部23的与第二密封部32下部接触的表面称为作用表面。由图5可知，该作用表面与第二密封部32的下部抵接，二者彼此干涉，形成过盈配合，且该作用表面沿着由下至上的方向向着靠近电极引出孔11中心轴线的方向(图5中即为向右)倾斜。
由于密封配合部23与第二密封部32的下部过盈配合，密封配合部23不仅与第二密封部32的下部接触，还能对第二密封部32施加向上的压缩作用，使得密封配合部23与第二密封部32的下部之间可以更紧密可靠地密封配合，因此，密封效果更好，可以更有效地减少电气间隙和爬电距离上的电解液，从而更有效地提高二次电池100的工作安全性。
而将作用表面设置为沿着由下至上的方向向着靠近电极引出孔11中心轴线的方向倾斜，则使得密封配合部23在对第二密封部32施加向上压缩作用的同时，还能对第二密封部32施加沿着由电极引出孔11中心轴线至电极引出孔11内壁方向的挤压作用，这样，密封配合部23可以与包覆部22a一起，对第二密封部32施加向左的挤压作用，增大下绝缘件2对密封件3的挤压作用力，实现密封件3对电极引出孔11更充分可靠地密封效果。并且，该倾斜设置的作用表面，还可以对第二密封部32也能起到一定的导向作用，引导第二密封部32向位于电极引出孔11内壁一侧的凹槽13的内部流动，由于这样可以利用密封件3填充凹槽13的至少部分，对凹槽13的至少部分进行密封，减少凹槽13中的电解液，即减少爬电距离上的电解液，因此，可以进一步增大电阻，在相同电压下减小电流，进而降低点火或爆炸安全风险。
其中，作用表面与第一绝缘部21的上表面之间的夹角可以设置为10-85°，以在实现良好密封的同时，减少下绝缘件2与第二密封部32之间出现间隙的可能，阻断顶盖板1与连接板20之间的放电间隙。
第一绝缘部21、第二绝缘部22和密封配合部23可以为一体式结构或分体式结构。在该实施例中，第一绝缘部21、第二绝缘部22和密封配合部23为一体式结构。
综合上述可知，图1-5所示实施例中的顶盖组件10，具有较长的爬电距离，同时，爬电距离上电解液较少，且几乎没有放电间隙，因此，在承受反向高压时，不容易出现点火甚至爆炸问题，使用安全性更高。
然而，为了提高二次电池100的使用安全性，顶盖组件10的结构并不局限于上述图5所示。图6-8示出了其他可行实施例中的几个。
图6-8均可以看作图5所示实施例的变型，因此，与图5相同的部分以下不再重复描述，具体可以参照前面对图5所示实施例的描述予以理解，接下来仅重点描述各实施例的不同之处。
其中，在图6所示的实施例中，顶盖组件10仍然包括第二密封部32、第二绝缘部22和密封配合部23，且密封配合部23仍通过倾斜的作用表面与第二密封部32的下部过盈配合，而与图5所示实施例的不同之处主要在于，一方面，该实施例的第二绝缘部22不再包括位于上部的包覆部22a，而仅包括与密封配合部23连接的位于下部的部分；另一方面，该实施例的下绝缘件2不仅包括第一绝缘部21、第二绝缘部22和密封配合部23，还包括设置在第一绝缘部21下表面上的支撑部24。
具体地，由图6可知，在该实施例中，第二绝缘部22不再包括包覆部22a，且其向上延伸至较低位置，其顶端位于顶盖板1上表面的与第一密封部31接触的部分的下方。通过使第二绝缘部22设置为向上延伸至较低位置，可以减少第二绝缘部22对电极引出孔11内部空间的占用，使得第二绝缘部22无需再占用电极引出孔11上部的空间，由于这可以为位于电极引出孔11上部的端子连接部202留出更多的空间，使端子连接部202可以被设置为具有更大的表面积，方便端子连接部202与端子板41以更大的面积焊接，因此，有利于增大连接板20与端子板41之间的焊接面积，这可以增强过流能力，减少发热。其中，除了可以低于顶盖板1的上表面的与第一密封部31接触的部分，第二绝缘部22的顶端还可以被设置为平齐于顶盖板1的上表面的与第一密封部31接触的部分，此时也有利于增大端子连接部202与端子板41之间的焊接面积。
并且，比较图5和图6可知，该实施例的第二绝缘部22与图5所示的第二绝缘部22的区别还在于，该第二实施例的第二绝缘部22的与密封配合部23连接的部分在电极引出孔11径向上具有更小的宽度，由于这也可以减少第二绝缘部22对电极引出孔11内部空间的占用，因此，也有利于增大连接板20与端子板41之间的焊接面积。
同时，由图6可知，在该实施例中，支撑部24位于第一绝缘部21与极耳连接部201之间，其由第一绝缘部21的下表面向下凸出，对第一绝缘部21起到支撑作用。其中，支撑部24的高度可以设置为小于或等于第一绝缘部21的下表面与极耳连接部201的上表面之间的高度差。
为使端子连接部202与端子板41焊接良好，连接板20的高度通常高于端子板41与顶盖板1下表面的高度差，同时由于设置塑胶件302等原因，因此，极耳连接部201与第一绝缘部21之间不可避免地存在间隙，而该实施例通过设置支撑于第一绝缘部21下方的支撑部24，可以有效弥补极耳连接部201与第一绝缘部21之间的间隙，并改变第二绝缘部22的悬臂梁结构，使得下绝缘件2即使受到密封件3等施加的向下的压力，也不容易下坠，这可以提高下绝缘件2与密封件3之间的接触紧密性，方便下绝缘件2更可靠地压缩密封件3，更有效地减少电气间隙和爬电距离上的电解液。同时，将支撑部2设置于第一绝缘部21的下表面上，还可以提高下绝缘件2的强度，减少在生产及搬运过程中下绝缘件2所产生的变形。
并且，由图6可知，在该实施例中，沿着电极引出孔11的径向(图6中的左右方向)，支撑部24的一部分与第二密封部32重叠，即，支撑部24的一部分位于第二密封部32的正下方，这样支撑部24可以更好地承受密封件3对下绝缘件2所施加的向下的压力作用，进而可以更有效地保持密封件3与下绝缘件2之间的密封状态。
应当理解，支撑部24既可以被设置为一整圈的环形下凸结构，也可以被设置为包括至少两个彼此间隔的下凸部；另外，除了可以设置于下绝缘件2上，支撑部24也可以设置在连接板20上，例如，支撑部24可以设置于极耳连接部201的上表面并由极耳连接部201的上表面向上延伸，此时的支撑部24也能对下绝缘件2起到支撑作用，从而使下绝缘件2与密封件3之间更紧密可靠地密封。
图7所示的实施例是图6所示实施例的变型。如图7所示，该实施例与图6所示实施例相同的，第二绝缘部22不包括包覆部22a，且下绝缘件2还包括支撑部24，而与图6所示实施例的不同之处主要在于，在该实施例中，密封件3不仅包括第一绝缘部31和第二绝缘部32，还同时包括第三绝缘部33，该第三绝缘部33位于顶盖板1的下表面与第一绝缘部21的上表面之间。具体地，由图7可知，该实施例的第三绝缘部33位于凹槽13中，并充满凹槽13。
通过利用第三绝缘部33对整个凹槽13进行填补，形成对凹槽13的密封，可以进一步减少凹槽13中的电解液，进而可以更有效地提高二次电池100的使用安全性。
作为替代，第三绝缘部33也可以仅填充凹槽13的部分，或者还可以不设置第三绝缘部33，而使得第一绝缘部21的一部分位于凹槽13内，由于这时利用位于凹槽13内的第一绝缘部21的部分填充凹槽13，也可以减少凹槽13中的电解液，因此也有助于提高二次电池100的使用安全性。
综合图5-7可知，在前述三个实施例中，密封配合部23均设置在第一绝缘部21和第二绝缘部22的连接处，且均为纵向截面呈三角形的凸台，并均具有倾斜的作用表面，然而作为变型，密封配合部23也可以被设置在第二绝缘部22的顶端，或者，为凸台的密封配合部23的纵向截面也可以呈矩形、梯形或者扇形等其他形状，再或者，密封配合部23还可以不再采用向上凸出的凸台结构，而是采用向下凹陷的结构形式。
图8示出了其中的一个变型例。由图8可知，在该实施例中，密封配合部23不再设置于第一绝缘部21和第二绝缘部22的连接处，而是设置于第二绝缘部22的顶端，且密封配合部23并不由第二绝缘部22的上表面向上凸出，而是由第二绝缘部22的上表面向下凹陷。
通过在第二绝缘部22的顶端设置由第二绝缘部22上表面向下凹陷的密封配合部23，一方面，密封配合部23仍可方便可靠地与第二密封部32的下部过盈配合，另一方面，第二绝缘部22的顶端形成台阶结构，台阶结构的由密封配合部23向上延伸的部分包覆于第二密封部32的靠近电极引出孔11中心轴线一侧的表面上，可以起到类似于图5所示包覆部22a的作用，将第二密封部32挤压于电极引出孔11内壁上，实现更好的密封效果。
综合前述可知，本发明的顶盖组件10，可以有效降低二次电池100发生高压放电现象的风险，因此，将其应用于二次电池100中，可以有效提高二次电池100的使用安全性。因此，本发明还提供了一种基于本发明顶盖组件10的二次电池100。该二次电池100尤其可以应用于电动汽车中，通过减少反向高压所带来的安全隐患，来有效改善电动汽车的性能。
以上所述仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种二次电池(100)的顶盖组件(10)，其特征在于，包括：
顶盖板(1)，厚度为0.01mm-10cm，并具有电极引出孔(11)；
下绝缘件(2)，具有彼此连接的第一绝缘部(21)和第二绝缘部(22)，所述第一绝缘部(21)位于所述顶盖板(1)的下方，所述第二绝缘部(22)由所述第一绝缘部(21)向上延伸并至少部分位于所述电极引出孔(11)中；和
密封件(3)，具有彼此连接的第一密封部(31)和第二密封部(32)，所述第一密封部(31)位于所述顶盖板(1)的上表面上，所述第二密封部(32)由所述第一密封部(31)向下延伸并至少部分位于所述电极引出孔(11)中，且所述第二密封部(32)与所述第二绝缘部(22)在所述电极引出孔(11)的径向上至少部分地错开并在高度方向上至少部分地重叠。
2.根据权利要求1所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述第二密封部(32)的至少部分位于所述第二绝缘部(22)与所述电极引出孔(11)的内壁之间。
3.根据权利要求1所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述第二绝缘部(22)包括包覆部(22a)，所述包覆部(22a)的靠近所述第二密封部(32)的表面大致平行于所述第二密封部(32)的靠近所述第二绝缘部(22)的表面，且所述包覆部(22a)的靠近所述第二密封部(32)的表面包覆于所述第二密封部(32)的靠近所述第二绝缘部(22)的至少部分表面上。
4.根据权利要求1所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述第二绝缘部(22)的顶端高于所述顶盖板(1)的上表面的与所述第一密封部(31)接触的部分，或者，所述第二绝缘部(22)的顶端平齐于或低于所述顶盖板(1)的上表面的与所述第一密封部(31)接触的部分。
5.根据权利要求1所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述顶盖组件(10)还包括端子板(41)，所述端子板(41)位于所述第一密封部(31)上方并覆盖所述电极引出孔(11)，所述第二绝缘部(22)的顶端与所述端子板(41)的下表面之间具有间隔。
6.根据权利要求1-5任一所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述第二密封部(32)的下部与所述下绝缘件(2)密封配合。
7.根据权利要求6所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述第二密封部(32)的下部与所述下绝缘件(2)过盈配合。
8.根据权利要求6所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述下绝缘件(2)还包括密封配合部(23)，所述密封配合部(23)凸出于所述第一绝缘部(21)和/或所述第二绝缘部(22)的上表面或者由所述第一绝缘部(21)和/或所述第二绝缘部(22)的上表面向下凹陷，且所述第二密封部(32)的下部与所述密封配合部(23)密封配合。
9.根据权利要求8所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述密封配合部(23)设置于所述第一绝缘部(21)与所述第二绝缘部(22)的连接处，或者，所述密封配合部(23)设置于所述第二绝缘部(22)的顶端。
10.根据权利要求8所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述密封配合部(23)包括凸出于所述第一绝缘部(21)和/或所述第二绝缘部(22)上表面的凸台，所述凸台的纵向截面形状呈三角形、扇形、梯形或者矩形。
11.根据权利要求8所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述密封配合部(23)的与所述第二密封部(32)接触的表面沿着由下至上的方向朝着靠近所述电极引出孔(11)中心轴线的方向倾斜。
12.根据权利要求11所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述密封配合部(23)的与所述第二密封部(32)接触的表面与所述第一绝缘部(21)的上表面之间的夹角为10-85°。
13.根据权利要求9所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述密封配合部(23)设置于所述第二绝缘部(22)的顶端并由所述第二绝缘部(22)的上表面向下凹陷。
14.根据权利要求1-5任一所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述密封件(3)还包括第三密封部(33)，所述第三密封部(33)位于所述顶盖板(1)的下表面与所述第一绝缘部(21)的上表面之间；或者，所述顶盖板(1)下表面上设有凹槽(13)，所述第一绝缘部(21)的一部分位于所述凹槽(13)内。
15.根据权利要求1-5任一所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述下绝缘件(2)还包括支撑所述第一绝缘部(21)的支撑部(24)，所述支撑部(24)设置于所述第一绝缘部(21)的下表面并由所述第一绝缘部(21)的下表面向下凸出，或者，所述支撑部(24)设置于二次电池(100)的连接板(20)的极耳连接部(201)的上表面并由所述极耳连接部(201)的上表面向上延伸。
16.根据权利要求15所述的顶盖组件(10)，其特征在于，所述支撑部(24)的高度小于或等于所述第一绝缘部(21)的下表面与所述极耳连接部(201)的上表面之间的高度差。
17.根据权利要求15所述的顶盖组件(10)，其特征在于，沿着所述电极引出孔(11)的径向，所述支撑部(24)的至少部分与所述第二密封部(32)重叠。
18.一种二次电池(100)，其特征在于，包括如权利要求1-17任一所述的顶盖组件(10)。
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