CN112331972B - 顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种用于电池单体的顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置。该顶盖组件包括盖板、电极端子、密封部件和承托部件。其中，盖板具有电极引出孔；电极端子覆盖于所述电极引出孔；密封部件的至少部分设置于所述电极端子与所述盖板之间；承托部件的至少部分连接于所述盖板，用于承托所述密封部件。本申请提供的顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置，通过设置承托部件，能够对密封部件起到支撑作用，同时能够抵消盖板的一部分变形力，由此保证了电极端子与盖板之间的密封性能，提高了二次电池的安全性能。

Description

顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置

技术领域

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种用于电池单体的顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置。

背景技术

电池单体是新能源汽车的重要组成部分，其包括外壳和顶盖组件。外壳提供一个密闭的空间容纳电极组件及电解液，电极组件的电能通过顶盖组件的电极端子从密闭空间内引出到密闭空间外。

现有的顶盖组件中，顶盖板为金属板，为了将顶盖板与设置于其上的电极端子绝缘地隔开，通常需要在电极端子与顶盖板之间设置相应的绝缘部件，因此增加了顶盖组件的结构复杂程度并且增加了顶盖组件的整体高度，造成电池能量密度低。

发明内容

本申请提供了一种用于电池单体的顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置，以解决现有技术中的问题，改善电池的密封性能。

本申请的第一方面提供了一种用于电池单体的顶盖组件，其中，包括：

盖板，具有电极引出孔；

电极端子，覆盖于所述电极引出孔；

密封部件，至少部分设置于所述电极端子与所述盖板之间；

承托部件，所述承托部件的至少部分连接于所述盖板，用于承托所述密封部件。

在一种具体的实施方式中，至少部分的所述承托部件位于所述密封部件远离所述电极端子的一侧。

在一种具体的实施方式中，沿高度方向，所述密封部件的投影与所述承托部件的投影重合。

在一种具体的实施方式中，所述承托部件包括本体和连接部；

所述本体连接于所述盖板；

所述连接部连接于所述本体，所述连接部的至少部分伸出于所述盖板，且与所述电极端子连接。

在一种具体的实施方式中，所述盖板包括用于容纳所述本体的容纳孔；

所述容纳孔为盲孔。

在一种具体的实施方式中，所述密封部件与所述承托部件之间具有阻挡部。

在一种具体的实施方式中，所述盖板的材质为塑胶，所述承托部件的材质为金属。

在一种具体的实施方式中，所述盖板具有密封槽；

所述密封槽设置于所述盖板朝向所述电极端子的一侧，且所述密封槽围绕所述电极引出孔；

所述密封部件至少部分容纳于所述密封槽。

本申请第二方面提供一种电池单体，其中，包括：

壳体，具有开口；

电极组件，容纳在所述壳体中；和

如上述任一项所述的顶盖组件，覆盖所述壳体的开口，以将所述电极组件封闭在所述壳体中。

本申请第三方面提供一种电池模块，其中，包括上述的电池单体。

本申请第四方面提供一种电池组，其中，包括上述的电池模块。

本申请第五方面提供一种使用电池单体作为电源的装置，其中，包括：

如上述的电池单体，所述电池单体为多个。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请所提供的用于电池单体的顶盖组件、电池单体、电池模块、电池组及装置中，顶盖组件包括盖板、电极端子、密封部件和承托部件。其中，密封部件的至少部分设置于电极端子与盖板之间，承托部件的至少部分连接于盖板，用于承托密封部件。承托部件的设置能够对密封部件起到支撑作用，同时能够抵消盖板的一部分变形力，由此保证了电极端子与盖板之间的密封性能，提高了二次电池的安全性能。

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

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的使用电池单体作为电源的装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的电池组的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的电池单体的结构分解示意图；

图4为本申请实施例提供的电池单体的主剖视图；

图5为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的结构分解示意图；

图6为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的盖板的结构分解示意图；

图7为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的盖板的俯视图；

图8为图7中的A-A向剖视图；

图9为图8的B处放大图；

图10为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的承托部件的结构示意图。

附图标记：

P-电池组；

M-电池模块；

100-电池单体；

1-顶盖组件；

11-盖板；

111-防爆孔；

112-电极引出孔；

113-密封槽；

114-阻挡部；

115-容纳孔；

12-防爆片；

13-电极端子；

14-承托部件；

141-本体；

141a-倒角部；

142-连接部；

143-过孔；

15-密封部件；

2-壳体；

3-电极组件；

31-极耳；

4-转接片；

200-箱体；

300-上盖。

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

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

图1为本申请实施例提供的使用电池单体作为电源的装置的结构示意图，如图1所示，一种使用电池单体作为电源的装置，包括车辆、船舶、小型飞机等移动设备，该装置包括动力源，该动力源用于为装置提供驱动力，且该动力源可被配置为向装置提供电能的电池模块M。其中，该装置的驱动力可全部为电能，也可包括电能和其他能源(例如机械能)，该动力源可为电池模块M(或电池组P)，该动力源也可为电池模块M(或电池组P)和发动机等。因此，只要能够使用电池单体作为电源的装置均在本申请的保护范围内。

以车辆为例，本申请实施例中的车辆可为新能源汽车，该新能源汽车可为纯电动汽车，也可为混合动力汽车或增程式汽车等。其中，该车辆可包括电池组P和车辆主体，该电池组P设置于车辆主体，该车辆主体还设置有驱动电机，且驱动电机与电池组P电连接，由电池组P提供电能，驱动电机通过传动机构与车辆主体上的车轮连接，从而驱动车辆行进。具体地，该电池组P可水平设置车辆主体的底部。

图2为本申请实施例提供的电池组的结构示意图，如图2所示，本实施例提供的一种电池组P，包括箱体200以及设置在箱体的电池模块M，箱体200可由铝、铝合金或其他金属材料制成，箱体200具有容置腔。在一种可能的设计中，箱体200为顶部敞开的箱体结构，并包括上盖300，上盖300的尺寸与箱体200顶部的开口的尺寸相当，上盖300可通过螺栓等固定件固定于开口，从而形成容置腔。

箱体200的容置腔内可容置一个或两个以上的电池模块M，电池模块M在箱体内可以沿电池组P的长度方向并排设置，也可以沿电池组P的宽度方向并排设置，且各电池模块M与箱体固定。

本申请实施例提供了一种电池模块M，其包括多个电池单体100(同时参照图3)和框架结构，其中，电池单体100可以为能够重复充放电使用的二次电池，多个电池单体100位于框架结构的内腔，其中内腔可以设置多个，且按顺序排列设置，电池单体100按顺序逐个放入内腔中。

图3为本申请实施例提供的电池单体的结构分解示意图，图4为本申请实施例提供的电池单体的主剖视图。

如图3和图4所示，本申请实施例提供了一种电池单体100，该电池单体100包括外壳，该外壳可以包括壳体2和顶盖组件1。

壳体2可以为圆柱形壳体，也可以是方形壳体。壳体2的内部形成容纳腔，用于容纳电极组件3和电解液，壳体2具有开口，电极组件3可通过该开口放置于壳体2的容纳腔，顶盖组件1覆盖于开口。其中，壳体2可包括金属材料，例如铝或铝合金等，也可以包括绝缘材料，例如塑胶等。

电极组件3包括极片单元和极耳31，极耳31从极片单元伸出。极片单元包括负极片、隔离膜与正极片三者顺序层叠或卷绕，形成极片单元。极片单元形成后具有缝隙，电解液能够通过缝隙进入极片单元内，浸润负极片与正极片。

图5为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的结构分解示意图，如图5所示，顶盖组件1包括盖板11。该盖板11可以为薄板状，并具有与壳体2的开口相匹配的形状和尺寸，以便能够连接在壳体2的开口处。

图6为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的盖板的结构分解示意图，如图6所示，盖板11具有电极引出孔112，顶盖组件1还包括电极端子13，该电极端子13覆盖于电极引出孔112。

参照图3，两个电极端子13中，一者是正电极，另一者是负电极。极耳31能够通过转接片4与盖板11上的电极端子13连接，以实现电能的输出。

上述的电池单体100在过度充电、被金属导体刺穿极片以及热箱测试等情况时，二次电池的内部会快速的积聚热量和气体，由此造成二次电池的内部压力增加，因此，顶盖组件1还设置有防爆片12，参照图3和图5，以便在电池单体100发生过充等情况下，防爆片12可以爆破以释放内部的热量和气体。该防爆片12可以通过焊接的方式连接于盖板11，也可以通过其他的方式设置在盖板11上。

图7为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的盖板的俯视图，图8为图7中的A-A向剖视图，图9为图8的B处放大图。

如图7至图9所示，该顶盖组件1，还包括密封部件15，该密封部件15至少部分设置于电极端子13与盖板11之间，以保证电极端子13与盖板11之间的密封，防止电解液的渗漏。

盖板11可以为绝缘材质，例如为绝缘塑胶，可以由耐高温绝缘塑胶材料制成。具体地，可以采用聚苯硫醚PPS、全氟烷氧基树脂PEA或聚丙烯PP中的一种或多种制成。由于盖板11采用绝缘塑胶材料制成，所以不需要在盖板11与电极端子13、电极组件3等部件之间设置绝缘构件，在二次电池的使用过程中，盖板11与电极端子13、电极组件3等部件之间之间不会发生绝缘失效的问题。这种顶盖组件1的结构简单，同时装配过程简单，还能降低二次电池的生产成本。

但是，上述盖板11的材质容易发生蠕变，一旦盖板11由于时间、环境的因素老化，导致对密封部件15的压紧力下降，则会造成电池气密性失效的问题。本申请实施例提供的用于电池单体100的顶盖组件1能够有效地解决上述技术问题。

本申请实施例提供的顶盖组件1包括上述盖板11，盖板11具有电极引出孔112，顶盖组件1还包括电极端子13，该电极端子13覆盖于电极引出孔112。顶盖组件1还包括密封部件15和承托部件14，该承托部件14的至少部分连接于盖板11，用于承托密封部件15。承托部件14的设置能够对密封部件15起到一定的支撑作用，同时能够抵消盖板11的一部分变形力，由此保证了电极端子13与盖板11之间的密封性能，提高了二次电池的安全性能。

在一种具体的实施方式中，至少部分的承托部件14位于密封部件15远离电极端子13的一侧。参照图8，承托部件14的部分位于密封部件15的下方。电极端子13在重力的作用下，会对盖板11产生压力，密封部件15也会产生向下受压的趋势，通过将承托部件14设置于密封部件15的下方，能够对密封部件15起到支撑作用，提高了密封部件15的密封性能。

在一种具体的实施方式中，沿高度(Z)方向，密封部件15的投影与承托部件14的投影重合。这样，承托部件14能够大致地位于密封部件15的正下方，从而能够更好地支撑于该密封部件15，有利于防止密封部件15的变形，进一步提高了密封部件15的密封性能。

图10为本申请实施例提供的电池单体中顶盖组件的承托部件的结构示意图。

如图10所示，在一种具体的实施方式中，承托部件14包括本体141和连接部142。同时参照图8和图9，本体141连接于盖板11，连接部142连接于本体141，连接部142的至少部分伸出于盖板11，且与电极端子13连接。

具体地，本体141为大致的平板状，本体141的相邻两边之间可以具有倒角部141a，连接部142可以连接于该倒角部141a。如此设置，本体141能够占据盖板11较小的空间，从而方便在盖板11上设置其他部件。

上述连接部142也可以是大致的平板状，连接部142可以与本体141一体成型，并大致垂直于本体141。当然，连接部142并不是绝对地垂直于本体141，只要连接部142能够朝向电极端子13的方向延伸，并与电极端子13连接即可。

连接部142与电极端子13相连，能够将密封部件15，夹在电极端子13与本体141之间，形成一定的夹紧力，从而进一步提高了密封部件15的密封性能。

继续参照图10，承托部件14还可以具有过孔143，该过孔143可以大致地位于本体141的中央位置。同时参照图3，转接片4的一端连接于电极组件3，转接片4的另一端(可以是转接片4的凸起部)穿过过孔143连接于电极端子13。通过设置上述过孔143，能够便于布置转接片4与电极端子13的连接。

在一种具体的实施方式中，参照图9，盖板11可以包括用于容纳本体141的容纳孔115，该容纳孔115为盲孔。通过设置该容纳孔115为盲孔，使承托部件14的本体141的上方和下方均能够与电解液隔开，从而能够防止电解液从本体141周侧渗漏。

进一步地，密封部件15与承托部件14之间还可以具有阻挡部114。该阻挡部114可以作为盖板11的一部分，从而是一体成型于盖板11。本实施例中，盖板的材质为塑胶，阻挡部114的设置能够防止电解液从本体141与盖板11之间的缝隙渗漏，进一步提高了密封效果。

当然，也不可以不设置上述阻挡部114，这样，密封部件15也可以与承托部件14直接接触。在密封部件15与承托部件14紧密地密封配合时，也能防止电解液的渗漏。

上文已经述及，盖板11的材质可以为塑胶，当然也可以是其他的绝缘材质。这样，能够省略现有技术中的上绝缘件和下绝缘件，提高了二次电池的能量密度。

承托部件14的材质可以为金属。金属材质不易发生变形，对密封部件15支撑作用更好，从而使电极端子13与盖板11之间的密封性能更好。具体地，承托部件14的材质可以是铝或者铜，其可以与电极端子13的材质相对应，以提高承托部件14与电极端子13之间的焊接性能。

具体地，电极端子13可以是铜材质，此时可以设置承托部件14的材质也是铜。这样，承托部件14的连接部142能够较容易地与电极端子13进行焊接，并且焊接性能较好。电极端子13也可以是铝材质，此时可以设置承托部件14的材质也是铝。这样，承托部件14的连接部142也能够较容易地与电极端子13进行焊接，并且焊接性能较好。

承托部件14可以与盖板11一体注塑而成。本体141可以嵌入在盖板11内，连接部142从盖板11中伸出，与电极端子13通过焊接的方式相连。

在一种具体的实施方式中，参照图6，盖板11还可以具有密封槽113，密封槽113可以设置于盖板11朝向电极端子13的一侧，且密封槽113围绕电极引出孔112，上述密封部件15至少部分容纳于密封槽113。

本实施例中，密封部件15可以是密封圈，密封槽113围绕电极引出孔112，形成环状，以实现对电极引出孔112的周向密封。密封槽113的设置能够为密封部件15提供容纳空间，并限制密封部件15的移动。密封部件15被限位在电极端子13与承托部件14的本体141之间，密封部件15能够受到均匀的挤压力，从而填满密封槽113的空间，有效地保证了密封部件15的密封性能。

该密封槽113优选地设置在盖板11远离壳体2的一侧，从而降低密封部件15接触到壳体2内部电解液的风险。

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)

1.一种用于电池单体(100)的顶盖组件(1)，其特征在于，包括：

盖板(11)，具有电极引出孔(112)；

电极端子(13)，覆盖于所述电极引出孔(112)；

密封部件(15)，至少部分设置于所述电极端子(13)与所述盖板(11)之间；

承托部件(14)，所述承托部件(14)的至少部分连接于所述盖板(11)以及所述电极端子(13)，用于承托所述密封部件(15)。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件(1)，其特征在于，至少部分的所述承托部件(14)位于所述密封部件(15)远离所述电极端子(13)的一侧。

3.根据权利要求2所述的顶盖组件(1)，其特征在于，沿高度(Z)方向，所述密封部件(15)的投影与所述承托部件(14)的投影重合。

4.根据权利要求1所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述承托部件(14)包括本体(141)和连接部(142)；

所述本体(141)连接于所述盖板(11)；

所述连接部(142)连接于所述本体(141)，所述连接部(142)的至少部分伸出于所述盖板(11)，且与所述电极端子(13)连接。

5.根据权利要求4所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述盖板(11)包括用于容纳所述本体(141)的容纳孔(115)；

所述容纳孔(115)为盲孔。

6.根据权利要求1-5任一项所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述密封部件(15)与所述承托部件(14)之间具有阻挡部(114)。

7.根据权利要求1-5任一项所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述盖板(11)的材质为塑胶，所述承托部件(14)的材质为金属。

8.根据权利要求1-5任一项所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述盖板(11)具有密封槽(113)；

所述密封槽(113)设置于所述盖板(11)朝向所述电极端子(13)的一侧，且所述密封槽(113)围绕所述电极引出孔(112)；

所述密封部件(15)至少部分容纳于所述密封槽(113)。

9.一种电池单体(100)，其特征在于，包括：

壳体(2)，具有开口；

电极组件(3)，容纳在所述壳体(2)中；和

如权利要求1至8中任一项所述的顶盖组件(1)，覆盖所述壳体(2)的开口，以将所述电极组件(3)封闭在所述壳体(2)中。

10.一种电池模块(M)，其特征在于，包括权利要求9所述的电池单体(100)。

11.一种电池组(P)，其特征在于，包括权利要求10所述的电池模块(M)。

12.一种使用电池单体作为电源的装置，其特征在于，包括：

如权利要求9所述的电池单体(100)，所述电池单体(100)为多个。

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