CN113270667A - 顶盖组件及具有其的锂电池 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种顶盖组件及具有其的锂电池，顶盖组件包括盖板组件、极柱、上塑胶件和密封圈。盖板组件具有贯穿孔，贯穿孔的内壁具有第一止抵部；极柱穿设于贯穿孔，极柱的周壁面具有第二止抵部，第二止抵部和第一止抵部相对且限定出配合空间；上塑胶件与盖板组件层叠设置，上塑胶件套设于极柱；密封圈套设于极柱，且密封圈位于配合空间内，第二止抵部和第一止抵部共同约束密封圈，使密封圈受到沿极柱的径向的挤压作用力。根据本发明的顶盖组件，第二止抵部和第一止抵部共同约束密封圈，使密封圈受到沿极柱径向的挤压力，解决密封圈回弹带来的密封性不良问题；设置密封圈与上塑胶件和盖板组件非接触，为密封圈提供运动空间，使上塑胶件蠕变减小。

Description

顶盖组件及具有其的锂电池

相关申请的交叉引用

本申请要求厦门海辰新能源科技有限公司于2020年11月11日提交的名称为“一种顶盖组件和动力电池”的中国专利申请号“202022605859.9”的优先权。

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其是涉及一种顶盖组件及具有其的锂电池。

背景技术

动力电池是为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。动力电池具有高能量和高功率的特点，动力电池在高倍率部分荷电状态下(HRPSOC)可以循环使用，并且使用寿命长，安全可靠。

相关技术中，动力电池顶盖组件中的密封圈结构能够因被压缩而产生500N以上的反弹力，同时，顶盖组件中的上塑胶还会受到温度影响而发生蠕变。因此，在密封圈与上塑胶的共同作用下，会导致极柱下沉，并且密封圈的压缩量会加速释放，最终会导致极柱的密封性能变差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出了一种顶盖组件，所述顶盖组件具有提高极柱密封性的优势。

本发明还提出了一种锂电池，所述锂电池具有提高极柱密封性的优势。

根据本发明实施例的顶盖组件，包括：盖板组件，所述盖板组件具有贯穿孔，所述贯穿孔的内壁具有第一止抵部；极柱，所述极柱穿设于所述贯穿孔，所述极柱的周壁面具有第二止抵部，所述第二止抵部和所述第一止抵部相对且限定出配合空间；上塑胶件，所述上塑胶件与所述盖板组件层叠设置，所述上塑胶件套设于所述极柱；密封圈，所述密封圈套设于所述极柱，且所述密封圈位于所述配合空间内，所述第二止抵部和所述第一止抵部共同约束所述密封圈，使所述密封圈受到沿所述极柱的径向的挤压作用力，当所述密封圈在未发生形变时，所述密封圈与所述上塑胶件和所述盖板组件非接触。

根据本发明实施例的顶盖组件，通过第二止抵部和第一止抵部共同约束密封圈，使密封圈可以受到沿极柱的径向的挤压作用力，由此，可以有效地解决锂电池的顶盖组件在长期使用过程中密封圈压缩量回弹带来的密封性不良的问题；通过设置密封圈与上塑胶件和盖板组件非接触，由此，可以为密封圈提供运动空间，避免密封圈对上塑胶件产生较大的挤压力，从而可以使上塑胶件的蠕变减小。

在一些实施例中，所述极柱包括基台和与所述基台连接的柱体，所述基台位于所述盖板组件的背离所述上塑胶件的一侧，所述上塑胶件套设于所述柱体，所述配合空间朝向所述基台的一侧具有第一敞开口，所述配合空间朝向所述上塑胶件的一侧具有第二敞开口，所述上塑胶件适于封堵所述第二敞开口，所述盖板组件和所述基台中的至少一个封堵所述第一敞开口。

在一些实施例中，所述上塑胶件具有嵌入部，所述柱体包括依次连接的上端配合段、下端配合段以及位于所述上端配合段和所述下端配合段之间的配合槽，所述配合槽沿所述柱体的周向方向延伸，所述上端配合段构造出所述凸出端以与所述上塑胶件配合，所述嵌入部嵌设于所述配合槽内，所述下端配合段与所述盖板组件配合，所述第二止抵部位于所述下端配合段。

在一些实施例中，所述第一止抵部由相互连接的第一主壁和第一副壁构成，且所述第一主壁与所述极柱的轴线方向平行，所述第一副壁与所述极柱的轴线方向呈交角布置。

在一些实施例中，所述第二止抵部由相互连接的第二主壁和第二副壁构成，且所述第二主壁与所述极柱的轴线方向平行，所述第二副壁与所述极柱的轴线方向呈交角布置。

在一些实施例中，所述第一副壁与所述第二副壁平行。

在一些实施例中，所述第一止抵部和所述第二止抵部中的至少一个为弧形面，且在平行于所述极柱的轴线方向的截面上，所述弧形面的截面为圆弧线。

在一些实施例中，所述盖板组件包括：基板，所述基板上设有所述凸台和第一孔，所述第一止抵部位于所述第一孔的孔壁；下塑胶件，所述基板与所述下塑胶层叠设置，所述下塑胶件具有第二孔，所述第二孔与所述第一孔相对且连通，以构造出所述贯穿孔。

在一些实施例中，所述第一孔的孔径大于所述第二孔的孔径，所述下塑胶件上构造出所述第二孔的孔壁为凸出部，在所述贯穿孔的径向内侧方向上，所述凸出部凸出于所述第一孔，所述凸出部、所述第一止抵部和所述第二止抵部共同限定出所述配合空间。

在一些实施例中，所述盖板组件背离所述上塑胶件的一侧表面具有凹槽，所述第二孔位于所述凹槽内。

在一些实施例中，所述基板具有防爆孔，且所述防爆孔内安装有防爆片。

根据本发明实施例的锂电池，包括：壳体，所述壳体的一端敞开；电芯，所述电芯设于所述壳体内；顶盖组件，所述顶盖组件为上述任一项所述的顶盖组件，所述顶盖组件与所述壳体连接以将所述电芯封闭于所述壳体内，且所述顶盖组件中的极柱与所述电芯电连接。

根据本发明实施例的锂电池，通过将顶盖组件与壳体连接以将电芯封闭于壳体内，由此可以解决用电安全的问题；通过将密封圈位于配合空间内，使密封圈可以受到沿极柱的径向的挤压作用力，由此，可以有效地解决锂电池的顶盖组件在长期使用过程中密封圈压缩量回弹带来的密封性不良的问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的顶盖组件的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的顶盖组件的爆炸图；

图3是根据本发明实施例的顶盖组件的爆炸图；

图4是根据本发明实施例的顶盖组件的爆炸图；

图5是根据本发明实施例的顶盖组件的剖面结构示意图；

图6是图5中的A部的局部放大结构示意图；

图7是根据本发明实施例的顶盖组件的局部的剖面结构示意图；

图8是根据本发明实施例的顶盖组件的极柱的剖面结构示意图；

图9是根据本发明实施例的顶盖组件的配合空间的结构示意图。

附图标记：

顶盖组件100，上塑胶件130，第二敞开口131，嵌入部132，凹槽133，密封圈150，

盖板组件110，贯穿孔111，第一止抵部112，第一主壁1121，第一副壁1122，

极柱120，第二止抵部121，第二主壁1211，第二副壁1212，配合空间122，基台123，第一敞开口1231，柱体124，上端配合段1241，下端配合段1242，配合槽1243，

基板140，凸台141，第一孔142，下塑胶件143，第二孔1431，防爆孔144，防爆片1441，注液孔145。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本发明的实施例。

下面参考图1-图9描述根据本发明实施例的顶盖组件100。

参考图1-图9所示，顶盖组件100可以包括：盖板组件110、极柱120、上塑胶件130和密封圈150。盖板组件110具有贯穿孔111，极柱120可以穿设于贯穿孔111，以使极柱120与盖板组件110连接起来；上塑胶件130可以与盖板组件110层叠设置，上塑胶件130可以套设于极柱120，从而可以使极柱120、上塑胶件130与盖板组件110共同连接起来。

贯穿孔111的内壁具有第一止抵部112，极柱120的周壁面具有第二止抵部121，第二止抵部121和第一止抵部112相对且可以限定出配合空间122；密封圈150可以套设于极柱120，且密封圈150可以位于配合空间122内，第二止抵部121和第一止抵部112可以共同约束密封圈150，使密封圈150可以受到沿极柱120的径向的挤压作用力。

需要说明的是，密封圈150可以防止电解液发生泄漏，上塑胶件130容易受到温度的影响而导致蠕变，从而会对极柱120的限位作用减弱，一段时间之后，极柱120容易出现下沉现象，导致密封性能下降。因此，将密封圈150位于配合空间122内，第二止抵部121和第一止抵部112共同约束密封圈150，使密封圈150可以受到沿极柱120的径向的挤压作用力，不但可以避免极柱120下沉，还可以有效地解决锂电池的顶盖组件100在长期使用过程中密封圈150压缩量回弹带来的密封性不良的问题，避免产生安全隐患。

进一步地，参考图5和图6所示，当密封圈150在未发生形变时，密封圈150可以与上塑胶件130和盖板组件110非接触，以使密封圈150在发生形变沿极柱120的轴向方向运动时，可以为密封圈150提供运动空间，避免密封圈150对上塑胶件130产生较大的挤压力，从而可以使上塑胶件130的蠕变减小。

根据本发明实施例的顶盖组件100，通过第二止抵部121和第一止抵部112共同约束密封圈150，使密封圈150可以受到沿极柱120的径向的挤压作用力，由此，可以有效地解决锂电池的顶盖组件100在长期使用过程中密封圈150压缩量回弹带来的密封性不良的问题；通过设置密封圈150与上塑胶件130和盖板组件110非接触，由此，可以为密封圈150提供运动空间，避免密封圈150对上塑胶件130产生较大的挤压力，从而可以使上塑胶件130的蠕变减小。

根据本发明的一个实施例，参考图2-图8所示，极柱120可以包括基台123和与基台123连接的柱体124，基台123可以位于盖板组件110的背离上塑胶件130的一侧，基台123的周缘可以凸出于柱体124的周缘，且基台123凸出于柱体124的部分可以嵌设于盖板组件110内。由此，极柱120可以与盖板组件110连接起来，而且由于基台123的周缘凸出于柱体124的周缘，从而可以使基台123与盖板组件110卡设连接，避免极柱120与盖板组件110发生分离。上塑胶件130可以套设于柱体124，从而可以使极柱120、盖板组件110与上塑胶件130共同连接起来。

进一步地，参考图5-图7所示，配合空间122朝向基台123的一侧具有第一敞开口1231，配合空间122朝向上塑胶件130的一侧具有第二敞开口131，上塑胶件130适于封堵第二敞开口131，盖板组件110和基台123中的至少一个可以封堵第一敞开口1231。由此，通过将第一敞开口1231与第二敞开口131进行封堵，可以构造出配合空间122，以使配合空间122可以容纳密封圈150。

需要说明的是，当密封圈150受到沿极柱120的径向的挤压作用力时，密封圈150可以沿极柱120的轴向方向发生形变，由于上塑胶件130封堵第二敞开口131，盖板组件110和基台123中的至少一个封堵第一敞开口1231，由此，密封圈150受到挤压不但可以提供良好的密封性能，还可以避免密封圈150受到径向的挤压作用力而弹出盖板组件110。

根据本发明的一个实施例，参考图4、图5、图6和图8所示，柱体124可以包括依次连接的上端配合段1241、下端配合段1242以及位于上端配合段1241和下端配合段1242之间的配合槽1243，配合槽1243可以沿柱体124的周向方向延伸。上塑胶件130具有嵌入部132，嵌入部132可以嵌设于配合槽1243内，上端配合段1241可以构造出凸出端以与上塑胶件130配合。由此，极柱120可以与上塑胶件130连接起来，而且凸出端可以插设于上塑胶件130内，嵌入部132可以插设于配合槽1243内，从而可以使极柱120与上塑胶件130的连接更加紧密牢固，避免极柱120与上塑胶件130发生脱离，还可以提高极柱120的抗压抗拉能力。

进一步地，参考图4、图5、图6和图8所示，下端配合段1242可以与盖板组件110配合，第二止抵部121可以位于下端配合段1242。由此，极柱120可以与盖板组件110连接起来，从而可以使极柱120、上塑胶件130与盖板共同连接起来。

在本发明的一个实施例中，如图5、图6、图7和图9所示，第一止抵部112可以由相互连接的第一主壁1121和第一副壁1122构成，且第一主壁1121可以与极柱120的轴线方向平行，第一副壁1122可以与极柱120的轴线方向呈交角布置。根据力的合成与分解的原理可知，在极柱120的径向方向上，第一副壁1122对密封圈150具有挤压作用力F1，在极柱120的轴向方向上，第一副壁1122对密封圈150具有挤压作用力F2。与此同时，在极柱120的径向方向上，第一主壁1121对密封圈150具有挤压作用力。由此，密封圈150可以受到多个不同方向上的作用力，进而可以提升密封圈150的密封性。

在本发明的一个实施例中，如图5、图6、图7和图9所示，第二止抵部121可以由相互连接的第二主壁1211和第二副壁1212构成，且第二主壁1211可以与极柱120的轴线方向平行，第二副壁1212可以与极柱120的轴线方向呈交角布置。根据力的合成与分解的原理可知，在极柱120的径向方向上，第二副壁1212对密封圈150具有挤压作用力F3，在极柱120的轴向方向上，第二副壁1212对密封圈150具有挤压作用力F4。与此同时，在极柱120的径向方向上，第二主壁1211对密封圈150具有挤压作用力。由此，密封圈150可以受到多个不同方向上的作用力，进而可以提升密封圈150的密封性。

进一步地，第一止抵部112和第二止抵部121中的至少一个可以为弧形面，弧形面可以与密封圈150的外形贴合，从而可以有利于密封圈150在发生形变后还可以恢复至初始状态，避免密封圈150产生局部凸起、鼓包或者褶皱，不但可以延长密封圈150的使用寿命，还可以提高密封圈150的密封效果。

除此之外，当上塑胶件130发生蠕变时，由于密封圈150受到沿极柱120的径向方向的挤压约束力，依然可以保持一定的密封效果。并且，由于密封圈150受到沿极柱120的径向方向的挤压力，因此，密封圈150对极柱120的沿极柱120的轴向方向的作用力大大减小，从而不但有利于密封圈150提供长期的密封性，还可以提高密封圈150的可靠性。

根据本发明的一个实施例，参考图2-图4所示，盖板组件110可以包括基板140和下塑胶件143。基板140可以与下塑胶层叠设置，下塑胶件143具有第二孔1431，第二孔1431可以与第一孔142相对且连通，以构造出贯穿孔111，贯穿孔111可以为极柱120提供避让空间，使极柱120的柱体124可以穿过盖板组件110。

进一步地，参考图2-图4所示，基板140上可以设有凸台141和第一孔142，第一止抵部112可以位于第一孔142的孔壁。凸台141可以嵌合在上塑胶件130内，以使凸台141可以与上塑胶件130连接起来，且连接后的结构稳定性较强；除此之外，凸台141可以保证在需求相同强度的前提下，减小基板140的厚度，不但可以有效地降低基板140的生产成本，还可以增大电芯的内部空间，提高能量密度。而且凸台141可以凸出于基板140的上表面，可以有效阻挡电解液浸入，提高锂电池的安全性。

根据本发明的一个实施例，参考图2-图7所示，第一孔142的孔径可以大于第二孔1431的孔径，下塑胶件143上可以构造出第二孔1431的孔壁可以为凸出部，在贯穿孔111的径向内侧方向上，凸出部可以凸出于第一孔142，凸出部、第一止抵部112和第二止抵部121可以共同限定出配合空间122，以使配合空间122内可以容纳密封圈150。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，盖板组件110背离上塑胶件130的一侧表面具有凹槽133，第二孔1431可以位于凹槽133内。进一步地，如图3所示，凹槽133可以为方形槽或者矩形槽，凹槽133的边长可以大于等于密封圈150的外径，因此，通过设置凹槽133可以将密封圈150和第二孔1431共同容纳于凹槽133内部，使下塑胶件143、基板140和密封圈150可以连接起来。

在本发明的一个实施例中，如图1-图4所示，锂电池在工作的时候容易发生意外情况，可能会产生气体，从而导致内部气压增加，因此，在基板140上可以设置防爆孔144，且防爆孔144内安装有防爆片1441，以便在锂电池的内压超过设计阈值时通过防爆孔144和防爆片1441泄压，从而可以避免产生安全隐患等问题。

参考图1-图9所示，根据本发明实施例的锂电池可以包括壳体、电芯和上述的顶盖组件100。壳体的一端可以敞开，电芯可以设于壳体内。顶盖组件100可以与壳体连接以将电芯封闭于壳体内，并且顶盖组件100中的极柱120可以与电芯电连接。

需要说明的是，基于结构强度和抵抗外力破坏的原因，壳体可以为硬质金属材料制作而成，例如铝板。壳体的外表面可以粘接绝缘薄膜，以实现对壳体外表面的电绝缘，从而可以有效地解决用电安全的问题。

顶盖组件100可以与壳体通过焊接的方式进行连接，从而可以使顶盖组件100与壳体的连接更加稳定牢固。为了使电芯平稳地放置于壳体内，且避免电芯与壳体之间发生挤压等问题，电芯可以通过将多个电池用电芯架固定，然后将作为整体安置于壳体内。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

除此之外，为了方便锂电池在电芯组装完成后进行电解液的注入，因此，在基板140上可以设置注液孔145。当注液完成后，注液孔145可以通过焊接等方式进行密封。

根据本发明实施例的锂电池，通过将顶盖组件100与壳体连接以将电芯封闭于壳体内，由此可以解决用电安全的问题；通过将密封圈150位于配合空间122内，使密封圈150可以受到沿极柱120的径向的挤压作用力，由此，可以有效地解决锂电池的顶盖组件100在长期使用过程中密封圈150压缩量回弹带来的密封性不良的问题。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“顶”、“内”、“外”、“轴向”、“轴线”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为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，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种顶盖组件，其特征在于，包括：

盖板组件，所述盖板组件具有贯穿孔，所述贯穿孔的内壁具有第一止抵部；

极柱，所述极柱穿设于所述贯穿孔，所述极柱的周壁面具有第二止抵部，所述第二止抵部和所述第一止抵部相对且限定出配合空间；

上塑胶件，所述上塑胶件与所述盖板组件层叠设置，所述上塑胶件套设于所述极柱；

密封圈，所述密封圈套设于所述极柱，且所述密封圈位于所述配合空间内，所述第二止抵部和所述第一止抵部共同约束所述密封圈，使所述密封圈受到沿所述极柱的径向的挤压作用力，当所述密封圈在未发生形变时，所述密封圈与所述上塑胶件和所述盖板组件非接触。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述极柱包括基台和与所述基台连接的柱体，所述基台位于所述盖板组件的背离所述上塑胶件的一侧，所述上塑胶件套设于所述柱体，

所述配合空间朝向所述基台的一侧具有第一敞开口，所述配合空间朝向所述上塑胶件的一侧具有第二敞开口，所述上塑胶件适于封堵所述第二敞开口，所述盖板组件和所述基台中的至少一个封堵所述第一敞开口。

3.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述上塑胶件具有嵌入部，

所述柱体包括依次连接的上端配合段、下端配合段以及位于所述上端配合段和所述下端配合段之间的配合槽，所述配合槽沿所述柱体的周向方向延伸，所述上端配合段构造出所述凸出端以与所述上塑胶件配合，所述嵌入部嵌设于所述配合槽内，所述下端配合段与所述盖板组件配合，所述第二止抵部位于所述下端配合段。

4.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一止抵部由相互连接的第一主壁和第一副壁构成，且所述第一主壁与所述极柱的轴线方向平行，所述第一副壁与所述极柱的轴线方向呈交角布置。

5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述第二止抵部由相互连接的第二主壁和第二副壁构成，且所述第二主壁与所述极柱的轴线方向平行，所述第二副壁与所述极柱的轴线方向呈交角布置。

6.根据权利要求5所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一副壁与所述第二副壁平行。

7.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一止抵部和所述第二止抵部中的至少一个为弧形面，且在平行于所述极柱的轴线方向的截面上，所述弧形面的截面为圆弧线。

8.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述盖板组件包括：

基板，所述基板上设有所述凸台和第一孔，所述第一止抵部位于所述第一孔的孔壁；

下塑胶件，所述基板与所述下塑胶层叠设置，所述下塑胶件具有第二孔，所述第二孔与所述第一孔相对且连通，以构造出所述贯穿孔。

9.根据权利要8所述的顶盖结构，其特征在于，所述第一孔的孔径大于所述第二孔的孔径，

所述下塑胶件上构造出所述第二孔的孔壁为凸出部，在所述贯穿孔的径向内侧方向上，所述凸出部凸出于所述第一孔，所述凸出部、所述第一止抵部和所述第二止抵部共同限定出所述配合空间。

10.根据权利要求9所述的顶盖组件，其特征在于，所述盖板组件背离所述上塑胶件的一侧表面具有凹槽，所述第二孔位于所述凹槽内。

11.根据权利要求8所述的顶盖组件，其特征在于，所述基板具有防爆孔，且所述防爆孔内安装有防爆片。

12.一种锂电池，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的一端敞开；

电芯，所述电芯设于所述壳体内；

顶盖组件，所述顶盖组件为根据权利要求1-11中任一项所述的顶盖组件，所述顶盖组件与所述壳体连接以将所述电芯封闭于所述壳体内，且所述顶盖组件中的极柱与所述电芯电连接。

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