CN113644354A - 一种电池顶盖结构、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种电池顶盖结构，包括顶盖片(1)；第一极柱组件和第二极柱组件，设置在所述顶盖片(1)；所述第一极柱组件包括电极件(2)和引流件(3)，所述电极件(2)设置在所述顶盖片(1)的上方，所述引流件(3)向电芯方向延伸，所述引流件(3)和所述顶盖片(1)为一体成型结构。本发明采用一体成型结构，省去了铆接和焊接工序，有助于降低电池顶盖的生产成本。此外，本发明还公开了一种电池及用电装置。

Description

一种电池顶盖结构、电池及用电装置

技术领域

本发明属于电池的技术领域，具体涉及一种电池顶盖结构、电池及用电装置。

背景技术

如今，锂离子电池作为一种新型二次电池，具有能量密度和功率密度大、工作电压高、重量轻、体积小、循环寿命长、安全性好、绿色环保等优点，在便携式电器、电动工具、大型贮能、电动交通动力电源等方面具有广阔的应用前景。锂电池为了将内部电极与外电路电连接，通常需要在顶盖上设置正负极极柱。当前正负极极柱通常都设置为不与顶盖片直接导通，而是通过绝缘或者大电阻的上、下塑胶件与顶盖片间接固定，以避免通过顶盖发生短路。由于气密性的要求，需要在极柱与顶盖片之间设置密封圈，防止漏气。

现有的顶盖结构中，正负极极柱需各配至少一套上、下塑胶、密封圈，但物料成本较高，另外，还需要铆接、焊接等工序将极柱与顶盖片固定，导致制造成本高。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种电池顶盖结构，采用一体成型结构，省去了铆接和焊接工序，有助于降低电池顶盖的生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电池顶盖结构，包括顶盖片；第一极柱组件和第二极柱组件，设置在所述顶盖片；所述第一极柱组件包括电极件和引流件，所述电极件设置在所述顶盖片的上方，所述引流件向电芯方向延伸，所述引流件和所述顶盖片为一体成型结构。

优选的，所述电极件从所述顶盖片向上凸起形成，所述电极件为实心或空心。

优选的，所述引流件和所述顶盖片通过冲压成型，所述顶盖片对应所述引流件的位置设置有缺口，所述引流件从所述缺口向电芯方向延伸。

优选的，所述缺口与所述引流件之间具有焊接块。

优选的，所述引流件和所述顶盖片通过铸铝成型，所述引流件垂直于所述顶盖片。

优选的，所述顶盖片的边角和所述引流件的边角均为倒圆角结构。

优选的，所述第二极柱组件包括极柱本体、由上到下依次套设在所述极柱本体的上塑胶件、密封圈、下塑胶件，所述极柱本体通过所述上塑胶件和所述下塑胶件固定在所述顶盖片的极柱通孔，所述极柱本体的底部安装有转接件。

优选的，所述顶盖片设置有极柱通孔、防爆阀孔及注液孔中的至少一种。

本发明的目的之二在于提供一种电池，包括上述的电池顶盖结构。

本发明的目的之三在于提供一种用电装置，包括上述的电池顶盖结构。

本发明的有益效果在于，本发明包括顶盖片；第一极柱组件和第二极柱组件，设置在所述顶盖片；所述第一极柱组件包括电极件和引流件，所述电极件设置在所述顶盖片的上方，所述引流件向电芯方向延伸，所述引流件和所述顶盖片为一体成型结构。由于现有的顶盖结构中，需要铆接、焊接等工序将极柱与顶盖片固定，导致制造成本高，因此，采用引流件和顶盖片一体形成结构，省去了将引流件焊接或铆接在顶盖片上，降低顶盖的生产成本，而且采用一体式结构，提高引流件和顶盖片整体的机械强度，有助于延长顶盖的使用寿命，其中，引流件和顶盖片可以在同一板材上冲压成型，也可以通过铸铝工艺一体成型，简化生产工艺，且省去了在引流件和顶盖片之间设置下塑胶和密封圈等配件，有助于降低生产成本，同时，减少顶盖上部件的数量，有助于降低电池总体的质量，此外，第一极柱组件占用顶盖片的空间较少，在不影响电池的基本功能的前提下，使得电池内部能够放置更大的电芯，顶盖结构更加紧凑，提高电池空间利用率，从而提高电池的能量密度。本发明采用一体成型结构，省去了铆接和焊接工序，有助于降低电池顶盖的生产成本。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本发明中实施方式一的引流件在弯折前的结构示意图。

图2为本发明中实施方式一的引流件在弯折后的结构示意图。

图3为本发明中实施方式二的顶盖的结构示意图。

图4为本发明中实施方式二的顶盖的侧视图。

图5为本发明中实施方式四的引流件在弯折前的结构示意图。

图6为本发明中实施方式四的引流件在弯折后的结构示意图。

图7为本发明中实施方式一的顶盖在安装第二极柱组件后的结构示意图。

图8为本发明中实施方式一的顶盖在安装第二极柱组件后的侧视图。

图9为本发明中实施方式一的顶盖在安装焊接块后的结构示意图。

图10为本发明中实施方式二的顶盖在安装第二极柱组件后的结构示意图。

图11为本发明中实施方式四的顶盖在安装第二极柱组件后的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1-顶盖片；10-缺口；11-极柱通孔；12-防爆阀孔；13-注液孔；103-焊接块；

2-电极件；

3-引流件；

4-极柱本体；5-上塑胶件；6-下塑胶件；7-转接件。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图1～11对本发明作进一步详细说明，但不作为对本发明的限定。

实施方式一

电池顶盖结构，包括顶盖片1；第一极柱组件和第二极柱组件，设置在顶盖片1；第一极柱组件包括电极件2和引流件3，电极件2设置在顶盖片1的上方，引流件3向电芯方向延伸，引流件3和顶盖片1为一体成型结构。

由于现有的顶盖结构中，需要铆接、焊接等工序将极柱与顶盖片固定，导致制造成本高，因此，采用引流件3和顶盖片1一体形成结构，省去了将引流件3焊接或铆接在顶盖片1上，降低顶盖的生产成本，而且采用一体式结构，提高引流件3和顶盖片1整体的机械强度，有助于延长顶盖的使用寿命，其中，引流件3和顶盖片1可以在同一板材上冲压成型，也可以通过铸铝工艺一体成型，简化生产工艺，且省去了在引流件3和顶盖片1之间设置下塑胶和密封圈等配件，有助于降低生产成本，同时，减少顶盖上部件的数量，有助于降低电池总体的质量，此外，第一极柱组件占用顶盖片1的空间较少，在不影响电池的基本功能的前提下，使得电池内部能够放置更大的电芯，顶盖结构更加紧凑，提高电池空间利用率，从而提高电池的能量密度。

于本实施方式中，第一极柱组件为正极柱组件，第二极柱组件为负极柱组件，负极极柱组件采用绝缘和密封配件，而正极柱组件采用电极件2和引流件3的结构，省去了正极柱组件的绝缘配合和气密性配件，降低顶盖的生产成本，但本发明不以此为限，第一极柱组件也可以为负极柱组件，第二极柱组件也可以为正极柱组件，满足正、负极柱之间绝缘即可。

在根据本发明的电池顶盖结构中，电极件2从顶盖片1向上凸起形成，电极件2为实心或空心。具体的，顶盖片1向上凸起形成凸包结构、凸块结构或其他凸起结构，省去了在顶盖片1上预留第一极柱组件的极柱通孔11，无需安装绝缘或气密配件，不受绝缘或气密配件的密封性能的限制，有助于提高电池的密封性能，而且减少顶盖整体配件，有助于降低顶盖整体的制造成本，但发明不以此为限，电极件2还可以为平面结构，即与顶盖片1的表面相平，有助于减少顶盖片1的高度，此外，根据实际生产的需求和成本需求，可以将电极件2设计为实心或空心。

在根据本发明的电池顶盖结构中，引流件3和顶盖片1通过冲压成型，顶盖片1对应引流件3的位置设置有缺口10，引流件3从缺口10向电芯方向延伸。在引流件3和顶盖片1一体冲压时，可以将引流件3从顶盖片1的缺口10向电芯方向延伸形成，引流件3和顶盖片1平行，可对引流件3进行弯折，使得大部分的引流件3处于顶盖片1的下方，便于与电芯的极耳焊接在一起，引流件3包括本体部和弯折部，弯折部连接缺口10，本体部为板状结构，本体部的尺寸稍大于弯折部，有助于增加引流件3和电芯的极耳的接触面积，增加过流面积，减少电池内部发热量，也可将本体部连接更多的电芯，有助于提高电池的能量密度，增加缺口10，起到收纳弯折部的作用，避免弯折部侵占顶盖片1外侧的空间，使得顶盖片1无法顺利装入电池的壳体，影响顶盖片1和壳体之间的密封性能。其中，引流件3和顶盖片1通过冲压成型，有助于提高引流件3的尺寸精度，且一致性较好，批量生产成本低。

在根据本发明的电池顶盖结构中，缺口10与引流件3之间具有焊接块103。增加焊接块103，能够填充引流件3的弯折部和顶盖片1的缺口10之间的缝隙，相当于密封钉，在保证顶盖片1和壳体可焊接一起，能提高顶盖片1和壳体之间的气密性，降低电解液发生泄漏的概率，其中，焊接块103可通过焊接的方式覆盖整个顶盖片1的缺口10，有助于提高电池的密封性，从而提高电池的安全性。其中，焊接块103的形状可以为方形或圆形，能够与缺口10的形状匹配，优选采用方形。

在根据本发明的电池顶盖结构中，顶盖片1的边角和引流件3的边角均为倒圆角结构。顶盖片1的边角和引流件3的边角可采用倒圆角结构，避免在电池组装时损伤电芯，有助于提高电池的安全性。

本发明的工作原理是：

采用引流件3和顶盖片1一体形成结构，省去了将引流件3焊接或铆接在顶盖片1上，降低顶盖的生产成本，而且采用一体式结构，提高引流件3和顶盖片1整体的机械强度，有助于延长顶盖的使用寿命，其中，引流件3和顶盖片1可以在同一板材上冲压成型，也可以通过铸铝工艺一体成型，简化生产工艺，且省去了在引流件3和顶盖片1之间设置下塑胶和密封圈等配件，有助于降低生产成本，同时，减少顶盖上部件的数量，有助于降低电池总体的质量，此外，第一极柱组件占用顶盖片1的空间较少，在不影响电池的基本功能的前提下，使得电池内部能够放置更大的电芯，顶盖结构更加紧凑，提高电池空间利用率，从而提高电池的能量密度。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的引流件3和顶盖片1通过铸铝成型，引流件3垂直于顶盖片1。于本实施方式中，铸铝是将铝融化，让其在成型模具中自然成型，且顶盖片1也为铝材料制成，有助于降低引流件3和顶盖片1整体的生产成本，采用铸铝的方式，可生产任意形状或复杂的制件，制件的大小不受限制，具体的，引流件3在成型后垂直于顶盖片1，可将引流件3连接更多的电芯，有助于提高电池的能量密度，而且引流件3和顶盖片1之间无需进行焊接，有助于提高引流件3和顶盖片1之间的稳固性，同时，引流件3和顶盖片1的接触面积较大，有助于增加过流面积，减少电池内部发热量。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一不同的是：本实施方式的第二极柱组件包括极柱本体4、由上到下依次套设在极柱本体4的上塑胶件5、密封圈、下塑胶件6，极柱本体4通过上塑胶件5和下塑胶件6固定在顶盖片1的极柱通孔11，极柱本体4的底部安装有转接件7，顶盖片1设置有极柱通孔11、防爆阀孔12及注液孔13中的至少一种。具体的，将上塑胶件5套在极柱本体4上，使极柱本体4紧固在顶盖片1，不仅起到顶盖片1和极柱本体4之间的绝缘作用，还能确保顶盖片1和极柱本体4之间的密闭性；极柱本体4的底部穿过顶盖片1固定于转接件7，能够提高极柱本体4和转接件7之间的稳固性，避免转接件7脱落，有助于提高电池的安全性，同时，部分极柱本体4通过下塑胶件6固定于顶盖片1的底面，下塑胶件6起到绝缘极柱本体4和顶盖片1的底面的作用，极柱本体4固定于顶盖片1，有助于提高极柱本体4和顶盖片1之间的稳固性；密封圈由氟塑胶注塑成型或氟橡胶模切成型，制成的装配件，具有良好电绝缘性能、高度的耐热性、耐油性、耐溶剂、耐磨性、耐湿性和耐低温性，有助于延长密封圈的使用寿命，从而提高电芯安全性能，其中，转接件7能够与电芯的极耳焊接在一起，起到电连接极柱本体4和极耳的作用。注液孔13便于将电解液注入到电池内部，顶盖片1和下塑胶件6之间安装有防爆阀，防爆阀孔12顶部安装有保护膜，防爆阀能够在电池由于过充、过放、过流及电池内部短路导致电池内压上升时，使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生，保护膜能够防止外界杂质进入到防爆阀内，影响防爆阀的功能。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式四

与实施方式一不同的是：顶盖片1在长度方向X的一端设置有缺口10，引流件3从缺口10向电芯方向延伸。具体的，缺口10设置在顶盖片1在长度方向X的一端，且靠近电极件2的位置，在引流件3弯折前，引流件3从缺口10向顶盖片1长度方向X延伸，即沿远离顶盖片1的方向延伸，在引流件3弯折后，引流件3的端部朝向电芯方向，其中，引流件3也包括本体部和弯折部，弯折部连接缺口10，本体部为板状结构，本体部的尺寸稍大于弯折部，有助于增加引流件3和电芯的极耳的接触面积，通过增加过流面积，减少电池内部发热量，也可将本体部连接更多的电芯，有助于提高电池的能量密度，缺口10起到收纳弯折部的作用，避免弯折部侵占顶盖片1外侧的空间，使得顶盖片1无法顺利装入电池的壳体，影响顶盖片1和壳体之间的密封性能。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式五

与实施方式四不同的是：顶盖片1在长度方向X的一侧设置有引流件3，引流件3向电芯方向延伸，引流件3和顶盖片1通过铸铝成型，没有实施方式四的缺口10，引流件3在铸铝后垂直于顶盖片1，无需进行弯折，有助于简化生产步骤，于本实施方式中，铸铝是将铝融化，让其在成型模具中自然成型，且顶盖片1也为铝材料制成，有助于降低引流件3和顶盖片1整体的生产成本，采用铸铝的方式，可生产任意形状或复杂的制件，制件的大小不受限制。

其他结构与实施方式四相同，这里不再赘述。

电池和用电装置

电池，包括实施方式一～五的电池顶盖结构。

需要说明的是，电池包括壳体和顶盖片1，壳体包括多个壁围设形成的收容空间以及形成于收容空间一侧的开口。顶盖片1布置在开口处以封闭收容空间。顶盖片1上设置有极柱组件，极柱组件作为电池的外导通端，其用于与其他部件电性连接。同一电池上具有两个极柱组件，也即一个正极柱组件和一个负极柱组件。

电池还包括电极组件，电极组件包括相互连接的本体单元以及极耳。

本体单元可以是卷绕式的结构，也可以是叠片式的结构。本体单元包括正极极片、负极极片和隔离膜。具体地，隔离膜的材质可以为PP或PE等。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等；负极极片包括负极集流体和负极活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，负极集流体的材料为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。

极耳用于与极柱组件电连接以将电极组件的电能引出到电池外部。极耳一般会设置在本体单元中的正极极片和负极极片上，极耳一般包括正极极耳和负极极耳。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量也为多个且层叠在一起。可以理解的，极耳可以直接与极柱组件连接；极耳也可以与极柱组件间接连接。

用电装置，包括实施方式一～五的电池顶盖结构。

需要说明的是，该用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等，本发明对上述用电装置不做特殊限制。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种电池顶盖结构，其特征在于，包括：

顶盖片(1)；

第一极柱组件和第二极柱组件，设置在所述顶盖片(1)；

所述第一极柱组件包括电极件(2)和引流件(3)，所述电极件(2)设置在所述顶盖片(1)的上方，所述引流件(3)向电芯方向延伸，所述引流件(3)和所述顶盖片(1)为一体成型结构。

2.如权利要求1所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述电极件(2)从所述顶盖片(1)向上凸起形成，所述电极件(2)为实心或空心。

3.如权利要求1所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述引流件(3)和所述顶盖片(1)通过冲压成型，所述顶盖片(1)对应所述引流件(3)的位置设置有缺口(10)，所述引流件(3)从所述缺口(10)向电芯方向延伸。

4.如权利要求3所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述缺口(10)与所述引流件(3)之间具有焊接块(103)。

5.如权利要求1所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述引流件(3)和所述顶盖片(1)通过铸铝成型，所述引流件(3)垂直于所述顶盖片(1)。

6.如权利要求1-5任意一项所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述顶盖片(1)的边角和所述引流件(3)的边角均为倒圆角结构。

7.如权利要求1-5任意一项所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述第二极柱组件包括极柱本体(4)、由上到下依次套设在所述极柱本体(4)的上塑胶件(5)、密封圈、下塑胶件(6)，所述极柱本体(4)通过所述上塑胶件(5)和所述下塑胶件(6)固定在所述顶盖片(1)的极柱通孔(11)，所述极柱本体(4)的底部安装有转接件(7)。

8.如权利要求1-5任意一项所述的一种电池顶盖结构，其特征在于：所述顶盖片(1)设置有极柱通孔(11)、防爆阀孔(12)及注液孔(13)中的至少一种。

9.一种电池，其特征在于：包括权利要求1-8任意一项所述的电池顶盖结构。

10.一种用电装置，其特征在于：包括权利要求1-8任意一项所述的电池顶盖结构。

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