CN114503355B - 二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置。二次电池包括：盖板组件；电极组件，包括主体部以及从主体部延伸出的极耳；电极端子，设置于盖板组件，用于电连接极耳；第一抵压件，设置于盖板组件和主体部之间，第一抵压件与电极端子之间形成有容纳空间；第二抵压件，设置于盖板组件和主体部之间；其中，极耳从第一抵压件和第二抵压件之间穿过并且伸入容纳空间的部分连接于电极端子，第一抵压件和第二抵压件分别抵压于极耳相对的两个表面。本申请的二次电池能够降低极耳插入主体部而导致正极片和负极片发生短路的可能性。

Description

二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置
相关申请的交叉引用
本申请要求享有于2020年04月26日提交的名称为“二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置”的中国专利申请202020654976.1的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文中。
技术领域
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置。
背景技术
随着社会和科学技术的发展，二次电池被广泛地应用于为高功率的装置提供动力，例如电动车辆等。二次电池通过将多个电池单元串联或并联连接形成电池模块，以实现较大的容量或功率。
二次电池包括壳体、设置于壳体内的电极组件、与壳体相连接的盖板组件以及设置于盖板组件上的电极端子。电极组件包括正极片、隔膜和负极片。正极片和负极片均包括涂覆区和未涂覆区。涂覆区通过卷绕或者堆叠的方式形成主体部，未涂覆区层叠形成极耳。电极组件的极耳与电极端子连接。在一些情形下，电极组件的正极片和负极片存在短路现象，影响二次电池的使用安全性。
发明内容
本申请提供一种二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置。二次电池能够降低极耳插入主体部而导致正极片和负极片发生短路的可能性。
一方面，本申请提出了一种二次电池，其包括：
盖板组件；电极组件，包括主体部以及从主体部延伸出的极耳；电极端子，设置于盖板组件，用于电连接极耳；第一抵压件，设置于盖板组件和主体部之间，第一抵压件与电极端子之间形成有容纳空间；第二抵压件，设置于盖板组件和主体部之间；其中，极耳从第一抵压件和第二抵压件之间穿过并且伸入容纳空间的部分连接于电极端子，第一抵压件和第二抵压件分别抵压于极耳相对的两个表面。
根据本申请提供的二次电池，其包括用于对极耳形成限位的第一抵压件和第二抵压件。极耳从第一抵压件和第二抵压件之间穿过。第一抵压件和第二抵压件能够分别抵压于极耳相对的两个表面，从而降低极耳松散程度，有利于降低极耳插入主体部而导致正极片和负极片发生短路的可能性，提高二次电池的使用安全性。
根据本申请的一个实施例，第一抵压件和第二抵压件沿盖板组件的厚度方向至少部分重叠设置并且两者重叠的部分之间形成有间隙，极耳穿过间隙。
由于极耳需要从该间隙内穿过然后再进入容纳空间，因此第一抵压件和第二抵压件能够进一步延长极耳的延伸路径，有利于进一步降低极耳出现长度冗余的可能性，从而降低极耳插入主体部的可能性。
根据本申请的一个实施例，第一抵压件包括相交设置的第一支撑部和第一连接部；
第一支撑部位于电极端子沿厚度方向靠近主体部的一侧，并且与电极端子间隔设置，第一支撑部沿盖板组件的宽度方向的边缘部抵压于极耳的表面；
第一连接部设置于第一支撑部沿盖板组件长度方向的一侧，并用于连接盖板组件。
第一支撑部通过边缘部抵压于极耳的表面，可以降低极耳出现应力集中而发生结构损坏的可能性。
根据本申请的一个实施例，第二抵压件包括相交设置的第二支撑部和第二连接部；第二支撑部位于第一支撑部沿盖板组件的厚度方向靠近主体部的一侧，并且与第一支撑部至少部分重叠设置以形成间隙，第二支撑部沿盖板组件的宽度方向的边缘部抵压于极耳的表面；第二连接部设置于第二支撑部沿盖板组件宽度方向的一侧，并用于连接盖板组件。
根据本申请的一个实施例，沿盖板组件的宽度方向，极耳的一部分位于第二连接部和第一支撑部之间。
根据本申请的一个实施例，设置的第二连接部可以在宽度方向上隔离开极耳和壳体，从而可以降低极耳与壳体发生接触而导致极耳与壳体之间发生短路的可能性。
根据本申请的一个实施例，第二支撑部和第二连接部的横截面呈L形。
根据本申请的一个实施例，边缘部抵压极耳的表面为平滑过渡表面。
第二支撑部通过边缘部抵压于极耳的表面，可以降低极耳出现应力集中而发生结构损坏的可能性。
根据本申请的一个实施例，盖板组件包括盖板和绝缘部件，绝缘部件连接于盖板靠近主体部的一侧；
第一抵压件和绝缘部件卡接连接；和/或，第二抵压件和绝缘部件卡接连接。
根据本申请的一个实施例，二次电池包括两组电极组件以及两个第二抵压件，两组电极组件和两个第二抵压件均沿盖板组件的宽度方向并排设置，两组电极组件中一者的极耳从一个第二抵压件与第一抵压件之间穿过，另一者的极耳从另一个第二抵压件与第一抵压件之间穿过。
根据本申请的一个实施例，两个第二抵压件中的一者具有定位凹部，另一者具有插接于定位凹部的定位凸部。
两个第二抵压件沿宽度方向拼接时，定位凸部能够进入定位凹部并受到定位凹部引导限位，从而提高两个第二抵压件安装位置精确度和安装便利性。
根据本申请的一个实施例，极耳具有端部和根部，第一抵压件抵压于极耳上靠近端部的区域，第二抵压件抵压于极耳上靠近根部的区域。
另一个方面，本申请提供一种电池模块，其中，包括如上述的二次电池。
再一个方面，本申请提供一种使用二次电池作为电源的装置，其中，包括如上述的二次电池。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
图2是本申请一实施例公开的一种电池组的分解结构示意图；
图3是本申请一实施例公开的一种电池模组的局部结构示意图；
图4是本申请一实施例公开的一种二次电池的分解结构示意图；
图5是本申请一实施例公开的一种盖板组件的分解结构示意图；
图6是本申请一实施例公开的一种盖板组件的俯视结构示意图；
图7是图6中沿A-A的剖切示意图；
图8是本申请一实施例公开的一种二次电池的局部剖视结构示意图；
图9是本申请另一实施例公开的一种盖板组件的局部剖视结构示意图；
图10是本申请另一实施例公开的一种二次电池的局部剖视结构示意图。
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
标记说明：
1、车辆；10、电池组；20、电池模组；30、二次电池；31、壳体；32、电极组件；321、主体部；322、极耳；40、盖板组件；41、盖板；42、绝缘部件；50、电极端子；60、第一抵压件；61、第一支撑部；62、第一连接部；70、第二抵压件；70a、定位凹部；70b、定位凸部；71、第二支撑部；72、第二连接部；80、卡接部；90、卡槽；100、容纳空间；200、间隙；X、宽度方向；Y、厚度方向；Z、长度方向。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的具体结构进行限定。在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
申请人在注意到二次电池安全性能较差的问题之后，对二次电池30的各个结构进行研究分析。申请人发现电极组件的正极片和负极片存在短路问题，导致二次电池存在安全隐患。进一步研究分析后，申请人发现在二次电池中，存在极耳插入主体部内的情况，从而导致正极片和负极片发生短路。
基于申请人发现的上述问题，申请人对二次电池的结构进行改进，下面对本申请实施例进行进一步描述。
为了更好地理解本申请，下面结合图1至图10对本申请实施例进行描述。
本申请实施例提供一种使用二次电池30作为电源的装置。该装置可以但不仅限于为车辆、船舶或飞行器等。参见图1所示，本申请的一个实施例提供一种车辆1，其包括车辆主体和电池模块。电池模块设置于车辆主体。其中，车辆1可以是纯电动汽车，也可以是混合动力汽车或增程式汽车。车辆主体设置有与电池模块电连接的驱动电机。电池模块向驱动电机提供电能。驱动电机通过传动机构与车辆主体上的车轮连接，从而驱动汽车行进。示例性地，电池模块可水平设置于车辆主体的底部。
参见图2所示，电池模块可以是电池组10。电池组10的设置方式有多种。在一些可选的实施例中，电池组10包括箱体和设置于箱体内的电池模组20。电池模组20的数量为一个或多个。一个或多个电池模组20排列布置于箱体内。箱体的类型不受限制。箱体可为框状箱体、盘状箱体或盒状箱体等。示例性地，箱体包括用于容纳电池模组20的下箱体和与下箱体盖合的上箱体。上箱体和下箱体盖合后形成容纳电池模组20的容纳部。可以理解地，电池模块也可以是电池模组20，即将电池模组20直接设置于车辆主体上。
参见图3所示，电池模组20包括多个二次电池30。电池模组20的设置方式有多种。在一个实施例中，电池模组20包括容纳部和位于容纳部内的多个二次电池30。多个二次电池30在容纳部内并排设置。容纳部的设置方式有多种，例如容纳部包括外壳和盖设于外壳处的盖体；或者，容纳部包括相继围合连接的侧板和端板；或者，容纳部包括相对设置的两端板及环绕于端板和二次电池30外的箍带。
参见图4所示，本申请实施例的二次电池30包括壳体31、设置于壳体31内的电极组件32以及与壳体31密封连接的盖板组件40。
本申请实施例的壳体31为方形结构或其他形状。壳体31具有容纳电极组件32和电解液的内部空间以及与内部空间相连通的开口。壳体31可以由例如铝或铝合金等导电材料制造。
本申请实施例的电极组件32可通过将第一极片、第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜一同堆叠或卷绕而形成主体部321，其中，隔膜是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。本实施例的主体部321整体为扁平状结构。主体部321具有沿自身周向交替设置的宽面和窄面。主体部321具有沿自身轴向相对的两个端面。在本实施例中，示例性地以第一极片为正极片，第二极片为负极片进行说明。正极片活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极片活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。由主体部321的涂覆区延伸出的多个未涂覆区层叠作为极耳322。电极组件32包括两个极耳322，即正极耳和负极耳。正极耳从正极片的涂覆区延伸出，而负极耳从负极片的涂覆区延伸出。极耳322包括多个层结构。本申请实施例中，主体部321相对的两个端面上各自延伸出一个极耳322。在主体部321是卷绕结构的实施例中，盖板组件40的宽度方向X指的是垂直于宽面的方向，而厚度方向Y指的是主体部321的卷绕轴的平行方向。在主体部321是叠片结构的实施例中。盖板组件40的宽度方向X指的是第一极片、隔膜和第二极片的堆叠方向，而厚度方向Y指的是极耳322从主体部321延伸出的方向。
参见图4和图5所示，本申请实施例的盖板组件40包括盖板41以及电极端子50。本申请实施例的盖板41具有沿厚度方向Y相对的外表面和内表面以及沿厚度方向Y延伸的电极引出孔(图中未示出)。盖板41可以盖闭壳体31的开口并与壳体31密封连接。电极端子50设置于盖板41并与电极引出孔相对应设置。电极端子50用于与汇流片电气连接。电极组件32的极耳322用于连接于电极端子50。
基于申请人发现的上述问题，申请人对二次电池30的结构进行改进，下面对本实用新型本申请实施例进行进一步描述。
在一个实施例中，参见图5所示，本申请实施例的二次电池30还包括第一抵压件60和第二抵压件70。第一抵压件60和第二抵压件70均连接于盖板组件40。盖板组件40包括盖板41和绝缘部件42。绝缘部件42连接于盖板41并且位于盖板41沿厚度方向Y靠近主体部321的一侧。绝缘部件42用于绝缘隔离电极端子50和盖板41。在一个示例中，第一抵压件60和绝缘部件42卡接连接。示例性地，第一抵压件60上具有卡槽90，而绝缘部件42上具有用于与卡槽90卡接的卡接部80。进一步示例性地，第一抵压件60上具有卡接部80，而绝缘部件42上具有用于与卡接部80卡接的卡槽90。在一个示例中，第二抵压件70和绝缘部件42卡接连接。示例性地，第二抵压件70上具有卡槽90，而绝缘部件42上具有用于与卡槽90卡接的卡接部80。进一步示例性地，第二抵压件70上具有卡接部80，而绝缘部件42上具有用于与卡接部80卡接的卡槽90。
参见图6和图7所示，第一抵压件60设置于盖板组件40和主体部321之间。第一抵压件60与电极端子50之间形成有容纳空间100。容纳空间100可以沿宽度方向X贯通。第二抵压件70设置于盖板组件40和主体部321之间。参见图8所示，极耳322从第一抵压件60和第二抵压件70之间穿过并且伸入容纳空间100内的部分连接于电极端子50。第一抵压件60和第二抵压件70分别抵压于极耳322相对的两个表面。第一抵压件60和第二抵压件70共同对极耳322施加压应力。这样，一方面，第一抵压件60和第二抵压件70通过抵压极耳322的两个相对表面而对极耳322形成限位约束，降低极耳322松散变形的程度，从而降低极耳322变形导致插入主体部321的可能性；另一方面，第一抵压件60可以将极耳322与电极端子50未焊接的部分与主体部321隔离开，从而降低极耳322未焊接的部分插入主体部321的可能性。在一个示例中，极耳322具有端部和根部。第一抵压件60抵压于极耳322上靠近端部的区域，而第二抵压件70抵压于极耳322上靠近根部的区域，从而相对于第一抵压件60抵压极耳322的区域，第二抵压件70抵压极耳322的区域更靠近主体部321。
参见图7和图8所示，第一抵压件60和第二抵压件70沿厚度方向Y至少部分重叠设置并且两者在重叠区域形成有间隙200。该间隙200在宽度方向X上具有预定尺寸。由于极耳322需要从该间隙200内穿过然后再进入容纳空间100，因此第一抵压件60和第二抵压件70能够进一步延长极耳322的延伸路径，有利于进一步降低极耳322出现长度冗余的可能性，从而降低极耳322插入主体部321的可能性。
在一个实施例中，第一抵压件60包括相交设置的第一支撑部61和第一连接部62。第一支撑部61位于电极端子50沿厚度方向Y靠近主体部321的一侧，并且与电极端子50间隔设置以形成容纳空间100。第一支撑部61沿宽度方向X的边缘部用于抵压于极耳322的表面。示例性地，边缘部抵压极耳322的表面为平滑过渡表面，例如弧形面，从而降低极耳322出现应力集中而发生结构损坏的可能性。第一连接部62设置于第一支撑部61沿盖板组件40的长度方向Z的一侧，并且用于连接盖板组件40。盖板组件40的长度方向Z与宽度方向X以及厚度方向Y相垂直。第二抵压件70包括相交设置的第二支撑部71和第二连接部72。第二支撑部71位于第一支撑部61沿盖板组件40的厚度方向Y靠近主体部321的一侧，并且与第一支撑部61至少部分重叠设置以形成间隙200，第二支撑部71沿宽度方向X的边缘部抵压于极耳322的表面。示例性地，边缘部抵压极耳322的表面为平滑过渡表面，例如弧形面，从而降低极耳322出现应力集中而发生结构损坏的可能性。第二连接部72设置于第二支撑部71沿盖板组件40的宽度方向X的一侧，并用于连接盖板组件40。示例性地，第二支撑部71和第二连接部72的横截面呈L形，从而第二支撑部71和第二连接部72形成凹部。该凹部与容纳空间100相连通。
参见图8所示，沿盖板组件40的宽度方向X，极耳322的一部分位于第二连接部72和第一支撑部61之间。由于极耳322为多层结构体，因此在极耳322从第二支撑部71和第一支撑部61之间穿过后，极耳322与第二连接部72相对应的部分可能存在沿宽度方向X发生蓬松的情况。设置的第二连接部72可以在宽度方向X上隔离开极耳322和壳体31，从而可以降低极耳322与壳体31发生接触而导致极耳322与壳体31之间发生短路的可能性。
参见图5所示，二次电池30包括两个第二抵压件70。两个第二抵压件70沿盖板组件40的宽度方向X并排设置。两个第二支撑部71之间形成让位孔。极耳322可以从让位孔穿过。在一个示例中，两个第二抵压件70中的一者具有定位凹部70a，另一者具有插接于定位凹部70a的定位凸部70b。两个第二抵压件70沿宽度方向X拼接时，定位凸部70b能够进入定位凹部70a并受到定位凹部70a引导限位，从而提高两个第二抵压件70安装位置精确度和安装便利性。参见图8所示，二次电池30包括两组电极组件32。两组电极组件32沿盖板组件40的宽度方向X并排设置。两个电极组件32中一者的极耳322从一个第二抵压件70与第一抵压件60之间穿过，另一者的极耳322从另一个第二抵压件70与第一抵压件60之间穿过。
在另一个实施例中，参见图9所示，本实施例中主要描述与图7所示实施例的不同之处，相同之处不再赘述。本实施例中，第一抵压件60的第一支撑部61沿宽度方向X具有相对的两个边缘部。该边缘部用于抵压于极耳322表面。第二抵压件70的第二支撑部71具有用于抵压极耳322表面的边缘部。沿厚度方向Y，第一支撑部61的边缘边表面以及第二支撑部71的边缘部表面相对齐设置，也即沿厚度方向Y，第一支撑部61的正投影与第二支撑部71的正投影彼此衔接。参见图10所示，极耳322从第一支撑部61和第二支撑部71之间穿过。第一支撑部61和第二支撑部71分别抵压于极耳322相对的两个表面上，从而对极耳322起到约束限位作用。
本申请实施例的二次电池30，其包括用于对极耳322形成限位的第一抵压件60和第二抵压件70。极耳322从第一抵压件60和第二抵压件70之间穿过。第一抵压件60和第二抵压件70能够分别抵压于极耳322相对的两个表面，从而降低极耳322松散程度，有利于降低极耳322插入主体部321而导致正极片和负极片发生短路的可能性，提高二次电池30的使用安全性。
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (13)

1.一种二次电池，其特征在于，包括：
盖板组件；
电极组件，包括主体部以及从所述主体部延伸出的极耳，所述极耳包括多个层结构；
电极端子，设置于所述盖板组件，用于电连接所述极耳；
第一抵压件，设置于所述盖板组件和所述主体部之间，所述第一抵压件与所述电极端子之间形成有容纳空间；
第二抵压件，设置于所述盖板组件和所述主体部之间；
其中，所述极耳从所述第一抵压件和所述第二抵压件之间穿过并且伸入所述容纳空间的部分连接于所述电极端子，所述第一抵压件和所述第二抵压件分别抵压于所述极耳相对的两个表面，
所述第一抵压件包括第一支撑部，所述第一支撑部位于所述电极端子沿厚度方向靠近所述主体部的一侧，并且与所述电极端子间隔设置，所述第一支撑部沿所述盖板组件的宽度方向的边缘部抵压于所述极耳的表面。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述第一抵压件和所述第二抵压件沿所述盖板组件的厚度方向至少部分重叠设置并且两者重叠的部分之间形成有间隙，所述极耳穿过所述间隙。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述第一抵压件包括与所述第一支撑部相交设置的第一连接部；
所述第一连接部设置于所述第一支撑部沿所述盖板组件的长度方向的一侧，并用于连接所述盖板组件。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述第二抵压件包括相交设置的第二支撑部和第二连接部；
所述第二支撑部位于所述第一支撑部沿所述盖板组件的所述厚度方向靠近所述主体部的一侧，并且与所述第一支撑部至少部分重叠设置以形成所述间隙，所述第二支撑部沿所述盖板组件的所述宽度方向的边缘部抵压于所述极耳的表面；
所述第二连接部设置于所述第二支撑部沿所述盖板组件所述宽度方向的一侧，并用于连接所述盖板组件。
5.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，沿所述盖板组件的所述宽度方向，所述极耳的一部分位于所述第二连接部和所述第一支撑部之间。
6.根据权利要求4所述的二次电池，其特征在于，所述第二支撑部和所述第二连接部的横截面呈L形。
7.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，所述边缘部抵压所述极耳的表面为平滑过渡表面。
8.根据权利要求1至7任一项所述的二次电池，其特征在于：
所述盖板组件包括盖板和绝缘部件，所述绝缘部件连接于所述盖板靠近所述主体部的一侧；
所述第一抵压件和所述绝缘部件卡接连接；和/或，所述第二抵压件和所述绝缘部件卡接连接。
9.根据权利要求1至7任一项所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池包括两组所述电极组件以及两个所述第二抵压件，两组所述电极组件和两个所述第二抵压件均沿所述盖板组件的宽度方向并排设置，两组所述电极组件中一者的所述极耳从一个所述第二抵压件与所述第一抵压件之间穿过，另一者的所述极耳从另一个所述第二抵压件与所述第一抵压件之间穿过。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，两个所述第二抵压件中的一者具有定位凹部，另一者具有插接于所述定位凹部的定位凸部。
11.根据权利要求1至7任一项所述的二次电池，其特征在于，所述极耳具有端部和根部，所述第一抵压件抵压于所述极耳上靠近所述端部的区域，所述第二抵压件抵压于所述极耳上靠近所述根部的区域。
12.一种电池模块，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的二次电池。
13.一种使用二次电池作为电源的装置，其特征在于，包括如权利要求1至11任一项所述的二次电池。
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