CN115425346A - 端盖组件、电池单体、电池模组及用电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种端盖组件、电池单体、电池模组及用电设备，包括：端盖本体设有贯穿其厚度方向的装配孔，端盖本体具有相背设置的第一面和第二面，端盖本体的第一面凹设形成有密封槽，密封槽环绕装配孔设置；极柱穿设于装配孔内；以及密封件密封抵接于所述密封槽与所述极柱之间。组装加工时，可首先将极柱穿设至装配孔内，以实现极柱与端盖本体预装配，之后将密封件安装至极柱与密封槽之间，最后压紧极柱与端盖本体，密封件受压变形而密封抵接在密封槽与极柱之间，从而将因制造尺寸误差、装配尺寸误差等因素引起了极柱与端盖本体之间的缝隙封堵，提升装配后端盖组件的气密性，降低采用该端盖组件的电池不良比例，保证电池使用性能与可靠性。

Description

端盖组件、电池单体、电池模组及用电设备
技术领域
本发明涉及电池技术领域，特别是涉及一种端盖组件、电池单体、电池模组及用电设备。
背景技术
近年来，新能源汽车行业得到了空前的发展机遇，而影响新能源汽车的使用性能、续航能力等指标的一个重要因素便是电池的使用性能与可靠性。电池的主要组成构件包括壳体、端盖组件、集流构件、电极组件等，其中集流构件用于连接端盖组件和电极组件的极耳，以实现电流传导。
端盖组件生产制造过程中，需要将端盖与极柱进行组装，但受到制造尺寸误差、装配尺寸误差等因素的影响，端盖与极柱装配后的气密性较差，进而会造成电池不良比例高，电池使用性能与可靠性低。
发明内容
基于此，有必要提供一种端盖组件、电池单体、电池模组及用电设备，旨在解决现有技术端盖组件装配后气密性差，造成电池不良比例高，影响电池使用性能与可靠性的问题。
一方面，本申请提供一种端盖组件，其包括：
端盖本体，所述端盖本体设有贯穿其厚度方向的装配孔，所述端盖本体具有相背设置的第一面和第二面，且所述端盖本体的所述第一面凹设形成有密封槽，所述密封槽环绕所述装配孔设置；
极柱，所述极柱穿设于所述装配孔内；以及
密封件，所述密封件密封抵接于所述密封槽与所述极柱之间。
上述方案的端盖组件组装加工时，可首先将极柱穿设至端盖本体上的装配孔内，以实现极柱与端盖本体预装配，之后将密封件安装至极柱与密封槽之间，最后压紧极柱与端盖本体，此时密封件因为受压变形而密封抵接在密封槽与极柱之间，从而能够将因制造尺寸误差、装配尺寸误差等因素引起了极柱与端盖本体之间的缝隙有效封堵，从而提升装配后端盖组件的气密性，有效降低采用该端盖组件的电池不良比例，保证电池使用性能与可靠性。
下面对本申请的技术方案作进一步的说明：
在其中一个实施例中，所述密封件包括密封本体部，所述极柱包括极柱本体和凸缘，所述极柱本体穿设于所述装配孔内，所述凸缘设置于所述极柱本体的外周面的一端，所述密封本体部密封抵接于所述密封槽与所述凸缘之间。
在其中一个实施例中，所述密封件还包括密封凸起部，所述密封凸起部连接于所述密封本体部上以使所述密封件形成台阶状结构，所述密封凸起部密封抵接于所述装配孔的孔壁与所述极柱本体之间。
在其中一个实施例中，所述密封槽的直径大于所述密封本体部的直径；和/或
所述密封槽的槽深为0.03mm～0.6mm。
在其中一个实施例中，所述端盖组件还包括塑胶件，所述塑胶件设置于所述端盖本体的所述第一面，所述塑胶件包括板状的塑胶本体部，所述塑胶本体部设有安装孔，所述密封本体部的厚度大于所述密封槽的深度，所述密封本体部插入所述安装孔且与所述安装孔的孔壁密封抵接；
所述塑胶件、所述密封本体部与所述密封槽配合围成有气密腔室。
在其中一个实施例中，所述凸缘面向所述端盖本体的一侧凸设有环状的凸包，所述塑胶本体部朝向所述凸缘的表面凹设形成有定位槽，所述定位槽与所述凸包适配卡合。
在其中一个实施例中，所述凸包的高度等于所述密封槽的槽深；和/或
所述凸包的直径小于所述凸缘的直径、且大于所述密封本体部的直径；和/或
所述密封本体部受压收缩后的厚度等于所述塑胶本体部的厚度。
另一方面，本申请还提供一种圆柱电池，其包括：
壳体，所述壳体设有相连通的进出口和容纳腔；
电极组件，所述电极组件通过所述进出口装入所述容纳腔内；以及
如上所述的端盖组件，所述端盖组件与所述进出口密封安装，所述端盖本体的所述第一面朝向所述电极组件设置。
此外，本申请还提供一种电池模组，其包括如上所述的圆柱电池。
最后，本申请还提供一种用电设备，其包括如上所述的电池模组。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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为本申请中端盖组件的俯视结构示意图；
图2为图1中A-A处剖面结构示意图；
图3为图2中B处的局部放大结构图。
附图标记说明：
100、端盖组件；10、端盖本体；11、装配孔；12、密封槽；20、极柱；21、凸缘；22、极柱本体；23、凸包；30、密封件；31、密封本体部；32、密封凸起部；40、塑胶件；41、定位槽；42、安装孔；50、气密腔室。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
为本申请实施提供一种电池单体，该电池单体具体为圆柱电池。其包括：端盖组件100、壳体、电极组件和电解液。壳体设有相连通的进出口和容纳腔，安装时电解液冲润于电极组件内，而后将电极组件通过进出口装入容纳腔内，之后再将端盖组件100与进出口密封安装，从而就能够获得封装后的圆柱电池。
需要说明的是，实际上圆柱电池还包括其他组成构件，如防爆阀等，因与本申请技术方案关联度较低，因而在此不作引出并赘述。
电极组件包括正极极耳和负极极耳；端盖组件100盖设于壳体的开口处，正极集流构件与正极极耳连接，负极集流构件与负极极耳连接。
端盖组件100包括：端盖本体10和集流构件。端盖本体10上间隔设置有正极极柱和负极极柱；集流构件设置为两个且分别为正极集流构件和负极集流构件，正极集流构件与正极极柱连接，负极集流构件与负极极柱连接。
其中，电极组件由正极极片、负极极片和隔膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极极片和负极极片之间移动来工作。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，未涂敷正极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的正极集流体，未涂敷正极活性物质层的正极集流体作为正极极耳。
以锂离子电池为例，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，未涂敷负极活性物质层的正极集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的正极集流体，未涂敷负极活性物质层的正极集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。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，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。
隔膜的材质可以为PP(polypropylene，聚丙烯)或PE(polyethylene，聚乙烯)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本申请实施例并不限于此。
具体到本申请中，如图1至图3所示，为本申请一实施例展示的一种端盖组件100，其包括：端盖本体10、极柱20以及密封件30。端盖本体10具体铝材质的薄板或薄片。
端盖本体10设有贯穿其厚度方向的装配孔11，装配孔11方便与极柱20组装。端盖本体10具有相背设置的第一面和第二面，且端盖本体10的第一面凹设形成有密封槽12，密封槽12用以增加端盖本体的背面粗糙度。密封槽12环绕装配孔11设置，极柱20穿设于装配孔11内；密封件30密封抵接于密封槽12与极柱20之间。端盖本体10的第一面朝向电极组件设置。
综上，实施本实施例技术方案将具有如下有益效果：上述方案的端盖组件100组装加工时，可首先将极柱20穿设至端盖本体10上的装配孔11内，以实现极柱20与端盖本体10预装配，之后将密封件30安装至极柱20与密封槽12之间，最后压紧极柱20与端盖本体10，此时密封件30因为受压变形而密封抵接在密封槽12与极柱20之间，从而能够将因制造尺寸误差、装配尺寸误差等因素引起了极柱20与端盖本体10之间的缝隙有效封堵，从而提升装配后端盖组件100的气密性，有效降低采用该端盖组件100的电池不良比例，保证电池使用性能与可靠性。
请继续参阅图3，在一些实施例中，密封件30可以为密封圈，采用橡胶、硅胶等材质，形状可以是凸字型或者T字型。具体而言，密封件30包括密封本体部31，极柱20包括极柱本体22和凸缘21，密封本体部31密封抵接于密封槽12与凸缘21之间。
进一步地，密封件30还包括密封凸起部32，密封凸起部32连接于密封本体部31上以使密封件30形成台阶状结构，极柱本体22穿设于装配孔11内，凸缘21设置于极柱本体22的外周面的一端，密封凸起部32密封抵接于装配孔11的孔壁与极柱本体22之间。
通过上述装配结构，密封凸起部32可与装配孔11的孔壁以及极柱本体22密封压接而形成第一道密封，密封本体部31与密封槽12的槽壁和凸缘21密封压接而可形成第二道密封，从而能够更有效的阻隔内外环境中的气液发生泄漏。且密封件30用于采用了凸字型或者T字型，使得其与极柱20和端盖本体10所装配形成的缝隙为折型通道，具有更佳的密封性能。
在一些实施例中，密封槽12的直径大于密封本体部31的直径。这样能够减小密封件30安装至密封槽12内的难度，使密封件30的密封本体部31更准确完全插装至密封槽12内。
可选地，密封槽12的槽深为0.03mm～0.6mm。在该尺寸方位下，可避免槽深过小而达不到增加端盖本体10背面粗糙度的效果，进而影响到装配气密性，同时也可避免槽深过大而导致端盖本体10上开设装配孔11部位的厚度过薄，影响结构强度。
请继续参阅图2和图3，此外，在上述任一实施例的基础上，端盖组件100还包括塑胶件40。需要说明的是，塑胶件40安装在端盖本体10的第一面，塑胶件40能够避免电极组件与端盖本体10直接接触而发生短路问题。
塑胶件40包括板状的塑胶本体部。塑胶件40设置于密封件30的外周，且塑胶本体部设有安装孔42，密封本体部31的厚度大于密封槽12的深度，密封本体部31插入安装孔42且与安装孔42的孔壁密封抵接。此外，塑胶件40的底板、密封本体部31与密封槽12槽壁配合围成有气密腔室50。
塑胶件40安装于端盖本体10的第一面有助于保证端盖组件100的绝缘性能。塑胶件40可通过预设在其塑胶本体部上的安装孔42与极柱20套装，装配方式简单。由于密封本体部31的厚度大于密封槽12的深度，使得密封件30与端盖本体10组装后密封本体部31受压产生形变进而能够与安装孔42的孔壁形成密封抵接，从而提高端盖本体10与密封件30组装密封性。
由于密封槽12的直径是大于密封本体部31的直径的，当密封本体部31正中安装后(也即密封本体部31的中心线与端盖组件100的中心线重合)，密封槽12的外周区域会形成环形的空置区。当塑胶件40的底板、密封本体部31与密封槽12压紧组装后，该空置区的整个周向和槽口均会被完全封闭而使该环形的空置区形成为气密腔室50。气密腔室50内形成一定的气压强度，可进一步阻断内外环境中的气液介质流通，达到加强端盖组件100密封性能的效果。
请继续参阅图3，在又一些实施例中，凸缘21面向端盖本体10的一侧凸设有环状的凸包23，塑胶本体部朝向凸缘21的表面凹设形成有定位槽41，定位槽41与凸包23适配卡合。首先，凸包23的设置可以在不需要增加密封件30厚度的条件下来补偿密封槽12；此外，通过凸包23与定位槽41适配卡合，能实现对塑胶件40安装定位，除了保证塑胶件40安装精度以外，还可避免受压后塑胶件40发生位移。
在上述任一实施例的基础上，凸包23的高度等于密封槽12的槽深。如此可以进一步在不需要增加密封件30厚度的条件下来补偿密封槽12。
凸包23的直径小于凸缘21的直径、且大于密封本体部31的直径。如此能够确保密封件30整体压接在凸包23上，同时避免凸包23的直径太大，导致凸包23与端盖本体10的直线距离过小，潜在短路的风险。
密封本体部31受压收缩后的厚度等于塑胶本体部的厚度。厚度一致有利于减小空间占用，提高部件组装紧凑度，利于减小端盖组件100整体尺寸，实现电池单体小型化设计。
综上之外，本申请还提供一种用电设备，其包括电池模组，电池模组包括如上任一实施例的电池单体。
电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本申请实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本申请实施例对此也不限定。按封装的方式不同，电池单体一般分成三种：圆柱电池、方形电池和软包电池。
本申请的实施例所提到的电池模组是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。电池模组一般包括用于封装一个或多个电池单体的箱体，箱体可以避免液体或其他异物影响电池单体的充电或放电。
用电设备可以为多种形式，例如，手机、便携式设备、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等，例如，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。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶端”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (10)

1.一种端盖组件，其特征在于，包括：
端盖本体，所述端盖本体设有贯穿其厚度方向的装配孔，所述端盖本体具有相背设置的第一面和第二面，且所述端盖本体的所述第一面凹设形成有密封槽，所述密封槽环绕所述装配孔设置；
极柱，所述极柱穿设于所述装配孔内；以及
密封件，所述密封件密封抵接于所述密封槽与所述极柱之间。
2.根据权利要求1所述的端盖组件，其特征在于，所述密封件包括密封本体部，所述极柱包括极柱本体和凸缘，所述极柱本体穿设于所述装配孔内，所述凸缘设置于所述极柱本体的外周面的一端，所述密封本体部密封抵接于所述密封槽与所述凸缘之间。
3.根据权利要求2所述的端盖组件，其特征在于，所述密封件还包括密封凸起部，所述密封凸起部连接于所述密封本体部上以使所述密封件形成台阶状结构，所述密封凸起部密封抵接于所述装配孔的孔壁与所述极柱本体之间。
4.根据权利要求2所述的端盖组件，其特征在于，所述密封槽的直径大于所述密封本体部的直径；和/或
所述密封槽的槽深为0.03mm～0.6mm。
5.根据权利要求2所述的端盖组件，其特征在于，所述端盖组件还包括塑胶件，所述塑胶件设置于所述端盖本体的所述第一面，所述塑胶件包括板状的塑胶本体部，所述塑胶本体部设有安装孔，所述密封本体部的厚度大于所述密封槽的深度，所述密封本体部插入所述安装孔且与所述安装孔的孔壁密封抵接；
所述塑胶件、所述密封本体部与所述密封槽配合围成有气密腔室。
6.根据权利要求5所述的端盖组件，其特征在于，所述凸缘面向所述端盖本体的一侧凸设有环状的凸包，所述塑胶本体部朝向所述凸缘的表面凹设形成有定位槽，所述定位槽与所述凸包适配卡合。
7.根据权利要求6所述的端盖组件，其特征在于，所述凸包的高度等于所述密封槽的槽深；和/或
所述凸包的直径小于所述凸缘的直径、且大于所述密封本体部的直径；和/或
所述密封本体部受压收缩后的厚度等于所述塑胶本体部的厚度。
8.一种电池单体，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体设有相连通的进出口和容纳腔；
电极组件，所述电极组件通过所述进出口装入所述容纳腔内；以及
如权利要求1至7任一项所述的端盖组件，所述端盖组件与所述进出口密封安装，所述端盖本体的所述第一面朝向所述电极组件设置。
9.一种电池模组，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池单体。
10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的电池模组。
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