CN115642352A - 二次电池、顶盖组件及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了二次电池、顶盖组件及其装配方法，顶盖组件包括盖板、极柱、弹性密封件和压环，其中，盖板上开设有极柱孔；极柱的顶端贯穿极柱孔，极柱的底端的横截面积大于极柱孔的横截面积；弹性密封件设置在极柱和盖板之间，且弹性密封件与极柱集成为一体，用于将极柱与盖板隔离绝缘；弹性密封件向极柱的顶端延伸至极柱孔外，且弹性密封件对极柱的底端局部密封以在弹性密封件上形成接线孔；压环抵持弹性密封件连接底端的部分，并与盖板固定。如上述结构，弹性密封件是一个整体，其在与极柱集成为一体后，插接进极柱孔内，之后可直接在盖板上焊接压环进行固定，具有结构简单、不易失效且安装便利的优点。

Description

二次电池、顶盖组件及其装配方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种二次电池、顶盖组件及其装配方法。

背景技术

二次电池泛指充电电池，其主要包括一个电池壳体，壳体内设置有极片构成的芯包等电性组件，壳体的开口通过盖板进行密封固定。在盖板上，设置有极柱用于连接芯包的正负极，为防止电解液外漏，极柱穿过盖板位置的密封性能及绝缘性能尤为重要。

现有技术中，针对极柱与盖板的隔离绝缘处理，主要是通过设置注塑件，如授权公告号为CN208835111U的实用新型专利，公开了一种动力电池顶盖，具有：顶盖本体；极柱，安装在顶盖本体上；铝块，安装在极柱上，铝块与顶盖接触；顶盖本体、极柱、铝块相互之间接触的面通过纳米注塑件连接。

如上述技术方中，通过在顶盖本体、极柱、铝块之间设置纳米注塑件进行连接，以对极柱处进行隔离绝缘。纳米注塑是一种常见的注塑工艺，在注塑前，需要对顶盖本体、极柱及铝块进行纳米微孔化处理，以能够更好的结合注塑件，但由于材质的不同，其结合受限，在电池长期使用过程中受温差变化等因素的影响，易出现注塑件、极柱、顶盖及铝块结合处松动的情况，结构稳定性不够良好。

另有授权公告号为CN112201897B的发明专利，公开了一种二次电池、顶盖组件及其装配方法。该顶盖组件包括极柱、上塑胶、密封圈、顶盖片、绝缘垫片、固定环和下塑胶。密封圈套设于极柱的周向，绝缘垫片与固定环连接，上塑胶与顶盖片连接。顶盖片设置有极柱孔，极柱、密封圈、绝缘垫片和固定环均装配于极柱孔内，且密封圈抵接于极柱与极柱孔的孔壁之间。固定环与顶盖片固定连接，绝缘垫片位于极柱与固定环之间，密封圈的两端分别与上塑胶和绝缘垫片连接。下塑胶与绝缘垫片连接，极柱用于与二次电池的芯包连接。

如上述技术方案中，采用了上塑胶、密封圈和绝缘垫片接触极柱，以实现极柱与顶盖片及固定环之间的绝缘隔离，此结构的设置，上塑胶与密封圈存在接触面，密封圈与绝缘垫片之间也存在接触面，在装配过程中，若上塑胶、密封圈和绝缘垫片不能充分接触，易导致电池出现短路风险，且由于部件较多，装配流程较为复杂繁琐，对装配的要求较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种二次电池、顶盖组件及其装配方法，其具有顶盖组件中装配件少、装配工艺简单、不易失效的优点，可避免电池因组件装配不到位出现短路的风险。

本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明提供了一种顶盖组件，包括盖板、极柱、弹性密封件和压环，其中，

所述盖板上开设有极柱孔；

所述极柱的顶端贯穿所述极柱孔，所述极柱的底端的横截面积大于所述极柱孔的横截面积；

所述弹性密封件设置在所述极柱和所述盖板之间，且所述弹性密封件与所述极柱集成为一体，用于将所述极柱与所述盖板隔离绝缘；

所述弹性密封件向所述极柱的所述顶端延伸至所述极柱孔外，且所述弹性密封件对所述极柱的所述底端局部密封，以在所述弹性密封件上形成接线孔，所述接线孔用于布设电性连接件将所述极柱与二次电池的芯包进行电连接；

所述压环抵持所述弹性密封件连接所述极柱底端的部分，并与所述盖板固定。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述极柱孔为阶梯孔；

所述极柱部分伸出至所述极柱孔外，另一部分位于所述极柱孔内。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述压环的周向面与所述极柱孔大径部分的内壁固定连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述极柱包括凸缘部和集流部，其中，

所述凸缘部位于所述极柱孔的大径部分内，所述底端为所述凸缘部的一端，所述凸缘部的横截面积大于所述极柱孔的横截面积；

所述集流部设置在所述凸缘部上，所述顶端为所述集流部远离所述凸缘部的一端，且所述集流部贯穿所述极柱孔的小径部分。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述弹性密封件包括上连接部和下连接部，其中，

所述上连接部抵持所述集流部的周向面，以及所述凸缘部朝向所述顶端的一面，且所述上连接部向所述顶端延伸至所述极柱孔外；

所述下连接部抵持所述凸缘部的周向面及部分所述底端的端面；

所述压环抵持在所述下连接部上。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述弹性密封件向所述顶端延伸至所述极柱孔外的距离，要短于所述极柱伸出所述极柱孔外的距离。

在以上技术方案的基础上，优选的，还包括下塑胶，所述下塑胶包括本体和热熔柱，其中，

所述本体上设置有所述热熔柱，所述盖板上设置有斜拉孔，所述热熔柱插入所述斜拉孔内并热熔连接；

所述本体抵持所述盖板及所述弹性密封件，用于封闭压环，且所述本体上设置有正对所述极柱的通孔。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述压环与所述盖板焊接固定。

第二方面，本发明提供了一种二次电池，包括上述的顶盖组件。

第三方面，本发明提供了一种顶盖组件的装配方法，用于装配上述的顶盖组件，所述装配方法包括如下步骤：

S1、将所述弹性密封件与所述极柱集成为一体；

S2、所述弹性密封件与所述极柱一并插装在所述盖板的所述极柱孔内；

S3、将所述压环抵持在所述弹性密封件上，并与盖板焊接，以夹持固定所述极柱和所述弹性密封件；

S4、将所述下塑胶的所述热熔柱插入所述盖板的所述斜拉孔内，并热熔连接固定；

S5、将所述下塑胶的所述本体抵紧所述弹性密封件并热熔连接固定，使所述下塑胶配合所述盖板和所述弹性密封件对所述压环进行完全封闭。

本发明的二次电池、顶盖组件及其装配方法相对于现有技术具有以下有益效果：

(1)通过在极柱上集成有一个弹性密封件，用于极柱与盖板及压环之间的隔离绝缘，其相较采用上塑胶、密封圈和绝缘垫片的方式相比，具有组件数量少的优点，且弹性密封件只需与极柱和盖板接触即可，其自身没有连接关系，可有效降低电池的短路风险；其次，由于本顶盖组件无需设置上塑胶，因此，可先将极柱和弹性密封件集成一体后，以插入方式装配到盖板的极柱孔内，再通过压环进行固定即可，其相较现有的顶盖组件装配方法，具有装配工序少、装配工艺简单的优点，能够大大提高生产效率，且可保证成品质量。

(2)本顶盖组件中，极柱与弹性密封件是通过盖板与压环进行夹持固定，由于弹性密封件受到挤压，本身承受了一定的压缩量，因此在具有温差变化的条件下，弹性密封件也不易松动，能够有效的保证隔离绝缘效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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为本发明的顶盖组件的立体图；

图2为本发明的顶盖组件的爆炸图；

图3为本发明的顶盖组件的剖面图；

图4为本发明的顶盖组件的图3中A点结构图；

图5为本发明的顶盖组件的弹性密封件结构示意图；

图6为本发明的顶盖组件的弹性密封件设置为分体结构示意图；

图7为本发明的顶盖组件的盖板的底面结构图；

图8为本发明的顶盖组件的下塑件顶面结构图；

图中：盖板1、极柱孔101、斜拉孔102、极柱2、凸缘部21、集流部22、顶端201、底端202、弹性密封件3、接线孔301、连接部31、下连接部32、压环4、下塑胶5、本体51、热熔柱52、通孔501；防爆阀6、注液孔7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

在注塑密封的顶盖结构中，盖板与极柱的结合力依靠注塑件提供，在长期使用中，由于温差变化等因素的影响，注塑件与极柱及盖板的连接会产生松动，注塑件易失效影响密封性。

在夹持固定的顶盖结构中，需要预先加工出上塑胶、密封圈和绝缘垫片等零件，之后逐个进行装配，其组件与组件的接触面较多，若组件与组件接触不够紧密，电池易出现短路风险，且安装流程十分繁琐，生产效率低下。本技术方案旨在解决上述问题。

实施例一：

如图1～4所示，本发明的顶盖组件，包括盖板1、极柱2、弹性密封件3和压环4。

其中，盖板1为光铝片材质，盖板1上开设有极柱孔101；极柱2的顶端201贯穿极柱孔101；弹性密封件3设置在极柱2和盖板1之间，且弹性密封件3与极柱2集成为一体，用于将极柱2与盖板1隔离绝缘；弹性密封件3向极柱2的顶端201延伸至极柱孔101外，且弹性密封件3对极柱2的底端202局部密封，以在弹性密封件3上形成接线孔301，接线孔301用于布设电性连接件将极柱2与二次电池的芯包进行电连接。在进行装配时，弹性密封件3直接与极柱2集成为一体，之后插装进极柱孔101内即可，其装配起来十分便利；弹性密封件3是个整体，以替代现有的上塑胶、密封圈及绝缘垫片，其不存在上述组件的相互接触关系，因此装配后，不易出现密封失效的风险。

由于极柱2需要焊接汇流排，因此弹性密封件3向顶端201延伸至极柱孔101外的距离，要短于极柱2伸出极柱孔101外的距离，防止弹性密封件3过度包裹极柱2，从而避免影响极柱2的汇流焊接。

具体的，极柱2采用铜铝复合材质，其具有成本低、过流面积大的优点，有利于电池进行快充，从而缩短充电时间。

本顶盖组件中，是利用压环4连接盖板1，通过夹紧固定的方式对极柱2和弹性密封件3进行固定连接。极柱2的底端202的横截面积大于极柱孔101的横截面积，压环4抵持弹性密封件3连接极柱2底端的部分，并与盖板1固定。如此一来，在压环4压紧弹性密封件3和极柱2后，极柱2不会从极柱孔101内脱出。压环4与盖板1通过焊接方式进行固定，从而保证连接牢固。该种固定方式，还使得在安装压环4时，会将弹性密封件3进行挤压，弹性密封件3会承受一定的压缩量，如此一来，即使有温差变化，弹性密封件3也不易松动失效，能够保证弹性密封件3的密封质量。

极柱孔101设置为阶梯孔，极柱2部分伸出至极柱孔101外，另一部分位于极柱孔101内。

具体的，极柱2包括凸缘部21和集流部22，其中，凸缘部21位于极柱孔101的大径部分内，底端202为凸缘部21的一端，凸缘部21的横截面积大于极柱孔101的横截面积；集流部22设置在凸缘部21上，顶端201为集流部22远离凸缘部21的一端，集流部22贯穿极柱孔101的小径部分。如上述极柱孔101和极柱2结构的设置，使得两者的形状相匹配，极柱孔101容纳极柱2，可保证盖板1具有平整的底面，方便盖板1与其他组件的连接。

在对极柱2和弹性密封件3进行固定时，压环4的周向面与极柱孔101大径部分的内壁固定连接。从而避免压环4的安装会影响到盖板1的底面平整。

在上述组件装配完成后，还需要在盖板1上设置下塑胶5，然后将顶盖组件设置有下塑胶5的一面与电池壳体连接，并将极柱2与电池壳体内的芯包进行电连接，以构成方形硬壳二次锂离子电池。

具体的，如图1～3所示，本顶盖组件中的下塑胶包括本体51和热熔柱52，其中，本体51上设置有热熔柱52，盖板1上设置有斜拉孔102；热熔柱52插入斜拉孔102内并热熔连接，以将盖板1和下塑胶5进行连接固定；本体51抵持盖板1及弹性密封件3，用于封闭压环4，且本体51上设置有正对极柱2的通孔501。通孔501的设置，是用于极柱2通过连接件与二次电池内的芯包进行连接；

具体的，如图7及图8所示，盖板1的表面上设置有斜拉孔102，下塑胶5上设置有热熔柱52。在两者进行装配时，将下塑胶5的热熔柱52插入盖板1的斜拉孔102内，之后通过超声波热熔固定即可。

上述组件的装配步骤如下：

S1、将弹性密封件3与极柱2集成为一体；

S2、弹性密封件3与极柱2一并插装在盖板1的极柱孔101内；

S3、将压环4抵持在弹性密封件3上，并与盖板1焊接，以夹持固定极柱2和弹性密封件3；

S4、将下塑胶5的热熔柱52插入盖板1的斜拉孔102内，并热熔连接固定。

S5、将下塑胶5的本体51抵紧弹性密封件3并热熔连接固定，使下塑胶5配合盖板1和弹性密封件3对压环4进行完全封闭。

为防止热失控，在在盖板1上设置有防爆阀6，以用于热失控时，对电池进行泄压防爆。同时，盖板1上还设置有注液孔7，用于在组装二次电池时向电池内部注入电解液。下塑胶5上开设对应防爆阀6及注液孔7的通孔，以用于流通介质使用。

实施例二：

本实施例与实施例一的区别在于：如图6所示，弹性密封件3设置为分体式结构。

弹性密封件3与极柱2的集成方式，其一是通过注塑的方式集成，将极柱2放置进模具内，然后在极柱2的周部注塑形成弹性密封件3，该种集成方式，需要专用模具，且需要等待注塑的物料冷却，集成时间较长。其二是先将弹性密封件3成型后，将极柱2放置进行弹性密封件3内，通过该种方式集成弹性密封件3和极柱2时，由于弹性密封件3需要包裹极柱2底端202的局部，弹性密封件3先成型再向其内部安装极柱2，可能会导致弹性密封件3中撕裂，影响弹性密封件3的质量。因此将弹性密封件3设置为分体式结构。

具体的，弹性密封件3包括上连接部31和下连接部32，其中，上连接部31抵持集流部22的周向面，以及凸缘部21朝向顶端201的一面，且上连接部31向顶端201延伸至极柱孔101外；下连接部32抵持凸缘部21的周向面及部分底端202的端面。

如此一来，可先将弹性密封件3设置为上连接部31和下连接部32，之后将两部分套接至极柱2上，再将上连接部31和下连接部32进行连接即可，以此便可避免弹性密封件3失效。

优选的，上连接部31和下连接部32采用热熔方式进行连接，该种连接方式具有连接紧密的优点，其次，两者也可通过粘接的方式进行连接固定。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种顶盖组件，其特征在于：包括盖板(1)、极柱(2)、弹性密封件(3)和压环(4)，其中，

所述盖板(1)上开设有极柱孔(101)；

所述极柱(2)的顶端(201)贯穿所述极柱孔(101)，所述极柱(2)的底端(202)的横截面积大于所述极柱孔(101)的横截面积；

所述弹性密封件(3)设置在所述极柱(2)和所述盖板(1)之间，且所述弹性密封件(3)与所述极柱(2)集成为一体，用于将所述极柱(2)与所述盖板(1)隔离绝缘；

所述弹性密封件(3)向所述极柱(2)的所述顶端(201)延伸至所述极柱孔(101)外，且所述弹性密封件(3)对所述极柱(2)的所述底端(202)局部密封，以在所述弹性密封件(3)上形成接线孔(301)，所述接线孔(301)用于布设电性连接件将所述极柱(2)与二次电池的芯包进行电连接；

所述压环(4)抵持所述弹性密封件(3)连接所述底端(202)的部分，并与所述盖板(1)固定。

2.如权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于：所述极柱孔(101)为阶梯孔；

所述极柱(2)部分伸出至所述极柱孔(101)外，另一部分位于所述极柱孔(101)内。

3.如权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于：所述压环(4)的周向面与所述极柱孔(101)大径部分的内壁固定连接。

4.如权利要求3所述的顶盖组件，其特征在于：所述极柱(2)包括凸缘部(21)和集流部(22)，其中，

所述凸缘部(21)位于所述极柱孔(101)的大径部分内，所述底端(202)为所述凸缘部(21)的一端，所述凸缘部(21)的横截面积大于所述极柱孔(101)的横截面积；

所述集流部(22)设置在所述凸缘部(21)上，所述顶端(201)为所述集流部(22)远离所述凸缘部(21)的一端，所述集流部(22)贯穿所述极柱孔(101)的小径部分。

5.如权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于：所述弹性密封件(3)包括上连接部(31)和下连接部(32)，其中，

所述上连接部(31)抵持所述集流部(22)的周向面，以及所述凸缘部(21)朝向所述顶端(201)的一面，且所述上连接部(31)向所述顶端(201)延伸至所述极柱孔(101)外；

所述下连接部(32)抵持所述凸缘部(21)的周向面及部分所述底端(202)的端面；

所述压环(4)抵持在所述下连接部(32)上。

6.如权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于：所述弹性密封件(3)向所述顶端(201)延伸至所述极柱孔(101)外的距离，要短于所述极柱(2)伸出所述极柱孔(101)外的距离。

7.如权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于：还包括下塑胶(5)，所述下塑胶(5)包括本体(51)和热熔柱(52)，其中，

所述本体(51)上设置有所述热熔柱(52)，所述盖板(1)上设置有斜拉孔(102)，所述热熔柱(52)插入所述斜拉孔(102)内并热熔连接；

所述本体(51)抵持所述盖板(1)及所述弹性密封件(3)，用于封闭压环(4)，且所述本体(51)上设置有正对所述极柱(2)的通孔(501)。

8.如权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于：所述压环(4)与所述盖板(1)焊接固定。

9.一种二次电池，其特征在于：包括如权利要求1-8任意一项所述的顶盖组件。

10.如权利要求7所述的顶盖组件的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将所述弹性密封件(3)与所述极柱(2)集成为一体；

S2、将所述弹性密封件(3)与所述极柱(2)一并插装在所述盖板(1)的所述极柱孔(101)内；

S3、将所述压环(4)抵持在所述弹性密封件(3)上，并与盖板(1)焊接，以夹持固定所述极柱(2)和所述弹性密封件(3)。

S4、将所述下塑胶(5)的所述热熔柱(52)插入所述盖板(1)的所述斜拉孔(102)内，并热熔连接固定。

S5、将所述下塑胶(5)的所述本体(51)抵紧所述弹性密封件(3)并热熔连接固定，使所述下塑胶(5)配合所述盖板(1)和所述弹性密封件(3)对所述压环(4)进行完全封闭。

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