CN207818650U - 顶盖板和二次电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种顶盖板和二次电池。顶盖板具有主体部和第一凸部。主体部的外周具有第一外表面、第二外表面以及连接第一外表面和第二外表面的第三外表面，第三外表面为曲面。第一凸部设置于主体部下侧且具有从第三外表面的底端向下延伸的第四外表面，第四外表面相对于第三外表面向内倾斜。二次电池包括所述的顶盖板以及壳体。壳体在顶部具有开口，开口的形状与主体部的外周形状相适配；顶盖板设置于壳体的所述开口，且顶盖板的主体部固定于壳体的内壁。顶盖板的第一凸部收容于壳体内，且第一凸部的第四外表面与壳体的内壁之间留有间隙，所述间隙的尺寸从上到下逐渐增大。

Description

顶盖板和二次电池
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种顶盖板和二次电池。
背景技术
目前常用的动力电池通常采用铝合金壳体和塑胶壳体。为了提高动力电池的能量密度，人们通常会减小壳体的厚度，但是，由于壳体的厚度减薄后刚度较小，壳体的开口会向内收缩(参照图11，图中的虚线即为开口收缩后的形状)。尤其是通过注塑成型的塑胶壳体，由于塑胶壳体相比于铝合金壳体刚度更小，并且在残余应力的作用下，因此塑胶壳体的开口向内收缩会更严重。在装配动力电池的顶盖板和壳体时，由于壳体的开口收缩，顶盖板难以插入壳体，从而增加顶盖板和壳体的装配难度，降低装配效率。
实用新型内容
鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种顶盖板和二次电池，其能降低顶盖板和壳体的装配难度，提高装配效率。
为了实现上述目的，在第一方面，本实用新型提供了一种顶盖板，其具有主体部和第一凸部。主体部的外周具有第一外表面、第二外表面以及连接第一外表面和第二外表面的第三外表面，第三外表面为曲面。第一凸部设置于主体部下侧且具有从第三外表面的底端向下延伸的第四外表面，第四外表面相对于第三外表面向内倾斜。
为了实现上述目的，在第二方面，本实用新型提供了一种二次电池，其包括根据本实用新型第一方面所述的顶盖板以及壳体。壳体在顶部具有开口，开口的形状与主体部的外周形状相适配；顶盖板设置于壳体的开口，且顶盖板的主体部固定于壳体的内壁。顶盖板的第一凸部收容于壳体内，且第一凸部的第四外表面与壳体的内壁之间留有间隙，所述间隙的尺寸从上到下逐渐增大。
本实用新型的有益效果如下：在装配壳体和顶盖板时，由于第四外表面相对于第三外表面向内倾斜，因此即使壳体的开口缩小，第一凸部也能够插入到开口内。插入第一凸部后，随着顶盖板的向下移动，第四外表面会与壳体的内壁接触并对壳体的内壁施加向外的作用力，内壁在作用力的作用下逐渐向外张开，壳体的开口也逐渐增大；当第一凸部完全进入壳体内时，第一凸部将壳体的开口完全撑开，继续向下移动顶盖板时，顶盖板的主体部能够直接插入到开口内。因此，本实用新型的二次电池能够降低顶盖板和壳体的装配难度，提高装配效率。
附图说明
图1为根据本实用新型的二次电池的示意图。
图2为根据本实用新型的二次电池的一分解图，其中电极组件省略。
图3为根据本实用新型的二次电池的顶盖板的示意图。
图4为图3虚线框部分的放大图。
图5为根据本实用新型的二次电池的一剖视图。
图6为图5虚线框部分的放大图。
图7为根据本实用新型的二次电池的另一剖视图。
图8为图7虚线框部分的放大图。
图9为根据本实用新型的顶盖板的一实施例的示意图。
图10为根据本实用新型的顶盖板的另一实施例的示意图。
图11为壳体的开口的示意图，其中，虚线为安装顶盖板前壳体开口的示意图，实线为安装顶盖板后壳体开口的示意图。
图12为根据本实用新型的壳体的开口在安装顶盖板过程中的一示意图。
图13为根据本实用新型的壳体的开口在安装顶盖板过程中的另一示意图。
图14为根据本实用新型的顶盖板的第三外表面和第四外表面的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1顶盖板 2壳体
11主体部 21内壁
111第一外表面 22顶面
112第二外表面 3电极组件
113第三外表面 4电极端子
114凹槽 L1轴线
12第一凸部 L2第一母线
121第四外表面 L3第二母线
13第二凸部 X横向
131第五外表面 Y纵向
14第三凸部 Z上下方向
具体实施方式
下面参照附图来详细说明本实用新型的顶盖板和二次电池。
首先说明根据本实用新型第一方面的顶盖板。
参照图1至图14，根据本实用新型的顶盖板1具有主体部11和第一凸部12。主体部11的外周具有第一外表面111、第二外表面112以及连接第一外表面111和第二外表面112的第三外表面113，第三外表面113为曲面。第一凸部12设置于主体部11下侧且具有从第三外表面113的底端向下延伸的第四外表面121，第四外表面121相对于第三外表面113向内倾斜。
第三外表面113优选为平行于上下方向Z的曲面。具体地，参照图14，第三外表面113可由第一母线L2绕轴线L1回转而成，第一母线L2和轴线L1平行于上下方向Z。优选地，第一母线L2绕轴线L1回转的角度为90°。第一外表面111和第二外表面112为平行于上下方向Z的平面。进一步地，第三外表面113分别与第一外表面111以及第二外表面112相切。
顶盖板1作为二次电池的一个部件。具体地，顶盖板1用于装配到二次电池的壳体2。顶盖板1的主体部11能够插入壳体2的开口并固定于壳体2的内壁21。当主体部11插入壳体2时，第三外表面113固定于内壁21的拐角处。
第三外表面113与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线为圆弧，且圆弧的半径为1mm～10mm。第三外表面113可通过在主体部11上开设圆角而成。在壳体2的成型过程中，内壁21的拐角通常设置为圆角；为保证顶盖板1与壳体2的装配密封性，所以将第三外表面113与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线设置为圆弧，且圆弧的半径小于或等于内壁21的圆角的半径。
当顶盖板1的主体部11插入壳体2后，可以将激光作用在壳体2的外侧，进而将壳体2与主体部11熔接在一起。在顶盖板1与壳体2激光焊接过程中，当激光移动到第三外表面113处时，激光焦点的离焦量会沿着圆弧变化，从而影响焊接的效果。将圆弧的半径设置为1mm～10mm，此时焊接面的离焦量不会影响激光焊接的效果，从而保证焊接面的气密性和强度。
参照图9、图10和图14，第四外表面121与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线的长度从上到下逐渐减小。在第一凸部12插入壳体2的过程中，第四外表面121与壳体2的内壁21接触；随着第一凸部12向下移动，第一凸部12对壳体2支撑力也会逐渐增大。由于第四外表面121与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线的长度从上到下逐渐减小，所以随着第一凸部12的向下移动，第四外表面121与壳体2的内壁21的接触面积也逐渐增大，进而防止第一凸部12因支撑力过大而变形。
第四外表面121与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线为圆弧。具体地，第四外表面121可由第二母线L3绕轴线L1回转而成，且第二母线L3的顶端连接于第一母线L2的底端。第二母线L3相对于第一母线L2向内倾斜，换句话说，第二母线L3朝向轴线L1倾斜，所以形成的第四外表面121相对于第三外表面113向内倾斜。第二母线L3与轴线L1的夹角为5°～45°。同样地，第二母线L3绕轴线L1回转的角度为90度。
顶盖板1的主体部11可为四边形的平板。具体地，参照图9和图10，第一外表面111为两个，第二外表面112为两个，第一外表面111和第二外表面112在主体部11的外周交替设置，相邻的第一外表面111和第二外表面112之间均设置有第三外表面113；各第三外表面113位于主体部11的拐角处，各第三外表面113的底端与对应的一个第四外表面121相连。换句话说，第三外表面113为四个。第三外表面113可通过在所述平板上开设圆角而成。由于各第三外表面的底端与对应的一个第四外表面121相连，所以第四外表面121为四个，对应地，第一凸部12为四个且分别形成于主体部11的四个拐角。优选地，所述两个第一外表面111垂直于横向X，所述第二外表面112垂直于纵向Y。参照图13和图14，四个第一凸部12作用于内壁21的四个拐角。第一凸部12在内壁21的拐角施加作用力时，所述作用力可分解为两个方向的分力F1和F2，进而能够更容易将壳体2的开口整体撑开。如果第一凸部12的第四外表面121作用在内壁21的其他位置，只能产生单向的作用力，很容易导致壳体2的开口在部分区域被撑开。优选地，第一凸部12的数量需要与内壁21的拐角的数量一致，如果第一凸部12的数量少于内壁21的拐角的数量，那么壳体2的开口仅在部分区域被撑开，导致顶盖板1的主体部11很难插入壳体2的开口。
参照图3和图4，顶盖板1还具有设置于主体部11下侧的第二凸部13，第二凸部13具有从第一外表面111的底端向下延伸的第五外表面131，第五外表面131相对于第一外表面111向内倾斜。第二凸部13沿纵向Y的端部连接于第一凸部12，且第二凸部13的第五外表面131连接于第一凸部12的第四外表面121。第五外表面131为平面，第五外表面131与第四外表面121相交的线可作为第二母线L3。第二母线L3与轴线L1的夹角等于第五外表面131与轴线L1的夹角。优选地，第二凸部13沿纵向Y的两端分别连接于两个第一凸部12，且第二凸部13的第五外表面131连接于两个第一凸部12的第四外表面121。相对而言，第一外表面111延伸的长度小于第二外表面112延伸的长度。参照图11，一般情况下，壳体2在自然放置过程中，壳体2沿横向X延伸的长壁要比沿纵向Y延伸短壁向内收缩严重；参照图12，在第一凸部12插入壳体2的过程中，壳体2的长壁需要被拉伸的程度较大，所以第一凸部12承受的沿横向X的作用力(即图12中F2的相反力)较大，而第二凸部13可承受部分沿横向X的作用力，进而有效地防止第一凸部12弯折变形。
参照图9，主体部11的底面设置有向上凹陷的凹槽114。凹槽114可降低顶盖板1的重量，节省电池内部空间，从而提高能量密度。凹槽114的周壁可设置筋板，以提高顶盖板1的强度。当然，可替代地，参照图10，主体部11也可为实心结构。
参照图2至图4，顶盖板1还具有设置于主体部11且向外凸出的的第三凸部14。第三凸部14从第一外表面111、第二外表面112和第三外表面113上向外延伸。优选地，第三凸部14环绕在主体部11外周。当然，可替代地，第三凸部14也可仅从第一外表面111上向外延伸。现有技术通常是在壳体2的内壁21上设置台阶，所述台阶用于防止顶盖板1过度落入壳体2内部；相对于现有技术的台阶，设置在主体部11的外周的第三凸部14不但可防止顶盖板1过度落入壳体2内部，还可进一步地减小壳体2的厚度，从而增加二次电池的整体能量密度。
顶盖板1可由塑胶制成。塑胶的成型方式简单，且与铝合金相比，塑胶的质量较小。
其次说明根据本实用新型第二方面的二次电池。
参照图1至图14，根据本实用新型的二次电池包括根据本实用新型第一方面所述的顶盖板1以及壳体2。顶盖板1和壳体2均由塑胶制成，制成顶盖板1和壳体2的塑胶可以相同也可以不同。壳体2在顶部具有开口，开口的形状与主体部11的外周形状相适配；顶盖板1设置于壳体2的开口，且顶盖板1的主体部11固定于壳体2的内壁21，第三外表面113固定于内壁21的拐角。顶盖板1的第一凸部12收容于壳体2内，且第一凸部12的第四外表面121与壳体2的内壁21之间留有间隙，所述间隙的尺寸沿向下的方向逐渐增大。
优选地，内壁21的拐角为圆角。
参照图5和图7，所述二次电池还包括：电极组件3，收容于壳体2内；以及电极端子4，固定于顶盖板1的主体部11并与电极组件3电连接。电极组件3包括正极片、负极片以及将正极片和负极片隔开的隔膜。
由于壳体2较薄且由塑胶制成，因此，如图11的虚线所示，壳体2的开口会在残余应力的作用下向内收缩，导致开口的尺寸小于顶盖板1的主体部11的尺寸。
在装配壳体2和顶盖板1时，首先将第一凸部12插入到内壁21的拐角处。由于第四外表面121相对于第三外表面113向内倾斜，所以第四外表面121从上到下逐渐向内收缩；这样，即使壳体2的开口缩小，第一凸部12也能够插入到开口内。参照图12，插入第一凸部12后，第一凸部12的第四外表面121会与壳体2的内壁21接触；随着顶盖板1的向下移动，第四外表面121会对壳体2的内壁21施加向外的作用力(如图12中的F1和F2)，内壁21在作用力的作用下逐渐向外张开，壳体2的开口也逐渐增大；参照图13，当第一凸部12完全进入壳体2内时，第一凸部12将壳体2的开口完全撑开，继续向下移动顶盖板1时，顶盖板1的主体部11能够直接插入到开口内。因此，本实用新型的二次电池能够降低顶盖板1和壳体2的装配难度，提高装配效率。
参照图12和图13，第一凸部12与壳体2的内壁21的拐角在数量上相同。第一凸部12在内壁21的拐角施加作用力时，所述作用力可分解为两个方向的分力F1和F2，进而能够更容易将壳体2的开口整体撑开。如果第一凸部12的第四外表面121作用在内壁21的其他位置，只能产生单向的作用力，很容易导致壳体2的开口在部分区域被撑开。另外，第一凸部12的数量需要与内壁21的拐角的数量一致，如果第一凸部12的数量少于内壁21的拐角的数量，那么壳体2的开口仅在部分区域被撑开，导致顶盖板1的主体部11无法插入壳体2的开口。顶盖板1的第二凸部13能够提高第一凸部12的强度，同时，也用助于撑开壳体2的开口。
优选地，第四外表面121与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线的长度从上到下逐渐减小，所以第一凸部12更容易进入壳体2的开口。更进一步说，在第一凸部12插入壳体2的过程中，第四外表面121与壳体2的内壁21接触；随着第一凸部12向下移动，第一凸部12对壳体2支撑力也会逐渐增大。由于第四外表面121与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线的长度从上到下逐渐减小，所以随着第一凸部12的向下移动，第四外表面121与壳体2的内壁21的接触面积也逐渐增大，进而防止第一凸部12因支撑力过大而变形。
优选地，第二母线L3与轴线L1的夹角为5°～45°。假设第一凸部12沿上下方向Z延伸的长度不变，随着所述夹角的增大，第二母线L3的长度、第四外表面121的面积及第一凸部12的体积也会相应增大；如果所述夹角大于45°，会导致第一凸部12占用更多的空间，进而降低二次电池的能量密度。再者，在顶盖板1与壳体2进行装配时，如果所述夹角过大，那么第一凸部12则有可能损伤电极组件3，进而导致短路；并且，当顶盖板1向下移动单位距离时，壳体2的开口的变形过大，容易破坏壳体2；另外，如果所述夹角过小，第一凸部12则不易插入壳体2的开口，导致装配困难。
参照图6和图8，第三凸部14贴靠在壳体2的顶面22。第三凸部14能够在装配过程中起到定位作用，防止顶盖板1的主体部11过度地插入到壳体2内。
顶盖板1的主体部11与壳体2的内壁21过盈配合。过盈配合可保证主体部11与壳体2的内壁21之间无间隙，提高密封性。另外，由于第一凸部12能够撑开壳体2的开口，所以过盈配合不会增大装配难度。
顶盖板1的主体部11的第一外表面111、第二外表面112及第三外表面113通过激光焊接的方式固定于壳体2的内壁21，且主体部11与壳体2之间的焊接区域沿上下方向Z的高度为0.5mm～10mm。当主体部11插入壳体2后，可以将激光作用在壳体2的外侧，进而将壳体2与主体部11熔接在一起。对于由塑胶制成的顶盖板1和壳体2，现有技术通常先利用热板将壳体2和顶盖板1的边缘融化，然后通过外部压力再将壳体2和顶盖板1固定连接；但是，热板与壳体2和顶盖板1分离时，塑胶容易粘附在热板上并形成丝状物，产生的丝状物容易进入壳体2内部并刺破隔离膜，导致电极组件3短路；同时，这种熔接的方式连接面积小，强度低，密封性差。而本实用新型的这种焊接方式不会在壳体2的内部产生丝状物，在确保密封的同时，保证壳体2内部无异物。
壳体2的材质为塑胶且壁厚可为0.1mm～0.6mm。现有技术通常利用对接焊接的方式将金属材质的壳体2与顶盖板1固定连接，为了保证焊接强度，必须保证壳体2与顶盖板1之间的缝隙较小。在本申请中，由于壳体2的材质为塑胶且厚度较薄，且注塑成型后的壳体2在残余应力的作用下，壳体2的开口容易向内收缩，因此无法将壳体2与顶盖1紧密贴合，从而可能导致焊接强度不够、虚焊等情况的发生；再者，如果采用对接焊接的方式连接由塑胶制成的壳体2和顶盖板1，那么会导致焊接面积较小，无法保证焊接强度。将顶盖板1的主体部11的外周(即第一外表面111、第二外表面112及第三外表面113)焊接于壳体2，且保证顶盖板1的主体部11的外周与壳体2之间的焊接区域沿上下方向Z的长度为0.5mm～10mm，这样可以增加连接面积，从而避免了焊接强度不够、虚焊等情况的发生。
优选地，主体部11的底面设置有向上凹陷的凹槽114。凹槽114可增大二次电池的内部空间，提高二次电池的能量密度。
第三外表面113与垂直于上下方向Z的平面相交形成的截线为圆弧，且圆弧的半径为1mm～10mm。在激光焊接时，当激光移动到第三外表面113处时，激光焦点的离焦量会沿着圆弧变化，导致激光焦点不在焊接面上，进而造成焊接效果的变化。但是，如果圆弧的半径控制在1mm～10mm，那么焊接效果的变化并不会影响激光焊接的密封性和强度。

Claims (13)

1.一种顶盖板(1)，其特征在于，具有主体部(11)和第一凸部(12)；
主体部(11)的外周具有第一外表面(111)、第二外表面(112)以及连接第一外表面(111)和第二外表面(112)的第三外表面(113)，第三外表面(113)为曲面；
第一凸部(12)设置于主体部(11)下侧且具有从第三外表面(113)的底端向下延伸的第四外表面(121)，第四外表面(121)相对于第三外表面(113)向内倾斜。
2.根据权利要求1所述的顶盖板(1)，其特征在于，
第一外表面(111)为两个，第二外表面(112)为两个，第一外表面(111)和第二外表面(112)在主体部(11)的外周交替设置，相邻的第一外表面(111)和第二外表面(112)之间均设置有第三外表面(113)；
各第三外表面(113)的底端与对应的一个第四外表面(121)相连。
3.根据权利要求1或2所述的顶盖板(1)，其特征在于，第四外表面(121)与垂直于上下方向(Z)的平面相交形成的截线的长度从上到下逐渐减小。
4.根据权利要求3所述的顶盖板(1)，其特征在于，截线为圆弧。
5.根据权利要求1或2所述的顶盖板(1)，其特征在于，第四外表面(121)由第二母线(L3)绕轴线(L1)回转而成，且轴线(L1)平行于上下方向(Z)，第二母线(L3)与轴线(L1)的夹角为5°～45°。
6.根据权利要求1或2所述的顶盖板(1)，其特征在于，
顶盖板(1)还具有设置于主体部(11)下侧的第二凸部(13)，第二凸部(13)具有从第一外表面(111)的底端向下延伸的第五外表面(131)，第五外表面(131)相对于第一外表面(111)向内倾斜；
第二凸部(13)沿纵向(Y)的端部连接于第一凸部(12)，且第二凸部(13)的第五外表面(131)连接于第一凸部(12)的第四外表面(121)。
7.根据权利要求1所述的顶盖板(1)，其特征在于，主体部(11)的底面设置有向上凹陷的凹槽(114)。
8.据权利要求1所述的顶盖板(1)，其特征在于，第三外表面(113)与垂直于上下方向(Z)的平面的截线为圆弧，且圆弧的半径为1mm～10mm。
9.一种二次电池，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的顶盖板(1)以及壳体(2)；
壳体(2)在顶部具有开口，开口的形状与主体部(11)的外周形状相适配；
顶盖板(1)设置于壳体(2)的开口，且顶盖板(1)的主体部(11)固定于壳体(2)的内壁(21)；
顶盖板(1)的第一凸部(12)收容于壳体(2)内，且第四外表面(121)与壳体(2)的内壁(21)之间留有间隙，所述间隙的尺寸从上到下逐渐增大。
10.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，顶盖板(1)还具有设置于主体部(11)且向外凸出的第三凸部(14)，第三凸部(14)贴靠在壳体(2)的顶面(22)。
11.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，顶盖板(1)的主体部(11)与壳体(2)的内壁(21)过盈配合。
12.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，顶盖板(1)的主体部(11)的第一外表面(111)、第二外表面(112)及第三外表面(113)通过激光焊接的方式固定于壳体(2)的内壁(21)，且主体部(11)与壳体(2)之间的焊接区域沿上下方向(Z)的高度为0.5mm～10mm。
13.根据权利要求9所述的二次电池，其特征在于，壳体(2)的材质为塑胶且壁厚为0.1mm～0.6mm。
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