CN208173680U - 二次电池顶盖组件及二次电池 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及二次电池顶盖组件及二次电池。该顶盖组件包括：顶盖片；和安装于所述顶盖片的排气阀，其中，所述排气阀包括阀体、阀套以及阀盖，所述阀体包括阀部，所述阀部开设有与二次电池的内部连通的排气孔，所述阀套位于所述阀盖与所述阀体密封连接后所形成的容置空间内，且罩设于所述阀部，所述阀套与所述阀部之间设置有排气通道，所述阀盖开设有泄气孔，所述排气通道分别与所述排气孔和所述泄气孔连通。当二次电池内部在正常工况下缓慢产气时，气体从排气孔并经由排气通道排出，从而使得电池内部的压力得以缓解，提高了二次电池安全性；另一方面，可以通过设置排气孔的尺寸，确保翻转片以及防爆阀在预设压力值下的正常工作，不会造成失效。

Description

二次电池顶盖组件及二次电池
技术领域
本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池顶盖组件及二次电池。
背景技术
二次电池例如锂离子电池，在长期的使用过程中会产气，产气后会使得电池内部气压升高，导致电池外壳鼓胀变形，电池性能也随之降低。
当二次电池内部的气体达到一定压力时，可以通过例如防爆阀排出，但是，防爆阀的使用是一次性的，也就是说，电池一旦通过防爆阀排气，该电池就被破坏了，因此，防爆阀使用的局限性较大。另一方面，目前防爆阀还无法解决由于二次电池内部缓慢产气而导致气压升高的问题。
因此，这就要求本领域技术人员提供一种技术方案，既要保证二次电池缓慢产气时内部压力不会过度升高，又要保证不会由于释放过多的气体而造成翻转片无法翻转等，提高二次电池的安全性。
实用新型内容
本申请提供了一种二次电池顶盖组件及二次电池，可以满足上述要求，以提高二次电池的安全性。
一种二次电池顶盖组件，包括：
顶盖片；和
安装于所述顶盖片的排气阀，
其中，所述排气阀包括阀体、阀套以及阀盖，所述阀体包括阀部，所述阀部开设有与二次电池的内部连通的排气孔，
所述阀套位于所述阀盖与所述阀体密封连接后所形成的容置空间内，且罩设于所述阀部，所述阀套与所述阀部之间设置有与外界连通的排气通道，所述阀盖开设有泄气孔，所述排气通道分别与所述排气孔和所述泄气孔连通。
可选择的，所述阀套由可变形材料制成，所述阀套设置成经由所述排气孔排出的气体作用时发生形变以在所述阀套与所述阀部之间形成所述排气通道，以及在气体作用力小于所述阀套发生形变的作用力时与所述阀部密封接合。
可选择的，所述顶盖片开设有安装所述排气阀的安装孔，所述阀体与所述安装孔的内壁密封接合，且所述排气阀的下表面不超出所述顶盖片的下表面。
可选择的，所述顶盖片开设有向二次电池内部注入电解液的注液孔，所述安装孔与所述注液孔共用同一个孔。
可选择的，所述泄气孔为一字形泄气孔，沿着二次电池的高度方向，所述泄气孔的至少一端的正投影与所述容置空间的正投影具有重叠区域。
可选择的，所述阀部开设有朝向所述阀套所在一侧开口的第一凹槽，所述第一凹槽与所述排气孔连通。
可选择的，所述阀部的下表面开设有第二凹槽，所述排气孔位于所述第二凹槽的轮廓线所包围的区域内。
可选择的，所述阀套包括防粘连层，该防粘连层设置于所述阀套的形成为所述排气通道的内壁。
可选择的，所述阀体包括环形凹陷部，所述环形凹陷部环绕所述阀部，
所述阀套设置成顶部封顶的中空柱体，所述阀部容纳于所述中空柱体内，所述阀套的侧壁容纳于所述环形凹陷部内。
一种二次电池，包括电极组件、壳体以及上述任一项所述的二次电池顶盖组件，
所述二次电池顶盖组件连接于所述壳体的开口处并形成封装空间，所述电极组件封装在所述封装空间内，
所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔板，所述顶盖组件的第一极柱与所述第一极片电连接，所述顶盖组件的第二极柱与所述第二极片电连接。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请提供了一种二次电池顶盖组件，其中，阀部开设有排气孔，阀部与阀套之间设置排气通道，阀盖还设有泄气孔，排气孔、排气通道以及泄气孔三者相连通，当二次电池内部在正常工况下缓慢产气时，气体从排气孔并经由排气通道排出，从而使得电池内部的压力得以缓解，提高了二次电池安全性；另一方面，可以通过设置排气孔的尺寸，确保翻转片以及防爆阀在预设压力值下的正常工作，不会造成失效，提高了二次电池的安全性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
图1为本申请实施例提供的二次电池的剖视图；
图2为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的俯视图；
图3为图2中的A-A视图；
图4为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的排气阀的分解视图；
图5为图3中Ⅰ部位的放大视图；
图6为本申请实施例提供的排气阀中，阀体的示意图；
图7为本申请实施例提供的排气阀中，阀体的剖视图。
附图标记：
1-顶盖组件；
11-第一极柱；
12-第二极柱；
13-顶盖片；
14-短路构件；
140-翻转片；
142-导电片；
15-防爆阀；
16-排气阀；
160-阀体；
1600-阀部；
16000-排气孔；
1602-第一凹槽；
1604-第二凹槽；
1606-环形凹陷部；
1608-凹槽；
162-阀套；
164-阀盖；
1640-泄气孔；
18-绝缘构件；
19-密封圈；
2-电极组件；
21-第一极耳；
22-第二极耳；
3-壳体。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。
需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件的“上”或者“下”。
请参考图1，本申请提供了一种二次电池，该二次电池包括二次电池顶盖组件1(以下简称顶盖组件1)、电极组件2以及壳体3。其中，顶盖组件1密封连接于壳体3的开口处并在壳体3的内部形成封装空间，电极组件2封装在该封装空间内。
电极组件2包括第一极片、第二极片以及设置在第一极片与第二极片之间的隔板，电极组件2可以由三者通过螺旋卷绕而形成，也可以通过将形成为板状或片状的多个第一极片、多个隔板以及多个第二极片堆叠而形成。
第一极片与第二极片具有不同的极性，第一极片包括涂覆有活性物质的第一涂覆区域和未涂覆活性物质的第一极耳21，第二极片包括涂覆有活性物质的第二涂覆区域和未涂覆活性物质的第二极耳22，顶盖组件1包括第一极柱11和第二极柱12，第一极耳21与第一极柱11连接，第二极耳22与第二极柱12连接，以实现电极组件2中电能的输出。
请参考图2和图3，顶盖组件1还包括顶盖片13，其中，顶盖组件1是通过顶盖片13与壳体3密封连接的，例如焊接。并且，顶盖片13作为顶盖组件1的基体，为顶盖组件1中的其它部件例如第一极柱11、第二极柱12以及短路构件14等提供安装载体。
短路构件14可以提高二次电池过充时的安全性，在图3所示的实施例中，短路构件14包括翻转片140和导电片142，翻转片140连接于顶盖片13，顶盖片13与第一极柱11绝缘，且与第二极柱12导通，导电片142连接于第一极柱11，当二次电池的内部压力达到翻转片140的翻转压力时，翻转片140发生翻转并与导电片142接触，此时，二次电池形成外短路，在外短路回路中，短路大电流将连接于该回路中的熔断构件熔断，即停止二次电池的过充状态。
此外，顶盖组件1还包括防爆阀15，防爆阀15可以在二次电池的内部压力达到自身的开启压力时打开，以降低二次电池发生爆炸等风险的概率，防爆阀15的开启压力可以设置成大于翻转片140的翻转压力。
以上所描述的短路构件14以及防爆阀15都可以提高二次电池的安全性，但是，两者都不能解决二次电池在正常工况下内部缓慢产气时的排气问题，为此，本申请提出一种方案，既可以解决上述的排气问题，又不会导致翻转片140和防爆阀15失效。
具体地，请参考图4和图5，二次电池还包括排气阀16，排气阀16包括阀体160、阀套162和阀盖164。阀体160安装于顶盖片13的安装孔内，且与顶盖片13密封连接。阀体160包括阀部1600，阀部1600开设有与二次电池内部相连通的排气孔16000，也就是说，二次电池内部产生的气体可以进入排气孔16000中。
阀盖164密封连接于阀体160，例如焊接，且由两者共同围成容置空间S，阀套162容纳于该容置空间S内且罩设于阀部1600，阀套162设置成顶部封顶的中空柱体结构，阀部1600被罩设在该中空柱体的内部，相应的，排气孔16000也被罩设在了阀套162的中空柱体内。
阀盖164开设有泄气孔1640，该泄气孔1640与容置空间S连通，并且，阀套162与阀部1600之间设置有排气通道，排气通道分别与排气孔16000和泄气孔1640连通。这里需要说明的是，容置空间S的一部分空间也作为了供气体排出的通道，该容置空间S与排气通道相连通。
一种实施例，阀套162可以由可变形材料制成，例如氟橡胶或乙丙橡胶等。此时，形成在阀部1600与阀套162之间的排气通道可以通过阀套162发生形变而形成。具体的，阀套162可以通过过盈配合的方式罩设于阀部1600，当由排气孔16000排出的气体作用于阀套162时，阀套162受力发生形变，向远离阀部1600的一侧压缩变形，此时，即在阀套162与阀部1600之间形成间隙，该间隙即为排气通道。
反之，当气体作用力小于阀套162发生形变的压力时，阀套162恢复变形，此时，阀套162和阀部1600恢复过盈配合和密封，避免杂物等侵入电池内部，以实现单向排气和反向密封的功能。
容易理解的，在上述实施例中，通过调整阀套162的弹性模量，即可以改变阀套162产生形变时的临界压力。
可选择的，在其它一些实施例中，排气通道还可以形成于阀套162和阀部1600之间预先留出的间隙。同时，为了避免外界杂质侵入，阀套162和阀部1600可以采用迷宫式的密封结构，同样可以实现单向排气和反向密封。
当二次电池内部缓慢产气时，气体可以经由排气孔16000进入排气通道，并通过排气通道排出至二次电池的外部。值得注意的是，排气孔16000的尺寸可以根据其排气速率设定，例如，可以设定排气孔16000的排气速率小于二次电池内部产气速率的1/10，这样既实现了二次电池内部缓慢产气时的压力得到释放，又不会影响翻转片140正常翻转以及防爆阀15的正常开启，提高二次电池的安全性。排气孔16000可以通过激光加工而成。
气体排出时，经过排气通道(图5中的箭头S1段)和容置空间S的一部分空间(图5中的箭头S2段)，其中，S1段为阀部1600与变形后的阀套162之间形成的间隙，S2段为容置空间S内在阀套162的外壁与阀体160的内壁之间留出的间隙。
为了避免在排气过程中阀套162与阀部1600发生粘连，还可以在阀套162上设置防粘连层，例如，防粘连层可以由铁氟龙材料喷涂而成，从而可以避免排气通道堵塞，当然，防粘连层的材料不仅限于此。
一种实施例中，可以在阀套162的仅形成为排气通道的部分内壁上设置防粘连层，当然，为了方便喷涂，还可以将阀套162整体进行喷涂，本申请对此不作限定。
请继续参考图5，在顶盖片13的安装孔内，阀体160与安装孔的内壁密封连接，阀套162和阀盖164依次安装于阀体160。其中，阀体160的下表面即为排气阀16的底面。
可选择的，阀体160的下表面可以设置成不超出顶盖片13的下表面，这样设置后，阀体160就不会占用二次电池内部的空间，则相应地可以选择更大尺寸的电极组件2，以提高二次电池的能量密度。
进一步，还可以设置排气阀16的上表面不超出顶盖片13的上表面，以免排气阀16与外界物件发生干涉。这样一来，排气阀16就被完全容纳在了安装孔内，由此提高了顶盖组件1结构上的紧凑性。
通常，顶盖片13还开设有注液孔，电解液从注液孔注入顶盖片13与壳体3所密封的封装空间内，并使其与电极组件2充分接触。本申请中，为了减小顶盖片13的开孔数量以及避免对顶盖片13的强度造成较大削弱，设置注液孔与安装孔共用同一个孔。也就是说，电解液从安装孔内被注入，并且利用排气阀16将该安装孔密封，此时，排气阀16兼具了密封钉的功能。
如图5所示，还可以在阀部1600上开设第一凹槽1602，第一凹槽1602朝向阀套162所在的一侧，且第一凹槽1602与排气孔16000相连通。这样设置后，经由排气孔16000排出的气体会逐渐的聚集在第一凹槽1602内，且第一凹槽1602的设置使得气体与阀套162的接触面积增大，因此，当气压作用于阀套162时，阀套162发生形变的面积相应增大，由此可以使得阀套162更容易发生形变，以便形成更加可靠的排气通道。
进一步，还可以在阀体160的下表面开设有第二凹槽1604，并且，排气孔16000设置于第二凹槽1604的轮廓线所包围的区域内，这样设置后，第二凹槽1604的槽壁可以对排气孔16000起到防护作用，减少电解液杂质以及其它污物进入而堵塞排气孔16000，确保二次电池内部的气体可以顺利进入排气孔16000内。
请继续参考图4，泄气孔1640可以设置成一字形泄气孔，且沿着二次电池的高度方向，可选择的设置泄气孔1640的至少一端的正投影与容置空间的正投影具有重叠区域。这样一来，泄气孔1640就与容置空间直接连通，从而使得气体排出时的阻力更小。
此外，为了进一步减小外界杂物侵入二次电池内部的风险，还可以将泄气孔1640尺寸设置的较小，只要满足气体能够顺利排出即可。例如，对于一字形的泄气孔1640而言，其宽度可以设置成小于1mm。当然，泄气孔1640可以设置成其它形状和大小，不仅限于此。
请参考图6和图7，阀体160包括环形凹陷部1606，环形凹陷部1606环绕阀部160，阀套162罩设于阀部160，且阀套162的侧壁容纳在该环形凹陷部1606内。上述结构减小了阀套162安装于阀体160时的安装高度，使得排气阀16的结构更加紧凑。
此外，阀体160还包括凹槽1608，该凹槽1608与环形凹陷部1606连通，阀盖164容纳在凹槽1608内，且阀盖164的上表面不超出阀体160的上表面。
请再次参见图1，顶盖组件1还包括绝缘构件18，绝缘构件18设置于顶盖片13的上表面，用于绝缘导电片142与顶盖片13，绝缘构件18可以采用注塑的方式贴附于顶盖片13的上表面，但不仅限于此。
顶盖组件1还包括密封圈19，第一极柱11和第二极柱12外均套设有密封圈19，密封圈19密封设置于顶盖片13的极柱孔内，第一极柱11和第二极柱12分别从密封圈19的中空处伸出至顶盖片13的外部。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二次电池顶盖组件，其特征在于，包括：
顶盖片；和
安装于所述顶盖片的排气阀，
其中，所述排气阀包括阀体、阀套以及阀盖，所述阀体包括阀部，所述阀部开设有与二次电池的内部连通的排气孔，
所述阀套位于所述阀盖与所述阀体密封连接后所形成的容置空间内，且罩设于所述阀部，所述阀套与所述阀部之间设置有排气通道，所述阀盖开设有与外界连通的泄气孔，所述排气通道分别与所述排气孔和所述泄气孔连通。
2.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀套由可变形材料制成，所述阀套设置成经由所述排气孔排出的气体作用时发生形变以在所述阀套与所述阀部之间形成所述排气通道，以及在气体作用力小于所述阀套发生形变的作用力时与所述阀部密封接合。
3.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述顶盖片开设有安装所述排气阀的安装孔，所述阀体与所述安装孔的内壁密封接合，且所述排气阀的下表面不超出所述顶盖片的下表面。
4.根据权利要求3所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述顶盖片开设有向二次电池内部注入电解液的注液孔，所述安装孔与所述注液孔共用同一个孔。
5.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述泄气孔为一字形泄气孔，沿着二次电池的高度方向，所述泄气孔的至少一端的正投影与所述容置空间的正投影具有重叠区域。
6.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀部开设有朝向所述阀套所在一侧开口的第一凹槽，所述第一凹槽与所述排气孔连通。
7.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀部的下表面开设有第二凹槽，所述排气孔位于所述第二凹槽的轮廓线所包围的区域内。
8.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀套包括防粘连层，该防粘连层设置于所述阀套的形成为所述排气通道的内壁。
9.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀体包括环形凹陷部，所述环形凹陷部环绕所述阀部，
所述阀套设置成顶部封顶的中空柱体，所述阀部容纳于所述中空柱体内，所述阀套的侧壁容纳于所述环形凹陷部内。
10.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件、壳体以及如权利要求1-9任一项所述的二次电池顶盖组件，
所述二次电池顶盖组件连接于所述壳体的开口处并形成封装空间，所述电极组件封装在所述封装空间内，
所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔板，所述顶盖组件的第一极柱与所述第一极片电连接，所述顶盖组件的第二极柱与所述第二极片电连接。
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