CN208189650U - 二次电池顶盖组件及二次电池 - Google Patents

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，其上开设有与外界连通的泄气孔；阀体，包括排气部分，所述排气部分开设有供二次电池内部气体排出的排气孔；和阀套，其中，所述阀体连接于所述顶盖片，所述阀套罩设于所述排气部分，所述阀套与所述阀体之间具有排气通道，所述排气孔经由所述排气通道与所述泄气孔连通。该方案解决了二次电池在正常工况下的排气问题，且不会造成翻转片和防爆阀失效。

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，其上开设有与外界连通的泄气孔；

阀体，包括排气部分，所述排气部分开设有供二次电池内部气体排出的排气孔；和

阀套，

其中，所述阀体连接于所述顶盖片，所述阀套罩设于所述排气部分，所述阀套与所述阀体之间具有排气通道，所述排气孔经由所述排气通道与所述泄气孔连通。

可选的，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体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的压力时与所述阀体密封接合。

可选的，所述顶盖片的下表面开设有容纳腔，所述阀体和所述阀套均容纳于所述容纳腔内，且所述容纳腔分别与所述排气通道和所述泄气孔连通。

可选的，所述容纳腔的气体流通面积大于所述排气通道的气体流通面积。

可选的，所述顶盖片包括未被所述容纳腔贯穿时形成的余留部分，所述阀套被限位于所述余留部分与所述排气部分之间。

可选的，所述容纳腔为阶梯结构，所述阀体在所述容纳腔的大端与所述顶盖片密封连接，

所述大端设置成锥形结构，在所述顶盖片的内表面指向外表面的方向上，所述大端的空间尺寸逐渐收缩。

可选的，所述阀体的下表面不超出所述顶盖片的下表面。

可选的，所述排气部分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。

可选的，所述阀体的下表面开设有第二凹槽，所述排气孔设置于所述第二凹槽的轮廓线所包围的区域内。

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密封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，包括开设于顶盖片的泄气孔、开设于阀体的排气孔以及设置于阀体和阀套之间的排气通道，当二次电池内部在正常工况下缓慢产气时，气体从排气孔排出并经由排气通道、泄气孔排出，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，还可以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。

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剖视图；

图3为图2中Ⅰ部位的放大视图；

图4为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的示意图；

图5为本申请实施例提供的顶盖组件中，阀体的示意图；

图6为本申请实施例提供的顶盖组件中，阀体的剖视图；

图7为本申请实施例提供的顶盖片部分结构的剖视图；

图8为本申请实施例提供的顶盖组件又一视角的示意图。

附图标记：

1-顶盖组件；

11-第一极柱；

12-第二极柱；

13-顶盖片；

130-泄气孔；

132-容纳腔；

132a-大端；

132b-小端；

134-余留部分；

14-短路构件；

140-翻转片；

142-导电片；

15-防爆阀；

16-阀体；

160-排气部分；

1600-排气孔；

162-边缘部分；

164-中央部分；

166-第一凹槽；

168-第二凹槽；

17-阀套；

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“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，顶盖组件1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1至图2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。

具体而言，请参考图3，顶盖组件1还包括阀体16和阀套17，其中，阀体16连接于顶盖片13的下表面，阀体16包括排气部分160，排气部分160开设有排气孔1600，该排气孔1600与二次电池的内部连通，也就是说，二次电池内部的气体能够进入排气孔1600。

阀套17可以设置成顶部封顶的中空柱体结构，且罩设于阀体16的上方，更确切的说，是罩设于排气部分160所在的部位，以使得排气孔1600位于阀套17所罩设的范围内，阀体16与阀套17之间设置排气通道(参见图3中的箭头S1段)，相应的，顶盖片13开设有与外界相连通的泄气孔130，排气通道分别与排气孔1600和泄气孔130连通。

排气通道可以预先设置，也可以在排气过程中通过气体压力的作用而产生。一种实施例中，阀套17可以由可变形材料制成，例如氟橡胶或乙丙橡胶等，此时，形成在阀套17与阀体16之间的排气通道可以通过阀套17发生形变而形成。具体的，阀套17可以通过过盈配合的方式罩设于排气部分160，当由排气孔1600排出的气体作用于阀套17时，阀套17受力发生形变，向远离阀体16的一侧压缩变形，此时，阀套17远离阀体16表面，即在阀套17与阀体16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17发生形变时的压力时，阀套17恢复变形，此时，阀套17和阀体16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17的弹性模量，即可以改变阀套17产生形变时的临界压力。

可替换的，排气通道还可以形成于阀套17和阀体16之间预先留出的间隙。同时，为了避免外界杂质侵入，阀套17和阀体16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1600进入排气通道，然后再通过泄气孔130排出。值得注意的是，排气孔1600的尺寸应根据其排气速率设定，例如，可以设定排气孔1600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1600可以通过激光加工而成。

请继续参考图3，顶盖片13还可以开设有容纳腔132，容纳腔132从顶盖片13的下表面向上凹陷，阀体16和阀套17均容纳于该容纳腔132内，如此设置可以减小阀体16和阀套17占用的二次电池内部的空间，由此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。

本实施例中，阀体16的下表面不超出顶盖片13的下表面，例如，阀体16的下表面与顶盖片13的下表面保持平齐，这样，阀体16以及阀套17则完全被收纳在了容纳腔132的内部，二次电池的能量密度则可以得到进一步提升。

由图3可知，容纳腔132并非贯穿顶盖片13，而是在顶盖片13的顶部留有余留部分134，该余留部分134可以在二次电池的高度方向上与阀套17限位配合，也就是说，阀套17被限位在了余留部分134与排气部分160之间，即使在较高的气体压力的作用下，阀套17也不会脱出排气部分160。

泄气孔130可以设置在余留部分134，且与容纳腔132相连通，此时，容纳腔132内的一部分空间也作为了供气体排出的通道。

气体排出时，经过排气通道(图3中的箭头S1段)和容纳腔132的一部分空间(图3中的箭头S2段)，其中，S1段为阀体16与变形后的阀套17之间形成的间隙，S2段为容纳腔132内的阀套17的外壁与顶盖片13的内壁之间留出的间隙。

由于S2段远离排气孔1600，因此，可以设置S2段的气体流通面积大于S1段的气体流通面积，这样设置，一方面可以使得气体排出时的阻力减小，另一方面，由于S1段处阀体16与阀套17采用过盈配合，两者之间具有良好的密封性，因此，不会由于S2段中增大的气体流通面积而使得外界杂物侵入电池内部的风险增加。

请参考图4，为了避免杂物进入二次电池内部，泄气孔130的尺寸可以设置的较小，只要满足气体能够排出即可。例如，泄气孔130可以设置成圆形孔，其直径可以设置成小于1mm。当然，泄气孔130还可以设置成其它形状和大小，不仅限于此。

请参考图5和图6，阀体16包括边缘部分162和中央部分164，其中，相较于边缘部分162，中央部分164向上凸出，排气部分160即为向上凸出的中央部分164，也可以理解为，阀套17罩设于中央部分164。

结合图3可知，阀套17包覆在排气部分160的外部，排气孔1600被密封在阀套17内，当二次电池内部气压升高，经由排气孔1600排出的气体作用于阀套17，阀套17在气压作用下变形，使得排气通道自动开启。

考虑到阀体16以及阀套17的具体结构，容纳腔132可以设置成阶梯结构，其包括大端132a和小端132b(参见图3和图7)，其中，边缘部分162容纳于大端132a且与顶盖片13密封连接，以密封容纳腔132的开口，中央部分164和阀套17容纳于小端132b，且阀套17与容纳腔132的内壁之间形成S2段。

进一步，如图7所示，大端132a可以设置成锥形结构，在由顶盖片13的内表面指向外表面的方向上，大端132a的内部空间逐渐收缩。相应的，边缘部分的162也设置为锥形结构，以此使得边缘部分162可以与顶盖片13保持紧密接触，提高密封效果，且允许少量加工误差的存在，降低加工难度。

请再次参考图3、图5和图6，排气部分160开设有朝向阀套17一侧开口的第一凹槽166，第一凹槽166与排气孔1600连通，经由排气孔1600排出的气体会逐渐的聚集在第一凹槽166内，第一凹槽166使得气体与阀套17的接触面积增大，当气压作用于阀套17时，阀套17发生形变的面积相应增大，则可以使得阀套17更容易发生形变，以便形成可靠的排气通道供气体排出。

可选择的，还可以在阀体16的下表面还开设有第二凹槽168，并且，排气孔1600设置于第二凹槽168的轮廓线所包围的区域内，这样设置后，第二凹槽168的槽壁可以对排气孔1600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1600，提高气体排出的可靠性。

如图8所示，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的下表面，用于绝缘电极组件2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的下表面，但不仅限于此。

此外，在顶盖片13与第一极柱11之间也设置有绝缘构件18(参见图2)，以避免顶盖片13与第一极柱11之间发生电接触。

请继续参见图2，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，其上开设有与外界连通的泄气孔；

阀体，包括排气部分，所述排气部分开设有供二次电池内部气体排出的排气孔；和

阀套，

其中，所述阀体连接于所述顶盖片，所述阀套罩设于所述排气部分，所述阀套与所述阀体之间具有排气通道，所述排气孔经由所述排气通道与所述泄气孔连通。

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体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压力时与所述阀体密封接合。

3.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述顶盖片的下表面开设有容纳腔，所述阀体和所述阀套均容纳于所述容纳腔内，且所述容纳腔分别与所述排气通道和所述泄气孔连通。

4.根据权利要求3所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述容纳腔的气体流通面积大于所述排气通道的气体流通面积。

5.根据权利要求3所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述顶盖片包括未被所述容纳腔贯穿时形成的余留部分，所述阀套被限位于所述余留部分与所述排气部分之间。

6.根据权利要求3所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述容纳腔为阶梯结构，所述阀体在所述容纳腔的大端与所述顶盖片密封连接，

所述大端设置成锥形结构，在所述顶盖片的内表面指向外表面的方向上，所述大端的空间尺寸逐渐收缩。

7.根据权利要求3所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀体的下表面不超出所述顶盖片的下表面。

8.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述排气部分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。

9.根据权利要求1所述的二次电池顶盖组件，其特征在于，所述阀体的下表面开设有第二凹槽，所述排气孔设置于所述第二凹槽的轮廓线所包围的区域内。

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密封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。