CN209104251U - 二次电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体、顶盖组件以及集流构件。电极组件收容于壳体内且包括主体部和第一极耳，第一极耳从主体部沿横向的一端延伸。顶盖组件包括顶盖板和设置于顶盖板的第一电极端子，顶盖板连接于壳体。集流构件连接第一极耳和第一电极端子。集流构件包括基板和支撑板，基板设置于主体部沿横向的一侧，支撑板从基板沿纵向的端部延伸；第一极耳连接于支撑板。沿远离顶盖板的方向，主体部的一端超出基板的一端。基板设有通道，通道将主体部的端面与基板远离主体部的一侧的空间连通。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池。
背景技术
电极组件是二次电池实现充放电功能的核心部件，而电极组件的极耳经由集流构件与电极端子电连接。为了节省空间，集流构件与电极组件的端部的距离较小；当电极组件出现热失控时，内部会产生大量的气体，而气体经由电极组件的端部排出时，会受到集流构件的阻挡，导致气体无法及时排出，引发安全隐患。
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二次电池，其能及时排出电极组件的产气，避免壳体破裂，提高二次电池的安全性能。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体、顶盖组件以及集流构件。电极组件收容于壳体内且包括主体部和第一极耳，第一极耳从主体部沿横向的一端延伸。顶盖组件包括顶盖板和设置于顶盖板的第一电极端子，顶盖板连接于壳体。集流构件连接第一极耳和第一电极端子。集流构件包括基板和支撑板，基板设置于主体部沿横向的一侧，支撑板从基板沿纵向的端部延伸；第一极耳连接于支撑板。沿远离顶盖板的方向，主体部的一端超出基板的一端。基板设有通道，通道将主体部的端面与基板远离主体部的一侧的空间连通。
基板的内表面与主体部之间的距离为0～5mm。
在一实施例中，所述通道包括通孔；通孔的面积与端面的被基板遮挡的部分的面积之比1/5～1/3。
支撑板为两个且分别从基板沿纵向的两端延伸。两个支撑板朝彼此靠近的方向弯折并延伸到基板远离主体部的一侧。沿纵向，两个支撑板之间留有间隙；在横向上，通孔与间隙相对。
在纵向上，通孔的宽度大于或等于间隙的宽度，且间隙的宽度大于或等于0.1mm。
在另一实施例中，所述通道包括凹槽，凹槽设置于基板的靠近主体部的内表面，且凹槽的一端延伸到基板的边缘。
凹槽的深度为0.5cm～2cm。
凹槽延伸到基板的远离顶盖板的一端。
支撑板为两个且分别从基板沿纵向的两端延伸。两个支撑板朝彼此靠近的方向弯折并延伸到基板远离主体部的一侧。沿纵向，两个支撑板之间留有间隙。基板在远离主体部的外表面形成凸起，凹槽形成于凸起的靠近主体部的一侧。凸起延伸到间隙内。
所述通道还包括通孔，通孔设置于凸起并与凹槽连通。
本实用新型的有益效果如下：本申请可以及时排出电极组件的产气，降低安全隐患；同时，通过设置通道降低产气的冲击力，避免壳体破裂，提高二次电池的安全性能。
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为图1的电极组件的示意图。
图3为图2沿线A-A作出的剖视图。
图4为图3的第一极片在展开状态的示意图。
图5为图4沿线B-B作出的剖视图。
图6为根据本实用新型的二次电池的分解图。
图7为第一实施例的集流构件在成型前的示意图。
图8为第二实施例的集流构件在成型前的示意图。
图9为图8的集流构件在成型后的示意图。
图10为图9沿线C-C作出的剖视图。
图11为第三实施例的集流构件在成型前的示意图。
图12为图11的集流构件在成型后的示意图。
图13为图12沿线D-D作出的剖视图。
图14为第四实施例的集流构件的示意图。
图15为第五实施例的集流构件的示意图。
其中，附图标记说明如下：
1电极组件 32第一电极端子
11主体部 33第二电极端子
111端面 4集流构件
12第一极耳 41基板
13第二极耳 411通孔
14第一极片 412凹槽
141第一集流体 413凸起
142第一活性物质层 42支撑板
15第二极片 43端子连接板
16隔膜 G间隙
2壳体 X横向
3顶盖组件 Y纵向
31顶盖板 Z高度方向
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
本申请的二次电池可为锂离子电池。
参照图1，在第一实施例中，本申请的二次电池包括电极组件1、壳体2、顶盖组件3以及集流构件4。
壳体2可具有六面体形状或其它形状。壳体2内部形成收容腔，以容纳电极组件1和电解液。壳体2在一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到壳体2的收容腔。壳体2可由导电金属的材料制成，优选地，壳体2由铝或铝合金制成。
顶盖组件3包括顶盖板31、第一电极端子32和第二电极端子33，第一电极端子32和第二电极端子33设置于顶盖板31。顶盖板31设置于壳体2并覆盖壳体2的开口，从而将电极组件1封闭在壳体2内。顶盖板31可通过焊接的方式连接于壳体2。
参照图2和图3，电极组件1包括第一极片14、第二极片15以及隔膜16，隔膜16设置于第一极片14和第二极片15之间。电极组件1通过螺旋地卷绕第一极片14、第二极片15和隔膜16来形成，并通过压力按压形成扁平状结构。电极组件1为二次电池实现充放电功能的核心部件。第一极片14电连接于第一电极端子32，第二极片15电连接于第二电极端子33。
参照图4和图5，第一极片14包括第一集流体141和涂覆于第一集流体141表面的第一活性物质层142。第一极片14可为正极极片，第一集流体141为铝箔，第一活性物质层142包括锰酸锂、磷酸铁锂等活性材料。可将活性材料(例如锰酸锂、磷酸铁锂)、粘结剂、导电剂及溶剂制成浆料，然后将浆料涂布在第一集流体141的两个表面，浆料固化后形成第一活性物质层142。
第一集流体141仅部分区域涂覆有第一活性物质层142。第一活性物质层142以及第一集流体141的涂覆有第一活性物质层142的区域形成第一极片14的第一涂覆区，第一集流体141未涂覆第一活性物质层142的区域形成第一未涂覆区。参照图4，第一未涂覆区为多个且间隔布置。
同样地，第二极片15包括第二集流体和涂覆于第二集流体表面的第二活性物质层。第二极片15可为负极极片，第二集流体为铜箔，第二活性物质层包括石墨或硅等活性材料。
第二集流体仅部分区域涂覆有第二活性物质层。第二活性物质层以及第二集流体的涂覆有第二活性物质层的区域形成第二极片的第二涂覆区，第二集流体未涂覆第二活性物质层的区域形成第二未涂覆区。第二未涂覆区为多个且间隔布置。
当第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕成型时，第一涂覆区、隔膜16以及第二涂覆区形成电极组件1的主体部11，所述多个第一未涂覆区层叠在一起并形成电极组件1的第一极耳12，所述多个第二未涂覆区层叠在一起并形成电极组件1的第二极耳13。第一极耳12和第二极耳13分别位于主体部11沿横向X的两端。
为了将第一涂覆区和第二涂覆区完全隔开，隔膜13沿横向X的宽度大于第一涂覆区沿横向X的宽度以及第二涂覆区沿横向X的宽度；也就是说，隔膜13沿横向X的两端会超出第一涂覆区和第二涂覆区。当隔膜13卷绕成型后，隔膜13靠近第一极耳12的一端近似形成一个面，即主体部11的端面111。
卷绕成型后，各层隔膜13之间会留有缝隙；当电极组件11内部产气时，气体会从端面111处排出。同时，电解液也是从端面111处进入电极组件1的内部。
集流构件4连接第一极耳12和第一电极端子32。具体地，参照图1和图6，集流构件4包括基板41、支撑板42和端子连接板43，端子连接板43可通过焊接固定到第一电极端子32，基板41从端子连接板43的一端向下弯折。基板41设置于主体部11沿横向X的一侧且大体垂直于横向X。支撑板42从基板41沿纵向Y的端部延伸，且回折到基板41的远离主体部11的一侧。集流构件4为一体成型的金属构件。
基板41优选靠近主体部11的端面111设置，这样可以减小基板41和主体部11在横向X上占用的空间，提高空间利用率。
沿远离顶盖板31的方向，主体部11的一端超出基板41的一端。换句话说，沿高度方向Z，主体部11的下端高于基板41的下端；端面111的位于基板41下侧的区域未被基板41覆盖。
二次电池在正常工作过程中会产生微量的气体，如果基板41完全遮挡端面111，那么气体无法及时从电极组件1中排出，那么聚集在电极组件1内部的气体会增大第一极片14和第二极片15之间的间隙，影响电极组件1的性能。而在本申请中，气体可以从端面111的未被基板41覆盖的区域排出，从而降低气体的聚集。同时，电解液也可以从端面111的未被基板41覆盖的区域进入电极组件1的内部。
当二次电池出现热失控时，电极组件1的内部会大量产气，如果基板41完全遮挡端面111，那么气体无法及时从电极组件1中排出，引发安全隐患。而在本申请中，气体可以从端面111的未被基板41覆盖的区域排出，从而提高排气效率。
然而，当二次电池出现热失控时，电极组件1排出的气体温度高且压力大，气体会直接冲击在壳体2上；壳体2在高温的作用下容易变软。如果气体仅能够从端面111的位于基板41下侧的区域排出，那么壳体2受到冲击的面积较小，冲击力较大，所以壳体2容易在气体的作用下破裂，从而引发安全隐患。
为避免壳体2破裂，本申请优选在基板41设置通道，通道将主体部11的端面111与基板41远离主体部111的一侧的空间连通。通道可以增加排气线路，从而起到分流作用，减小高温气体的冲击力，避免壳体2破裂。
另外，电解液也可以经由所述通道进入电极组件1的内部，提高浸润性。
总之，本申请可以及时排出电极组件1的产气，降低安全隐患；同时，通过设置通道降低产气的冲击力，避免壳体2破裂，提高二次电池的安全性能。
为了提高空间利用率，基板41与主体部11之间的距离应尽可能的减小。具体地，基板41的内表面与主体部11之间的距离为0～5mm。优选地，基板41的内表面可直接与主体部11的端面111贴合，这样可以使空间利用率最大化。
当然，由于基板41的内表面与主体部11之间的距离较小，所以基板41会阻挡电极组件1的排气；不过，在本申请中，基板41上设有通道，气体可由通道中排出，因此，即使基板41的内表面直接与主体部11的端面111贴合，电极组件1中的气体也能够排出。
为了提高二次电池的容量，电极组件1通常设置为多个，所述多个电极组件1可包括第一电极组件和第二电极组件。
支撑板42为两个且分别从基板41沿纵向Y的两端延伸。参照图7，初始时，两个支撑板42可垂直于基板41，第一电极组件的第一极耳12可焊接到一个支撑板42，第二电极组件的第一极耳12可焊接到另一个支撑板42；参照图6，当焊接完成后，沿彼此靠近的方向弯折两个支撑板42，从而使两个支撑板42平行于基板41。通过弯折支撑板42，可以减小集流构件4在横向X上占用的空间，提高能量密度。
沿纵向Y，两个支撑板42之间留有间隙G，这样可以避免两个支撑板42在弯折时重叠。
参照图7，所述通道包括通孔411。电极组件1内部的产气可直接经由通孔411排出，避免产气聚集在电极组件1的内部，提高二次电池的安全性能。
所述通过411可为圆孔、方孔或其它形状的孔，优选地，通过411为多个并阵列布置。多个通孔411可以提供多个排气线路，从而及时排气。
通孔411的面积与端面111的被基板41遮挡的部分的面积之比1/5～1/3。如果所述面积比小于1/5，那么排气的效率偏低，高温气体的冲击力偏大，仍存在壳体2被冲破的风险。如果所述面积比大于1/3，那么会导致基板41的过流能力不足，局部产热严重，影响二次电池的性能。
下面对本申请的集流构件的其它实施例进行说明。为了简化描述，以下仅主要介绍其它实施例与第一实施例的不同之处，未描述的部分可以参照第一实施例进行理解。
图8为第二实施例的集流构件在成型前的示意图，图9为图8的集流构件在成型后的示意图，图10为图9沿线C-C作出的剖视图。
当电极组件1热失控时，产气沿着通孔411喷出；如果支撑板42覆盖通孔411，那么气体喷出时会受到支撑板42的阻挡，从而降低排气效率。因此，参照图8至图10，在第二实施例中，沿横向X，通孔411优选与间隙G相对。此时，喷出的气体能够直接穿过间隙G，从而提高排气效率。
沿纵向Y，间隙G的宽度应大于或等于0.1mm，如果间隙G过小，气体难以快速穿过间隙G，导致排气效率降低。在纵向Y上，通孔411的宽度应大于或等于间隙G的宽度。如果通孔411的宽度过小，气体也难以穿过通孔411，导致排气效率降低。
优选地，通孔411为条形孔且平行于间隙G，这样可以使通孔411与间隙G重叠的面积最大化，提高排气效率。
图11为第三实施例的集流构件在成型前的示意图，图12为图11的集流构件在成型后的示意图，图13为图12沿线D-D作出的剖视图。
参照图11至图13，与第一实施例相比，第三实施例利用凹槽412代替通孔411。
具体地，在第三实施例中，所述通道包括凹槽412，凹槽412设置于基板41的靠近主体部11的内表面，且凹槽412的一端延伸到基板41的边缘。即使基板41的内表面直接与主体部11的端面111贴合，电极组件1的产气也能够沿着凹槽412流动到电极组件1的外部。
凹槽412延伸到基板41的远离顶盖板31的一端。凹槽412沿高度方向Z延伸，且凹槽412的下端与基板41和壳体2之间的空间连通。电极组件1的产气可沿着凹槽412流动并排出到基板41下侧的空间。
沿横向X，凹槽412的深度为0.5cm～2cm。如果凹槽412的深度小于0.5cm，那么凹槽412的截面积偏小，排气效率偏低；如果凹槽412的深度大于2cm，会导致基板41的厚度偏大，增大基板41占用的空间。
基板41在远离主体部11的外表面形成凸起413，凹槽412形成于凸起413的靠近主体部11的一侧。可通过冲压基板41，在基板41的内表面形成凹槽412，在基板41的外表面形成凸起413。
图14为第四实施例的集流构件的示意图。参照图14，第四实施例与第三实施例的区别在于凸起413的位置。
具体地，凸起413延伸到间隙G内，换句话说，在纵向Y上，凸起413位于两个支撑板42之间。在横向X上，凸起413占用的空间与支撑板42占用的空间重叠，从而减小集流构件4整体占用的空间，提高空间利用率。
图15为第五实施例的集流构件的示意图。参照图15，与第四实施例相比，第五实施例的通道还包括通孔411，通孔411设置于凸起413并与凹槽412连通。
当电极组件1产气时，气体既可以沿着凹槽412排出，也可以沿着通孔411排出，从而进一步提高排气效率。
Claims (10)
1.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件(1)、壳体(2)、顶盖组件(3)以及集流构件(4)；
电极组件(1)收容于壳体(2)内且包括主体部(11)和第一极耳(12)，第一极耳(12)从主体部(11)沿横向(X)的一端延伸；
顶盖组件(3)包括顶盖板(31)和设置于顶盖板(31)的第一电极端子(32)，顶盖板(31)连接于壳体(2)；
集流构件(4)连接第一极耳(12)和第一电极端子(32)；
集流构件(4)包括基板(41)和支撑板(42)，基板(41)设置于主体部(11)沿横向(X)的一侧，支撑板(42)从基板(41)沿纵向(Y)的端部延伸；第一极耳(12)连接于支撑板(42)；
沿远离顶盖板(31)的方向，主体部(11)的一端超出基板(41)的一端；
基板(41)设有通道，通道将主体部(11)的端面(111)与基板(41)远离主体部(11)的一侧的空间连通。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述通道包括通孔(411)；
通孔(411)的面积与端面(111)的被基板(41)遮挡的部分的面积之比1/5～1/3。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，
支撑板(42)为两个且分别从基板(41)沿纵向(Y)的两端延伸；
两个支撑板(42)朝彼此靠近的方向弯折并延伸到基板(41)远离主体部(11)的一侧；
沿纵向(Y)，两个支撑板(42)之间留有间隙(G)；
在横向(X)上，通孔(411)与间隙(G)相对。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，在纵向(Y)上，通孔(411)的宽度大于或等于间隙(G)的宽度，且间隙(G)的宽度大于或等于0.1mm。
5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
所述通道包括凹槽(412)，凹槽(412)设置于基板(41)的靠近主体部(11)的内表面，且凹槽(412)的一端延伸到基板(41)的边缘。
6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，凹槽(412)的深度为0.5cm～2cm。
7.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，凹槽(412)延伸到基板(41)的远离顶盖板(31)的一端。
8.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，
支撑板(42)为两个且分别从基板(41)沿纵向(Y)的两端延伸；
两个支撑板(42)朝彼此靠近的方向弯折并延伸到基板(41)远离主体部(11)的一侧；
沿纵向(Y)，两个支撑板(42)之间留有间隙(G)；
基板(41)在远离主体部(11)的外表面形成凸起(413)，凹槽(412)形成于凸起(413)的靠近主体部(11)的一侧；
凸起(413)延伸到间隙(G)内。
9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，所述通道还包括通孔(411)，通孔(411)设置于凸起(413)并与凹槽(412)连通。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，基板(41)的内表面与主体部(11)之间的距离为0～5mm。
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