CN209104289U - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二次电池，包括电极组件、壳体、顶盖板、第一电极端子、转接构件以及密封件。电极组件收容于壳体内，顶盖板连接于壳体且具有第一端子孔。第一电极端子设置于顶盖板上方并覆盖第一端子孔，且第一电极端子具有通孔。转接构件伸入通孔并连接第一电极端子和电极组件。密封件位于第一电极端子和转接构件之间并密封通孔。

Description

二次电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池。

背景技术

二次电池通常包括电极组件、收容电极组件的壳体以及固定于壳体的顶盖组件，顶盖组件的顶盖板将壳体密封。顶盖组件还包括凸出于顶盖板的电极端子，用于与外部设备电连接。为了提高二次电池的能量密度，可以将电极端子设置到顶盖板外侧，以避免电极端子占用二次电池的内部空间。而为了实现电极组件的充放电，电极端子需要通过转接构件与电极组件的极耳电连接。由于电极端子具有较大的厚度，所以为了降低焊接难度，激光会作用在转接构件上，在激光焊接过程中会产生金属屑，金属屑容易溅射到电极组件内部，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，其能避免金属屑进入二次电池内部，提高二次电池的安全性能和能量密度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池，包括电极组件、壳体、顶盖板、第一电极端子、转接构件以及密封件。电极组件收容于壳体内，顶盖板连接于壳体且具有第一端子孔。第一电极端子设置于顶盖板上方并覆盖第一端子孔，且第一电极端子具有通孔。转接构件伸入通孔并连接第一电极端子和电极组件。密封件位于第一电极端子和转接构件之间并密封通孔。

转接构件包括第一部分和第二部分，第二部分设置于第一电极端子的靠近电极组件的一侧，第一部分从第二部分远离电极组件的上表面延伸并伸入通孔。第一部分连接于第一电极端子。密封件环绕在第一部分的外侧并夹持于第一电极端子和第二部分之间。

第一电极端子的下表面设有第一凹槽，密封件至少部分嵌入第一凹槽内；和/或，第二部分的上表面设有第二凹槽，密封件至少部分嵌入第二凹槽内。

所述二次电池还包括连接构件，连接构件包括主体部和连接部。主体部设置于顶盖板的靠近电极组件的一侧并连接于电极组件，连接部与主体部相连并伸入第一端子孔。第二部分位于连接部和第一电极端子之间，且第二部分固定于连接部。

密封件覆盖第一电极端子的下表面，且密封件远离第一部分的外缘夹持于第一电极端子和顶盖板之间。

第一电极端子包括第一端子板和第二端子板，第一端子板位于第二端子板的远离顶盖板的一侧并连接于第二端子板，且第一端子板的材质与第二端子板的材质不同。

第二端子板的下表面设有第一凹槽，且密封件至少部分嵌入第一凹槽内。

第一部分包括第一基体区，第一基体区位于通孔内并连接于第一端子板，且第一基体区的材质与第一端子板的材质相同，第一基体区的材质与第二部分的材质不同。

第一基体区的材质与第一端子板的材质均为铝，第二端子板的材质和第二部分的材质均为铜。

沿远离电极组件的方向，第一部分的上表面不高于第一电极端子的上表面。

通孔包括第一孔和第二孔，沿靠近电极组件的方向，第一孔的孔径逐渐减小，第二孔的孔径逐渐增大。

本实用新型的有益效果如下：在本申请中，转接构件伸入通孔内，所以可以从二次电池的外部焊接转接构件和第一电极端子；焊接时，壳体可以保护电极组件，避免焊接产生的金属屑溅射到电极组件内部，提高二次电池的安全性能。本申请沿着转接构件和第一电极端子的交界处进行对接焊接，与现有技术的穿透焊接相比，所需要的能量较小，从而降低焊接难度。由于密封件将通孔密封，所以焊接产生的金属屑无法沿着转接构件和第一电极端子之间的缝隙进入二次电池内部，从而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第一实施例的示意图。

图2为图1的二次电池的一分解图。

图3为图1的二次电池的另一分解图，其中电极组件和壳体省略。

图4为图2的电极组件的剖视图。

图5为图4的第一极片在展开状态的示意图。

图6为图5沿线A-A作出的剖视图。

图7为图1的二次电池的剖视图。

图8为图7的方框部分的放大图。

图9为图8的第一电极端子的示意图。

图10为图8的转接构件的示意图。

图11为根据本实用新型的二次电池的第二实施例的示意图。

图12为根据本实用新型的二次电池的第三实施例的示意图。

图13为根据本实用新型的二次电池的第四实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1电极组件 52连接部

11第一极片 53凹部

111第一集流体 6转接构件

112第一活性物质层 61第一部分

12第二极片 611第一基体区

13隔膜 612第二基体区

14第一极耳 62第二部分

15第二极耳 7密封件

2壳体 8第二电极端子

3顶盖板 9密封圈

31第一端子孔 H通孔

32第二端子孔 H1第一孔

33注液孔 H2第二孔

4第一电极端子 G1第一凹槽

41第一端子板 G2第二凹槽

42第二端子板 X长度方向

5连接构件 Y厚度方向

51主体部 Z高度方向

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”是指两个或两个以上。除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”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”。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。

参照图1至图3，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、顶盖板3、第一电极端子4、转接构件6、密封件7及第二电极端子8。

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。

顶盖板3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3可为金属板，且通过焊接的方式连接于壳体2。顶盖板3具有贯通的第一端子孔31、第二端子孔32和注液孔33。在二次电池的成型过程中，可通过注液孔33向壳体2内注入电解液；当与注液孔33相关的工序完成后，在顶盖板3上焊接密封片，以将注液孔33密封。

第一电极端子4可通过连接件设置到顶盖板3上方(也就是顶盖板3的远离电极组件1的一侧)，且第一电极端子4从上方覆盖第一端子孔31。第一电极端子4和顶盖板3之间可设置密封圈9，密封圈9将第一端子孔31密封。同样地，第二电极端子8设置于顶盖板3上方并覆盖第二端子孔32，第二电极端子8和顶盖板3之间也设有密封圈9。

参照图4，电极组件1包括第一极片11、第二极片12以及隔膜13，隔膜13设置于第一极片11和第二极片12之间。电极组件1通过螺旋地卷绕

第一极片11、第二极片12和隔膜13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11电连接于第一电极端子4，第二极片12电连接于第二电极端子8。

参照图5和图6，第一极片11包括第一集流体111和涂覆于第一集流体111表面的第一活性物质层112。第一集流体111和第一活性物质层112的材料依照第一极片11的极性确定。在第一实施例中，第一极片11可为负极极片，对应地，第一集流体111为铜箔，第一活性物质层112包括石墨或硅等活性材料。

第一集流体111仅部分区域涂覆有第一活性物质层112。第一活性物质层112以及第一集流体111的涂覆有第一活性物质层112的区域形成第一极片11的第一涂覆区，第一集流体111未涂覆第一活性物质层112的区域形成第一未涂覆区。参照图5，第一未涂覆区为多个且间隔布置。当电极组件1卷绕成型后，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14，第一极耳14电连接于转接构件6。

第二极片12与第一极片11的结构类似，其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。由于第二极片12为正极极片，所以第二集流体为铝箔，第二活性物质层包括锰酸锂或磷酸铁锂等活性材料。

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并层叠在一起，以形成电极组件1的第二极耳15。

第一电极端子4具有通孔H，通孔H沿高度方向Z延伸并贯通第一电极端子4。参照图7和图8，转接构件6伸入通孔H。转接构件6远离电极组件1的一端可通过激光焊接固定于第一电极端子4；具体地，激光可以沿着转接构件6和第一电极端子4的交界处移动，从而将转接构件6焊接到第一电极端子4。转接构件6靠近电极组件1的一端可电连接于电极组件1的第一极片11。

沿靠近电极组件1的方向(也就是图8中向下的方向)，转接构件6的下表面不超出顶盖板3的下表面；也就是说，转接构件6收容在通孔H和第一端子孔31内，不占用壳体2内部的空间，从而为电解液和电极组件1预留出更多的空间，提高能量密度。

密封件7位于第一电极端子4和转接构件6之间并密封通孔H。由于密封件7设置在第一电极端子4和转接构件6之间，所以不会占用壳体2内部的空间，从而提高能量密度。

在装配时，可先将转接构件6和电极组件1连接在一起，然后将转接构件6伸入第一电极端子4的通孔H，并通过粘接、点焊、铆接等方式将转接构件6和第一电极端子4预固定，再将电极组件1装入壳体2内，最后再焊接转接构件6和第一电极端子4。

在本申请中，转接构件6伸入通孔H内，所以可以从二次电池的外部焊接转接构件6和第一电极端子4；焊接时，壳体2可以保护电极组件1，避免焊接产生的金属屑溅射到电极组件1内部，提高二次电池的安全性能。本申请沿着转接构件6和第一电极端子4的交界处进行对接焊接，与现有技术的穿透焊接相比，所需要的能量较小，从而降低焊接难度。由于密封件7将通孔H密封，所以焊接产生的金属屑无法沿着转接构件6和第一电极端子4之间的缝隙进入二次电池内部，从而提高二次电池的安全性能。另外，转接构件6和密封件7不占用壳体2内部的空间，从而提高二次电池的能量密度。

转接构件6包括第一部分61和第二部分62，第二部分62设置于第一电极端子4的靠近电极组件1的一侧，第一部分61从第二部分62远离电极组件1的上表面延伸并伸入通孔H。第一部分61远离第二部分62的一端通过激光焊接固定到第一电极端子4。

密封件7环绕在第一部分61的外侧并夹持于第一电极端子4和第二部分62之间。第一电极端子4和第二部分62通过压缩密封件7，实现通孔H的密封。

为了满足过流要求，第一极耳14通常具有较大的宽度；同时，为了满足容量要求，二次电池内部通常设置有多个电极组件1，多个电极组件1的第一极耳14可能难以直接伸入第一端子孔31，也就是说，第一极耳14难以与第二部分62直接相连，因此，优选地，本申请设置有连接转接构件6和第一极耳14的连接构件5。

具体地，连接构件5包括主体部51和连接部52。主体部51设置于顶盖板3的靠近电极组件1的一侧，也就是顶盖板3的下侧。主体部51连接于电极组件1。连接部52与主体部51相连并伸入第一端子孔31。第二部分62位于连接部52和第一电极端子4之间，且第二部分62固定于连接部52。

其中，电极组件1的第一极耳14可通过超声波焊接固定于主体部51，第二部分62可通过激光焊接固定于连接部52。连接部52在靠近电极组件1的一侧形成有凹部53。连接构件5可通过冲压金属板制成，冲压的位置形成连接部52和凹部53。

为了简化密封件7的装配工艺，可在第一电极端子4的下表面(即朝向第二部分62的表面)设置第一凹槽G1。在装配时，将密封件7至少部分嵌入到第一凹槽G1内，从而实现密封件7的定位。当然，可替代地，也可以在第二部分62的上表面(即朝向第一电极端子4的表面)设置第二凹槽G2，在装配时，将密封件7至少部分嵌入到第二凹槽G2内。优选地，本申请同时设置彼此相对的第一凹槽G1和第二凹槽G2。

第一部分61的形状与通孔H的形状对应，第一部分61与通孔H的孔壁之间留有配合间隙。如果配合间隙过大，焊接时形成的焊接区容易凹陷，同时也容易导致激光漏过，造成内部的结构被烧坏。因此，优选地，所述配合间隙小于0.2mm。

参照图9，通孔H包括上下设置的第一孔H1和第二孔H2，第一孔H1从第一电极端子4的上表面向下延伸，第二孔H2从第一孔H1的下端向下延伸并延伸至第一电极端子4的下表面。第一孔H1可为等径孔或变径孔，第二孔H2可为等径孔或变径孔，第一孔H1的最大孔径大于第二孔H2的最小孔径。

由于第一孔H1的最大孔径大于第二孔H2的最小孔径，所以第一部分61的位于第一孔H1的区域和第二部分62可以上下夹持第一电极端子4，从而实现第一部分61与第一电极端子4的预固定。

例如，第一孔H1可为锥形孔，第一孔H1的孔径沿靠近电极组件1的方向逐渐减小；第二孔H2为锥形孔，第二孔H2的孔径沿靠近电极组件1的方向逐渐增大。初始时，第一部分61可为锥形，当第一部分61插入第二孔H2和第一孔H1后，通过挤压使第一部分61的位于第一孔H1中的部分扩大变形，从而将第一部分61铆接到第一电极端子4。锥形的第二孔H2可以简化第一部分61插入过程，有助于转接构件6和第一电极端子4的装配。

沿远离电极组件1的方向，第一部分61的上表面(即第一部分61的露出到二次电池外部的表面)不高于第一电极端子4的上表面(即第一电极端子4的露出到二次电池外部的表面)。这样可以避免第一部分61增大二次电池的整体高度。

下面详述本实施例的二次电池的装配过程：(一)利用激光焊接或搅拌摩擦焊将连接构件5的连接部52固定到转接构件6的第二部分62。(二)利用超声波焊接将电极组件1的第一极耳14固定到连接构件5的主体部51。(三)将密封件7放入第二凹槽G2，然后将转接构件6的第一部分61伸入通孔H，将密封件7嵌入第一凹槽G1；其中，第一电极端子4已经预先固定到顶盖板3。(四)通过挤压将第一部分61铆接到第一电极端子4上，实现第一部分61和第一电极端子4的预固定，避免第一部分61和第一电极端子4在后续的工序中移动。(五)将电极组件1装入壳体2内，并焊接顶盖板3和壳体2；(六)将第一部分61和第一电极端子4焊接在一起。

其中，在步骤(一)中，连接构件5和转接构件6预先焊接，所以产生的金属屑不会溅射到电极组件1中。当然，可替代地，连接构件5和转接构件6也可为一体成型的构件。在步骤(六)中，沿着第一部分61和第一电极端子4的交界处焊接一圈，从而从外部实现通孔H的密封。

在二次电池的应用领域中，通常会利用汇流排将多个电池连接在一起，以形成电池模组；其中，汇流排一般通过激光焊接与二次电池的电极端子相连，而现有汇流排大多由铝(包括铝合金)制成。

而由于同种材质容易焊接，因此，第一电极端子4的与汇流排焊接的部分需要为铝；但是，由于第一极片11为负极极片(负极极片的第一集流体111为铜箔)，所以第一电极端子4处于低电位状态，如果铝直接与电解液接触，铝容易出现电化学腐蚀。

为避免第一电极端子4被腐蚀，本申请将第一电极端子4设置为双层结构。具体地，参照图9，第一电极端子4包括第一端子板41和第二端子板42，第一端子板41位于第二端子板42的远离顶盖板3的一侧并连接于第二端子板42，且第一端子板41的材质与第二端子板42的材质不同。

第一端子板41用于与汇流排焊接，所以第一端子板41的材质可为铝；而第二端子板42位于第一端子板41的内侧，容易与电解液接触，因此，第二端子板42优选采用不易腐蚀的材料，例如铜。第一端子板41和第二端子板42可通过冷轧法、热轧法、爆炸复合法或爆炸轧制法等方式复合为一体。

在本申请中，密封件7将通孔H密封，密封圈9将第一端子孔31密封，因此，密封件7、密封圈9及第二端子板42将第一端子板41与电解液完全隔开，从而避免第一端子板41被腐蚀。

为避免第一端子板41接触电解液，第一凹槽G1的深度需要小于第二端子板42的厚度，也就是说，第一凹槽G1设置于第二端子板42中。

由于第一端子板41焊接于转接构件6，因此，电流经由连接构件5、转接构件6和第一端子板41流入汇流排，也就是说，第二端子板42仅是为了阻挡电解液，不起到过电流的作用，所以第二端子板42可具有较小的厚度。

优选地，第二端子板42的厚度可为0.5mm～2mm。如果第二端子板42的厚度小于0.5mm，那么不易在第二端子板42上设置第一凹槽G1；与铝相比，铜的成本较高，因此，如果第二端子板42的厚度大于2mm，将会导致成本过高。

第一极耳14是由多个第一未涂覆区形成，而各第一未涂覆区为铜箔；为了便于焊接第一极耳14和连接构件5，连接构件5的材质为铜。而转接构件6需要连接铜质的连接构件5和铝质的第一端子板41，因此，如果转接构件6由同种材质制成，将会增大焊接难度。因此，优选地，本申请将转接构件6设置为铜铝复合结构。

第一部分61包括第一基体区611，第一基体区611位于通孔H内并连接于第一端子板41，且第一基体区611的材质与第一端子板41的材质相同。第一基体区611可由铝制成，从而降低第一基体区611和第一端子板41的焊接难度。

第二部分62的材质与第一基体区611的材质不同，例如，第二部分62的材质可为铜，以便于与连接构件5焊接，同时避免被电解液腐蚀。

第一基体区611和第二部分62通过冷轧法、热轧法、爆炸复合法或爆炸轧制法等方式复合为一体。

当然，第一部分61还可包括第二基体区612，第二基体区612连接第一基体区611和第二部分62。其中，第二基体区612的材质可与第二部分62相同，也可与第一基体区611的材质相同。

优选地，第二基体区612与第二部分62的材质相同且一体形成，第二基体区612与第一基体区611复合为一体。第一基体区611和第二基体区612的复合界面与第一端子板41和第二端子板42的复合界面齐平。

下面对本申请的二次电池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。

参照图11，与第一实施例相比，第二实施例的第一电极端子4整体由铝制成。为了避免第一电极端子4被电解液腐蚀，密封件7覆盖第一电极端子4的下表面，以将第一电极端子4与电解液完全隔开。

由于密封件7需要完全覆盖第一电极端子4的下表面，所以密封件7远离第一部分61的外缘会延伸到第一电极端子4和顶盖板3之间；第一电极端子4和顶盖板3通过压缩密封件7可以实现第一端子孔31的密封；第二部分62和第一电极端子4通过压缩密封件7实现通孔H的密封。对应地，第一实施例中的密封圈9可以省略。

参照图12，与第一实施例相比，第三实施例的第一孔H1和第二孔H2均为等径孔，且第一孔H1的孔径大于第二孔H2的孔径。在装配时，当第一部分61插入第二孔H2和第一孔H1后，通过挤压使第一部分61的位于第一孔H1中的部分扩大变形，从而将第一部分61铆接到第一电极端子4。

参照图13，与第一实施例相比，第四实施例的第一极片11为正极极片，第一集流体111为铝箔。对应地，第一极耳14为铝箔。而由于第一极片11为正极极片，所以第一电极端子4、连接构件5和转接构件6均处于高电位，不会被电解液腐蚀，因此，在第四实施例中，连接构件5和转接构件6均由同种材质制成。

Claims (11)

1.一种二次电池，其特征在于，包括电极组件(1)、壳体(2)、顶盖板(3)、第一电极端子(4)、转接构件(6)以及密封件(7)；

电极组件(1)收容于壳体(2)内，顶盖板(3)连接于壳体(2)且具有第一端子孔(31)；

第一电极端子(4)设置于顶盖板(3)上方并覆盖第一端子孔(31)，且第一电极端子(4)具有通孔(H)；

转接构件(6)伸入通孔(H)并连接第一电极端子(4)和电极组件(1)；

密封件(7)位于第一电极端子(4)和转接构件(6)之间并密封通孔(H)。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

转接构件(6)包括第一部分(61)和第二部分(62)，第二部分(62)设置于第一电极端子(4)的靠近电极组件(1)的一侧，第一部分(61)从第二部分(62)远离电极组件(1)的上表面延伸并伸入通孔(H)；

第一部分(61)连接于第一电极端子(4)；

密封件(7)环绕在第一部分(61)的外侧并夹持于第一电极端子(4)和第二部分(62)之间。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，

第一电极端子(4)的下表面设有第一凹槽(G1)，密封件(7)至少部分嵌入第一凹槽(G1)内；和/或

第二部分(62)的上表面设有第二凹槽(G2)，密封件(7)至少部分嵌入第二凹槽(G2)内。

4.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，

所述二次电池还包括连接构件(5)，连接构件(5)包括主体部(51)和连接部(52)；

主体部(51)设置于顶盖板(3)的靠近电极组件(1)的一侧并连接于电极组件(1)，连接部(52)与主体部(51)相连并伸入第一端子孔(31)；

第二部分(62)位于连接部(52)和第一电极端子(4)之间，且第二部分(62)固定于连接部(52)。

5.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，密封件(7)覆盖第一电极端子(4)的下表面，且密封件(7)远离第一部分(61)的外缘夹持于第一电极端子(4)和顶盖板(3)之间。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，第一电极端子(4)包括第一端子板(41)和第二端子板(42)，第一端子板(41)位于第二端子板(42)的远离顶盖板(3)的一侧并连接于第二端子板(42)，且第一端子板(41)的材质与第二端子板(42)的材质不同。

7.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，第二端子板(42)的下表面设有第一凹槽(G1)，且密封件(7)至少部分嵌入第一凹槽(G1)内。

8.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，

第一部分(61)包括第一基体区(611)，第一基体区(611)位于通孔(H)内并连接于第一端子板(41)，且第一基体区(611)的材质与第一端子板(41)的材质相同，第一基体区(611)的材质与第二部分(62)的材质不同。

9.根据权利要求8所述的二次电池，其特征在于，第一基体区(611)的材质与第一端子板(41)的材质均为铝，第二端子板(42)的材质和第二部分(62)的材质均为铜。

10.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿远离电极组件(1)的方向，第一部分(61)的上表面不高于第一电极端子(4)的上表面。

11.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，通孔(H)包括第一孔(H1)和第二孔(H2)，沿靠近电极组件(1)的方向，第一孔(H1)的孔径逐渐减小，第二孔(H2)的孔径逐渐增大。