CN209401731U - 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、顶盖组件以及绝缘构件。电极组件的外表面包括两个第一表面和两个第二表面，两个第一表面分别位于电极组件沿厚度方向的两端。第二表面从第一表面沿宽度方向的端部延伸，且第一表面和第二表面之间形成相交线。壳体具有开口并形成容纳腔，电极组件位于壳体的容纳腔内，顶盖组件连接于壳体的开口并密封壳体。绝缘构件包括两个第一绝缘片，且两个第一绝缘片分别设置于电极组件沿厚度方向的两侧。第一绝缘片包括第一部分，沿宽度方向，第一部分的边缘不超出相交线。

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
二次电池包括电极组件和用于收容电极组件的壳体。在装配二次电池的过程中，会在壳体的内部残留金属异物，在电极组件膨胀时，金属异物容易刺破电极组件的隔膜并刺伤电极组件的极片，从而引发短路风险。
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，其能降低短路风险，提高安全性能。
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、顶盖组件以及绝缘构件。电极组件的外表面包括两个第一表面和两个第二表面，两个第一表面分别位于电极组件沿厚度方向的两端。第二表面从第一表面沿宽度方向的端部延伸，且第一表面和第二表面之间形成相交线。壳体具有开口并形成容纳腔，电极组件位于壳体的容纳腔内，顶盖组件连接于壳体的开口并密封壳体。绝缘构件包括两个第一绝缘片，且两个第一绝缘片分别设置于电极组件沿厚度方向的两侧。第一绝缘片包括第一部分，沿宽度方向，第一部分的边缘不超出相交线。
第一绝缘片还包括第二部分，第二部分设置于第一部分靠近顶盖组件的一侧。沿宽度方向，第二部分的边缘超出第一部分的边缘。
沿宽度方向，第二部分的边缘超出相交线。
壳体包括第一侧壁和第二侧壁，第一侧壁与第一表面相对设置，第二侧壁与第二表面相对设置。在宽度方向上，第二表面至少部分区域比第二部分更靠近第二侧壁。
第一绝缘片还包括设置于第一部分与第二部分之间的第三部分，沿靠近第一部分的方向，第三部分沿宽度方向的尺寸逐渐减小。
沿高度方向，第一部分的尺寸与第一绝缘片的尺寸的比值为0.2～0.8。
所述二次电池还包括胶带，胶带设置于第一部分和电极组件的外侧，并分别与第一部分和第二表面粘接。
沿高度方向，胶带的尺寸与第一部分的尺寸之比为0.2～0.9。
电极组件包括沿厚度方向排列的多个电极单元，电极单元为卷绕式结构且为扁平状。各电极单元沿宽度方向的端部具有弧形面，第二表面包括所述多个电极单元的弧形面。
顶盖组件包括顶盖板，顶盖板连接于壳体。绝缘构件还包括第二绝缘片，第二绝缘片固定于顶盖板的靠近电极组件的一侧。第二绝缘片与第一绝缘片相连。
本实用新型的有益效果如下：本申请的第一绝缘片可以保护电极组件，避免金属异物刺破电极组件，降低短路风险，提高安全性能。同时，第一绝缘片的第一部分贴合于第一表面，可在一定程度上减小第一绝缘片在电极组件与壳体装配时的损伤，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一示意图。
图2为根据本实用新型的二次电池的另一示意图，其中壳体省略。
图3为图2的二次电池的正视图。
图4为图2的二次电池的侧视图。
图5为根据本实用新型的二次电池的电极组件的示意图。
图6为图5的二次电池的剖视图。
图7为根据本实用新型的电极组件的电极单元的示意图。
图8为根据本实用新型的二次电池的绝缘构件的示意图。
图9为图8的绝缘构件的俯视图。
其中，附图标记说明如下：
1电极组件 33连接片
11第一表面 4绝缘构件
12第二表面 41第一绝缘片
13电极单元 411第一部分
131弧形面 412第二部分
132主面 413第三部分
2壳体 42第二绝缘片
21第一侧壁 421通孔
22第二侧壁 5胶带
3顶盖组件 X宽度方向
31顶盖板 Y厚度方向
32电极端子 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”、“第三”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”是两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”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。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和图2，在一实施例中，本申请的二次电池包括电极组件1、壳体2、顶盖组件3以及绝缘构件4。
壳体2内部形成有容纳腔，以收容电极组件1和电解液。壳体2一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到壳体2内。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成。壳体2可为棱柱形，具体地，壳体2包括第一侧壁21、第二侧壁22和底壁，第一侧壁21为两个且分别设置于电极组件1沿厚度方向Y的两侧，第二侧壁22为两个且分别设置于电极组件1沿宽度方向X的两侧，两个第一侧壁21和两个第二侧壁22连接在一起并形成近似矩形的框体。底壁设置于第一侧壁21和第二侧壁22的下侧且连接于第一侧壁21和第二侧壁22，底壁、两个第一侧壁21和两个第二侧壁22围成壳体2的容纳腔。
参照图4，顶盖组件3包括顶盖板31、电极端子32和连接片33。顶盖板31连接于壳体2并覆盖壳体2的开口，以将壳体2的开口密封。电极端子32设置于顶盖板31，连接片33连接电极端子32和电极组件1。在高度方向Z上，顶盖板31和壳体2的底壁分别位于电极组件1的两侧。
电极组件1是二次电池实现充放电功能的核心部件。电极组件1可包括一个或多个电极单元13，各电极单元13包括正极片、负极片和隔膜，隔膜将正极片和负极片隔开。电极单元13可通过螺旋地卷绕正极片、负极片和隔膜而形成，且电极单元13经过压力按压形成扁平状结构。参照图7，电极单元13的表面包括弧形面131和主面132，主面132位于电极单元13沿厚度方向Y的两端，且主面132大体为平面。弧形面131位于电极单元13沿宽度方向X的两端，且弧形面131连接两个主面132，另外，弧形面131的至少部分为弧形。
为了提高二次电池的容量，本申请的电极组件1优选包括多个电极单元13，且所述多个电极单元13沿厚度方向Y层叠设置。相邻的两个电极单元13的主面132彼此接触。
电极组件1的外表面包括两个第一表面11和两个第二表面12，两个第一表面11分别位于电极组件1沿厚度方向Y的两端。各第二表面12从第一表面11沿宽度方向X的端部延伸。两个第二表面12分别位于电极组件1沿宽度方向X的两端，且各第二表面12的两端分别与两个第一表面11相连。
在本实施例中，电极组件1的多个电极单元13层叠设置，因此，在所述多个电极单元13的所有主面132中，最靠近一个第一侧壁21的一个主面132露出，最靠近另一个第一侧壁21的另一个主面132露出。露出的两个主面132则分别为电极组件1的两个第一表面11。另外，所述“露出”是相对于电极组件1整体而言。
相邻的电极单元13的弧形面131之间留有间隙，所以各电极单元13的弧形面131不会被其它电极单元13覆盖，因此，所述多个电极单元13的弧形面131均露出。一个第二表面12包括所述多个电极单元13沿宽度方向X一端的弧形面131，另一个第二表面12包括所述多个电极单元13沿宽度方向X另一端的弧形面131。
在本申请中，两个第一表面11分别位于电极组件1沿厚度方向Y的两端，而两个第二表面12分别位于电极组件1沿宽度方向X的两端，第一表面11和第二表面12彼此相交，所以第一表面11和第二表面12的交界处会形成相交线L。
为了提高能量密度，电极组件1与壳体2之间预留的间隙较小，特别是第一表面11和第一侧壁21之间的间隙。电极组件1在工作过程中会膨胀，膨胀时电极组件1会挤压壳体2。而在装配二次电池的过程中，壳体2的内部会残留金属异物，金属异物容易刺破电极组件1，引发短路风险。
本申请优选在壳体2内设置绝缘构件4，绝缘构件4包括两个第一绝缘片41，且两个第一绝缘片41分别设置于电极组件1沿厚度方向Y的两侧。优选地，两个第一绝缘片41分别贴合并固定于两个第一表面11。第一绝缘片41可以保护电极组件1，避免金属异物刺破电极组件1，降低短路风险，提高安全性能。
可通过在外侧缠绕胶带5来将第一绝缘片41固定到电极组件1上。如果第一绝缘片41整体超出相交线L，那么第一绝缘片41超出相交线L的部分无法与第二表面12紧密贴合；而由于第一绝缘片41具有一定的刚度，第一绝缘片41容易在胶带5的作用下翘曲变形，影响电极组件1的入壳，降低第一绝缘片41与电极组件1的连接强度。
优选地，第一绝缘片41包括第一部分411，沿宽度方向X，第一部分411的边缘E2不超出相交线L。在宽度方向X上，第一部分411的尺寸小于或等于第一表面11的尺寸。在此补充的是，以第一部分411沿宽度方向X的中心为基准，在宽度方向X上，第一部分411沿正方向的边缘E2不超出位于第一表面11沿正方向的端部处的相交线L，第一部分411沿反方向的边缘E2不超出位于第一表面11沿反方向的端部处的相交线L。
在本申请中，第一部分411整体贴合于第一表面11，在第一部分411上缠绕胶带5时，第一部分411不会变形，从而保证第一绝缘片41与电极组件1的连接强度。另外，在装配电极组件1和壳体2时，本申请还可在一定程度上减小第一绝缘片41的损伤，提高二次电池的安全性能。
具体地，胶带5设置于第一部分411和电极组件1的外侧，并分别与第一部分411和第二表面12粘接。
参照图3，第一绝缘片41还包括第二部分412，第二部分412设置于第一部分411靠近顶盖组件3的一侧。沿宽度方向X，第二部分412的边缘E1超出第一部分411的边缘E2。在宽度方向X上，第二部分412的尺寸大于第一部分411的尺寸。在此补充的是，以第一绝缘片41沿宽度方向X的中心为基准，在宽度方向X上，第二部分412沿正方向的边缘E1超出第一部分411沿正方向的边缘E2，第二部分412沿反方向的边缘E1超出第一部分411沿反方向的边缘E2。
连接片33设置在顶盖板31和电极组件1之间，而第二部分412可以将连接片33与壳体2隔开，避免短路。如果第二部分412的尺寸过小，连接片33可能会露出，引发安全风险，因此，本申请优选增大第二部分412的尺寸，以使第二部分412的尺寸大于第一部分411的尺寸。
沿宽度方向X，第二部分412的边缘E1超出相交线L。在此补充的是，以第二部分412沿宽度方向X的中心为基准，在宽度方向X上，第二部分412沿正方向的边缘E1超出位于第一表面11沿正方向的端部处的相交线L，第二部分412沿反方向的边缘E1超出位于第一表面11沿反方向的端部处的相交线L。电极组件1在工作过程中膨胀，第二表面12的靠近相交线L的区域也可能会受到壳体2的挤压；为了进一步降低安全风险，第二部分412沿宽度方向X的两个边缘E1均超出相交线L。
在本申请中，第一侧壁21与第一表面11相对设置，第二侧壁22与第二表面12相对设置。由于第二表面12包括多个弧形面131，所以第二表面12与第二侧壁22之间具有较大的间隙，不会受到第二侧壁22的压力。
在宽度方向X上，第二表面12至少部分区域比第二部分412更靠近第二侧壁22。此时，在宽度方向X上，第二部分412整体的尺寸小于电极组件1的尺寸；在将电极组件1放入壳体2的过程中，第二部分412的边缘E1不会与壳体2干涉。
第一绝缘片41还包括设置于第一部分411与第二部分412之间的第三部分413，沿靠近第一部分411的方向，第三部分413沿宽度方向X的尺寸逐渐减小。通过设置第三部分413，可以降低第一部分411与第二部分412之间的应力集中，防止第一绝缘片41撕裂。
第一绝缘片41通过第一部分411固定到电极组件1，如果第一部分411的尺寸过小，那么为胶带5预留的缠绕空间不足，导致第一绝缘片41与电极组件1的连接强度较低，第一绝缘片41容易脱离电极组件1。如果第一部分411的尺寸过大，那么第二部分412的尺寸就偏小，此时，在高度方向Z上，第二部分412难以覆盖顶盖板31与电极组件1之间的区域，顶盖板31与电极组件1之间的构件(例如连接片33)容易露出，引发安全隐患。因此，优选地，沿高度方向Z，第一部分411的尺寸D1与第一绝缘片41的尺寸D2的比值为0.2～0.8。
沿高度方向Z，胶带5的尺寸D3与第一部分411的尺寸D1之比为0.2～0.9。胶带5的尺寸越大，第一绝缘片41与电极组件1之间的连接强度也就越高，因此，优选地，胶带5的尺寸D3与第一部分411的尺寸D1之比不小于0.2。如果胶带5的尺寸过大，那么缠绕胶带5时，胶带5容易因误差缠绕到第三部分413，导致第一绝缘片41翘曲变形；另外，如果胶带5的尺寸过大，胶带5还会严重束缚电极组件1局部区域的膨胀，引发析锂风险；因此，胶带5的尺寸D3与第一部分411的尺寸D1之比不大于0.9。
参照图4、图8和图9，绝缘构件4还包括第二绝缘片42，第二绝缘片42固定于顶盖板31的靠近电极组件1的一侧。此时，第二绝缘片42将顶盖板31的靠近电极组件1的内表面绝缘，避免电极组件1、连接片33等构件与顶盖板31接触。第二绝缘片42可夹持于转接片33和顶盖板31之间。第二绝缘片42设有通孔421，电极端子32可穿过通孔421并与转接片33焊接。
第二绝缘片42的两端分别与第一绝缘片41相连。两个第一绝缘片41和第二绝缘片42形成U形结构。本申请的绝缘构件4一体成型，且能够在保护电极组件1的同时，实现顶盖板31的绝缘，有效地简化了二次电池的内部结构。
可替代地，本申请的电极组件1也可仅包括一个电极单元13，此时，电极组件1的第一表面11即为该电极单元13的主面132，电极组件1的第二表面12即为该电极单元13的弧形面131。

Claims (10)

1.一种二次电池，包括电极组件(1)、壳体(2)、顶盖组件(3)以及绝缘构件(4)；
电极组件(1)的外表面包括两个第一表面(11)和两个第二表面(12)，两个第一表面(11)分别位于电极组件(1)沿厚度方向(Y)的两端；
第二表面(12)从第一表面(11)沿宽度方向(X)的端部延伸，且第一表面(11)和第二表面(12)之间形成相交线(L)；
壳体(2)具有开口并形成容纳腔，电极组件(1)位于壳体(2)的容纳腔内，顶盖组件(3)连接于壳体(2)的开口并密封壳体(2)；
绝缘构件(4)包括两个第一绝缘片(41)，且两个第一绝缘片(41)分别设置于电极组件(1)沿厚度方向(Y)的两侧；
第一绝缘片(41)包括第一部分(411)，沿宽度方向(X)，第一部分(411)的边缘不超出相交线(L)。
2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
第一绝缘片(41)还包括第二部分(412)，第二部分(412)设置于第一部分(411)靠近顶盖组件(3)的一侧；
沿宽度方向(X)，第二部分(412)的边缘超出第一部分(411)的边缘。
3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，沿宽度方向(X)，第二部分(412)的边缘超出相交线(L)。
4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，
壳体(2)包括第一侧壁(21)和第二侧壁(22)，第一侧壁(21)与第一表面(11)相对设置，第二侧壁(22)与第二表面(12)相对设置；
在宽度方向(X)上，第二表面(12)至少部分区域比第二部分(412)更靠近第二侧壁(22)。
5.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，第一绝缘片(41)还包括设置于第一部分(411)与第二部分(412)之间的第三部分(413)，沿靠近第一部分(411)的方向，第三部分(413)沿宽度方向(X)的尺寸逐渐减小。
6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿高度方向(Z)，第一部分(411)的尺寸与第一绝缘片(41)的尺寸的比值为0.2～0.8。
7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述二次电池还包括胶带(5)，胶带(5)设置于第一部分(411)和电极组件(1)的外侧，并分别与第一部分(411)和第二表面(12)粘接。
8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，沿高度方向(Z)，胶带(5)的尺寸与第一部分(411)的尺寸之比为0.2～0.9。
9.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
电极组件(1)包括沿厚度方向(Y)排列的多个电极单元(13)，各电极单元(13)为卷绕式结构且为扁平状；
各电极单元(13)沿宽度方向(X)的端部具有弧形面，第二表面(12)包括所述多个电极单元(13)的弧形面。
10.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，
顶盖组件(3)包括顶盖板(31)，顶盖板(31)连接于壳体(2)；
绝缘构件(4)还包括第二绝缘片(42)，第二绝缘片(42)固定于顶盖板(31)的靠近电极组件(1)的一侧；
第二绝缘片(42)与第一绝缘片(41)相连。
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