CN209496906U - 顶盖组件及二次电池 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种顶盖组件及二次电池。顶盖组件包括顶盖板、电极端子、固定件和连接件。顶盖板具有电极引出孔，电极端子包括端子板，述端子板位于顶盖板的一侧且覆盖电极引出孔，固定件至少部分地包围端子板，以将端子板固定于固定件，连接件通过固定件与电极端子彼此隔开，且连接件与顶盖板相连接。连接件包括主体部，主体部设置有沿着主体部的顶部向下开设的第一槽，固定件的一部分位于第一槽中。利用本申请，端子板通过连接件和固定件牢固地固定于顶盖板上，避免了端子板和顶盖板发生分离，从而提升了二次电池结构的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种顶盖组件及二次电池。
背景技术
随着新能源汽车的逐渐普及，动力电池的需求越来越大。为了提高电池的产品竞争力，电池内部的空间利用率和成本的要求越来越高。
目前，二次电池外壳包括壳体和顶盖组件，二次电池外壳提供一个密闭的空间容纳电极组件及电解液，电极组件的电能通过顶盖组件的极柱从密闭空间内引出到密闭空间外。现有的顶盖组件中，顶盖板为金属板并且开设通孔，极柱分为基体部和延伸部，并且基体部的横截面积大于通孔的孔径。装配时，基体部位于顶盖板的下方(即壳体内部)，待延伸部穿过通孔后利用卡簧或者采用铆接方式固定延伸部，通过此方式将极柱固定于顶盖板。由于基体部位于壳体内部，因此会使壳体内部的空间利用率降低，从而降低二次电池的能量密度。
由于极柱本身结构以及装配工序复杂，不但会影响二次电池的装配效率，在将极柱固定于顶盖板上后，往往会由于固定力度不够，而出现极柱与顶盖板脱离连接的现象，从而降低了二次电池的使用可靠性。
实用新型内容
本申请提供了一种顶盖组件及二次电池，以解决现有技术中的问题，提高电池的安装稳定性。
本申请第一方面提供了一种顶盖组件，用于二次电池，包括：
顶盖板，所述顶盖板具有电极引出孔；
电极端子，所述电极端子包括端子板，所述端子板位于所述顶盖板的一侧且覆盖所述电极引出孔；
固定件，所述固定件至少部分地包围所述端子板，以将所述端子板固定于所述固定件；
连接件，所述连接件通过所述固定件与所述电极端子彼此隔开，且所述连接件与所述顶盖板相连接；所述连接件包括主体部，所述主体部设置有沿着所述主体部的顶部向下开设的第一槽；
所述固定件的一部分位于所述第一槽中。
优选地，所述主体部包括筒状的基部和环状的第一凸缘；
所述第一凸缘从所述基部朝靠近所述端子板的方向延伸；
所述第一槽将所述第一凸缘贯通，且至少部分地延伸到所述基部上。
优选地，所述基部与所述第一凸缘之间相交设置。
优选地，所述第一槽在所述第一凸缘的顶面所在的平面上的投影为矩形槽或梯形槽。
优选地，所述第一槽在所述第一凸缘上远离所述基部的一端槽口尺寸，大于所述第一槽在所述基部上的开槽尺寸。
优选地，所述电极端子位于所述顶盖板的一侧，所述电极端子具有朝向所述主体部延伸的第二凸缘；
所述第二凸缘位于所述第一凸缘靠近所述顶盖板的一侧，并且在所述电极引出孔的轴向上，所述第二凸缘的投影与所述第一凸缘的投影至少部分地重叠。
优选地，在所述第二凸缘上设置有朝向所述主体部延伸的方向开设的第二槽。
优选地，所述连接件还包括连接于所述主体部且朝向远离所述电极端子的方向延伸的环状的第三凸缘，所述第三凸缘与所述顶盖板相连接。
优选地，所述固定件包括相互连接的隔离部和外围部，所述隔离部位于所述端子板和所述连接件的主体部之间，所述外围部位于所述连接件的远离所述端子板的一侧，所述隔离部和所述外围部在所述第一槽交汇。
本申请第二方面提供了一种二次电池，包括：
壳体，具有开口；
裸电芯，容纳在所述壳体内；以及
上述的顶盖组件，所述顶盖组件覆盖所述开口，以将所述裸电芯封闭在所述壳体内。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：
本申请提供的顶盖组件及二次电池中，顶盖组件的电极端子通过固定件和连接件与顶盖片连接。在连接件所包括的主体部上设置第一槽，使固定件的一部分位于该第一槽中。本申请提供的顶盖组件中，端子板通过连接件和固定件牢固地固定于顶盖板上，避免了端子板和顶盖板发生分离，从而提升了二次电池结构的安全性。在连接件上开设第一槽的结构解决了现有技术中尺寸难以掌控的问题，另外该结构能够有助于注塑过程中塑胶的顺利流动，提高了注塑效率。
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
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的二次电池的结构主剖视图；
图2为本申请实施例所提供的二次电池的结构爆炸图；
图3为本申请实施例所提供的顶盖组件的结构示意图；
图4为本申请实施例所提供的顶盖组件的结构爆炸图；
图5为本申请实施例所提供的顶盖组件的结构主剖视图；
图6为图5中的A处放大图；
图7为本申请实施例所述提供的顶盖组件中连接件的结构示意图；
图8为本申请实施例所述提供的顶盖组件中连接件的俯视图；
图9为图8中的B-B向剖视图。
附图标记：
100-二次电池；
10-壳体；
20-裸电芯；
21-极耳；
30-顶盖组件；
31-顶盖板；
311-电极引出孔；
32-端子板；
321-第二凸缘；
322-第二槽；
33-固定件；
331-隔离部；
332-外围部；
34-连接件；
341-主体部；
341a-基部；
341b-第一凸缘；
341c-第一槽；
342-第三凸缘；
35-绝缘板；
36-密封件；
40-转接片。
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
下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出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。
参照图1和图2，本申请实施例提供了一种二次电池100，包括壳体10、容纳在壳体10内的裸电芯20以及与覆盖壳体10的开口的顶盖组件30。
本实施例的壳体10可具有六面体形状或其他形状。壳体10具有容纳裸电芯20和电解液的内部空间。壳体10可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。参见图1所示，壳体10为具有一个开口的筒状结构。
裸电芯20包括电极组件，电极组件可通过将第一极片、第二极片以及隔膜一同围绕卷绕轴线螺旋卷绕而形成，其中，隔膜是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。在本实施例中，示例性地以第一极片为正极片，第二极片为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片还可以为负极片，而第二极片为正极片。另外，正极片活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极片活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。如图2所示，由主体的涂覆区延伸出的未涂覆区则作为极耳21，电极组件包括两个极耳21，即正极耳和负极耳，正极耳从正极片的涂覆区延伸出，负极耳从负极片的涂覆区延伸出。正极片通过正极耳与顶盖组件30上的正极端子连接，负极片通过负极耳与顶盖组件30上的负极端子连接。极耳21通过转接片40与电极端子连接，同样地，转接片40分别为正极转接片和负极转接片，正极耳通过正极转接片与正极端子连接，负极耳通过负极转接片与负极端子连接。
如图3至图6所示，本申请实施例还提供了一种顶盖组件30，用于二次电池，该顶盖组件30包括顶盖板31、电极端子、固定件33和连接件34。顶盖板31具有电极引出孔311；电极端子包括端子板32，端子板32位于顶盖板31的一侧且覆盖电极引出孔311，端子板33与电极引出孔311之间可通过密封件36密封。固定件33至少部分地包围端子板32，以将端子板32固定于固定件33；连接件34通过固定件33与电极端子彼此隔开，且连接件34与顶盖板31相连接；连接件34包括主体部341，主体部341设置有沿着主体部341的顶部向下开设的第一槽341c，固定件33的一部分位于该第一槽341c中。顶盖板31朝向壳体10的一侧还可以设置有绝缘板35，以将顶盖板31与壳体10内部的裸电芯20隔离。
本申请实施例所提供的顶盖组件30中，电极端子通过固定件33和连接件34固定于顶盖板31，连接件34为固定件33和端子板32提供有效的紧固力。在连接件34的主体部341上设置第一槽341c，第一槽341c可以通过切割的加工工艺形成，而不必采用现有技术中的冲孔工艺，因此尺寸容易控制，方便了后续对电极端子的强度计算。而且通过设置第一槽341c的结构，能够使端子板32与连接件34在注塑过程中，塑胶的流动性更好，提高了注塑的效率。
另外，由于端子板32通过固定件33和连接件34从顶盖板31的外侧与顶盖板31连接固定，因此可以省略电极端子位于壳体10内部的固定结构，从而有效减少电极端子对二次电池100内部的空间占用，从而提升了二次电池100的能量密度。
在一个实施例中，电极端子所包括的端子板32为薄片或板状结构。端子板32被固定件33所包围的部分的形状与固定件33的形状相匹配。固定件33为环状结构体、且具有与端子板32的形状相适应的容纳空间，从而能够将端子板32被容纳于该容纳空间中，以使端子板32的外周面至少部分地被固定件33所包围，进而使端子板32固定于固定件33。需要说明的是，这里的固定指的是在顶盖板31的厚度方向上的固定，由于端子板32的下方有顶盖板31对其进行限位固定，因此只要使得端子板32不会从顶盖板31上方脱出即可实现固定。
在一个实施例中，电极端子所包括的端子板32可以为圆柱状结构，此时固定件33和连接件34的主体部341均是回转体，其所具有的容纳空间为圆孔，从而使得端子板32的一部分插入该容纳空间并彼此贴合接触。优选地，端子板32上在与固定件33配合的部分设置有第二槽322，以避免端子板32在上述容纳空间中发生转动导致端子板32与、固定件33和连接件34之间的分离。
在另一个实施例中，电子端子所包括的端子板32可以是四棱柱结构，固定件33和连接件34的主体部341均呈矩形结构，其具有的容纳空间为方形孔。这样，端子板32会受到主体部341的约束而无法发生自转转动，降低了因端子板32自转而导致端子板32和固定件33、连接件34与顶盖板31发生分离的可能性，提升了端子板32和固定件33、连接件34和顶盖板31的连接稳定性。
本申请实施例对于端子板32、固定件33以及连接件34之间的连接方式并不进行限定。在一个实施例中，通过一体注塑的方式将固定件33结合到端子板32的外周面。固定件33采用塑胶材质，而端子板32、连接件34以及顶盖板31采用金属材质。端子板32以及连接件34通过注塑的方式接合在一起，而注塑后的塑胶凝固部分即形成固定件33。注塑过程中，一部分塑胶会填充连接件34所包括的主体部341上设置的第一槽341c内。进入第一槽341c的塑胶在凝固后将连接件34和固定件33接合。这样，固定件33和连接件34两者形成一个整体，固定件33和连接件34两者连接强度大，连接稳定性好。优选地，还可以将端子板32、固定件33和连接件34三者形成一个整体，进而能够增加端子板32和固定件33之间的连接稳定性。同时，可以将连接件34与顶盖板31采用焊接的方式固定，从而提高两者的接合强度和接合可靠性。
在一个示例中，固定件33为硬质塑胶件(例如可以采用聚苯硫醚、全氟烷氧基树脂或聚丙烯中的一种或多种材料制成)，从而固定件33可以采用一体注塑成型的方式由耐高温绝缘塑胶材料制成，自身刚度高，不易发生变形。在另一个示例中，在固定件33用于固定带正电的端子板32时，在制备固定件33时可以使用导电塑胶(例如在绝缘塑胶材料中加入导电碳)，从而使壳体10也带正电，防止壳体10被电解液腐蚀。
本实施例的电极端子只由端子板32组成，即电极端子全部位于顶盖片的一侧。在一个示例中，端子板32可以由铜合金或铝合金制成，还可以是由铜铝复合板形成(例如，上层是铝板、下层是铜板)。
在一个实施例中，参照图6，固定件33包括相互连接的隔离部331和外围部332。隔离部331位于端子板32和连接件34的主体部341之间，以将主体部341和端子板32隔离开。外围部332位于连接件34的远离端子板32的一侧，隔离部331和外围部332在第一槽341c交汇。这样，一方面，主体部341的一部分完全被隔离部331和外围部332所包裹，从而使得固定件33和连接件34形成整体结构，两者之间连接稳定性好；另一方面，隔离部331和外围部332的交汇处能够拉紧隔离部331和外围部332，使得隔离部331和外围部332均紧贴于主体部341，从而隔离部331和外围部332均不易于朝远离主体部341的方向发生位移而导致与主体部341脱离连接，同时也避免外围部332朝远离主体部341的方向发生翘曲变形，有效提高了第一固定件33和连接件34的连接稳定性。
如图7至图9所示，在一个示例中，主体部341包括筒状的基部341a和环状的第一凸缘341b。第一凸缘341b从基部341a朝靠近端子板32的方向延伸，第一槽341c将第一凸缘341b贯通，且至少部分地延伸到基部341a上。在采用注塑方式加工制造固定件33时，固定件33的一部分填充在主体部341的内侧面和端子板32的外圆周之间的间隙，以将主体部341和端子板32隔开。固定件33的一部分填充于第一槽341c，使连接件34与固定件33在第一槽341c的位置接合，从而提高了二者的连接强度。
当二次电池100出现内部压力增大时，顶盖板31会在内部压力的作用下发生变形、且顶盖板31宽度方向的中央部分相对于顶盖板31宽度方向的两侧变形程度大。当顶盖板31发生变形时，同时会拉动固定件33发生变形，从而降低端子板32和顶盖板31之间的密封性。例如，二次电池100发生过充情况时，会导致自身内部压力增大。由于基部341a为筒状结构、且基部341a环绕端子板32设置，因此固定件33在自身周向上都会受到基部341a的的约束限制，从而降低了固定件33的变形，在顶盖板31发生变形时端子板32依然可以压紧于顶盖板31上，进而降低端子板32和顶盖板31之间出现裂缝的可能性，以降低在端子板32和顶盖板31的连接处发生漏气、漏液的可能性。
优选地，第一凸缘341b从基部341a朝靠近端子板32的方向延伸，并与基部341a相交设置。在一个示例中，第一凸缘341b完全被固定件33包裹，参照图6，而基部341a至少部分地被固定件33包裹、且第一槽341c完全被固定件33覆盖。在基部341a和第一凸缘341b的限制约束作用下，连接件34所包括的主体部341相对于固定件33不易沿电极引出孔311的径向和/或轴向发生移动，从而降低了固定件33或连接件34受外力作用时两者易于发生分离的可能性。可选地，第一凸缘341b为环状结构、且第一凸缘341b环绕筒状的基部341a设置。由于第一凸缘341b相对于基部341a弯折成一定角度，因此提高了主体部341的整体刚度，从而进一步增加了固定件33的抗变形能力。
本实施例中，第一槽341c将第一凸缘341b和基部341a贯通，且至少部分地延伸到基部341a上。这样，在注塑时，能使塑胶顺利地流动到基部341a的内侧面和外侧面，从而使连接件34与端子板32和固定件33接合，提高了注塑效率。
上述第一槽341c的形状可以有多种，一种示例中，第一槽341c在第一凸缘341b的顶面所在的平面上的投影为矩形槽。另一种示例中，第一槽341c在第一凸缘341b的顶面所在的平面上的投影为梯形槽。优选地，如图7所示，第一槽341c在第一凸缘341b上远离基部341a的一端槽口尺寸A，大于第一槽341c在基部341a上的开槽尺寸B。这样，在采用注塑方式形成固定件33时，熔融状态的塑胶可以更加顺利地通过第一槽341c，以充分地填充连接件34与端子板32之间的间隙。
上文已提及，第一凸缘341b从基部341a朝靠近端子板32的方向延伸，进一步地，电极端子位于顶盖板31的一侧，电极端子具有朝向主体部341延伸的第二凸缘321，参照图4。第二凸缘321位于第一凸缘341b靠近顶盖板31的一侧，并且在电极引出孔311的轴向上，第二凸缘321的投影与第一凸缘341b的投影至少部分地重叠。这样，连接件34与顶盖板31连接固定后，其包括的第一凸缘341b会对电极端子所包括的第二凸缘321施加沿电极引出孔311轴向的压紧力，从而降低电极端子在电极引出孔311轴向上发生窜动而导致电极端子处出现密封失效的可能性，进而降低二次电池100在电极端子处发生漏液的可能性。在一个示例中，第一凸缘341b和第二凸缘321都可以是环状结构。由于第一凸缘341b和第二凸缘321为环状结构，因此能够进一步增加第一凸缘341b对第一固定件33及第二凸缘321的压紧力。
优选地，如图4所示，在第二凸缘321上设置有朝向主体部341延伸的方向开设的第二槽322。通过设置第二槽322，在注塑成型后，由于塑胶填充了第二槽322，使电极端子与连接件34在第二槽322处接合，防止了电极端子发生转动，降低了因电极端子自转而导致电极端子和固定件33、连接件34与顶盖板31发生分离的可能性，提升了电极端子和固定件33、连接件34和顶盖板31的连接稳定性。
参照图7，本实施例的连接件34还包括连接于主体部341且朝向远离电极端子的方向延伸的环状的第三凸缘342，第三凸缘342与顶盖板31相连接。连接件34通过第三凸缘342与顶盖板31焊接，提高了连接件34和顶盖板31连接操作的简便性以及两者的连接强度。第三凸缘342远离主体部341的边缘未被固定件33包裹，以便于第三凸缘342的边缘与顶盖板31进行焊接操作。在一个示例中，第三凸缘342可以是环状结构，因此第三凸缘342可以在自身周向上与顶盖板31连接，一方面增加了顶盖板31的抗变形能力，另一方面增加了连接件34和顶盖板31之间的连接可靠性。
本申请实施例还提供一种包括上述实施例的二次电池100。本实施例的二次电池100整体密封效果好，在顶盖组件30处不易出现漏液情况，提高了自身使用过程的可靠性和安全性。顶盖组件30中的连接件34加工尺寸容易控制，为后续的计算提供了便利，而且顶盖组件30的注塑效率更高。
以上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)
1.一种顶盖组件，用于二次电池，其特征在于，包括：
顶盖板，所述顶盖板具有电极引出孔；
电极端子，所述电极端子包括端子板，所述端子板位于所述顶盖板的一侧且覆盖所述电极引出孔；
固定件，所述固定件至少部分地包围所述端子板，以将所述端子板固定于所述固定件；
连接件，所述连接件通过所述固定件与所述电极端子彼此隔开，且所述连接件与所述顶盖板相连接；所述连接件包括主体部，所述主体部设置有沿着所述主体部的顶部向下开设的第一槽；
所述固定件的一部分位于所述第一槽中。
2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述主体部包括筒状的基部和环状的第一凸缘；
所述第一凸缘从所述基部朝靠近所述端子板的方向延伸；
所述第一槽将所述第一凸缘贯通，且至少部分地延伸到所述基部上。
3.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述基部与所述第一凸缘之间相交设置。
4.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一槽在所述第一凸缘的顶面所在的平面上的投影为矩形槽或梯形槽。
5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一槽在所述第一凸缘上远离所述基部的一端槽口尺寸，大于所述第一槽在所述基部上的开槽尺寸。
6.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，
所述电极端子位于所述顶盖板的一侧，所述电极端子具有朝向所述主体部延伸的第二凸缘；
所述第二凸缘位于所述第一凸缘靠近所述顶盖板的一侧，并且在所述电极引出孔的轴向上，所述第二凸缘的投影与所述第一凸缘的投影至少部分地重叠。
7.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，在所述第二凸缘上设置有朝向所述主体部延伸的方向开设的第二槽。
8.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述连接件还包括连接于所述主体部且朝向远离所述电极端子的方向延伸的环状的第三凸缘，所述第三凸缘与所述顶盖板相连接。
9.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述固定件包括相互连接的隔离部和外围部，所述隔离部位于所述端子板和所述连接件的主体部之间，所述外围部位于所述连接件的远离所述端子板的一侧，所述隔离部和所述外围部在所述第一槽交汇。
10.一种二次电池，其特征在于，包括：
壳体，具有开口；
裸电芯，容纳在所述壳体内；以及
权利要求1-9任一项所述的顶盖组件，所述顶盖组件覆盖所述开口，以将所述裸电芯封闭在所述壳体内。
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