CN209786120U - 二次电池和电池模组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二次电池和电池模组。二次电池包括电极组件、壳体、顶盖组件、集流构件和防护构件。壳体一端具有开口。电极组件收容于容纳腔室且设置为多个，所述多个电极组件沿高度方向层叠。各电极组件包括主体部和从主体部延伸的第一极耳。顶盖组件包括顶盖板和第一电极端子，顶盖板覆盖壳体的开口，第一电极端子设置于顶盖板。集流构件连接第一极耳和第一电极端子，且集流构件包括基板，基板设置于主体部一侧。防护构件包括第一区域和第二区域，第一区域连接于顶盖组件且位于基板远离主体部的一侧，第二区域从第一区域朝靠近主体部的方向延伸。在长度方向上，第二区域的面向主体部的表面比基板的面向主体部的表面更靠近主体部。

Description

二次电池和电池模组

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和电池模组。

背景技术

电池模组通常包括多个依次排列的二次电池，而各二次电池内部设有电极组件。在充放电过程中，电极组件会在二次电池的排列方向上膨胀，而所述多个二次电池的电极组件产生的膨胀力会沿着排列方向叠加并形成较大的合力；所述合力挤压二次电池，导致二次电池无法正常工作，影响二次电池的寿命。

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和电池模组，其能避免二次电池被压坏，保证二次电池的性能和寿命。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种二次电池和电池模组。

二次电池包括电极组件、壳体、顶盖组件、集流构件和防护构件。壳体具有容纳腔室，且容纳腔室沿高度方向的一端具有开口。电极组件收容于容纳腔室且设置为多个，所述多个电极组件沿高度方向层叠。各电极组件包括主体部和从主体部沿长度方向的一端延伸的第一极耳。顶盖组件包括顶盖板和第一电极端子，顶盖板连接于壳体并覆盖壳体的开口，第一电极端子设置于顶盖板。集流构件连接第一极耳和第一电极端子，且集流构件包括基板，基板设置于主体部沿长度方向的一侧。防护构件包括第一区域和第二区域，第一区域连接于顶盖组件且位于基板沿长度方向远离主体部的一侧，第二区域从第一区域朝靠近主体部的方向延伸。在长度方向上，第二区域的面向主体部的表面比基板的面向主体部的表面更靠近主体部。

第二区域为两个且分别从第一区域沿宽度方向的两端延伸。

基板包括基体区、第一延伸区和第二延伸区，第一延伸区和第二延伸区从基体区的远离顶盖板的一端延伸。在宽度方向上，第一延伸区和第二延伸区间隔设置；在高度方向上，第一延伸区的尺寸大于第二延伸区的尺寸。防护构件还包括第三区域，第三区域从第一区域朝靠近主体部的方向延伸，且第三区域位于第二延伸区沿高度方向远离顶盖板的一侧。

第三区域连接于第二区域。

防护构件还包括第四区域，第四区域从第一区域的远离顶盖板的一端朝靠近主体部的方向延伸，且第四区域位于第一延伸区沿高度方向远离顶盖板的一侧。

第二区域面向主体部的表面、第三区域面向主体部的表面以及第四区域面向主体部的表面齐平。

集流构件还包括弯折板和支撑板，弯折板从基板沿高度方向远离顶盖板的一端延伸且相对于基板弯折，支撑板从弯折板的远离基板的一端延伸。第一极耳连接于支撑板。第一区域靠近主体部的一侧设有凹槽，第一极耳至少部分收容于凹槽。

顶盖组件还包括绝缘构件，绝缘构件设置于顶盖板的靠近电极组件的一侧。第一区域熔接或卡接于绝缘构件。

防护构件的材质为泡棉。

电池模组包括所述的二次电池；二次电池为多个且依次排列，且所述多个二次电池的排列方向垂直于高度方向。

本实用新型的有益效果如下：在本申请中，二次电池中的多个电极组件沿高度方向布置，因此所述多个电极组件的膨胀会在高度方向上叠加。在电池模组中，所述多个二次电池的排列方向垂直于高度方向，因此，即使所有的电极组件在排列方向上的膨胀量叠加在一起，也不会产出过大的合力，从而避免二次电池被压坏，保证二次电池的性能和寿命。本申请通过设置防护构件，可以有效地限制电极组件和集流构件的晃动，降低集流构件与第一极耳的连接处撕裂的风险，保证过流能力，提高二次电池的性能。

附图说明

图1为根据本实用新型的二次电池的分解图。

图2为根据本实用新型的二次电池的剖视图。

图3为根据本实用新型的二次电池的电极组件的示意图。

图4为根据本实用新型的二次电池的集流构件的示意图。

图5为根据本实用新型的二次电池的集流构件的防护构件的第一实施例的示意图。

图6为根据本实用新型的二次电池的集流构件的防护构件的第二实施例的示意图。

图7为根据本实用新型的二次电池的集流构件的防护构件的第三实施例的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 电极组件

11 主体部

12 第一极耳

13 第二极耳

14 第一极片

15 第二极片

16 隔膜

2 壳体

21 容纳腔室

3 顶盖组件

31 顶盖板

32 第一电极端子

33 绝缘构件

34 第二电极端子

4 集流构件

41 基板

411 基体区

412 第一延伸区

413 第二延伸区

42 弯折板

43 支撑板

44 端子连接板

5 防护构件

51 第一区域

511 凹槽

52 第二区域

53 第三区域

54 第四区域

S1 扁平面

S2 窄面

X 长度方向

Y 宽度方向

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”、“第四”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”是指两个以上(包括两个)；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。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。

在本申请中，电池模组通常包括二次电池、端板、侧板及汇流排。二次电池为多个并依次排列。本申请的二次电池可为棱柱形的锂离子电池。所述多个二次电池的排列方向可平行于各二次电池的宽度方向Y。端板为两个且分别设置于所述多个二次电池沿排列方向的两端，侧板为两个且分别设置于所述多个二次电池的两侧，端板和侧板焊接在一起并形成矩形的框架。所述多个二次电池固定于所述框架。汇流排将所述多个二次电池以串联、并联或串并联的方式连接在一起。

下面详细说明本申请的二次电池。

参照图1和图2，本申请的二次电池包括电极组件1、壳体2、顶盖组件3和集流构件4。

壳体2内部形成有容纳腔室21，以收容电极组件1和电解液。壳体2沿高度方向Z的一端形成开口，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。本申请的电池模组可用于电动汽车，当电池模组安装到电动汽车时，二次电池的高度方向Z大体垂直于水平面，二次电池的长度方向X和宽度方向Y大体平行于水平面。

电极组件1收容于容纳腔室21且设置为多个，所述多个电极组件1沿高度方向Z层叠。

参照图3，各电极组件1包括第一极片14、第二极片15和隔膜16，隔膜16将第一极片14和第二极片15隔开。

在本申请中，电极组件1可为卷绕式结构。具体地，第一极片14、第二极片15和隔膜16均为带状结构，将第一极片14、隔膜16和第二极片15依次层叠并卷绕两圈以上以形成电极组件1，并且电极组件1呈扁平状。在制备电极组件1时，电极组件1可先卷绕成中空的柱形结构，卷绕后再压平为扁平状。图3为电极组件1的外形轮廓的示意图，电极组件1的外表面包括两个扁平面S1和两个窄面S2，两个扁平面S1沿高度方向Z相互面对，两个窄面S2沿宽度方向Y相互面对。其中，扁平面S1大致平行于电极组件1的卷绕轴且为面积最大的表面。扁平面S1可以是相对平整的表面，并不要求是纯平面。窄面S2至少部分为弧形。扁平面S1是相对于窄面S2而言，并且扁平面S1的面积大于窄面S2的面积。在本申请的二次电池中，相邻的电极组件1的扁平面S1彼此接触。

可替代地，电极组件1也可为叠片式结构。具体地，电极组件1包括多个第一极片14和多个第二极片15，隔膜16设置于第一极片14和第二极片15之间。第一极片14、隔膜16和第二极片15沿高度方向Z层叠设置。在叠片式结构中，第一极片14和第二极片15均为片状且大体垂直于高度方向Z。

第一极片14包括第一集流体和涂覆于第一集流体表面的第一活性物质层，且第一集流体仅部分区域涂覆有第一活性物质层。具体地，第一集流体的涂覆有第一活性物质层的区域和第一活性物质层形成第一极片14的第一涂覆区，第一集流体的未涂覆第一活性物质层的区域形成第一极片14的第一空白区。第一空白区可为多个。

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，且第二集流体仅部分区域涂覆有第二活性物质层。具体地，第二集流体的涂覆有第二活性物质层的区域和第二活性物质层形成第二极片15的第二涂覆区，第二集流体的未涂覆第二活性物质层的区域形成第二极片15的第二空白区。第二空白区可为多个。

第一极片14和第二极片15中的一个为正极极片，第一极片14和第二极片15中的另一个为负极极片。正极极片的集流体可为铝箔，正极极片的活性物质层包括三元材料、锰酸锂或磷酸铁锂。负极极片的集流体可为铜箔，负极极片的活性物质层包括石墨或硅。

从电极组件1的外形来看，本申请的电极组件1包括主体部11、第一极耳12和第二极耳13，第一极耳12和第二极耳13分别从主体部11沿长度方向X的两端延伸。具体地，主体部11包括第一涂覆区、隔膜16和第二涂覆区，第一极耳12包括层叠在一起的多个第一空白区，第二极耳13包括层叠在一起的多个第二空白区。

为了避免短路，隔膜16需要将第一涂覆区和第二涂覆区完全隔开，因此，在长度方向X上，隔膜16的两端均超出第一涂覆区和第二涂覆区。而隔膜16卷绕为多层，所以隔膜16沿长度方向X的两端近似形成两个端面。

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34，第一电极端子32和第二电极端子34设置于顶盖板31。顶盖板31的尺寸与壳体2的开口的尺寸相适配。顶盖板31可通过焊接等方式连接到壳体2并覆盖壳体2的开口，从而将多个电极组件1密封在壳体2内。顶盖板31可以由铝、铝合金等金属材料制成。

第一电极端子32和第二电极端子34可通过焊接或铆接等方式固定于顶盖板31，且分别电连接于第一极耳12和第二极耳13。具体地，本申请的集流构件4可设置为两个，一个集流构件4连接第一电极端子32和第一极耳12，另一个集流构件4连接第二电极端子34和第二极耳13。

下面主要说明连接于第一极耳12的集流构件4，而连接于第二极耳13的集流构件4则不再赘述。

参照图4，集流构件4可包括基板41、弯折板42、支撑板43和端子连接板44。基板41设置于主体部11沿长度方向X的一侧，且基板41大体为垂直于长度方向X的平板。弯折板42从基板41沿高度方向Z远离顶盖板31的一端延伸，且弯折板42相对于基板41朝远离电极组件1的一侧弯折。弯折板42可为弧形。支撑板43从弯折板42的远离基板41的一端延伸。支撑板43为平板状，且大体平行于基板41。

端子连接板44从基板41沿高度方向Z的一端延伸且垂直于基板41。在此补充的是，所述“垂直”允许一定的误差，具体地，基板41与端子连接板44的夹角可为80°～100°。端子连接板44可通过激光焊接固定于第一电极端子32。基板41可从端子连接板44沿长度方向X的一端向下弯折。

第一极耳12可通过超声波焊接固定到支撑板43。具体地，在装配电极组件1和集流构件4前，支撑板43大体垂直于基板41，这样便于焊接第一极耳12和支撑板43。当焊接完成后，可以弯折支撑板43，以使支撑板43大体平行于基板41，从而减小集流构件4在长度方向X上占用的空间。

在充放电过程中，各电极组件1会出现膨胀。在本申请中，二次电池中的多个电极组件1沿高度方向Z布置，因此所述多个电极组件1的膨胀会在高度方向Z上叠加。而在宽度方向Y上，所述多个电极组件1的膨胀较小，对应地，电极组件1作用在壳体2上的膨胀力也较小。

在电池模组中，所述多个二次电池的排列方向垂直于高度方向Z，因此，即使所有的电极组件1在排列方向上的膨胀量叠加在一起，也不会产出过大的合力，从而避免二次电池被压坏，保证二次电池的性能和寿命。

另外，在已知技术中，电池模组的两个端板需要夹持所述多个二次电池，如果二次电池膨胀产生的合力过大，可能会导致端板与侧板的焊接处断裂，造成电池模组失效。而在本申请中，所述多个二次电池在膨胀时产生的合力较小，从而避免电池模组失效。

然而，电极组件1仅通过集流构件4与顶盖组件3连接，电极组件1处于悬空状态，壳体2无法给予电极组件1和集流构件4有效地支撑。当二次电池震动时，电极组件1和集流构件4的晃动可能会导致集流构件4与第一极耳12的连接处撕裂，造成二次电池失效。

优选地，本申请的二次电池还包括防护构件5，防护构件5包括第一区域51和第二区域52，第一区域51连接于顶盖组件3且位于基板41沿长度方向X远离主体部11的一侧。第二区域52从第一区域51的面向主体部11的表面朝靠近主体部11的方向延伸。

第一区域51可为平板状且大体平行于基板41。第一区域51位于基板41和壳体2之间，优选地，第一区域51远离基板41的表面可贴合于壳体2。第一区域51可以从为外侧限制基板41，当二次电池震动时，第一区域51可以减小基板41晃动的幅度，降低集流构件4与第一极耳12的连接处撕裂的风险。第一区域51的厚度可为1mm-5mm。

在长度方向X上，第二区域52的面向主体部11的表面比基板41的面向主体部11的表面更靠近主体部11。优选地，第二区域52的面向主体部11的表面可贴合于隔膜16的端面。

第二区域52可以从外侧限制主体部11，当二次电池震动时，第二区域52可以减小电极组件1晃动的幅度，降低集流构件4与第一极耳12的连接处撕裂的风险。

综上所述，本申请通过设置防护构件5，可以有效地限制电极组件1和集流构件4的晃动，降低集流构件4与第一极耳12的连接处撕裂的风险，保证过流能力，提高二次电池的性能。

参照图2和图5，第二区域52为两个且分别从第一区域51沿宽度方向Y的两端延伸。两个第二区域52可由有效地增大防护构件5与主体部11之间的接触面积，减小二次电池震动时的压强，保护电极组件1。

在本申请中，电极组件1设置为多个且沿高度方向Z层叠，对应地，第一极耳12也为多个；为了连接多个第一极耳12，本申请优选设置两个支撑板43。另外，由于多个第一极耳12在高度方向Z上错位，所以两个支撑板43也应该在高度方向Z上错位。

具体地，基板41包括基体区411、第一延伸区412和第二延伸区413，第一延伸区412和第二延伸区413从基体区411的远离顶盖板31的一端延伸。在宽度方向Y上，第一延伸区412和第二延伸区413间隔设置；在高度方向Z上，第一延伸区412的尺寸大于第二延伸区413的尺寸。

一个弯折板42从第一延伸区412的远离顶盖板31的一端延伸，且所述一个弯折板42相对于第一延伸区412朝远离电极组件1的一侧弯折。对应地，一个支撑板43从所述一个弯折板42的远离第一延伸区412的一端延伸。

另一个弯折板42从第二延伸区413的远离顶盖板31的一端延伸，且所述另一个弯折板42相对于第二延伸区413朝远离电极组件1的一侧弯折。对应地，另一个支撑板43从所述另一个弯折板42的远离第二延伸区413的一端延伸。

本申请通过设置具有不同尺寸的第一延伸区412和第二延伸区413，使两个支撑板43在高度方向Z上错位。与第一延伸区412相连的支撑板43可焊接于远离顶盖板31的第一极耳12，与第二延伸区413相连的支撑板43可焊接于靠近顶盖板31的第一极耳12。

例如，电极组件1可设置为四个。远离顶盖板31的两个电极组件1的第一极耳12可层叠在一起并焊接于一个支撑板43，靠近顶盖板31的两个电极组件1的第一极耳12可层叠在一起并焊接于另一个支撑板43。

优选地，第一区域51靠近主体部11的一侧设有凹槽511，第一极耳12至少部分收容于凹槽511。通过设置凹槽511，可以节省空间，提高空间利用率。优选地，凹槽511为两个，且两个凹槽511的位置分别与两个支撑板43的位置对应。

顶盖组件3还包括绝缘构件33，绝缘构件33设置于顶盖板31的靠近电极组件1的一侧。绝缘构件33可以将顶盖板31与电极组件1隔开，降低短路风险。第一区域51熔接或卡接于绝缘构件33。绝缘构件33的材质可为塑胶。

防护构件5的材质为高分子塑料或泡棉。所述高分子塑料可为聚丙烯或聚对苯二甲酸类塑料，所述泡棉可为聚氨酯或聚乙烯。优选地，防护构件5的材质为泡棉，泡棉的重量小且具有弹性，可以降低防护构件5对能量密度的影响，同时不会对电极组件1造成硬质损坏。另外，电解液还可以经由泡棉的孔隙进入电极组件1，提高电极组件1的浸润性。

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6，在第二实施例中，防护构件5还包括第三区域53，第三区域53从第一区域51朝靠近主体部11的方向延伸。第三区域53位于第二延伸区413沿高度方向Z远离顶盖板31的一侧，且第三区域53位于第一延伸区412沿宽度方向Y的一侧。

第三区域53可以充分利用第二延伸区413的远离顶盖板31的一侧的空间，增大防护构件5与主体部11之间的接触面积，减小二次电池震动时的压强，保护电极组件1。

第三区域53连接于第二区域52。优选地，第三区域53面向主体部11的表面与第二区域52面向主体部11的表面齐平。

参照图7，在第三实施例中，防护构件5还包括第四区域54，第四区域54从第一区域51的远离顶盖板31的一端朝靠近主体部11的方向延伸，且第四区域54位于第一延伸区412沿高度方向Z远离顶盖板31的一侧。

第四区域54可以充分利用第一延伸区412的远离顶盖板31的一侧的空间，增大防护构件5与主体部11之间的接触面积，减小二次电池震动时的压强，保护电极组件1。

第二区域52面向主体部11的表面、第三区域53面向主体部11的表面以及第四区域54面向主体部11的表面齐平。

第四区域54沿宽度方向Y的两端分别连接于两个第二区域52。

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)、集流构件(4)和防护构件(5)；

壳体(2)具有容纳腔室(21)，且容纳腔室(21)沿高度方向(Z)的一端具有开口；

电极组件(1)收容于容纳腔室(21)且设置为多个，所述多个电极组件(1)沿高度方向(Z)层叠；

各电极组件(1)包括主体部(11)和从主体部(11)沿长度方向(X)的一端延伸的第一极耳(12)；

顶盖组件(3)包括顶盖板(31)和第一电极端子(32)，顶盖板(31)连接于壳体(2)并覆盖壳体(2)的开口，第一电极端子(32)设置于顶盖板(31)；

集流构件(4)连接第一极耳(12)和第一电极端子(32)，且集流构件(4)包括基板(41)，基板(41)设置于主体部(11)沿长度方向(X)的一侧；

防护构件(5)包括第一区域(51)和第二区域(52)，第一区域(51)连接于顶盖组件(3)且位于基板(41)沿长度方向(X)远离主体部(11)的一侧，第二区域(52)从第一区域(51)朝靠近主体部(11)的方向延伸；

在长度方向(X)上，第二区域(52)的面向主体部(11)的表面比基板(41)的面向主体部(11)的表面更靠近主体部(11)。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，第二区域(52)为两个且分别从第一区域(51)沿宽度方向(Y)的两端延伸。

3.根据权利要求1或2所述的二次电池，其特征在于，

基板(41)包括基体区(411)、第一延伸区(412)和第二延伸区(413)，第一延伸区(412)和第二延伸区(413)从基体区(411)的远离顶盖板(31)的一端延伸；

在宽度方向(Y)上，第一延伸区(412)和第二延伸区(413)间隔设置；在高度方向(Z)上，第一延伸区(412)的尺寸大于第二延伸区(413)的尺寸；

防护构件(5)还包括第三区域(53)，第三区域(53)从第一区域(51)朝靠近主体部(11)的方向延伸，且第三区域(53)位于第二延伸区(413)沿高度方向(Z)远离顶盖板(31)的一侧。

4.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，第三区域(53)连接于第二区域(52)。

5.根据权利要求3所述的二次电池，其特征在于，

防护构件(5)还包括第四区域(54)，第四区域(54)从第一区域(51)的远离顶盖板(31)的一端朝靠近主体部(11)的方向延伸，且第四区域(54)位于第一延伸区(412)沿高度方向(Z)远离顶盖板(31)的一侧。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，第二区域(52)面向主体部(11)的表面、第三区域(53)面向主体部(11)的表面以及第四区域(54)面向主体部(11)的表面齐平。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

集流构件(4)还包括弯折板(42)和支撑板(43)，弯折板(42)从基板(41)沿高度方向(Z)远离顶盖板(31)的一端延伸且相对于基板(41)弯折，支撑板(43)从弯折板(42)的远离基板(41)的一端延伸；

第一极耳(12)连接于支撑板(43)；

第一区域(51)靠近主体部(11)的一侧设有凹槽(511)，第一极耳(12)至少部分收容于凹槽(511)。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，

顶盖组件(3)还包括绝缘构件(33)，绝缘构件(33)设置于顶盖板(31)的靠近电极组件(1)的一侧；

第一区域(51)熔接或卡接于绝缘构件(33)。

9.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，防护构件(5)的材质为泡棉。

10.一种电池模组，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的二次电池；

二次电池为多个且依次排列，且所述多个二次电池的排列方向垂直于高度方向(Z)。