CN211376679U - 二次电池及用于其的顶盖组件、电池模块和使用二次电池作为电源的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二次电池及用于其的顶盖组件、电池模块和使用二次电池作为电源的装置。二次电池包括：壳体，具有开口；电极组件，容纳于所述壳体中，且包括第一极片、第二极片以及将所述第一极片和第二极片隔开的隔膜；以及顶盖组件，连接于所述壳体并覆盖所述壳体的开口。顶盖组件包括：顶盖板，具有电极引出孔和盲孔；电极端子，覆盖所述电极引出孔；以及连接件，一端嵌入盲孔中并连接于顶盖板，另一端穿过电极端子并连接于电极端子。

Description

二次电池及用于其的顶盖组件、电池模块和使用二次电池作 为电源的装置

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及用于其的顶盖组件、电池模块和使用二次电池作为电源的装置。

背景技术

二次电池如锂离子电池由于能量密度高，环境友好等优点被广泛应用于移动电话、笔记本电脑等电子装置。近年来，为了应对环境问题，汽油价格问题，以及能量存储问题，锂离子电池的应用已经快速扩展到油电混动车辆、轮船以及能量存储系统等。

目前二次电池主要壳体、收容于壳体内的电极组件以及连接于壳体的顶盖板。为了能够实现电极组件的充放电，通常需要在顶盖板上设置电连接于电极组件的电极端子。

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及用于其的顶盖组件、电池模块和使用二次电池作为电源的装置，其能提高电极端子和顶盖板的连接强度，简化顶盖组件的结构，提高顶盖组件的密封性。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种用于二次电池的顶盖组件，其包括：顶盖板，具有电极引出孔和盲孔；电极端子，覆盖所述电极引出孔；以及连接件，一端嵌入所述盲孔并连接于所述顶盖板，另一端穿过所述电极端子并连接于所述电极端子。

在根据一些实施例的顶盖组件中，沿所述顶盖板的厚度方向，所述顶盖板的一部分位于所述电极端子和所述连接件之间。

在根据一些实施例的顶盖组件中，连接件包括主体部和第一凸部，所述第一凸部从所述主体部的外周面凸出。沿所述顶盖板的厚度方向，所述顶盖板的一部分位于所述电极端子和所述第一凸部之间。

在根据一些实施例的顶盖组件中，所述连接件还包括第二凸部，所述第二凸部从所述主体部的外周面上凸出；所述电极端子的一部分位于所述第一凸部和所述第二凸部之间。

在根据一些实施例的顶盖组件中，主体部焊接于所述电极端子。

在根据一些实施例的顶盖组件中，所述顶盖板还具有围绕所述电极引出孔的第一凹槽。所述顶盖组件还包括密封件，所述密封件容纳于所述第一凹槽且设置于所述电极端子和所述顶盖板之间。沿所述顶盖板的厚度方向，所述第一凹槽的槽壁的投影不与所述盲孔的孔壁的投影重叠。

在根据一些实施例的顶盖组件中，所述顶盖板和所述连接件通过注塑的方式成型。

在根据一些实施例的顶盖组件中，所述顶盖板的材质为塑胶，所述电极端子和所述连接件的材质均为金属。

本申请还提供了一种二次电池，其包括：壳体，具有开口；电极组件，容纳于所述壳体中，且包括第一极片、第二极片以及将所述第一极片和第二极片隔开的隔膜；以及如上所述的顶盖组件，连接于所述壳体并覆盖所述壳体的开口。

本申请还提供了一种电池模块，其包括多个如上所述的二次电池。

本申请还提供了一种使用二次电池作为电源的装置，其包括本体以及如上所述的二次电池，所述二次电池为多个且设置于所述本体。

本实用新型的有益效果如下：在二次电池及用于其的顶盖组件中，通过设置连接件，可以将电极端子固定到顶盖板上，提高电极端子和顶盖板的连接强度，简化电极端子和顶盖板的装配。通过在顶盖板上开设盲孔，可以增大连接件和顶盖板的接触面积，提高连接件和顶盖板的连接强度。另外，盲孔未贯通顶盖板，电解液无法经由盲孔泄漏，所以无需设置密封件来密封盲孔，从而简化顶盖组件的结构。

附图说明

图1为使用二次电池作为电源的装置在一些实施例中的示意图。

图2为电池模块在一些实施例中的示意图。

图3为根据一些实施例的二次电池的剖视图。

图4为图3的二次电池在方框处的放大图。

图5为根据一些实施例的二次电池的分解图。

图6为二次电池的顶盖板在一些实施例中的示意图。

图7为图6的顶盖板的一剖视图。

图8为二次电池的连接件在一些实施例中的示意图。

图9为二次电池的端子板在一些实施例中的示意图。

图10为图9的端子板沿线A-A作出的剖视图。

图11为顶盖组件在端子板处的一部分的俯视图。

图12为图11沿线B-B作出的剖视图。

图13至图16分别为顶盖组件在不同实施例中的示意图。

其中，附图标记说明如下：

1 顶盖组件

11 顶盖板

111 电极引出孔

112 盲孔

1121 第一区域

1122 第二区域

113 上表面

114 限制部

115 第一凹槽

116 第二凹槽

117 排气孔

118 止挡部

12 电极端子

121 端子板

1211 第一端子板

1212 第二端子板

121a 第一通孔

121b 第三凹槽

122 延伸板

13 连接件

131 主体部

132 第一凸部

133 第二凸部

14 密封件

15 防爆片

16 保护片

2 电极组件

21 极耳

3 壳体

4 集流构件

41 极耳连接部

42 端子连接部

1000 二次电池

X 长度方向

Y 厚度方向

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”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”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。

本申请提供了一种使用二次电池作为电源的装置。所述装置包括本体和设置于所述本体的二次电池。在一些实施例中，所述装置为汽车、轮船等。参照图1，所述汽车包括底盘、车身和电力驱动系统，所述电力驱动系统包括驱动模块和电源模块，所述驱动模块包括电机、机械传动装置以及车轮等结构，所述电源模块包括多个二次电池。电池模块通过电机和机械传动装置驱动车轮转动，从而带动所述汽车移动。所述二次电池为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池。在一些优选的实施例中，所述二次电池为锂离子电池。

本申请还提供了一种电池模块，参照图2，所述电池模块包括多个二次电1000。在一些实施例中，所述多个二次电池1000依次排列。所述电池模块还包括两个端板和两个侧板，所述两个端板分别位于所述多个二次电池 1000沿排列方向的两端，所述两个侧板分别位于所述多个二次电池1000的两侧，所述两个端板和所述两个侧板连接在一起并组成近似矩形的框架结构，所述框架结构支撑和固定所述多个二次电池1000。

在一些实施例中，电池模块直接安装到电动汽车的底盘上并作为电动汽车的电源。在另一项实施例中，多个电池模块安装到箱体内并组成电池包，所述电池包安装到电动汽车的底盘上并作为电动汽车的电源。

本申请还提供了一种二次电池。参照图3至图5，根据一些实施例的二次电池包括顶盖组件1、电极组件2和壳体3。

电极组件2为二次电池实现充放电功能的核心构件。电极组件2包括第一极片、第二极片以及将第一极片和第二极片隔开的隔膜。在一些实施例中，第一极片、隔膜和第二极片依次层叠并卷绕为一体。在另一些实施例中，第一极片和第二极片均为片状结构并沿其厚度方向交替层叠。

第一极片包括第一集流体和涂覆于所述第一集流体表面的第一活性物质层，第一集流体具有未被第一活性物质层覆盖的第一空白区域。第二极片包括第二集流体和涂覆于所述第二集流体表面的第二活性物质层，第一集流体具有未被第二活性物质层覆盖的第二空白区域。

参照图5，电极组件2包括两个极耳21，所述两个极耳21分别为第一极耳和第二极耳。所述第一极耳包括多个层叠在一起的第一空白区域，所述第二极耳包括多个层叠在一起的第二空白区域。

在一些实施例中，第一极片为正极极片，其中，第一集流体为铝箔，第一活性物质层包括锰酸锂、磷酸铁锂或三元材料。第二极片为负极极片，其中，第一集流体为铜箔，第二活性物质层包括石墨或硅。

在一些实施例中，电极组件2为多个并层叠设置。

在一些实施例中，壳体3具有六面体形状。在另外的一些实施例中，壳体3具有圆柱形或其他形状。壳体3内部形成空腔，以容纳电极组件2和电解液。壳体3在一端形成开口，而电极组件2可经由所述开口放置到壳体3 的所述内腔。

在一些实施例中，壳体3由铝或铝合金等导电金属的材料制成。在另一些实施例中，壳体3也由塑胶等绝缘材料制成，塑胶的重量小，能够有效地提高二次电池的能量密度。

顶盖组件1连接于壳体3并覆盖壳体3的开口，从而将电极组件2和电解液密封在壳体3的所述内腔，并实现电极组件2与壳体3外部的导电部件的电连接。根据一些实施例的顶盖组件1能够在保证壳体3的密封效果的同时，减少对壳体3内部空间的占用，提高二次电池的能量密度，并保证二次电池的使用可靠性。另外，本申请还能简化顶盖组件1的结构，减小二次电池的组装难度，降低了二次电池的成本。

参照图3至图5，根据一些实施例的顶盖组件1包括顶盖板11和电极端子12。顶盖板11呈薄板状，并具有与壳体3的开口相匹配的尺寸和形状，以便能够连接到壳体3的开口处。电极端子12的材质为导电金属。

顶盖板11具有电极引出孔111，电极引出孔111沿顶盖板11的厚度方向(参照图5所示的高度方向Z)贯通顶盖板11。电极引出孔111用于将位于壳体3内部的电极组件2的电能引出到顶盖板11的外部。电极引出孔111 和电极端子12均为两个。两个电极端子12分别覆盖两个电极引出孔111。两个电极端子12分别电连接于两个极耳21。

根据一些实施例的二次电池还包括集流构件4，集流构件4包括极耳连接部41和端子连接部42。参照图4和图5，极耳连接部41大体为平板状且位于顶盖板11的靠近电极组件2的一侧。端子连接部42连接于极耳连接部 41并相对于端子连接部42突出，且端子连接部42至少部分延伸到电极引出孔111内。极耳连接部41通过焊接等方式连接到极耳21，端子连接部42通过焊接等方式连接到电极端子12。集流构件4为两个，一个集流构件4将第一极耳连接到一个电极端子12，另一个集流构件4将第二极耳连接到另一个电极端子12。

由于集流构件4能够伸入电极引出孔111，所以电极端子12无需占用二次电池的内部空间，从而提高二次电池的容量。

根据一些实施例的顶盖组件1还包括连接件13，连接件13用于将电极端子12固定到顶盖板11。

根据一些实施例的顶盖组件1还包括密封件14，密封件14设置有顶盖板11和电极端子12之间并围绕电极引出孔11。密封件14为环形。顶盖板 11和电极端子12压缩密封件14以实现电极引出孔11的密封。

顶盖板11还具有围绕电极引出孔111的第一凹槽115，密封件14容纳于第一凹槽115。第一凹槽115有助于密封件14的安装定位，还能避免密封件14在二次电池的工作过程中偏移。

在一些实施例中，顶盖板11上开设有注液孔。所述注液孔安装设定的尺寸形成在顶盖板11上。在顶盖板11盖合到壳体3的开口并与壳体3密封连接后，能够通过所述注液孔向壳体3的内腔注入电解液。当注液工序完成后，可以在顶盖板11上装配密封片，以密封所述注液孔。

在一些实施例中，参照图5，顶盖板11上还设有贯通的排气孔117。排气孔117大体位于顶盖板11沿长度方向X的中间位置。顶盖组件1还包括防爆片15，防爆片15固定于顶盖板11并覆盖排气孔117。排气孔117位于顶盖板11的靠近电极组件2的一侧。防爆片15具有薄弱区域，当电极组件 1由于过度充电、短路等原因而产生大量气体时，二次电池内部的气压增大并在所述薄弱区域冲破防爆片15，气体经由排气孔117排出到二次电池的外部，从而避免二次电池爆炸

在一些实施例中，顶盖组件1还包括保护片16，保护片16设置有顶盖板11的外侧并覆盖排气孔117。保护片16能够防止外部杂质破坏防爆片15。

在根据一些实施例的顶盖组件1中，参照图11-12，连接件13的一端嵌入盲孔112并连接于顶盖板11，另一端穿过电极端子12并连接于电极端子 12。电极端子12设有供连接件13插入的第一通孔121a。通过设置连接件13，可以将电极端子12固定到顶盖板11上，简化电极端子12和顶盖板11的装配。连接件13一端穿过电极端子12的第一通孔121a连接于电极端子12可增大连接件13与电极端子12的接触面积，从而提高连接件13和电极端子 12的连接强度。通过在顶盖板11上开设盲孔112，可以增大连接件13和顶盖板11的接触面积，提高连接件13和顶盖板11的连接强度。另外，盲孔 112未贯通顶盖板11，电解液无法经由盲孔112泄漏，所以无需设置密封件来密封盲孔112，从而简化顶盖组件1的结构。

电极端子12包括端子板121，端子板121设置于顶盖板11的远离电极组件2的一侧。盲孔112的开口朝向端子板121，且盲孔112不与壳体3的内腔连通。

在一些实施例中，沿顶盖板11的厚度方向，顶盖板11的一部分位于电极端子12和连接件13之间。参照图12，顶盖板11包括止挡部118，沿顶盖板11的厚度方向，止挡部118位于电极端子12和连接件13之间。止挡部 118能够卡住连接件13，防止连接件13从盲孔112中脱离，提高连接件13 和顶盖板11的连接强度。

在一些实施例中，参照图8和图12，连接件13包括主体部131和第一凸部132，第一凸部132从主体部131的外周面凸出。主体部131为柱形，第一凸部132为环形且环绕在主体部131的外侧。沿顶盖板11的厚度方向，顶盖板11的一部分(即止挡部118)位于电极端子12和第一凸部132之间。第一凸部132收容于盲孔112中，止挡部118从上侧卡住第一凸部132，从而提高连接件13和顶盖板11的连接强度。

参照图12，盲孔112具有第一区域1121和第二区域1122，第二区域1122 位于第一区域1121的远离端子板121的一侧，且第二区域1122的孔径大于第一区域1121的孔径。止挡部118围绕第一区域1121设置。第一凸部132 收容于第二区域1122内，主体部131经由第一区域1121伸出盲孔112。

参照图6，根据一些实施例的顶盖板11具有面向端子板121的上表面113 和相对于上表面113突出的限制部114，限制部114环绕在端子板121的周围。限制部114和上表面113围成第二凹槽116，第二凹槽116的形状与端子板121的形状相匹配，且端子板121至少部分容纳于第二凹槽116。限制部114对端子板121进行限位，避免端子板121相对于顶盖板11移动。

在根据一些实施例的顶盖组件1中，连接件13为多个，以在连接件13 和电极端子12之间形成稳固的连接。

在一些实施例中，参照图9和图10，第一通孔121a形成于端子板121，第一通孔121a与第一区域1121上下相对。主体部131伸入第一通孔121a。

参照图13，连接件13还包括第二凸部133，第二凸部133从主体部131 的外周面上凸出。第二凸部133为环状。电极端子12的一部分位于第一凸部 132和第二凸部133之间。第一凸部132和第二凸部133能够卡住电极端子 12，从而将电极端子12固定到顶盖板11。第二凸部133可通过挤压连接件 13的方式形成，并铆接到顶盖板11上。在一些实施例中，第二凸部133位于端子板121的远离顶盖板11的一侧。

在一些实施例中，参照图10和图12，端子板121还具有第三凹槽121b，第三凹槽121b相对于端子板121的远离顶盖板11的表面凹陷并沿着第一通孔121a的周界设置。第二凸部133至少部分收容于第三凹槽121b内。通过设置第三凹槽121b，可以减小连接件133在二次电池的高度方向Z上占用的空间。优选地，沿远离顶盖板11的方向，连接件13不超出端子板121的远离顶盖板11的表面。

在一些实施例中，参照图14，主体部131伸入第一通孔121a中，并焊接于电极端子12。

在一些实施例中，参照图15，端子板121包括第一端子板1211和第二端子板1212，第一端子板1211位于第二端子板1212的远离顶盖板11的一侧。第一端子板1211的材质不同于第二端子板1212的材质。在一些实施例中，第二端子板1212的材质为铜或铜合金，铜质的第二端子板1212不易被电解液腐蚀。第一端子板1211的材质为铝或铝合金。

在一些实施例中，参照图16，电极端子12还包括延伸板122，延伸板 122从端子板121延伸并伸入到电极引出孔111内。

在根据一些实施例的顶盖组件1中，参照图12，盲孔112位于第一凹槽 115的远离电极引出孔111的一侧。沿顶盖板11的厚度方向，第一凹槽115 的槽壁的投影不与盲孔112的孔壁的投影重叠，且盲孔112和第一凹槽115 不连通。如果盲孔112的第二区域1122延伸到第一凹槽115的下侧，为避免第一凹槽115与第二区域1122连通，那么顶盖板11需要有较大的厚度，这样会降低二次电池的能量密度。另外，如果盲孔112的第二区域1122延伸到第一凹槽115的下侧，那么在装配连接件13时，连接件13可能会刺破顶盖板11并延伸到第一凹槽115内，影响密封件14的密封性能。

在一些实施例中，顶盖板11的材质为塑胶，优选为耐高温的绝缘塑胶，例如顶盖板11采用聚苯硫醚PPS、全氟烷氧基树脂PEA或聚丙烯PP中的一种或多种制成。由于顶盖板11采用绝缘塑胶材料制成，所以不需要在顶盖板 11的靠近壳体3的一侧设置绝缘构件，并且在二次电池的使用过程中，顶盖板11与电极组件2之间不会发生绝缘失效的问题。另外，塑胶材质的顶盖板 11成型简单，还能降低二次电池的生产成本。

在根据一些实施例的顶盖组件1中，顶盖板11和连接件13通过注塑的方式成型。注塑的方式能够方便地将连接件13嵌入到顶盖板11内，提高顶盖板11和连接件13之间的连接强度。

如果连接件13的材质为塑胶，那么长期使用后，塑胶容易老化，导致连接件13对电极端子12施加的固定力减小，电极端子12无法有效地压缩密封件14，影响密封性能。因此，在一些实施例中，电极端子12和连接件13的材质均为金属。金属材质的连接件13不存在老化的风险，可以保证连接件 13对电极端子12施加的固定力，改善密封性能。

Claims (10)

1.一种用于二次电池的顶盖组件(1)，其特征在于，包括：

顶盖板(11)，具有电极引出孔(111)和盲孔(112)；

电极端子(12)，覆盖所述电极引出孔(111)；以及

连接件(13)，一端嵌入所述盲孔(112)并连接于所述顶盖板(11)，另一端穿过所述电极端子(12)并连接于所述电极端子(12)。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件(1)，其特征在于，沿所述顶盖板(11)的厚度方向，所述顶盖板(11)的一部分位于所述电极端子(12)和所述连接件(13)之间。

3.根据权利要求2所述的顶盖组件(1)，其特征在于，

连接件(13)包括主体部(131)和第一凸部(132)，所述第一凸部(132)从所述主体部(131)的外周面凸出；

沿所述顶盖板(11)的厚度方向，所述顶盖板(11)的一部分位于所述电极端子(12)和所述第一凸部(132)之间。

4.根据权利要求3所述的顶盖组件(1)，其特征在于，

所述连接件(13)还包括第二凸部(133)，所述第二凸部(133)从所述主体部(131)的外周面上凸出；所述电极端子(12)的一部分位于所述第一凸部(132)和所述第二凸部(133)之间；或者

主体部(131)焊接于所述电极端子(12)。

5.根据权利要求1所述的顶盖组件(1)，其特征在于，

所述顶盖板(11)还具有围绕所述电极引出孔(111)的第一凹槽(115)；

所述顶盖组件(1)还包括密封件(14)，所述密封件(14)容纳于所述第一凹槽(115)且设置于所述电极端子(12)和所述顶盖板(11)之间；

沿所述顶盖板(11)的厚度方向，所述第一凹槽(115)的槽壁的投影不与所述盲孔(112)的孔壁的投影重叠。

6.根据权利要求1所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述顶盖板(11)和所述连接件(13)通过注塑的方式成型。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的顶盖组件(1)，其特征在于，所述顶盖板(11)的材质为塑胶，所述电极端子(12)和所述连接件(13)的材质均为金属。

8.一种二次电池，其特征在于，包括：

壳体(3)，具有开口；

电极组件(2)，容纳于所述壳体(3)中，且包括第一极片、第二极片以及将所述第一极片和第二极片隔开的隔膜；以及

如权利要求1-7中任一项所述的顶盖组件(1)，连接于所述壳体(3)并覆盖所述壳体(3)的开口。

9.一种电池模块，其特征在于，包括如权利要求8所述的二次电池，所述二次电池为多个。

10.一种使用二次电池作为电源的装置，其特征在于，包括本体以及如权利要求8的二次电池，所述二次电池为多个且设置于所述本体。

Images