CN217848114U - 一种顶盖组件、二次电池、电池模组及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种顶盖组件，包括注塑件和套设于注塑件的金属安装框，注塑件设置有第一极柱和第二极柱，第一极柱、第二极柱、金属安装框分别与注塑件的连接的表面开设有多个纳米孔，注塑件至少部分嵌入纳米孔中。本实用新型能够有效提高顶盖组件的气密性、装配稳定性和安全性，提高顶盖组件的装配效率。此外，本实用新型还公开了一种二次电池、一种电池模组和一种用电装置。

Description

一种顶盖组件、二次电池、电池模组及用电装置

技术领域

本实用新型属于电池生产制造的技术领域，具体涉及一种顶盖组件、二次电池、电池模组及用电装置。

背景技术

如今，随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂离子电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂离子电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂离子电池一般称之为动力电池，动力电池可由顶盖、电芯和安装壳来构成。

在现有的电池顶盖中，极柱可以被固定件固定在固定区间内，再通过固定件将顶盖与极柱固定。然而，上述的方案至少存在以下缺陷：第一，固定件与顶盖装配过程复杂，安装稳定性差，容易导致生产效率低；第二，顶盖组件的密封效果差，导致其气密性较低。为此，亟需提出一种新型的技术方案以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种顶盖组件，其能够有效提高顶盖组件的气密性和装配稳定性，提高顶盖组件的装配效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种顶盖组件，包括：

注塑件，所述注塑件具有隔开的第一通孔和第二通孔；

第一极柱，设置于所述第一通孔；

第二极柱，与所述第一极柱的极性相反，设置于所述第二通孔；

金属安装框，套设于所述注塑件的周侧；

所述第一极柱、所述第二极柱、所述金属安装框分别与所述注塑件连接的表面开设有多个纳米孔，所述注塑件至少部分嵌入所述纳米孔中。

优选的，所述第一通孔的内壁和所述第一极柱的其中之一具有第一凸部，所述第一通孔的内壁和所述第一极柱的另一具有与所述第一凸部配合的第一凹部，多个所述纳米孔分布于所述第一凸部或所述第一凹部。

优选的，所述第一极柱的纳米孔占据所述第一极柱的面积为所述第一极柱的自身面积的10％～25％。

优选的，所述第二通孔的内壁和所述第二极柱的其中之一具有第二凸部，所述第二通孔的内壁和所述第二极柱的另一具有与所述第二凸部配合的第二凹部，多个所述纳米孔分布于所述第二凸部或所述第二凹部。

优选的，所述第二极柱的纳米孔占据所述第二极柱的面积为所述第二极柱的自身面积的10％～25％。

优选的，所述注塑件的周侧和所述金属安装框的其中之一具有第三凸部，所述注塑件的周侧和所述金属安装框的另一具有与所述第三凸部配合的第三凹部，多个所述纳米孔分布于所述第三凸部或所述第三凹部，所述金属安装框用于与电池的外壳进行固定连接。

优选的，多个所述纳米孔均匀分布于所述第一极柱的面向所述第一通孔的一侧，所述第一通孔可以沿内壁向外形成第一凹凸台阶，所述第一极柱与第一凹凸台阶抵接并凹凸配合。

优选的，多个所述纳米孔均匀分布于所述第二极柱的面向所述第二通孔的一侧，所述第二通孔可以沿内壁向外形成第二凹凸台阶，所述第二极柱与第二凹凸台阶抵接并凹凸配合。

优选的，所述第一极柱和所述第二极柱的其中之一为复合极柱，所述复合极柱包括相叠置的第一导电部和第二导电部，多个所述纳米孔分布于所述第一导电部和所述第二导电部的侧部。

优选的，所述注塑件设置有防爆片，所述防爆片与所述注塑件为一体注塑结构。

优选的，所述注塑件具有泄压腔，所述防爆片设置于所述泄压腔，所述注塑件的一侧具有用于密封所述泄压腔的保护片，所述保护片与所述防爆片对应设置。

优选的，所述注塑件具有注液孔，所述注液孔通过注塑密封。

本实用新型的目的之二在于：提供一种二次电池，包括如上所述的顶盖组件。

本实用新型的目的之三在于：提供一种电池模组，包括两个以上的如上所述的二次电池。

本实用新型的目的之四在于：提供一种用电装置，包括如上所述的二次电池。

本实用新型的有益效果在于，本实用新型的顶盖组件包括注塑件、第一极柱、第二极柱和金属安装框，注塑件具有隔开的第一通孔和第二通孔，第一极柱设置于第一通孔，第二极柱与第一极柱的极性相反，第二极柱设置于第二通孔，金属安装框套设于注塑件的周侧，金属安装框用于与电池的外壳进行固定连接，其中，第一极柱、第二极柱、金属安装框分别与注塑件连接的表面开设有多个纳米孔，注塑件至少部分嵌入纳米孔中，使得注塑件、极柱、金属安装框相嵌合并实现了键合紧固，同时，多个纳米孔能够使顶盖组件的组装接触面积增大，使得顶盖组件具有更好的气密性，并可以使极柱、注塑件和金属安装框可以一体结合成标准件，此外，注塑件自身的绝缘性能优异能够有效防止发生线路短接的情况，因此，本申请不仅提高了各部件的结合强度和装配效率，还有效地提高了顶盖组件的安全性和稳定性。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。

图1为本实用新型中实施方式一的分解示意图。

图2为本实用新型中实施方式一的第一极柱的结构示意图。

图3为本实用新型中实施方式一的第二极柱的结构示意图。

图4为本实用新型中实施方式一的注塑件和金属安装框的分解示意图。

图5为图4中的A部分的放大图。

图6为本实用新型中实施方式一的剖视图。

图7为本实用新型中实施方式一的立体结构图。

其中，附图标记说明如下：

1-注塑件；11-第一通孔；12-第二通孔；13-防爆片；14-注液孔；15-保护片；

2-第一极柱；

3-第二极柱；31-第一导电部；32-第二导电部；

4-金属安装框；

100-纳米孔；101-第一凸部；102-第一凹部；103-第二凸部；104-第二凹部。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

在现有的顶盖结构中，一方面，顶盖片上往往设计有绝缘顶盖贴片，其中，绝缘顶盖贴片的定位精度高，装配工艺和装配过程复杂；另一方面，现有的顶盖结构的极柱的下方往往还设有密封圈和限位塑胶，这样不仅会增加整体部件的成本，还通常需要对零部件进行冲压而有可能产生制程缺陷，从而影响电池的安全性能。为此，本实用新型通过改良顶盖组件的结构，以提高顶盖组件的气密性和装配稳定性，提高顶盖组件的装配效率。

以下结合附图1～7对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。

实施方式一

下面结合附图1～5描述实施方式一

一种顶盖组件，包括：

注塑件1，注塑件1具有隔开的第一通孔11和第二通孔12，注塑件1可以通过纳米塑胶注塑形成纳米顶盖片；

第一极柱2，设置于第一通孔11，使得第一极柱2可以嵌设于注塑件1的第一通孔11；

第二极柱3，与第一极柱2的极性相反，第二极柱3设置于第二通孔12，使得第二极柱3可以嵌设于注塑件1的第二通孔12；

金属安装框4，套设于注塑件1的周侧，金属安装框4用于与电池的外壳进行固定连接，并有效地密封电池的外壳，其中，第一极柱2、第二极柱3、金属安装框4分别与注塑件1连接的表面开设有多个纳米孔100，注塑件1至少部分嵌入纳米孔100中。

具体地，纳米孔100的孔径可以小于100nm，纳米孔100具有超微的凹部，凹部用于使注塑件1的表面嵌入凹部内形成锚栓效应，进而实现第一极柱2、第二极柱3、金属安装框4分别与注塑件1的紧固与密封的作用，达到从结构上提高电池的安全性能和生产效率的目的。并且，此顶盖组件中不仅可以省掉现有顶盖结构中的密封圈，还可以省掉现有顶盖结构中的绝缘顶盖贴片，从而降低了生产加工的成本。

此外，在本实用新型的顶盖组件中，第一极柱2和第二极柱3分别与注塑件1之间的结合力可以为0.8MPa～2.2MPa、2.2MPa～3.6MPa、3.6MPa～5MPa，金属安装框4与注塑件1之间的结合力可以为0.8MPa～1.5MPa、1.5MPa～2.5MPa、2.5MPa～3.5MPa、3.5MPa～5MPa，从而保障了第一极柱2、第二极柱3、金属安装框4分别与注塑件1的连接处的气密性良好且结合牢固。

在本实用新型的顶盖组件中，参见图2和图6，第一通孔11的内壁和第一极柱2的其中之一具有第一凸部101，第一通孔11的内壁和第一极柱2的另一具有与第一凸部101配合的第一凹部102，多个纳米孔100分布于第一凸部101或第一凹部102，其中，第一凸部101和第一凹部102的数量均可以为一个或多个，第一通孔11的内壁可以向外凸形成第一凸部101，或向内凹形成第一凹部102。

在本实用新型的顶盖组件中，参见图2和图6，第二通孔12的内壁和第二极柱3的其中之一具有第二凸部103，第二通孔12的内壁和第二极柱3的另一具有与第二凸部103配合的第二凹部104，多个纳米孔100分布于第二凸部103或第二凹部104，其中，第二凸部103和第二凹部104的数量均可以为一个或多个，第二通孔12的内壁可以向外凸形成第二凸部103，或向内凹形成第二凹部104。

具体地，第一极柱2为正极柱，第二极柱3为负极柱，负极柱可以为铜铝复合极柱，第二极柱3包括相叠置的第一导电部31和第二导电部32，多个纳米孔100分布于第一导电部31和第二导电部32的侧部，其中，第一导电部31可以具有第二凸部103或第二凹部104，使得第一导电部31可以与第二通孔12进行凹凸配合。

在本实用新型的顶盖组件中，多个纳米孔100均匀分布于第一极柱2的面向第一通孔11的一侧，多个纳米孔100均匀分布于第二极柱3的面向第二通孔12的一侧，多个纳米孔100均匀分布于金属安装框4的面向注塑件1的一侧，其中，金属安装框4可以通过电阻焊、摩擦焊、高频焊、激光焊、氩弧焊、超声波焊、等离子焊、二氧化碳焊、闪光焊、电弧焊、电子束焊或埋弧焊的方式与电池的外壳进行焊接固定。

在本实用新型的顶盖组件中，第一通孔11和第二通孔12可以沿注塑件1的厚度方向贯穿注塑件1，并且，参见图1和图4，注塑件1还设置有防爆片13，防爆片13集成于注塑件1，防爆片13与注塑件1为一体注塑结构。优选的，防爆片13位于第一通孔11和第二通孔12之间。

具体地，防爆片13可以为注塑件1的一个减薄区或薄弱区，防爆片13可以设有至少一个破裂区，该破裂区在设定温度和/或压力下破裂，进而泄出电池内部的气体，并对电池起到降温防爆的效果。

在本实用新型的顶盖组件中，注塑件1具有注液孔14，注液孔14通过注塑密封，其相对于现有的金属顶盖的注液孔加胶钉或金属钉焊接，具有工序更少和占用面积更小的有益效果，从而有效地降低了成本和提高了电池的能量密度。

在本实用新型的顶盖组件中，注塑件1的厚度方向开设有泄压腔，防爆片13设置于泄压腔，参见图6和图7，注塑件1的一侧具有用于密封泄压腔的保护片15，保护片15与防爆片13对应设置，保护片15能够防止外界环境损害防爆片13，有效地提高了防爆片13的耐用性和使用寿命。

本实用新型的工作原理是：注塑件1用于将第一极柱2和第二极柱3之间进行绝缘，第一极柱2和第二极柱3的两端用于导通电池和用电器件，金属安装框4用于安装固定注塑件1并使电池的外壳与金属安装框4进行固定连接，第一极柱2、第二极柱3、金属安装框4分别与注塑件1连接的表面开设有多个纳米孔100，注塑件1至少部分嵌入纳米孔100中，纳米孔100具有超微的凹部，凹部用于使注塑件1的表面嵌入凹部内形成锚栓效应，进而实现第一极柱2、第二极柱3、金属安装框4分别与注塑件1的紧固与密封的作用，从而能够保障电池的整体结构密封稳定。

实施方式二

与实施方式一不同的是：本实施方式的注塑件1的周侧和金属安装框4的其中之一具有第三凸部，注塑件1的周侧和金属安装框4的另一具有与第三凸部配合的第三凹部，多个纳米孔100分布于第三凸部或第三凹部，其中，第三凸部可以为凸柱或凸台，第三凹部可以为凹坑或凹槽，第三凸部和第三凹部的数量均可以为一个或多个，第三凸部和第三凹部可以使得注塑件1与金属安装框4的接触面积增大，并使注塑件1与金属安装框4嵌合牢固，保障两者具有足够的结合强度。

其他结构与实施方式一相同，这里不再赘述。

实施方式三

与实施方式一或二不同的是：本实施方式的顶盖组件包括多个第一极柱2和/或多个第二极柱3，多个第一极柱2和/或多个第二极柱3相隔设置，使得顶盖组件能够灵活适应多端子电芯或多极耳电芯的电连接。

其他结构与实施方式一或二相同，这里不再赘述。

实施方式四

一种二次电池，包括如实施方式一到实施方式三任一种的顶盖组件。其中，该二次电池可以为任意大小的动力电池，并且，该动力电池可以为锂离子电池、钠离子电池等。

实施方式五

一种电池模组，包括容纳部和两个以上的实施方式四的二次电池，并且，多个二次电池在容纳部内并排设置。其中，容纳部的设置方式有多种，例如，容纳部包括外壳和盖设于外壳处的盖板；或者，容纳部包括相继围合连接的侧板和端板。

实施方式六

一种用电装置，包括实施方式四的二次电池，其中，该用电装置可以是车辆、手机、便携式装置、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。本申请实施例对上述用电装置不做特殊限制。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。

Claims (10)

1.一种顶盖组件，其特征在于，包括：

注塑件(1)，所述注塑件(1)具有隔开的第一通孔(11)和第二通孔(12)；

第一极柱(2)，设置于所述第一通孔(11)；

第二极柱(3)，与所述第一极柱(2)的极性相反，设置于所述第二通孔(12)；

金属安装框(4)，套设于所述注塑件(1)的周侧；

所述第一极柱(2)、所述第二极柱(3)、所述金属安装框(4)分别与所述注塑件(1)连接的表面开设有多个纳米孔(100)，所述注塑件(1)至少部分嵌入所述纳米孔(100)中。

2.如权利要求1所述的一种顶盖组件，其特征在于：所述第一通孔(11)的内壁与所述第一极柱(2)的其中之一具有第一凸部(101)，所述第一通孔(11)的内壁与所述第一极柱(2)的另一具有与所述第一凸部(101)配合的第一凹部(102)，多个所述纳米孔(100)分布于所述第一凸部(101)或所述第一凹部(102)。

3.如权利要求1所述的一种顶盖组件，其特征在于：所述第二通孔(12)的内壁与所述第二极柱(3)的其中之一具有第二凸部(103)，所述第二通孔(12)的内壁与所述第二极柱(3)的另一具有与所述第二凸部(103)配合的第二凹部(104)，多个所述纳米孔(100)分布于所述第二凸部(103)或所述第二凹部(104)。

4.如权利要求1所述的一种顶盖组件，其特征在于：所述注塑件(1)的周侧和所述金属安装框(4)的其中之一具有第三凸部，所述注塑件(1)的周侧和所述金属安装框(4)的另一具有与所述第三凸部配合的第三凹部，多个所述纳米孔(100)分布于所述第三凸部或所述第三凹部。

5.如权利要求1～3任一项所述的一种顶盖组件，其特征在于：所述第一极柱(2)和所述第二极柱(3)的其中之一为复合极柱，所述复合极柱包括相叠置的第一导电部和第二导电部，多个所述纳米孔(100)分布于所述第一导电部和所述第二导电部的侧部。

6.如权利要求1所述的一种顶盖组件，其特征在于：所述注塑件(1)设置有防爆片(13)，所述防爆片(13)与所述注塑件(1)为一体注塑结构。

7.如权利要求1所述的一种顶盖组件，其特征在于：所述注塑件(1)具有注液孔(14)，所述注液孔(14)通过注塑密封。

8.一种二次电池，其特征在于：包括如权利要求1～7任一项所述的顶盖组件。

9.一种电池模组，其特征在于：包括两个以上的如权利要求8所述的二次电池。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的二次电池。

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