CN219553759U - 顶盖结构、电池单体及动力电池包 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种顶盖结构、电池单体及动力电池包，涉及动力电池技术领域。顶盖结构包括：密封组件；正极柱，其沿上下方向贯穿设置有安装位，安装位设置为阶梯状，且安装位被配置为用于与密封组件适配；正极集流盘，其连接于正极柱的下方，且正极集流盘沿上下方向设置有竖直段，竖直段设置于安装位的内部，且竖直段位于密封组件的下方。正极柱沿上下方向贯穿设置有呈阶梯状的安装位，通过安装位的阶梯状，能够实现在密封组件适配于安装位时，能够对正极柱完成多层级的密封，杜绝电解液泄露的问题发生，且正极集流盘沿上下方向设置有竖直段，该竖直段位于安装位的内部，方便正极柱的安装位与正极集流盘的焊接，提高产品的合格率。

Description

顶盖结构、电池单体及动力电池包

技术领域

本申请涉及动力电池技术领域，具体而言，涉及一种顶盖结构、电池单体及动力电池包。

背景技术

节能减排是汽车产业可持续发展的关键，电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言，电池技术优势关乎其技术发展的一项重要因素。

在电池技术的发展中，极柱是动力电池内外导通的部件，其一端与动力电池的外部电路连接，一端与动力电池内部的电极组件连接，以实现电池的充放电功能。常规地，一般将极柱绝缘装配于顶盖件，再通过密封钉直接对极柱的注液孔进行密封，然后将其盖合于电极组件的外壳开口处。

然而，该装配方式并不稳定，在一些情况下回存在电解液泄露的情况，同时后期也不方便极柱与集流盘的焊接，不利于产品的合格率。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种顶盖结构、电池单体及动力电池包，能够杜绝电解液泄露的问题发生，同时提高产品的合格率。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

第一方面，本申请提供一种顶盖结构，包括：密封组件；正极柱，其沿上下方向贯穿设置有安装位，所述安装位设置为阶梯状，且所述安装位被配置为用于与所述密封组件适配；正极集流盘，其连接于所述正极柱的下方，且所述正极集流盘沿所述上下方向设置有竖直段，所述竖直段设置于所述安装位的内部，且所述竖直段位于所述密封组件的下方。

在上述实现的过程中，正极柱沿上下方向贯穿设置有呈阶梯状的安装位，通过安装位的阶梯状，能够实现在密封组件适配于安装位时，能够对正极柱完成多层级的密封，杜绝电解液泄露的问题发生，且正极集流盘沿上下方向设置有竖直段，该竖直段位于安装位的内部，方便正极柱的安装位与正极集流盘的焊接，提高产品的合格率。

在一些实施例中，所述竖直段设置有与所述安装位连通的注液孔，所述注液孔与所述密封组件的部分结构适配。注液孔与安装位连通，方便对电池单体进行注入电解液，且由于注液孔与密封组件的部分结构适配，使得密封组件适配于安装位时，不仅能够保证密封组件与安装位之间的多层级密封，同时也能提高密封组件与注液孔之间的密封性，杜绝了电解液泄露的问题发生。

在一些实施例中，所述顶盖结构还包括顶盖本体，所述顶盖本体沿所述上下方向贯穿设置有安装孔，所述安装孔被配置为用于正极柱的贯穿，且与所述正极柱形成卡接。通过将顶盖本体与正极柱设置成卡接的方式，不能能够确保顶盖本体与正极柱之间的绝缘性，也能保证结构的稳固性。

在一些实施例中，所述正极柱的外缘沿靠近中心方向凹陷设置，以形成凹槽，所述凹槽被配置为用于容纳所述顶盖本体的部分结构，且所述凹槽与所述顶盖本体绝缘接触。

在一些实施例中，所述顶盖结构还包括第一绝缘件，所述第一绝缘件的外缘沿靠近中心方向凹陷设置，以形成配合槽，所述配合槽与所述顶盖本体适配，且所述第一绝缘件沿上下方向凹陷设置，以形成凸起部，所述凸起部与所述凹槽适配。通过将第一绝缘件的凸起部设置于凹槽内，顶盖本体设置于第一绝缘件的配合槽内，进而实现顶盖本体与正极柱的连接，确保两者之间的绝缘性能以及密封性能。

在一些实施例中，所述配合槽被配置为用于容纳所述顶盖本体的部分结构，以使得所述配合槽对所述顶盖本体形成夹持状。

在一些实施例中，所述凸起部被配置于所述凹槽内，以使得所述凹槽对所述凸起部形成夹持状。

在一些实施例中，所述顶盖结构还包括第二绝缘件，所述第二绝缘件套设于所述第一绝缘件，且所述第二绝缘件位于所述正极集流盘与所述顶盖本体之间。通过在正极集流盘与顶盖本体之间设置第二绝缘件，防止正极集流盘与顶盖本体的接触，避免造成短路，提高产品的安全性。

在一些实施例中，所述第二绝缘件沿所述上下方向设置有延伸段，所述延伸段位于所述正极集流盘的外缘。通过该延伸段，能够防止正极集流盘与电池单体的电池壳体接触，避免造成短路，提高产品的安全性。

第二方面，本申请还提供一种电池单体，包括：裸电芯，其设置有正极耳及负极耳；负极集流盘，其被配置为用于与所述负极耳连接；电池壳体，其具有一容纳腔，所述容纳腔被配置为用于容纳所述裸电芯及所述负极集流盘，所述负极集流盘与所述电池壳体的下端连接；和如上述任一项所述的顶盖结构，所述顶盖结构的顶盖本体与所述电池壳体的上端连接，所述顶盖结构的正极集流盘与所述正极耳连接。

在上述实现的过程中，负极集流盘分别与负极耳及电池壳体进行连接，取消了传统的负极极柱，简化了结构设计，同时减少了焊接工序及各种密封处理，提高了产品的耐久性，同时顶盖结构设置于电池壳体的上端，且顶盖结构的正极集流盘与正极耳进行连接，能够杜绝电解液泄露的问题发生，也能保证焊接质量，提高了产品的合格率。

在一些实施例中，所述电池单体还包括防爆阀，所述防爆阀设置于所述电池壳体的下端。通过将防爆阀设置于电池壳体的下端，能够实现高度集成，减少焊接工序，不易漏液，且便于热失控定向排泄，提高产品的可靠性。

第三方面，本申请还提供一种动力电池包，包括如上述任一项所述的电池单体。

因本申请第三方面实施例提供的动力电池包，因包括第二方面技术方案中所述的电池单体，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术使用者来讲，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相关的附图。

图1是本申请实施例公开的一种顶盖结构的结构示意图。

图2是本申请实施例公开的一种顶盖结构的剖视图。

图3是本申请实施例公开的一种顶盖结构的爆炸示意图。

图4是本申请实施例公开的一种电池单体的结构示意图。

图5是本申请实施例公开的一种电池单体的剖视图。

附图标记

100、密封组件；101、密封钉；102、胶钉；200、正极柱；201、凹槽；300、正极集流盘；301、竖直段；302、注液孔；400、顶盖本体；401、安装孔；500、第一绝缘件；501、第一部分；502、第二部分；600、第二绝缘件；601、延伸段；700、裸电芯；800、负极集流盘；900、电池壳体；1000、防爆阀。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术使用者在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”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使用者而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

目前，随着社会经济的发展，具有高能量密度的电池单体的应用也约架广泛。电池单体不仅被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着电池单体应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。

如图1-图3所示，第一方面，本申请提供一种顶盖结构，包括：密封组件100、正极柱200及正极集流盘300，所述正极柱200设置有安装位，所述密封组件100设置于所述安装位，所述正极集流盘300与所述正极柱200焊接，所述正极集流盘300的部分结构延伸至所述安装位，且该部分的结构与所述密封组件100的下端进行配合，从而完成对所述安装位的密封。

具体而言，密封组件100；正极柱200，其沿上下方向贯穿设置有安装位，所述安装位设置为阶梯状，且所述安装位被配置为用于与所述密封组件100适配；正极集流盘300，其连接于所述正极柱200的下方，且所述正极集流盘300沿所述上下方向设置有竖直段301，所述竖直段301设置于所述安装位的内部，且所述竖直段301位于所述密封组件100的下方。

示例性的，所述安装位设置为通孔，所述安装位沿所述上下方向设置为阶梯状，且所述安装位从上至下设置为收缩状，即所述密封组件100设置于所述安装位尺寸较大的一侧，所述正极集流盘300设置于所述安装位尺寸较小的一侧，且所述竖直段301延伸至所述安装位的内部时，所述竖直段301与所述正极柱200可进行焊接(例如激光穿透焊)，保证正极柱200与正极集流盘300的焊接面积，提高过流能力，当然为了保证正极柱200与正极集流盘300之间的结构强度，所述正极集流盘300的水平段也设置成与所述所述正极柱200的下方进行焊接。

在上述实现的过程中，正极柱200沿上下方向贯穿设置有呈阶梯状的安装位，通过安装位的阶梯状，能够实现在密封组件100适配于安装位时，能够对正极柱200完成多层级的密封，杜绝电解液泄露的问题发生，且正极集流盘300沿上下方向设置有竖直段301，该竖直段301位于安装位的内部，方便正极柱200的安装位与正极集流盘300的焊接，提高产品的合格率。

如图2所示，所述竖直段301设置有与所述安装位连通的注液孔302，所述注液孔302与所述密封组件100的部分结构适配。注液孔302与安装位连通，方便对电池单体进行注入电解液，且由于注液孔302与密封组件100的部分结构适配，使得密封组件100适配于安装位时，不仅能够保证密封组件100与安装位之间的多层级密封，同时也能提高密封组件100与注液孔302之间的密封性，杜绝了电解液泄露的问题发生。

在一些实施例中，所述密封组件100包括密封钉101及胶钉102，所述胶钉102设置于所述密封钉101的下方，所述密封钉101及所述胶钉102均与所述安装位接触，且所述胶钉102远离所述密封钉101一侧的部分结构配置于所述注液孔302内，其中所述胶钉102直接塞入所述注液孔302，所述密封钉101可采用焊接的方式与所述正极柱200进行固定。

在上述实现的过程中，密封钉101位于胶钉102的上方，且密封钉101及胶钉102分别与阶梯状的安装位进行接触，通过密封钉101及胶钉102的配合能够实现对安装位的密封，同时胶钉102的部分结构设置于注液孔302内，不仅能够保证整体结构的稳定性，同时也能确保注液孔302的密封性。

请再参照图2，所述顶盖结构还包括顶盖本体400，所述顶盖本体400沿所述上下方向贯穿设置有安装孔401，所述安装孔401被配置为用于正极柱200的贯穿，且与所述正极柱200形成卡接。通过将顶盖本体400与正极柱200设置成卡接的方式，不能能够确保顶盖本体400与正极柱200之间的绝缘性，也能保证结构的稳固性。

示例性的，所述顶盖本体400的外缘可设置成阶梯状，通过所述顶盖本体400的阶梯状，可方便后续与电池单体的电池壳体900进行连接(例如激光穿透焊)，可保证顶盖本体400与电池壳体900之间的密封性，杜绝电解液泄露的问题发生。

在一些实施例中，所述正极柱200的外缘沿靠近中心方向凹陷设置，以形成凹槽201，所述凹槽201被配置为用于容纳所述顶盖本体400的部分结构，且所述凹槽201与所述顶盖本体400绝缘接触。

在一些实施例中，所述顶盖结构还包括第一绝缘件500，所述第一绝缘件500的外缘沿靠近中心方向凹陷设置，以形成配合槽，所述配合槽与所述顶盖本体400适配，且所述第一绝缘件500沿上下方向凹陷设置，以形成凸起部，所述凸起部与所述凹槽201适配。通过将第一绝缘件500的凸起部设置于凹槽201内，顶盖本体400设置于第一绝缘件500的配合槽内，进而实现顶盖本体400与正极柱200的连接，确保两者之间的绝缘性能以及密封性能。

可以理解的是，所述第一绝缘件500包括但不局限于绝缘套，所述第一绝缘件500包括第一部分501及第二部分502，所述第一部分501与所述第二部分502一体成型，且所述第一部分501位于所述第二部分502的外缘，所述第一部分501用于设置所述配合槽，所述第二部分502用于沿所述上下反响概念股凹陷设置，以形成所述凸起部；其中为了避免毛刺等金属异物掉入电池单体的周边，与正极柱200搭接形成短路风险，所述第一部分501的长度为2～5mm。

在一些实施例中，所述配合槽被配置为用于容纳所述顶盖本体400的部分结构，以使得所述配合槽对所述顶盖本体400形成夹持状。所述凸起部被配置于所述凹槽201内，以使得所述凹槽201对所述凸起部形成夹持状。

在一些实施例中，所述顶盖结构还包括第二绝缘件600，所述的第二绝缘件600包括但布局于绝缘套，所述第二绝缘件600套设于所述第一绝缘件500，且所述第二绝缘件600位于所述正极集流盘300与所述顶盖本体400之间。通过在正极集流盘300与顶盖本体400之间设置第二绝缘件600，防止正极集流盘300与顶盖本体400的接触，避免造成短路，提高产品的安全性。

在一些实施例中，所述第二绝缘件600沿所述上下方向设置有延伸段601，所述延伸段601位于所述正极集流盘300的外缘。通过该延伸段601，能够防止正极集流盘300与电池单体的电池壳体900接触，避免造成短路，提高产品的安全性。

常规的圆柱体电池存在一些缺点，例如①平台化差，空间利用率低：

电芯体积小，能量密度低，高度高达100mm,无法兼容不同平台(A/B/C)车辆空间高度需求，无法适配电池包布局和整车离地间隙指标的不同需求，空间体积利用率低到40％，无法实现更高的能量与重量比。②传统极柱连接技术落后，集成度较低、生产效率低，成本高：传统极耳连接方式是，正负极极耳→正负极集流盘800→正负极柱→正负极处的密封钉101焊→正负极盖帽，这种连接方式正负极各需要3次激光焊接工序，且第2/3次超声波焊接功率大，成本高，同时还需要增加各种密封结构，这样不仅工序复杂，还增加了生产成本。

如图4-图5所示，第二方面，本申请还提供一种电池单体，电池单体可以为圆柱形电芯，所述电池单体包括：裸电芯700，其设置有正极耳及负极耳；负极集流盘800，其被配置为用于与所述负极耳连接；电池壳体900，其具有一容纳腔，所述容纳腔被配置为用于容纳所述裸电芯700及所述负极集流盘800，所述负极集流盘800与所述电池壳体900的下端连接；和如上所述的顶盖结构，所述顶盖结构的顶盖本体400与所述电池壳体900的上端连接，所述顶盖结构的正极集流盘300与所述正极耳连接。

在本申请中，所述电池单体的高度可设置为80mm，远低于行业的130mm的标准水平，完全满足不同平台(A/B/C)车辆空间高度要求，极大提高了动力电池包布局和整车离地间隙指标的适配性，从而也带来更高的空间利用率(达到75％以上)，结合更大能量密度的电池单体，可实现更高的能量与重量比。

需要说明的是，所述电池单体在装配的过程中，首先将负极集流盘800焊接于所述电池壳体900的下端，然后再将所述裸电芯700装入容纳腔内，并装入所述正极集流盘300，最后在装配组合好正极柱200、顶盖本体400、第一绝缘件500、第二绝缘件600及密封组件100的顶盖结构。

在上述实现的过程中，负极集流盘800分别与负极耳及电池壳体900进行连接，取消了传统的负极极柱，简化了结构设计，同时减少了焊接工序(只需要一次激光焊接即可，且超声波焊接设备功率仅需要800-1600W)及各种密封处理，提高了产品的耐久性，同时顶盖结构设置于电池壳体900的上端，且顶盖结构的正极集流盘300与正极耳进行连接，能够杜绝电解液泄露的问题发生，也能保证焊接质量，提高了产品的合格率。

在一些实施例中，所述电池单体还包括防爆阀1000，所述防爆阀1000设置于所述电池壳体900的下端，其中所述防爆阀1000与所述电池壳体900的连接方式可采用冲压折叠一体成型，高度集成。通过将防爆阀1000设置于电池壳体900的下端，能够实现高度集成，减少焊接工序，不易漏液，且便于热失控定向排泄，提高产品的可靠性。

第三方面，本申请还提供一种动力电池包，包括如上所述的电池单体。

在动力电池包中，电池单体可以是多个，多个电池单体之间可串联或并联或混联，混联是指多个电池单体中既有串联又有并联。多个电池单体之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电池单体构成的整体容纳于箱体内；当然，动力电池包也可以是多个电池单体先串联或并联或混联组成电池模块形式，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于箱体内。动力电池包还可以包括其他结构，例如，动力电池包还可以包括汇流部件，用于实现多个电池单体之间的电连接。

因本申请第三方面实施例提供的动力电池包，因包括第二方面技术方案中所述的电池单体，因而具有上述实施例所具有的一切技术效果，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术使用者来说，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 (12)

1.一种顶盖结构，其特征在于，包括：

密封组件；

正极柱，其沿上下方向贯穿设置有安装位，所述安装位设置为阶梯状，且所述安装位被配置为用于与所述密封组件适配；

正极集流盘，其连接于所述正极柱的下方，且所述正极集流盘沿所述上下方向设置有竖直段，所述竖直段设置于所述安装位的内部，且所述竖直段位于所述密封组件的下方。

2.根据权利要求1所述的顶盖结构，其特征在于，所述竖直段设置有与所述安装位连通的注液孔，所述注液孔与所述密封组件的部分结构适配。

3.根据权利要求1所述的顶盖结构，其特征在于，所述顶盖结构还包括顶盖本体，所述顶盖本体沿所述上下方向贯穿设置有安装孔，所述安装孔被配置为用于正极柱的贯穿，且与所述正极柱形成卡接。

4.根据权利要求3所述的顶盖结构，其特征在于，所述正极柱的外缘沿靠近中心方向凹陷设置，以形成凹槽，所述凹槽被配置为用于容纳所述顶盖本体的部分结构，且所述凹槽与所述顶盖本体绝缘接触。

5.根据权利要求4所述的顶盖结构，其特征在于，所述顶盖结构还包括第一绝缘件，所述第一绝缘件的外缘沿靠近中心方向凹陷设置，以形成配合槽，所述配合槽与所述顶盖本体适配，且所述第一绝缘件沿上下方向凹陷设置，以形成凸起部，所述凸起部与所述凹槽适配。

6.根据权利要求5所述的顶盖结构，其特征在于，所述配合槽被配置为用于容纳所述顶盖本体的部分结构，以使得所述配合槽对所述顶盖本体形成夹持状。

7.根据权利要求5所述的顶盖结构，其特征在于，所述凸起部被配置于所述凹槽内，以使得所述凹槽对所述凸起部形成夹持状。

8.根据权利要求5所述的顶盖结构，其特征在于，所述顶盖结构还包括第二绝缘件，所述第二绝缘件套设于所述第一绝缘件，且所述第二绝缘件位于所述正极集流盘与所述顶盖本体之间。

9.根据权利要求8所述的顶盖结构，其特征在于，所述第二绝缘件沿所述上下方向设置有延伸段，所述延伸段位于所述正极集流盘的外缘。

10.一种电池单体，其特征在于，包括：

裸电芯，其设置有正极耳及负极耳；

负极集流盘，其被配置为用于与所述负极耳连接；

电池壳体，其具有一容纳腔，所述容纳腔被配置为用于容纳所述裸电芯及所述负极集流盘，所述负极集流盘与所述电池壳体的下端连接；和

如权利要求1-9任一项所述的顶盖结构，所述顶盖结构的顶盖本体与所述电池壳体的上端连接，所述顶盖结构的正极集流盘与所述正极耳连接。

11.根据权利要求10所述的电池单体，其特征在于，所述电池单体还包括防爆阀，所述防爆阀设置于所述电池壳体的下端。

12.一种动力电池包，其特征在于，包括如权利要求10-11任一项所述的电池单体。