CN220065857U - 顶盖组件、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种顶盖组件，包括：盖板，所述盖板上设置有安装孔；极柱，穿设于所述安装孔，所述极柱包括柱体以及设置在所述柱体靠近电芯组件一端的板体，所述板体远离所述电芯组件的一侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽围绕所述柱体设置；密封圈，设置在所述盖板和所述板体之间，所述密封圈包括环形主体以及设置在所述环形主体一侧的环形凸起，所述环形主体套设于所述柱体，所述环形凸起设置在所述环形凹槽内。当在极柱的外侧壁与盖板的安装孔之间注塑成型第二绝缘件时，由于密封圈的环形凸起设置在极柱的板体的环形凹槽内，使得密封圈不会相对极柱产生位移，从而可以保证密封圈可以可靠地密封极柱与盖板，不会出现密封失效的情形。

Description

顶盖组件、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别涉及一种顶盖组件、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

二次电池一般包括壳体、电芯组件和顶盖组件，电芯组件收容于壳体内并由壳体提供保护，顶盖组件密封设置于壳体的开口。

顶盖组件一般包括盖板、极柱及密封圈，极柱安装在盖板上，密封圈设置在极柱与盖板之间，用于密封极柱与盖板之间的间隙。现有技术中，密封圈与盖板和极柱接触的表面均为平面结构。当在极柱的外侧壁与盖板的安装孔之间注塑成型上塑胶件时，注塑过程中流动的上塑胶件对密封圈施加较大的压力，导致密封圈容易被推离预定的位置，从而容易使得密封圈密封失效。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中在极柱的外侧壁与盖板的安装孔之间注塑成型上塑胶件时，注塑过程中流动的上塑胶件对密封圈施加较大的压力，导致密封圈容易被推离预定的位置，从而容易使得密封圈密封失效的问题，提供一种改善上述缺陷的顶盖组件、电池单体、电池及用电设备。

一种顶盖组件，包括：

盖板，所述盖板上设置有安装孔；

第一绝缘件，所述第一绝缘件设置在所述盖板的背面；

极柱，所述极柱穿设于所述安装孔，所述极柱包括柱体以及设置在所述柱体靠近电芯组件一端的板体，所述板体远离所述电芯组件的一侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽围绕所述柱体设置；

密封圈，所述密封圈设置在所述盖板和所述板体之间，所述密封圈包括环形主体以及设置在所述环形主体一侧的环形凸起，所述环形主体套设于所述柱体，所述环形凸起设置在所述环形凹槽内；

第二绝缘件，所述第二绝缘件设置在所述盖板的正面，所述第二绝缘件采用注塑成型的方式设置在所述安装孔与所述极柱的外侧壁之间且所述第二绝缘件的至少部分抵接于所述密封圈。

在其中一个实施例中，所述环形凹槽位于所述柱体的周侧边缘；所述环形凸起环绕所述环形主体的内孔设置，且位于所述环形主体的内孔的周侧边缘。

在其中一个实施例中，所述板体远离所述电芯组件的一侧设置有定位凹槽，所述定位凹槽围绕所述柱体设置，所述定位凹槽的槽底面设置有所述环形凹槽；所述环形主体容置于所述定位凹槽内，所述环形凸起设置在所述环形凹槽内；所述密封圈具有变形状态，当所述密封圈处于所述变形状态时，所述环形主体填满所述定位凹槽。

在其中一个实施例中，当所述密封圈处于所述变形状态时，所述密封圈相对所述板体的高度小于所述密封圈未变形时相对所述板体的高度。

在其中一个实施例中，所述环形凸起设置在所述环形主体靠近所述板体一侧的中部。

在其中一个实施例中，所述板体的尺寸大于所述柱体的径向尺寸。

在其中一个实施例中，所述盖板上绝缘设置有两个所述极柱，两个所述极柱分布于所述盖板长度方向的两端。

上述顶盖组件，当在极柱的外侧壁与盖板的安装孔之间注塑成型第二绝缘件时，尽管注塑过程中流动的第二绝缘件会对密封圈施加较大的压力，由于密封圈的环形凸起设置在极柱的板体的环形凹槽内，使得密封圈不会相对极柱产生位移，密封圈不会被推离预定的位置，从而可以保证密封圈可以可靠地密封极柱与盖板，不会出现密封失效的情形。

此外，本实用新型还提供一种电池单体、电池及用电装置。

一种电池单体，包括：

壳体，所述壳体的一侧设有开口；

电芯组件，收容于所述壳体内；

如上述优选实施例所述的顶盖组件，所述顶盖组件密封设置于所述壳体的开口。

一种电池，包括多个如上述优选实施例所述的电池单体。

一种用电装置，包括如上述优选实施例所述的电池单体或如上述优选实施例所述的电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本实用新型较佳实施例中电池单体的爆炸示意图；

图2为图1所示电池单体中顶盖组件的爆炸示意图；

图3为图2所示顶盖组件的一个实施例的局部剖视图；

图4为图2所示顶盖组件的另一个实施例的局部剖视图；

图5为图4所示顶盖组件中极柱与密封圈配合时的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，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，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型公开了一种用电装置、电池及电池单体，上述用电装置包括上述电池或上述电池单体，并能够由上述电池或上述电池单体提供电能。其中，上述用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。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、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；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；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电装置不做特殊限制。

对于纯电动汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

上述电池可以是电池包或电池模组。当上述电池为电池包时，电池包具体包括电池管理系统(BMS)及多个上述电池单体。多个电池单体之间可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统进行通讯连接，以组成电池包，上述电池管理系统对各个电池单体的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体也可先进行串联和/或并联，并与模组管理系统组成电池模组，再由多个电池模组通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统共同构成电池包。

其中，上述电池包或电池模组中的多个电池单体可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体之间、电池单体与电池管理系统之间可通过汇流部件进行电连接。上述电池单体可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体为锂离子方形电池。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体500、电芯组件及顶盖组件100。

壳体500为中空结构，其内部具有用于容纳电芯组件、电解液以及其他部件的收容空间。壳体500的一侧设有开口(图未标)，通过壳体500的开口能够将电芯组件装入壳体500内。由于本实施例中的电池单体10为方形电池，故壳体500的外部轮廓呈长方体形。

电芯组件是电池单体10的核心部件，收容于壳体500内。为了适配壳体500的形状，本实施例中的电芯组件呈长方体形。其中，电芯组件包括裸电芯200及绝缘片300。

每个电芯组件可以包括一个或多个裸电芯200。裸电芯200可以由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕或叠片的方式成型，通过卷绕成型的裸电芯200可压制成扁平状。裸电芯200具有正极耳及负极耳，正极耳及负极耳用于分别将正极片及负极片引出。其中，正极耳及负极耳位于裸电芯200的同一侧。具体在本实施例中，正极耳及负极耳均位于裸电芯200的顶部。

绝缘片300包覆于裸电芯200的外周并暴露出正极耳及负极耳。绝缘片300能够保护裸电芯200，并在裸电芯200与壳体500之间起到较好的绝缘作用。具体的，绝缘片300的材质可以是聚酰亚胺、聚乙烯及聚偏二氟乙烯等。

顶盖组件100密封设置于壳体500的开口，以在壳体500的内部形成相对封闭的环境，从而将电芯组件与外部环境隔绝。顶盖组件100的形状与壳体500的开口的形状相适配，具体在本实施例中，顶盖组件100大致呈矩形。

请一并参阅图2及图3，顶盖组件100包括极柱110、盖板120、第一绝缘件130、第二绝缘件140及密封圈150。

盖板120上设置有安装孔123，安装孔123用于供极柱110进行安装。盖板120可以由具有较高机械强度的材料，如铝、铝合金或不锈钢成型。盖板120的形状大致呈矩形。盖板120具有相对设置的背面及正面，背面指的是盖板120朝向壳体500内部的表面，即图3所示下表面；盖板120的正面则指的是图3所示上表面。

此外，盖板120上一般还开设有沿厚度方向贯通的注液孔121，注液孔121一般为圆形孔。在顶盖组件100密封壳体500的开口后，可通过注液孔121将电解液注入壳体500内部。注液完成后，一般还将通过激光焊接的方式将密封钉焊接于盖板120上以将注液孔121封堵。

盖板120上一般还设置有防爆阀122。当壳体500内的气体压力超过阈值时，防爆阀122便开启以对壳体500内进行泄压，从而防止电池单体10发生爆炸。显然，在其他实施例中，顶盖组件100上的防爆阀122可以省略，而将防爆阀122设置于壳体500的侧壁或底壁。

第一绝缘件130设置在盖板120的背面，第一绝缘件130能够与壳体500内的电芯组件抵接，从而对电芯组件起到限位作用。第一绝缘件130与安装孔123对应的位置也开设有相应的避位孔131。第一绝缘件130与盖板120的形状大致相同，均呈矩形，可由塑料、橡胶等绝缘材料成型。盖板120与第一绝缘件130之间一般通过卡接、粘接等方式进行连接。通常情况下，盖板120与第一绝缘件130通过注塑成型的方式一体成型。

极柱110穿设于盖板120的安装孔123，极柱110伸入壳体500内的一端与裸电芯200的正极耳或负极耳电连接。具体到本实施例中，极柱110伸入壳体500内的一端通过连接片400与裸电芯200的正极耳或负极耳电连接。连接片400的上表面与极柱110焊接，连接片400的下表面与裸电芯200的正极耳或负极耳焊接，上述焊接可以采用超声波焊接。

其中，极柱110包括柱体112以及设置在柱体112靠近电芯组件一端的板体111，板体111远离电芯组件的一侧设置有环形凹槽1121，环形凹槽1121围绕柱体112设置。具体地，柱体112一般呈圆柱状，板体111一般呈扁平状，板体111的尺寸大于柱体112的径向尺寸，从而可以增大极柱110与裸电芯200的极耳或连接片400的接触面积，提高两者之间的焊接效果。本实施例中，极柱110安装时，柱体112依次穿过避位孔131和安装孔123伸出至盖板120的正面，板体111压紧第一绝缘件130和下文中的密封圈150。

密封圈150设置在盖板120和极柱110的板体111之间，密封圈150包括环形主体151以及设置在环形主体151一侧的环形凸起152，环形主体151套设于极柱110的柱体112，环形凸起152设置在环形凹槽1121内。具体地，环形主体151包括相对设置的第一表面和第二表面，第一表面与盖板120的下表面接触，第二表面与板体111的上表面接触，第一表面与第二表面为平面结构，环形凸起152设置在第二表面，可以位于第二表面的任意位置。

第二绝缘件140设置在盖板120的正面，第二绝缘件140采用注塑成型的方式设置在盖板120的安装孔123与极柱110的外侧壁之间，且第二绝缘件140的至少部分抵接于密封圈150。第二绝缘件140可由塑料、橡胶等绝缘材料成型。

当在极柱110的外侧壁与盖板120的安装孔123之间注塑成型第二绝缘件140时，尽管注塑过程中流动的第二绝缘件140会对密封圈150施加较大的压力，由于密封圈150的环形凸起152设置在极柱110的板体111的环形凹槽1121内，使得密封圈150不会相对极柱110产生位移，密封圈150不会被推离预定的位置，从而可以保证密封圈150可以可靠地密封极柱110与盖板120，不会出现密封失效的情形。

请继续参阅图3，在一些可选地实施例中，环形凹槽1121位于柱体112的周侧边缘。环形凸起152环绕环形主体151的内孔设置，且位于环形主体151的内孔的周侧边缘。换句话说，环形凸起152的内孔孔壁与环形主体151的内孔孔壁共面。如此，密封圈150的环形凸起152可以贴靠极柱110的柱体112设置，当在极柱110的外侧壁与盖板120的安装孔123之间注塑成型第二绝缘件140时，注塑过程中流动的第二绝缘件140会对密封圈150施加向下的挤压力，该挤压力使得环形凸起152具有朝向环形凹槽1121运动的趋势，从而使得环形凸起152不容易脱离环形凹槽1121，保证了密封圈150能够更加可靠地密封极柱110与盖板120。

请参阅图4及图5，在另一些可选地实施例中，板体111远离电芯组件的一侧设置有定位凹槽1122，定位凹槽1122围绕柱体112设置，定位凹槽1122的槽底面设置有环形凹槽1121。密封圈150的环形主体151容置于定位凹槽1122内，密封圈150的环形凸起152设置在环形凹槽1121内。密封圈150具有变形状态，当密封圈150处于变形状态时，环形主体151填满定位凹槽1122。如此，当极柱110安装于盖板120时，极柱110的板体111可以对密封圈150施加压力使得密封圈150变形，变形后的密封圈150填满定位凹槽1122且更加密实，密封圈150抵抗第二绝缘件140施加的挤压力的能力更强，密封圈150更加不会相对极柱110产生位移，密封圈150不会被推离预定的位置，从而可以保证密封圈150可以可靠地密封极柱110与盖板120，不会出现密封失效的情形。

在本实施例中，当密封圈150处于变形状态时，密封圈150相对板体111的高度小于密封圈150未变形时相对板体111的高度。也就是说，密封圈150未变形时环形主体151的内侧壁及外侧壁与定位凹槽1122的两槽壁之间均存在间隙，当密封圈150受压处于变形状态时，密封圈150高度降低，环形主体151的截面宽度变大使得环形主体151的内侧壁及外侧壁分别抵接于定位凹槽1122的两槽壁以将定位凹槽1122填满。

在本实施例中，环形凸起152设置在环形主体151靠近板体111一侧的中部。如此，密封圈150受压变形时，环形主体151可以向两侧均匀变形，使得密封圈150更容易变形。

在本实施例中，盖板120上绝缘设置有两个极柱110，两个极柱110可分布于盖板120长度方向的两端。盖板120开设有两个安装孔123，两个极柱110分别安装于两个安装孔123内。两个极柱110分别与正极耳及负极耳连接，从而分别作为电池单体10的正极端子及负极端子。

上述电池单体10及顶盖组件100，当在极柱110的外侧壁与盖板120的安装孔123之间注塑成型第二绝缘件140时，尽管注塑过程中流动的第二绝缘件140会对密封圈150施加较大的压力，由于密封圈150的环形凸起152设置在极柱110的板体111的环形凹槽1121内，使得密封圈150不会相对极柱110产生位移，密封圈150不会被推离预定的位置，从而可以保证密封圈150可以可靠地密封极柱110与盖板120，不会出现密封失效的情形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种顶盖组件，其特征在于，包括：

盖板，所述盖板上设置有安装孔；

第一绝缘件，所述第一绝缘件设置在所述盖板的背面；

极柱，所述极柱穿设于所述安装孔，所述极柱包括柱体以及设置在所述柱体靠近电芯组件一端的板体，所述板体远离所述电芯组件的一侧设置有环形凹槽，所述环形凹槽围绕所述柱体设置；

密封圈，所述密封圈设置在所述盖板和所述板体之间，所述密封圈包括环形主体以及设置在所述环形主体一侧的环形凸起，所述环形主体套设于所述柱体，所述环形凸起设置在所述环形凹槽内；

第二绝缘件，所述第二绝缘件设置在所述盖板的正面，所述第二绝缘件采用注塑成型的方式设置在所述安装孔与所述极柱的外侧壁之间且所述第二绝缘件的至少部分抵接于所述密封圈。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述环形凹槽位于所述柱体的周侧边缘；所述环形凸起环绕所述环形主体的内孔设置，且位于所述环形主体的内孔的周侧边缘。

3.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述板体远离所述电芯组件的一侧设置有定位凹槽，所述定位凹槽围绕所述柱体设置，所述定位凹槽的槽底面设置有所述环形凹槽；所述环形主体容置于所述定位凹槽内，所述环形凸起设置在所述环形凹槽内；所述密封圈具有变形状态，当所述密封圈处于所述变形状态时，所述环形主体填满所述定位凹槽。

4.根据权利要求3所述的顶盖组件，其特征在于，当所述密封圈处于所述变形状态时，所述密封圈相对所述板体的高度小于所述密封圈未变形时相对所述板体的高度。

5.根据权利要求3所述的顶盖组件，其特征在于，所述环形凸起设置在所述环形主体靠近所述板体一侧的中部。

6.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述板体的尺寸大于所述柱体的径向尺寸。

7.根据权利要求1-6任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述盖板上绝缘设置有两个所述极柱，两个所述极柱分布于所述盖板长度方向的两端。

8.一种电池单体，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体的一侧设有开口；

电芯组件，收容于所述壳体内；

如上述权利要求1-7任一项所述的顶盖组件，所述顶盖组件密封设置于所述壳体的开口。

9.一种电池，其特征在于，包括多个如上述权利要求8所述的电池单体。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求8所述的电池单体或如上述权利要求9所述的电池。