CN220065860U - 顶盖组件、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种顶盖组件、电池单体、电池及用电设备。该顶盖组件包括：顶盖，顶盖上开设有贯穿第一侧面和第二侧面的安装孔；防爆阀，安装在安装孔内；及防护片，贴合在第一侧面上，且覆盖安装孔；其中，第一侧面包括与安装孔相邻接的透气区域，透气区域为具有多个凸部和/或凹部的粗糙表面，且多个凸部和/或凹部与防护片之间的孔隙形成透气通道；透气区域的部分未被防护片覆盖。如此，一方面气体能够通过该透气通道进入安装孔或者安装孔内的气体能够通过该透气通道排出至外部环境中；另一方面电解液等异物不易通过该透气通道浸入安装孔内的防爆阀，避免对防爆阀的性能造成不良影响。

Description

顶盖组件、电池单体、电池及用电设备

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种顶盖组件、电池单体、电池及用电设备。

背景技术

电池广泛用于各类设备上，例如手机、笔记本电脑、电瓶车、电动汽车、电动飞机、电动轮船、电动玩具汽车、电动玩具轮船、电动玩具飞机和电动工具等。

电池单体是电池的重要组成部分，电池单体包括顶盖和防爆阀，顶盖上开设有一安装孔，防爆阀安装在顶盖的安装孔内，当电池单体发生热失控时防爆阀启动泄压。顶盖的外侧粘贴覆盖安装孔的防护片，利用该防护片对防爆阀进行防护。为了确保防爆阀朝向防护片的一侧的气压保持稳定，需要在顶盖的外侧开设一与安装孔和外部环境连通的排气槽。然而，在注液时电解液容易通过该排气槽浸入到防爆阀中，对防爆阀的性能造成不良影响。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中在注液时电解液容易通过顶盖上开设的排气槽浸入到防爆阀中，对防爆阀的性能造成不良影响的问题，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：

顶盖，具有彼此相对的第一侧面和第二侧面，所述顶盖上开设有贯穿所述第一侧面和所述第二侧面的安装孔；

防爆阀，安装在所述安装孔内；及

防护片，贴合在所述第一侧面上，且覆盖所述安装孔；

其中，所述第一侧面包括与所述安装孔相邻接的透气区域，所述透气区域为分布有多个凸部和/或凹部的粗糙表面，且所述多个凸部和/或凹部与所述防护片之间的孔隙形成交错布设的透气通道；所述透气区域的部分未被所述防护片覆盖，以使所述透气通道连通所述安装孔与外部环境。

在其中一个实施例中，所述透气区域的表面粗糙度Ra满足：12.5μm≤Ra≤100μm。

在其中一个实施例中，所述透气区域为通过粗糙化处理形成的桔纹表面或麻点表面。

在其中一个实施例中，所述顶盖上还开设有贯穿所述第一侧面和所述第二侧面的注液孔；

所述顶盖组件还包括密封件，所述密封件密封设置在所述注液孔。

在其中一个实施例中，所述透气区域位于所述安装孔远离所述注液孔的一侧。

在其中一个实施例中，所述第一侧面与所述防护片之间设置有胶层，所述胶层呈环绕所述安装孔布置的环状。

在其中一个实施例中，所述胶层呈具有缺口的非闭合环状，所述缺口位于所述透气区域。

一种电池单体，包括壳体、电芯组件及如上任一实施例中所述的顶盖组件；

所述壳体具有开口，所述电芯组件收容于所述壳体内，所述顶盖设置于所述壳体的所述开口处，且所述第一侧面朝向所述壳体外部，所述第二侧面朝向所述壳体内部。

一种电池，包括如上任一实施例中所述的电池单体。

一种用电设备，包括如上任一实施例中所述的电池单体或电池。

上述顶盖组件、电池单体、电池及用电设备，通过对顶盖的第一侧面的透气区域进行表面粗糙化处理形成粗糙表面，即在透气区域形成若干凸部和/或凹部，使得该若干凸部和/或凹部与防护片之间的孔隙形成交错布设的透气通道，进而利用该透气通道连通安装孔与外部环境，一方面气体能够通过该透气通道进入安装孔或者安装孔内的气体能够通过该透气通道排出至外部环境中(即使得防爆阀与防护片之间空间的气压保持与外部环境的大气压一致)；另一方面电解液等异物不易通过该透气通道浸入安装孔内的防爆阀，避免对防爆阀的性能造成不良影响。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中电池单体的分解结构示意图；

图2为图1所示的电池单体的顶盖组件的正视图；

图3为图1所示的电池单体的顶盖组件的正视图(省略防护片)；

图4为图3所示的顶盖组件在A处的局部放大图；

图5为图3所示的顶盖组件的防护片与透气区域的结构示意图。

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。

本实用新型提供了一种用电设备、电池及电池单体。该用电设备包括电池或电池单体，并能够由该电池或电池单体提供电能。其中，上述用电设备可以是车辆、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。本申请对上述用电设备不做特殊限制。

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。

本申请中的电池可以是电池包或电池模组。当电池为电池包时，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，本实用新型一实施例提供了一种电池单体，包括壳体100、电芯组件300和顶盖组件200。该壳体100具有开口101，电芯组件300通过该开口101置于壳体100内。顶盖组件200设置在壳体100的开口101处，以封闭该开口101，从而将电芯组件300和电解液密封在壳体100内。

请参见图2及图3所示，顶盖组件200包括顶盖201、防爆阀202及防护片203。顶盖201密封设置在壳体100的开口101处，以封闭壳体100的开口101。该顶盖201具有彼此相对的第一侧面a1和第二侧面(图未示)，顶盖201的第一侧面a1朝向壳体100的外部，顶盖201的第二侧面朝向壳体100的内部。具体到图1所示的实施例中，顶盖201的顶面为第一侧面a1，顶盖201的底面为第二侧面。

顶盖201上开设有安装孔2011，该安装孔2011贯穿第一侧面a1和第二侧面。可以理解的是，防爆阀202密封设置在该安装孔2011内，实现该安装孔2011的密封。当壳体100内的电芯组件300发生热失控，导致壳体100内的压力达到预设压力时，防爆阀202开启，快速将壳体100内的气体和/或喷射物排出至壳体100之外，避免因壳体100内部高压而引发爆炸。

防护片203贴合在顶盖201的第一侧面a1上，且覆盖上述安装孔2011，从而避免在制造或使用过程中异物掉落至安装孔2011内影响防爆阀202正常使用(即利用防护片203对安装孔2011内的防爆阀202进行防护)。电池单体在使用的过程中会产生热量，使得防爆阀202与防护片203之间空间内的温度骤升骤降，从而导致防爆阀202与防护片203之间空间内的气压也骤升骤降，进而使得防爆阀202容易产生受力疲劳而失效，大大降低了防爆阀202的使用寿命。

为了避免防爆阀202与防护片203之间空间内的气压骤升骤降，在本申请的实施例中，请参见图3至图5所示，顶盖201的第一侧面a1包括与安装孔2011相邻接的透气区域a3。该透气区域a3为分布有多个凸部a31(见图5)和/或凹部a32(见图5)的粗糙表面，且该多个凸部a31和/或凹部a32与防护片203之间的若干孔隙a33形成交错布设的透气通道。由于透气区域a3与安装孔2011相邻接，从而使得透气区域a3的透气通道与安装孔2011相连通，即透气区域a3的透气通道与防爆阀201和防护片203之间的空间相连通。该透气区域a3的部分未被防护片203覆盖，即透气区域a3未被防护片203覆盖的部分暴露在外部环境中，使得透气通道在该暴露处与外部环境连通，进而使得安装孔2011通过透气区域a3的透气通道与外部环境连通，确保防爆阀202与防护片203之间空间内的气压与外部环境的大气压保持一致。

上述顶盖组件200中，通过对顶盖201的第一侧面a1的透气区域a3进行表面粗糙化处理形成粗糙表面，即在透气区域a3形成若干凸部a31和/或凹部a32，使得该若干凸部a31和/或凹部a32与防护片203之间的孔隙a33形成交错布设的透气通道，进而利用该透气通道连通安装孔2011与外部环境，一方面气体能够通过该透气通道进入安装孔2011或者安装孔2011内的气体能够通过该透气通道排出至外部环境中(即使得防爆阀202与防护片203之间空间的气压保持与外部环境的大气压一致)；另一方面电解液等异物不易通过该透气通道浸入安装孔2011内的防爆阀202，避免对防爆阀202的性能造成不良影响。

需要说明的是，透气区域a3的表面粗糙度过大时，透气区域a3的若干凸部a31和/或凹部a32与防护片203之间的孔隙a33尺寸过大，导致电解液能够通过该透气通道侵入安装孔2011内的防爆阀202。透气区域a3的表面粗糙度过小时，透气区域a3的若干凸部a31和/或凹部a32与防护片203之间的孔隙a33尺寸过小，导致该透气通道的通气效果不佳，无法达到防爆阀202与防护片203之间空间内的气压与外部环境的大气压保持一致的效果。优选地，透气区域a3的表面粗糙度Ra满足：12.5μm≤Ra≤100μm，使得透气区域a3的若干凸部a31和/或凹部a32与防护片203之间的孔隙a33尺寸适中，确保透气区域a3的若干凸部a31和/或凹部a32与防护片203之间的孔隙a33形成的透气通道满足气体通过的要求，又能阻挡电解液等异物通过。例如，透气区域a3的表面粗糙度Ra为12.5μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等。

具体到实施例中，透气区域a3为通过粗糙化处理形成的桔纹表面或麻点表面。可选地，该粗糙化处理工艺可以是冲压、抛丸或电化学腐蚀等。

请参见图2及图3所示，本申请的实施例中，顶盖201上还开设有贯穿第一侧面a1和第二侧面的注液孔204，该注液孔204通过密封件密封。如此，可通过顶盖201上的注液孔204将电解液注入壳体100内，使得壳体100内的电芯组件300进行电解液浸润。注液完成后将密封件堵塞在该注液孔204处，并对密封件与顶盖201进行焊接，从而实现密封件对注液孔204的密封。可选地，该密封件可以是密封钉。

进一步地，第一侧面a1的透气区域a3位于安装孔2011远离注液孔204的一侧，使得透气区域a3尽可能的远离注液孔204，大大降低了注液时电解液喷洒至透气区域a3的概率，进而大大降低了电解液通过透气区域a3浸入到安装孔2011内的防爆阀202的风险。具体到图3所示的实施例中，透气区域a3位于安装孔2011的左侧，注液孔204位于安装孔2011的右侧。

本申请的实施例中，顶盖201的第一侧面a1与防护片203之间设置有胶层(图未示)，该胶层呈环绕安装孔2011布置的环状。防护片203通过该胶层粘贴至顶盖201的第一侧面a1上，从而实现防护片203与顶盖201的固定。

需要说明的是，由于胶层在固化前具有一定的流动性，因此存在胶层堵塞透气区域a3的透气通道的风险。为了防止胶层完全堵塞透气区域a3的透气通道，在一个实施例中，采用流动性较弱的胶层，使得胶层不能完全堵塞透气区域a3的透气通道，保持透气区域a3的透气性。

在另一些实施例中，胶层呈具有缺口的非闭合环状，该缺口位于透气区域a3，从而确保透气区域a3的透气通道不会被胶层完全堵塞，保持透气区域a3的透气性。需要说明的是，该缺口的数量可以是一个，当然也可以是两个或两个以上，在此不作限定。

请继续参见图1所示，本申请的实施例中，顶盖组件200还包括正极极柱205a和负极极柱205b，该正极极柱205a和负极极柱205b均绝缘安装在顶盖201上。该正极极柱205a与电芯组件300的正极极耳305a电连接，该负极极柱205b与电芯组件300的负极极耳305b电连接，从而使得正极极柱205a和负极极柱205b分别作为电池单体的正极和负极，共同实现电池单体的电能输入和输出。

具体地，顶盖201上还开设有第一极柱孔和第二极柱孔。该第一极柱孔和第二极柱孔均贯穿第一侧面a1和第二侧面。正极极柱205a穿设在第一极柱孔，且正极极柱205a与顶盖201之间设置绝缘件，使得正极极柱205a与顶盖201绝缘。负极极柱205b穿设在第二极柱孔，且负极极柱205b与顶盖201之间设置绝缘件，使得负极极柱205b与顶盖201绝缘。

具体地，顶盖组件200还包括正极连接片206a和负极连接片206b。正极连接片206a焊接在正极极柱205a与电芯组件300的正极极耳305a之间，从而实现电芯组件300的正极极耳305a与正极极柱205a的电连接。负极连接片206b焊接在负极极柱205b与电芯组件300的负极极耳305b之间，从而实现电芯组件300的负极极耳305b与负极极柱205b的电连接。

本申请的实施例中，电芯组件300包括电芯301，上述正极极耳305a和负极极耳305b位于电芯301朝向顶盖201的一侧。需要说明的是，电芯301的数量可以是一个或多个。当电芯301的数量为多个时，每个电芯301朝向顶盖201的一侧均具有正极极耳305a和负极极耳305b。各个电芯301的正极极耳305a均通过同一个正极连接片206a与正极极柱205a电连接，各个电芯301的负极极耳305b均通过同一个负极连接片206b与负极极柱205b电连接。

具体到实施例中，电芯301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，通过卷绕成型的电芯301可压制成扁平状。电芯301的正极极耳305a和负极极耳305b用于分别将正极片和负极片引出。

具体到实施例中，电芯组件300还包括绝缘片303，该绝缘片303包覆于电芯301的外周并暴露出正极极耳305a和负极极耳305b。绝缘片303能够保护电芯301，并在电芯301与壳体100之间起到较好的绝缘作用。具体的，绝缘片303的材质可以是聚酰亚胺、聚乙烯及聚偏二氟乙烯等。

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：

顶盖(201)，具有彼此相对的第一侧面(a1)和第二侧面，所述顶盖(201)上开设有贯穿所述第一侧面(a1)和所述第二侧面的安装孔(2011)；

防爆阀(202)，安装在所述安装孔(2011)内；及

防护片(203)，贴合在所述第一侧面(a1)上，且覆盖所述安装孔(2011)；

其中，所述第一侧面(a1)包括与所述安装孔(2011)相邻接的透气区域(a3)，且所述透气区域(a3)的部分未被所述防护片(203)覆盖；所述透气区域(a3)为分布有多个凸部(a31)和/或凹部(a32)的粗糙表面，且所述多个凸部(a31)和/或凹部(a32)与所述防护片(203)之间的孔隙(a33)形成交错布设的透气通道。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述透气区域(a3)的表面粗糙度Ra满足：12.5μm≤Ra≤100μm。

3.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述透气区域(a3)为通过粗糙化处理形成的桔纹表面或麻点表面。

4.根据权利要求1至3任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖(201)上还开设有贯穿所述第一侧面(a1)和所述第二侧面的注液孔(204)；

所述顶盖组件(200)还包括密封件，所述密封件密封设置在所述注液孔(204)处。

5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述透气区域(a3)位于所述安装孔(2011)远离所述注液孔(204)的一侧。

6.根据权利要求1至3任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一侧面(a1)与所述防护片(203)之间设置有胶层，所述胶层呈环绕所述安装孔(2011)布置的环状。

7.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述胶层呈具有缺口的非闭合环状，所述缺口位于所述透气区域(a3)。

8.一种电池单体，其特征在于，包括壳体(100)、电芯组件(300)及如权利要求1至7任一项所述的顶盖组件(200)；

所述壳体(100)具有开口(101)，所述电芯组件(300)收容于所述壳体(100)内，所述顶盖(201)设置于所述壳体(100)的所述开口(101)处，且所述第一侧面(a1)朝向所述壳体(100)外部，所述第二侧面朝向所述壳体(100)内部。

9.一种电池，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池单体。

10.一种用电设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的电池单体或如权利要求9所述的电池。