CN220065865U - 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，所述盖板上设置有沿厚度方向贯通的防爆孔，所述防爆孔的孔壁上朝向所述防爆孔的中心线径向延伸设置有承载凸台，所述承载凸台的承载面与所述盖板的背面之间形成台阶槽；防爆组件，安装于所述防爆孔，包括防爆阀及密封圈，所述密封圈设置在所述台阶槽内；所述防爆阀设置在所述台阶槽内，所述防爆阀设置于所述密封圈远离所述承载凸台的一侧；其中，所述盖板的至少部分通过铆压的方式在所述防爆孔远离所述承载凸台的一端的孔壁上形成限位凸台。通过限位凸台和承载凸台能够将密封圈及防爆阀限制在台阶槽内，完成防爆阀的可靠安装，避免了采用激光焊接的方式将防爆阀焊接于防爆孔。

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，盖板上一般设置有防爆孔，防爆孔用于安装防爆阀。现有技术中，一般通过激光焊接的方式将防爆阀焊接于盖板的防爆孔。然而，焊接过程中会产生大量热，使得防爆阀内部晶粒重铸，导致防爆阀爆破值发生改变，且因为焊接环境、激光焊接功率波动容易导致防爆阀爆破值不稳定。另外，焊接过程中会产生金属屑，金属屑进入壳体内部时会导致二次电池短路。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中将防爆阀焊接于盖板而导致防爆阀爆破值不稳定的问题，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，所述盖板上设置有沿厚度方向贯通的防爆孔，所述防爆孔靠近所述盖板正面的一端的孔壁上朝向所述防爆孔的中心线径向延伸设置有承载凸台，所述承载凸台包括相对设置的连接面和承载面，所述承载面与所述盖板的背面之间形成台阶槽；

防爆组件，安装于所述防爆孔，包括防爆阀及密封圈，所述密封圈设置在所述台阶槽内且所述密封圈的外侧壁与所述防爆孔的孔壁抵接；所述防爆阀设置在所述台阶槽内且所述防爆阀的外侧壁与所述防爆孔的孔壁抵接，所述防爆阀设置于所述密封圈远离所述承载凸台的一侧；

其中，当将所述密封圈和所述防爆阀依次设置在所述台阶槽内后，所述盖板的至少部分通过铆压的方式在所述防爆孔远离所述承载凸台的一端的孔壁上形成限位凸台。

在其中一个实施例中，所述防爆组件还包括保护片，所述保护片设置在所述承载凸台的所述连接面上。

在其中一个实施例中，所述密封圈的外径与内径的差值大于1mm。

在其中一个实施例中，所述限位凸台的外径与内径的差值大于0.8mm。

在其中一个实施例中，所述限位凸台的厚度大于0.4mm。

在其中一个实施例中，所述限位凸台包括相对设置的铆压面和抵接面，所述抵接面与所述防爆阀远离所述密封圈的一侧表面抵接，所述铆压面不突出于所述盖板的背面。

在其中一个实施例中，所述盖板背面靠近所述防爆孔的边缘设置有铆压部。

上述顶盖组件，通过将密封圈和防爆阀依次放置于承载凸台与防爆孔的孔壁之间形成的台阶槽内，并使得盖板的至少部分通过铆压的方式在防爆孔远离承载凸台的一端的孔壁上形成限位凸台，利用限位凸台和承载凸台能够将密封圈及防爆阀限制在台阶槽内，完成防爆阀的可靠安装，避免了采用激光焊接的方式将防爆阀焊接于防爆孔，从而一方面避免了焊接过程中产生大量热而使得防爆阀内部晶粒重铸，导致防爆阀爆破值发生改变，且避免了因为焊接环境、激光焊接功率波动而导致防爆阀爆破值不稳定；另一方面也避免了焊接过程中产生的金属屑进入壳体内部而导致电池单体短路。另外，通过铆压的方式可以挤压防爆阀而进一步压缩密封圈，从而可以可靠密封防爆阀与承载凸台之间的间隙。

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顶盖组件的结构示意图；

图2为图1所示顶盖组件沿A-A的剖视示意图；

图3为图2所示顶盖组件中局部B的放大示意图(防爆组件铆接后)；

图4为图2所示顶盖组件中局部B的放大示意图(防爆组件未铆接)。

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。

本实用新型较佳实施例中的电池单体包括壳体(未图示)、电芯组件(未图示)及顶盖组件。

壳体为中空结构，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。壳体的一侧设有开口，通过壳体的开口能够将电芯组件装入壳体内。

电芯组件是电池单体的核心部件，收容于壳体内。其中，电芯组件包括裸电芯(未图示)及绝缘片(未图示)。

每个电芯组件可以包括一个或多个裸电芯。裸电芯可以由正极片、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可压制成扁平状。裸电芯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的同一侧。

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

顶盖组件密封设置于壳体的开口，以在壳体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。顶盖组件的形状与壳体的开口的形状相适配，具体在本实施例中，顶盖组件大致呈矩形。

请参阅图1及图2所示，顶盖组件包括盖板200及防爆组件100。

盖板200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200的形状大致呈矩形。盖板200具有相对设置的背面及正面，背面指的是盖板200朝向壳体内部的表面，即图2所示下表面；盖板200的正面则指的是图2所示上表面。

盖板200上设置有沿厚度方向贯通的注液孔210，注液孔210一般为圆形孔。在顶盖组件密封壳体的开口后，可通过注液孔210将电解液注入壳体内部。注液完成后，一般还将通过激光焊接的方式将密封钉(未图示)焊接于盖板200上以将注液孔210封堵。

盖板200上设置有沿厚度方向贯通的防爆孔(图未标)，防爆组件100安装于防爆孔。当壳体内的气体压力超过阈值时，防爆组件100便开启以对壳体内进行泄压，从而防止电池单体发生爆炸。

请一并参阅图3所示，防爆孔靠近盖板200正面的一端的孔壁上朝向防爆孔的中心线径向延伸设置有承载凸台220。承载凸台220大致呈圆筒状，承载凸台220的外侧壁与防爆孔靠近盖板200正面的一端的孔壁连接。承载凸台220包括相对设置的连接面与承载面，承载凸台220的连接面与盖板200的正面平齐，承载凸台220的承载面与盖板200的背面之间形成台阶槽。具体到本实施例中，承载凸台220的连接面为图3所示的上表面，承载凸台220的承载面为图3所示的下表面。

防爆组件100包括防爆阀110及密封圈120。密封圈120设置在台阶槽内且密封圈120的外侧壁与防爆孔的孔壁抵接。防爆阀110设置在台阶槽内且防爆阀110的外侧壁与防爆孔的孔壁抵接，防爆阀110设置于密封圈120远离承载凸台220的一侧。

当将密封圈120和防爆阀110依次设置在台阶槽内后，盖板200的至少部分通过铆压的方式在防爆孔远离承载凸台220的一端的孔壁上形成限位凸台230。限位凸台230大致呈圆筒状，限位凸台230的外侧壁与防爆孔远离承载凸台220的一端的孔壁连接。限位凸台230包括相对设置的抵接面和铆压面，限位凸台230的抵接面与防爆阀110远离密封圈120的一侧表面抵接，用于限制密封圈120及防爆阀110脱离台阶槽。具体到本实施例中，限位凸台230的抵接面为图3所示的上表面，限位凸台230的铆压面为图3所示的下表面。

实际使用时，通过将密封圈120和防爆阀110依次放置于承载凸台220与防爆孔的孔壁之间形成的台阶槽内，并使得盖板200的至少部分通过铆压的方式在防爆孔远离承载凸台220的一端的孔壁上形成限位凸台230，利用限位凸台230和承载凸台220能够将密封圈120及防爆阀110限制在台阶槽内，完成防爆阀110的可靠安装，避免了采用激光焊接的方式将防爆阀焊接于防爆孔，从而一方面避免了焊接过程中产生大量热而使得防爆阀内部晶粒重铸，导致防爆阀爆破值发生改变，且避免了因为焊接环境、激光焊接功率波动而导致防爆阀爆破值不稳定；另一方面也避免了焊接过程中产生的金属屑进入壳体内部而导致电池单体短路。另外，通过铆压的方式可以挤压防爆阀110而进一步压缩密封圈120，从而可以可靠密封防爆阀110与承载凸台220之间的间隙。

请参阅图4所示，盖板200背面靠近防爆孔的边缘设置有铆压部240。铆压部240可由铆压组件铆压至防爆孔的孔壁上。

其中，铆压组件包括外限位筒600、内限位筒700及压筒800，外限位筒600的一端抵接于盖板200的背面，内限位筒700的一端抵接于防爆阀120，外限位筒600和内限位筒700之间形成压合空间，压筒800可移动地设置在压合空间，用于将铆压部240铆压至防爆孔的孔壁上。

在本实施例中，防爆组件100还包括保护片130，保护片130设置在承载凸台220的连接面上。保护片130可以对防爆阀110进行防护，防止防爆阀110受到外部环境施加的压力而意外开启。

在本实施例中，密封圈120的外径与内径的差值大于1mm。也即密封圈120的外侧壁的半径与密封圈120的内侧壁的半径的差值大于0.5mm。如此，密封圈120能够长期有效地密封盖板200与防爆阀110之间的间隙。

在本实施例中，限位凸台230的外径与内径的差值大于0.8mm。也即限位凸台230的外侧壁的半径与限位凸台230的内侧壁的半径的差值大于0.4mm。如此，可以保证对防爆阀110具有良好地限位效果。

在本实施例中，限位凸台230的厚度大于0.4mm。也即限位凸台230的抵接面与铆压面之间的距离大于0.4mm。如此，限位凸台230的结构强度较好，可以承受密封圈120的压缩回弹力。

在本实施例中，限位凸台230的铆压面不突出于盖板200的背面。具体地，限位凸台230的铆压面可以与盖板200的背面平齐，限位凸台230的铆压面距离盖板200的正面的距离小于盖板200的厚度，使得限位凸台230不突出于盖板200的背面，便于下文中第一绝缘件500的安装。

请再次参阅图2所示，顶盖组件还包括极柱300，极柱300绝缘设置在盖板200上。具体地，盖板200上沿厚度方向设置有极柱孔(图未标)，极柱300穿设于极柱孔，极柱300伸入壳体内的一端与裸电芯的正极耳或负极耳电连接。

在本实施例中，盖板200上绝缘设置有两个极柱300，两个极柱300可分布于盖板200长度方向的两端。盖板200开设有两个极柱孔，两个极柱200分别安装于两个极柱孔内。两个极柱200分别与正极耳及负极耳连接，从而分别作为电池单体的正极端子及负极端子。

顶盖组件还包括第一绝缘件500及第二绝缘件400，第一绝缘件500设置在盖板200的背面，第一绝缘件500能够与壳体内的电芯组件抵接，从而对电芯组件起到限位作用。第一绝缘件500与盖板200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200与第一绝缘件500之间一般通过卡接、粘接等方式进行连接。通常情况下，盖板200与第一绝缘件500通过注塑成型的方式一体成型。

第二绝缘件400设置在盖板200的正面，第二绝缘件400采用注塑成型的方式设置在盖板200的极柱孔与极柱300的外侧壁之间，第二绝缘件400可由塑料、橡胶等绝缘材料成型，用于对极柱300与盖板200进行绝缘。

上述电池单体及顶盖组件，通过将密封圈120和防爆阀110依次放置于承载凸台220与防爆孔的孔壁之间形成的台阶槽内，并使得盖板200的至少部分通过铆压的方式在防爆孔远离承载凸台220的一端的孔壁上形成限位凸台230，利用限位凸台230和承载凸台220能够将密封圈120及防爆阀110夹设在台阶槽内，完成防爆阀110的可靠安装，避免了采用激光焊接的方式将防爆阀焊接于防爆孔，从而一方面避免了焊接过程中产生大量热而使得防爆阀内部晶粒重铸，导致防爆阀爆破值发生改变，且避免了因为焊接环境、激光焊接功率波动而导致防爆阀爆破值不稳定；另一方面也避免了焊接过程中产生的金属屑进入壳体内部而导致电池单体短路。另外，通过铆压的方式可以挤压防爆阀110而进一步压缩密封圈120，从而可以可靠密封防爆阀110与承载凸台220之间的间隙。

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，所述盖板上设置有沿厚度方向贯通的防爆孔，所述防爆孔靠近所述盖板正面的一端的孔壁上朝向所述防爆孔的中心线径向延伸设置有承载凸台，所述承载凸台包括相对设置的连接面和承载面，所述承载面与所述盖板的背面之间形成台阶槽；

防爆组件，安装于所述防爆孔，包括防爆阀及密封圈，所述密封圈设置在所述台阶槽内且所述密封圈的外侧壁与所述防爆孔的孔壁抵接；所述防爆阀设置在所述台阶槽内且所述防爆阀的外侧壁与所述防爆孔的孔壁抵接，所述防爆阀设置于所述密封圈远离所述承载凸台的一侧；

其中，当将所述密封圈和所述防爆阀依次设置在所述台阶槽内后，所述盖板的至少部分通过铆压的方式在所述防爆孔远离所述承载凸台的一端的孔壁上形成限位凸台。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述防爆组件还包括保护片，所述保护片设置在所述承载凸台的所述连接面上。

3.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述密封圈的外径与内径的差值大于1mm。

4.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述限位凸台的外径与内径的差值大于0.8mm。

5.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述限位凸台的厚度大于0.4mm。

6.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述限位凸台包括相对设置的铆压面和抵接面，所述抵接面与所述防爆阀远离所述密封圈的一侧表面抵接，所述铆压面不突出于所述盖板的背面。

7.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述盖板背面靠近所述防爆孔的边缘设置有铆压部。

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。