CN220066064U - 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注液孔；第一绝缘件，设置在所述盖板的背面，所述第一绝缘件与所述注液孔对应的位置设置有凸起，所述凸起靠近所述盖板的一侧设置有凹槽；所述凸起上设置有沿厚度方向贯通的安装孔以及过液孔，所述安装孔内设置有封堵件，所述封堵件的一端抵接于所述盖板并密封所述注液孔。注液时，电解液对封堵件施加压力使得第一绝缘件变形而带动封堵件打开注液孔，电解液从注液孔注入。停止注液时，第一绝缘件恢复原状，带动封堵件复位而再次将注液孔封堵，此时，电解液无法从注液孔喷溅出来，从而不会对电池单体的外表面造成污染，也不会影响电池单体的注液效率及注液量。

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，盖板上一般设置有注液孔，在顶盖组件密封壳体的开口后，可通过注液孔将电解液注入壳体内部。二次电池一般采用抽真空以及充气的注液工艺。抽真空时，二次电池内部的气体被抽出，会在电解液表面形成一定压力，且由于电芯组件吸收电解液需要一定的时间，在注液过程中需进行多次注液，这会导致二次电池出现壳体内部压力大于外部压力的情况，造成电解液喷溅，其不仅会对二次电池的外表面造成污染，同时也影响二次电池的注液效率及注液量。目前虽然通过改变抽真空速率的方式，来减少电解液的喷溅，但是降低了注液过程的生产效率，而且对抽真空设备具有较高的要求。

实用新型内容

基于此，有必要针对现有技术中的二次电池注液过程中容易出现电解液喷溅的问题，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注液孔；

第一绝缘件，设置在所述盖板的背面，所述第一绝缘件与所述注液孔对应的位置设置有凸起，所述凸起靠近所述盖板的一侧设置有凹槽；所述凸起上设置有沿厚度方向贯通的安装孔以及过液孔，所述安装孔内设置有封堵件，所述封堵件的一端抵接于所述盖板并密封所述注液孔。

在其中一个实施例中，所述封堵件包括封堵部、连接部以及限位部，所述封堵部和所述限位部分别设置在所述连接部相对设置的两端，所述连接部穿设于所述安装孔内，所述封堵部位于所述凹槽内且与所述盖板抵接，所述限位部位于所述第一绝缘件远离所述盖板的一侧。

在其中一个实施例中，所述连接部包括相互连接的加强段和连接段，所述加强段的径向尺寸大于所述连接段的径向尺寸，所述加强段远离所述连接段的一端与所述封堵部连接，所述连接段远离所述加强段的一端与所述限位部连接；所述安装孔包括相互连通的第一配合孔和第二配合孔，所述第一配合孔的径向尺寸大于所述第二配合孔的径向尺寸，所述加强段与所述第一配合孔适配，所述连接段与所述第二配合孔适配。

在其中一个实施例中，所述注液孔靠近所述第一绝缘件的边缘设置有弧形配合面，所述弧形配合面与所述封堵部的表面配合。

在其中一个实施例中，所述安装孔设置在所述凸起的中部，所述过液孔有多个，多个所述过液孔围绕所述安装孔间隔设置。

在其中一个实施例中，所述盖板上沿厚度方向设置有极柱孔，所述极柱孔内穿设有极柱，所述极柱伸入壳体内的一端与裸电芯的正极耳或负极耳电连接。

在其中一个实施例中，所述顶盖组件还包括第二绝缘件及密封圈，所述第二绝缘件设置在所述盖板的正面，所述第二绝缘件设置在所述极柱孔与所述极柱的外侧壁之间；所述密封圈套设在所述极柱上，且设置在所述盖板的背面，位于所述第一绝缘件的避让孔内。

上述顶盖组件，当对电池单体进行注液时，电解液对封堵件施加压力使得第一绝缘件对应注液孔的局部产生朝向盖板远离的变形，变形后的第一绝缘件与盖板存在局部分离而带动封堵件远离盖板的注液孔，从而可以打开注液孔，电解液从注液孔注入凸起的凹槽内且从凸起上的过液孔流出至壳体内。当停止对电池单体注液时，第一绝缘件恢复原状，带动封堵件复位而再次将注液孔封堵，此时，电解液无法从注液孔喷溅出来，从而不会对电池单体的外表面造成污染，也不会影响电池单体的注液效率及注液量。

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剖视示意图；

图3为图2所示顶盖组件中局部A的放大示意图；

图4为图2所示顶盖组件中第一绝缘件的结构示意图；

图5为图2所示顶盖组件中封堵件的结构示意图。

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所示，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体300、电芯组件200及顶盖组件100。

壳体300为中空结构，其内部具有用于容纳电芯组件200、电解液以及其他部件的收容空间。壳体300的一侧设有开口(图未标)，通过壳体300的开口能够将电芯组件200装入壳体300内。由于本实施例中的电池单体10为方形电池，故壳体300的外部轮廓呈长方体形。

电芯组件200是电池单体10的核心部件，收容于壳体300内。为了适配壳体300的形状，本实施例中的电芯组件200呈长方体形。其中，电芯组件200包括裸电芯210及绝缘片220。

每个电芯组件200可以包括一个或多个裸电芯210。裸电芯210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210可压制成扁平状。裸电芯210具有正极耳211及负极耳212，正极耳211及负极耳212用于分别将正极片及负极片引出。其中，正极耳211及负极耳212位于裸电芯210的同一侧。具体在本实施例中，正极耳211及负极耳212均位于裸电芯210的顶部。

绝缘片220包覆于裸电芯210的外周并暴露出正极耳211及负极耳212。绝缘片220能够保护裸电芯210，并在裸电芯210与壳体300之间起到较好的绝缘作用。具体的，绝缘片220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300的开口，以在壳体300的内部形成相对封闭的环境，从而将电芯组件200与外部环境隔绝。顶盖组件100的形状与壳体300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所示，顶盖组件100包括盖板110及第一绝缘件120。

盖板110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110的形状大致呈矩形。盖板110具有相对设置的背面及正面，背面指的是盖板110朝向壳体300内部的表面，即图2所示下表面；盖板110的正面则指的是图2所示上表面。

盖板110上设置有沿厚度方向贯通的注液孔111，注液孔111一般为圆形孔。在顶盖组件100密封壳体300的开口后，可通过注液孔111将电解液注入壳体300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110上以将注液孔111封堵。

具体到本实施例中，注液孔111包括相互连通的第一段1111及第二段1112，第一段1111的直径大于第二段1112的直径使得注液孔111大致呈台阶孔状。其中，第一段1111远离第二段1112的一端延伸至盖板110的正面，第二段1112远离第一段1111的一端延伸至盖板110的背面。也就是说，第二段1112相比于第一段1111更靠近壳体300。上述密封钉一般设置在第一段1111内且与第一段1111和第二段1112之间形成的台阶面相抵接，可以通过激光焊接的方式将密封钉与第一段1111进行连接。此外，现有技术中的第二段1112内会设置有胶钉以防止电解液的溢出，但胶钉的设置不能解决注液过程中电解液容易喷溅的问题。

另外，盖板110上一般还设置有防爆阀112。当壳体300内的气体压力超过阈值时，防爆阀112便开启以对壳体300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112可以省略，而将防爆阀112设置于壳体300的侧壁或底壁。

第一绝缘件120设置在盖板110的背面，第一绝缘件120能够与壳体300内的电芯组件200抵接，从而对电芯组件200起到限位作用。第一绝缘件120与盖板110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110与第一绝缘件120之间一般通过卡接、粘接等方式进行连接。通常情况下，盖板110与第一绝缘件120通过注塑成型的方式一体成型。

第一绝缘件120与注液孔111对应的位置设置有凸起121，凸起121靠近盖板110的一侧设置有凹槽(图未标)。具体地，第一绝缘件120与注液孔111对应的位置沿着由盖板110指向第一绝缘件120的方向凸出而在第一绝缘件120背离盖板110的一侧形成凸起121，同时在第一绝缘件120靠近盖板110的一侧形成凹槽。

请参阅图4所示，凸起121上设置有沿厚度方向贯通的安装孔122以及过液孔123。安装孔122内设置有封堵件160，封堵件160的一端抵接于盖板110并密封注液孔111的第二段1112。

当对电池单体10进行注液时，电解液对封堵件160施加压力使得第一绝缘件120对应注液孔111的局部产生朝向盖板110远离的变形，变形后的第一绝缘件120与盖板110存在局部分离而带动封堵件160远离盖板110的注液孔111，从而可以打开注液孔111，电解液从注液孔111注入凸起121的凹槽内且从凸起121上的过液孔123流出至壳体300内。当停止对电池单体10注液时，第一绝缘件120恢复原状，带动封堵件160复位而再次将注液孔111封堵，此时，电解液无法从注液孔111喷溅出来，从而不会对电池单体10的外表面造成污染，也不会影响电池单体10的注液效率及注液量。

另外，由于封堵件160的设置，可以节省现有技术中设置在注液孔111的第二段1112内的胶钉，从而节省了成本。

请参阅图5所示，封堵件160包括封堵部161、连接部以及限位部164。封堵部161和限位部164分别设置在连接部相对设置的两端，连接部穿设于安装孔122内，封堵部161位于凹槽内且与盖板110抵接，限位部164位于第一绝缘件120远离盖板110的一侧。

需要说明的是，封堵部161和限位部164的径向尺寸大于连接部的径向尺寸，且大于安装孔122的径向尺寸，如此，封堵件160可以利用其两端的封堵部161和限位部164实现可靠地固定于安装孔122。封堵件160可以选用橡胶等可弹性变形的材质，实际安装时可以直接将封堵件160具有限位部164的一端塞入安装孔122并到达安装孔122的另一端，限位部164弹性变形恢复原状，从而可以对封堵件160进行限位，防止封堵件160脱离。

进一步地，连接部包括相互连接的加强段162和连接段163，加强段162的径向尺寸大于连接段163的径向尺寸，加强段162远离连接段163的一端与封堵部161连接，连接段163远离加强段162的一端与限位部164连接。安装孔122包括相互连通的第一配合孔(图未标)和第二配合孔(图未标)，第一配合孔的径向尺寸大于第二配合孔的径向尺寸，加强段162与第一配合孔适配，连接段163与第二配合孔适配。由于设置径向尺寸较大的加强段162，一方面可以加强封堵件160的结构强度，同时避免连接段163过长而难以安装；另一方面加强段162配合第一配合孔可以起到定位的作用。

在本实施例中，注液孔111的第二段1112靠近第一绝缘件120的边缘设置有弧形配合面11121，弧形配合面11121与封堵部161的表面配合。如此，可以增大封堵件160与注液孔111的接触面积，使得封堵件160对注液孔111的密封效果更好。

在本实施例中，安装孔122设置在凸起121的中部，而过液孔121有多个，多个过液孔121围绕安装孔122间隔设置。如此，多个过液孔121的设置可以提高电解液的注入效率，使得凹槽内不积液。

请再次参阅图2所示，盖板110上还绝缘设置有极柱130。盖板110上沿厚度方向设置有极柱孔(图未标)，极柱130穿设于极柱孔，极柱130伸入壳体300内的一端与裸电芯210的正极耳211或负极耳212电连接。具体到本实施例中，极柱130伸入壳体300内的一端通过连接片400与裸电芯210的正极耳211或负极耳212电连接。连接片400的上表面与极柱130焊接，连接片400的下表面与裸电芯210的正极耳211或负极耳212焊接，上述焊接可以采用超声波焊接。

顶盖组件100还包括第二绝缘件140及密封圈150。第二绝缘件140设置在盖板110的正面，第二绝缘件140采用注塑成型的方式设置在盖板110的极柱孔与极柱130的外侧壁之间，第二绝缘件140可由塑料、橡胶等绝缘材料成型，用于对极柱130与盖板110进行绝缘。密封圈150套设在极柱130上，且设置在盖板110的背面，位于第一绝缘件120的避让孔内，用于密封极柱130与极柱孔之间的间隙。

在本实施例中，盖板110上绝缘设置有两个极柱130，两个极柱130可分布于盖板110长度方向的两端。盖板110开设有两个极柱孔，两个极柱130分别安装于两个极柱孔内。两个极柱130分别与正极耳211及负极耳212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，当对电池单体10进行注液时，电解液对封堵件160施加压力使得第一绝缘件120对应注液孔111的局部产生朝向盖板110远离的变形，变形后的第一绝缘件120与盖板110存在局部分离而带动封堵件160远离盖板110的注液孔111，从而可以打开注液孔111，电解液从注液孔111注入凸起121的凹槽内且从凸起121上的过液孔123流出至壳体300内。当停止对电池单体10注液时，第一绝缘件120恢复原状，带动封堵件160复位而再次将注液孔111封堵，此时，电解液无法从注液孔111喷溅出来，从而不会对电池单体10的外表面造成污染，也不会影响电池单体10的注液效率及注液量。

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注液孔；

第一绝缘件，设置在所述盖板的背面，所述第一绝缘件与所述注液孔对应的位置设置有凸起，所述凸起靠近所述盖板的一侧设置有凹槽；所述凸起上设置有沿厚度方向贯通的安装孔以及过液孔，所述安装孔内设置有封堵件，所述封堵件的一端抵接于所述盖板并密封所述注液孔。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述封堵件包括封堵部、连接部以及限位部，所述封堵部和所述限位部分别设置在所述连接部相对设置的两端，所述连接部穿设于所述安装孔内，所述封堵部位于所述凹槽内且与所述盖板抵接，所述限位部位于所述第一绝缘件远离所述盖板的一侧。

3.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述连接部包括相互连接的加强段和连接段，所述加强段的径向尺寸大于所述连接段的径向尺寸，所述加强段远离所述连接段的一端与所述封堵部连接，所述连接段远离所述加强段的一端与所述限位部连接；所述安装孔包括相互连通的第一配合孔和第二配合孔，所述第一配合孔的径向尺寸大于所述第二配合孔的径向尺寸，所述加强段与所述第一配合孔适配，所述连接段与所述第二配合孔适配。

4.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，所述注液孔靠近所述第一绝缘件的边缘设置有弧形配合面，所述弧形配合面与所述封堵部的表面配合。

5.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述安装孔设置在所述凸起的中部，所述过液孔有多个，多个所述过液孔围绕所述安装孔间隔设置。

6.根据权利要求1-5任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述盖板上沿厚度方向设置有极柱孔，所述极柱孔内穿设有极柱，所述极柱伸入壳体内的一端与裸电芯的正极耳或负极耳电连接。

7.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖组件还包括第二绝缘件及密封圈，所述第二绝缘件设置在所述盖板的正面，所述第二绝缘件设置在所述极柱孔与所述极柱的外侧壁之间；所述密封圈套设在所述极柱上，且设置在所述盖板的背面，位于所述第一绝缘件的避让孔内。

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。