CN220856731U - 二次电池、电池组及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种二次电池、电池组及电子设备,该二次电池包括:壳体、电极组件、集流构件、端盖和密封圈;壳体包括筒状的侧壁和开口,侧壁在靠近开口的位置形成有向壳体内部凹陷的滚槽,滚槽朝向开口的一侧具有第一槽壁;电极组件容纳于壳体内;集流构件设置在壳体内,集流构件与电极组件电连接;端盖设置在滚槽背离电极组件的一侧,且盖封开口;密封圈的至少部分与第一槽壁抵接,且夹设在端盖与侧壁之间;其中,沿二次电池的径向方向,端盖的外边缘超出壳体连接部的外边缘至少0.05mm。本申请中的二次电池可以改善密封圈与滚槽之间因为有效密封面积的降低而引起密封失效的技术问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域,具体涉及一种二次电池、电池组及电子设备。
背景技术
大圆柱电池(4680系列),现阶段密封方式分为两种,一种是机械封口,一种是激光封口。其中,机械封口因为具有较高的生产效率和较少的投资成本而被广泛应用。目前,圆柱电池进行机械封口时,一般都是在壳体的开口位置进行滚槽,将集流构件搭接在滚槽上,再将密封圈和端盖安装在开口处,通过机械墩封,完成开口的密封。因为在滚槽与密封圈的贴合面上搭接有集流构件,所以在滚槽与密封圈的贴合面上会产生相对的高度差,该高度差会导致滚槽与密封圈之间有效密封面积的降低,而当有效密封面积降为零时,会导致密封圈在滚槽位置处出现密封失效的问题。
实用新型内容
鉴于以上现有技术的缺点,本实用新型提供一种二次电池、电池组及电子设备,以改善密封圈与滚槽之间因为有效密封面积的降低而引起密封失效的技术问题。
为实现上述目的及其它相关目的,本实用新型提供一种二次电池,该二次电池包括:壳体、电极组件、集流构件、端盖和密封圈;壳体包括筒状的侧壁和开口,侧壁在靠近开口的位置形成有向壳体内部凹陷的滚槽,滚槽朝向开口的一侧具有第一槽壁;电极组件容纳于壳体内,滚槽限制电极组件在壳体内沿二次电池高度方向的移动;集流构件设置在壳体内,集流构件与电极组件电连接,集流构件包括壳体连接部,壳体连接部与第一槽壁固定连接;端盖设置在滚槽背离电极组件的一侧,且盖封开口;密封圈的至少部分与第一槽壁抵接,且夹设在端盖与侧壁之间;其中,沿二次电池的径向方向,端盖的外边缘超出壳体连接部的外边缘至少0.05mm。
在本实用新型二次电池一示例中,沿二次电池的径向方向,端盖的外边缘超出壳体连接部的外边缘至少0.1mm。
在本实用新型二次电池一示例中,侧壁的开口端设有翻边,翻边朝向开口的中心延伸,翻边朝向电极组件的一侧与密封圈抵接,翻边包括朝向密封圈折弯的第一弯折部。
在本实用新型二次电池一示例中,端盖的外周缘包括朝向翻边侧凸出的第一凸部,第一凸部位于第一弯折部远离二次电池轴线的一侧。
在本实用新型二次电池一示例中,密封圈朝向第一槽壁的一侧至少部分设置有密封胶。
在本实用新型二次电池一示例中,端盖的厚度为0.45~0.8mm。
在本实用新型二次电池一示例中,壳体的厚度为0.3~0.6mm。
在本实用新型二次电池一示例中,沿二次电池的径向方向,端盖的外边缘超出壳体连接部的外边缘尺寸不大于2mm。
本实用新型还提供一种电池组,该电池组包括上述任一的二次电池。
本实用新型再提供一种电子设备,该电子设备包括上述的电池组。
本实用新型二次电池,通过将密封圈的至少部分与第一槽壁抵接,且夹设在端盖与侧壁之间,就能实现密封圈与第一槽壁之间的密封,且端盖与第一槽壁之间的重合面积即为密封圈与第一槽壁之间的贴合面积;因此通过控制端盖的外边缘与壳体连接部的外边缘之间的相对位置,并使端盖的外边缘超出壳体连接的部外边缘,这样能够保证第一槽壁与密封圈之间始终存在有效密封面积,从而可以减少密封圈与第一槽壁之间出现密封失效的概率;同时,通过密封性测试,在本申请中,通过将端盖的外边缘超出壳体连接部的外边缘的尺寸设置为至少0.05mm,能够在二次电池在使用过程中,使得密封圈与第一槽壁之间始终存在有效密封面积,从而进一步减少密封圈与第一槽壁之间密封失效的概率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例,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实施例。
图1为本实用新型二次电池一实施例的三维整体示意图;
图2为图1中A-A方向的局部剖视图;
图3为本实用新型二次电池一实施例中电极组件在壳体中的安装结构示意图;
图4为图2中B区域的局部放大图;
图5为本实用新型二次电池一实施例中翻边部设置有第一弯折部的结构示意图;
图6为图5中C区域的局部放大图;
图7为本实用新型二次电池一实施例中壳体连接部与滚槽之间的安装位置示意图;
图8为本实用新型二次电池一实施例中集流构件的结构侧视图;
图9为本实用新型二次电池一实施例中集流构件的俯视图;
图10为图7中D区域的局部放大图;
图11为本实用新型二次电池一实施例中端盖在不同边界条件下的径向位移与内压之间的关系曲线图;
图12为本实用新型电池组一实施例的整体结构示意图;
图13为本实用新型电池组安装在车辆上的结构示意图。
元件标号说明
100、二次电池;110、壳体;111、侧壁;112、开口;113、滚槽;1131、第一槽壁;114/114’、翻边部;1141、第一弯折部;115、端壁;116、连接部;117、第一凹槽;120、电极组件;121、第一极耳;130、集流构件;131、壳体连接部;132、限位部;133、本体部;134、极耳连接部;135、连接臂;140/140’、端盖;141、第一凸部;150、密封圈;151、第二凹槽;200、电池组;210、箱体;211、第一箱体部;212、第二箱体部;300、电子设备;310、工作部。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。还应当理解,本实用新型实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案,而不是为了限制本实用新型的保护范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或者按照各制造商所建议的条件。
当实施例给出数值范围时,应理解,除非本实用新型另有说明,每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义,本实用新型中使用的所有技术和科学术语与本技术领域的技术人员对现有技术的掌握及本实用新型的记载,还可以使用与本实用新型实施例中所述的方法、设备、材料相似或等同的现有技术的任何方法、设备和材料来实现本实用新型。
须知,本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语,亦仅为便于叙述的明了,而非用以限定本实用新型可实施的范围,其相对关系的改变或调整,在无实质变更技术内容下,当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图1至图13,本实用新型提供一种二次电池100、电池组200及电子设备300,该二次电池100通过控制端盖140的外边缘与壳体连接部131的外边缘之间的相对距离,可以实现对密封圈150与第一槽壁1131之间有效密封面积的控制,从而减少密封圈150与第一槽壁1131之间密封失效的概率,因此可以提高端盖140在壳体110开口112处的密封性能,保证二次电池100的循环寿命和充放电性能。
请参阅图1至图4,进一步描述二次电池100的结构,该二次电池100包括:壳体110、电极组件120、集流构件130、端盖140和密封圈150。壳体110内形成有容纳腔,用于容纳电极组件120、电解液(未示出)以及其他部件,壳体110可以是一端设置有开口112,也可以是两端设置有开口112。壳体110可以是多种形状,例如圆筒形、棱柱形等。壳体110的具体尺寸可以根据电极组件120的具体尺寸来确定,例如直径为46mm,高度为80mm、95mm、120mm等规格。壳体110的材质可以是多种,比如,铜、铁、铝、钢、铝合金等,为了防止长期使用时壳体110生锈,还可以在壳体110的表面镀一层防锈材料,如金属镍等。
请参阅图1至图4,在本实用新型二次电池100一示例中,壳体110为圆筒状结构,壳体110包括端壁115和围绕端壁115的侧壁111,端壁115为封闭端,与端壁115相对的开口112为敞口端。侧壁111在靠近开口112位置形成有滚槽113,滚槽113向壳体110的内部凹陷;滚槽113朝向开口112的一侧具有第一槽壁1131;侧壁111在靠近开口112的位置还设有向二次电池100轴线侧延伸的翻边部114,翻边部114和滚槽113之间还设有连接部116,沿二次电池100的高度方向,连接部116的一端与翻边部114远离二次电池100轴线的一侧连接,连接部116的另一端与第一槽壁1131远离二次电池100轴线的一端连接,进而在第一槽壁1131、连接部116和翻边部114之间围成有第一凹槽117。需要说明的是滚槽113和翻边部114及连接部116的具体尺寸大小需要根据二次电池100的尺寸规格确定,在本实施例中,对此不作具体限定。
如图2和图3所示,电极组件120容纳于壳体110内。电极组件120是电芯中发生电化学反应的部件。壳体110内可以包含一个或多个电极组件120。电极组件120主要由正极极片和负极极片卷绕或层叠放置形成,并且通常在正极极片与负极极片之间设有隔膜。正极极片包括正极集流体和正极活性物质层,正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面;正极集流体包括正极涂覆区和连接于正极涂覆区的正极极耳,正极涂覆区涂覆有正极活性物质层,正极极耳未涂覆正极活性物质层。负极极片包括负极集流体和负极活性物质层,负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面;负极集流体包括负极涂覆区和连接于负极涂覆区的负极极耳,负极涂覆区涂覆有负极活性物质层,负极极耳未涂覆负极活性物质层。以锂离子电池为例,正极集流体的材料可以为铝,正极活性物质层包括正极活性物质,正极活性物质可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极集流体的材料可以为铜,负极活性物质层包括负极活性物质,负极活性物质可以为碳或硅等。隔膜的材质可以为PP(polypropylene,聚丙烯)或PE(polyethylene,聚乙烯)等。为对电芯起到防护和绝缘作用,还可以在电芯外部包覆绝缘膜,绝缘膜可由PP、PE、PET、PVC或其它高分子聚合物材料合成。
请参阅图2和图3,在本实用新型二次电池100一示例中,电极组件120密封安装在壳体110内,沿二次电池100的高度方向,电极组件120设置在端壁115与滚槽113之间,且滚槽113能够限制电极组件120在端壁115和滚槽113之间的轴向移动。电极组件120在长度方向的两端分别设置有第一极耳121和第二极耳,且第一极耳121和第二极耳的极性相反,其中第一极耳121朝向开口112一侧,第一极耳121为负极极耳。需要说明的是,在其它实施例中,第一极耳121也可以为正极极耳,第二极耳为负极极耳。
请参阅图2、图7、图8、图9和图10,集流构件130包括本体部133、壳体连接部131和极耳连接部134,极耳连接部134设置在靠近本体部133的中心区域,壳体连接部131环设在极耳连接部134的外周缘,壳体连接部131与极耳连接部134电连接,电连接方式可以有多种选择,例如可以是焊接连接,也可以是一体成型连接等任意能够实现壳体连接部131与极耳连接部134之间电连接的方式;壳体连接部131和极耳连接部134的数量和具体结构形式不受限定,只要能够在壳体110与第一极耳121之间形成稳定的电连接关系即可。在本实施例中,为了提高组装效率,壳体连接部131与极耳连接部134之间为一体冲压成型连接,且壳体连接部131设置有多个,多个壳体连接部131呈圆形阵列排布在极耳连接部134的外周。极耳连接部134与第一极耳121焊接连接,以实现集流构件130与电极组件120之间的电连接;沿二次电池100的高度方向,壳体连接部131沿径向方向搭接在第一槽壁1131的表面,以实现壳体连接部131与壳体110之间的电连接;为了保证壳体连接部131与壳体110之间电连接的稳定性,在本实施例中,壳体连接部131焊接连接在第一槽壁1131的表面。在其它实施例中,壳体连接部131与第一槽壁1131之间也可以不焊接只是相互抵接,还可以是壳体连接部131通过导电胶粘接在第一槽壁1131的表面。
请参阅图2和图4,密封圈150安装在第一凹槽117内,且密封圈150朝向第一槽壁1131的一侧至少部分与第一槽壁1131相贴合;密封圈150具有开口112朝向二次电池100轴线方向的第二凹槽151,端盖140的外周缘卡接在第二凹槽151内,进而使得密封圈150包覆端盖140的外周缘,以实现端盖140与壳体110之间的密封连接。
请参阅图2和图4,沿二次电池100的径向方向,端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L至少为0.05mm,例如可以是0.05mm、0.1mm或者0.5mm等。端盖140的外边缘是指沿二次电池100的径向方向,端盖140距离二次电池100轴线最远的区域,壳体连接部131的外边缘是指沿二次电池100的径向方向,壳体连接部131距离二次电池100轴线最远的区域;端盖140的外边缘的形状可以是多棱边体形结构,也可以是圆柱体形结构,对此不作具体限制;在本实施例中,端盖140的外边缘为圆柱体形结构。多个壳体连接部131的外边缘与端盖140的外边缘之间的尺寸距离L可以相等也可以不等,只要保证多个壳体连接部131的外边缘与端盖140的外边缘之间的最小尺寸距离L至少为0.05mm即可。在本实施例中,多个壳体连接部131在二次电池100的径向方向上,距离端盖140外边缘的距离均大小相等。
本实用新型二次电池100,通过在壳体110的开口112处设置第一凹槽117,在密封圈150上设置第二凹槽151,将密封圈150和端盖140分别安装在第一凹槽117和第二凹槽151内,实现了端盖140在开口112处的密封连接;沿二次电池100的高度方向,端盖140的下边缘在封口压力的作用下,将密封圈150压紧抵接在第一槽壁1131上,进而在第一槽壁1131与密封圈150之间形成密封面。端盖140的外边缘的尺寸直接影响密封面的面积大小,而壳体连接部131沿径向方向在第一槽壁1131上的搭接面积的大小,直接影响第一槽壁1131与密封圈150之间的有效密封面积的大小;本实施例中,通过控制端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘的尺寸,可以实现壳体连接部131在第一槽壁1131上搭接面积的大小控制,进而实现对有效密封面积的控制,从而实现对第一槽壁1131与密封圈150之间密封性能的有效控制;该控制方式,控制尺寸较少,方便实现,可操作性较强。
因为二次电池100在使用过程中,内压会不断增大,此时,端盖140在内压的作用下会向壳体110的外侧膨胀,进而在径向方向产生朝向二次电池100轴线一侧移动的位移,进而会导致第一槽壁1131与密封圈150之间有效密封面积的降低;请参阅图11,因为在二次电池100的整个寿命周期内,内压一般小于1MPa,而在内压1MPa时,对应地,端盖140产生的最大径向位移量小于0.05mm,因此在本实施例中,将端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L设置为至少0.05mm,可以保证在二次电池100的整个寿命周期内,密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积始终不为零,从而可以减少密封圈150与第一槽壁1131之间密封失效的概率,提高端盖140在壳体110开口112处的密封效果,保证二次电池100的循环使用寿命和充放电性能。
为了进一步验证二次电池100在端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L设置为至少0.05mm的情况下,二次电池100的密封性能,请参阅表1,表1为在内压为0.8MPa下,通过分别对两种工况下(第一种工况:壳体连接部131的外边缘超出端盖140的外边缘;第二种工况:端盖140的外边缘超出壳体110的外边缘0.05mm以上)对应的二次电池100进行密封性能测试的测试结果,密封性能测试项目包括:高温高湿测试、高温存储测试、高湿存储测试和高温充气耦合测试。从表1中的测试结果可以得知,在高温高湿测试项目中,两种工况下参与测试的二次电池100的密封性能均达标。在高温存储(130℃)的测试中,第一种工况下,三组测试的二次电池100在504h时,有两组二次电池100的密封性能达标,一组不达标;在672h时,有一组二次电池100的密封性能达标,两组不达标;而第二种工况下,三组测试的二次电池100在所有时间段内的密封性能均达标。在高温存储(80℃)的测试中,两种工况下二次电池100的密封性能均达标。在高温充气耦合测试项目中,第一种工况下,三组测试的二次电池100在168h时,有两组二次电池100的密封性能达标,一组不达标;在336h时,有两组二次电池100的密封性能达标,一组不达标;在504h时,有两组二次电池100的密封性能达标,一组不达标;在672h时,有两组二次电池100的密封性能达标,一组不达标;而第二种工况下,三组测试的二次电池100在所有时间段内的密封性能测试均达标。因此,可以看出,在第二种工况下,在四组测试项目中,测试的二次电池100性能均达标;因此,通过将二次电池100中端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L设置为至少0.05mm,可以有效地提高二次电池100的密封性能。
表1
因为在二次电池100使用过程中,端盖140产生的径向位移除了与内压有关,还与端盖140的外边缘处的约束工况有关,请参阅图11,从图中可以看出,在相同内压条件下,端盖140的封边上边缘被约束时,端盖140的边缘在径向方向产生的位移要小于端盖140不约束封边只约束侧壁时,端盖140的边缘在径向方向上产生的位移。考虑到二次电池100整个生命周期内正常内压一般不超过1MPa,而从图11中可以得知,在内压1MPa时,端盖140不约束封边,只约束侧壁时,端盖140的边缘在径向方向上产生的位移小于0.1mm,因此,为了保证端盖140在封边不被约束时,二次电池100也能获得较好地密封性能,在本实用新型二次电池100一示例中,沿二次电池100的径向方向,端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L设置至少为0.1mm,例如可以是0.1mm、0.5mm或者1mm等。这样设置,使得尺寸L既能满足端盖140不约束封边,只约束侧壁时的径向位移要求,更能满足端盖140的封边上边缘被约束时的径向位移要求,因此可以增大端盖140的径向位移的适用范围。
请参阅图11,实现约束端盖140封边上边缘的具体结构不限;优选地,请参阅图5和图6,在本实用新型二次电池100一示例中,翻边部114’包括朝向密封圈150折弯的第一弯折部1141。沿二次电池100的径向方向,第一弯折部1141在翻边部114’的分布位置可以有多种选择,例如第一弯折部1141可以位于翻边部114’靠近二次电池100轴线的一端,也可以位于翻边部114’背离二次电池100轴线的一端,还可以位于翻边部114’的中间区域,只要只能增大翻边部114’对密封圈150的压紧抵接效果即可。通过在翻边部114’上设置第一弯折部1141,可以增大位于端盖140与翻边部114’之间的密封圈150上的压紧力,因此增大了密封圈150的压缩量,从而可以提高密封圈150与端盖140表面之间的摩擦力,在相同内压作用下,可以减少端盖140相对于壳体连接部131产生的径向位移量,提高密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积,减少二次电池100在该位置处密封失效的概率。在本实施例中,第一弯折部1141设置在翻边部114’靠近二次电池100轴线的一端,这样设置,使得第一弯折部1141与密封圈150之间的压紧抵接位置更加靠近端盖140的中心区域,从而可以更好地限位端盖140在径向方向上的位移量。需要说明的是,第一弯折部1141的截面形状也可以有多种选择,例如可以圆弧结构,也可以是凹凸组合结构,还可以是波浪形结构等,对此不作具体限制;在本实施例中,第一弯折部1141的截面形状为圆弧结构,该结构方便成型和加工,且应力集中较小,使用过程中不易折断。
请参阅图6,在本实用新型二次电池100一示例中,端盖140’的外周缘包括朝向翻边部114’凸出的第一凸部141,第一凸部141位于第一弯折部1141远离二次电池100轴线的一侧,沿二次电池100的径向方向,第一凸部141与第一弯折部1141之间形成有一定的距离W。第一凸部141可以是多个块状结构,多个块状结构间隔分布在端盖140’的外周缘上,也可以是整体的环形凸台结构;在本实施例中,第一凸部141为与端盖140’同轴设置的环形凸台结构;第一凸部141可以与端盖140’一体成型连接,也可以是焊接固定连接,还可以是粘接固定连接等任意满足连接强度要求的连接方式。在本实施例中,第一凸部141一体成型连接在端盖140’的外周缘上。第一凸部141凸出端盖140’的高度尺寸不限,只要能够保证第一凸部141与翻边部114’之间夹设有部分密封圈150即可。因为在内压作用下,端盖140’会朝向壳体110外侧膨胀,进而使得端盖140’的外周缘产生朝向二次电池100轴心方向移动的位移,从而使得距离W逐渐变小,当距离W消失时,此时第一凸部141与第一弯折部1141相抵接,进而在第一凸部141与第一弯折部1141之间产生相互卡接力,该卡接力可以限制端盖140’在径向方向的位移量,从而可以有效保证密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积,提高二次电池100的密封性能。需要说明的是,距离W的尺寸大小与端盖140’在内压作用产生的径向位移量的大小相关,只要能够保证在端盖140’发生径向位移时,第一凸部141能够与第一弯折部1141相卡接即可。
通过设置第一弯折部1141和第一凸部141,可以实现端盖140封边上边缘的约束,进而可以对端盖140的径向位移起到较好地限制作用,结合图11的测试数据,可以看出,当端盖140的封边上边缘为约束时,此时在二次电池100的内压为1MPa时,对应的端盖140边缘径向位移小于0.05mm,以此为依据,本实施例中,只要将端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L设置为至少0.05mm,就能保证在二次电池100的整个寿命周期内,密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积始终不为零,从而可以减少密封圈150与第一槽壁1131之间密封失效的概率,提高端盖140在壳体110开口112处的密封效果,保证二次电池100的循环使用寿命和充放电性能。
为了进一步保证密封圈150与第一槽壁1131之间的密封效果,在本实用新型二次电池100一示例中,密封圈150朝向第一槽壁1131的一侧至少部分表面涂覆有密封胶。密封胶的型号可以有多种选择,例如可以是硅酮密封胶、聚氨酯密封胶或丁基密封胶等,较佳地,在本实施例中,密封胶选用硅酮密封胶。密封胶在密封圈150上的涂覆位置可以有多种选择,例如,可以在朝向第一槽壁1131侧的整个表面上均涂覆密封胶,也可以只在朝向第一槽壁1131侧的部分区域涂覆密封胶,对此不作具体限制。在本实施例中,密封圈150在朝向第一槽壁1131侧的整个表面上均涂覆有密封胶。因为密封胶凝固后具有一定的弹性,当密封圈150与第一槽壁1131相抵接位置存在安装间隙时,密封胶可以填充该间隙,消除该间隙,从而提高密封圈150与第一槽壁1131之间的密封性能。
请参阅图2、图6和图8,在本实用新型二次电池100一示例中,集流构件130还包括连接臂135和限位部132,连接臂135的一端与壳体连接部131连接,连接臂135的另一端与极耳连接部134连接,限位部132由壳体连接部131沿二次电池100高度方向朝向电极组件120侧延伸形成,且限位部132至少部分与滚槽113的内侧壁相抵靠。限位部132与壳体连接部131之间可以是一体成型连接,也可以是焊接连接,只要能够满足限位部132的连接强度要求即可;在本实施例中,限位部132与壳体连接部131为一体冲压成型连接,这样设置可以节省限位部132与壳体连接部131之间的组装时间,提高集流构件130的组装效率。限位部132的具体结构形式不受限制,例如可以是平板结构、圆柱体结构、弧形板结构等任意能够与滚槽113的内侧壁相抵靠的结构。较佳地,为了方便成型,降低生产成本,在本实用新型一示例中,限位部132为平板结构。限位部132数量和具体位置不作限定,但较佳地,在本实施例中,每个壳体连接部131上设置有两个限位部132,且两个限位部132分别位于连接臂135的两侧。这样设置,壳体连接部131的两侧均能形成支撑点,进而能够在定位过程中获得较好的定位强度和定位精度。
通过在壳体连接部131上设置限位部132,可以在壳体连接部131下压过程中起到径向限位作用,能够减少壳体连接部131在第一槽壁1131上的径向位移量,从而可以减少壳体连接部131与密封圈150之间径向方向产生的挤压力,所以可以减少密封圈150因为挤压力过大而被压坏的概率,提高密封圈150的使用寿命。
因为端盖140在使用过程中,一方面需要能够承受一定的外力,起到保护壳体110内部电极组件120的作用,另一方面还需要能够在内压作用下,具有一定的强度和刚度,防止端盖140处产生较大变形,影响二次电池100的密封性能和安全性能;因此端盖140本身需要具有一定的厚度,且厚度越大,端盖140的强度和刚度越好;但是端盖140厚度增大时,又会影响二次电池100的质量能量密度;较佳地,在本实用新型二次电池100一示例中,端盖140的厚度为0.45~0.8mm范围内的任一数值,例如可以是0.45mm、0.55mm或0.8mm等。通过对0.45mm以下厚度的端盖140进行一定内压状态下的变形测试,可以得知0.45mm厚度以下的端盖140在径向方向上产生的位移量大于0.1mm,在端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L至少0.1mm的条件下,不能满足二次电池100循环后期密封圈150与第一槽壁1131之间密封性能的要求;而当端盖140厚度大于0.8mm时,端盖140的重量会较大,因此会降低二次电池100的质量能量密度。本实施例中通过将端盖140的厚度尺寸限制在0.45~0.8mm范围内,可以更好地兼顾端盖140的强度刚度要求和端盖140的质量要求。
在本实用新型二次电池100一示例中,壳体110的厚度为0.3~0.6mm范围内的任一数值,例如可以是0.3mm、0.4mm或0.6mm等。壳体110的厚度与壳体110的机械强度有关,壳体110的厚度越大,壳体110的机械强度越高,从而在壳体110的翻边部114产生的压紧力越大,机械封口处的强度和刚度越好,越有利于提高端盖140在开口112处的密封效果;而壳体110厚度越大,壳体110的质量也会越大,从而会降低二次电池100的能量密度。在本实施例中,通过将壳体110的厚度限制在0.3~0.6mm范围内,既可以使壳体110的机械强度满足翻边部114在开口112处的机械封口强度要求,保证端盖140在开口112的密封性能;同时还不会过多地增加壳体110的质量,降低对二次电池100能量密度的影响。
端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L数值越大,密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积越大,密封效果越好,但是尺寸L越大,相应地,壳体连接部131在第一槽壁1131上的搭接面积越小,使得壳体连接部131与滚槽113之间的焊接面积越小,降低了集流构件130与壳体110之间电连接的稳定性。较佳地,在本实用新型二次电池100一示例中,沿二次电池100的径向方向,端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸不大于2mm;从而可以将尺寸L限制在0.05mm与2mm之间。这样设置,既可以保证密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积要求,又可以保证壳体连接部131与第一槽壁1131之间的具有较好的搭接面积,保证集流构件130与滚槽113之间焊接连接的稳定性,满足集流构件130与壳体110之间电连接的稳定性要求。
请参阅图12,本实用新型电池组200一实施例中,电池组200包括箱体210和至少一个二次电池100;箱体210包括第一箱体210部和第二箱体210部,第一箱体210部与第二箱体210部相互盖合形成容纳空间,多个二次电池100容置在容纳空间内,多个二次电池100之间可以串联和/或并联连接。电池组200可以例如是电池模组、电池包等。
请参阅图13,本实用新型电子设备300一示例中,电子设备300包括工作部和电池组200,工作部与电池组200电连接,以获取电能支持。工作部可以为能够获取电池组200的电能,并做出对应工作的单元部件,例如风扇的扇叶旋转单元,吸尘器的吸尘工作单元,电动汽车中的车轮驱动单元等。电子设备300可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。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、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等;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。本申请实施例对上述电子设备300不作特殊限制。在本实用新型电子设备300一实施例中,电子设备300为车辆,工作部为车辆的车体,电池组200固定安装在车体上,进而为车辆提供驱动力,实现车辆的运行。
本实用新型二次电池100,通过在壳体110的开口112处设置第一凹槽117,在密封圈150上设置第二凹槽151,将密封圈150和端盖140分别安装在第一凹槽117和第二凹槽151内,实现了端盖140在开口112处的密封连接;沿二次电池100的高度方向,端盖140的下边缘在封口压力的作用下,将密封圈150压紧抵接在第一槽壁1131上,进而在第一槽壁1131与密封圈150之间形成密封面。端盖140的外边缘的尺寸直接影响密封面的面积大小,而壳体连接部131沿径向方向在第一槽壁1131上的搭接面积的大小,直接影响第一槽壁1131与密封圈150之间的有效密封面积的大小;本实施例中,通过控制端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘的尺寸,可以实现壳体连接部131在第一槽壁1131上搭接面积的大小控制,进而实现对有效密封面积的控制,从而实现对第一槽壁1131与密封圈150之间密封性能的有效控制;该控制方式,控制尺寸较少,方便实现,可操作性较强;同时,将端盖140的外边缘超出壳体连接部131的外边缘尺寸L设置为至少0.05mm,可以保证在二次电池100的整个寿命周期内,密封圈150与第一槽壁1131之间的有效密封面积始终不为零,从而可以减少密封圈150与第一槽壁1131之间密封失效的概率,提高端盖140在壳体110开口112处的密封效果,保证二次电池100的循环使用寿命和充放电性能。所以,本实用新型有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效,而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种二次电池,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体包括筒状的侧壁和开口,所述侧壁在靠近所述开口的位置形成有向所述壳体内部凹陷的滚槽,所述滚槽朝向所述开口的一侧具有第一槽壁;
电极组件,容纳于所述壳体内,所述滚槽限制所述电极组件在所述壳体内沿所述二次电池高度方向的移动;
集流构件,设置在所述壳体内,所述集流构件与所述电极组件电连接,所述集流构件包括壳体连接部,所述壳体连接部与所述第一槽壁固定连接;
端盖,设置在所述滚槽背离所述电极组件的一侧,且盖封所述开口;
密封圈,所述密封圈的至少部分与所述第一槽壁抵接,且夹设在所述端盖与所述侧壁之间;
其中,沿所述二次电池的径向方向,所述端盖的外边缘超出所述壳体连接部的外边缘至少0.05mm。
2.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,沿所述二次电池的径向方向,所述端盖的外边缘超出所述壳体连接部的外边缘至少0.1mm。
3.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述侧壁的开口端设有翻边,所述翻边朝向所述开口的中心延伸,所述翻边朝向所述电极组件的一侧与所述密封圈抵接,所述翻边包括朝向所述密封圈折弯的第一弯折部。
4.根据权利要求3所述的二次电池,其特征在于,所述端盖的外周缘包括朝向所述翻边侧凸出的第一凸部,所述第一凸部位于所述第一弯折部远离所述二次电池轴线的一侧。
5.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述密封圈朝向所述第一槽壁的一侧至少部分设置有密封胶。
6.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述端盖的厚度为0.45~0.8mm。
7.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,所述壳体的厚度为0.3~0.6mm。
8.根据权利要求1所述的二次电池,其特征在于,沿所述二次电池的径向方向,所述端盖的外边缘超出所述壳体连接部的外边缘尺寸不大于2mm。
9.一种电池组,其特征在于,包括权利要求1至8中任一项所述的二次电池。
10.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求9所述的电池组。
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