CN110797478B - 二次电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体以及顶盖组件。壳体具有开口且收容电极组件；顶盖组件包括顶盖板、第一电极端子以及第二电极端子，顶盖板固定于壳体并覆盖壳体的开口。电极组件包括主体部、第一极耳及第二极耳，第一极耳和第二极耳分别位于主体部沿横向两侧，且第一极耳电连接于第一电极端子，第二极耳电连接于第二电极端子。顶盖板具有突起，突起朝向远离电极组件的一侧突出，且突起在靠近电极组件的一侧形成凹部。主体部在靠近顶盖板的一端设有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽沿横向布置，且主体部的位于第一凹槽和第二凹槽之间的部分伸入凹部。

Description

二次电池

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种二次电池。

背景技术

二次电池通常包括电极组件、收容电极组件的壳体以及固定于壳体的顶盖板，而电极组件由正极极片、负极极片及隔膜卷绕而成。为了提高二次电池的能量密度，现有技术通常选择增大电极组件的宽度；但是，增大电极组件的宽度后，电极组件反应产生的气体也难以及时排出，导致气体积聚在正负极片之间，引发析锂风险。另外，现有技术的顶盖板大体为平板状，抗变形能力低，当二次电池的内压增大到一定程度时，顶盖板容易发生变形。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种二次电池，其能缩短排气路径，防止析锂，减小顶盖板的变形量，提高能量密度。

为了实现上述目的，本发明提供了一种二次电池，其包括电极组件、壳体以及顶盖组件。壳体具有开口且收容电极组件；顶盖组件包括顶盖板、第一电极端子以及第二电极端子，顶盖板固定于壳体并覆盖壳体的开口。电极组件包括主体部、第一极耳及第二极耳，第一极耳和第二极耳分别位于主体部沿横向两侧，且第一极耳电连接于第一电极端子，第二极耳电连接于第二电极端子。顶盖板具有突起，突起朝向远离电极组件的一侧突出，且突起在靠近电极组件的一侧形成凹部。主体部在靠近顶盖板的一端设有第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽沿横向布置，且主体部的位于第一凹槽和第二凹槽之间的部分伸入凹部。

主体部为扁平状且包括平整区、第一弯曲区以及第二弯曲区，第一弯曲区位于平整区的靠近顶盖板的一侧，第二弯曲区位于平整区的远离顶盖板的一侧；第一凹槽和第二凹槽分别位于第一弯曲区沿横向的两侧，且第一弯曲区的一部分收容于凹部。优选地，沿厚度方向，第一凹槽和第二凹槽贯通第一弯曲区。

第一凹槽和第二凹槽关于垂直于横向的平面对称。

沿横向，第一弯曲区的长度与平整区的长度的比值为1/3～3/4。

顶盖板还设有注液孔，且注液孔位于平整区上侧。

第一电极端子突出到顶盖板的上方，且突起的高度不大于第一电极端子突出顶盖板的高度。

顶盖组件还包括防爆阀，设置于顶盖板的突起。防爆阀与主体部之间留有间隙。

主体部在第二弯曲区沿横向的两侧设有第三凹槽。

本发明的有益效果如下：本申请通过在顶盖板设置突起，可增大二次电池的内部空间；通过在主体部上开设第一凹槽和第二凹槽，可保证主体部的一部分能够伸入凹部，从而增大空间利用率，提高能量密度。同时，第一凹槽和第二凹槽将主体部的第一极片和第二极片露出，所以电极组件的产气可以从第一凹槽和第二凹槽处排出，从而缩短排气路径，避免气体积聚在第一极片和第二极片之间，防止析锂。与平板状的顶盖板相比，本申请通过设置突起来提高顶盖板的强度，从而减小顶盖板在产气作用下的变形量。

附图说明

图1为根据本发明的二次电池的一实施例的示意图。

图2为图1的二次电池的剖视图。

图3为根据本发明的电极组件的正视图。

图4为图3沿线A-A作出的剖视图。

图5为图3沿线B-B作出的剖视图。

图6为图3的电极组件的正极极片的示意图。

图7为图3的电极组件的负极极片的示意图。

图8为图3的电极组件的隔膜的示意图。

图9为根据本发明的二次电池的另一实施例的示意图。

图10为图9中的电极组件的正视图。

其中，附图标记说明如下：

1电极组件 312凹部

11主体部 313注液孔

111平整区 32第一电极端子

112第一弯曲区 33第二电极端子

113第二弯曲区 34防爆阀

12第一极耳 35密封件

13第二极耳 4集流构件

14第一极片 5吸液构件

141第一涂覆区 51基部

142第一未涂覆区 52凸部

15第二极片 G缺口

151第二涂覆区 R1第一凹槽

152第二未涂覆区 R2第二凹槽

16隔膜 R3第三凹槽

2壳体 X横向

3顶盖组件 Y纵向

31顶盖板 Z厚度方向

311突起

具体实施方式

参照图1和图2，二次电池包括电极组件1、壳体2以及顶盖组件3。

壳体2可具有六面体形状或其它形状。壳体2内部形成收容腔，以容纳电极组件1和电解液。壳体2在一端形成开口，而电极组件1可经由所述开口放置到壳体2的收容腔。壳体2可由铝或铝合金等导电金属的材料制成，也可由塑胶等绝缘材料制成。

顶盖组件3包括顶盖板31、第一电极端子32以及第二电极端子33，顶盖板31固定于壳体2并覆盖壳体2的开口。

电极组件1包括第一极片14、第二极片15以及设置于第一极片14和第二极片15之间的隔膜16，第一极片14、第二极片15和隔膜16卷绕为一体。

参照图6，第一极片14可包括第一集流体以及涂覆于第一集流体表面的第一活性物质层，其中，第一活性物质层以及第一集流体的被第一活性物质层覆盖的部分组成第一涂覆区141，第一集流体的未被第一活性物质层覆盖的部分为第一未涂覆区142。第一集流体为金属箔材。第一未涂覆区142可为多个。

参照图7，第二极片15可包括第二集流体以及涂覆于第二集流体表面的第二活性物质层，其中，第二活性物质层以及第二集流体的被第二活性物质层覆盖的部分组成第二涂覆区151，第二集流体的未被第二活性物质层覆盖的部分为第二未涂覆区152。第二集流体为金属箔材。第二未涂覆区152可为多个。

第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕在一起后，第一极片14的第一涂覆区141、隔膜16以及第二极片15的第二涂覆区151形成主体部11，多个第一未涂覆区142层叠在一起并形成第一极耳12，多个第二未涂覆区152层叠在一起并形成第二极耳13。第一极耳12和第二极耳13分别位于主体部11沿横向X两侧。

参照图2，二次电池还包括两个集流构件4，一个集流构件4连接第一极耳12和第一电极端子32，另一个集流构件4连接第二极耳13和第二电极端子33。

顶盖板31具有突起311，突起311朝向远离电极组件1的一侧突出，且突起311在靠近电极组件1的一侧形成凹部312。参照图2和图3，主体部11在靠近顶盖板31的一端设有第一凹槽R1和第二凹槽R2，第一凹槽R1和第二凹槽R2沿横向X布置，且主体部11的位于第一凹槽R1和第二凹槽R2之间的部分伸入凹部312。

参照图6，在制备第一极片14时，可在第一极片14的第一涂覆区141上裁切出多个缺口G；对应地，参照图7和图8，在第二极片15的第二涂覆区151和隔膜16上裁切出多个缺口G；当第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕在一起后，第一极片14、第二极片15以及隔膜16的缺口G重叠在一起并形成第一凹槽R1和第二凹槽R2。缺口G可为矩形或梯形。

本申请通过在顶盖板31设置突起311，可增大二次电池的内部空间；通过在主体部11上开设第一凹槽R1和第二凹槽R2，可保证主体部11的一部分能够伸入凹部312，从而增大空间利用率，提高能量密度。同时，第一凹槽R1和第二凹槽R2将主体部11的第一极片14和第二极片15露出，所以电极组件1的产气可以从第一凹槽R1和第二凹槽R2处排出，从而缩短排气路径，避免气体积聚在第一极片14和第二极片15之间，防止析锂。与平板状的顶盖板相比，本申请通过设置突起311来提高顶盖板31的强度，从而减小顶盖板31在产气作用下的变形量。

参照图3至图5，第一极片14、第二极片15以及隔膜16卷绕在一起后被压平，压平后的主体部11为扁平状且包括平整区111、第一弯曲区112以及第二弯曲区113，第一弯曲区112位于平整区111的靠近顶盖板31的一侧，第二弯曲区113位于平整区111的远离顶盖板31的一侧。第一凹槽R1和第二凹槽R2分别位于第一弯曲区112沿横向X的两侧，且第一弯曲区112的一部分收容于凹部312。优选地，沿厚度方向Z，第一凹槽R1和第二凹槽R2贯通第一弯曲区112。

在第一弯曲区112和第二弯曲区113，第一极片14和第二极片15均为弯曲状；主体部11被压平后，在第一弯曲区112，第一极片14、第二极片15及隔膜16的界面容易接触不良，从而导致电极组件1极化，影响电极组件1的性能。而本申请通过设置第一凹槽R1和第二凹槽R2来减小第一弯曲区112的长度，从而降低电极组件1极化的风险。另外，第一凹槽R1和第二凹槽R2将平整区111的靠近顶盖板31的一端露出，所以平整区111内的产气可直接从第一凹槽R1和第二凹槽R2处排出，从而提高排气效率，防止析锂。

第一凹槽R1和第二凹槽R2关于垂直于横向X的平面对称。

沿横向X，第一弯曲区112的长度与平整区111的长度的比值为1/3～3/4。如果比值小于1/3，第一弯曲区112的第一极片14和第二极片15容易在卷绕的过程中断裂；如果比值大于3/4，第一弯曲区112的沿横向X的长度偏大，对排气速率的提升有限，仍然存在析锂问题，同时，第一弯曲区112也会因长度过大而无法***凹部312。

参照图2，顶盖板31还设有注液孔313，且注液孔313位于平整区111上侧。在二次电池的注液工序中，电解液通过注液孔313进入壳体2的内部；而由于注液孔313位于平整区111上侧，所以在注液工序中，电解液能够直接流入平整区111内，提高浸润的均匀性。注液完成后，在注液孔313孔内设置密封件35。

第一电极端子32突出到顶盖板31的上方，且突起311的高度不大于第一电极端子32突出顶盖板31的高度。这样可避免突起311增大二次电池的整体高度，提高二次电池的能量密度。

顶盖组件3还包括防爆阀34，设置于顶盖板31的突起311。当二次电池出现短路时，内部剧烈产气并导致内压急剧增大，防爆阀34在内压的作用下破裂，从而将二次电池内部的气体排出，防止***。

防爆阀34与主体部11的第一弯曲区112之间留有间隙。电极组件1在工作过程中会出现膨胀，如果防爆阀34与第一弯曲区112接触，那么防爆阀34很容易在第一弯曲区112的挤压下破裂，导致防爆阀34失效。

参照图9和图10，主体部11在第二弯曲区113沿横向X的两侧设有第三凹槽R3。第三凹槽R3将平整区111的远离顶盖板31的一端露出，壳体2底部存储的电解液可直接从第三凹槽R3处进入平整区111，提高浸润性。

二次电池还包括能够吸收电解液的吸液构件5，吸液构件5包括基部51以及位于基部51的靠近顶盖板31一侧的两个凸部52；第二弯曲区113***到两个凸部52之间，各凸部52***对应的第三凹槽R3并与平整区111和第二弯曲区113接触。

在二次电池的注液工序中，注入壳体2内的部分电解液被快速吸收在吸液构件5内。通过设置第三凹槽R3，可以将平整区111露出；在二次电池的工作过程中，吸液构件5内的电解液可直接进入平整区111，从而不断地将壳体2底部存储的电解液传输到平整区111，提高浸润性。电极组件1在工作过程中膨胀，膨胀时压缩吸液构件5，吸液构件5受压并释放出内部贮存的电解液，从而为电极组件1提供电解液，提高二次电池的保液能力。总之，本申请的二次电池可以缩短电解液的浸润路径、提高电解液的浸润性，避免析锂，延长二次电池的使用寿命。

通常，壳体2为金属材料，所以电极组件1与壳体2之间需要保留一定距离，以避免电极组件1膨胀时与壳体2接触，防止短路。也就是说，电极组件1处于悬空状态，壳体2无法给予电极组件1和集流构件4有效地支撑。当二次电池振动时，电极组件1的晃动可能会导致集流构件4与第一极耳12(或第二极耳13)的连接处撕裂，造成二次电池失效。而在本申请中，吸液构件5的两个凸部52可以从下侧支撑电极组件1，减小电极组件1的振动，降低集流构件4与第一极耳12的连接处撕裂的风险。

吸液构件5为绝缘的多孔材料，且吸液构件5具有弹性。绝缘的吸液构件5可以将壳体2与电极组件1隔开，避免短路。吸液构件5的多孔结构可以有效地吸收电解液。由于吸液构件5具有弹性，所以在电极组件1膨胀时，吸液构件5可以被压缩。优选地，吸液构件5由玻璃纤维制成，玻璃纤维具有丰富的空隙率、吸液能力强、可压缩、耐腐蚀且绝缘性好。

Claims (8)

1.一种二次电池，包括电极组件(1)、壳体(2)以及顶盖组件(3)；

壳体(2)具有开口且收容电极组件(1)；

顶盖组件(3)包括顶盖板(31)、第一电极端子(32)以及第二电极端子(33)，顶盖板(31)固定于壳体(2)并覆盖壳体(2)的开口；

电极组件(1)包括第一极片(14)、第二极片(15)以及设置于第一极片(14)和第二极片(15)之间的隔膜(16)，第一极片(14)、第二极片(15)和隔膜(16)卷绕为一体；

电极组件(1)包括主体部(11)、第一极耳(12)及第二极耳(13)，第一极耳(12)和第二极耳(13)分别位于主体部(11)沿横向(X)两侧，且第一极耳(12)电连接于第一电极端子(32)，第二极耳(13)电连接于第二电极端子(33)；

其特征在于，

顶盖板(31)具有突起(311)，突起(311)朝向远离电极组件(1)的一侧突出，且突起(311)在靠近电极组件(1)的一侧形成凹部(312)；

主体部(11)在靠近顶盖板(31)的一端设有第一凹槽(R1)和第二凹槽(R2)；

第一凹槽(R1)和第二凹槽(R2)由第一极片14、第二极片(15)以及隔膜(16)的缺口(G)重叠在一起来形成；

主体部(11)为扁平状且包括平整区(111)、第一弯曲区(112)以及第二弯曲区(113)，第一弯曲区(112)位于平整区(111)的靠近顶盖板(31)的一侧，第二弯曲区(113)位于平整区(111)的远离顶盖板(31)的一侧；

第一凹槽(R1)和第二凹槽(R2)分别位于第一弯曲区(112)沿横向(X)的两侧，且第一弯曲区(112)的一部分收容于凹部(312)。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，第一凹槽(R1)和第二凹槽(R2)关于垂直于横向(X)的平面对称。

3.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，沿横向(X)，第一弯曲区(112)的长度与平整区(111)的长度的比值为1/3～3/4。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，顶盖板(31)还设有注液孔(313)，且注液孔(313)位于平整区(111)上侧。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，第一电极端子(32)突出到顶盖板(31)的上方，且突起(311)的高度不大于第一电极端子(32)突出顶盖板(31)的高度。

6.根据权利要求5所述的二次电池，其特征在于，顶盖组件(3)还包括防爆阀(34)，设置于顶盖板(31)的突起(311)。

7.根据权利要求6所述的二次电池，其特征在于，防爆阀(34)与主体部(11)之间留有间隙。

8.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，主体部(11)在第二弯曲区(113)沿横向(X)的两侧设有第三凹槽(R3)。

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