CN210006772U - 顶盖组件及二次电池 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种顶盖组件及二次电池，涉及电池的技术领域。本申请提供的顶盖组件包括：顶盖板、第一密封体和阻挡部，顶盖板开设有注液孔；第一密封体与所述注液孔过盈配合；阻挡部设置于所述注液孔的外周且朝向所述注液孔的中心线方向凸出，用于将所述第一密封体限制于所述注液孔。本申请提供的二次电池包括：壳体和电极组件，壳体具有开口；电极组件设置于所述壳体内；和本申请提供的顶盖组件，覆盖所述开口，以将所述电极组件封闭于所述壳体内，本申请提供的顶盖组件及二次电池缓解了现有技术中存在的第一密封体会从注液孔中脱离，影响密封可靠性的技术问题。

Description

顶盖组件及二次电池

【技术领域】

本申请涉及电池的技术领域，尤其涉及一种顶盖组件及二次电池。

【背景技术】

锂离子电池由于具有能量密度高、平均输出电压高、可快速充放电、使用寿命长、安全可靠等优点，其应用领域不断扩大，已经应用于电子产品、汽车和电动车、航空航天、微型机电以及储能等领域。

电池顶盖是电池的重要组成部分之一，其上开设有注液孔，该注液孔用于将电解液注入到电池内部。在完成注液工序后，需要将注液孔密封，防止电解液的泄露。

现有技术中，注液孔普遍采用密封钉加激光焊接的方式。这种密封方式操作繁琐、成本偏高、产品不良率较高，难以满足高效和批量化生产的要求。还有一种通过将第一密封体与注液孔铆合进行密封的方式，虽然省去了焊接的工序，能满足高效和批量化生产的要求，但是由于密封仅靠机械铆合实现密封，在整车行驶过程，电池随整车振动，第一密封体铆合界面抵抗振动疲劳性能差，第一密封体会从注液孔中脱离，严重影响密封可靠性。

【实用新型内容】

有鉴于此，本申请实施例提供了一种顶盖组件及二次电池，以缓解现有技术中存在的第一密封体会从注液孔中脱离，影响密封可靠性的技术问题。

本申请第一方面提供了一种顶盖组件，包括：

顶盖板，开设有注液孔；

第一密封体，与所述注液孔过盈配合；

阻挡部，设置于所述注液孔的外周，且朝向所述注液孔的中心线方向凸出，用于将所述第一密封体限制于所述注液孔。

在一种可能的设计中，所述阻挡部与所述顶盖板为一体式结构。

在一种可能的设计中，所述阻挡部的内壁围设呈圆孔，且所述圆孔的孔径小于所述注液孔的孔径。

在一种可能的设计中，所述顶盖组件还包括第二密封体，所述第二密封体包括第一密封部；

所述第一密封部设置在所述第一密封体与所述顶盖板的缝隙。

在一种可能的设计中，所述第二密封体的顶部与所述顶盖板的顶面齐平。

在一种可能的设计中，所述顶盖板设有凹槽，所述凹槽设置在所述阻挡部的外周，且环绕所述注液孔。

在一种可能的设计中，所述第一密封体呈球形；

沿高度方向H，所述凹槽的深度D满足0<D<0.7R；

其中，R为所述第一密封体的半径。

在一种可能的设计中，所述第二密封体包括第二密封部；

所述第二密封部与所述第一密封部连接，且所述第二密封部设置于所述凹槽。

在一种可能的设计中，所述顶盖板还包括连接部；

沿高度方向，所述连接部从所述凹槽的底壁向上延伸；

所述连接部环绕设置在所述阻挡部的外周并与所述阻挡部连接；

所述第二密封体至少部分位于所述凹槽内。

本申请第二方面提供了一种二次电池，包括：

壳体，具有开口；

电极组件，设置于所述壳体内；和上述任一项所述的顶盖组件，覆盖所述开口，以将所述电极组件封闭于所述壳体内。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供的顶盖组件，包括阻挡部，阻挡部设置于所述注液孔的外周，且朝向所述注液孔的中心线方向凸出，用于将所述第一密封体限制于所述注液孔。由于阻挡部可以限制第一密封体的运动，从而降低了第一密封体因受到振动向上移动退出注液孔的可能性，使得注液孔处的密封性更好，提高了注液孔密封可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

【附图说明】

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。

图1为本申请实施例提供的二次电池的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的二次电池剖视图；

图3为图2中a处的放大图；

图4为阻挡部压溃前的剖视图；

图5为阻挡部压溃前的结构示意图；

图6为阻挡部压溃后的结构示意图；

图7为注液孔覆盖第二密封体后的结构示意图；

图8为第一密封体的第二种结构与注液孔配合的结构示意图；

图9为图8覆盖第二密封体后的结构示意图。

附图标记：

1-壳体；

2-顶盖组件；

21-顶盖板；

211-注液孔；

212-凸台；

212a-上表面；

212b-通孔；

213-阻挡部；

213a-内壁；

215-凹槽；

216-顶面；

217-连接部；

22-电极端子；

3-第一密封体；

4-第二密封体；

41-第一密封部；

42-第二密封部；

5-阻隔件；

6-压头；

7-电极组件；

8-转接片。

【具体实施方式】

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

需要注意的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

图1为本申请实施例提供的二次电池的结构示意图；图2为本申请实施例提供的二次电池剖视图；图3为图2中a处的放大图；图4为阻挡部213压溃前的剖视图；图5为阻挡部213压溃前的结构示意图；图6为阻挡部213压溃后的结构示意图；图7为注液孔211覆盖第二密封体4后的结构示意图；图8为第一密封体3的第二种结构与注液孔211配合的结构示意图；图9为图8覆盖第二密封体4后的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的二次电池，包括：电极组件7、顶盖组件2和壳体1，其中，壳体1可为六面体形，也可为其他形状，且该壳体1内部形成容纳腔，用于容纳电极组件7和电解液，壳体1的一端开口，使得电极组件7可通过该开口放置于壳体1的容纳腔，且容纳腔内可设置有多个电极组件7，多个电极组件7相互堆叠。其中，壳体1可包括金属材料，例如铝或铝合金等，也可包括绝缘材料，例如塑胶等。

电极组件7包括电极单元和极耳，在该二次电池中，电极单元的顶部分别延伸出两极耳。

电极组件包括电极单元和极耳，其中，电极单元包括负极极片、正极极片和隔离膜，其中，隔离膜位于相邻负极极片与正极极片之间，用于隔开负极极片与正极极片。

在一种可能的设计中，负极极片、隔离膜与正极极片三者顺序堆叠并卷绕，形成电极组件3的电极单元，即该电极单元为卷绕式结构，在另一种可能的设计中，负极极片、隔离膜与正极极片三者顺序堆叠，形成电极组件3的电极单元，该电极单元为叠片式结构。同时，电极单元形成后具有缝隙，电解液能够通过缝隙进入电极单元内，浸润负极极片与正极极片。

其中，负极极片包括负极集流体(例如铜箔)和涂覆在负极集流体表面的负极活性物质层(例如碳或硅)，正极极片包括正极集流体(例如铝箔)和涂覆在正极集流体表面的正极活性物质层(例如三元材料、磷酸铁锂或钴酸锂)。负极极耳与负极极片相连，并从电极单元中伸出，且负极极耳可直接由负极集流体裁切而成；正极极耳与正极极片相连，并从电极单元中伸出，且正极极耳可直接由正极集流体裁切形成。

如图1所示，顶盖组件2包括顶盖板21和电极端子22，顶盖板21固定于壳体1的开口，从而将电极组件7和电解液封闭于壳体1的容纳腔，电极端子22设置于顶盖板21，并包括正极电极端子和负极电极端子，两电极端子22与对应的极耳之间通过连接部件电连接，顶盖板21设置有防爆口。

具体地，对于极耳从电极单元的顶部伸出的二次电池，该连接部件为转接片8，且位于电极单元与顶盖板21之间，包括正极转接片和负极转接片，其中，正极转接片用于连接正极极耳与正极电极端子，负极转接片用于连接负极极耳与负极电极端子。

如图2和图3所示，顶盖板21开设有注液孔211，电解液可以通过注液孔211被注入到电池的内部。第一密封体3与注液孔211过盈配合，第一密封体3是注液孔211密封的主要部件，第一密封体3的最大直径要稍大于注液孔211的直径，当第一密封体3通过外力被塞入注液孔211的内部时，第一密封体3能够与注液孔211过盈配合，使二者紧密接触，实现密封效果。

本申请实施例提供的顶盖组件2包括阻挡部213，阻挡部213设置于注液孔211的外周，且朝向注液孔211的中心线方向凸出，用于将第一密封体3限制于注液孔211，由于阻挡部213可以限制第一密封体3的运动，从而能够降低第一密封体3因受到振动向上移动退出注液孔211的可能性，使得注液孔211处的密封性更好，提高了密封可靠性。

如图5所示，图5为装配前顶盖板21的结构，此时，阻挡部213的内壁213a与注液孔211的内壁213a齐平。如图6所示，图6为装配后的顶盖板21的结构，阻挡部213被压头6挤压，压头6将阻挡部213朝向注液孔211向下施加作用力，阻挡部213发生形变，形成朝向注液孔211的中心线方向凸出的形状。此时，阻挡部213的内壁213a围设呈圆孔，且圆孔的孔径小于注液孔211的孔径，可以限制第一密封体3的运动，降低第一密封体3因受到振动向上移动退出注液孔211的可能性，使得注液孔211处的密封性更好，提高了密封可靠性。其中，压头6可以为能与注液孔211上的阻挡部213相配合的结构，在向下施加压力时，能使阻挡部213产生变形，并向注液孔211的中心线弯折，形成环形结构。

作为一种可能的实现方式，阻挡部213与顶盖板21为一体式结构，可以通过冲压成型，加工方法简单，易加工。

如图4，顶盖板21设有凹槽215，凹槽215设置在阻挡部213的外周，且环绕注液孔211。当压头6向下挤压阻挡部213时，便于阻挡部213产生变形，形成朝向注液孔211的中心线方向凸出的形状。

作为一种可能的实现方式，第一密封体3呈球形，沿高度方向H，凹槽215的深度D满足0<D<0.7R，其中，R为第一密封体3的半径，便于阻挡部213的内壁213a围设呈圆孔，且围成的圆孔的孔径小于注液孔211的孔径，使阻挡部213可以限制第一密封体3的运动，降低第一密封体3因受到振动向上移动退出注液孔211的可能性，使得注液孔211处的密封性更好，提高了密封可靠性。

如图3所示，沿高度方向H，阻挡部213的厚度T满足0.2<T<0.3mm，沿宽度方向W，阻挡部213的长度L满足0<L<1/2R，当压头6将阻挡部213向注液孔211内挤压时，便于阻挡部213向内发生形变，形成朝向注液孔211的中心线方向凸出的形状。

如图7和图9所示，顶盖组件2还包括第二密封体4，第二密封体4包括第一密封部41，第一密封部41设置在第一密封体3与顶盖板21的缝隙。第二密封体4可以是密封胶，可以采用向第一密封体3与顶盖板21的缝隙注胶的方式填充缝隙，既能提高注液孔211的密封性能，又能降低第一密封体3因受到振动向上移动退出注液孔211的可能性，使得注液孔211处的密封性更好，提高了密封可靠性。

具体可以采用向注液孔211内注入一定量的具有一定粘度的胶体，能够粘附在注液孔211与第一密封体3的缝隙，当胶体被注入到注液孔211与第一密封体3的缝隙并冷却后可以变成固态，从而实现对注液孔211的封堵，防止第一密封体3从注液孔211退出，提高密封的可靠性。

作为一种可能的实现方式，第二密封体4的顶部与顶盖板21的顶面216齐平，充分利用注液孔211内的空间，提高密封的可靠性，并且由于第二密封体4不占用顶盖板21以外的空间，可以提高二次电池内部空间的利用率。

如图7和图9所示，第二密封体4包括第二密封部42，第二密封部42与第一密封部41连接，且第二密封部42设置于凹槽215。第二密封部42可以是密封胶，通过在凹槽215内设置与第一密封部41连接的第二密封部42，可以增加密封面积，进一步提高注液孔211密封的可靠性。

作为一种可能的实现方式，第一密封部41与第二密封部42为一体式结构，提高注液孔211密封的可靠性。

作为一种可能的实现方式，顶盖板21还包括连接部217，连接部217环绕设置在阻挡部213的外周并与阻挡部213连接，沿高度方向H，连接部217沿从凹槽215的底壁向上的方向延伸，即连接部217向上凸出于凹槽215的底壁；第二密封体4至少部分位于所述凹槽215内。通过设置连接部217，当压头6将阻挡部213向注液孔211内挤压时，便于阻挡部213发生形变，形成朝向注液孔211的中心线方向凸出的形状。除此之外，连接部217的设置，可以增加顶盖板21与第二密封体4的接触面积，连接部217设置处可以使连接界面变得曲折复杂，增加连接强度，提高密封的可靠性。其中，第二密封体4可以是密封胶，通过注胶方式形成密封。

由于第一密封体3和顶盖板21往往为金属材质，因为当第一密封体3被挤压到注液孔211实现过盈配合时，容易产生金属微颗粒和碎屑问题，当该金属微颗粒和碎屑在装配密封时，掉落到电芯内部后，引发电芯的内短路风险，极大的影响了电芯的使用安全性。因此，在第一密封体3塞入注液孔211之前，需要使用阻隔件5封堵注液孔211的底部。如图3、图5、图6、图7、图8和图9所示，阻隔件5设置在注液孔211内并位于第一密封体3的下方，用于封堵所述注液孔211，阻隔件5能将第一密封体3和注液孔211过盈配合形成密封时所产生的金属微颗粒和碎屑都阻挡在外，不会掉落到电芯的内部，降低了引发电芯内短路的风险，提高了电芯的使用安全性。

作为一种可能的实现方式，注液孔211的底部设有朝向注液孔211的凸台212，凸台212与顶盖板21固定连接，沿高度方向H，凸台212的顶部包括上表面212a，阻隔件5设置在上表面212a上。凸台212上设有通孔212b，通孔212b的孔径小于注液孔211的孔径，阻隔件5覆盖通孔212b设置。阻隔件5的直径应介于通孔212b的直径和注液孔211的之间之间，即通孔212b的直径<阻隔件5的直径<注液孔211的直径，将第一密封体3和注液孔211过盈配合形成密封时所产生的金属微颗粒和碎屑都阻挡在外，不会掉落到电芯的内部，降低了引发电芯内短路的风险，提高了电芯的使用安全性。

作为一种可能的实现方式，顶盖板21与凸台212为一体式结构，可以采用冲压工艺一次成型，节约成本。

第一密封体3的形状可以根据需要进行选择，如图3、图5、图6和图7所示，第一密封体3为密封球，例如锆珠、钢珠或铝珠，因为是球形结构，所以塞入注液孔211时无需调整姿态，而且由于其仅中间部分的直径大于注液孔211，因此塞入时所需的力也较小，比较省力。

如图8和图9所示，第一密封体3为密封钉，结构较为简单，易于制造。本实施例中使圆柱形的密封钉底部由上至下均匀内缩，使密封钉的底端直径小于注液孔211的直径，进而形成一个倒角结构。通过在密封钉的下部设置一倒角结构，在该倒角结构中，密封钉的直径向下逐渐缩小并最终小于注液孔211的直径，使其能够被直接塞入注液孔211内，之后随着密封钉的伸入，密封钉的直径会持续增大，直至大于注液孔211的直径，形成过盈配合。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种顶盖组件，其特征在于，包括：

顶盖板(21)，开设有注液孔(211)；

第一密封体(3)，与所述注液孔(211)过盈配合；

阻挡部(213)，设置于所述注液孔(211)的外周，且朝向所述注液孔(211)的中心线方向凸出，用于将所述第一密封体(3)限制于所述注液孔(211)。

2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述阻挡部(213)与所述顶盖板(21)为一体式结构。

3.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述阻挡部(213)的内壁(213a)围设呈圆孔，且所述圆孔的孔径小于所述注液孔(211)的孔径。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖组件(2)还包括第二密封体(4)，所述第二密封体(4)包括第一密封部(41)；

所述第一密封部(41)设置在所述第一密封体(3)与所述顶盖板(21)的缝隙。

5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述第二密封体(4)的顶部与所述顶盖板(21)的顶面(216)齐平。

6.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖板(21)设有凹槽(215)，所述凹槽(215)设置在所述阻挡部(213)的外周，且环绕所述注液孔(211)。

7.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述第一密封体(3)呈球形；

沿高度方向(H)，所述凹槽(215)的深度D满足0<D<0.7R；

其中，R为所述第一密封体(3)的半径。

8.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述第二密封体(4)包括第二密封部(42)；

所述第二密封部(42)与所述第一密封部(41)连接，且所述第二密封部(42)设置于所述凹槽(215)。

9.根据权利要求6所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖板(21)还包括连接部(217)；

沿高度方向(H)，所述连接部(217)从所述凹槽(215)的底壁向上延伸；

所述连接部(217)环绕设置在所述阻挡部(213)的外周并与所述阻挡部(213)连接；

所述第二密封体(4)至少部分位于所述凹槽(215)内。

10.一种二次电池，其特征在于，包括：

壳体(1)，具有开口；

电极组件，设置于所述壳体(1)内；和

权利要求1～9任一项所述的顶盖组件，覆盖所述开口，以将所述电极组件封闭于所述壳体(1)内。

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