顶盖组件、电池单体、电池及用电装置的制作方法

1.本实用新型涉及新能源技术领域，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：

2.二次电池一般包括壳体、电芯组件及顶盖组件，电芯组件收容于壳体内并由顶盖组件进行密封。顶盖组件上设置有极柱，极柱贯穿顶盖组件的盖板并与电芯组件的极耳焊接，从而作为电池的端子。
3.极柱装配于盖板预先开设的安装孔后，一般通过注塑的方式在极柱周围形成上塑胶，上塑胶能够在极柱与安装孔之间起密封作用。由于极柱及安装孔均呈圆形，故导致极柱安装后易发生转动。极柱转动会带动上塑胶转动，从而导致极柱与安装孔之间的密封失效，进而影响二次电池的可靠性。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提升电池可靠性的顶盖组件。
5.一种顶盖组件，包括：
6.盖板，开设有安装孔，所述安装孔的边缘形成有凸台，所述凸台沿所述安装孔的轴向突出于所述盖板的正面；及
7.极柱组件，包括极柱及第一绝缘板，所述极柱穿设于所述安装孔，所述第一绝缘板套设于所述极柱并设置于所述盖板的正面，所述第一绝缘板朝向所述盖板的表面形成有卡槽，所述凸台卡持于所述卡槽内。
8.在其中一个实施例中，所述凸台设置有多个，多个所述凸台沿所述安装孔的周向间隔设置。
9.在其中一个实施例中，每个所述凸台均沿圆弧线延伸，所述安装孔呈圆形，且多个所述凸台与所述安装孔同心设置。
10.在其中一个实施例中，所述极柱包括主体、沿所述主体的轴向间隔设置的底座及压紧环，所述主体穿设于所述安装孔并使所述底座与所述盖板的背面抵接，所述压紧环将所述第一绝缘板压持于所述盖板的正面。
11.在其中一个实施例中，所述极柱组件还包括密封圈，所述密封圈套设于所述主体并夹持于所述底座与所述盖板的背面之间。
12.在其中一个实施例中，还包括第二绝缘板，所述第二绝缘板设置于所述盖板的背面。
13.在其中一个实施例中，所述盖板开设有两个所述安装孔，所述极柱组件设置有两个，两个所述极柱组件分别安装于两个所述安装孔内。
14.上述顶盖组件，极柱组件与盖板装配后，通过凸台与卡槽的配合能够将第一绝缘板较好地限位于盖板，从而使得第一绝缘板不易随极柱转动，并能够对极柱实现限位。而
且，凸台的设置能够使得盖板的局部增厚，并能够增加安装孔边缘的强度，故还能够提升盖板的抗变形能力。因此，上述顶盖组件能够提升电池的可靠性。
15.此外，本实用新型还提供一种电池单体、电池及用电装置。
16.一种电池单体，包括：
17.壳体，至少一侧形成有开口；
18.电芯组件，收容于所述壳体内；及
19.如上述优选实施例中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。
20.一种电池，包括多个如上述优选实施例所述的电池单体。
21.一种用电装置，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
22.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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。
23.图1为本实用新型较佳实施例中电池单体的结构示意图；
24.图2为图1所示电池单体中顶盖组件的俯视图；
25.图3为图2所示顶盖组件沿a-a的剖视图；
26.图4为图3所示顶盖组件的剖视图中局部b的放大示意图；
27.图5为图2所示顶盖组件中盖板的轴测图。
具体实施方式
28.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。
29.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。
30.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。
31.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。
32.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。
33.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。
34.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。本技术对上述用电装置不做特殊限制。
35.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。
36.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。
37.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。
38.请参阅图1，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体100、电芯组件200及
顶盖组件300。
39.壳体100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100的至少一端形成有开口(图未标)，通过壳体100的开口能够将电芯组件200装入壳体100内。由于本实施例中的壳体100需应用于方形电池，故壳体100的外部轮廓呈长方体形。
40.电芯组件200是电池单体10的核心部件，收容于壳体100内。为了适配壳体100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200一般包括裸电芯210及绝缘片220，绝缘片220能够保护裸电芯210并在裸电芯210与壳体100的内壁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。每个电芯组件200可以包括一个或多个裸电芯210，每个裸电芯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。
41.裸电芯210具有正极耳(图未标)及负极耳(图未标)，正极耳及负极耳分别从裸电芯210的正极片及负极片引出，绝缘片220包覆于裸电芯210的外周并暴露出极耳。其中，正极耳及负极耳可以位于电芯组件200的同一端，也可以位于电芯组件200相对的两端。
42.顶盖组件300密封设置于壳体100的开口，以在壳体100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300的形状与壳体100的开口的形状相适配，具体在本实施例中，顶盖组件300大致呈矩形。
43.请一并参阅图2及图3，顶盖组件300包括盖板310及极柱组件330。其中：
44.盖板310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310具有相对设置的背面及正面，背面指的是盖板310朝向壳体100内部的表面，即图1所示下表面；盖板310的正面则指的是图1所示上表面。
45.具体在本实施例中，顶盖组件300还包括第二绝缘板320，第二绝缘板320设置于盖板310的背面。第二绝缘板320能够与壳体100内的电芯组件200抵接，从而对电芯组件200起到限位及缓冲作用。第二绝缘板320与盖板310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310与第二绝缘板320之间一般通过卡接、粘接等方式进行连接。通常情况下，盖板310与第二绝缘板320通过注塑成型的方式一体成型。
46.盖板310一般开设有沿厚度方向贯通的注液孔302。对应的，第二绝缘板320与注液孔302对应的位置也开设有通孔(图未标)，注液孔302一般为圆形孔。在顶盖组件300将壳体100的开口密封后，可通过注液孔302将电解液注入壳体100内部。注液完成后，一般还将通过激光焊接的方式将注液孔302封堵。
47.此外，本实施例中的盖板310开设有沿厚度方向贯通的防爆孔303(见图5)，顶盖组件300还包括防爆阀340，防爆阀340密封设置于防爆孔303。当壳体100内的气体压力超过阈值时，防爆阀340便可开启以对壳体100内进行泄压，从而防止电池单体10发生爆炸。
48.显然，在其他实施例中，盖板310上的防爆孔303可省略，而防爆阀340则安装于壳体100的底壁或侧壁上。
49.请一并参阅图4及图5，盖板310开设有安装孔301，安装孔301能够供极柱组件300进行安装。第二绝缘板320与安装孔301对应的位置也开设有相应的避位孔。而且，安装孔301的边缘形成有凸台311，凸台311沿安装孔301的轴向突出于盖板310的正面。
50.凸台311并非连续的环状结构，可以是呈块状、柱状等，可以设置有多个，也可仅设置一个。凸台311能够使盖板310的局部增厚，且凸台311可作为加强筋，以增加安装孔301边缘的强度，故盖板310的抗变形能力能够得到提升。
51.其中，极柱组件330包括极柱331及第一绝缘板332。极柱331穿设于安装孔301，第一绝缘板332套设于极柱331并设置于盖板310的正面，第一绝缘板332朝向盖板310的表面形成有卡槽(图未标)，凸台311卡持于卡槽内。具体在本实施例中，安装孔301呈圆形，且极柱331的主体部分呈圆柱形，故装配时不用辨别极柱331的方向，有利于提升效率。
52.极柱组件330一般采用压铆的方式进行安装。具体在本实施例中，极柱331包括主体3311、沿主体3311的轴向间隔设置的底座3312及压紧环3313，主体3311穿设于安装孔301并使底座3312与盖板310的背面抵接，压紧环3313将第一绝缘板332压持于盖板310的正面。
53.主体3311一般呈圆柱形，底座3312及压紧环3313沿主体3311的周向延伸，且底座3312及压紧环3313的径向尺寸大于主体3311的径向尺寸。底座3312可呈矩形或圆形，压紧环3313一般呈圆环形，且主体3311、底座3312及压紧环3313通常一体成型。极柱组件330装配时，先将极柱331由下至上依次穿过第二绝缘板320及盖板310，直至底座3312与盖板310的背面，具体为第二绝缘板320抵接；再在盖板310与主体3311处注塑得到第一绝缘板332，第一绝缘板332填充于主体3311与安装孔301之间的间隙并设置于盖板310的正面；最后由极柱331远离底座3312的一端进行压铆操作，以使主体3311产生形变并得到压紧环3313。
54.极柱组件330与盖板310装配后，第一绝缘板332能够在极柱331与安装孔301之间实现密封，而通过凸台311与卡槽的配合能够将第一绝缘板332较好地限位于盖板310，从而使得第一绝缘板332不易随极柱331转动，并能够对极柱331实现限位。如此，可以有效地防止极柱331与安装孔301之间密封失效。
55.在本实施例中，极柱组件330还包括密封圈333，密封圈333套设于主体3311并夹持于底座3312与盖板310的背面之间。极柱组件330装配时，先将密封圈333套设于主体3311上。随着主体3311穿入安装孔301，底座3312便可将密封圈333压紧于盖板310的背面。密封圈333能够从内向外在极柱331与安装孔301之间实现密封，从而进一步提升极柱331与安装孔301之间的密封性能。
56.在本实施例中，凸台311设置有多个，多个凸台311沿安装孔301的周向间隔设置。对应的，第一绝缘板332的表面相应的位置也开设有多个卡槽。多个卡槽与多个凸台311配合，对第一绝缘板332的限位效果更好。
57.进一步的，在本实施例中，每个凸台311均沿圆弧线延伸，且多个凸台311与安装孔301同心设置。每个凸台311均呈圆弧形，且每个凸台311包括内弧形边及外弧形边。多个凸台311的内弧形边均位于第一同心圆上，而外弧形边均位于第二同心圆上，且第一同心圆、第二同心圆及安装孔301同心设置。
58.由此可见，凸台311的延伸方向均与安装孔301边缘的延伸方向一致，故多个圆弧形的凸台311对安装孔301边缘的加固效果更好。
59.顶盖组件300将壳体100密封后，极柱331的底座3312需与正极耳或负极耳焊接。具体在本实施例中，正极耳及负极耳位于电芯组件200的同一侧。因此，壳体100仅需一侧开口，顶盖组件300仅需设置一个，故顶盖组件300需设置两个极柱组件330。
60.具体的，两个极柱组件330可分布于顶盖组件300长度方向的两端。盖板310开设有
两个安装孔301，两个极柱组件330分别安装于两个安装孔301内。两个极柱组件330的极柱331分别与正极耳及负极耳连接，从而分别作为电池单体10的正极端子及负极端子。
61.上述电池单体10及顶盖组件300，极柱组件330与盖板310装配后，通过凸台311与卡槽的配合能够将第一绝缘板332较好地限位于盖板310，从而使得第一绝缘板332不易随极柱331转动，并能够对极柱331实现限位。而且，凸台311的设置能够使得盖板310的局部增厚，并能够增加安装孔301边缘的强度，故还能够提升盖板310的抗变形能力。因此，上述顶盖组件300能够提升电池单体10的可靠性。
62.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。
63.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。

技术特征：
1.一种顶盖组件，其特征在于，包括：盖板，开设有安装孔，所述安装孔的边缘形成有凸台，所述凸台沿所述安装孔的轴向突出于所述盖板的正面；及极柱组件，包括极柱及第一绝缘板，所述极柱穿设于所述安装孔，所述第一绝缘板套设于所述极柱并设置于所述盖板的正面，所述第一绝缘板朝向所述盖板的表面形成有卡槽，所述凸台卡持于所述卡槽内。2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述凸台设置有多个，多个所述凸台沿所述安装孔的周向间隔设置。3.根据权利要求2所述的顶盖组件，其特征在于，每个所述凸台均沿圆弧线延伸，所述安装孔呈圆形，且多个所述凸台与所述安装孔同心设置。4.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述极柱包括主体、沿所述主体的轴向间隔设置的底座及压紧环，所述主体穿设于所述安装孔并使所述底座与所述盖板的背面抵接，所述压紧环将所述第一绝缘板压持于所述盖板的正面。5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述极柱组件还包括密封圈，所述密封圈套设于所述主体并夹持于所述底座与所述盖板的背面之间。6.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，还包括第二绝缘板，所述第二绝缘板设置于所述盖板的背面。7.根据权利要求1至6任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述盖板开设有两个所述安装孔，所述极柱组件设置有两个，两个所述极柱组件分别安装于两个所述安装孔内。8.一种电池单体，其特征在于，包括：壳体，至少一侧形成有开口；电芯组件，收容于所述壳体内；及如上述权利要求1至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。

技术总结
本实用新型涉及一种顶盖组件，顶盖组件包括盖板及极柱组件，盖板上安装孔的边缘形成有凸台，凸台沿安装孔的轴向突出于盖板的正面；极柱组件包括极柱及第一绝缘板，极柱穿设于安装孔，第一绝缘板套设于极柱并设置于盖板的正面，第一绝缘板朝向盖板的表面形成有卡槽，凸台卡持于所述卡槽内。极柱组件与盖板装配后，通过凸台与卡槽的配合能够将第一绝缘板较好地限位于盖板，从而使得第一绝缘板不易随极柱转动，并能够对极柱实现限位。而且，凸台的设置能够使得盖板的局部增厚，并能够增加安装孔边缘的强度，故还能够提升盖板的抗变形能力。因此，上述顶盖组件能够提升电池的可靠性。此外，本实用新型还提供一种电池单体、电池及用电装置。置。置。


技术研发人员：张方超 余鹏 李磊 徐晓东
受保护的技术使用者：上海兰钧新能源科技有限公司
技术研发日：2023.02.08
技术公布日：2023/8/8