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CN221009065U - 电池单体的顶盖结构、电池单体、电池及用电设备 - Google Patents

电池单体的顶盖结构、电池单体、电池及用电设备 Download PDF

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CN221009065U
CN221009065U CN202322641791.3U CN202322641791U CN221009065U CN 221009065 U CN221009065 U CN 221009065U CN 202322641791 U CN202322641791 U CN 202322641791U CN 221009065 U CN221009065 U CN 221009065U
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CN
China
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insulating
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CN202322641791.3U
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English (en)
Inventor
肖和攀
徐卫东
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Xiamen Hithium Energy Storage Technology Co Ltd
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Xiamen Hithium Energy Storage Technology Co Ltd
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Abstract

本申请公开了一种电池单体的顶盖结构、电池单体、电池及用电设备。顶盖结构包括顶盖、端子组件及绝缘组件。顶盖在厚度方向上包括相背的第一面和第二面,并设有贯穿的通孔。端子组件包括极柱及极柱环,极柱穿设通孔并从第一面和第二面凸出,极柱环套设并焊接于极柱的凸出于第一面的部分,极柱环的外轮廓尺寸大于通孔的尺寸。绝缘组件设置于顶盖与端子组件之间,并用于使顶盖与端子组件之间电绝缘。本申请的顶盖结构在装配时,极柱环套设并焊接于极柱的凸出于第一面的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。

Description

电池单体的顶盖结构、电池单体、电池及用电设备
技术领域
本申请涉及电池技术领域,具体涉及一种顶盖结构、电池单体、电池及用电设备。
背景技术
节能减排是汽车产业可持续发展的关键,电动车辆由于其节能环保的优势成为汽车产业可持续发展的重要组成部分。对于电动车辆而言,电池技术又是关乎其发展的一项重要因素。
目前,电池的正负极极柱的装配多采用注塑包胶工艺。然而,注塑包胶工艺装配的极柱在电芯后续工序的高温烘烤制程中,容易出现极柱下沉,极柱下沉一方面会导致密封圈压缩量减少而发生电解液泄漏,另一方面会造成极柱缩入上绝缘件中,导致汇流排焊接不良。
实用新型内容
鉴于上述问题,本申请提供一种顶盖结构、电池单体、电池及用电设备,能够解决因极柱下沉导致的电解液泄/漏和/或流排焊接不良的问题。
第一方面,本申请提供了一种电池单体的顶盖结构,顶盖结构包括顶盖、端子组件及绝缘组件。所述顶盖在厚度方向上包括相背的第一面和第二面,并设有贯穿所述第一面和所述第二面的通孔。所述端子组件包括极柱及极柱环,所述极柱穿设所述通孔并从所述第一面和所述第二面凸出,所述极柱环套设并焊接于所述极柱的凸出于所述第一面的部分,所述极柱环的外轮廓尺寸大于所述通孔的尺寸。所述绝缘组件设置于所述顶盖与所述端子组件之间,并用于使所述顶盖与所述端子组件之间电绝缘。
在上述的技术方案的顶盖结构中,端子组件包括分体结构的极柱及极柱环,且极柱环的外轮廓尺寸大于通孔的尺寸,在装配时,极柱环套设并焊接于极柱的凸出于第一面的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。另外,绝缘组件的设置,能够避免顶盖与端子组件之间电导通,而导致顶盖漏电(带电)导致不安全。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱环的顶面与所述极柱的顶面之间具有高度差。
在上述的技术方案中,极柱环的顶面与极柱的顶面之间具有高度差,在极柱环焊接于极柱上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱的顶面和极柱环的顶面中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
作为本申请的一种可选技术方案,所述高度差的取值范围为[0.1mm,1.0mm]。
在上述的技术方案中,极柱环的顶面与极柱的顶面之间的高度差的取值范围为[0.1mm,1.0mm],一方面可保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证极柱与极柱环之间的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面还能保证极柱环与极柱之间焊接的连接强度。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱环的顶面相较于所述极柱的顶面凸出。
在上述的技术方案中,极柱环的顶面相较于极柱的顶面凸出,可在极柱环的顶面与极柱的顶面之间形成高度差,在极柱环焊接于极柱上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱的顶面和极柱环的顶面中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱的顶面相较于所述极柱环的顶面凸出。
在上述的技术方案中,极柱的顶面相较于极柱环的顶面凸出,可在极柱环的顶面与极柱的顶面之间形成高度差,在极柱环焊接于极柱上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱的顶面和极柱环的顶面中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱环的靠近所述极柱的内侧缘设有容置槽,所述容置槽的底面与所述极柱的顶面齐平。
在上述的技术方案中,极柱环的靠近极柱的内侧缘设有容置槽,容置槽的底面与极柱的顶面齐平,不仅可在极柱环的顶面与极柱的顶面之间形成高度差,还能使高度差所在的空间的深度处处相等。在极柱环焊接于极柱上时,一方面,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,避免最终的焊缝凸出于极柱的顶面和极柱环的顶面中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面,高度差所在的空间的深度处处相等,可进一步保证最终的焊缝的熔深熔宽的稳定性,提升最终的焊缝的上表面的平整性,在焊接汇流排时能够增加稳定。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱的侧缘自所述极柱的顶面向所述极柱的底面凹陷形成台阶面,所述台阶面与所述极柱环的顶面齐平。
在上述的技术方案中,极柱的侧缘自极柱的顶面向极柱的底面凹陷形成台阶面,台阶面与极柱环的顶面齐平,不仅可在极柱环的顶面与极柱的顶面之间形成高度差,还能使高度差所在的空间的深度处处相等。在极柱环焊接于极柱上时,一方面,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,避免最终的焊缝凸出于极柱的顶面和极柱环的顶面中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面,高度差所在的空间的深度处处相等,可进一步保证最终的焊缝的熔深熔宽的稳定性,提升最终的焊缝的上表面的平整性,在焊接汇流排时能够增加稳定。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱采用冲压或冷镦工艺制成。
传统的两头凸出、中间凹陷的极柱无法通过冲压工艺制成,需要通过机加工制造,效率低成本高。在上述的技术方案中的极柱采用冲压或冷镦工艺制成,相较于机加工制造的极柱而言,端子组件的成本大大降低。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱的上端设有凸出部,所述极柱环承载于所述凸出部。
在上述的技术方案中,极柱的上端设置凸出部,在极柱环焊接于极柱之前,极柱环便可承载于凸出部,方便焊接。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱包括相接的柱体及法兰部,所述柱体穿设所述通孔,所述法兰部从所述第二面所在的一侧凸出;所述绝缘组件包括第一绝缘件、第二绝缘件及密封件。所述第一绝缘件安装于所述第一面所在的一侧,所述第一绝缘件夹设于所述顶盖与所述极柱环之间。所述第二绝缘件安装于所述第二面所在的一侧,所述第二绝缘件夹设于所述顶盖与所述极柱之间。所述密封件环绕所述柱体,在所述顶盖的厚度方向上,所述密封件设于所述顶盖与所述法兰部之间,在所述顶盖的长度方向上,所述密封件位于所述柱体与所述第二绝缘件之间。
在上述的技术方案中,第一绝缘件夹设于顶盖与极柱环之间,以使顶盖与极柱环之间电绝缘,第二绝缘件夹设于顶盖与极柱之间,以使顶盖与极柱之间电绝缘,由此可降低顶盖与端子组件之间电导通而导致顶盖漏电的风险。密封件位于柱体与第二绝缘件之间,可阻挡电解液进入柱体与第二绝缘件之间的间隙,从而避免电解液从极柱与顶盖之间的缝隙泄漏至壳体外部,同时还能避免电解液浸泡柱体上的复合界面而使复合界面发生化学腐蚀,进而保证端子组件的良好的电连接性能。
作为本申请的一种可选技术方案,所述第一绝缘件采用注塑工艺制成。
在上述的技术方案中,由于第一绝缘件是采用注塑工艺制成,则可实现一模多穴生产第一绝缘件,既可提升第一绝缘件的生产效率,又可降低第一绝缘件的生产成本。
作为本申请的一种可选技术方案,所述第一绝缘件包括绝缘本体及自所述绝缘本体的第一侧延伸的环形的第一绝缘筒,所述极柱环安装于所述第一绝缘筒与所述绝缘本体围成的空腔中,所述极柱环的顶面较所述第一绝缘筒的顶面凸出,所述极柱环的顶面较所述第一绝缘筒的顶面凸出0.3mm-0.5mm。
在上述的技术方案中,极柱环的顶面较所述第一绝缘筒的顶面凸出0.3mm-0.5mm,在电池使用过程中热量传导至第一绝缘件使其膨胀时,凸出0.3mm-0.5mm可以为第一绝缘件预留出膨胀空间,避免膨胀后的第一绝缘件顶起汇流排而发生摩擦并产生金属碎屑,进而导致电池安全性风险。
作为本申请的一种可选技术方案,所述第一绝缘件包括绝缘本体及自所述绝缘本体的第二侧延伸的环形的第二绝缘筒,所述第二绝缘筒穿设所述通孔,并位于所述柱体与所述通孔的内侧壁之间,所述第二绝缘筒的底面相对所述第二面凸出。
在上述的技术方案中,第二绝缘筒的底面相对第二面凸出,可避免顶盖在制作过程中残留有导电金属屑而导致顶盖与端子组件导通,从而导致顶盖漏电风险。
作为本申请的一种可选技术方案,所述第二面所在的一侧设有环绕所述通孔的第一凹槽,所述第二绝缘件的朝向所述顶盖的一侧设有凸起,所述凸起容置于所述第一凹槽中并与所述第一凹槽配合,所述第二绝缘件的远离所述顶盖的一侧设有第二凹槽,所述法兰部容置于所述第二凹槽中并与所述第二凹槽配合。
在上述的技术方案中,第二绝缘件上的凸起与顶盖上的第一凹槽配合,极柱的法兰部与第二绝缘件上的第二凹槽配合,一方面可提高极柱的抗扭强度,另一方面可降低端子组件的高度,增大电池单体内部的用于安装其他元件的安装空间。
作为本申请的一种可选技术方案,所述极柱形成有铜铝的复合界面,在所述第二面至所述第一面的方向上,所述复合界面与所述法兰部的朝向所述顶盖的第一表面之间的距离大于所述第一绝缘件的第二绝缘筒的底面与所述第一表面之间的距离。
在上述的技术方案中,复合界面与法兰部的第一表面之间的距离大于第二绝缘筒的底面与法兰部的第一表面之间的距离,可避免复合界面位于第二绝缘筒的底面的下方,即避免复合界面浸泡在电解液中而出现化学腐蚀现象,从而保证端子组件的良好的电连接性能。
作为本申请的一种可选技术方案,所述复合界面相对所述第一表面凸出0.1mm-0.8mm。
在上述的技术方案中,复合界面相对第一表面凸出0.1mm-0.8mm,一方面可使复合界面不会浸泡在电解液中而出现化学腐蚀现象,从而保证端子组件的良好的电连接性能;另一方面还能节省铜材料的用量,降低端子组件的成本。
作为本申请的一种可选技术方案,所述第一面所在的一侧形成环绕所述通孔的第一凸台,所述第一凸台设有环绕所述通孔的容纳槽,所述第一绝缘件容置于所述容纳槽内,所述极柱环容置于所述第一绝缘件内;所述容纳槽、所述第一绝缘件及所述极柱环均为异形结构。
在上述的技术方案中,第一凸台的设置,一方面可降低端子组件占据的电池单体的内部的高度空间,另一方面还可增加端子组件处的耐压及抗变形能力。另外,容纳槽、第一绝缘件及极柱环均为异形结构,可以防止第一绝缘件装入容纳槽中时装反,及防止极柱环装入第一绝缘件中时装反。
作为本申请的一种可选技术方案,所述第二面所在的一侧形成有环绕所述通孔的凹陷,所述第二绝缘件的朝向所述顶盖的一侧设有第二凸台,所述第二凸台容置于所述凹陷内,并与所述凹陷配合,所述第二凸台承载于所述法兰部的第一表面。
在上述的技术方案中,第二绝缘件的第二凸台容置于顶盖的凹陷内,可降低第二绝缘件占据的电池单体的内部的高度空间;同时,第二绝缘件的第二凸台承载于法兰部的第一表面,可以保证第二绝缘件稳定地设于极柱与顶盖之间,提升安装稳定性。
第二方面,本申请提供了一种电池单体,所述电池单体包括上述任意一实施方式所述的顶盖结构。
在上述的技术方案的电池单体的顶盖结构中,端子组件包括分体结构的极柱及极柱环,且极柱环的外轮廓尺寸大于通孔的尺寸,在装配时,极柱环套设并焊接于极柱的凸出于第一面的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。另外,绝缘组件的设置,能够避免顶盖与端子组件之间电导通,而导致顶盖漏电(带电)导致不安全。
第三方面,本申请提供了一种电池,所述电池包括上述任意一实施方式所述的电池单体。
在上述的技术方案的电池的顶盖结构中,端子组件包括分体结构的极柱及极柱环,且极柱环的外轮廓尺寸大于通孔的尺寸,在装配时,极柱环套设并焊接于极柱的凸出于第一面的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。另外,绝缘组件的设置,能够避免顶盖与端子组件之间电导通,而导致顶盖漏电(带电)导致不安全。
第四方面,本申请提供了一种用电设备,所述用电设备包括上述任意一实施方式所述的电池。
在上述的技术方案的用电设备的电池的顶盖结构中,端子组件包括分体结构的极柱及极柱环,且极柱环的外轮廓尺寸大于通孔的尺寸,在装配时,极柱环套设并焊接于极柱的凸出于第一面的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。另外,绝缘组件的设置,能够避免顶盖与端子组件之间电导通,而导致顶盖漏电(带电)导致不安全。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述,各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的,而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中,用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中:
图1为本申请一些实施方式的电池单体的立体结构示意图;
图2为本申请一些实施方式的电池单体的顶盖结构的一个视角的立体组装示意图;
图3为图2所示的顶盖结构的另一个视角的立体组装示意图;
图4为图2所示的顶盖结构的一个视角的立体分解示意图;
图5为图2所示的顶盖结构的另一个视角的立体分解示意图;
图6为图2所示的顶盖结构的立体剖面示意图;
图7为图2所示的顶盖结构的平面剖面示意图以及部分结构的放大示意图;
图8为本申请另一些实施方式的电池单体的顶盖结构的一个视角的立体组装示意图;
图9为图8所示的顶盖结构的另一个视角的立体组装示意图;
图10为图8所示的顶盖结构的立体剖面示意图;
图11为图8所示的顶盖结构的平面剖面示意图以及部分结构的放大示意图;
图12为本申请还一些实施方式的电池单体的顶盖结构的一个视角的立体组装示意图;
图13为图12所示的顶盖结构的另一个视角的立体组装示意图;
图14为图12所示的顶盖结构的立体剖面示意图;
图15为图12所示的顶盖结构的平面剖面示意图以及部分结构的放大示意图;
图16为本申请又一些实施方式电池单体的顶盖结构的一个视角的立体组装示意图;
图17为图16所示的顶盖结构的另一个视角的立体组装示意图;
图18为图16所示的顶盖结构的立体剖面示意图;
图19为图16所示的顶盖结构的平面剖面示意图以及部分结构的放大示意图;
图20为本申请一些实施方式的电池的立体分解示意图;
图21为本申请一些实施方式的用电设备的平面结构示意图。
具体实施方式中的附图标号如下:
车辆10000;
电池1000,控制器2000,马达3000;
箱体300,第一部分301,第二部分303;
电池单体100,壳体10,顶盖结构30,顶盖31,厚度方向Z,第一面311,第二面313,通孔314,第一凹槽315,第一凸台317,容纳槽318,凹陷319,端子组件33,极柱331,极柱331的顶面3311,极柱331的底面3312,台阶面3313,凸出部3315,柱体3316,法兰部3317,法兰部3317的第一表面3318,复合界面3319,极柱环333,极柱环333的顶面3331,容置槽3333,容置槽3333的底面3335,绝缘组件34,第一绝缘件35,绝缘本体355,第一绝缘筒357,第一绝缘筒357的底面353,第二绝缘筒359,第二绝缘件37,凸起371,第二凹槽373,第二凸台375,密封件39。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施方式进行详细的描述。以下实施方式仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案,因此只作为示例,而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同;本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本申请;本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形,意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施方式的描述中,技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象,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、特定顺序或主次关系。在本申请实施方式的描述中,“多个”的含义是两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施方式”意味着,结合实施方式描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施方式中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施方式,也不是与其它实施方式互斥的独立的或备选的实施方式。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是,本文所描述的实施方式可以与其它实施方式相结合。
在本申请实施方式的描述中,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。
在本申请实施方式的描述中,术语“多个”指的是两个以上(包括两个),同理,“多组”指的是两组以上(包括两组),“多片”指的是两片以上(包括两片)。
在本申请实施方式的描述中,技术术语“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申请实施方式和简化描述,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申请实施方式的限制。
在本申请实施方式的描述中,除非另有明确的规定和限定,技术术语“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;也可以是机械连接,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。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申请实施方式中的具体含义。
请参阅图1,为本申请一些实施方式的电池单体100。电池单体100是指组成电池1000(图20所示)的最小单元。电池单体100可以为一次电池或二次电池;还可以是锂硫电池、钠离子电池或镁离子电池,但不局限于此。电池单体100可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等。电池单体100包括壳体10、顶盖结构30及极片单元(图未示出)。壳体10设有开口,顶盖结构30盖合于开口,极片单元位于壳体10内。
具体地,壳体10可以为柱体结构,且壳体10内部形成容纳腔,容纳腔用于容纳极片单元和电解液。壳体10的至少一端设有开口,使极片单元可通过开口放置于壳体10的容纳腔,并通过顶盖结构30覆盖于开口。其中,壳体10可包括金属材料,例如铝或铝合金等,也可以包括绝缘材料,例如塑胶等。在一些实施方式中,壳体10的横截面形状可以为圆形,此时,电池单体100为圆柱体结构的电池单体100。在另一些实施方式中,壳体10的横截面形状可以为矩形,即电池单体100为方形结构的电池单体100。本申请仅以电池单体100为方形结构的电池单体100为例进行说明。
极片单元包括负极片、正极片和隔离膜,隔离膜位于相邻负极片与正极片之间,用于隔开负极片与正极片。在一种可能的设计中,负极片、隔离膜与正极片三者顺序层叠并卷绕,形成极片单元,即该极片单元为卷绕式结构。同时,极片单元形成后具有缝隙,电解液能够通过缝隙进入极片单元内,浸润负极片与正极片。负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)。
顶盖结构30是盖合于电池单体100的壳体10的顶部开口上,为位于壳体10内部的极片单元和电解液等提供密闭空间的部件,而极片单元的电能则可通过顶盖结构30被引出至外部。
具体地,请参阅图2至图5,为本申请一些实施方式的电池单体100的顶盖结构30。请参阅图2及图4,顶盖结构30包括顶盖31、端子组件33及绝缘组件34。顶盖31在厚度方向Z上包括相背的第一面311和第二面313,并设有贯穿第一面311和第二面313的通孔314。端子组件33包括极柱331及极柱环333,极柱331穿设通孔314并从顶盖31的第一面311和顶盖31的第二面313凸出,极柱环333套设并焊接于极柱331的凸出于顶盖31的第一面311的部分,极柱环333的外轮廓尺寸大于通孔314的尺寸。绝缘组件34设置于顶盖31与端子组件33之间,并用于使顶盖31与端子组件33之间电绝缘。
请结合图1,顶盖31是指盖合于壳体10的开口处以将电池单体100的内部环境隔绝于外部环境的部件。不限地,顶盖31的形状可以与壳体10的开口的形状相适应以配合壳体10。可选地,顶盖31可以由具有一定硬度和强度的材质(如铝合金)制成,这样,顶盖31在受挤压碰撞时就不易发生形变,使电池单体100能够具备更高的结构强度,安全性能也可以有所提高。顶盖31的第一面311所在的一侧为背离壳体10内部的一侧,顶盖31的第二面313所在的一侧为朝向壳体10内部的一侧。顶盖31的厚度方向Z是指:顶盖31的第一面311指向顶盖31的第二面313的方向,或者,顶盖31的第二面313指向顶盖31的第一面311的方向。
端子组件33是用于将极片单元中电流导出至电池单体100的外部以输出极片单元的电能、以及用于将电池单体100外部的电能导入极片单元的功能性部件。端子组件33包括极柱331及极柱环333。极柱331是从电池单体100内部穿设顶盖31并伸出到顶盖31外部以起到电连接的部件。极柱环333为一种环形的起到电连接的部件,极柱环333可以为圆环结构、方环结构、或其他异形环结构。需要说明的是,本申请中的“异形”是指形状不规则,即与传统规则形状,例如圆形、椭圆形、方形(包括长方形和正方形)、等腰三角形、正三角形、正五边形或正六边形等不同的形状,例如“异形”可以是不规则的五边形、不规则的六边形、或不规则的七边形等。
极柱331与极柱环333为单体结构。在一些实施方式中,极柱331可采用冲压或冷镦工艺制成。传统的两头凸出、中间凹陷的极柱无法通过冲压工艺制成,需要通过机加工制造,效率低、成本高。本申请实施方式的极柱331采用冲压或冷镦工艺制成,相较于机加工制造的极柱而言,本申请的端子组件33的成本大大降低。
在一些实施方式中,极柱环333也可采用冲压或冷镦工艺制成。本申请实施方式的极柱环333采用冲压或冷镦工艺制成,相较于机加工制造的极柱而言,本申请的端子组件33的成本大大降低。
端子组件33可以是正极端子组件33A,也可以是负极端子组件33B。在端子组件33为正极端子组件33A的情况下,端子组件33包括正极柱331及正极柱环333;在端子组件33为负极端子组件33B的情况下,端子组件33包括负极柱331及负极柱环333。由于电池单体100的外电路采用铝材料可以降低成本和重量,所以外电路中单体电池1000(图1所示)之间的连接一般使用铝片,电池单体100内部的极片单元中,正极集流体是采用铝箔材料,负极集流体是铜箔材料,所以要求正极柱331为铝材料、负极柱331为铜材料才能保证电池单体100的使用性能。根据这一需要,正极端子组件33A整体可以由铝制成,即,正极柱331位于壳体10的容纳腔内部的部分为铝制成,正极柱331位于壳体10的外部的部分也为铝制成,正极柱环333也为铝制成。负极柱331可为由铜铝复合形成的复合极柱,且负极柱331的由铜材料制成的部分位于壳体10的容纳腔内部,而负极柱331的由铝材料制成的部分则伸出至壳体10的外部,负极柱环333也为铝材料制成。
传统的端子组件,无论是正极端子组件,还是负极端子组件,在装配时多采用注塑包胶工艺。然而,注塑包胶工艺装配的极柱在电芯后续工序的高温烘烤制程中,注塑件晶格发生变化,导致注塑件发生变形,容易出现极柱下沉,极柱下沉一方面会导致密封圈压缩量减少而发生电解液泄漏,另一方面会造成极柱缩入上绝缘件中,导致汇流排焊接不良。而且,在装配过程中工作人员需要带防烫手套取放产品,机台高温容易烫伤工作人员。
绝缘组件34是设置于顶盖31与端子组件33之间,以使顶盖31与端子组件33之间电绝缘的组件。其中,绝缘组件34可以包括一个元件,也可以包括多个元件,本申请中,绝缘组件34包括两个元件,方便安装与成型。另外,绝缘组件34可采用塑料、树脂及橡胶等电绝缘材料制成。
本申请实施方式的顶盖结构30中,端子组件33包括分体结构的极柱331及极柱环333,且极柱环333的外轮廓尺寸大于通孔314的尺寸,在装配时,极柱环333套设并焊接于极柱331的凸出于顶盖31的第一面311的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱331不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱331下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。同时,顶盖结构30的装配过程简化成焊接过程,装配难度大大降低,容易实现自动化,装配效率得到大幅提升。而且,顶盖结构30的装配过程无需工作人员带防烫手套取放产品,可避免工作人员烫伤导致的安全问题,提升生产安全性。
请参阅图6及图7,在某些实施方式中,极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间具有高度差。
具体地,极柱环333的顶面3331为极柱环333的最远离顶盖31的第一面311的表面,极柱331的顶面3311为极柱331的凸出于顶盖31的第一面311的部分最远离顶盖31的第一面311的表面。极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间具有高度差,即,极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311不共面。在极柱环333焊接于极柱331上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱331的顶面3311和极柱环333的顶面3331中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
具体地,在某些实施方式中,极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间的高度差的取值范围为[0.1mm,1.0mm]。例如,极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间的高度差可以为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1.0mm中的任意一个值,或任意两个值之间的任何值。极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间的高度差若小于0.1mm,则焊接极柱环333于极柱331上时,焊缝会凸出于极柱331的顶面3311和极柱环333的顶面3331中的较高者而顶起汇流排导致极柱331与极柱环333之间的连接强度、电连接稳定性以及过流能力都不高。极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间的高度差若大于0.1mm,虽然能保证极柱331与极柱环333之间的连接强度、电连接稳定性以及过流能力,但极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间的高度差太大,要么极柱环333与极柱331之间的焊接(连接)高度不够(极柱环333的顶面3331高于极柱331的顶面3311),导致二者连接不稳定,要么极柱环333与极柱331之间的焊接(连接)高度虽然够(极柱环333的顶面3331低于极柱331的顶面3311),但浪费极柱331的材料用量,增加成本。因此,极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间的高度差的取值范围为[0.1mm,1.0mm],一方面可保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证极柱331与极柱环333之间的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面还能保证极柱环333与极柱331之间焊接的连接强度和节省成本。
请继续参阅图6及图7,在某些实施方式中,极柱环333的顶面3331相较于极柱331的顶面3311凸出。
极柱环333的顶面3331相较于极柱331的顶面3311凸出,即,请结合图1,在电池单体100的高度方向H(也即顶盖31的厚度方向Z)上,极柱环333的顶面3331高于极柱331的顶面3311。如此,可在极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间形成高度差,在极柱环333焊接于极柱331上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱331的顶面3311和极柱环333的顶面3331中的较高者而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
更具体地,极柱331与极柱环333之间焊接会产生焊接痕,焊接痕具有一定凸起,在进行极柱331与汇流排的焊接以实现电池单体100(图1所示)之间互相电连接时,焊接痕会导致焊接面平整度差,导致汇流排与极柱331焊接出现虚焊的焊接不良情况,导致电池模组导流能力差或者甚至于无法电导通,并且汇流排焊接并非可拆卸结构,是固定连接方式,焊接不良之后一旦拆解修正会破坏电池1000(图20所示)的结构,只能报废电池1000,并且致电池模组之间通过汇流排互相焊接连接,全部致电池模组组装完成之后会进行电测试,此时一旦出现焊接不良情况,导致整个电池模组报废,成本损耗极大,因此极柱环凸出于333极柱331,使得极柱环333与极柱331的焊接位置下移,极柱331与汇流排的焊接位置为一平整面,保证极柱331与极柱环333的焊接可靠性,降低成本,提高电池1000使用性能,提高生产良率。
更具体地,请继续参阅图6及图7,在某些实施方式中,极柱环333的靠近极柱331的内侧缘设有容置槽3333,容置槽3333的底面3335与极柱331的顶面3311齐平。
极柱环333的靠近极柱331的内侧缘设有容置槽3333,容置槽3333的底面3335与极柱331的顶面3311齐平,不仅可在极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间形成高度差,还能使高度差所在的空间的深度处处相等。在极柱环333焊接于极柱331上时,一方面,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,避免最终的焊缝凸出于极柱环333的顶面3331而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面,高度差所在的空间的深度处处相等,可进一步保证最终的焊缝的熔深熔宽的稳定性,提升最终的焊缝的上表面的平整性,在焊接汇流排时能够增加稳定。
请参阅图4及图7,在某些实施方式中,极柱331的上端设有凸出部3315,极柱环333承载于凸出部3315。
极柱331的上端为从顶盖31的第一面311所在的一侧伸出至壳体10外部的一端。凸出部3315是相对极柱331的主体部分凸出并形成的台阶,凸出部3315从顶盖31的第一面311所在的一侧伸出。
本实施方式的顶盖结构30中,极柱331的上端设置凸出部3315,在极柱环333焊接于极柱331之前,极柱环333便可承载于凸出部3315,方便将极柱环333焊接于极柱331的上端。
请参阅图4及图5,在某些实施方式中,极柱331包括相接的柱体3316及法兰部3317,柱体3316穿设通孔314,法兰部3317从第二面313所在的一侧凸出;绝缘组件34包括第一绝缘件35、第二绝缘件37及密封件39。第一绝缘件35安装于顶盖31,并相对顶盖31的第一面311凸出,即,第一绝缘件35安装于顶盖31的第一面311所在的一侧,第一绝缘件35夹设于顶盖31与极柱环333之间。第二绝缘件37安装于顶盖31的第二面313所在的一侧,第二绝缘件37夹设于顶盖31与极柱331之间。请结合图6及图7,密封件39环绕柱体3316,在顶盖31的厚度方向Z上,密封件39设于顶盖31与法兰部3317之间,在柱体3316的径向方向上,密封件39位于柱体3316与第二绝缘件37之间。
第一绝缘件35和第二绝缘件37为设置于顶盖31上起到电绝缘作用的部件,第一绝缘件35和第二绝缘件37均由绝缘材料制成,例如塑胶、树脂或橡胶等。第一绝缘件35位于顶盖31的第一面311所在的一侧,用于承载极柱环333。第二绝缘件37位于顶盖31的第二面313所在的一侧。
密封件39位于柱体3316与第二绝缘件37之间,可阻挡电解液进入柱体3316与第二绝缘件37之间的间隙,从而避免电解液从极柱331与顶盖31之间的缝隙泄漏至壳体10外部,同时对于负极极柱331而言,还能避免电解液浸泡柱体3316的复合界面3319而使复合界面3319发生化学腐蚀,进而保证负极端子组件33B的良好的电连接性能。
本实施方式的顶盖结构30中,第一绝缘件35夹设于顶盖31与极柱环333之间,以使顶盖31与极柱环333之间电绝缘,第二绝缘件37夹设于顶盖31与极柱331之间,以使顶盖31与极柱331之间电绝缘,由此可降低顶盖31与端子组件33导通短路的风险。
顶盖结构30装配时,极柱331的柱体3316套上第二绝缘件37和密封件39并穿过顶盖31后再套上第一绝缘件35和极柱环333,再用工装压住极柱环333使密封件39压缩,在通过激光焊接使极柱环333与极柱331焊接连接,便可完成整个装配过程。如此,整个装配过程简化成焊接过程,高效低成本,且安全性高。
另外,极柱环333的顶面3331相较于极柱331的顶面3311凸出,便于采用影像传感器拍摄图像以检测极柱环333至极柱331的底面3312的高度,该高度尺寸可表征密封件39的压缩量(被压缩的量),提高顶盖结构30装配过程中,密封件39的压缩量的稳定性及一致性,避免密封件39过压或压缩量不够,长期使用导致密封失效而造成漏液。
在某些实施方式中,第一绝缘件35采用注塑工艺制成。
本实施方式的顶盖结构30中,由于第一绝缘件35是采用注塑工艺制成,则可实现一模多穴生产第一绝缘件35,既可提升第一绝缘件35的生产效率,又可降低第一绝缘件35的生产成本。
具体地,请参阅图4,在某些实施方式中,第一绝缘件35包括绝缘本体355及自绝缘本体355的第一侧延伸的环形的第一绝缘筒357,极柱环333安装于第一绝缘筒357与绝缘本体355围成的空腔中,极柱环333的顶面3331较第一绝缘筒357的顶面凸出,极柱环333的顶面3331较第一绝缘筒357的顶面凸出0.3mm-0.5mm。
极柱环333的顶面3331较第一绝缘筒357的顶面凸出0.3mm-0.5mm,在电池1000(图20所示)使用过程中热量传导至第一绝缘件35,第一绝缘件35通常为注塑工艺制成的塑料件,受热膨胀可能会存在与汇流排的抵接过程,而汇流排是由多个铝薄板堆叠挤压形成,注塑件与汇流排抵接在电池1000呼吸膨胀产生位移过程中会发生摩擦,这种摩擦会产生金属铝碎屑,飘落至电池1000(图20所示)的某些电连接位置会形成电回路进而导致电短路,存在一定的电池1000的安全性风险。因此,极柱环333的顶面3331较第一绝缘筒357的顶面凸出0.3mm-0.5mm可以为第一绝缘件35预留出膨胀空间,避免膨胀后的第一绝缘件35顶起汇流排而发生摩擦并产生金属碎屑,进而导致电池1000安全性风险。
请参阅图6及图7,在某些实施方式中,第一绝缘件35穿设顶盖31,第一绝缘件35的底面353相对顶盖31的第二面313凸出。
具体地,第一绝缘件35包括绝缘本体355、环形的第一绝缘筒357和环形的第二绝缘筒359,第一绝缘筒357和第二绝缘筒359分别自绝缘本体355的相背两侧延伸。绝缘本体355和第一绝缘筒357形成第一腔,第一腔用于承载极柱环333。绝缘本体355和第二绝缘筒359形成第二腔,绝缘本体355承载于顶盖31的第一面311,第一绝缘筒357位于顶盖31的第一面311所在的一侧。第二绝缘筒359穿设顶盖31,极柱331穿设第二绝缘筒359并从第二腔伸入第一腔而穿设位于第一腔中的极柱环333。第一绝缘件35的底面353即为第二绝缘筒359的远离绝缘本体355的表面(第一绝缘筒357的底面353),由于第一绝缘筒357的底面353相对顶盖31的第二面313凸出,第二绝缘筒359能够阻隔外部杂质与穿设于第二腔中的极柱331接触,例如可避免顶盖31在制作过程中残留的导电金属屑而导致顶盖31与端子组件33导通导致顶盖31漏电风险。
请参阅图3至图5,在某些实施方式中,极柱331包括相接的柱体3316及法兰部3317,柱体3316穿设顶盖31,法兰部3317从顶盖31的第二面313所在的一侧凸出。顶盖31的第二面313设有异形的第一凹槽315,第二绝缘件37的朝向顶盖31的一侧设有异形的凸起371,凸起371容置于第一凹槽315中并与第一凹槽315配合。第二绝缘件37的远离顶盖31的一侧设有第二凹槽373,法兰部3317容置于第二凹槽373中并与第二凹槽373配合。
第二绝缘件37上异形的凸起371与顶盖31上的第一凹槽315配合,极柱331的法兰部3317与第二绝缘件37上的第二凹槽373配合,一方面可提高极柱331的抗扭强度,另一方面可降低端子组件33的高度,增大电池单体100内部的用于安装其他元件的安装空间。需要说明的是,法兰部3317的横截面形状可为异形,对应地,第二凹槽373的横截面形状也可为异形,方便对准安装。
请参阅图6及图7,如前所述,极柱331(负极柱331)形成有铜铝的复合界面3319,在顶盖31的第二面313至顶盖31的第一面311的方向上,复合界面3319与法兰部3317的朝向顶盖31的第一表面3318之间的距离D1大于第一绝缘筒357的底面353与法兰部3317的第一表面3318之间的距离D2。
复合界面3319与法兰部3317的第一表面3318之间的距离D1大于第一绝缘筒357的底面353与法兰部3317的第一表面3318之间的距离D2,可避免复合界面3319位于第一绝缘筒357的底面353的下方,即避免复合界面3319浸泡在电解液中而出现化学腐蚀现象,从而保证端子组件33的良好的电连接性能。
具体地,在某些实施方式中,复合界面3319相对法兰部3317的第一表面3318凸出0.1mm-0.8mm。即,距离D1的取值范围为[0.1mm,0.8mm],例如,距离D1为0.10mm、0.21mm、0.23mm、0.34mm、0.45mm、0.56mm、0.67mm、0.70mm、0.79mm或0.80mm中的任意一个值,或任意两个值之间的任何值。
复合界面3319相对法兰部3317的第一表面3318凸出若小于0.1mm,即,距离D1<0.1mm,则复合界面3319可能在第一绝缘筒357的底面353的下方,或者是虽然不在第一绝缘筒357的底面353的下方,但与法兰部3317的第一表面3318距离不远,则电解液也很可能会浸泡到复合界面3319而出现化学腐蚀。复合界面3319相对法兰部3317的第一表面3318凸出若大于0.8mm,即,距离D1>0.8mm,虽然能保证复合界面3319不会浸泡在电解液中而出现化学腐蚀,从而保证端子组件33的良好的电连接性能,但铜材料的用量较多,端子组件33的成本较高。因此,复合界面3319相对法兰部3317的第一表面3318凸出0.1mm-0.8mm,一方面可使复合界面3319不会浸泡在电解液中而出现化学腐蚀,从而保证端子组件33的良好的电连接性能;另一方面还能节省铜材料的用量,降低端子组件33的成本。
请参阅图8至图11,为本申请另一些实施方式的电池单体100(图1所示)的顶盖结构30,本申请实施方式的顶盖结构30与图2至图7所示的顶盖结构30的结构基本相同,不同之处在于:
请参阅图10及图11,在某些实施方式中,极柱331的顶面3311相较于极柱环333的顶面3331凸出。
极柱331的顶面3311相较于极柱环333的顶面3331凸出,即,请结合图1,在电池单体100的高度方向H上,极柱331的顶面3311高于极柱环333的顶面3331。如此,可在极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间形成高度差,在极柱环333焊接于极柱331上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱331的顶面3311而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
更具体地,请继续参阅图10及图11,在某些实施方式中,极柱331的侧缘自极柱331的顶面3311向极柱331的底面3312凹陷形成台阶面3313,台阶面3313与极柱环333的顶面3331齐平。
极柱331的侧缘自极柱331的顶面3311向极柱331的底面3312凹陷形成台阶面3313,台阶面3313与极柱环333的顶面3331齐平,不仅可在极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间形成高度差,还能使高度差所在的空间的深度处处相等。在极柱环333焊接于极柱331上时,一方面,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,避免最终的焊缝凸出于极柱331的顶面3311而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面,高度差所在的空间的深度处处相等,可进一步保证最终的焊缝的熔深熔宽的稳定性,提升最终的焊缝的上表面的平整性,在焊接汇流排时能够增加稳定。
请还参阅图10及图11,在某些实施方式中,在极柱环333处,顶盖31的第一面311所在的一侧形成第一凸台317,第一凸台317设有容纳槽318,第一绝缘件35容置于容纳槽318内,极柱环333容置于第一绝缘件35内。
第一凸台317的设置,一方面可降低端子组件33占据的电池单体100(图1所示)的内部的高度空间,另一方面还可增加端子组件33处的耐压及抗变形能力。
在一些实施方式中,容纳槽318、第一绝缘件35及极柱环333均为异形结构。
容纳槽318、第一绝缘件35及极柱环333均为异形结构,可以防止第一绝缘件35装入容纳槽318中时装反,及防止极柱环333装入第一绝缘件35中时装反。
请还参阅图10及图11,在某些实施方式中,在极柱环333处,顶盖31的第二面313所在的一侧形成有环绕通孔314的凹陷319,第二绝缘件37的朝向顶盖31的一侧设有第二凸台375,第二凸台375容纳于凹陷319内,并与凹陷319配合,第二凸台375承载于极柱331的法兰部3317的第一表面3318。本申请实施方式中,在极柱环333处,顶盖31的第二面313向顶盖31的第一面311凹陷,且极柱环333处的顶盖31的第一面311相对顶盖31的第一面311的其他区域凸出,以形成第一凸台317及凹陷319。
第二绝缘件37的第二凸台375容纳于顶盖31的凹陷319内,可降低第二绝缘件37占据的电池单体100的内部的高度空间;同时,第二绝缘件37的第二凸台375承载于极柱331的法兰部3317的第一表面3318,可以保证第二绝缘件37稳定地设于极柱331与顶盖31之间,提升安装稳定性。
请参阅图8及图9,在某些实施方式中,法兰部3317的横截面形状呈圆形或方形。
相较于冲切极柱的底部形成异型结构而言,极柱331的法兰部3317的横截面形状设计成圆形或方形,可提高制作极柱331时材料的利用率,节省成本。
请参阅图12至图15,为本申请还一些实施方式的电池单体100(图1所示)的顶盖结构30,本申请实施方式的顶盖结构30与图2至图7所示的顶盖结构30的结构基本相同,不同之处在于:
请参阅图14及图15,在某些实施方式中,极柱331的顶面3311相较于极柱环333的顶面3331凸出。
极柱331的顶面3311相较于极柱环333的顶面3331凸出,即,请结合图1,在电池单体100的高度方向H上,极柱331的顶面3311高于极柱环333的顶面3331。如此,可在极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间形成高度差,在极柱环333焊接于极柱331上时,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,从而可避免最终的焊缝凸出于极柱331的顶面3311而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力。
更具体地,请继续参阅图10及图11,在某些实施方式中,极柱331的侧缘自极柱331的顶面3311向极柱331的底面3312凹陷319形成台阶面3313,台阶面3313与极柱环333的顶面3331齐平。
极柱331的侧缘自极柱331的顶面3311向极柱331的底面3312凹陷形成台阶面3313,台阶面3313与极柱环333的顶面3331齐平,不仅可在极柱环333的顶面3331与极柱331的顶面3311之间形成高度差,还能使高度差所在的空间的深度处处相等。在极柱环333焊接于极柱331上时,一方面,高度差所在的空间可容纳焊渣和/或焊缝等,避免最终的焊缝凸出于极柱331的顶面3311而顶起汇流排,保证焊缝熔深熔宽的稳定性,进而保证端子组件33的连接强度、电连接稳定性及过流能力;另一方面,高度差所在的空间的深度处处相等,可进一步保证最终的焊缝的熔深熔宽的稳定性,提升最终的焊缝的上表面的平整性,在焊接汇流排时能够增加稳定。
对比图15与图7,图15所示的第一绝缘件35的绝缘本体355的厚度大于图7所示的第一绝缘件35的绝缘本体355的厚度,相应地,图15所示的极柱环333的厚度小于图7所示的极柱环333的厚度,即,在极柱环333的顶面3331到顶盖31的第一面311的距离相同的情况下,本申请实施方式的顶盖结构30的极柱环333的厚度更薄,即,极柱环333(铝材)的材料用量更小,可以更节省成本。
请参阅图16至图19,为本申请又一些实施方式的电池单体100(图1所示)的顶盖结构30,本申请实施方式的顶盖结构30与图12至图15所示的顶盖结构30的结构基本相同,不同之处在于:
对比图19与图15,图19所示的第一绝缘件35的绝缘本体355的厚度小于图15所示的第一绝缘件35的绝缘本体355的厚度,相应地,图19所示的极柱环333的厚度大于图15所示的极柱环333的厚度,即,在极柱环333的顶面3331到顶盖31的第一面311的距离相同的情况下,本申请实施方式的顶盖结构30的极柱环333的厚度更厚,即,极柱环333更容易焊接于极柱331上,二者的连接强度更强,从而使端子组件33的电连接性能更佳。
请参阅图20,第三方面,本申请提供了一种电池1000,电池1000包括上述任意一实施方式的电池单体100。
电池1000包括箱体300和电池单体100,电池单体100容纳于箱体300内。其中,箱体300用于为电池单体100提供容纳空间,箱体300可以采用多种结构。在一些实施方式中,箱体300可以包括第一部分301和第二部分303,第一部分301与第二部分303相互盖合,第一部分301和第二部分303共同限定出用于容纳电池单体100的容纳空间。第二部分303可以为一端开口的空心结构,第一部分301可以为板状结构,第一部分301盖合于第二部分303的开口侧,以使第一部分301与第二部分303共同限定出容纳空间;第一部分301和第二部分303也可以是均为一侧开口的空心结构,第一部分301的开口侧盖合于第二部分303的开口侧。当然,第一部分301和第二部分303形成的箱体300可以是多种形状,比如,圆柱体或长方体等。
在电池1000中,电池单体100可以是多个,多个电池单体100之间可串联或并联或混联,混联是指多个电池单体100中既有串联又有并联。多个电池单体100之间可直接串联或并联或混联在一起,再将多个电池单体100构成的整体容纳于箱体300内;当然,电池1000也可以是多个电池单体100先串联或并联或混联组成电池1000模块形式,多个电池1000模块再串联或并联或混联形成一个整体,并容纳于箱体300内。电池1000还可以包括其他结构,例如,该电池1000还可以包括汇流部件,用于实现多个电池单体100之间的电连接。
请结合图7,本申请实施方式的电池1000的顶盖结构30中,端子组件33包括分体结构的极柱331及极柱环333,且极柱环333为材料相同的单体结构,在装配时,极柱环333套设并焊接于极柱331的凸出于顶盖31的第一面311的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱331不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱331下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。
请参阅图21,第四方面,本申请提供了一种用电设备,用电设备包括上述任意一实施方式的电池1000。
本申请公开的电池单体100可以用于使用电池1000作为电源的用电设备或者使用电池1000作为储能元件的各种储能系统。用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船或航天器等等。其中,电动玩具可以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,航天器可以包括飞机(包括无人机)、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
本申请仅以用电设备为车辆10000为例进行说明,请参阅图21,图21为本申请一些实施方式提供的车辆10000的结构示意图。车辆10000可以为燃油汽车、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。车辆10000的内部设置有电池1000,电池1000可以设置在车辆10000的底部、头部或尾部。电池1000可以用于车辆10000的供电,例如,电池1000可以作为车辆10000的操作电源。车辆10000还可以包括控制器2000和马达3000,控制器2000用来控制电池1000为马达3000供电,例如,用于车辆10000的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
在本申请一些实施方式中,电池1000不仅可以作为车辆10000的操作电源,还可以作为车辆10000的驱动电源,代替或部分地代替燃油或天然气为车辆10000提供驱动动力。
请结合图7,本申请实施方式的用电设备的电池1000的顶盖结构30中,端子组件33包括分体结构的极柱331及极柱环333,且极柱环333为材料相同的单体结构,在装配时,极柱环333套设并焊接于极柱331的凸出于顶盖31的第一面311的部分,无需使用注塑包胶工艺来装配,因此,在后续高温烘烤工序中极柱331不会因高温烘烤而下沉,从而避免因极柱331下沉导致的电解液泄漏和/或汇流排焊接不良等问题。
最后应说明的是:以上各实施方式仅用以说明本申请的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施方式对本申请进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施方式所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施方式技术方案的范围,其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是,只要不存在结构冲突,各个实施方式中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施方式,而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (20)

1.一种电池单体的顶盖结构,其特征在于,包括:
顶盖,所述顶盖在厚度方向上包括相背的第一面和第二面,并设有贯穿所述第一面和所述第二面的通孔;
端子组件,所述端子组件包括极柱及极柱环,所述极柱穿设所述通孔并从所述第一面和所述第二面凸出,所述极柱环套设并焊接于所述极柱的凸出于所述第一面的部分,所述极柱环的外轮廓尺寸大于所述通孔的尺寸;及
绝缘组件,所述绝缘组件设置于所述顶盖与所述端子组件之间,并用于使所述顶盖与所述端子组件之间电绝缘。
2.根据权利要求1所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱环的顶面与所述极柱的顶面之间具有高度差。
3.根据权利要求2所述的顶盖结构,其特征在于,所述高度差的取值范围为[0.1mm,1.0mm]。
4.根据权利要求2所述的顶盖结构,其特征在于,
所述极柱的顶面相较于所述极柱环的顶面凸出;或
所述极柱环的顶面相较于所述极柱的顶面凸出。
5.根据权利要求2所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱环的靠近所述极柱的内侧缘设有容置槽,所述容置槽的底面与所述极柱的顶面齐平。
6.根据权利要求2所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱的侧缘自所述极柱的顶面向所述极柱的底面凹陷形成台阶面,所述台阶面与所述极柱环的顶面齐平。
7.根据权利要求1所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱采用冲压或冷镦工艺制成。
8.根据权利要求1所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱的上端设有凸出部,所述极柱环承载于所述凸出部。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱包括相接的柱体及法兰部,所述柱体穿设所述通孔,所述法兰部从所述第二面所在的一侧凸出;所述绝缘组件包括:
第一绝缘件,所述第一绝缘件安装于所述第一面所在的一侧,所述第一绝缘件夹设于所述顶盖与所述极柱环之间;
第二绝缘件,所述第二绝缘件安装于所述第二面所在的一侧,所述第二绝缘件夹设于所述顶盖与所述极柱之间;及
环绕所述柱体的密封件,在所述顶盖的厚度方向上,所述密封件设于所述顶盖与所述法兰部之间,在所述顶盖的长度方向上,所述密封件位于所述柱体与所述第二绝缘件之间。
10.根据权利要求9所述的顶盖结构,其特征在于,所述第一绝缘件采用注塑工艺制成。
11.根据权利要求9所述的顶盖结构,其特征在于,所述第一绝缘件包括绝缘本体及自所述绝缘本体的第一侧延伸的环形的第一绝缘筒,所述极柱环安装于所述第一绝缘筒与所述绝缘本体围成的空腔中,所述极柱环的顶面较所述第一绝缘筒的顶面凸出,所述极柱环的顶面较所述第一绝缘筒的顶面凸出0.3mm-0.5mm。
12.根据权利要求9所述的顶盖结构,其特征在于,所述第一绝缘件包括绝缘本体及自所述绝缘本体的第二侧延伸的环形的第二绝缘筒,所述第二绝缘筒穿设所述通孔,并位于所述柱体与所述通孔的内侧壁之间,所述第二绝缘筒的底面相对所述第二面凸出。
13.根据权利要求9所述的顶盖结构,其特征在于,所述第二面所在的一侧设有环绕所述通孔的第一凹槽,所述第二绝缘件的朝向所述顶盖的一侧设有凸起,所述凸起容置于所述第一凹槽中并与所述第一凹槽配合,所述第二绝缘件的远离所述顶盖的一侧设有第二凹槽,所述法兰部容置于所述第二凹槽中并与所述第二凹槽配合。
14.根据权利要求9所述的顶盖结构,其特征在于,所述极柱形成有铜铝的复合界面,在所述第二面至所述第一面的方向上,所述复合界面与所述法兰部的朝向所述顶盖的第一表面之间的距离大于所述第一绝缘件的第二绝缘筒的底面与所述第一表面之间的距离。
15.根据权利要求14所述的顶盖结构,其特征在于,所述复合界面相对所述第一表面凸出0.1mm-0.8mm。
16.根据权利要求9所述的顶盖结构,其特征在于,所述第一面所在的一侧形成环绕所述通孔的第一凸台,所述第一凸台设有环绕所述通孔的容纳槽,所述第一绝缘件容置于所述容纳槽内,所述极柱环容置于所述第一绝缘件内,所述容纳槽、所述第一绝缘件及所述极柱环均为异形结构。
17.根据权利要求16所述的顶盖结构,其特征在于,所述第二面所在的一侧形成有环绕所述通孔的凹陷,所述第二绝缘件的朝向所述顶盖的一侧设有第二凸台,所述第二凸台容置于所述凹陷内并与所述凹陷配合,所述第二凸台承载于所述法兰部的第一表面。
18.一种电池单体,其特征在于,包括权利要求1-17任意一项所述的顶盖结构。
19.一种电池,其特征在于,包括权利要求18所述的电池单体。
20.一种用电设备,其特征在于,包括权利要求19所述的电池,所述电池用于提供电能。
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