动力电池顶盖结构及其动力电池的制作方法

本申请涉及储能器件领域，尤其涉及一种动力电池顶盖结构。

背景技术：

目前，由于锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在移动电话、数码摄像机和手提电脑等便携式电子设备上得到了广泛使用，并且在电动汽车、电动自行车等电动交通工具及储能设施等大中型电动设备方面有着广泛的应用前景，成为解决能源危机和环境污染等全球性问题的关键。

随着电动汽车技术的日益完善，电动汽车和混合动力车离人们的日常生活越来越近，存在着巨大的商机，同时电动汽车对为其提供能量的锂离子电池的安全性能提出了更高的要求。一般地，为有效保证电芯的安全性能，会在电芯设置如下功能：

1)第一电极组件与顶盖片处于导通状态；

2)顶盖片设置安全装置，当电芯内部产生的气体达到一定压力值，顶盖片上设置的翻转片动作，使第一电极组件与第二电极组件电连接，电芯形成外短路，可以有效防止电芯过充。

然而，随着实现这些功能的部件被设置，在动力电池顶盖结构内又出现了一系列新的问题。

一般地，当翻转片动作时，会使翻转片与连接块之间的空间减少，若是密封空间，会使气压增大，影响翻转片的正常动作压力值，增大电芯的安全风险。

然而另一方面，在电芯生产过程中，特别是注液以及化成过程中，不可避免的会有部分电解液残留在极柱周围，特别是当残留的电解液量过多时，如果这些电解液流入翻转片使连接块与翻转片之间形成导通，便会使电芯在正常使用时也发生外短路的安全风险。

此外，第二极柱与顶盖片之间通常通过极柱绝缘件进行密封绝缘固定，然而，在有些情况下，极柱绝缘件可能出现松动、老化、损坏等问题，导致其丧失密封性能。从而导致这些电解液经常由连接块与绝缘件之间的间隙流出，造成不良后果。

然而，由于动力电池顶盖结构自身体积较小，部件数量众多，如果为了解决每个问题而单独设置相应结构则会造成结构复杂度以及装配难度的大幅增加，因此，如何设计一种能够同时避免上述问题的动力电池顶盖结构是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种动力电池顶盖结构以及动力电池，能够解决上述问题。

本申请实施例第一方面提供了一种动力电池顶盖结构，包括第一电极组件、第二电极组件、顶盖片以及翻转片，

所述第一电极组件与所述顶盖片电连接，所述翻转片附接于所述顶盖片，

所述第二电极组件包括第二极柱、第二连接块、第二绝缘件、上密封件以及下密封件，所述第二绝缘件上设置有翻转片过孔以及导气孔，

所述第二极柱穿过所述顶盖片和所述第二绝缘件，且与所述顶盖片绝缘设置，所述第二连接块位于所述顶盖片的上方，且延伸至所述翻转片的上方，所述第二连接块与所述第二极柱电连接，

所述第二绝缘件位于所述第二连接块与所述顶盖片之间，且所述翻转片过孔与所述翻转片相对，所述上密封件密封设置于所述第二绝缘件与所述第二连接块之间，包括翻转空间密封区以及极柱密封区，翻转空间密封区将所述翻转片过孔以及所述导气孔一并包围，所述极柱密封区将所述第二极柱包围，所述下密封件密封设置于所述第二绝缘件与所述顶盖片之间，且将所述翻转片过孔包围，所述导气孔位于所述下密封件的之外，

在动力电池内部压力超过基准压力时所述翻转片翻转并与所述第二连接块电连接。

优选地，所述下密封件包围所述翻转片。

优选地，所述第二绝缘件的上表面设有侧壁，所述侧壁包围所述第二连接块。

优选地，所述上密封件为矩形框架结构，所述翻转空间密封区与所述极柱密封区通过一条公共边分隔。

优选地，所述第二绝缘件的上表面具有上卡槽，所述上密封件卡接固定在所述上卡槽内。

优选地，所述上卡槽内具有限位区，所述上密封件上具有限位块，所述限位块一一对应卡入所述限位区内。

优选地，所述翻转空间密封区与所述极柱密封区内均存在所述限位块。

优选地，所述限位块的数量为多个，其中至少存在朝向、大小或形状不同的两个所述限位块。

优选地，所述第二绝缘件的下表面具有下卡槽，所述下密封件卡接固定在所述下卡槽内。

优选地，所述导气孔的数量为两个，且对称设置。

优选地，所述第二绝缘件的下表面具有下导气槽，所述下导气槽由所述导气孔沿所述动力电池顶盖结构的长度方向延伸至所述第二绝缘件的边缘。

优选地，所述下导气槽存在曲折结构。

优选地，所述下导气槽存在三个拐角。

优选地，所述第二绝缘件的上表面具有上导气槽，所述上导气槽由所述翻转片过孔延伸至所述导气孔。

优选地，由所述翻转片过孔至所述导气孔的方向，所述上导气槽的截面积依次减小。

优选地，由所述翻转片过孔至所述导气孔的方向，所述上导气槽为依次升高的阶梯状结构。

优选地，所述上密封件的厚度为0.01～30mm，所述下密封件的厚度为0.01～30mm，

优选地，所述上密封件的厚度为0.5～2mm，所述下密封件的厚度为0.5～2mm。

本申请实施例第二方面提供了一种动力电池，包括所述的动力电池顶盖结构。

本申请实施例提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请实施例所提供的动力电池顶盖结构及动力电池能够保证排气、避免电解液导通第二电极组件与顶盖片以及防止电解液流出，且结构紧凑，集成度高，便于装配。

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

图1为本申请实施例所提供的动力电池顶盖结构的侧剖结构示意图；

图2为本申请实施例所提供的动力电池顶盖结构在第二电极组件附近的局部放大示意图；

图3为本申请实施例所提供的上密封件、第二绝缘件以及下密封件的爆炸结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的第二绝缘件的立体结构示意图；

图5为本申请实施例所提供的第二绝缘件的俯视结构示意图；

图6为本申请实施例所提供的第二绝缘件的仰视结构示意图。

附图标记：

10-第一电极组件；

20-第二电极组件；

200-第二极柱；

202-第二连接块；

204-第二绝缘件；

204a-翻转片过孔；

204b-导气孔；

204c-上卡槽；

204d-下卡槽；

204e-限位区；

204f-下导气槽；

204g-侧壁；

204h-上导气槽；

206-上密封件；

206a-翻转空间密封区；

206b-极柱密封区；

206c-限位块；

208-下密封件；

209-极柱绝缘件；

30-翻转片；

40-顶盖片；

400-翻转片连接孔；

A-翻转空间。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本申请做进一步的详细描述。文中所述“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”均以附图中的动力电池顶盖结构为参照。

本申请实施例提供了一种动力电池，该动力电池包含动力电池顶盖结构，如图1所示，该动力电池顶盖结构包括第一电极组件10、第二电极组件20、翻转片30以及顶盖片40。在实际连接时，可以将第一电极组件10作为动力电池的正极，第二电极组件20则作为动力电池的负极；也可以将第一电极组件10作为动力电池的负极，第二电极组件20则作为动力电池的正极。下面以第一电极组件10作为动力电池的正极，第二电极组件20作为动力电池的负极为例进行详细说明。为了防止顶盖片40被腐蚀，第一电极组件10与顶盖片40电连接，从而使顶盖片40带正电。在本实施例中，对于第一电极组件10的结构没有限制，只要满足一般动力电池对正极组件的基本要求均可。

参见图2和图3，第二电极组件20包括第二极柱200、第二连接块202、第二绝缘件204、上密封件206以及下密封件208，第二极柱200穿过顶盖片40以及第二绝缘件204并与第二连接块200连接，如图2所示，顶盖片40在距第二极柱200一定距离的位置上开设有翻转片连接孔400，第二连接块202位于顶盖片40的上方，并一直延伸至翻转片连接孔400的上方，第二连接块202与第二极柱200电连接。

第二绝缘件204位于第二连接块202与顶盖片40之间，如图3至5所示，第二绝缘件204之上具有翻转片过孔204a以及导气孔204b，翻转片过孔204a以及导气孔204b均贯穿第二绝缘件204的厚度方向。翻转片过孔204a与翻转片连接孔400相对。

如图2所示，上密封件206密封设置于第二绝缘件204与第二连接块202之间，包括翻转空间密封区206a以及极柱密封区206b，翻转空间密封区206a将翻转片过孔204a以及导气孔204b一并包围，下密封件208密封设置于第二绝缘件204与顶盖片40之间，且将翻转片过孔204a包围，并且，导气孔204b位于下密封件208之外，也就是说下密封件208所包围的区域内并不包含导气孔204b。翻转片30装配在翻转片连接孔400内并且密封翻转片连接孔400。上密封件206、下密封件208可以采用橡胶材料(例如氟橡胶)，也可以是固化后的胶水。上密封件206的厚度为0.01～30mm，优选范围为0.5～2mm，下密封件208的厚度为0.01～30mm，优选范围同样为0.5～2mm。

通过翻转空间密封区206a以及下密封件208，能够将翻转片30的上表面所处的翻转空间A在第二绝缘件204和第二连接块202的连接处以及第二绝缘件204与顶盖片40的连接处进行密封，从而使该翻转空间A除了导气孔204之外的其它区域均处于密封状态。当翻转片30向上翻起后，挤压翻转空间A内的气体，翻转空间A内的气体便会经过导气孔204b排出空间之外，降低翻转空间A内的压强，使翻转片30顺利翻转，并通过翻转片过孔204a与第二连接块202接触并实现电连接。导气孔204b的数量可以不止一个，例如参见图4和图5，在第二绝缘件204上对称设置两个，以分散和加速气体的排出过程。

并且，当第二极柱200的外部存在多余的电解液时，由于翻转空间密封区206a的阻挡，这些电解液无法通过第二连接块202与第二绝缘件204之间的间隙进入翻转空间A内部，同时，由于下绝缘件208的阻挡，这些电解液也无法通过顶盖片40与第二绝缘件204之间的间隙进入翻转空间A内部。而对于处于顶盖片40与第二绝缘件204之间的电解液，虽然还有可能通过导气孔204b进入翻转空间A之中，然而由于电解液在导气孔204b内渗透比在间隙内渗透的难度要大得多，并且电解液要沿着导气孔204b渗入需要同时克服重力以及翻转空间A内部的气体压力阻挡，因此渗入过程非常困难。

正因为如此，这种结构便可在保证翻转空间A在翻转时正常排气的同时还有效避免了电解液利用导气孔204b渗入到翻转空间A的内部。而只要电解液不会进入翻转空间A的内部，电解液就只会被第二绝缘件204隔离，不会导通第二连接块202与顶盖片40。

如图2所示，在本实施例中，第二极柱200与顶盖片40之间通过极柱绝缘件209进行密封绝缘固定，一旦极柱绝缘件209出现松动、老化、损坏等问题，导致其丧失密封性能，动力电池内部的电解液便有可能通过第二极柱200与顶盖片40之间的间隙不断流出顶盖片40。并且，极柱绝缘件209一般直接顶到第二连接块202的底部，因此这些电解液通常由第二连接块202与第二绝缘件204之间的间隙流出。

为了避免上述情况发生，如图2所示，极柱密封区206b将第二极柱200包围。这样，当极柱绝缘件209失效后，还可以通过极柱密封区206b进行阻挡，防止电解液直接由第二绝缘件204与第二连接块202之间的间隙流出。

这样，上密封件206能够同时防止外部的电解液进入翻转空间以及内部的电解液流出，充分节省了动力电池顶盖结构的内部空间。如图2和图3所示，上密封件206为矩形框架结构，翻转空间密封区206a与极柱密封区206b通过一条公共边分隔。

如图3至6所示，为了便于固定上密封件206，在第二绝缘件204的上表面可以设置与上密封件随形的上卡槽204c，上密封件206卡接固定在上卡槽204c内。同样的，在第二绝缘件204的下表面也可以设置下卡槽204d，下密封件208卡接固定在下卡槽204d内。

由于上密封件206是由翻转空间密封区206a与极柱密封区206b一体设置而成的，自身空间跨度较大，并且由于密封件自身的材质弹性较大，容易发生形变，因此更加不易被固定，基于上述原因，本实施例在上卡槽206c内具有限位区206e，上密封件206上具有限位块206c，限位块206c卡入限位区206e内，从而对上密封件206进行更好的限位。这些限位区206e以及限位块206c的朝向、大小、形状、位置可以各不相同，在满足第二绝缘件204其它结构需要的同时可以提供多角度、多位置的限位。

此外，如果动力电池外部的电解液过多，还可能直接由外部将顶盖片40与第二导电块202电连接，为了降低这种情况的发生几率，本实施例还可在第二绝缘件204的上表面设置一圈侧壁204g，利用侧壁204g包围第二连接块202，从而增加顶盖片40与第二连接块202之间的爬电距离，大幅提升电连接难度。

正如之前所提到的，由于动力电池顶盖结构的装配问题，第二绝缘件204与顶盖片40之间的结合一般较为紧密。因此，气体由导气孔204b排入第二绝缘件204与顶盖片40之间的间隙之后仍然有可能无法继续流动，甚至都无法由导气孔204b排出。为了避免这一问题，如图5所示，本实施例在第二绝缘件204的下表面还具有下导气槽204f，下导气槽204f由导气孔204b延伸至第二绝缘件204的边缘。这样，翻转空间A内部的气体便可以由导气孔204b进入下导气槽204f之中，并最终由第二绝缘件204的边缘排出。下导气槽204f的深度为0.01～2mm。

设置下导气槽204f虽然能够提高排气能力，但也无形中使得电解液的通过变得更加容易，因此，为了增加电解液的通过难度，下导气槽204f最好尽量长一些，例如使下导气槽204f沿着动力电池顶盖结构的长度方向延伸。此外，还可以使下导气槽204f拥有一些曲折结构，例如拐弯、利角、不同角度的斜面或曲面等，例如本实施例中每条下导气槽204f便均设计了三个接近直角的拐角(参见图6)，进一步增加电解液在下导气槽204f内部的流动阻力，综合提高电解液的通过难度。

在本实施例中，为了进一步增加排气效率，还可在第二绝缘件204的上表面设计连接翻转片过孔204a以及导气孔204b的上导气槽204h。在一般情况下，为了阻止电解液进入，导气孔204b的孔径不会太大，并且，由于导气孔204b是沿着厚度方向设置的，因此导气孔204b内的流体阻力很大，这就可能导致在上导气槽204h与导气孔204b的连接部位发生排气速度的急剧变化，导致排气不畅。为了避免这一问题，本实施例中的上导气槽204h的截面积由翻转片过孔204a至导气孔204b的方向依次减小，从而逐步增大上导气槽204h的流体阻力，使排气速率逐步降低，避免急剧变化。

上导气槽204h的结构可以呈均匀渐缩结构，或者也可以呈分段渐缩结构，例如依次升高的阶梯状结构等(参见图4)。本申请实施例所提供的动力电池顶盖结构在保证排气的同时又能够避免电解液利用连接通道导通第二连接块与顶盖片，还能够防止电解液流出，并且还具备结构紧凑，集成度高，便于装配等特点。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化，基于本申请所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。