二次电池顶盖组件及二次电池的制作方法

本申请涉及储能器件技术领域，尤其涉及一种二次电池顶盖组件及二次电池。

背景技术：

由于二次电池(例如锂离子电池)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。

二次电池过充时，二次电池中的电解液分解会使二次电池内部压力增大导致电池着火和爆炸。为了防止由内部压力的增大引起的着火和爆炸，通常设置外部短路单元以及在正极片和正极柱之间设置熔丝。当二次电池的内部压力增大时，外部短路单元将电极组件的正极片和负极片进行短路从而形成大电流，以将设置在正极片和正极柱之间的熔丝熔断，由此终止电极组件的充电状态。

然而，上述结构却会降低二次电池应对高温环境的能力，例如上述结构在应对热箱(hot-box)测试时，二次电池出现热失控的概率大大增加。具体原因为：在高温环境下，二次电池中不仅内部气压会随着电解液在高温下的分解而增大，而且电极组件的内阻也会增大；此时如果外部短路单元使二次电池的正极片和负极片形成短路，电极组件会由于其内阻的增加，因此无法熔断正极片和正极柱之间的熔丝，即无法彻底切断充电主回路。并且，由于短路电流的存在会产生更大的热量，从而加剧二次电池起火、爆炸的风险。换句话说，现有的外部短路单元只能解决常温条件时二次电池的过充问题，但是在高温环境下会增大热失控概率，降低了二次电池的安全性。

技术实现要素：

本申请提供了一种二次电池顶盖组件及二次电池，能够降低高温环境下热失控的发生概率，提高二次电池的安全性。

本申请的第一方面提供了一种二次电池顶盖组件，包括：

第一极柱；

第二极柱；

顶盖片；

接触片；

导电件；

支撑部；以及

绝缘部，

其中，所述支撑部与所述导电件连接，所述绝缘部由所述支撑部支撑，

所述第一极柱和所述第二极柱中的一者与所述顶盖片绝缘，另一者与所述顶盖片电连接，且所述第一极柱和所述第二极柱中与所述顶盖片绝缘的一者与所述导电件电连接；

其中，所述顶盖片开设有通孔，所述接触片附接于所述顶盖片且密封所述通孔，

所述绝缘部以及所述导电件均设置在所述接触片的正上方。

可选的，所述接触片包括中央接触部和相对于所述中央接触部上扬设置的边缘变形部，所述中央接触部被配置为响应二次电池的内部压力增加而向上翻转且与所述导电件接触。

可选的，所述边缘变形部的上扬角度为30°～85°。

可选的，所述绝缘部的数量为多个，多个所述绝缘部围绕设置于所述中央接触部的外周。

可选的，所述边缘变形部具有朝向所述绝缘部的一侧表面，表面与所述中央接触部相接的部位比所述表面的其它部位更远离所述绝缘部。

可选的，所述导电件的下表面设有开口，所述绝缘部和所述支撑部容纳于所述开口。

可选的，所述绝缘部为球体。

可选的，所述绝缘部由绝缘材料制成，或者，所述绝缘部包括基体和设置于所述基体表面的绝缘层。

本申请的第二方面也提供了一种二次电池顶盖组件，包括：

第一极柱；

第二极柱；

顶盖片；

接触片；

导电件；

支撑部；以及

绝缘部，

其中，所述支撑部与所述导电件连接，所述绝缘部由所述支撑部支撑，

所述第一极柱和所述第二极柱中的一者与所述顶盖片绝缘，另一者与所述顶盖片电连接，且所述第一极柱和所述第二极柱中与所述顶盖片绝缘的一者与所述导电件电连接；

其中，所述接触片附接于所述顶盖片，所述接触片被配置为，响应二次电池的内部压力增加而向上翻转并与所述导电件接触，所述绝缘部被配置为在所述支撑部受热后卡滞在所述接触片与所述导电件之间。

本申请的第三方面提供了一种二次电池，包括电极组件、壳体以及上述任一项所述的二次电池顶盖组件，

所述二次电池顶盖组件连接于所述壳体的开口处并形成封装空间，所述电极组件封装在所述封装空间内，

所述电极组件包括第一极片、第二极片以及设置在所述第一极片与所述第二极片之间的隔板，所述第一极柱与所述第一极片电连接，所述第二极柱与所述第二极片电连接。

本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果：

本申请提供了一种二次电池顶盖组件，包括接触片、导电件、支撑部以及由支撑部支撑的绝缘部等，一方面，在常温状态下，当二次电池过充时，二次电池的内部压力增高，当内部压力超过阈值压力时，接触片在内部压力的作用下翻转并与导电件接触，此时，第一极柱与第二极柱电连接，从而熔断主回路的熔丝，二次电池的过充状态被停止，提高了二次电池在过充时的安全性；另一方面，在高温(例如热箱试验中，环境温度为80℃～150℃之间)状态下，与导电件相连的支撑部受热后软化或熔化，使得支撑于支撑部的绝缘部相对支撑部移动或从支撑部上掉落下来，并卡滞在接触片与导电件之间，此时，接触片和导电件在高温状态下不会相互接触，进而第一极柱和第二极柱不会电连接，即不会产生短路电流进而产生更多的热量，从而降低了二次电池着火或爆炸等危险事故的发生概率，提高了二次电池在高温环境下的安全性。

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

图1为本申请实施例提供的二次电池的剖视图；

图2为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的剖视图；

图3为图2中a部位的放大视图；

图4为本申请实施例提供的二次电池顶盖组件的分解视图。

附图标记：

1-二次电池顶盖组件；

100-第一极柱；

100a-铆接部分；

100b-法兰部分；

102-第二极柱；

104-顶盖片；

1041-通孔；

106-接触片；

1062-中央接触部；

1064-边缘变形部；

1064a-表面；

108-第一导电件；

110-支撑部；

112-绝缘部；

114–第二导电件；

116-防爆阀；

118-防爆阀保护贴片；

120-注液孔；

122-电阻构件；

124-限位件；

2-电极组件；

202-第一极耳；

204-第二极耳；

3-壳体；

4-绝缘构件；

402-第一部分；

404-第二部分；

5-密封构件；

6-第一绝缘件；

8-第二绝缘件；

802-气孔；

10-熔断构件。

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。

请参考图1，图1示出了二次电池的剖视图。

本申请提供的二次电池顶盖组件1包括第一极柱100、第二极柱102以及顶盖片104。其中，第一极柱100和第二极柱102的一端分别与电极组件2的第一极耳202和第二极耳204连接，第一极柱100和第二极柱102的另一端伸出顶盖片104，实现电极组件2与壳体3外部的部件电连接，最终将电极组件2内的电能输出。

第一极柱100和第二极柱102安装于顶盖片104时，第一极柱100和第二极柱102中的一者与顶盖片104绝缘，另一者与顶盖片104电连接，以确保二次电池的正常充放电。一种实施例中，可以设置第一极柱100为正极柱，第二极柱102为负极柱，且将第一极柱100与顶盖片104绝缘，将第二极柱102与顶盖片104电连接。

但是，考虑在实际应用中，二次电池中的正极柱通常采用铝材，顶盖片104和壳体3也均采用铝材，而负极柱通常采用铜材，铝材的氧化电位高于铜材的氧化电位，为了缓解电解液对顶盖片104和壳体3的腐蚀现象，因此，当设置第一极柱100为正极柱，第二极柱102为负极柱时，更优的方式是将第一极柱100与顶盖片104电连接，将第二极柱102与顶盖片104绝缘。

二次电池顶盖组件还包括接触片106和第一导电件108，顶盖片104开设有通孔1041，接触片106附接于顶盖片104且密封通孔1041，第一导电件108设置在通孔1041的正上方，且与接触片106相对设置，当二次电池内部压力增大到预定值时，接触片106在内部压力作用下向上翻转，接触片106与第一导电件108接触，从而使得第一极柱100和第二极柱102电连接。

接触片106和第一导电件108共同构成二次电池的短路构件，当二次电池由于过充而造成内部压力超过阈值压力时，接触片106与第一导电件108接触，使第一极柱100和第二极柱102电连接，此时，二次电池处于外短路状态，可以提高二次电池在过充状态下的安全性。

第一极柱100和第二极柱102中与顶盖片104绝缘的一者与第一导电件108电连接，根据前述，当设置第二极柱102与顶盖片104绝缘，第一极柱100与顶盖片104电连接时，第一导电件108对应连接于第二极柱102。

第一极柱100和第二极柱102分别包括铆接部分100a和法兰部分100b，当顶盖组件1与壳体3安装后，法兰部分100b位于壳体3的内部，并与电极组件2连接，该法兰部分100b即为与电极组件2连接的一端，铆接部分100a位于壳体3的外部，铆接部分100a即为伸出顶盖片104与外部部件连接的一端。

以第二极柱102为例进行说明，铆接部分100a与第一导电件108铆接固定，第一导电件108从壳体3的外部支撑在顶盖片104的第一侧(例如，外侧)，法兰部分100b从壳体3的内部支撑在顶盖片104的第二侧(例如，内侧)，第一侧与第二侧相对，这样，第一极柱100和第二极柱102就被固定到了顶盖片104上。

应当理解的是，第一导电件108与第二极柱102的连接方式不仅限于上述的铆接方式，可选择的，铆接部分100a也可以替换为螺杆部分，第一导电件108与第二极柱102螺纹连接，此外，第一导电件108也可以焊接于第二极柱102。

特别的，为了降低二次电池在高温环境下热失控的发生概率，二次电池顶盖组件还包括支撑部110和绝缘部112，其中，支撑部110由绝缘材料制成，且与第一导电件108连接，其连接方式不限，支撑部110可以在受热软化或者达到自身的熔点时熔化。支撑部110的材质优选为熔点在110℃～150℃之间的塑胶，例如pe(聚乙烯)和pp(聚丙烯)。

绝缘部112和第一导电件108均设置在接触片106的正上方，这里所说的“正上方”指的是在二次电池高度方向上的正上方，也可以参照图3中顶盖组件的放置状态，本文中所述的“上”、“下”均以此放置状态为准。

绝缘部112由支撑部110支撑，当支撑部110受热后，支撑部110软化或者熔化，绝缘部112相对支撑部110移动或从支撑部110处掉落下来，卡滞在接触片106与第一导电件108之间，以避免接触片106翻转后与第一导电件108之间电连接。

可选择的，为了减小绝缘部112顺利卡滞在接触片与第一导电件108之间可以在第一导电件108的下表面设有开口，绝缘部112和支撑部110容纳于该开口内，这样设置后，绝缘部112朝向接触片106移动或掉落时的阻力减小，提高绝缘部112的可靠性。

根据以上的描述，在常温状态下，当二次电池过充时，二次电池的内部压力增高，当内部压力超过阈值压力时，接触片106在内部压力的作用下翻转并与第一导电件108接触，此时，第一极柱100与第二极柱102电连接，从而熔断主回路，二次电池的过充状态被停止，由此提高了二次电池在过充时的安全性；另一方面，在高温(例如热箱试验中，环境温度为80℃～150℃之间)状态下，与第一导电件108相连的支撑部110受热后软化或熔化，由此使得支撑于支撑部110的绝缘部112掉落下来，并卡滞在接触片106与第一导电件108之间，此时，接触片106和第一导电件108不会电连接，因此第一极柱100和第二极柱102不会发生电连接(即不产生短路电流)，更不会由于二次电池在高温环境下的内阻过大使得短路电流产生更多的热量，从而降低了二次电池着火或爆炸等危险事故的发生概率，提高了二次电池在高温环境下的安全性。

如图2所示，图2示出了二次电池顶盖组件的剖视图。

接触片106包括中央接触部1062和相对于中央接触部1062上扬设置的边缘变形部1064，中央接触部1062被配置为响应二次电池的内部压力增加而向上翻转且与第一导电件108接触，也就是说，当接触片106在二次电池内部压力的作用下翻转时，经由中央接触部1062与第一导电件108相接触。

具体的，边缘变形部1064围绕中央接触部1062设置，且边缘变形部1064为环形状膜片结构，该环形膜片厚度小、易变形，当二次电池的内部压力作用于接触片106时，边缘变形部1064向靠近第一导电件108的一侧翻转，从而使得中央接触部1062与第一导电件108电性接触。

接触片106可以是各部分具有不同厚度的构件，该具有不同厚度的部分可以是位于中央接触部1062与第一导电件108相接触的部分处的突起部分，又或者接触片106具有从其周界区域向其中心区域逐渐变化的厚度，且在中心区域最厚，以使接触片106动作时与第一导电件108接触。

边缘变形部1064呈上扬趋势可以保证绝缘部112掉落后可靠的卡滞在接触片106与第一导电件108之间，其上扬角度可以在30°～85°之间选取。

进一步，边缘变形部1064具有朝向绝缘部112的一侧表面1064a，该表面1064a与中央接触部1062相接，且相接部位比表面1064a的其它部位更远离绝缘部112，也就是说，该表面为斜面，其朝中央接触部1062的一侧倾斜，当绝缘部112掉落后，在重力作用下，绝缘部112必然朝向靠近中央接触部1062的一侧移动，以使其稳定的卡滞在接触片106与第一导电件108之间。

如图3所示，图3为图2中a部位的放大视图。

支撑部110支撑绝缘部112的方式有多种，一种实施例中，绝缘部112可以设置在支撑部110的上方，并且与支撑部110粘接固定，以此保证绝缘部112在常温状态下不会从支撑部110上脱落下来。

在图3所示的实施例中，第一导电件108的下表面开设有多个开口，开口优选为贯通第一导电件108的通孔，多个通孔可以分布在同一圆周上，第一导电件108位于圆周内的部分能够与中央接触部1062接触，支撑部110填充于各通孔内，绝缘部112相应的设置多个，且均设置在支撑部110内，各绝缘部112所在的位置可以设置成，在沿着垂直于顶盖片104的方向所得的投影中，多个绝缘部112围绕中央接触部1062的外周排布。这样一来，当支撑部110软化或熔化，绝缘部112掉落下来，并卡滞在接触片106与第一导电件108之间，以此确保热箱试验状态下接触片106即使在内部压力作用下也无法向上翻转与第一导电件108接触。

当然，在其它一些实施例中，贯通第一导电件108的通孔的数量也可为一个，且绝缘部112的数量也可以为一个，只要保证支撑部110软化或熔化后，绝缘部112可靠的实现接触片106与第一导电件108绝缘即可，本申请对绝缘部112的数量不作具体限定。

本实施例中，绝缘部112设置为球体，球体的自由度相对其它形状的绝缘部112的自由度较高，当其掉落时，球体形状的绝缘部112可以快速向中央接触部1062的一侧滚动，并稳定在适当的卡滞位置。

另一方面，绝缘部112可以直接由绝缘材料制成，例如，塑胶、玻璃等，其熔点要高于支撑部110。在其它的实施例中，绝缘部112也可以设置成基体和设置于基体表面的绝缘层，其中，基体可以是金属材质的，金属材质重量大，可以保证重力作用下的快速下落，当然，基体可以采用非金属材质。

请参考图4，图4示出了二次电池顶盖组件的分解视图。

二次电池顶盖组件1还包括绝缘构件4和密封构件5，绝缘构件4包括第一部分402和第二部分404，其中，第一部分402被夹紧固定在顶盖片104与第一导电件108之间(可参考图2)，第二极柱102的铆接部分100a穿过第一部分402并伸出顶盖片104的外侧，第二部分404围绕在第一导电件108的周界边缘，绝缘构件4实现了顶盖片104与第一导电件108的绝缘。

在第二极柱102位置处，密封构件5套设在铆接部分100a的下部分的外侧，一端与法兰部分100b接触，一端与绝缘构件4接触，密封构件5通常由塑胶材料制成，密封构件5实现了顶盖片104与第二极柱102的密封与绝缘。

为了避免第二极柱102转动，二次电池顶盖组件还包括限位件124，相应的，顶盖片104和第一导电件108上还设置有与该限位柱124相配合的限位孔，限位件124与限位孔限位配合。具体的，限位件124的数量为两个，两个限位件124分别与顶盖片104以及第一导电件108上的两个限位孔配合，以限制第二极柱102的周向运动，提高第二极柱102与外部构电连接的稳定性。限位件124通常由绝缘陶瓷制成，其耐受高温能力强。在第一极柱100位置处，第一极柱100与顶盖片104电连接，因此，仅需在第一极柱100与顶盖片104之间设置与上述结构相同的密封构件5即可。

二次电池顶盖组件1还包括连接于第一极柱100的第二导电件114，该第二导电件114连接于第一极柱100的铆接部分100a，以便于第一极柱100与外部部件的电连接。

在常温过充状态下，为了减小第一极柱100与第二极柱102的电连接时的外部短路电流，还可以在第二导电件114与顶盖片104之间串联电阻构件122，电阻构件122的阻值可以在0.1毫欧～10毫欧之间选取。

此外，顶盖片104与电极组件2之间还设置有第一绝缘件6和第二绝缘件8，第一绝缘件6用于绝缘顶盖片104与第一极耳202，第二绝缘件8用于绝缘顶盖片104与第二极耳204，其中，第二绝缘件8上开设有气孔802，从电极组件2中分解出的气体经由该气孔802向接触片106施加压力，以使接触片106翻转。

请继续参考图4，二次电池顶盖组件1还包括防爆阀116以及防爆阀保护贴片118、注液孔120以及注液孔密封件等。其中，防爆阀116被设计为在二次电池的内部压力达到预定压力时打开，该预定压力可以高于使接触片106翻转的阈值压力。

本申请还提供一种二次电池顶盖组件，包括第一极柱100、第二极柱102、顶盖片104、接触片106、第一导电件108、支撑部110以及绝缘部112。

其中，支撑部110与第一导电件108连接，绝缘部112由支撑部110支撑，第一极柱100和第二极柱102中的一者与顶盖片104绝缘，另一者与顶盖片104电连接，且第一极柱100和第二极柱102中与顶盖片104绝缘的一者与第一导电件108电连接。

其中，接触片106附接于顶盖片104，支撑部110由绝缘材料制成，接触片106被配置为，响应二次电池的内部压力增加而向上翻转并与第一导电件108接触，绝缘部112被配置为在支撑部110软化或熔化后卡滞在接触片106与第一导电件108之间。

上述二次电池顶盖组件的具体结构可参考前述的二次电池顶盖组件1设置，此处不再赘述。

在高温(例如热箱试验中，环境温度为80℃～150℃之间)状态下，与第一导电件108相连的支撑部110受热后软化或熔化，由此使得支撑于支撑部110的绝缘部112掉落下来，并卡滞在接触片106与第一导电件108之间，此时，接触片106和第一导电件108在高温状态下不会相互接触，即第一极柱100和第二极柱102不会发生电连接，更不会由于二次电池在高温环境下的内阻过大使得短路电流产生更多的热量，从而降低了二次电池着火或爆炸等危险事故的发生概率，提高了二次电池在高温环境下的安全性。

请继续参考图1，本申请还提供了一种二次电池，该二次电池包括上述任一实施例中的二次电池顶盖组件1、电极组件2以及壳体3，二次电池顶盖组件1连接于壳体3的开口处并形成封装空间，电极组件2封装在封装空间内。

电极组件2包括第一极片、第二极片以及设置在第一极片与第二极片之间的隔板，第一极柱100的法兰部分100b与第一极片(第一极耳202)电连接，第二极柱102的法兰部分100b与第二极片(第二极耳204)电连接。

电极组件2通过将第一极片、与第一极片极性相反的第二极片以及隔板一同螺旋卷绕而形成。隔板是介于第一极片与第二极片之间的绝缘体。可替换地，电极组件2可以通过将形成为板状或片状的多个第一极片、多个隔板以及多个第二极片堆叠而形成。

第一极片可以是负极极片，相应地，第二极片是正极极片；同样，第一极片也可以是正极极片，相应地，第二极片是负极极片。

第一极片和第二极片各自均具有用作集流体的薄板，第一极片的薄板具有涂覆有活性物质的第一涂覆区域和没有涂覆活性物质的第一极耳202；第二极片的薄板具有涂覆有活性物质的第二涂覆区域和没有涂覆活性物质的第二极耳204。

壳体3被形成为具有大致立方体形状，以形成用于在其内部容纳电极组件2的空腔，并且壳体3在一侧具有开口。

为了避免二次电池在外短路状态下发烧过热而引起着火等现象，该二次电池还包括熔断构件10，熔断构件10连接于第一极柱100与第一极片之间，或者连接于第二极柱102与第二极片之间，熔断构件10可以通过设置成具有低熔点的材料或者通过设置较小的过流面积实现大电流下的快速熔断，从而对电流回路形成有效保护。当二次电池由于过充而造成内部压力超过阈值压力时，接触片106向上翻转与第一导电件108接触，使第一极柱100和第二极柱102电连接，此时，二次电池处于外短路状态，产生的短路电流可以将熔断构件10熔断，从而彻底切断主回路，使得二次电池不能继续充电。

在图1所示的实施例中，熔断构件10的数量为两个，两个熔断构件10分别连接于第一极柱100与第一极耳202之间以及第二极柱102与第二极耳204之间。

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。凡在本申请的精神和原则之内，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。