电池模组、二次电池及其顶盖组件的制作方法

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种电池模组、二次电池及其顶盖组件。

背景技术：

二次电池具有能量密度大，使用寿命长、节能环保等优点，被广泛应用于新能源汽车、储能电站等不同领域。当多个二次电池连接成组时，通常需要汇流条将所述多个二次电池串联或并联。汇流条一般焊接于二次电池的电极端子；然而，在现有技术中，焊接时电极端子和汇流条定位精度较差，导致汇流条的焊接位置出现偏差，焊接强度不足，造成电池模组失效。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电池模组、二次电池及其顶盖组件，其能改善电极端子和汇流条的定位精度，提高焊接强度。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种电池模组、二次电池及其顶盖组件。

顶盖组件包括顶盖板以及电极端子。电极端子设置于顶盖板的一侧。电极端子在远离顶盖板的一端具有外表面。电极端子具有定位孔，定位孔相对于电极端子的外表面凹陷且包括第一部分和第二部分，第二部分位于第一部分远离外表面的一侧。第一部分的平行于定位孔的中心轴的截面为梯形。沿远离外表面的方向，第一部分的尺寸逐渐减小，且第一部分的最小尺寸大于或等于第二部分的尺寸。

第一部分具有第一周面，第一周面与外表面的夹角为135度-175度。

定位孔还包括第三部分，第三部分为柱形且位于第一部分和第二部分之间。

第一部分具有第一周面。外表面包括第一区域和第二区域，第一区域环绕在第一周面外侧且与第一周面相连，第二区域环绕在第一区域外侧且与第一区域相连。第一区域的粗糙度大于第一周面的粗糙度。

第一区域的粗糙度为1μm-14μm。

沿远离外表面的方向，第二部分的尺寸逐渐减小。第二部分具有第二周面，第二周面为圆弧面。

所述顶盖组件还包括固定构件，固定构件连接顶盖板和电极端子，电极端子的边缘位于固定构件和顶盖板之间。

二次电池包括电极组件、壳体以及所述的顶盖组件。电极组件收容于壳体内，顶盖组件的顶盖板连接于壳体，电极端子设置于顶盖板的远离电极组件的一侧。

电池模组包括所述的二次电池和汇流条。汇流条连接于电极端子，且汇流条具有与电极端子的定位孔上下相对的通孔。通孔将第一周面露出，且第一周面露出的面积与第一周面的总面积之比大于2/3。

汇流条焊接于外表面的第二区域，通孔将第一区域的至少部分露出。

本实用新型的有益效果如下：本申请通过设置具有特定形状的定位孔，可以使ccd设备精确地计算出定位孔的几何中心，改善电极端子和汇流条的定位精度，避免激光作用在顶盖板上，提高焊接强度。

附图说明

图1为根据本实用新型的二次电池的一示意图。

图2为根据本实用新型的二次电池的一剖视图。

图3为图2的方框部分的放大图。

图4为图3的电极端子的示意图。

图5为图4的方框部分的放大图。

图6为图4的电极端子的俯视图。

图7为根据本实用新型的电池模组的示意图。

图8为二次电池与汇流条的连接示意图。

其中，附图标记说明如下：

1顶盖组件

11顶盖板

12电极端子

121外表面

121a第一区域

121b第二区域

122定位孔

122a第一部分

122b第二部分

122c第一周面

122d第二周面

122e第三部分

122f第三周面

122g底面

123第一端子板

124第二端子板

13固定构件

131固定片

132绝缘件

14连接片

2电极组件

3壳体

4汇流条

41通孔

x长度方向

y宽度方向

z高度方向

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个以上(包括两个)；除非另有规定或说明，术语“连接”应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”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。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。

参照图7，本申请的电池模组可包括多个二次电池。二次电池可为柱形的锂离子电池。多个二次电池可沿宽度方向y依次排列。

电池模组还可包括端板和侧板，端板为两个且分别设置于所述多个二次电池沿宽度方向y的两端，侧板为两个且分别设置于所述多个二次电池沿长度方向x的两侧。端板和侧板连接为一体并形成矩形的框架，所述框架固定所述多个二次电池。

参照图1和图2，本申请的二次电池可包括顶盖组件1、电极组件2和壳体3。

电极组件2是二次电池实现充放电功能的核心构件。电极组件2包括正极极片、负极极片和隔膜，隔膜将正极极片和负极极片隔开。正极极片包括正极集流体和涂覆于正极集流体表面的正极活性物质层，正极集流体可为铝箔，正极活性物质层包括三元材料、锰酸锂或磷酸铁锂。负极极片包括负极集流体和涂覆于负极集流体表面的负极活性物质层，负极集流体可为铜箔，负极活性物质层包括石墨或硅。

电极组件2可为卷绕式结构。具体地，正极极片和负极极片均为一个，且正极极片和负极极片为带状结构。将正极极片、隔膜和负极极片依次层叠并卷绕两圈以上以形成电极组件2。在制备电极组件2时，电极组件2可先卷绕成中空的柱形结构，卷绕后再压平为扁平状。

可替代地，电极组件2也可为叠片式结构。具体地，正极极片设置为多个，负极极片设置为多个，所述多个正极极片和负极极片交替层叠，隔膜将正极极片和负极极片隔开。

壳体3可具有六面体形状或其它形状。壳体3内部形成收容腔，以容纳电极组件2和电解液。壳体3在一端形成开口，而电极组件2可经由所述开口放置到壳体3的收容腔。壳体3可由导电金属的材料制成，优选地，壳体3由铝或铝合金制成。

顶盖组件1包括顶盖板11和电极端子12，顶盖板11设置于壳体3并覆盖壳体3的开口，从而将电极组件2密封在壳体3内。顶盖板11可为金属板，且通过焊接的方式连接于壳体3。

顶盖板11设有两个贯通的端子孔。电极端子12为两个且设置于顶盖板11沿高度方向z的上侧，即顶盖板11远离电极组件2的一侧。各电极端子12覆盖对应的一个端子孔。顶盖板11和电极端子12之间设置有密封圈，通过压缩密封圈可实现端子孔的密封。

顶盖组件1还包括固定构件13和连接片14，固定构件13将电极端子12固定到顶盖板11上。连接片14为两个，一个连接片连接一个电极端子12和电极组件2的正极极片，另一个连接片连接另一个电极端子12和电极组件2的负极极片。

在电池模组中，多个二次电池可经由汇流条4连接在一起。参照图7，汇流条4的一端连接于一个二次电池的电极端子12，汇流条4的另一端连接于另一个二次电池的电极端子12，从而将两个二次电池串联或并联。

汇流条4可通过激光焊接的方式固定于电极端子12。在焊接时，激光作用在汇流条4的表面，如果汇流条4的位置出现偏差，会导致激光错位，造成焊接不良；更严重地，错位的激光可能直接作用在顶盖板11上，导致顶盖板11被熔穿，引发安全隐患。

电极端子12在远离顶盖板11的一端具有外表面121。优选地，电极端子12具有定位孔122，定位孔122相对于电极端子12的外表面121凹陷。对应地，汇流条4具有与电极端子12的定位孔122上下相对的通孔41。通孔41的尺寸大于定位孔122的尺寸。

焊接时，首先将汇流条4放置到电极端子12的上方，并使通孔41与电极端子12的定位孔122沿高度方向z上下相对，通孔4将定位孔122露出。然后利用ccd图像传感器对定位孔122进行定位。

具体地，激光焊接设备上带有ccd拍照捕捉功能，用于寻找所需焊接的位置。电荷藕合器件图像传感器ccd(chargecoupleddevice)使用一种高感光度的半导体材料制成，能把光线转变成电荷，通过模数转换器芯片转换成数字信号，数字信号经过压缩以后由相机内部的闪速存储器或内置硬盘卡保存，因而可以轻而易举地把数据传输给计算机，并借助于计算机的处理手段，根据需要和想像来修改图像。ccd由许多感光单位组成，通常以百万像素为单位。当ccd表面受到光线照射时，多个感光单位会将电荷反映在组件上，所有的感光单位所产生的信号加在一起，就构成了一幅完整的画面。定位孔122相对于外表面121向内凹陷，因此，定位孔122的轮廓可以在ccd中显示出来。经过计算机算法，能够找到定位孔122的几何中心，再以该几何中心计算出焊接轨迹。最后，激光焊接设备沿着计算出的焊接轨迹焊接即可。

因此，在本申请中，定位孔122有助于改善电极端子12和汇流条4的定位精度，提高焊接强度。

然而，如果定位孔122设置为柱形孔，那么在ccd拍摄出的照片中，定位孔122与外表面121的交界处为细线；同时，由于误差，汇流条4也可能会遮挡定位孔122的部分区域。因此，定位孔122的轮廓在ccd中的显示并不明显，ccd定位失效的比例较高，仍然存在焊接失效的风险。

因此，优选地，参照图4和图5，定位孔122包括第一部分122a和第二部分122b，第二部分122b位于第一部分122a远离外表面121的一侧。第一部分122a的平行于定位孔122的中心轴的截面为梯形。第二部分122b具有不同于第一部分122a的形状。沿远离外表面121的方向，第一部分122a的尺寸逐渐减小，且第一部分122a的最小尺寸大于或等于第二部分122b的尺寸。

在本申请中，第一部分122a大体为外大内小的锥形孔。第一部分122a具有第一周面122c，第二部分122b具有第二周面122d，第一周面122c连接于第二周面122d。定位孔122为盲孔，第二部分122b沿高度方向z的下端还具有底面122g。

与直孔相比，第一部分122a的第一周面122c在ccd拍摄出的照片中显示为环形的区域，具有较大的宽度，这样可以增大ccd捕捉的范围。另外，第一周面122c相对于外表面121倾斜一定的角度，所以在ccd拍摄出的照片，第一周面122c与外表面121在颜色上具有不同的深度，便于ccd找到定位孔122的几何中心(即定位孔122的中心轴)。

另外，定位孔122还具有尺寸较小的第二部分122b。通过设置第二部分122b可以增大定位孔122的深度，并增大第一部分122a和第二部分122b之间的对比度，进一步提高ccd捕捉第一周面122c的能力。ccd可以根据捕捉到的第一周面122c的轮廓，精确地计算出定位孔122的几何中心。

综上所述，本申请通过设置具有特定形状的定位孔122，可以使ccd设备精确地计算出定位孔122的几何中心，改善电极端子12和汇流条4的定位精度，避免激光作用在顶盖板11上，提高焊接强度。

因为第一周面122c在ccd拍摄出的照片具有较大的宽度和较深的颜色，因此，即使汇流条4因误差遮挡定位孔122的部分区域，也不会影响ccd的定位。也就是说，通孔41无需将第一周面122c完全露出。当然，为了保证ccd的定位精度，第一周面122c露出的面积与第一周面122c的总面积之比应大于2/3。如果第一周面122c的被汇流条4遮挡的范围超过1/3，即使第一周面122c在ccd拍摄出的照片具有较大的宽度和较深的颜色，也可能会导致定位失效。

参照图5，第一周面122c与外表面121的夹角为α。当第一部分122a沿高度方向z的深度一定时，α的值越大，第一周面122c倾斜的程度越小，在ccd拍摄出的照片中，第一周面122c与外表面121在颜色上的差异性越小；但是，在ccd拍摄出的照片中，第一周面122c的宽度却越大。α的值越小，第一周面122c倾斜的程度越大，在ccd拍摄出的照片中，第一周面122c与外表面121在颜色上的差异性越大；当然，在ccd拍摄出的照片中，第一周面122c的宽度却越小。因此，优选地，α的值为135度-175度，此时，可以兼顾第一周面122c在ccd拍摄出的照片中的宽度和颜色深度，改善定位功能。

定位孔122还包括第三部分122e，第三部分122e为柱形且位于第一部分122a和第二部分122b之间。第三部分122e具有柱形的第三周面122f，第三周面122f连接第一周面122c和第二周面122d。第三部分122e为等径孔。通过设置第三部分122e，可以增大第一部分122a和第二部分122b的距离，减少反光，提高第一周面122c和第二周面122d在照片中的对比度，改善定位功能。

外表面121包括第一区域121a和第二区域121b，第一区域121a环绕在第一周面122c外侧且与第一周面122c相连，第二区域121b环绕在第一区域121a外侧且与第一区域121a相连。第一区域121a的粗糙度大于第一周面122c的粗糙度。

在本申请中，通过增大第一区域121a的粗糙度，可以提高第一区域121a和第一周面122c在照片中的对比度，便于ccd捕捉第一周面122c，改善定位性能。当然，为了使ccd能够拍摄到第一区域121a，通孔41应将第一区域121a的至少部分露出。

第一区域121a的粗糙度为1μm-14μm。如果第一区域121a的粗糙度小于1μm，那么对第一区域121a和第一周面122c在照片中的对比度的影响较小。如果第一区域121a的粗糙度大于14μm，会导致第一区域121a的平整性过差；当汇流条4与第一区域121a和第二区域121b贴合时，造成汇流条4的平稳性差。优选地，第一区域121a的粗糙度1.2μm-7μm。

汇流条4可焊接于外表面121的第二区域121b。如果第二区域121b的粗糙度过大，当汇流条4焊接于第二区域121b时，容易导致焊接不良。因此，第二区域121b的粗糙度小于第一区域121a的粗糙度。

沿远离外表面121的方向，第二部分122b的尺寸逐渐减小。第二部分122b的第二周面122d为圆弧面。

在本申请中，电极端子12设置于顶盖板11的一侧，电极端子12无需穿过顶盖板11的端子孔，因此，电极端子12可具有较小的厚度。然而，在二次电池的工作过程中，壳体3内部会产生气体，气体会对顶盖板11和电极端子12施加压力。而由于电极端子12的厚度较小，所以电极端子12在气体压力的作用下变形。然而，压力会向电极端子12的定位孔122处集中，如果气体压力过大，会导致电极端子12破裂。而本申请在定位孔122的底部设置圆角，进而形成圆弧形的第二周面122d。圆弧形的第二周面122d可以分散应力，降低电极端子12破裂的风险。

所述顶盖组件1还包括固定构件13，固定构件13连接顶盖板11和电极端子12，电极端子12的边缘位于固定构件13和顶盖板11之间。

固定构件13可包括固定片131和绝缘件132，固定件131可通过焊接固定于顶盖板11，绝缘件132集成到固定片131上并将固定片131和电极端子12隔开。绝缘件132可环绕在电极端子12的外侧，且电极端子12的边缘位于绝缘件132和顶盖板11之间。绝缘件132可以将电极端子12紧压在顶盖板11上，避免电极端子12从顶盖板11上脱离。

当然，由于电极端子12的边缘受到绝缘件132的限制，而电极端子12设有定位孔122的中部区域容易在气体压力的作用下鼓起变形。如果不设置圆弧形的第二周面122d，电极端子12容易在气体压力的作用下破裂。

对于与负极极片电连接的电极端子12，其可为金属复合板。具体地，电极端子12可包括铝质的第一端子板123和铜质的第二端子板124，第一端子板123和第二端子板124可通过冷轧法、热轧法、爆炸复合法或爆炸轧制法等方式复合为一体。第一端子板123位于第二端子板124的远离顶盖板11的一侧。

采用铜质的第二端子板124，可以避免第二端子板124被电解液腐蚀。汇流条4的材质通常为铝，采用铝制的第一端子板123可便于第一端子板123与汇流条4的焊接。

定位孔122形成于第一端子板123。也就是说，定位孔122的深度小于第一端子板123的厚度。这样可以避免第一端子板123和第二端子板124的复合界面露出，防止第一端子板123和第二端子板124分离。