二次电池、电池模块以及装置的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种二次电池、电池模块以及装置。

背景技术：

随着科学技术的发展，可充放电的二次电池应用的领域越来越广泛，例如二次电池可以用于汽车、电动自行车或无线电动工具等。

二次电池包括壳体、设置于壳体内的电极组件、与壳体连接的顶盖、设置于顶盖上的电极端子以及连接电极组件和电极端子的转接片。

现有技术中，二次电池在使用过程中存在转接片断裂的情况，影响二次电池的使用寿命。

技术实现要素：

本实用新型提供一种二次电池、电池模块以及装置。二次电池可以降低转接片发生疲劳断裂的可能性。

一方面，本实用新型提出了一种二次电池，其包括：

电极组件以及壳体。电极组件包括主体部和极耳部，极耳部从主体部上沿主体部的一端伸出，极耳部具有外周表面。壳体具有用于容纳电极组件的容纳孔。壳体包括限位凸部。外周表面环绕容纳孔的轴线延伸。限位凸部朝向极耳部凸出并且抵压于极耳部的外周表面。限位凸部用于对极耳部限位。

根据本实用新型的一个方面，电极组件还包括绝缘件，绝缘件设置于限位凸部与极耳部之间。

根据本实用新型的一个方面，极耳部具有第一部分和第二部分，第二部分连接于主体部，极耳部为多层结构，相邻两个层结构在第一部分的间隙小于相邻两个层结构在第二部分的间隙，限位凸部抵压于第二部分。

根据本实用新型的一个方面，限位凸部抵压极耳部的表面为光滑曲面或平面。

根据本实用新型的一个方面，壳体的一部分朝极耳部凹陷以形成限位凸部。

根据本实用新型的一个方面，限位凸部呈环形，限位凸部环绕极耳部设置。

根据本实用新型的一个方面，壳体还包括筒体，筒体套设于限位凸部外部并且与限位凸部过盈配合。

根据本实用新型的一个方面，限位凸部的数量为两个以上，两个以上的限位凸部环绕极耳部间隔设置。

根据本实用新型的一个方面，二次电池还包括顶盖，顶盖具有第一盘体和第二盘体，第一盘体的直径大于第二盘体的直径，第一盘体超出第二盘体的边缘搭接于壳体的端面并且与壳体焊接。

根据本实用新型实施例的二次电池，包括壳体以及设置于壳体内的电极组件。壳体具有朝向极耳部凸出的限位凸部。限位凸部抵压于极耳部的外周表面，从而限位凸部对极耳部限位。这样，在二次电池发生振动或冲击的情况时，限位凸部可以对极耳部限位以阻挡极耳部发生弯曲，从而减小极耳部被压缩的尺寸，进而降低电极组件的窜动造成转接片出现疲劳断裂的可能性，延长二次电池的使用寿命。

另一个方面，本实用新型提供一种电池模块，其包括箱体以及如上述的二次电池。二次电池设置于箱体内。

再一个方面，本实用新型提供一种使用二次电池作为电源的装置，其包括如上述的二次电池，二次电池用于提供电能。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一实施例公开的一种车辆的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例公开的一种电池模块的结构示意图；

图3是图2所示实施例的电池模块的分解结构示意图；

图4是本实用新型一实施例公开的一种二次电池的结构示意图；

图5是图4所示实施例的二次电池的剖视结构示意图；

图6是图5中a处放大图；

图7是本实用新型另一实施例公开的一种二次电池的结构示意图；

图8是图7所示实施例的二次电池局部剖视结构示意图；

图9是本实用新型又一实施例公开的二次电池的结构示意图；

图10是图9所示实施例的二次电池的剖视结构示意图；

图11是本实用新型又一实施例公开的一种二次电池的局部剖视结构示意图；

图12是本实用新型又一实施例公开的一种二次电池的局部剖视结构示意图；

图13是本实用新型再一实施例公开的一种二次电池的局部剖视结构示意图。

在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。

标记说明：

1、车辆；

10、电池模块；

20、箱体；

30、二次电池；

31、壳体；31a、容纳孔；31aa、轴线；311、限位凸部；312、筒体；

32、顶盖；321、第一盘体；322、第二盘体；

33、电极组件；331、主体部；332、极耳部；3321、外周表面；3322、端面；332a、第一部分；332b、第二部分；333、绝缘件；

34、电极端子；

35、转接片；

40、隔板；

99、通道；

x、轴向。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本实用新型的原理，但不能用来限制本实用新型的范围，即本实用新型不限于所描述的实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“垂直”并不是严格意义上的垂直，而是在误差允许范围之内。“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在解决现有技术中，二次电池存在转接片断裂的问题时，申请人对转接片的厚度进行优化以提高整体强度。但使用一段时间后，仍会发生转接片断裂的情况。因此，申请人对二次电池的各个结构进行进一步研究分析，发现由于转接片设置于电极端子和电极组件之间，在二次电池发生振动或冲击情况时，电极组件存在靠近或远离电极端子运动的趋势，使得极耳部受力。极耳部受力后会发生弯曲，造成电极组件尺寸变小，使得电极组件与顶盖之间的活动量变大，电极组件易于相对壳体运动。转接片在电极组件的带动下会被多次压缩和拉伸，从而导致转接片局部发生疲劳断裂。

基于申请人发现的上述问题，申请人对二次电池的结构进行改进，下面对本实用新型实施例进行进一步描述。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图13对本实用新型实施例进行描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种使用电池模块10作为电源的装置。该装置可以但不仅限于为车辆、船舶、飞行器或电动工具等。本实用新型的一个实施例提供一种车辆1，其包括车辆主体和电池模块10。电池模块10设置于车辆主体。其中，车辆1可以是纯电动汽车，也可以是混合动力汽车或增程式汽车。车辆主体设置有与电池模块10电连接的驱动电机。电池模块10向驱动电机提供电能。驱动电机通过传动机构与车辆主体上的车轮连接，从而驱动汽车行进。可选地，电池模块10可水平设置于车辆主体的底部。

本实用新型一实施例中，参见图2和图3所示，电池模块10包括箱体20、二次电池30以及隔板40。箱体20内设置的二次电池30的数量可以是多个。多个二次电池30之间可以通过汇流部件(图中未示出)相互串联或并联。在箱体20和二次电池30之间设置隔板40。两个隔板40分别与二次电池30的两个端部对应设置并且可以压紧二次电池30，从而限制二次电池30发生位置移动。隔板40可以绝缘隔离二次电池30和其它邻近的结构件，例如汇流部件、电路板或线束等，提高二次电池30的使用安全性。在一个示例中，隔板40为一体注塑成型结构。本实用新型实施例的箱体20为方形结构或其他形状。箱体20可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。

参见图4和图5所示，二次电池30包括壳体31、与壳体31密封连接的顶盖32、设置于壳体31内的电极组件33、设置于顶盖32上的电极端子34以及连接电极组件33和电极端子34的转接片35。

本实用新型一实施例的壳体31为圆柱形结构。可以理解地，壳体31也可以为方形或其他形状。壳体31具有容纳电极组件33和电解液的容纳孔31a以及与容纳孔31a相连通的开口。容纳孔31a的形状可以是圆形孔或方形孔。容纳孔31a可以是通孔或盲孔。电极组件33可以通过开口装入容纳孔31a内。壳体31可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。

本实用新型实施例的顶盖32为板状结构。顶盖32可以盖闭壳体31的开口并与壳体31密封连接。电极端子34用于与汇流部件焊接。在一个实施例中，壳体31呈筒状结构，并且具有两个开口。顶盖32的数量为两个。两个顶盖32分别设置于壳体31的两个端部以盖闭相对应的开口。两个极性相反的电极端子34分别设置于相对应的顶盖32上。在一个示例中，顶盖32具有第一盘体321和第二盘体322。第一盘体321的直径大于第二盘体322的直径。第一盘体321超出第二盘体322的边缘搭接于壳体31的端面并且与壳体31焊接。壳体31的端部呈直筒状。

本实用新型实施例的电极组件33可通过将第一极片、第二极片以及位于第一极片和第二极片之间的隔膜一同卷绕而形成主体部331，其中，隔膜是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。主体部331具有沿容纳孔31a的轴向x相对设置的两个端部。在本实施例中，示例性地以第一极片为正极片，第二极片为负极片进行说明。正极片活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极片活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。主体部331为涂覆区，从主体部331延伸出的未涂覆区形成极耳部332。电极组件33包括两个极耳部332，即正极耳部和负极耳部。正极耳部从正极片的涂覆区延伸出，而负极耳部从负极片的涂覆区延伸出。本实用新型实施例中，主体部331相对的两个端部上各自延伸出一个极耳部332。相同极性的极耳部332和电极端子34相连接。极耳部332具有外周表面3321以及端面3322。外周表面3321沿容纳孔31a的周向延伸，也即环绕容纳孔31a的轴线31aa延伸。端面3322与容纳孔31a的轴向x相垂直。转接片35与端面3322相连接。

本实用新型实施例的壳体31用于容纳电极组件33。壳体31包括限位凸部311。限位凸部311朝向极耳部332凸出并且抵压于极耳部332的外周表面3321。限位凸部311用于对极耳部332形成限位。这里，抵压指的是限位凸部311对极耳部332的外周表面3321施加预定的压应力。压应力的方向是沿容纳孔31a的径向指向极耳部332的中心。容纳孔31a的径向与容纳孔31a的轴向x相垂直。

本实用新型实施例的二次电池30，包括壳体31以及设置于壳体31内的电极组件33。壳体31具有朝向极耳部332凸出的限位凸部311。限位凸部311抵压于极耳部332的外周表面3321，从而限位凸部311对极耳部332形成限位。这样，在二次电池30发生振动或冲击的情况时，极耳部332受到限位凸部311的限位后，自身不易在容纳孔31a的径向上扩张变形，降低发生窜动的电极组件33受到转接片35的反作用力作用而导致极耳部332在容纳孔31a的轴向x上尺寸变小，也即在容纳孔31a的轴向x上被挤压的更加扁平的可能性。如果极耳部332在容纳孔31a的轴向x上变得更加扁平后，会使得电极组件33在容纳孔31a的轴向x上的活动量变大，从而发生窜动的电极组件33会使得转接片35的变形量增大，导致转接片35更易达到疲劳断裂极限。另外，限位凸部311可以通过极耳部332限制电极组件33沿容纳孔31a的轴向x发生窜动，从而降低发生窜动的电极组件33反复压缩和拉伸转接片35而导致转接片35出现疲劳断裂的可能性，提高二次电池30的使用安全性，延长二次电池30的使用寿命。

在一个实施例中，参见图6所示，电极组件33还包括绝缘件333。绝缘件333沿容纳孔31a的周向卷绕成筒状结构以包覆电极组件33的外周面。至少部分绝缘件333设置于限位凸部311与极耳部332之间，从而绝缘件333可以将限位凸部311和极耳部332隔离开。沿容纳孔31a的轴向x，绝缘件333的一部分超出极耳部332。绝缘件333可以是片状结构。

在一个实施例中，参见图6所示，本实用新型实施例的极耳部332为多层结构。在电极组件33生产制造过程中，极耳部332会经过揉平装置进行揉平处理。经过揉平处理后的极耳部332包括第一部分332a和第二部分332b。相邻两个层结构在第一部分332a的间隙小于相邻两个层结构在第二部分332b的间隙，从而使得相邻两个层结构在第一部分332a较为密实，而相邻两个层结构在第二部分332b较为松散。极耳部332的第二部分332b连接于主体部331，而第一部分332a远离主体部331。由于第二部分332b较为松散，因此发生窜动的电极组件33受到顶盖34或其他部件反作用力作用时，极耳部332更容易在第二部分332b发生弯曲变形并在容纳孔31a的径向上尺寸发生扩张。本实施例中，限位凸部311抵压于极耳部332的外周表面3321上与第二部分332b对应的区域，可以对极耳部332的第二部分332b形成侧向支撑，从而极耳部332受到外力挤压时，第二部分332b不易发生弯曲变形，降低极耳部332受外力挤压而在容纳孔31a的轴向x上尺寸变小的可能性。

在一个实施例中，参见图6所示，限位凸部311抵压极耳部332的表面为光滑曲面，从而降低限位凸部311抵压极耳部332而导致极耳部332局部存在应力集中的可能性，进而降低极耳部332因局部存在应力集中而出现裂纹等结构性损坏的可能性。可选地，限位凸部311抵压极耳部332的表面为圆弧面。

在一个实施例中，壳体31的一部分朝极耳部332凹陷以形成限位凸部311，保证壳体31的完整性和结构强度。壳体31上与限位凸部311对应的区域形成凹部。限位凸部311的横截面呈弧形，有利于降低形成限位凸部311的区域受到过大拉伸应力而出现裂纹的可能性。在一个示例中，在将电极组件33和壳体31完成装配后，使用辊压工具在壳体31的外侧对壳体31进行辊压以形成限位凸部311。

在一个实施例中，参见图4和图6所示，限位凸部311呈环形。限位凸部311沿容纳孔31a的周向延伸并环绕极耳部332设置。限位凸部311可以通过极耳部332的整个外周表面3321对极耳部332提供侧向支撑，从而使得极耳部332在各个位置均可以受到限位凸部311的约束限位。

在一个实施例中，参见图7和图8所示，限位凸部311的数量为两个以上。两个以上的限位凸部311环绕极耳部332间隔设置。优选地，两个以上的限位凸部311环绕极耳部332均匀间隔设置。相邻两个限位凸部311之间形成通道99，从而二次电池30使用过程中产生的气体或二次电池30内注入的电解液可以通过该通道99流动，以此可以保证二次电池30爆破阀正常使用或电解液浸润电极组件33的一致性。

在一个实施例中，参见图9和图10所示，本实施例的二次电池30与图4和图5所示实施例的二次电池30的相同结构这里不再赘述，主要描述不同之处。本实施例中，壳体31包括两个限位凸部311。壳体31的每个端部设置一个限位凸部311，从而两个限位凸部311各自对主体部331两侧的极耳部332同时施加压应力，以提高对电极组件33的约束限位能力，进一步降低电极组件33在壳体31内发生窜动的可能性。

在一个实施例中，参见图11所示，本实施例的二次电池30与图6所示实施例的二次电池30的相同结构这里不再赘述，主要描述不同之处。本实施例中，限位凸部311的横截面呈梯形。限位凸部311用于抵压极耳部332的顶面为平面，从而降低限位凸部311抵压极耳部332而导致极耳部332局部存在应力集中的可能性，进而降低极耳部332因局部存在应力集中而出现裂纹等结构性损坏的可能性。

在一个实施例中，参见图12所示，本实施例的二次电池30与图6所示实施例的二次电池30的相同结构这里不再赘述，主要描述不同之处。本实施例中，限位凸部311的横截面呈三角形。限位凸部311用于抵压极耳部332的顶面为光滑曲面，从而降低限位凸部311抵压极耳部332而导致极耳部332局部存在应力集中的可能性，进而降低极耳部332因局部存在应力集中而出现裂纹等结构性损坏的可能性。

在一个实施例中，参见图13所示，本实施例的二次电池30与图6所示实施例的二次电池30的相同结构这里不再赘述，主要描述不同之处。本实施例中，壳体31还包括筒体312。筒体312和限位凸部311分开提供，然后可以相互套设连接。筒体312套设于限位凸部311的外部并且两者为过盈配合。限位凸部311为环形结构。限位凸部311预先套设于极耳部332的外部并且抵压极耳部332的外周表面3321。然后将限位凸部311和电极组件33一同装入筒体312内。

本实用新型实施例的二次电池30，包括壳体31和容纳于壳体31内的电极组件33。壳体31包括限位凸部311。限位凸部311可以抵压于极耳部332的外周表面3321以对极耳部332施加压应力，从而限位凸部311可以通过极耳部332对电极组件33进行约束限位，降低电极组件33在壳体31内发生窜动的可能性，进而降低发生窜动的电极组件33反复压缩和拉伸转接片35而导致转接片35发生疲劳断裂的可能性，有利于提高二次电池30的使用安全性，延长二次电池30的使用寿命。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。