二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置的制作方法

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置。

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。二次电池包括外壳以及封闭于外壳内的电极组件。多个二次电池容纳在箱体中，然而在二次电池的使用过程中会出现二次电池短路问题，影响二次电池使用安全性。

技术实现要素：

本实用新型提供一种二次电池、电池模块以及使用二次电池作为电源的装置。二次电池可以降低电极组件发生短路的可能性，提高二次电池的使用安全性。

一方面，本实用新型提出了一种二次电池，其包括：

壳体以及用于与壳体相连接的顶盖。壳体具有设置开口的端部。顶盖用于覆盖壳体的开口。顶盖包括从开口伸入壳体内的插入部。其中，壳体的端部内侧或插入部朝向壳体的侧壁具有多个缺口。

根据本实用新型的一个方面，二次电池还包括绝缘件和安装在壳体内的电极组件；绝缘件安装在顶盖上，用于隔离顶盖与电极组件；

绝缘件沿开口的轴向凸起于顶盖的最小厚度大于各相邻缺口之间的最大距离；和/或，绝缘件沿开口的轴向凸起于顶盖的最小厚度大于插入部沿开口的轴向的最大厚度。

根据本实用新型的一个方面，绝缘件包括绕插入部边缘设置的环部；二次电池还包括包覆电极组件的绝缘片，绝缘片延伸至环部和壳体之间。

根据本实用新型的一个方面，插入部的至少部分侧壁为光滑曲面或为与朝向开口中心倾斜的斜面。

根据本实用新型的一个方面，各个缺口形状相同。

根据本实用新型的一个方面，顶盖还包括盘体部，插入部凸起于盘体部的端面；盘体部的外边缘延伸出插入部，用于与端部连接固定。

根据本实用新型的一个方面，插入部具有与盘体部连接的环形面，环形面远离盘体部的一侧设有缺口，沿开口的径向，端部的端面的正投影落入环形面内。

根据本实用新型的一个方面，端部内侧设置缺口，缺口沿开口的轴向的尺寸小于插入部插入开口内的厚度。

根据本实用新型实施例的二次电池，由于在壳体的端部内侧或者顶盖的插入部上朝向壳体的侧壁设有缺口，因此顶盖的插入部和壳体的端部在缺口位置彼此不易发生接触，从而使得顶盖的插入部和壳体的端部发生接触刮擦的区域变小。在顶盖与壳体组装过程中，顶盖的插入部和壳体的端部之间在接触区域发生刮擦时，顶盖的插入部或壳体上脱落形成的丝状金属碎屑的尺寸较小或者有效降低产生尺寸较大的丝状金属碎屑的可能性。这样，在壳体和顶盖装配过程产生数量较少或者尺寸较小的丝状金属碎屑，有效降低二次电池的第一极片和第二极片因丝状金属碎屑搭接而发生短路的可能性，提升二次电池的使用安全性。

另一个方面，本实用新型提供一种电池模块，其包括：

箱体；

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组的结构示意图；

图3是图2所示实施例的电池模组的分解结构示意图；

图4是本实用新型一实施例公开的一种二次电池的分解结构示意图；

图5是本实用新型一实施例公开的一种壳体的结构示意图；

图6是图5中a处放大图；

图7是本实用新型一实施例公开的一种顶盖的结构示意图；

图8是本实用新型一实施例公开的一种二次电池的剖视结构示意图；

图9是图8中b处放大图；

图10是图9中c处放大图；

图11是本实用新型另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、电池模组；

20、箱体；

30、二次电池；

31、壳体；31a、容纳孔；31b、开口；311、端部；311a、端面；

32、顶盖；321、插入部；3211、侧壁；3212、环形面；322、盘体部；

33、电极组件；

34、电极端子；

35、转接部件；

36、绝缘件；361、环部；

37、绝缘片；

40、绝缘隔离件；

50、上盖体；

60、下盖体；

99、缺口；

x、轴向；y、周向。

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。

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，二次电池存在短路问题时，申请人对二次电池的各个结构进行研究分析，发现二次电池组装完成后，内部会残留丝状金属碎屑。丝状金属碎屑会导致二次电池发生短路。申请人对二次电池各个零部件的加工制造工序和组装环境进行优化，以期降低金属碎屑产生的可能性。然而，二次电池仍然存在短路现象，并且产生问题的二次电池的比例并没有明显下降。申请人进一步对二次电池的组装工序进行分析研究。最终，申请人发现二次电池的顶盖和壳体在组装过程中容易产生丝状金属碎屑。顶盖与壳体组装过程中，顶盖存在刮擦壳体内壁和/或壳体刮擦顶盖外壁的情况，在两者发生刮擦时，会产生丝状金属碎屑。由于丝状金属碎屑尺寸较长，因此易于导致组装后的二次电池发生短路。

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11对本实用新型进行描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种使用电池模组作为电源的装置。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组10。电池模组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组10电连接的驱动电机。电池模组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，电池模组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，电池模组10包括箱体20、二次电池30、绝缘隔离件40、上盖体50以及下盖体60。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相互串联或并联。箱体20呈筒状结构，具有相对的两个开口。二次电池30可以通过其中一个开口装入箱体20内。上盖体50和下盖体60分别设置于箱体20相对设置的两端并且封闭相对应的开口。在上盖体50和二次电池30之间和/或下盖体60和二次电池30之间设置绝缘隔离件40。优选地，在上盖体50和二次电池30之间以及下盖体60和二次电池30之间设置绝缘隔离件40。两个绝缘隔离件40在二次电池30的轴向上间隔设置。两个绝缘隔离件40分别与二次电池30的两个端部对应设置并且能够通过端部沿轴向压紧二次电池30，从而限制二次电池30在轴向上发生位置移动。绝缘隔离件40能够绝缘隔离二次电池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，绝缘隔离件40为一体注塑成型结构。参见图2所示，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所示，二次电池30包括壳体31、设置于壳体31内的电极组件33、与壳体31密封连接的顶盖32、设置于顶盖32上的电极端子34以及转接部件35。

参见图5所示，本实用新型一实施例的壳体31具有容纳电极组件33的容纳孔31a以及与容纳孔31a相连通的开口31b。壳体31具有相对设置的两个端部311。壳体31的开口31b设置于端部311。在一个示例中，壳体31为一端开口的圆柱形结构或者两端开口的圆柱形结构。可以理解地，壳体31也可以为方形或其他形状。壳体31可以由例如铝、铝合金等材料制造。

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，其中，隔膜是介于第一极片和第二极片之间的绝缘体。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。由主体部的涂覆区延伸出的多个未涂覆区层叠作为极耳。电极组件33包括两个极耳，即正极耳和负极耳。正极耳从正极片的涂覆区延伸出，而负极耳从负极片的涂覆区延伸出。本实用新型实施例中，主体部的两端各自延伸出一个极耳。相同极性的极耳和电极端子34通过转接部件35相连接。

本实用新型实施例的顶盖32用于覆盖壳体31的开口31b。参见图7所示，顶盖32包括用于从壳体31的开口31b伸入壳体31内的插入部321。在顶盖32和壳体31进行组装时，顶盖32的插入部321需要插入壳体31内。插入部321具有朝向壳体31内壁的侧壁3211。顶盖32具有电极引出孔(图中未示出)。电极端子34覆盖电极引出孔并且与顶盖32相连接。本实用新型实施例中，参见图6所示，壳体31的端部311内侧具有多个缺口99。或者，参见图7所示，顶盖32的插入部321上朝向壳体31的侧壁3211具有多个缺口99。这样，使得壳体31的端部311内侧边缘或者顶盖32的插入部321的边缘成为不连续的齿状边缘结构。相邻两个缺口99之间形成一个齿部。

本实用新型实施例的二次电池30，由于在壳体31的端部311内侧或者顶盖32的插入部321上朝向壳体31的侧壁3211设有缺口99，因此顶盖32的插入部321和壳体31的端部311在缺口99位置彼此不易发生接触，从而使得顶盖32的插入部321和壳体31的端部311发生接触刮擦的区域变小。在顶盖32与壳体31组装过程中，顶盖32的插入部321和壳体31的端部311之间在接触区域发生刮擦时，顶盖32的插入部321或壳体31上脱落形成的丝状金属碎屑的尺寸较小或者有效降低产生尺寸较大的丝状金属碎屑的可能性。这样，在壳体31和顶盖32装配过程产生数量较少或者尺寸较小的丝状金属碎屑，有效降低二次电池30的第一极片和第二极片因丝状金属碎屑搭接而发生短路的可能性，提升二次电池30的使用安全性。

在一个实施例中，参见图7所示，插入部321的至少部分侧壁3211为光滑曲面或为与朝向开口31b中心倾斜的斜面，从而可以降低插入部321的至少部分侧壁3211的锐利程度，有利于减小插入部321的侧壁3211对壳体31的内壁刮擦应力，降低插入部321与壳体31之间发生接触而刮擦产生丝状金属碎屑的可能性。

在一个实施例中，各个缺口99形状相同，从而有利于提高缺口99加工便利性和加工工序一致性，降低顶盖32或者壳体31的加工制造难度。各个缺口99沿开口31b的周向y在插入部321或者壳体31的端部311上均匀分布。

在一个实施例中，参见图4、图8和图9所示，二次电池30还包括绝缘件36。绝缘件36安装在顶盖32上，用于隔离顶盖32与电极组件33。绝缘件36远离顶盖32的一端抵压于电极组件33上，从而可以限定电极组件33的位置，降低电极组件33沿壳体31开口31b的轴向x在壳体31内发生窜动。开口31b的轴向x与容纳孔31a的轴向相同。可选地，绝缘件36的材料是橡胶或塑料等绝缘材料。在一个示例中，各相邻缺口99之间的最大距离会决定丝状金属碎屑的最大尺寸。各相邻缺口99之间的最大距离可以是沿开口31b的周向y所测量出的最大尺寸。绝缘件36沿开口31b的轴向x凸起于顶盖32的最小厚度大于各相邻缺口99之间的最大距离，从而绝缘件36沿开口31b的轴向x凸起于顶盖32的最小厚度大于顶盖32和壳体31之间所能产生的丝状金属碎屑的最大尺寸，进而使得丝状金属碎屑不易进入到绝缘件36和电极组件33之间，也因此降低丝状金属碎屑搭接电极组件33的第一极片和第二极片而导致第一极片和第二极片发生短路的可能性。在另一个示例中，插入部321沿开口31b的轴向x的最大厚度会决定丝状金属碎屑沿开口31b的轴向x的最大尺寸。绝缘件36沿开口31b的轴向x凸起于顶盖32的最小厚度大于顶盖32的插入部321沿开口31b的轴向x的最大厚度，从而绝缘件36沿开口31b的轴向x凸起于顶盖32的最小厚度大于顶盖32和壳体31之间所能产生的丝状金属碎屑沿开口31b的轴向x的最大尺寸，进而使得丝状金属碎屑不易进入到绝缘件36和电极组件33之间，也因此降低丝状金属碎屑搭接电极组件33的第一极片和第二极片而导致第一极片和第二极片发生短路的可能性。优选地，绝缘件36沿开口31b的轴向x凸起于顶盖32的最小厚度大于各相邻缺口99之间的最大距离，并且绝缘件36沿开口31b的轴向x凸起于顶盖32的最小厚度大于顶盖32的插入部321沿开口31b的轴向x的最大厚度。

在一个示例中，参见图10所示，绝缘件36包括绕插入部321的边缘设置的环部361。二次电池30包括包覆电极组件33的绝缘片37。绝缘片37沿开口31b的周向y卷绕形成筒状结构。绝缘片37延伸至环部361和壳体31之间。绝缘片37位于环部361和壳体31之间的部分可以对丝状金属碎屑起到防护作用，有利于阻挡丝状金属碎屑进入到绝缘件36和电极组件33之间，进一步降低丝状金属碎屑进入到绝缘件36和电极组件33之间而导致电极组件33发生短路的可能性。

在一个实施例中，参见图7和图10所示，顶盖32还包括盘体部322。插入部321凸起于盘体部322朝向电极组件33的端面。盘体部322的直径大于插入部321的直径。盘体部322的外边缘延伸出插入部321，用于与壳体31的端部311连接固定。顶盖32的盘体部322与壳体31的端部311密封连接。在一个示例中，顶盖32的盘体部322与壳体31的端部311通过焊接连接固定。可选地，焊接方式可以是激光焊接或者热熔焊接。

在一个实施例中，参见图10所示，顶盖32的插入部321设置缺口99。插入部321具有与盘体部322连接的环形面3212。环形面3212远离盘体部322的一侧设有缺口99。沿开口31b的径向，壳体31的端部311具有与插入部321的环形面3212位置相对应的端面311a。开口31b的径向与开口31b的轴向x相垂直。沿开口31b的径向，端部311的端面311a的正投影位于环形面3212的正投影内。在盘体部322和壳体31的端部311通过激光焊接连接固定的实施例中，插入部321上与环形面3212对应的部分可以起到阻挡激光的作用，有利于降低激光射入壳体31内并照射到电极组件33或其它结构件而导致电极组件33或其它结构件发生结构性损坏的可能性。

在一个实施例中，参见图11所示，端部311内侧设置缺口99。缺口99沿开口31b的轴向x的尺寸小于插入部321插入开口31b内的厚度。在插入部321插入壳体31内之后，插入部321可以覆盖整个缺口99，从而在顶盖32的盘体部322和壳体31的端部311焊接连接时产生的金属熔渣不易从缺口99处掉落到壳体31内，有利于降低因金属熔渣刺破电极组件33的隔膜而导致第一极片和第二极片发生短路的可能性。

本实用新型实施例的二次电池30，其包括壳体31和与壳体31连接固定的顶盖32。在壳体31的端部311内侧或者顶盖32的插入部321朝向壳体31的侧壁3211上设置多个缺口99。由于壳体31的端部311内侧或者插入部321的侧壁3211设置缺口99，因此顶盖32和壳体31装配过程中，两者发生接触的区域变小，从而插入部321和壳体31可以发生刮擦的区域变小，进而在壳体31和顶盖32装配过程产生数量较少或者尺寸较小的丝状金属碎屑，有效降低二次电池30的第一极片和第二极片因丝状金属碎屑搭接而发生短路的可能性，提升二次电池30的使用安全性。

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。