顶盖组件、电池及电池的制备方法

权利要求

1.顶盖组件，其特征在于，包括顶盖、极柱和固定件，所述顶盖设有安装孔，所述安装孔沿所述顶盖的厚度方向贯穿所述顶盖，所述极柱安装于所述安装孔，所述固定件安装于所述顶盖，且环绕所述极柱设置，所述固定件的材料为不可逆热膨胀材料，所述固定件处于膨胀状态，且抵持于所述极柱的周侧面。2.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述顶盖设有凹槽，所述凹槽的开口设于所述顶盖的顶面，所述凹槽环绕所述安装孔设置，且与所述安装孔连通，所述固定件安装于所述凹槽，且抵持于所述凹槽的槽侧壁。 3.根据权利要求1所述的顶盖组件，其特征在于，所述固定件的材料为热膨胀的单程记忆合金。 4.根据权利要求1至3任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述极柱设有注液孔，所述注液孔沿所述极柱的厚度方向贯穿所述极柱，所述固定件设有通孔，所述通孔沿所述固定件的厚度方向贯穿所述固定件，且与所述注液孔连通，所述顶盖组件还包括密封钉，所述密封钉穿设于所述通孔，并密封所述注液孔。 5.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，至少部分所述密封钉位于所述注液孔中，且密封所述注液孔。 6.根据权利要求5所述的顶盖组件，其特征在于，所述密封钉包括固定部分和密封部分，所述固定部分安装于所述通孔，所述密封部分与所述固定部分连接，且密封所述注液孔。 7.根据权利要求4所述的顶盖组件，其特征在于，所述密封钉的材料为导电材料。 8.根据权利要求7所述的顶盖组件，其特征在于，所述密封钉的材料为热膨胀的单程记忆合金。 9.根据权利要求1至3任一项所述的顶盖组件，其特征在于，所述极柱设有注液孔，所述注液孔沿所述极柱的厚度方向贯穿所述极柱，所述固定件密封所述注液孔。 10.根据权利要求9所述的顶盖组件，其特征在于，所述固定件包括夹持部分和封堵部分，所述夹持部分环绕所述极柱设置，且抵持于所述极柱的周侧面，所述封堵部分固定于所述夹持部分，并密封所述注液孔。 11.根据权利要求10所述的顶盖组件，其特征在于，所述封堵部分相对所述夹持部分凸出，至少部分所述封堵部分位于所述注液孔，且密封所述注液孔。 12.电池，其特征在于，包括壳体、电芯和如权利要求1至11任一项所述的顶盖组件，所述壳体设有容置腔，所述容置腔的开口位于所述壳体的顶端，所述电芯和所述顶盖组件均安装于所述容置腔，所述顶盖组件位于所述电芯朝向所述容置腔的开口的一侧。 13.根据权利要求12所述的电池，其特征在于，所述顶盖的硬度小于所述壳体的硬度，所述壳体包括凹陷部，所述凹陷部朝向所述顶盖凹陷，且抵持于所述顶盖的周侧面。 14.一种电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤S1，将极柱安装于顶盖的安装孔，所述安装孔沿所述顶盖的厚度方向贯穿所述顶盖，所述极柱设有注液孔，所述注液孔沿所述极柱的厚度方向贯穿所述极柱，将所述极柱与电芯电连接； 步骤S2，将所述电芯和所述顶盖安装于壳体的容置腔； 步骤S3，通过所述注液孔注入电解液； 步骤S4，将固定件安装于所述顶盖，且环绕所述极柱设置，其中，所述固定件设有通孔，所述通孔沿所述固定件的厚度方向贯穿所述固定件，且与所述注液孔连通，所述固定件的材料为不可逆热膨胀材料； 步骤S5，将密封钉穿设所述通孔，并密封所述注液孔； 步骤S6，对所述固定件加热至预设温度，使得所述固定件处于膨胀状态； 其中，步骤S3和步骤S4可调换顺序。 15.根据权利要求14所述的电池的制备方法，其特征在于，还包括步骤S7，挤压所述壳体形成凹陷部，所述凹陷部抵持所述顶盖的周侧面以实现密封，其中，步骤S6和步骤S7可以调换。

说明书

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种顶盖组件、电池及电池的制备方法。

背景技术

目前，越来越多的电动工具及交通工具使用电池作为能源。电池结构中，极柱通常安装于电池壳的顶盖，长时间使用后顶盖会发生老化，极柱容易从顶盖脱离，从而导致极柱与顶盖之间的密封性变差。

发明内容

本申请的目的是提供一种顶盖组件、电池及电池的制备方法，利用该顶盖组件中的固定件能够提升极柱与顶盖之间的装配牢固度，从而提升极柱与顶盖之间的密封性。

本申请提供一种顶盖组件，包括顶盖、极柱和固定件，顶盖设有安装孔，安装孔沿顶盖的厚度方向贯穿顶盖，极柱安装于安装孔，固定件安装于顶盖，且环绕极柱设置，固定件的材料为不可逆热膨胀材料，固定件处于膨胀状态，且抵持于极柱的周侧面。

其中，顶盖设有凹槽，凹槽的开口设于顶盖的顶面，凹槽环绕安装孔设置，且与安装孔连通，固定件安装于凹槽，且抵持于凹槽的槽侧壁。

其中，固定件的材料为热膨胀的单程记忆合金。

其中，极柱设有注液孔，注液孔沿极柱的厚度方向贯穿极柱，固定件设有通孔，通孔沿固定件的厚度方向贯穿固定件，且与注液孔连通，顶盖组件还包括密封钉，密封钉穿设于通孔，并密封注液孔。

其中，至少部分密封钉位于注液孔中，且密封注液孔。

其中，密封钉包括固定部分和密封部分，固定部分安装于通孔，密封部分与固定部分连接，且密封注液孔。

其中，密封钉的材料为导电材料。

其中，密封钉的材料为热膨胀的单程记忆合金。

其中，极柱设有注液孔，注液孔沿极柱的厚度方向贯穿极柱，固定件密封注液孔。

其中，固定件包括夹持部分和封堵部分，夹持部分环绕极柱设置，且抵持于极柱的周侧面，封堵部分固定于夹持部分，并密封注液孔。

其中，封堵部分相对夹持部分凸出，至少部分封堵部分位于注液孔，且密封注液孔。

本申请还提供一种电池，包括壳体、电芯和如上述的顶盖组件，壳体设有容置腔，容置腔的开口位于壳体的顶端，电芯和顶盖组件均安装于容置腔，顶盖组件位于电芯朝向容置腔的开口的一侧。

其中，顶盖的硬度小于壳体的硬度，壳体包括凹陷部，凹陷部朝向顶盖凹陷，且抵持于顶盖的周侧面。

本申请还提供一种电池的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将极柱安装于顶盖的安装孔，安装孔沿顶盖的厚度方向贯穿顶盖，极柱设有注液孔，注液孔沿极柱的厚度方向贯穿极柱，将极柱与电芯电连接；

步骤S2，将电芯和顶盖安装于壳体的容置腔；

步骤S3，通过注液孔注入电解液；

步骤S4，将固定件安装于顶盖，且环绕极柱设置，其中，固定件设有通孔，通孔沿固定件的厚度方向贯穿固定件，且与注液孔连通，固定件的材料为不可逆热膨胀材料；

步骤S5，将密封钉穿设通孔，并密封注液孔；

步骤S6，对固定件加热至预设温度，使得固定件处于膨胀状态；

其中，步骤S3和步骤S4可调换顺序。

其中，还包括步骤S7，挤压壳体形成凹陷部，凹陷部抵持顶盖的周侧面以实现密封，其中，步骤S6和步骤S7可以调换。

本申请提供一种顶盖组件，使用不可逆热膨胀材料制作固定件，使得固定件处于膨胀状态且抵持于极柱的周侧面，以实现夹持极柱并提升顶盖与极柱之间装配的牢固度，避免了因顶盖老化而导致极柱与顶盖脱离，从而导致顶盖与极柱之间密封效果降低以及导致脱落的极柱对电芯的负极耳施加压力而引起负极耳断裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一实施例提供的电池的结构示意图；

图2为图1所示电池中壳体的结构示意图；

图3为图2所示壳体中底壳的俯视结构示意图；

图4为其他一些实施例中第一部分在底壳中的位置示意图；

图5为图1所示电池中A部分的局部结构示意图；

图6为图5所示局部结构中顶盖的结构示意图；

图7为本申请第二实施例提供的电池的结构示意图；

图8为图7所示电池中固定件的结构放大图；

图9为本申请第三实施例提供的电池的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请第一实施例提供的电池1000的结构示意图。

其中，为方便描述，定义图1所示电池1000的长度方向为X轴方向，宽度方向为Y轴方向，高度方向为Z轴方向。本申请实施例描述电池1000时所提及的“顶”、“底”等方位用词是依据说明书附图1所示方位进行的描述，以朝向Z轴正方面为“顶”，以朝向Z轴负方向为“底”，其并不形成对电池1000于实际应用场景中的限定。

电池1000包括壳体100、电芯200和顶盖组件300。壳体100设有容置腔101，容置腔101的开口位于壳体100的顶端。电芯200和顶盖组件300均安装于容置腔101，顶盖组件300位于电芯200朝向容置腔101的开口的一侧。

结合参阅图2、图3和图4，图2为图1所示电池1000中壳体100的结构示意图，图3为图2所示壳体100中底壳120的俯视结构示意图。图4为其他一些实施例中第一部分121在底壳120中的位置示意图，其中图4中（a）表示底壳120中第一部分121的一种示意图，图4中（b）表示底壳120中第一部分121的另一种示意图。

壳体100包括侧壳110和底壳120。侧壳110围设于底壳120的周缘。侧壳110与底壳120围合形成容置腔101。侧壳110包括凹陷部111和翻边112。凹陷部111设于侧壳110靠近容置腔101的开口的部分，且朝向容置腔101凹陷。翻边112设于侧壳110远离底壳120的一端，且朝向容置腔101翻折。本实施例中，侧壳110为铝壳。在其他实施例中，侧壳110也可以为其他材料，本申请对此并不做限制。

底壳120设有第一部分121和第二部分122，第二部分122与第一部分121邻接。第一部分121处的厚度小于第二部分122处的厚度，以使得第一部分121成为底壳120的受力薄弱区，更容易在压力条件下破裂。具体的，可通过对底壳120进行减薄处理以形成第一部分121。本申请实施例通过在底壳120上设置第一部分121，使得电池1000内部的压力升高到一定值时底壳120的第一部分121处容易在压力条件下破裂，以起到防爆的效果。

如图3所示，本实施例中，第一部分121为环形区，第一部分121环绕底壳120的中心轴一周设置，以使得底壳120更容易在压力条件下爆破，防爆效果更好。可以理解的是，在其他实施例中，第一部分121也可以不环绕底壳120的中心轴一周设置，如图4所示，第一部分121没有环绕底壳120的中心轴一周，此时第一部分121在压力条件下爆破时，而第二部分122保持原状，底壳120不容易因第一部分121爆破而飞出。

本实施例中，底壳120的材料为热敏材料。本申请实施例中，“热敏材料”是指升高一定温度后发生膨胀或收缩的材料。示例性的，热敏材料为记忆合金，如镍钛合金。热敏材料制成的底壳120能够对温度敏感，当电池1000的内部温度达到一定值时，热敏材料制成的底壳120能够产生形变而破裂，从而起到防爆的效果。本实施例通过在底壳120设置第一部分121以及将底壳120的材料设置为热敏材料，使得底壳120能够在一定温度条件下爆破以及在一定压力条件下均能够爆破，起到了双重防爆的效果。可以理解的是，在其他实施例中，底壳120也可以为其他材料，如为铝壳。

继续参阅图1，电芯200安装于容置腔101。电芯200包括卷芯、正极耳和负极耳（图未示），正极耳和负极耳均与卷芯电连接。具体的，卷芯由正极片、隔膜和负极片依次叠放后卷绕形成，卷绕后卷芯的中心形成有卷芯孔210。正极耳与卷芯中的正极片电连接，以实现正极耳与卷芯之间的电性连接。负极耳与卷芯中的负极片电连接，以实现负极耳与卷芯之间的电性连接。

结合参阅图5和图6，图5为图1所示电池1000中A部分的局部结构示意图，图6为图5所示局部结构中顶盖310的结构示意图。

顶盖组件300包括顶盖310、极柱320和固定件330，极柱320和固定件330均安装于顶盖310。固定件330环绕极柱320设置，用于提升极柱320与顶盖310之间装配的牢固度，避免因顶盖310老化而导致极柱320与顶盖310脱离，从而导致顶盖组件300密封效果降低以及导致脱落的极柱320对电芯200的负极耳施加压力而引起负极耳断裂的问题。

具体的，顶盖310包括底面311、顶面312和周侧面313，底面311和顶面312相对设置，周侧面313围设于底面311和顶面312之间。其中，底面311为顶盖310朝向电芯200的表面，顶面312为顶盖310背离电芯200的表面。顶盖310安装于容置腔101，且与底壳120相背设置。顶盖310的周侧面313与凹陷部111抵持，以将容置腔101的开口密封。顶盖310的顶面312与翻边112抵接，以防止顶盖310从容置腔101的开口脱离。本实施例中，顶盖310的材料为橡胶。顶盖310设有安装孔314和凹槽315，安装孔314沿顶盖310的厚度方向也即沿Z轴方向贯穿顶盖310，安装孔314与容置腔101连通。凹槽315的开口设于顶盖310的顶面312，凹槽315环绕安装孔314设置，且与安装孔314连通。

极柱320安装于安装孔314，且与电芯200电连接，以实现顶盖组件300与电芯200之间的电性连接。具体的，本实施例中的极柱320为负极柱，极柱320通过转接片220与电芯200中的负极耳电连接，电芯200中的正极耳与壳体100电连接。其中，极柱320的材料为铜，转接片220可为铜片。在其他实施例中，也可以不设置转接片220，极柱320直接与电芯200中的负极耳电连接。

本实施例中，安装孔314包括第一安装部分314a和第二安装部分314b，第一安装部分314a的开口设于顶盖310的底面311，第一安装部分314a自顶盖310的底面311向顶面312凹陷，且与容置腔101连通。第二安装部分314b位于第一安装部分314a顶侧，且与第一安装部分314a连通。第二安装部分314b的孔径小于第一安装部分314a的孔径。极柱320包括第一柱体320a和第二柱体320b。第二柱体320b固定连接于第一柱体320a的顶部，且第二柱体320b的径宽小于第一柱体320a的径宽。注液孔321沿第一柱体320a和第二柱体320b的厚度方向也即沿Z轴方向均贯穿第一柱体320a和第二柱体320b。安装极柱320时，第一柱体320a安装于第一安装部分314a，且抵持于第二安装部分314b的开口处，可避免极柱320从安装孔314脱离。第二柱体320b安装于第二安装部分314b，且相对第二安装部分314b的开口凸出。安装极柱320后，注液孔321与容置腔101连通，且与电芯200的卷芯孔210对应，利于快速向电芯200注满电解液。

固定件330安装于凹槽315，且环绕极柱320设置。具体的，固定件330处于膨胀状态，且与凹槽315过盈配合，以使得固定件330抵持于凹槽315的槽侧壁与极柱320的周侧面之间，从而提升了极柱320与顶盖310之间装配的牢固度，进而避免极柱320从顶盖310脱落。本实施例中，固定件330的材料为不可逆热膨胀材料，安装固定件330时，利用固定件330与凹槽315过盈配合且环绕极柱320设置，以实现固定件330夹持固定极柱320，然后通过加热固定件330使得固定件330处于膨胀状态，从而使得固定件330抵持于凹槽315的槽侧壁与极柱320的周侧面之间，进而提升了顶盖310与极柱320之间的装配牢固度，避免因顶盖310老化而导致极柱320与顶盖310脱离，从而导致顶盖组件300密封效果降低以及导致脱落的极柱320对电芯200的负极耳施加压力而引起负极耳断裂的问题。其中，本申请中“不可逆热膨胀材料”是指在加热条件下发生不可逆膨胀形变的材料。示例性的，不可逆热膨胀材料为热膨胀的单程记忆合金，即在加热条件下能够发生不可逆膨胀形变的记忆合金，如Zr-Cu合金。需要说明的，单程记忆合金可通过常规的记忆合金训练方法获得。

本申请实施例提供的顶盖组件300中，使用不可逆热膨胀材料制作固定件330，使得固定件330处于膨胀状态且抵持于顶盖310与极柱320的周侧面之间，以实现夹持极柱320并提升顶盖310与极柱320之间装配的牢固度，避免了因顶盖310老化而导致极柱320与顶盖310脱离，从而导致顶盖组件300密封效果降低以及导致脱落的极柱320对电芯200的负极耳施加压力而引起负极耳断裂的问题。

继续参见图5，本实施例中，极柱320还设有注液孔321，固定件330设有通孔331，顶盖组件300还包括密封钉340。

具体的，注液孔321沿极柱320的厚度方向即沿Z轴方向贯穿极柱320，且与容置腔101和电池1000的外部均连通，沿注液孔321可向安装于容置腔101的电芯200注入电解液。本实施例中，注液孔321沿第一柱体320a和第二柱体320b的厚度方向也即沿Z轴方向均贯穿第一柱体320a和第二柱体320b。安装极柱320后，注液孔321与容置腔101连通，且与电芯200的卷芯孔210对应，利于快速向电芯200注满电解液。极柱320的材料通常比顶盖310的材料耐腐蚀，通过在极柱320设置注液孔321，能够解决现有在顶盖上设置注液孔容易出现注液孔堵塞的问题。

通孔331沿固定件330的厚度方向即沿Z轴方向贯穿固定件330，通孔331与注液孔321连通。

密封钉340穿设通孔331并密封注液孔321。在一些实施例中，至少部分密封钉340位于注液孔321，且密封注液孔321。本实施例中，密封钉340的材料为导电材料，密封钉340伸入极柱320的注液孔321后能够增加导电的横截面积，从而增加极柱320的过流能力，进而减少极柱320局部发热的问题。示例性的，密封钉340的材料为热膨胀的单程记忆合金。加热（如在70~150℃）后，密封钉340可发生高温相变，以实现密封钉340对注液孔321以及通孔331的强密封。具体的，密封钉340包括固定部分341和密封部分342，固定部分341安装于通孔331内，密封部分342与固定部分341连接，且密封注液孔321。本实施例中，固定部分341围绕密封部分342设置，固定部分341安装于通孔内时，围绕密封部分342的固定部分341均可抵持于通孔331的孔壁，使得固定部分341与通孔331安装更稳固。

本实施例还提供一种上述电池1000的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将极柱320安装于顶盖310的安装孔314，将极柱320与电芯200电连接；

步骤S2，将电芯200和顶盖310安装于容置腔101；

步骤S3，通过注液孔321注入电解液；

步骤S4，将固定件330安装于顶盖310，且环绕极柱320设置；

步骤S5，将密封钉340穿设通孔331并密封注液孔321；

步骤S6，对固定件330加热至预设温度，使得固定件330处于膨胀状态；

其中，步骤S3和步骤S4可调换顺序。

具体的，步骤S1中，采用焊接的方式，将极柱320与电芯200中的负极耳焊接，以实现极柱320与电芯200之间的电连接，或者将极柱320与转接片220焊接后，转接片220再与电芯200中的负极耳焊接，以实现极柱320与电芯200之间的电连接。

步骤S4中，将固定件330安装于顶盖310的凹槽315，且将极柱320穿设通孔331，以实现固定件330安装于极柱320与顶盖310之间。

步骤S6中，预设温度可为70~150℃。

本申请实施例提供一种电池1000的制备方法，先安装固定件330以夹持固定极柱320，从而提升极柱320与顶盖310之间装配的牢固度，再安装密封钉340以密封注液孔321，避免了因先安装密封钉340会对极柱320施力而导致极柱320下坠的问题，从而避免了极柱320与顶盖310脱离以及避免了极柱320下坠会对电芯200的负极耳施加压力而引起负极耳断裂的问题。

对顶盖组件300进行加热时，能够使得由热膨胀的单程记忆合金制成的固定件330能够在加热条件下发生膨胀，固定件330处于膨胀状态并抵持于顶盖310和极柱320的周侧面之间，以实现固定件330能够挤压顶盖310以及夹持极柱320，从而实现顶盖310、固定件330和极柱320之间的强密封。此外，由热膨胀的单程记忆合金制成的密封钉340能够在注液孔321内发生膨胀，以实现密封钉340对注液孔321的强密封。

在一些实施例中，还包括步骤S7，挤压壳体100形成凹陷部111，凹陷部111抵持顶盖310的周侧面以实现密封，其中步骤S6和步骤S7可以调换。通过挤压壳体100形成凹陷部111，使得凹陷部111抵持顶盖310的周侧面313，从而进一步实现壳体100与顶盖310之间的紧固密封，进而提升了电池1000的密封性。本申请实施例提供的制备方法，壳体100和顶盖310之间不需要进行焊接就能够实现壳体100与顶盖310之间的强密封，节约了至少一道焊接工序，简化了制备工艺，提升了电池1000的制备效率。

参阅图7和图8，图7示出了本申请第二实施例提供的电池1000的结构示意图，图8为图7所示电池1000中固定件330的结构放大图。

本实施例的电池1000的与第一实施例提供的电池1000的不同之处在于，本实施例的电池1000中的顶盖组件300中不含有密封钉340，且固定件330与第一实施例中的固定件330的结构不同。

本实施例中，固定件330密封注液孔321。具体的，固定件330包括夹持部分331和封堵部分332。封堵部分332固定于夹持部分331，并密封注液孔321。本实施例中，封堵部分332相对夹持部分331凸出。安装固定件330时，固定件330中夹持部分331安装于顶盖310的凹槽315，且环绕极柱320设置，至少部分封堵部分332位于注液孔321，且密封注液孔321。

此外，本实施例中固定件330的材料为热膨胀的单程记忆合金，通过加热固定件330，可同时使夹持部分331和封堵部分332发生膨胀，从而使得夹持部分331处于膨胀状态并抵持于顶盖310的凹槽315的槽侧壁和极柱320的周侧面之间，以实现夹持部分331能够挤压顶盖310以及夹持极柱320，从而实现顶盖310、固定件330和极柱320之间的强密封。此外，封堵部分332能够在注液孔321内发生膨胀，以实现封堵部分332对注液孔321的强密封。

参阅图9，图9示出了本申请第三实施例提供的电池1000的结构示意图。

第三实施例中的电池1000与第一实施例中电池1000的不同之处在于，第三实施例中的电池1000中极柱320为正极柱，正极柱与电芯200中的正极耳电连接。

具体的，本实施例的电池1000中还设有负极柱400。负极柱400安装于底壳120，且与电芯200的负极耳电连接。

以上所揭露的仅为本申请较佳实施例而已，当然不能以此来限定本申请之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本申请权利要求所作的等同变化，仍属于本申请所涵盖的范围。

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