端盖组件、电池单体、电池以及用电装置的制作方法

[0001]
本申请涉及电池技术领域，特别是涉及一种端盖组件、电池单体、电池以及用电装置。


背景技术：

[0002]
由于可充放电的电池单体具有能量密度高、功率密度高、循环使用次数多、存储时间长等优点，在电动汽车上面已普遍应用。目前，电池单体的使用寿命制约着电池单体发展，因此对电池单体使用寿命的相关技术研究成为研究课题之一。


技术实现要素：

[0003]
本申请提供一种端盖组件、电池单体、电池以及用电装置，可以对电池单体补充电解液，有利于延长电池单体的使用寿命。
[0004]
一方面，本申请提出了一种端盖组件，用于电池单体，端盖组件包括端盖、防护件以及密封盖。端盖包括本体部、凸出部以及注液孔。凸出部设置于本体部。注液孔贯穿本体部和凸出部。防护件设置于注液孔内。密封盖连接于凸出部远离本体部的端部并且密封注液孔。
[0005]
根据本申请一个方面的一个实施例，防护件包括第一端面、第二端面以及贯通孔，沿注液孔的轴向，第一端面和第二端面相对设置，贯通孔贯穿第一端面和第二端面。
[0006]
根据本申请一个方面的一个实施例，贯通孔的数量为两个以上；和/或，贯通孔的直径为0.1毫米至0.5毫米。
[0007]
根据本申请一个方面的一个实施例，沿注液孔的轴向，防护件与密封盖间隔设置。
[0008]
根据本申请一个方面的一个实施例，防护件朝向密封盖的表面不超出本体部设置凸出部的表面。
[0009]
根据本申请一个方面的一个实施例，防护件为柔性结构体；和/或，防护件远离密封盖的端部为锥形。
[0010]
根据本申请一个方面的一个实施例，防护件朝向密封盖的表面设置连接部。
[0011]
根据本申请一个方面的一个实施例，防护件与注液孔过盈配合。
[0012]
根据本申请一个方面的一个实施例，注液孔包括第一孔段、第二孔段以及过渡面，第一孔段靠近密封盖，第一孔段的直径大于第二孔段的直径，在第一孔段和第二孔段之间形成过渡面，防护件包括杆部以及环形凸缘，至少部分杆部插接于第二孔段，环形凸缘搭接于过渡面。
[0013]
根据本申请实施例的端盖组件应用于电池单体时，在端盖与壳体完成连接后，可以通过端盖上的注液孔向电池单体内注入电解液。完成注液工序后，将防护件插入注液孔。然后再将密封盖与凸出部密封连接。在电池单体后期使用预定时间后，需要对电池单体补充电解液。首先将密封盖与凸出部相连接的部分切割分离。在完成切割工序后，对切割后的位置进行除尘，然后取出注液孔内的防护件。通过注液孔向电池单体内补充电解液。在完成
补液工序后，使用新的密封盖与端盖相连接并重新密封注液孔，从而电池单体可以再次正常使用，有利于延长电池单体的使用寿命。
[0014]
另一个方面，本申请还提供一种电池单体，其中，包括如上述实施例的端盖组件。
[0015]
另一个方面，本申请提供一种电池，其中，包括如上述实施例的电池单体。
[0016]
再一个方面，本申请提供一种用电装置，其中，包括如上述实施例的电池单体，电池单体用于提供电能。
附图说明
[0017]
下面将参考附图来描述本申请示例性实施例的特征、优点和技术效果。
[0018]
图1是本申请一实施例公开的一种车辆的结构示意图；
[0019]
图2是本申请一实施例公开的一种电池的分解结构示意图；
[0020]
图3是本申请一实施例公开的一种电池模块的结构示意图；
[0021]
图4是本申请一实施例公开的一种电池单体的分解结构示意图；
[0022]
图5是本申请一实施例公开的一种端盖组件的俯视结构示意图；
[0023]
图6是图5中沿a-a方向的剖视结构示意图；
[0024]
图7是图6中b处放大示意图；
[0025]
图8是本申请一实施例公开的一种完成补液的后端盖组件局部剖视结构示意图；
[0026]
图9是本申请另一实施例公开的一种端盖组件的局部剖视结构示意图；
[0027]
图10是本申请又一实施例公开的一种端盖组件的局部剖视结构示意图；
[0028]
图11是本申请另一实施例公开的一种完成补液的后端盖组件局部剖视结构示意图。
[0029]
在附图中，附图未必按照实际的比例绘制。
[0030]
标记说明：
[0031]
1、车辆；1a、马达；1b、控制器；
[0032]
10、电池；
[0033]
20、电池模块；
[0034]
30、电池单体；31、壳体；32、电极组件；321、主体部；322、极耳；
[0035]
40、端盖组件；
[0036]
50、端盖；51、本体部；52、凸出部；53、注液孔；531、第一孔段；532、第二孔段；533、过渡面；
[0037]
60、电极端子；
[0038]
70、转接构件；
[0039]
80、防护件；80a、杆部；80b、环形凸缘；81、第一端面；82、第二端面；83、贯通孔；84、连接部；
[0040]
90、密封盖；
[0041]
x、轴向。
具体实施方式
[0042]
下面结合附图和实施例对本申请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申请的原理，但不能用来限制本申请的范围，即本申请不限于所描述的实施例。
[0043]
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。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。
[0044]
在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0045]
在本申请的描述中，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申请中的具体含义。
[0046]
申请人在注意到电池单体使用寿命较短以及电池单体无法重复使用的问题之后，对电池单体的各个结构进行研究分析。申请人发现电池单体的电解液存在不可逆的反应消耗，从而导致电池单体使用容量下降。同时，如果可以补充电解液，将能够有效减缓电池单体容量降低的程度。然而，由于现有电池单体的结构设计需要考虑安全、密封等因素，电池单体的注液口注液完成后采用焊接进行密封，以保证外界水汽或颗粒不会进入电池单体内部影响电池单体的使用，而焊接后如需拆解密封结构，将会对电池单体的结构产生破坏，再次密封难度大，因此对完成组装的电池单体难以进行补液操作。
[0047]
基于申请人发现的上述问题，申请人对电池单体的结构进行改进，实现电池单体的补液，下面对本申请实施例进行进一步描述。
[0048]
为了更好地理解本申请，下面结合图1至图11对本申请实施例进行描述。
[0049]
本申请实施例提供一种使用电池10作为电源的用电装置。该用电装置可以但不仅限于为车辆、船舶或飞行器等。参见图1所示，本申请的一个实施例提供一种车辆1。车辆1可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车。新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。在本申请一实施例中，车辆1可以包括马达1a、控制器1b以及电池10。控制器1b用来控制电池10为马达1a供电。马达1a通过传动机构与车轮连接，从而驱动车辆1行进。电池10可以作为车辆1的驱动电源，替代或部分地替代燃油或天然气为车辆1提供驱动动力。在一个示例中，在车辆1的底部或车头或车尾可以设置电池10。电池10可以用于为车辆1供电。在一个示例中，电池10可以作为车辆1的操作电源，用于车辆1的电路系统。可选地，电池10可以用于车辆1的启动、导航和运行时的工作用电需求。
[0050]
参见图2所示，电池10可以包括两个以上的电池模块。在一些可选的实施例中，电池10还包括箱体。电池模块20设置于箱体内。两个以上的电池模块20排列布置于箱体内。箱体的类型不受限制。箱体可为框状箱体、盘状箱体或盒状箱体等。可选地，箱体包括用于容纳电池模块20的下箱体和与下箱体盖合的上箱体。上箱体和下箱体盖合后形成容纳电池模
块20的容纳部。在其他可选的实施例中，电池10包括箱体和直接设置于箱体内的多个电池单体。可选地，电池10也可以包括一个电池模块20。
[0051]
参见图3所示，电池模块20包括两个以上的电池单体30。电池模块20的设置方式有多种。在一个实施例中，电池模块20包括容纳部和位于容纳部内的两个以上的电池单体30。两个以上的电池单体30在容纳部内并排设置。容纳部的设置方式有多种，例如容纳部包括外壳和盖设于外壳处的盖板；或者，容纳部包括相继围合连接的侧板和端板；或者，容纳部包括相对设置的两端板及环绕于端板和电池单体30外的箍带。
[0052]
参见图4所示，本申请实施例的电池单体30包括壳体31以及设置于壳体31内的电极组件32。本申请实施例的壳体31为方形结构或其他形状。壳体31具有容纳电极组件32和电解液的内部空间以及与内部空间相连通的开口。壳体31可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。本申请实施例的电极组件32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堆叠或卷绕形成，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。正极片和负极片均包括涂覆区和未涂覆区，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在负极片的涂覆区上。在涂覆区上，活性物质被涂覆在由薄板金属箔形成的集流体上，在未涂覆区上没有涂覆活性物质。经过卷绕或者堆叠之后，电极组件32包括两个极耳322，即正极耳和负极耳。正极片的涂覆区和负极片的涂覆区形成主体部321。正极片的未涂覆区层叠形成正极耳，而负极片的未涂覆区层叠形成负极耳。本申请实施例中，主体部321具有沿长度方向的相对设置的两个端面，正极耳和负极耳分别从主体部321的一个端面上延伸出。
[0053]
继续参见图4所示，本申请实施例的电池单体30还包括与壳体31密封连接的端盖组件40。端盖组件40包括端盖50、电极端子60和转接构件70。电极端子60通过转接构件70与电极组件32的极耳322电连接。参见图5所示，电极端子60设置于端盖50上。电极端子60的外形可以是圆形，也可以是方形，这里不做限定。
[0054]
参见图6和图7所示，端盖50包括本体部51、凸出部52以及注液孔53。端盖50的本体部51用于与壳体连接。凸出部52设置于本体部51。可选地，凸出部52的高度为2毫米至6毫米。注液孔53贯穿本体部51和凸出部52。通过注液孔53可以向壳体31内注入电解液。端盖组件40还包括防护件80以及密封盖90。防护件80设置于注液孔53内，以堵塞注液孔53。密封盖90连接于凸出部52远离本体部51的端部并且被配置为密封注液孔53。在一个示例中，密封盖90的材料和凸出部52的材料相同，两者可以通过焊接的方式连接。或者，密封盖90和凸出部52粘接连接。密封盖90可以为如图7所示的板状，也可以是其他形状，只要其能满足与凸出部52的连接即可。
[0055]
本申请实施例的端盖组件40应用于电池单体30时，在端盖50与壳体31完成连接后，可以通过端盖50上的注液孔53向电池单体30内注入电解液。完成注液工序后，将防护件80放置于注液孔53内。然后再将密封盖90与凸出部52密封连接。在电池单体30使用预定时间后，需要对电池单体30补充电解液。首先将密封盖90与凸出部52相连接的部分切割分离。在完成切割工序后，对切割后的位置进行除尘，然后取出注液孔53内的防护件80。通过注液孔53向电池单体30内补充电解液。参见图8所示，在完成补液工序后，使用新的密封盖90与端盖50相连接并重新密封注液孔53，从而电池单体30可以再次正常使用，有利于延长电池
单体30的使用寿命。由于注液孔53内设置防护件80，因此在切割过程中产生的碎屑或粉尘会被防护件80阻挡，从而降低碎屑或粉尘通过注液孔53进入电池单体30内的可能性，进而降低碎屑或粉尘导致电极组件的第一极片和第二极片发生短路的可能性，提高完成补液工序的电池单体30的使用安全性。
[0056]
在一个实施例中，参见图9所示，防护件80包括第一端面81、第二端面82以及贯通孔83。沿注液孔53的轴向x，第一端面81和第二端面82相对设置。第一端面81靠近密封盖90。贯通孔83贯穿第一端面81和第二端面82。在电池单体30使用一定时间后，电池单体30内部可能会产生气体而使得电池单体30内部压力变大。在凸出部52被切割后，电池单体30可以通过贯通孔83泄压，使得电池单体30与外部压力达到平衡，降低防护件80被气体顶出注液孔53发生防护失效而导致碎屑或粉尘从注液孔53进入电池单体30内的可能性。在一个示例中，贯通孔83的数量为两个以上，从而使得电池单体30与外部压力可以在更短时间内达到平衡。在一个示例中，贯通孔83的直径为0.1毫米至0.5毫米。贯通孔83的直径小于0.1毫米，会导致排气速率较慢，使得电池单体30与外部压力实现平衡所需的时间较长，存在防护件80被顶出的风险。贯通孔83的直径大于0.5毫米，会导致防护效果变差，存在碎屑或粉尘从贯通孔83掉落到电池单体30内部的可能性。
[0057]
继续参见图9所示，防护件80为柔性结构体，便于通过挤压防护件80而将防护件80压入注液孔53，并且防护件80在自身弹性回复力的作用下，防护件80可以与注液孔53的孔壁形状相匹配适应。防护件80远离密封盖90的端部为锥形，从而第二端面82为锥形面，以便于防护件80顺利快速地装入注液孔53内。在一个示例中，防护件80与注液孔53过盈配合。防护件80与注液孔53的孔壁之间保持预紧力，从而一方面，在电池单体30使用过程中，防护件80不易从注液孔53脱落而进入电池单体30内部；另一方面，防护件80与注液孔53的孔壁可以紧密贴合，降低碎屑或粉尘进入防护件80与注液孔53的孔壁之间的可能性。防护件80与注液孔53通过过盈配合方式实现连接，使得两者组装过程简便高效，提高组装工作效率。
[0058]
在一个实施例中，参见图10所示，沿注液孔53的轴向x，防护件80与密封盖90间隔设置。防护件80与密封盖90之间形成空腔，从而在切割凸出部52时，降低切割到防护件80的可能性。贯通孔83连通该空腔和电池单体30内部空间。在一个示例中，防护件80朝向密封盖90的表面不超出本体部51设置凸出部52的表面，从而可以将沿着本体部51的表面在凸出部52根部进行切割，以将凸出部52凸出于本体部51的部分切割分离，并且不易切割到防护件80。在一个示例中，防护件80朝向密封盖90的表面设置连接部84。防护件80的连接部84便于与拆卸工具连接，从而使用拆卸工具可以容易地将防护件80从注液孔53取出。可选地，连接部84为凸柱，方便拆卸工具夹持连接部84以对防护件80施加拉力将防护件80从注液孔53拔出。在一个示例中，参见图10所示，注液孔53包括第一孔段531、第二孔段532以及过渡面533。第一孔段531靠近密封盖90，而第二孔段532远离密封盖90。第一孔段531的直径大于第二孔段532的直径，从而在第一孔段531和第二孔段532之间形成过渡面533。防护件80包括杆部80a以及环形凸缘80b。至少部分杆部80a插接于第二孔段532，而环形凸缘80b搭接于过渡面533，从而过渡面533通过环形凸缘80b对防护件80形成限位约束，降低防护件80直接从注液孔53中脱落而进入电池单体30的可能性。在一个示例中，凸出部52远离本体部51的端部具有凹部。至少部分密封盖90容纳于凹部内。参见图11所示，在需要对电池单体30补充电解液后，可以选择使用与第一孔段531形状相匹配的密封盖90放入第一孔段531内。密封盖
90搭接于过渡面533上，从而过渡面533为密封盖90提供定位和限位，提高安装密封盖90的位置准确性和连接便利性。密封盖90的表面不超出本体部51的表面。
[0059]
本申请实施例的端盖组件40应用于电池单体30后，电池单体30可以在使用预定时间后重新补充电解液。在补充电解液时，首先将密封盖90与凸出部52相连接的部分切割分离。设置于注液孔53内的防护件80可以阻挡在切割过程中产生的碎屑或粉尘，从而降低碎屑或粉尘通过注液孔53进入电池单体30内的可能性，进而降低碎屑或粉尘导致电极组件的第一极片和第二极片发生短路的可能性，提高完成注液工序的电池单体30的使用安全性。
[0060]
虽然已经参考优选实施例对本申请进行了描述，但在不脱离本申请的范围的情况下，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。本申请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。