一种动力电池顶盖结构及动力电池的制作方法

1.本实用新型属于动力电池的技术领域，具体涉及一种动力电池顶盖结构及动力电池。


背景技术：

2.随着现代社会的发展和人们环保意识的增强，越来越多的设备选择以锂电池作为电源，如手机、笔记本电脑、电动工具和电动汽车等等，这为锂电池的应用与发展提供了广阔的空间。其中，电动工具和电动汽车等所使用的锂电池一般称之为动力电池。
3.在动力电池中，一般会在顶盖中设置转接片，然而，此结构成本高，工序多，并且，转接片不仅会增加成本，还会因为厚度增加而使电芯内部空间造成缺陷。例如：现有专利存在一种动力电池，其方案中的转接片的底部与裸电芯的极耳连接，转接片的顶部与极柱的底部连接，不仅降低了加工的效率，还无法解决电池的安全性能低的问题。有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案，以保障电池的使用安全。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的之一在于：针对现有技术的不足，提供一种动力电池顶盖结构，不仅能够解决电池的安全性能低的问题，有效地避免了产生顶盖受损或爆炸等的安全风险，还提高了顶盖结构的空间利用率。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种动力电池顶盖结构，包括：
7.顶盖片；
8.第一极柱；
9.第二极柱，与所述第一极柱的极性相反；
10.所述第一极柱和所述第二极柱的至少之一设置有熔断部，所述第一极柱和所述第二极柱均包括本体部，所述本体部设置于所述顶盖片，所述熔断部连接于所述本体部，所述本体部通过所述熔断部连接有延伸部，所述延伸部用于与极耳连接。
11.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述熔断部的厚度为d1，所述本体部的厚度为d2，所述延伸部的厚度为d3，所述d1满足关系式
①
：d1＜d2和关系式
②
：d1＜d3。
12.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述本体部的厚度d2与所述延伸部的厚度d3相等，所述熔断部的厚度d1与所述本体部的厚度d2满足关系式：0.2≤d1/d2《1.0。
13.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述本体部的厚度d2与所述延伸部的厚度d3相等，所述熔断部的厚度d1与所述本体部的厚度d2满足关系式：0.4≤d1/d2≤0.8。
14.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述熔断部包括第一
熔断区和第二熔断区，所述第一熔断区和所述第二熔断区之间设置有缺口，所述缺口设置于所述本体部和所述延伸部之间。
15.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述本体部和所述延伸部之间设置有缺口，所述缺口与所述熔断部的侧部对应设置，所述缺口用于保障所述熔断部的快速熔断。
16.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述熔断部的上表面的面积或下表面的面积为3mm2～20mm2。
17.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述熔断部的表面设置有绝缘层。
18.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述熔断部与所述顶盖片之间设置有绝缘片，所述绝缘片设置有定位柱，所述定位柱与所述缺口配合连接，所述绝缘片设置于所述本体部，所述绝缘片用于隔开所述熔断部与所述顶盖片，所述定位柱用于提高极柱和所述绝缘片的装配稳定性。
19.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述绝缘片具有凸台、限位腔和透气孔，所述凸台设置于所述延伸部与所述顶盖片之间，所述延伸部设置于所述限位腔，所述限位腔连接于所述凸台，所述凸台收容于所述顶盖片的容纳腔，所述顶盖片设置有与所述透气孔对应的防爆阀，所述防爆阀用于使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生，所述透气孔用于确保电池的内压能够及时通过所述防爆阀进行泄压，确保所述防爆阀能够正常使用。
20.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述延伸部的厚度为0.2mm～15mm。
21.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述本体部、所述熔断部和所述延伸部为一体成型结构，或所述本体部和所述延伸部为一体成型结构。
22.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述第一极柱的所述本体部和所述第二极柱的所述本体部均设置有密封圈，所述本体部通过所述密封圈与所述顶盖片密封连接。
23.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述第一极柱的所述本体部和所述第二极柱的所述本体部均设置有上塑胶，所述本体部通过所述上塑胶与所述顶盖片密封连接。
24.作为本实用新型所述的一种动力电池顶盖结构的一种改进，所述本体部设置有第一凹槽，所述上塑胶设置有与所述第一凹槽对应匹配的第一凸块；所述顶盖片设置有第二凹槽，所述上塑胶设置有与所述第二凹槽对应匹配的第二凸块，其中，凸块用于与凹槽配合连接。
25.本实用新型的目的之二在于提供一种动力电池，包括如上所述的动力电池顶盖结构。
26.本实用新型的有益效果在于，本实用新型的动力电池顶盖结构包括顶盖片、第一极柱和第二极柱，其中，第一极柱和第二极柱的极性相反，第一极柱和第二极柱至少之一设置有熔断部，并且，第一极柱和第二极柱均包括本体部，本体部设置于顶盖片，熔断部连接于本体部，本体部通过熔断部连接有延伸部，延伸部用于连接电芯的极耳，当电芯的极耳与
极柱的回路电流过大时，熔断部能够高效发生熔断的现象，使熔断部断开电路，从而高效地切断了电芯的极耳与极柱的本体部的回路，同时，该顶盖结构连接电芯的极耳时能够省去连接片，从而有效地提高了电池的空间利用率。
附图说明
27.下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施方式的特征、优点和技术效果。
28.图1为本实用新型实施方式一的分解示意图。
29.图2为图1中a部分的放大图。
30.图3为本实用新型实施方式一的立体结构图。
31.图4为本实用新型实施方式一的顶盖结构连接于极耳的结构示意图。
32.图5为本实用新型实施方式一的第一极柱的侧视图。
33.图6为本实用新型实施方式一的侧视图。
34.图7为本实用新型实施方式一的第一极柱、第二极柱、上塑胶和顶盖片的分解示意图。
35.图8为本实用新型实施方式二的分解示意图。
36.图9为本实用新型实施方式二的熔断部和缺口的结构示意图。
37.图10为本实用新型实施方式三的熔断部和缺口的结构示意图。
38.图11为本实用新型实施方式三分解示意图。
39.其中，附图标记说明如下：
40.1-顶盖片；10-通孔；11-防爆阀；12-注液孔；13-容纳腔；14-安装台阶；101-第一凹槽；102-第二凹槽；
41.21-第一极柱；22-第二极柱；200-熔断部；201-本体部；202-延伸部；203-缺口；210-第一熔断区；220-第二熔断区；
42.d1-熔断部的厚度；d2-本体部的厚度；d3-延伸部的厚度；
43.3-极耳；
44.4-绝缘片；41-定位柱；42-凸台；43-限位腔；44-透气孔；45-卡扣；
45.5-密封圈；6-上塑胶；61-第一凸块；62-第二凸块；7-电芯。
具体实施方式
46.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。
47.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。
48.在实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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
机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。
49.此外，本技术实施例描述的动力电池顶盖结构及动力电池，均适用于各种使用电池的装置，其中，这些装置可以是车辆、手机、便携式装置、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具和电动工具等等。其中，车辆可以是燃油汽车、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；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等。
50.以下结合附图1～11对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
51.本实用新型为了解决转接片的顶部与极柱的底部连接不仅降低了加工的效率、还造成了电池的安全性能低的问题，而在动力电池顶盖结构的极柱直接设置熔断部，使得熔断部能够高效发生熔断，防止电池出现短路的现象，其中，本实用新型的熔断部在极柱的设置方式有多种，通过调整熔断部的设置方式以及尺寸大小等，从而使动力电池顶盖结构的极柱遇到大电流具有快速熔断和保护电池的优点。以下通过多个实施方式体现本实用新型的发明点。
52.实施方式一
53.一种动力电池顶盖结构，如图1～4所示，包括：
54.顶盖片1；
55.第一极柱21；
56.第二极柱22，与所述第一极柱21的极性相反；
57.第一极柱21和第二极柱22的至少之一设置有熔断部200，第一极柱21和第二极柱22均包括本体部201，本体部201设置于顶盖片1，熔断部200连接于本体部201，本体部201通过熔断部200连接有延伸部202，延伸部202用于与极耳3连接。
58.其中，第一极柱21可以为正极柱或负极柱，而在极柱的选材中，正极柱可以为铝极柱，负极柱的材料可以为铜(镀镍)，熔断部200可以设置于正极柱或负极柱，参见图4，当极耳3直接焊接于延伸部202时，能够省去连接片，提高顶盖结构的加工效率和空间利用率，并且，在顶盖结构的使用过程中，延伸部202与顶盖片1之间具有间距或延伸部202与顶盖片1绝缘设置，能够有效地防止电流直接从极柱的延伸部202流向顶盖片1，有利于提高顶盖结构的安全性，当回路中出现大电流影响电池的正常使用时，熔断部200能够在本体部201和延伸部202之间发生熔断现象，并可有效断开外部或内部短路产生的大电流，防止电池发生爆炸，提高电芯的安全性能。
59.而且，如图5所示，在本实用新型的动力电池顶盖结构中，熔断部200的厚度为d1，本体部201的厚度为d2，延伸部202的厚度为d3，熔断部200的厚度d1满足关系式
①
：d1＜d2和关系式
②
：d1＜d3，使得熔断部200相对于本体部201削薄及使得熔断部200相对于延伸部202削薄，此外，熔断部200的上表面的面积或下表面的面积为3mm2～20mm2，熔断部200的熔
断电流可以为15a～80a，使得顶盖结构的熔断部200具有优异的熔断性能。
60.优选地，在动力电池顶盖结构的装配过程中，可在熔断部200的表面设置绝缘层，即对熔断部200包覆绝缘膜或绝缘胶片，有利于提高熔断部200的表面的绝缘性和安全性。并且，绝缘片4的两侧设置有卡扣45，卡扣45与绝缘片4一体成型，卡扣45用于提高顶盖结构与电池外壳的装配稳定性。
61.在本实施方式中，参见图1和图2，在设置有熔断部200的第一极柱21中，第一极柱21包括本体部201和延伸部202，延伸部202连接于熔断部200，本体部201、熔断部200和延伸部202为一体成型结构；在另一个没有设置熔断部200的第二极柱22中，第二极柱22包括本体部201和延伸部202，延伸部202连接于本体部201，延伸部202和本体部201为一体成型结构，从而提高了两个极柱的使用稳定性。
62.如图5所示，当第一极柱21设置有熔断部200时，第一极柱21的本体部201通过熔断部200连接有延伸部202，延伸部202的厚度d3可以为0.2mm～15mm，其中，本体部201的厚度d2与延伸部202的厚度d3相等，熔断部200的厚度d1与本体部201的厚度d2满足关系式：0.2≤d1/d2《1.0，从而灵活地调整了熔断部200的熔断效率。
63.并且，参见图1和图6，本体部201设置有绝缘片4，绝缘片4的材料可以为塑胶、橡胶或硅胶，绝缘片4设置于熔断部200与顶盖片1之间，能够隔开熔断部200与顶盖片1，绝缘片4具有凸台42和限位腔43，凸台42设置于延伸部202与顶盖片1之间，延伸部202设置于限位腔43，其中，凸台42为中空结构，凸台42连接于限位腔43，凸台42容置于顶盖片1的容纳腔13中，凸台42不仅可以填充了顶盖片1与延伸部202的间距空间、防止电流直接从正极柱的延伸部202或负极柱的延伸部202流向顶盖片1、提高了顶盖片1与延伸部202之间的绝缘性能，还可以使绝缘片4、顶盖片1与延伸部202的装配更紧凑和更稳定，使得顶盖结构的空间利用率更高，同时，延伸部202的侧壁与限位腔43的侧壁抵接匹配，使得限位腔43的侧壁限位和包围延伸部202，从而提高了绝缘片4和第一极柱21的装配稳定性。
64.在本实用新型的动力电池顶盖结构中，为了提高其运行的安全性，绝缘片4具有透气孔44，顶盖片1设置有与透气孔44对应的防爆阀11，防爆阀11用于使电池自动快速泄压，避免电池爆炸导致安全事故的发生，透气孔44用于确保电池的内压能够及时通过防爆阀11进行泄压，确保防爆阀11能够正常使用，并且，顶盖片1既设置有注液孔12，也设置有2个通孔10作为极柱孔，用于使正极柱和负极柱贯穿装配于顶盖片1。
65.在本实用新型的动力电池顶盖结构中，第一极柱21的本体部201和第二极柱22的本体部201均设置有密封圈5，本体部201通过密封圈5与顶盖片1的通孔10密封连接，其中，本体部201的倒圆角、密封圈5的倒圆角和通孔10相配合，以提高本体部201和顶盖片1装配的气密性，密封圈5的材料可以为塑胶、橡胶或硅胶，使得密封圈5具有优异的绝缘性能，有效地防止了电流从本体部201流向顶盖片1。
66.在本实用新型的动力电池顶盖结构中，参见图6和图7，第一极柱21的本体部201和第二极柱22的本体部201均设置有上塑胶6，上塑胶6的材料可以为绝缘塑胶或导电塑胶，本体部201通过上塑胶6与顶盖片1的安装台阶14密封连接。其中，安装台阶14、通孔10和容纳腔13从上至下依次设置于顶盖片1，密封圈5和上塑胶6均为中空结构，并且，本体部201设置有第一凹槽101，上塑胶6设置有与第一凹槽101对应匹配的第一凸块61，从而提高了上塑胶6与极柱的装配稳定性，顶盖片1的安装台阶14设置有第二凹槽102，上塑胶6设置有与第二
凹槽102对应匹配的第二凸块62，从而有效地提高了上塑胶6与顶盖片1的装配稳定性。
67.实施方式二
68.本实施方式与实施方式一不同的是，参见图8和图9，第一极柱21设置有熔断部200，本体部201通过熔断部200连接有延伸部202，熔断部200包括第一熔断区210和第二熔断区220，第一熔断区210和第二熔断区220之间设置有缺口203，缺口203设置于本体部201和延伸部202之间。
69.而且，绝缘片4设置有2个定位柱41，2个定位柱41同时设置在绝缘片4的限位腔43，第一极柱21设置有2个缺口203，定位柱41与缺口203配合连接，使得缺口203与熔断部200对应设置于正极柱或负极柱。
70.此外，在第一极柱21中，延伸部202的厚度和熔断部200的厚度相等，延伸部202的厚度d3可以为0.2mm～15mm，并且，第一熔断区210和第二熔断区220的总的上表面面积或总的下表面面积为3mm2～20mm2，从而灵活地调整了熔断部200的熔断效率。
71.优选地，第一熔断区210的上表面面积和第二熔断区220的上表面面积相同，第一熔断区210的下表面面积和第二熔断区220的下表面面积相同。
72.本实施方式的其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。
73.实施方式三
74.本实施方式与实施方式一不同的是，参见图10和图11，第一极柱21设置有熔断部200，本体部201通过熔断部200连接有延伸部202，本体部201和延伸部202之间设置有缺口203，缺口203与熔断部200的侧部对应设置，熔断部200设置于2个缺口203之间。
75.而且，绝缘片4设置有4个定位柱41，4个定位柱41同时设置在绝缘片4的限位腔43，第一极柱21设置有4个缺口203，定位柱41与缺口203配合连接，使得缺口203与熔断部200对应设置于正极柱或负极柱。
76.在第一极柱21中，延伸部202的厚度与熔断部200的厚度相等，延伸部202的厚度d3可以为0.2mm～15mm，并且，熔断部200的上表面的面积或下表面的面积为3mm2～20mm2，从而灵活地调整了熔断部200的熔断效率。
77.本实施方式的其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。
78.实施方式四
79.本实施方式与实施方式一不同的是，第一极柱21和第二极柱22均设置有熔断部200，使得正极柱和负极柱同时设置有熔断部200，并且，两个极柱的本体部201均通过熔断部200连接于延伸部202，使得本体部201、熔断部200和延伸部202为一体成型结构。
80.本实施方式的其他结构均与实施方式一相同，这里不再赘述。
81.实施方式五
82.一种动力电池，包括电芯和实施方式一至四的任一种的动力电池顶盖结构，电芯具有正极耳和负极耳，正极柱的延伸部202连接于正极耳，负极柱的延伸部202连接于负极耳，在动力电池的运行过程中，由于两个极柱的至少之一设置有熔断部200，熔断部200能够在短路的情况下在极柱的本体部201和延伸部202之间发生熔断现象，并可有效断开外部或内部短路产生的大电流，防止了电池发生爆炸的风险，从而有效地提高了电芯的安全性能。
83.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技
术人员在本实用新型的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。