二次电池以及电池模组论文和设计-胡飞

全文摘要

本实用新型涉及一种二次电池以及电池模组。二次电池包括：壳体，包括底板以及与底板相连接的侧板，底板和侧板形成容纳孔以及与容纳孔相连通的开口，开口与底板沿容纳孔的轴向相对应设置，底板的厚度大于侧板的厚度；顶盖组件，与侧板密封连接以盖闭开口；电极组件，设置于容纳孔内，电极组件包括两个以上的电极单元，电极单元由第一极片、第二极片和隔膜卷绕形成，且具有宽面和窄面，两个以上的电极单元沿轴向层叠，并且每个电极单元的宽面与底板相对应设置，每个电极单元的窄面朝向侧板。本实用新型实施例的二次电池在自身厚度方向上的膨胀量较小或无膨胀量，从而在成组形成电池模组时对外部固定件的刚度和强度要求较低，有利于提高能量密度。

主设计要求

1.一种二次电池，其特征在于，包括：壳体，所述壳体包括底板以及与所述底板相连接的侧板，所述底板和所述侧板形成容纳孔以及与所述容纳孔相连通的开口，所述开口与所述底板沿所述容纳孔的轴向相对应设置，所述底板的厚度大于所述侧板的厚度；顶盖组件，所述顶盖组件与所述侧板密封连接以盖闭所述开口；电极组件，所述电极组件设置于所述容纳孔内，所述电极组件包括两个以上的电极单元，所述电极单元包括第一极片、第二极片和隔膜，所述电极单元具有宽面和窄面，两个以上的所述电极单元沿所述轴向层叠，并且每个所述电极单元的所述宽面与所述底板相对设置，每个所述电极单元的所述窄面朝向所述侧板。

设计方案

1.一种二次电池，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体包括底板以及与所述底板相连接的侧板，所述底板和所述侧板形成容纳孔以及与所述容纳孔相连通的开口，所述开口与所述底板沿所述容纳孔的轴向相对应设置，所述底板的厚度大于所述侧板的厚度；

顶盖组件，所述顶盖组件与所述侧板密封连接以盖闭所述开口；

电极组件，所述电极组件设置于所述容纳孔内，所述电极组件包括两个以上的电极单元，所述电极单元包括第一极片、第二极片和隔膜，所述电极单元具有宽面和窄面，两个以上的所述电极单元沿所述轴向层叠，并且每个所述电极单元的所述宽面与所述底板相对设置，每个所述电极单元的所述窄面朝向所述侧板。

2.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述宽面的宽度与所述底板的厚度的比值大于等于20并且小于等于69。

3.根据权利要求2所述的二次电池，其特征在于，所述宽面的宽度为40mm至60mm，所述底板的厚度为0.87mm至1.8mm。

4.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述底板的厚度与所述电极组件的高度为正相关。

5.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，相邻两圈所述第一极片之间具有与所述窄面位置对应的第一间隙以及与所述宽面位置对应的第二间隙，所述第一间隙的尺寸大于所述第二间隙的尺寸。

6.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，相邻两圈所述第一极片之间具有与所述窄面位置对应的第一间隙，所述第一间隙的尺寸为5um至50um。

7.根据权利要求1所述的二次电池，其特征在于，所述侧板包括两个沿所述二次电池的厚度方向相对设置的第一板件以及两个用于连接两个所述第一板件的第二板件，所述第一板件与所述窄面相对应设置，所述第二板件与所述电极单元的卷绕端面相对应设置，所述第一板件的厚度小于所述第二板件的厚度。

8.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述窄面与所述第一板件之间具有第三间隙，所述第三间隙的尺寸为0.3mm至0.9mm。

9.根据权利要求7所述的二次电池，其特征在于，所述卷绕端面与所述第二板件之间具有第四间隙，所述第四间隙的尺寸为0.3mm至0.9mm。

10.根据权利要求1至9任一项所述的二次电池，其特征在于，所述顶盖组件与所述电极组件之间间隔设置以形成第一缓冲间隙，所述第一缓冲间隙用于缓冲所述电极组件的膨胀变形量。

11.根据权利要求10所述的二次电池，其特征在于，所述第一缓冲间隙的高度为0.5mm至12mm。

12.根据权利要求10所述的二次电池，其特征在于，在所述轴向上，所述第一缓冲间隙的高度和所述电极组件的高度比值为0.05至0.3。

13.根据权利要求1至9任一项所述的二次电池，其特征在于，所述底板与所述电极组件之间间隔设置以形成第二缓冲间隙，所述第二缓冲间隙用于缓冲所述电极组件的膨胀变形量。

14.一种电池模组，其特征在于，包括两个以上的如权利要求1至13任一项所述的二次电池，两个以上的所述二次电池并排设置。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种二次电池以及电池模组。

背景技术

随着技术的发展，二次电池应用范围越来越广，涉及生产或生活。二次电池也称动力电池，为可再充电电池。二次电池被广泛地使用。低容量的二次电池可用于小型电动车辆，高容量的二次电池可用于大型电动车辆，例如混合动力汽车或电动汽车。二次电池成组使用时，需要使用汇流排将每个二次电池串联或并联。通常汇流排与二次电池的正极和负极焊接连接。电池模组包括多个二次电池以及用于固定多个二次电池的连接件。

二次电池主要包括壳体、电极组件、集流构件以及顶盖组件。其中，电极组件是由正极极片、负极极片和隔离膜卷绕或堆叠而成。现有技术中，二次电池在一些情况下其所包括的电极组件自身会发生膨胀，从而会向外部释放很大的膨胀力。

由于电池模组所包括的多个二次电池沿一方向并排设置，而电极组件释放的膨胀力沿二次电池的排布方向，因此多个二次电池所包括的电极组件释放的膨胀力叠加后会形成较大的合力，从而不仅会导致二次电池的电性能恶化，而且要求连接件具有较高的结构强度来约束抵消膨胀力，这就需要通过增大连接件的体积得以实现，进而降低了二次电池能量密度和空间利用率。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种二次电池以及电池模组。二次电池在自身厚度方向上的膨胀量较小，从而在成组形成电池模组时对外部固定件的刚度和强度要求较低，有利于提高能量密度。

一方面，本实用新型实施例提出了一种二次电池，包括：

壳体，壳体包括底板以及与底板相连接的侧板，底板和侧板形成容纳孔以及与容纳孔相连通的开口，开口与底板沿容纳孔的轴向相对应设置，底板的厚度大于侧板的厚度；顶盖组件，顶盖组件与侧板密封连接以盖闭开口；电极组件，电极组件设置于容纳孔内，电极组件包括两个以上的电极单元，电极单元由第一极片、第二极片和隔膜卷绕形成，电极单元具有宽面和窄面，两个以上的电极单元沿轴向层叠，并且每个电极单元的宽面与底板相对应设置，每个电极单元的窄面朝向侧板。

根据本实用新型实施例的一个方面，宽面的宽度与底板的厚度的比值大于等于20并且小于等于69。

根据本实用新型实施例的一个方面，宽面的宽度为40mm至60mm，底板的厚度为0.87mm至1.8mm。

根据本实用新型实施例的一个方面，底板的厚度与电极组件的高度为正相关。

根据本实用新型实施例的一个方面，相邻两层第一极片之间具有与窄面位置对应的第一间隙以及与宽面位置对应的第二间隙，第一间隙的尺寸大于第二间隙的尺寸。

根据本实用新型实施例的一个方面，相邻两层第一极片之间具有与窄面位置对应的第一间隙，第一间隙的尺寸为5um至50um。

根据本实用新型实施例的一个方面，侧板包括两个沿二次电池的厚度方向相对设置的第一板件以及两个用于连接两个第一板件的第二板件，第一板件与窄面相对应设置，第二板件与电极单元的卷绕端面相对应设置，第一板件的厚度小于第二板件的厚度。

根据本实用新型实施例的一个方面，窄面与第一板件之间具有第三间隙，第三间隙的尺寸为0.3mm至0.9mm。

根据本实用新型实施例的一个方面，卷绕端面与第二板件之间具有第四间隙，第四间隙的尺寸为0.3mm至0.9mm。

根据本实用新型实施例的一个方面，顶盖组件与电极组件之间间隔设置以形成第一缓冲间隙，第一缓冲间隙用于缓冲电极组件膨胀变形量。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一缓冲间隙的高度为0.5mm至12mm。

根据本实用新型实施例的一个方面，在轴向上，第一缓冲间隙的高度和电极组件的高度比值为0.05至0.3。

根据本实用新型实施例的一个方面，底板与电极组件之间间隔设置以形成第二缓冲间隙，第二缓冲间隙用于缓冲电极组件膨胀变形量。

根据本实用新型实施例的二次电池，其包括具有容纳孔的壳体、设置于容纳孔内的电极组件。本实施例的电极单元发生膨胀时，电极单元主要在容纳孔的轴向上发生膨胀，从而电极单元能够释放沿容纳孔的轴向的膨胀力，而在厚度方向上释放的膨胀力较小，进而不会对壳体的侧板产生过大的压应力。这样，在本实施例的两个以上的二次电池沿自身厚度方向并排设置组装形成电池模组时，由于每个二次电池发生膨胀时所产生的主要膨胀力与厚度方向相交，因此各个二次电池产生的主要膨胀力不会在厚度方向上累积并形成较大的合力。在使用外部固定件固定包括两个以上的本实施例的二次电池的电池模组时，对固定件自身的刚度和强度要求较低，从而有利减小固定件的体积或重量，进而有利于提高二次电池和电池模组整体的能量密度和空间利用率。

另一个方面，根据本实用新型实施例提供一种电池模组，包括两个以上的如上述实施例的二次电池，两个以上的二次电池并排设置。

附图说明

下面将通过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的电池模组的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例的二次电池的分解结构示意图；

图3是本实用新型一实施例的电极单元的结构示意图；

图4是本实用新型一实施例的二次电池的剖视结构示意图；

图5是本实用新型另一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是本实用新型又一实施例的二次电池的剖视结构示意图。

在附图中，附图并未按照实际的比例绘制。

标记说明：

10、二次电池；

11、壳体；11a、容纳孔；111、底板；112、侧板；112a、第一板件；112b、第二板件；

12、电极组件；121、电极单元；12a、第一极片；12b、第二极片；12c、隔膜；12d、第一间隙；12e、第二间隙；12f、第三间隙；12g、第四间隙；121a、宽面；121b、窄面；121c、卷绕端面；

13、顶盖组件；131、顶盖板；132、电极端子；

14、第一缓冲间隙；

15、第二缓冲间隙；

20、电池模组；

X、宽度方向；Y、厚度方向；Z、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”的含义是两个或两个以上；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”、“第三”、“第四”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。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图7根据本实用新型实施例的二次电池10以及电池模组20进行详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例还提供一种电池模组20，其包括：两个以上的本实施例的二次电池10以及用于连接两个二次电池10的汇流排。两个以上的二次电池10沿同一方向并排设置。汇流排的一端与两个二次电池10中的一个二次电池10连接固定，另一端与另一个二次电池10连接固定。本实施例的两个以上的二次电池10能够沿自身厚度方向Y并排设置以形成电池模组20。

参见图2所示，本实用新型实施例的二次电池10包括壳体11、设置于壳体11内的电极组件12以及与壳体11密封连接的顶盖组件13。

本实施例的壳体11可以是四棱柱体形状或其他形状。壳体11具有容纳电极组件12和电解液的内部空间。壳体11可以由例如铝、铝合金或塑料等材料制造。壳体11包括底板111以及与底板111相连接的侧板112。底板111和侧板112形成容纳孔11a以及与容纳孔11a相连通的开口。开口与底板111沿容纳孔11a的轴向Z相对应设置，容纳孔11a的轴向Z与容纳孔11a的延伸方向平行。底板111的厚度M(参见图4所示)大于侧板112的厚度。电极组件12设置于容纳孔11a内。顶盖组件13与侧板112密封连接以盖闭开口，从而将电极组件12密封于壳体11内。在一个示例中，顶盖组件13包括顶盖板131和电极端子132。顶盖板131和电极端子132均位于电极组件13沿轴向Z的一侧。顶盖组件13通过顶盖板131密封连接于壳体11。电极端子132设置于顶盖板131并且与电极组件13电连接。

参见图3所示，电极单元121由第一极片12a、第二极片12b和隔膜12c卷绕形成。电极单元121整体呈扁平状结构体。电极单元121具有宽面121a和窄面121b。本实施例的电极组件12包括两个以上的电极单元121。两个以上的电极单元121沿容纳孔11a的轴向Z层叠，并且每个电极单元121的宽面121a与底板111相对应设置，而每个电极单元121的窄面121b朝向侧板112。容纳孔11a的轴向Z与二次电池10的厚度方向Y相交。电极单元121包括主体部和极耳。隔膜12c是介于第一极片12a和第二极片12b之间的绝缘体。本实施例的电极单元121由隔膜12c、第一极片12a和第二极片12b卷绕形成。在本实施例中，示例性地以第一极片12a为正极片，第二极片12b为负极片进行说明。同样地，在其他的实施例中，第一极片12a还可以为负极片，而第二极片12b为正极片。另外，正极活性物质被涂覆在正极片的涂覆区上，而负极活性物质被涂覆到负极片的涂覆区上。从主体部延伸出的多个未涂覆区则作为极耳。电极单元121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；负极耳从负极片的涂覆区延伸出。在二次电池10生产制造过程的电解液浸润工序或者后期使用过程中，本实施例的电极单元121所包括的活性物质层会发生膨胀，从而导致电极单元121整体发生膨胀。可选地，本实施例的电极单元的容量为100Ah至180Ah。

本实用新型实施例的二次电池10包括具有容纳孔11a的壳体11、设置于容纳孔11a内的电极组件12。本实施例的电极单元121发生膨胀时，电极单元121主要在容纳孔11a的轴向Z上发生膨胀，从而电极单元121能够释放沿容纳孔11a的轴向Z的膨胀力，而在厚度方向Y上释放的膨胀力较小，进而不会对壳体11的侧板112产生过大的压应力。这样，在本实施例的两个以上的二次电池10沿自身厚度方向Y并排设置组装形成电池模组20时，由于每个二次电池10发生膨胀时所产生的主要膨胀力与厚度方向Y相交，因此各个二次电池10产生的主要膨胀力不会在厚度方向Y上累积并形成较大的合力。在使用外部固定件固定包括两个以上的本实施例的二次电池10的电池模组20时，对固定件自身的刚度和强度要求较低，从而有利减小固定件的体积或重量，进而有利于提高二次电池10和电池模组20整体的能量密度和空间利用率。

本实用新型实施例的电极单元121在不受壳体11约束的情况下发生膨胀时，电极单元121包括的宽面121a和窄面121b的膨胀量不同，并且宽面121a的膨胀量大于窄面121b的膨胀量。但是当电极单元121被装入壳体11后，本实施例的壳体11的底板111与电极单元121的宽面121a相对应设置，而侧板112与窄面121b相对应设置。在电极单元121发生膨胀时，电极单元121受到壳体11的约束，使得电极单元121的宽面121a施加于底板111上应力大于窄面121b施加于侧板112上的应力。由于本实施例的底板111厚度大于侧板112的厚度，因此底板111的变形量小于侧板112的变形量，从而能够限制电极单元121的膨胀量，减少电极单元121在宽面121a和窄面121b各个区域膨胀程度的差异，进而有利于保证电极单元121各区域的浸润一致性，有效提升浸润效果，提高二次电池10的电气性能。

本实施例的电极单元121的宽面121a的宽度C(参见图3所示)与底板111的厚度M的比值大于等于20并且小于等于69。在电极单元121发生膨胀后，电极单元121的宽面121a会沿容纳孔11a的轴向Z隆起从而具有一定的弧度。当C\/M>69时，宽面121a的宽度C较大，即在电极单元121自身厚度不变的情况下，电极单元121发生膨胀时，其所包括的宽面121a对底板111的作用力越大，并且由于底板111的厚度M较小，从而导致底板111无法对宽面121a进行有效约束，进而导致底板111变形程度严重和电极单元121膨胀量较大，使得电极单元121最外层第一极片12a或12b因应力集中而发生断裂；当C\/M＜20时，底板111的厚度M较大，从而自身不易发生变形，从而底板111虽然对宽面121a可以进行约束，但同时也对电极单元121的宽面121a施加了较大的反作用力，并且由于宽面121a的宽度C较小，即在电极单元121自身厚度不变的情况下，使得电极单元121的窄面121b对宽面121a的束缚拉应力在电极单元121厚度方向Y上的分力越大，从而使得电极单元121所包括的第一极片12a、隔膜12c以及第二极片12b彼此之间的间隙变小，进而导致宽面121a相对应的第一极片12a、隔膜12c以及第二极片12b彼此之间的间隙内的电解液会被挤压排出，严重时可导致间隙内无电解液，易于产生析锂现象。电极单元121的宽面121a的宽度C与底板111的厚度M的比值在上述范围时，能够平衡电极单元121的膨胀量和电极单元121的浸润效果，以此提升二次电池10的电气性能。在一个实施例中，宽面121a的宽度为40mm至60mm，底板111的厚度M为0.87mm至1.8mm。

本实施例的底板111的厚度M与电极组件12的高度T(参见图4所示)为正相关。这里，正相关指的是底板111的厚度M与电极组件12的高度T呈正比例关系。底板111的厚度M越大，则电极组件12的高度T越大。底板111的厚度M越小，则电极组件12的高度T越小。这样，本实施例的二次电池10能够兼顾能量密度的要求和对电极单元121膨胀力的约束要求。在能量密度和约束膨胀力两个方面有效保持均衡。

参见图3所示，本实施例的卷绕形成的电极单元121在自身径向上形成多层第一极片12a。相邻两层第一极片12a之间具有与窄面121b位置对应的第一间隙12d。相邻两层第一极片12a之间具有与宽面121a位置对应的第二间隙12e。这里，第一间隙12d的尺寸L1以及第二间隙12e的尺寸L2均指的是隔膜12c与第一极片12a之间的间隙以及隔膜12c与第二极片12b之间的间隙之和。在电极单元121的第一极片12a或第二极片12b上涂覆的活性物质发生膨胀时，由于膨胀力的作用，每层第一极片12a会沿电极单元121的径向发生位移，而第一间隙12d和第二间隙12e均能够吸收每层第一极片12a的位移量，因此有效减小电极单元121的窄面121b和宽面121a的膨胀位移量，从而有效减小电极单元121整体在各个方向上释放出的膨胀力。在一个实施例中，第一间隙12d的尺寸L1大于第二间隙12e的尺寸L2，从而相对于第二间隙12e，第一间隙12d能够更大程度地吸收第一极片12a膨胀位移量，电极单元121的窄面121b的膨胀位移量小于电极单元121的宽面121a的膨胀位移量。在一个实施例中，第一间隙12d和第二间隙12e由相同的两层第一极片12a形成。在一个实施例中，第一间隙12d的尺寸L1为5um至50um。当第一间隙12d的尺寸L1小于5um，电极单元121发生膨胀时，电极单元121的窄面121b会较早地接触到壳体11，从而电极单元121在窄面121b接触到壳体11后继续膨胀时，会受到较大的反作用力，进而第一间隙12d内的电解液会被挤压排出，导致锂离子无法正常传输，影响二次电池10的使用寿命。同时，由于电极单元121的窄面121b受到壳体11约束，因此使得膨胀力会向宽面121a转移，从而导致膨胀力过多地在厚度方向Y上累积。当第一间隙12d的尺寸L1大于50um时，相邻两层第一极片12a之间的第一间隙12d会过大，造成锂离子传输时间过长，从而造成窄面121b动力学性能较差，易于出现析锂现象。

本实施例的壳体11的材料优选为金属材质。侧板112包括两个沿二次电池10的厚度方向Y相对设置的第一板件112a以及两个用于连接两个第一板件112a的第二板件112b。第一板件112a和第二板件112b交替设置，从而构造成横截面为矩形的筒状结构。底板111为矩形板状结构，与第一板件112a和第二板件112b密封连接。第一板件112a与电极单元121的窄面121b相对应设置。顶盖组件13与底板111沿容纳孔11a的轴向Z相对应设置。顶盖组件13与第一板件112a和第二板件112b密封连接。在特定情况下，电极单元121的窄面121b也会发生膨胀，但其膨胀量较小，因此对第一板件112a施加的压应力较小，从而使得各个二次电池10在自身厚度方向Y上累积的膨胀力合力较小。同时，电极单元121的膨胀量越大，而第一间隙12d和第二间隙12e的尺寸L2就会越小。电极单元121使用过程中，会消耗自身内部的电解液，因此需要不断地从外部补充电解液。在电极单元121发生膨胀时，第一板件112a能够对窄面121b起到约束作用，使得第一间隙12d会变小，从而导致壳体12内的电解液难以通过第一间隙12d补充到电极单元121内部，影响电极单元121的电气性能。另外，当电极单元121发生膨胀时，位于最外层的第一极片12a或第二极片12b会承受较大的拉应力，从而易于导致第一极片12a或第二极片12b断裂。本实施例的第一板件112a能够对窄面121b起到约束作用，阻止窄面121b膨胀量过大，从而有效降低第一极片12a或第二极片12b发生断裂的可能性。

在一个实施例中，参见图5和图6所示，窄面121b与第一板件112a之间具有第三间隙12f。第三间隙12f的尺寸L3为0.3mm至0.9mm。当第三间隙12f的尺寸L3小于0.3mm时，电极单元121的窄面121b发生膨胀的程度较小时就会完全侵占第三间隙12f并与第一板件112a接触并对第一板件112a施加应力，从而导致在电极单元121的窄面121b达到最大膨胀量时，电极单元121对第一板件112a施加的压应力会过大，进而导致第一板件112a发生变形或者导致整个电池模组20在二次电池10的厚度方向Y发生变形，再者，第一板件112a会对电极单元121的窄面121b施加较大的反作用力，从而导致第一间隙12d被完全挤压侵占而消失，使得电解液不能够很好地通过第一间隙12d浸入电极单元121内部，影响浸润效果一致性。当第三间隙12f的尺寸L3大于0.9mm时，电极单元121的窄面121b发生膨胀的程度较大时才能够完全侵占第三间隙12f并与第一板件112a接触，从而导致第一板件112a无法对电极单元121形成有效约束，进而导致在电极单元121的窄面121b达到最大膨胀量时，电极单元121的窄面121b膨胀量过大，从而导致电极单元121的窄面121b对应的最外层第一极片12a或第二极片12b出现应力集中，具有发生断裂的风险。

参见图7所示，本实施例的电极单元121包括沿二次电池的宽度方向X相对的两个卷绕端面121c以及与卷绕端面121c相垂直的卷绕轴线。本实施例的第二板件112b与电极单元121的卷绕端面121c相对应设置。第一板件112a的厚度小于第二板件112b的厚度。在电极单元121处于高温环境时，电极单元121内部会快速产生大量高温气体。电极单元121内部的高温气体会通过卷绕端面121c喷出，从而对第二板件112b造成瞬间高温冲击力，容易导致第二板件112b破损或熔化。因此，需要将第二板件112b的厚度适当增大，以增强自身的强度和刚度，有效抵抗高温冲击力，保证二次电池10的安全性。本实施例的第一板件112a和第二板件112b根据自身位置和作用不同进行特定结构设计，有利于保证壳体11整体在满足使用要求的前提下进行合理轻量化，有利于提升二次电池10的能量密度。

在一个实施例中，卷绕端面121c与第二板件112b之间具有第四间隙12g。第四间隙12g的尺寸L4为0.3mm至0.9mm。第四间隙12g能够用于缓冲电极单元121内部释放出高温气体对第二板件112b造成的冲击力，以降低第二板件112b发生破损或熔化的可能性，提高二次电池10的使用安全性。当第四间隙12g的尺寸L4小于0.3mm时，对电极单元121内部释放出高温气体的缓冲效果会降低，无法有效发挥缓冲作用。当第四间隙12g的尺寸L4大于0.9mm时，电极单元121与第二板件112b之间的间隙会过大，从而导致二次电池10的整体尺寸变大，进而导致对二次电池10的能量密度产生不良影响。

参见图4所示，本实施例的顶盖组件13与电极组件12之间沿容纳孔11a的轴向Z间隔设置以形成第一缓冲间隙14。第一缓冲间隙14用于缓冲电极组件12的膨胀变形量。电极组件12所包括的电极单元121中至少一个电极单元121发生不良膨胀时，电极组件12整体高度会增大。但是由于电极组件12受到底板111的约束，因此电极组件12的膨胀方向主要朝向顶盖组件13，从而电极组件12的膨胀量会优先侵占挤压第一缓冲间隙14，而不会直接与顶盖组件13发生接触并对顶盖组件13施加压应力。这样，电极组件12发生膨胀时，电极组件12不会对顶盖组件13施加过大的压应力而导致顶盖组件13与壳体11脱离连接状态，从而避免发生电解液外泄的情况，保证二次电池10的结构完整性和安全性。在一个实施例中，在容纳孔11a的轴向Z上，第一缓冲间隙14的高度L(沿容纳孔11a的轴向Z的测量值)和电极组件12的高度T比值为0.05至0.3。当第一缓冲间隙14的高度L和电极组件12的高度T比值小于0.05时，第一缓冲间隙14对电极组件12的膨胀量的缓冲效果会降低，无法有效发挥缓冲作用。当第一缓冲间隙14的高度L和电极组件12的高度T比值大于0.3时，电极组件12与顶盖组件13之间的间隙会过大，从而导致二次电池10的整体尺寸变大，进而导致对二次电池10的能量密度产生不良影响。在一个实施例中，第一缓冲间隙14的高度L为0.5mm至12mm。

参见图5所示，本实施例的壳体11的底板111与电极组件12之间间隔设置以形成第二缓冲间隙15。第二缓冲间隙15用于缓冲电极组件12膨胀变形量。电极组件12所包括的电极单元121中至少一个电极单元121发生不良膨胀时，电极组件12整体高度会增大。但是由于电极组件12会受到顶盖组件13的约束，因此电极组件12的膨胀方向主要朝向底板111，从而电极组件12的膨胀量会优先侵占挤压第二缓冲间隙15，而不会直接对顶盖组件13施加压应力。这样，电极组件12发生膨胀时，电极组件12不会对顶盖组件13施加过大压应力而导致顶盖组件13与壳体11脱离连接状态，从而避免发生电解液外泄的情况，保证二次电池10的结构完整性和安全性。

在一个实施例中，顶盖组件13与电极组件12之间间隔设置以形成第一缓冲间隙14，而壳体11的底板111与电极组件12之间间隔设置以形成第二缓冲间隙15。电极组件12所包括的电极单元121中至少一个电极单元121发生不良膨胀时，电极组件12整体高度会增大。电极组件12的膨胀量会优先侵占挤压第一缓冲间隙14和第二缓冲间隙15，而不会直接对顶盖组件13或底板111施加压应力，进一步提高二次电池10缓冲电极组件12沿容纳孔11a的轴向Z膨胀量的能力，提高二次电池10在电极组件12发生膨胀情况下的结构稳定性和安全性。

本实用新型上述实施例的电池模组20包括两个以上的二次电池10。两个以上的二次电池10沿自身厚度方向Y并排设置。各个二次电池10所包括的电极单元121沿壳体11的容纳孔11a的轴向Z层叠设置。本实施例的电极单元121发生膨胀时，主要沿容纳孔11a的轴向Z膨胀变形，而在厚度方向Y上的膨胀量较小。这样，各个二次电池10在自身厚度方向Y上累积的膨胀合力较小。在厚度方向Y上，电池模组20不需要使用具有较高强度的结构件来约束抵消膨胀力或使用较低强度的结构件即可约束抵消膨胀力，从而有效降低电池模组20的整体质量，使得电池模组20自身结构更加紧凑，有效提升电池模组20的能量密度。同时，电池模组20自身在二次电池10自身厚度方向Y上膨胀量较小或无膨胀量，能够有效提升使用过程安全性。

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。

设计图

二次电池以及电池模组论文和设计

二次电池以及电池模组论文和设计-胡飞

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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