CN104167518A - 电池外壳、电芯、电池及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电池外壳、电芯、电池及其装配方法，包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述下壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体的边沿盖在所述下壳体的边沿上，且两个所述边沿焊接密封一体。上、下壳体的边沿焊接密封一体，使上、下壳体组成密闭外壳。电芯省去了盖帽、简化了电芯的装配工序，减少或消除了电芯的安全隐患。

Description

电池外壳、电芯、电池及其装配方法

技术领域

本申请涉及一种电池及其电芯。

背景技术

成品锂电池包括电芯、保护线路板和铭牌纸、膜。保护线路板的作用是防止电池被过充电和被过放电。

如图1所示，电芯一般包括盖帽31、壳体36、卷芯19及电解液，盖帽31与壳体36构成密闭外壳，电解液及卷芯均被密封在密闭外壳内。

盖帽31由铆钉33、绝缘密封体34和盖板35组成，铆钉33通过绝缘密封体34与盖板35绝缘，铆钉33为电芯的负极、盖板35为电芯的正极。壳体与盖帽通过激光焊接连成一体，构成密闭空间。铝壳盖帽的制造采用注塑模压技术在金属盖板上注塑成形塑料密封绝缘体。采用这种技术制造的盖帽存在制造工序多、效率低，制造工艺复杂的不足。

铝壳壳体为底部封口，顶部开口的立方体。经多次拉伸，平面的铝薄板逐步变成底部封口，顶部开口的立方体结构。其中，铝壳拉伸技术难度是很大的，尤其，对宽度越小、长度越大、高度越大的产品，如，宽度3毫米、长度50毫米、高度70毫米，技术难度就越大，产品合格率也更低，总体上，采用拉伸技术制造铝壳，尤其是高度大的拉伸，技术难度大、工序多、合格率低。

壳体与盖帽的密封固定如图1所示，把具有台阶30的盖帽31塞入铝壳开口部32里，盖帽的台阶30与壳体开口部32形成一个环绕一周的结合缝7，把结合缝7用激光焊焊接一圈使结合缝7两边的壳体、盖帽熔为一体而把盖帽31密封固定在壳体开口部32。

现有铝壳锂电池外壳由壳体和盖帽组成，卷芯与壳体的装配方法是把卷芯从壳体开口部塞入壳体里。壳体是开口部尺寸小，尤其是长度远大于厚度，如，宽度5毫米，长度34毫米，而且，高度大，如，高度50毫米，为追求电芯容量，卷芯的长宽高尺寸就尽可能大，塞进壳体里就比较困难，掌握不好，卷芯容易被壳体开口部刮破，造成电芯的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种新的电池外壳、电芯、电池及其装配方法。

本发明提供一种电池外壳，包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述下壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体的边沿盖在所述下壳体的边沿上，且两个所述边沿焊接密封一体。

上、下壳体的边沿焊接密封一体，使上、下壳体组成密闭外壳。

径向垂直于外壳的轴向，轴向也是外壳的宽度方向。

在外壳的宽度方向上，上、下壳体通过边沿焊接密封一体而构成密闭外壳。

在外壳的宽度方向上，上、下壳体均为外侧封闭而内侧开口的结构。上、下壳体相面向的一侧为内侧。

上、下壳体均为具有一定容积的容积体，即上、下壳体具有容积腔。

所述边沿具有上表面、下表面和位于所述上、下表面之间的侧表面，两个所述边沿的上表面贴合，两个所述边沿的侧表面对齐而形成结合缝。通过焊接结合缝，使两个边沿焊接密封一体。

两个边沿相贴合的表面定义为上表面，与其相对的表面定义为下表面。上表面是平面。下表面可以和上表面平行。

上表面可以与外壳的轴向垂直。

所述上壳体顶部和下壳体顶部共设有两个供锂电池电极穿出的第一贯穿通孔。

所述上壳体顶部和下壳体顶部中之一设有一个供注液封口的第二贯穿通孔。

两个第一贯穿通孔可以同时设于上壳体或同时设于下壳体，或者是一个设于上壳体而另一个设于下壳体。第二贯穿通孔设于上壳体或设于下壳体。

在外壳的高度方向上，第一贯穿通孔设于外壳的顶部。

所述上壳体的宽度小于所述下壳体的宽度，所述第二贯穿通孔和两个所述第一贯穿通孔均设于所述下壳体顶部。

所述上壳体顶部和/或下壳体顶部设有与所述第一贯穿通孔一一对应相通的第一管状体。

第一管状体可以由下向上延伸，第一管状体也可以由上向下延伸。

一种电池电芯，包括外壳及具有正、负电极的卷芯，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述下壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体的边沿盖在所述下壳体的边沿上，两个所述边沿焊接密封一体，所述上壳体顶部和下壳体顶部共设有两个第一贯穿通孔，两个所述电极分别向上穿出两个所述第一贯穿通孔，两个所述电极均与所述外壳绝缘。

外壳也可以具有一个供注液、封口的第二贯穿通孔，第二贯穿通孔贯穿上壳体顶部或贯穿下壳体顶部。

所述的电池电芯，还包括绝缘隔离体，所述隔离体固定在所述外壳内部，所述隔离体套住两个所述电极，且所述隔离体绝缘所述电极和外壳。

上、下壳体焊接密封一体后，上壳体的容积腔和下壳体的容积腔构成外壳的内部。

所述上壳体顶部和/或下壳体顶部设有与所述第一贯穿通孔一一对应相通的第一管状体，所述隔离体具有第二管状体，所述第一管状体套住所述第二管状体，所述第二管状体套住所述电极。

第一管状体和第二管状体之间可以具有间隙，该间隙可以通过粘结剂填充密封。第二管状体和电极之间可以具有间隙，该间隙可以通过粘结剂填充密封。

所述上壳体的宽度小于所述下壳体的宽度，所述第二贯穿通孔和两个所述第一贯穿通孔均设于所述下壳体顶部。

一种电池电芯，包括外壳及具有正、负电极的卷芯，所述外壳包括上壳体和平板状下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体盖在所述下壳体上，所述上壳体的边沿和所述下壳体焊接密封一体，所述上壳体顶部设有两个第一贯穿通孔，两个所述电极分别向上穿出两个所述第一贯穿通孔，两个所述电极均与所述上壳体和下壳体绝缘。

上壳体外侧封口而内侧开口，其为具有一定容积的容积体。上壳体边沿的上表面与下壳体的上表面贴合，上壳体边沿的侧表面可以和下壳体的侧表面对齐。

在外壳的宽度方向上，上壳体外侧封口而内侧开口，下壳体封闭该内侧开口，该内侧是上壳体的面向下壳体的一侧。

上壳体也可以具有一个供注液、封口的第二贯穿通孔，第二贯穿通孔贯穿上壳体顶部。

一种电池，包括保护线路板和所述电池电芯，所述保护线路板具有正、负输入端，所述电池电芯的正、负电极分别与所述保护线路板正、负输入端连接。电池如锂电池。

一种电池的装配方法，主要是其卷芯和外壳的装配方法，包括如下步骤：

把绝缘隔离体的第二管状体塞入下壳体的第一管状体内，并顶到尽头，使所述第二管状体与所述第一管状体平齐或略突出；

把卷芯正、负电极从所述第二管状体穿过并伸出到下壳体外面，把所述卷芯放置在下壳体的容积腔内；

把上壳体盖在所述下壳体上；

把所述上、下壳体用夹具定位、压紧；

把所述上、下壳体的边沿焊接密封；

用粘结剂把所述第二管状体与所述第一管状体的间隙、所述电极与所述第二管状体的间隙填充、密封。

本发明的有益效果是：省去了电芯盖帽、简化了电芯的装配工序，减少或消除了电芯的安全隐患。

附图说明

图1是现有方形铝壳电芯的结构示意图；

图2是本实施方式外壳为方角的主视图；

图3是本实施方式外壳为方角的俯视图：

图4是本实施方式外壳为方角的左视图：

图5是图2沿A-A方向剖视图：

图6是本实施方式外壳为方角的立体结构的电芯结构示意图：

图7是本实施方式外壳为完全圆角时图6的俯视图(仅表现外壳形状，忽略外壳的管状体)；

图8是本实施方式外壳为半圆角时图6的俯视图(仅表现外壳形状，忽略外壳的管状体)；

图9为图6中隔离体的俯视图；

图10为图6沿B-B方向的剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图2至图6及图10所示，一种电池外壳18，包括上壳体1和下壳体2，上壳体1和下壳体2均为外侧封口、内侧开口的具有一定容积的容积体，上壳体1、下壳体2开口都有沿径向向外延伸的一周边沿3，每个边沿3都有上表面4、下表面5和位于上、下表面之间的侧表面6，每个边沿的上表面4共平面，把上壳体边沿的上表面4与下壳体边沿的上表面4相贴合、上壳体边沿的侧表面6与下壳体边沿的侧表面6相对齐而相互盖成一体，从而在上壳体边沿的侧表面6与下壳体边沿的侧表面6形成环绕一周的结合缝7，把结合缝7焊接封堵好，上壳体1、下壳体2就构成了电池的密闭外壳。下壳体边沿的面向上壳体边沿的表面为上表面，上壳体边沿的面向下壳体边沿的表面为上表面。上壳体的内侧开口对准下壳体的内侧开口。

径向垂直于外壳的轴向C，轴向也是外壳的宽度方向W。

在外壳的宽度方向W上，上、下壳体通过边沿焊接密封一体而构成密闭外壳。

上、下壳体可以形状、尺寸、结构完全相同，也可以边沿形状、结构、尺寸完全相同，但宽度可以不同。图2至图5显示的是外壳下壳体2的宽度大于上壳体1的宽度。

在外壳顶部成形出供卷芯19正、负电极21引出的两个第一贯穿通孔8、供注液、钢珠封口的一个第二贯穿通孔9。外壳可以具有与第一贯穿通孔一一对应相通的第一管状体15，第一管状体15可以由下向上延伸，也可以由上向下延伸，图6显示第一管状体由下向上延伸。

如图6所示，若上、下壳体高度不同，两个供电极21引出的第一贯穿通孔8、一个供注液封口的第二贯穿通孔9都可开在宽度大的下壳体2里，宽度小的上壳体1没有通孔。

若上下壳体宽度相同，可以在上、下壳体各开一个第一贯穿通孔，第二贯穿通孔可以开在上、下壳体中之一。

实际应用中，把上下壳体宽度分成大、小两种，主要是为了两个供正、负电极引出的第一贯穿通孔都能布置在下壳体上，这样能方便卷芯与外壳的装配。

如图2至图5所示，对直角外壳(外壳为正立方体)，上、下壳体宽度可以随意设置，宽度可以一样，也可以不一样，也可以极端情况下，下壳体为整个壳体，上壳体变薄成为一个平板，且下壳体为有边沿结构。

如图7所示，对完全圆角外壳(外壳两个宽度部分10为两个半个圆弧)，因为制造技术的原因，上、下壳体只能宽度一样。

如图8所示，对半圆角外壳(外壳两个宽度部分10为两个中间为直线、两边为圆弧线的线段)，上、下壳体宽度可以不一样。这样结构是对需要圆角外壳，又希望上、下壳体宽度不一样的刻意安排，达到外壳既接近圆角结构，又两个供电极穿过的第一贯穿通孔都设置在下壳体上，方便卷芯与外壳之间的装配的目的。

一种电池电芯，如图9、图10所示，包括外壳18、卷芯19和电解液，在外壳里面，在卷芯上部(有正负电极的方向)与外壳上部(具有第一贯穿通孔、第二贯穿通孔的方向)设置一个绝缘隔离体11，隔离体11对应具有供正负电极穿过的第三贯穿通孔12、供注液的第四贯穿通孔13，其中，隔离体的第三贯穿通孔具有向上突出的第二管状体14，隔离体11在外壳里面就位后，隔离体的第二管状体14居中在外壳的第一管状体15内，并与外壳第一管状体平齐或略微突出，隔离体第二管状体与外壳第一管状体留有间隙16，以填充粘结剂密封隔离体与外壳之间，隔离体第二管状体与穿过其间的电极之间留有间隙17，以填充粘结剂密封电极与隔离体之间。

隔离体长宽外尺寸与外壳长宽内尺寸相同，且合理设置隔离体第二管状体在隔离体中的位置，使隔离体就位在外壳内部后，第二管状体能定位、居中在第一管状体里，不致偏离。

锂电池的卷芯与外壳装配方法：

把隔离体与下壳体就位，即把隔离体第二管状体体塞入下壳体第一管状体里，并顶到尽头，使第二管状体与第一管状体平齐或略突出，如图10所示。

把卷芯正、负电极从隔离体第二管状体穿过并伸出到下壳体外面，如图10所示，把卷芯放置在下壳体容积腔20内，如图2和图5所示。

把上壳体盖在下壳体上，如图2所示。

把上下壳体用夹具定位、压紧。定位是指把上下壳体两边沿的侧表面对齐平整。

用激光焊把上、下壳体边沿一周的结合缝焊接密封。

用粘结剂把隔离体第二管状体与下壳体第一管状体间隙16、电极与隔离体第二管状体间隙17填充、密封，如图10所示。

电池包括锂电池、钒电池或超级电容电池。

一种电池，包括保护线路板和电池电芯，保护线路板具有正、负输入端，电芯的正、负电极分别与保护线路板正、负输入端连接。

粘接剂、隔离体要求耐高温、电绝缘性能好和耐电解液腐蚀，如隔离体可以为聚四氟乙烯，粘接剂可以为AB胶水。壳体为金属，如铁、铝。

对于锂电池，在上、下壳体开口各设置边沿，把上、下壳体以边沿相贴合，把两个边沿的结合缝焊接起来，上、下壳体就构成电池的密闭外壳。也就是说，用两个开口大、浅的铝壳替代一个开口小、深的铝壳，进而取消了盖帽。

因为壳体壁厚很薄，如只有0.3毫米，若直接采用上、下壳体没有边沿直接对接后用激光焊接的方法，这种方法很困难，一是很薄的两个物体在很大面积上要每个地方都对准，很困难，难免有错位，很大面积的平面度也很难控制，对接位置难免出现间隙，即使这两个难题解决了，这么薄的物体焊接也很困难，难免会焊穿，而在上、下壳体开口设置边沿，使得上、下壳体的对接由线对接改为面对接，克服了对不准、有间隙、焊接难度大的技术问题。

相比现有技术把卷芯塞进壳体的装配方法，本发明电池外壳由上、下壳体两部分组成，上、下壳体开口尺寸大，卷芯只要放入下壳体，上壳体与下壳体相盖即可，完全没有强制塞入的动作，这可以适当加大卷芯的尺寸，进而加大电芯的容量，同时，减少或完全没有刮破卷芯的危险，消除了电芯这方面的安全隐患。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (12)

1.一种电池外壳，其特征在于，包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述下壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体的边沿盖在所述下壳体的边沿上，且两个所述边沿焊接密封一体。

2.如权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，所述边沿具有上表面、下表面和位于所述上、下表面之间的侧表面，两个所述边沿的上表面贴合，两个所述边沿的侧表面对齐而形成结合缝。

3.如权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，所述上壳体顶部和下壳体顶部共设有两个供锂电池电极穿出的第一贯穿通孔，所述上壳体顶部和下壳体顶部中之一设有一个供注液封口的第二贯穿通孔。

4.如权利要求3所述的电池外壳，其特征在于，所述上壳体的宽度小于所述下壳体的宽度，所述第二贯穿通孔和两个所述第一贯穿通孔均设于所述下壳体顶部。

5.如权利要求3所述的电池外壳，其特征在于，所述上壳体顶部和/或下壳体顶部设有与所述第一贯穿通孔一一对应相通的第一管状体。

6.一种电池电芯，包括外壳及具有正、负电极的卷芯，其特征在于，所述外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述下壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体的边沿盖在所述下壳体的边沿上，两个所述边沿焊接密封一体，所述上壳体顶部和下壳体顶部共设有两个第一贯穿通孔，两个所述电极分别向上穿出两个所述第一贯穿通孔，两个所述电极均与所述外壳绝缘。

7.如权利要求6所述的电池电芯，其特征在于，还包括绝缘隔离体，所述隔离体固定在所述外壳内部，所述隔离体套住两个所述电极，且所述隔离体绝缘所述电极和外壳。

8.如权利要求7所述的电池电芯，其特征在于，所述上壳体顶部和/或下壳体顶部设有与所述第一贯穿通孔一一对应相通的第一管状体，所述隔离体具有第二管状体，所述第一管状体套住所述第二管状体，所述第二管状体套住所述电极。

9.如权利要求6所述的电池电芯，其特征在于，所述上壳体的宽度小于所述下壳体的宽度，两个所述第一贯穿通孔设于所述下壳体顶部。

10.一种电池电芯，包括外壳及具有正、负电极的卷芯，其特征在于，所述外壳包括上壳体和平板状下壳体，所述上壳体具有在其开口沿径向延伸的一周边沿，所述上壳体盖在所述下壳体上，所述上壳体的边沿和所述下壳体焊接密封一体，所述上壳体顶部设有两个第一贯穿通孔，两个所述电极分别向上穿出两个所述第一贯穿通孔，两个所述电极均与所述上壳体绝缘。

11.一种电池，包括保护线路板，所述保护线路板具有正、负输入端，其特征在于，还包括权利要求6-10中任意一项所述的电池电芯，所述电池电芯的正、负电极分别与所述保护线路板正、负输入端连接。

12.一种电池的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

把绝缘隔离体的第二管状体塞入下壳体的第一管状体内，并顶到尽头，使所述第二管状体与第一管状体平齐或略突出；

把卷芯正、负电极从所述第二管状体穿过并伸出到所述下壳体外面，把所述卷芯放置在所述下壳体的容积腔内；

把上壳体盖在所述下壳体上；

把所述上、下壳体用夹具定位、压紧；

把所述上、下壳体的边沿焊接密封；

用粘结剂把所述第二管状体与所述第一管状体的间隙、所述电极与所述第二管状体的间隙填充、密封。