CN107615510A - 电池、电池壳以及电池壳焊接方法 - Google Patents

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Abstract

一种电池、电池壳(200)以及电池壳(200)焊接方法，所述焊接方法为将至少由两个部分组成的电池壳(200)通过激光全周波纹焊接形成密封腔体；具体为：电池壳(200)焊接部分的两侧焊接边(215、225)呈平行电池壳(200)的侧面重叠紧靠设置，激光焊接纹路(202)在两侧焊接边(215、225)的重叠面外侧上呈波浪形分布。选用金属材料作为电池壳(200)，并通过激光全周波纹焊接形成密封腔体，电池壳(200)具有装配过程中上、下壳(210、220)的缝隙小，激光焊接的可靠性较高，密封性能好以及电池壳(200)整体外形美观等特点。

Description

电池、电池壳以及电池壳焊接方法 【技术领域】
本发明涉及电池封装的技术领域，具体是涉及一种电池、电池壳以及电池壳焊接方法。
【背景技术】
电池作为一种常用的能源提供单元，其安全性一直备受关注。传统的电池封装结构如图1所示，图1为现有技术中一种常用电池封装结构的局部剖视图，该电池的封装结构为：把电池芯4装入金属管2内，通过铆压金属管2产生铆压缩口5，把密封端盖3扣压在金属管2内，形成密封的电池。这种电池封装存在以下缺陷：
1.铆压缩口5的密封性能差，一旦电池内的电解液受热膨胀后会从此处泄露。
2.电池的散热性能差，不利于组合成大功率电池。
3.电池的安全性能差，特别是在撞击、内部短路等特殊情况下，特别容易从铆压缩口5处爆炸。
【发明内容】
本发明实施例提供一种电池、电池壳以及电池壳焊接方法，以解决现有技术中电池安全性、密封性以及散热性差的技术问题。
为解决上述问题，本发明实施例提供了一种电池壳的焊接方法，所述焊接方法为将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体。
根据本发明一优选实施例，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的两侧焊接边呈平行所述电池壳的侧面重叠紧靠设置，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
根据本发明一优选实施例，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光 全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的两侧焊接边沿所述电池壳侧面向外侧延伸，且所述两侧焊接边重叠紧靠设置，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
根据本发明一优选实施例，所述焊接纹路完成后还包括步骤：将所述焊接后的重叠面向平行所述电池壳侧面的方向弯折，以减小电池壳的外围尺寸。
根据本发明一优选实施例，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的一侧焊接边设有向电池壳外侧弯折形成的连接凸缘，所述连接凸缘包住另一侧的焊接边，且两侧焊接边沿所述电池壳的侧面方向重叠紧靠设置，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
根据本发明一优选实施例，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的一侧焊接边设有呈n型的弯折槽，另一侧的焊接边插入所述弯折槽内并与所述弯折槽内侧面紧靠，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的紧靠面外侧上呈波浪形分布。
根据本发明一优选实施例，所述电池壳的材质为0.07mm厚的不锈钢，激光焊接的光斑直径为0.08mm；所述波浪形激光焊接纹路的相邻波峰或波谷之间的距离为0.16mm。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种电池壳，所述电池壳利用上述实施例中任意一种焊接方法制成。
根据本发明一优选实施例，所述电池壳的外形包括长方体、正方体、圆柱体、球体。
根据本发明一优选实施例，所述电池壳的底部设有突出于底部平面的凹槽。
为解决上述技术问题，本发明进一步提供一种电池，所述电池包括电池芯和电池壳，所述电池芯设于所述电池壳内；所述电池壳电池壳利用上述实施例中任意一种焊接方法制成。
相对于现有技术，本发明提供的电池、电池壳以及电池壳焊接方法，选用 金属材料作为电池壳，并通过激光全周波纹焊接形成密封腔体，其电池壳具有装配过程中上、下壳的缝隙小，激光焊接的可靠性较高，密封性能好以及电池壳整体外形美观等特点。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是现有技术中一种常用电池封装结构的局部剖视图；
图2是本发明电池第一实施例的整体结构示意图；
图3是图2实施例中电池结构的局部剖视图；
图4是本发明电池壳焊接方法第一实施例的结构示意图；
图5是图2实施例中电池结构的局部结构示意图；
图6是本发明电池壳焊接方法第二实施例的结构示意图；
图7是图6实施例中焊接处结构B的局部放大图；
图8是本发明电池壳焊接方法第三实施例的焊接处结构放大示意图；
图9是本发明电池壳焊接方法第四实施例的焊接处结构放大示意图；
图10是本发明电池壳焊接方法第五实施例的焊接处结构放大示意图；
图11是本发明电池第二实施例的局部结构剖视图；
图12是本发明电池第三实施例的局部结构剖视图；以及
图13是图12实施例中感应芯片400的结构示意简图。
【具体实施方式】
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是 全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请一并参阅图2和图3，图2是本发明电池第一实施例的整体结构示意图；图3是图2实施例中电池结构的局部剖视图。该电池包括但不限于以下结构元件：电池芯100以及电池壳200。
具体而言，电池壳200进一步包括上壳210和下壳220，其中，上壳210和下壳220的材质均为金属，上壳210和下壳220之间通过激光全周波纹密封焊接形成完整结构的电池壳200；电池芯100设于电池壳200内。图中202表示激光焊接纹路，而关于上壳210和下壳220之间焊接形式以及激光焊接纹路202的具体结构将在后面的内容中进行详细描述。
优选地，该上壳210和下壳220的材质均为不锈钢，因为不锈钢具有强度高，耐腐蚀等优点。关于不锈钢材质的具体型号此处不再一一列举。其中，电池壳200的外形并不限于图示实施例中的带圆角的长方体结构，还可以包括正方体、圆柱体、球体以及其他不规则形状体。
该电池芯100为电解液通过铝箔膜封装成与电池壳200内部形状相同或者相类似，进而装入电池壳200内。进一步优选地，该电池可以包括多组电池芯(图中为标示)，多组电池芯设于电池壳200内。
该电池还包括引线110，引线110分别与多组电池芯连接，下壳220的侧面设有引线孔221，引线110通过引线孔221引出。当然，在其他实施例中，引线孔还可以设在上壳210上，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再详述。其中，引线110的数量可以为一条或多条，上壳210或下壳220的侧面设有引线孔的数量也可以为一个或两个，为保证电池壳200的整体密封性，每一引线孔均有引线通过，且引线孔的尺寸略大于引线的外周尺寸。
进一步优选地，下壳220的底部设有突出于底部平面的凹槽222，关于凹槽222的作用及具体结构将在后面的实施例中详述。
另外，本发明实施例还提供一种电池壳，关于电池壳的详细技术特征请参 阅上述实施例中的具体描述，此处亦不再赘述。
相对于现有技术，本发明提供的电池及其电池壳，其电池壳为金属材料，并通过激光全周波纹密封焊接形成密封的腔体，电池芯设于电池壳腔体内部。由于该电池壳采用金属材质加激光焊接工艺制成，使该电池结构具有安全性高、散热性好以及密封性强的特点。
本发明还提供一种电池壳的焊接方法，该焊接方法为将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体。具体请参阅以下实施例。
焊接方法实施例1
请一并参阅图2和图4，图4是本发明电池壳焊接方法第一实施例的结构示意图，即图2实施例中焊接处结构A的局部放大图；在该实施例中，电池壳焊接部分的两侧焊接边(215和225)呈平行电池壳的侧面重叠紧靠设置，上壳210的焊接边215相对于上壳顶面呈直角弯折，下壳220的焊接边225为直边，相当于上壳210的焊接边215包住下壳220的焊接边225，激光焊接纹路202在两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
当然，激光焊接纹路202的波浪形状并不限于本实施例中图示中的直线折叠，还可以为正弦线性等其他类似波浪的线性，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再一一列举。
请一并参阅图5，图5是图2实施例中电池结构的局部结构示意图。优选地，该波浪纹(即激光焊接纹路202)的最低点跨过焊接边215的底边2151。更优选地，该波浪纹以焊接边215的底边2151为波浪纹中线，即图5中波浪纹位于底边2151两侧的高度相同。
优选地，电池壳200(包括上壳210和下壳220)的材质为0.07mm厚的不锈钢，激光焊接的光斑直径为0.08mm；波浪形激光焊接纹路202的相邻波峰或波谷之间的距离为L为0.16mm。
该实施例中的焊接结构的优点在于：上、下壳制造容易，焊接面积(即上、下焊接边的重叠面积)大，密封性能好。
焊接方法实施例2
请一并参阅图6和图7，图6是本发明电池壳焊接方法第二实施例的结构示意图；图7是图6实施例中焊接处结构B的局部放大图。在该实施例中，电池壳焊接部分的两侧焊接边(215、225)沿电池壳侧面向外侧延伸，且两侧焊接边(215、225)重叠紧靠设置，激光焊接纹路202在两侧焊接边(215、225)的重叠面外侧上呈波浪形分布。
优选地，两侧焊接边(215、225)均相对于电池壳侧面呈直角弯折，同样优选地，电池壳200(包括上壳210和下壳220)的材质为0.07mm厚的不锈钢，激光焊接的光斑直径为0.08mm；波浪形激光焊接纹路202的相邻波峰或波谷之间的距离为为0.16mm(本实施例的图中未标示，请参阅图5)。激光焊接纹路202的波浪形状也并不限于本实施例中图示中的直线折叠，还可以为正弦线性等其他类似波浪的线性。
该实施例中的焊接结构的优点在于：上、下壳制造容易，装配过程中上、下壳的缝隙小，激光焊接的可靠性较高。
焊接方法实施例3
请参阅图8，图8是本发明电池壳焊接方法第三实施例的焊接处结构放大示意图，在图6实施例中，由于两侧焊接边(215、225)均相对于电池壳侧面呈直角弯折，焊接边相对于壳体向外伸出，这样会增加电池壳的外围尺寸，因此，该实施例作为图6实施例的一种变形，在图6实施例的基础上，将焊接后的重叠面向平行电池壳侧面的方向弯折，以减小电池壳的外围尺寸，同时使电池壳整体更加美观。
焊接方法实施例4
请参阅图9，图9是本发明电池壳焊接方法第四实施例的焊接处结构放大示 意图。在该实施例中，电池壳焊接部分的一侧焊接边(在该实施例中为下焊接边，在其他实施例中也可以为上焊接边)设有向电池壳外侧弯折形成的连接凸缘225，连接凸缘225从外侧包住另一侧的焊接边215，且两侧焊接边(凸缘225和焊接边215)沿电池壳的侧面方向重叠紧靠设置，激光焊接纹路202在两侧焊接边(215、225)的重叠面外侧上呈波浪形分布。
优选地，电池壳200(包括上壳210和下壳220)的材质同样为0.07mm厚的不锈钢，激光焊接的光斑直径为0.08mm；波浪形激光焊接纹路202的相邻波峰或波谷之间的距离为为0.16mm(本实施例的图中未标示，请参阅图5)。激光焊接纹路202的波浪形状也并不限于本实施例中图示中的直线折叠，还可以为直线型或者正弦线性等其他类似波浪的线性。
该实施例中的焊接结构的优点在于：上、下壳制造及装配过程容易，通过拉伸即可完成上、下壳的制造，激光焊接的可靠性同样较高。
焊接方法实施例5
请参阅图10，图10是本发明电池壳焊接方法第五实施例的焊接处结构放大示意图。在该实施例中，电池壳焊接部分的一侧焊接边(在该实施例中为上焊接边)设有呈n型的弯折槽215，弯折槽215整体凸起于上壳210的顶面，另一侧的焊接边225插入该弯折槽215内并与弯折槽215内侧面紧靠，激光焊接纹路202在两侧焊接边(弯折槽215的外侧直边与焊接边225)的紧靠面外侧上呈波浪形分布。
优选地，电池壳200(包括上壳210和下壳220)的材质同样为0.07mm厚的不锈钢，激光焊接的光斑直径为0.08mm；波浪形激光焊接纹路202的相邻波峰或波谷之间的距离为为0.16mm(本实施例的图中未标示，请参阅图5)。激光焊接纹路202的波浪形状也并不限于本实施例中图示中的直线折叠，还可以为直线型或者正弦线性等其他类似波浪的线性。
该实施例中的焊接结构的优点在于：上壳210翻边扣在下壳220上，这种 方式既可以采用旋压密封，也可以为本实施例中的激光焊接密封。其电池结构整体密封性和美观性较好。
本发明实施例还提供一种电池壳和电池，该电池壳的外形包括长方体、正方体、圆柱体、球体以及其他不规则形状体。电池壳的底部还可以设有突出于底部平面的凹槽(请参阅图3中的结构，而关于凹槽的作用及具体结构将在后面的实施例中详述)。另外，该电池壳的其他部分结构及密封方式请参阅上述实施例中的相关描述，此处不再赘述。本发明实施例提供的电池包括电池芯以及上述实施例中描述的电池壳。关于电池的具体结构特征，请一并参阅图2-图10及其对应的相关描述。
进一步地，本发明实施例还提供一种电池，请参阅图11，图11是本发明电池第二实施例的局部结构剖视图。该电池包括但不限于以下结构元件：电池芯100以及电池壳200。
具体而言，电池壳200进一步包括上壳210和下壳220，其中，上壳210和下壳220的材质可以均为金属，上壳210和下壳220之间通过激光全周波纹密封焊接形成完整结构的电池壳200；电池芯100设于电池壳200内。图中202表示激光焊接纹路，而关于上壳210和下壳220之间焊接形式以及激光焊接纹路202的具体结构请参阅上述实施例中的详细内容描述。此处不再重复。
优选地，下壳220的底部设有突出于底部平面的凹槽222，其中，凹槽222的结构形式可以为条状、环状等分布于下壳220的底部，数量也可以为一条(环)或多条(环)。为了克服电池爆炸对外界造成影响，设计该凹槽222作为防爆储存槽，当电池芯100在受热、撞击或者短路等情况下，膨胀的体积先填充在防爆储存槽内。进一步优选地，该下壳220的侧边上还设有安全孔300，当电池芯100膨胀到体积超过防爆储存槽的容积后，再从电池壳的安全孔300泄露出去。可有效防止电池芯100里面带电电解液在爆炸时直接射出。另外，该安全孔300并不限于设在下壳220上，还可以设在上壳210上。
请参阅图12，图12是本发明电池第三实施例的局部结构剖视图；为了进一 步控制和检测电池内部的工作状况，该实施例中的电池结构在凹槽222内部设置有感应芯片400，感应芯片400用于对电池内部情况进行检测，以便将电池壳2内部的信息传递给控制端。
请一并参阅图13，图13是图12实施例中感应芯片400的结构示意简图。该感应芯片400上进一步设置有温度传感器410、压力传感器420以及信号输出端430。下壳220上设有用于通过信号输出端430的通孔(图中未标示)。其中，温度传感器410用于感应当前电池芯100的温度；压力感应器420用于感应当前电池芯的是否受热膨胀，并将信号传输到感应芯片400，用以判断膨胀系数是否有超负荷；感应芯片400则用于处理温度传感器410和压力传感器420检测到的当前电池芯100工作情况的的温度及压力信号，辨别电池芯100是否存在受热、撞击、短路等情况，并通过信号输出端430输出信号通知外部电路是否断开当前电池。
优选地，该上壳210和下壳220的材质均可以为不锈钢，因为不锈钢具有强度高，耐腐蚀等优点。关于不锈钢材质的具体型号此处不再一一列举。其中，电池壳200的外形并不限于图示实施例中的类似长方体结构，还可以包括正方体、圆柱体、球体以及其他不规则形状体。
该电池芯100为电解液通过铝箔膜封装成与电池壳200内部形状相同或者相类似，进而装入电池壳200内。进一步优选地，该电池可以包括多组电池芯(图中为标示)，多组电池芯设于电池壳200内。
该电池还包括引线110，引线110分别与多组电池芯连接，下壳220的侧面设有引线孔221，引线110通过引线孔221引出。当然，在其他实施例中，引线孔还可以设在上壳210上，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再详述。其中，引线110的数量可以为一条或多条，上壳210或下壳220的侧面设有引线孔的数量也可以为一个或两个，为保证电池壳200的整体密封性，每一引线孔均有引线通过，且引线孔的尺寸略大于引线的外周尺寸。
相对于现有技术，本发明提供的电池，通过在电池壳上底部设置安全孔和 防爆储存槽，当电池芯有膨胀爆裂的情况可以起到暂时存储和缓冲的作用。另外，还在防爆储存槽内安装感应芯片，可以用于对电池内部的实时检测，进一步保障电池安全工作。尤其是在大功率电池组中，需要长时间充电以及较大功率，通常的做法都是将小电池组合成大容量电池。当电池组里面个别电池出现受热、撞击或者短路时，要能及时识别哪个电池出问题，通过外部电路及时切断相应小电池，可以保护整组大功率电池不受损坏。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (11)

  1. 一种电池壳的焊接方法，其特征在于，所述焊接方法为将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体。
  2. 根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的两侧焊接边呈平行所述电池壳的侧面重叠紧靠设置，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
  3. 根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的两侧焊接边沿所述电池壳侧面向外侧延伸，且所述两侧焊接边重叠紧靠设置，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
  4. 根据权利要求3所述的焊接方法，其特征在于，所述焊接纹路完成后还包括步骤：将所述焊接后的重叠面向平行所述电池壳侧面的方向弯折，以减小电池壳的外围尺寸。
  5. 根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的一侧焊接边设有向电池壳外侧弯折形成的连接凸缘，所述连接凸缘包住另一侧的焊接边，且两侧焊接边沿所述电池壳的侧面方向重叠紧靠设置，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的重叠面外侧上呈波浪形分布。
  6. 根据权利要求1所述的焊接方法，其特征在于，所述将至少由两个部分组成的电池壳通过激光全周波纹焊接形成密封腔体的步骤具体为：电池壳焊接部分的一侧焊接边设有呈n型的弯折槽，另一侧的焊接边插入所述弯折槽内并与所述弯折槽内侧面紧靠，激光焊接纹路在所述两侧焊接边的紧靠面外侧上呈波浪形分布。
  7. 根据权利要求2-6任一项所述的焊接方法，其特征在于，所述电池壳的材质为0.07mm厚的不锈钢，激光焊接的光斑直径为0.08mm；所述波浪形激光 焊接纹路的相邻波峰或波谷之间的距离为0.16mm。
  8. 一种电池壳，其特征在于，所述电池壳利用权利要求1-7任意一种焊接方法制成。
  9. 根据权利要求8所述的电池壳，其特征在于，所述电池壳的外形包括长方体、正方体、圆柱体、球体。
  10. 根据权利要求8所述的电池壳，其特征在于，所述电池壳的底部设有突出于底部平面的凹槽。
  11. 一种电池，其特征在于，所述电池包括电池芯和电池壳，所述电池芯设于所述电池壳内；所述电池壳电池壳利用权利要求1-7任意一种焊接方法制成。
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