CN109935744A - 一种新能源汽车电池壳及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及新能源领域，具体涉及一种新能源汽车电池壳及其生产方法。本发明中的电池壳，包括电池壳体、电池壳底和电池壳盖，其中电池壳体、电池壳底和电池壳盖由经过轧制的金属板材制成，金属板材至少有一层金属材料，金属板材厚度大于0.01mm；电池壳体轴向方向上至少有一条连续焊缝，连续焊缝在电池壳体内外表面所留下的焊渣必须刮平，使焊缝厚度不高于金属板材厚度。本发明可以大幅度地提高新能源汽车电池能量密度，降低电池重量，减小电池体积，改善电池散热，降低电池成本，增加新能源汽车续航里程，更加有利于新能源汽车的推广和应用。
Description
技术领域
本发明涉及新能源领域，具体涉及一种新能源汽车电池壳及其生产方法。
背景技术
动力电池系统作为新能源汽车中成本占比最高的部件直接决定了整车的市场定价。目前 认为只有动力电池系统成本降至与传统燃油车发动机成本相当的水平，纯电动汽车才能于财 政补贴退出后在终端售价方面具有真正的市场竞争力。在我国动力电池产品成本的发展演变 中，产业链的建设完善和国产化率的不断提高对动力电池的成本下降起到了关键的助推作用。
基于以上国家政策导向和市场需求，开发高能量密度电池，减轻电池重量，降低电池成 本是当前新能源电池发展中的重中之重。目前市场上的新能源汽车电池大部分是能量密度不 太高的电池，而且电池重量太重，体积过大，成本较高等，致使新能源汽车在续航里程，充 电便捷性，市场推广和消费者接受程度上遇到一些瓶颈。目前市场上的新能源汽车电池壳大 部分是通过冲压拉伸和热挤压的铝电池壳，由于这种生产方式的局限、电池壳铝材自身性能 和缺陷致使通过冲压拉伸工艺不能生产出长电池壳，电池壳厚度太厚，重量过重，散热性能 较差，生产效率低，很难大幅度地提高新能源汽车电池能量密度，降低电池重量，减小电池 体积，改善电池散热，降低电池成本，增加新能源汽车续航里程，成为新能源汽车大规模推 广应用的瓶颈。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的电池壳厚度太厚，重量过重，散热性能较差，生产效率低等问题，本发明提出了一种新型新能源汽车电池壳，使用这种电池壳生产的新能源汽车电池，可以大幅度地提高新能源汽车电池能量密度，降低电池重量，减小电池体积，改善电池散热，降低电池成本，增加新能源汽车续航里程，更加有利于新能源汽车的推广和应用。
为实现上述发明目的，本发明提出了一种新能源汽车电池壳，包括电池壳体、电池壳底和电池壳盖，其中电池壳体、电池壳底和电池壳盖由经过轧制的金属板材制成，金属板材至少有一层金属材料，金属板材厚度大于0.01mm；电池壳体轴向方向上至少有一条连续焊缝；电池壳体分别和电池壳底、电池壳盖可以但不限于用焊接方式连接；电池壳体、电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
进一步地，上述连续焊缝在电池壳体内外表面所留下的焊渣必须刮平，使焊缝厚度不高于金属板材厚度
进一步地，上述电池壳盖或电池壳底还包括电池正/负极、电池泄压阀和电池注液孔，所述电池泄压阀用于电池壳内废气压力过高时，利用气压差，排出废气；所述电池注液孔用于把电解液按照需要的量注入电池内部。
进一步地，上述金属板材包括铝板材、铜板材、钢板材，所述金属板材为单层板材或多层防腐复合板材。
进一步地，上述电池壳体截面形状为圆形、矩形、椭圆形、三角形、梯形、菱形、不规则形状。
本发明还提供了一种新能源汽车电池壳生产方法，包括以下步骤：
1)将轧制到设计厚度的金属板材经过分切机分切到设计宽度后收卷；
2)用真空吸盘吸起收卷后的金属板材并装载至开卷机，通过自动送料系统将金属板材送至成型模具中在线连续成型；
3)使用焊机在线连续焊接，将已经成型的金属板材两端连续焊合，在电池壳轴向形成一条连续焊缝，同时在电池壳体内外表面留下焊渣；
4)在线激冷使焊渣冷却硬化，通过内外刮渣装置连续刮去电池壳体内外表面焊渣；
5)将已经焊合的电池壳体进行在线精整处理，使电池壳体的外形和尺寸等满足图纸要求；
6)使用冲床把金属板材冲压加工成电池壳底和电池壳盖，将电池电极组件、泄压阀组件、注液组件等零件分别装配固定在电池壳底和电池壳盖上；电池壳体分别和电池壳底、电池壳盖用激光焊机或氩弧焊机焊接连接。
进一步地，上述步骤5)还包括以下内容：
使用涡流探伤仪对电池壳体的焊缝和电池壳体表面在线连续探伤；如发现电池壳体的焊缝和电池壳体表面由于焊接异常或金属板材组织异常，涡流探伤仪报警并在电池壳体相关异常部位喷色标记。
进一步地，上述步骤6)之前还包括以下内容：
根据电池壳技术要求将电池壳体切断到规定长度后清洗干燥备用，其中对单层金属板材制造的电池壳体，电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
进一步地，上述金属板材包括铝板材、铜板材、钢板材，所述金属板材为单层板材或多层防腐复合板材。
进一步地，上述步骤3)中的焊缝焊接可使用高频焊接工艺、激光焊接工艺或氩弧焊工艺，用于生产电池壳体的金属板材经过在线棍轮连续成型、在线连续焊接并在金属板材两端形成连续焊缝的运行速度大于0.01米每分钟。
本发明的有益效果如下：
1.通过冲压拉伸的方式无法生产出足够长的电池壳，而本发明的电池壳长度可以自己调节，可以有效提高电池能量密度，增加新能源汽车续航里程。
2.本发明的电池壳材料厚度可以大幅度减薄，有效改善电池散热效率，减少电池体积，降低电池重量，提高电池容量，降低电池成本。这是冲压拉伸方式和热挤压方式生产的铝电池壳材料厚度所无法比拟的。
3.本发明的电池壳体是金属板材经过在线棍轮连续成形和在线连续焊接并在金属板材两端形成连续焊缝焊接而成，其运行速度可达100米每分钟以上。这种生产效率至少是冲压拉伸或热挤压方式生产效率的30倍，有效地降低新能源汽车电池成本。
4.本发明的电池壳体、电池壳底和电池壳盖材料可以用带有防腐层的多层复合金属的铝板材，铜板材，钢板材等，优选地使用带有防腐层的铝板材。这种带有防腐层的铝板材可以有效延长电池的使用寿命。
5.本发明的电池壳体、电池壳底和电池壳盖材料是经过金属轧机多次轧制而成的，消除了材料自身的众多缺陷，提高了电池壳的质量和的电池安全性。这是热挤压铝电池壳材料所无法比拟的。
6.本发明的电池壳是通过轧制后的电池壳体金属板材经过在线棍轮连续成形和在线连续焊接并在金属板材两端形成连续焊缝焊接而成，金属板材变形量很小没有破坏材料自身的性能，可以有效延长电池的使用寿命。这是冲压拉伸方式生产的铝电池壳所无法比拟的。
附图说明
图1为本发明新能源汽车电池壳结构示意图1。
图2为本发明新能源汽车电池壳结构示意图2。
图3为本发明新能源汽车电池壳结构示意图3。
图4为本发明新能源汽车电池壳结构示意图4。
图5为本发明新能源汽车电池壳结构示意图5。
图6为本发明的新能源汽车电池壳体生产线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细描述本发明。
如图1-5所示，本发明提出了一种新能源汽车电池壳，包括电池壳体、电池壳底和电池壳盖，其中电池壳体、电池壳底和电池壳盖由经过轧制的金属板材制成，金属板材至少有一层金属材料，金属板材厚度大于0.01mm；电池壳体轴向方向上至少有一条连续焊缝，连续焊缝在电池壳体内外表面所留下的焊渣必须刮平，使焊缝厚度不高于金属板材厚度；电池壳体分别和电池壳底、电池壳盖可以但不限于用焊接方式连接；电池壳体、电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
本发明的电池壳在电池壳盖或电池壳底还包括电池正/负极组件、电池泄压阀组件和电池注液组件，所述泄压阀用于电池壳内废气压力过高时，利用气压差，排出废气；所述注液孔用于把电解液按照需要的量注入电池内部。作为本发明的优选实施例，如图1-2和图4-5 所示，当电池壳体截面形状为圆形或矩形时，电池壳盖上安装有电池正极组件、电池注液组件，电池壳底安装有电池负极组件、电池泄压阀组件。如图3所示，当电池壳体截面形状为矩形时，也可以把电池正/负极组件、电池泄压阀组件和电池注液组件都安装在电池壳盖上。
进一步地，上述金属板材包括铝板材、铜板材、钢板材，金属板材为单层板材或多层防腐复合板材。
进一步地，上述电池壳体截面形状为圆形、矩形、椭圆形、三角形、梯形、菱形、不规则形状。
如图6所示，本发明还提出了一种新能源汽车电池壳体生产方法，包括以下步骤：
1)将轧制到设计厚度的金属板材经过分切机分切到设计宽度后收卷；
2)用真空吸盘吸起收卷后的金属板材并装载至开卷机，通过自动送料系统将金属板材送至成型模具中在线连续成型；
3)使用焊机在线连续焊接，将已经成型的金属板材两端连续焊合，在电池壳轴向形成一条连续焊缝，同时在电池壳体内外表面留下焊渣；
4)在线激冷使焊渣冷却硬化，通过内外刮渣装置连续刮去电池壳体内外表面焊渣；
5)将已经焊合的电池壳体进行在线精整处理，使电池壳体的外形和尺寸等满足图纸要求；
6)使用涡流探伤仪对电池壳体的焊缝和电池壳体表面在线连续探伤；如发现电池壳体的焊缝和电池壳体表面由于焊接异常或金属板材组织异常，涡流探伤仪报警并在电池壳体相关异常部位喷色标记。
7)根据电池壳技术要求将电池壳体切断到规定长度后清洗干燥备用，其中对单层金属板材制造的电池壳体，电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
8)使用冲床把金属板材冲压加工成电池壳底和电池壳盖，将电池电极组件、泄压阀组件、注液组件等零件分别装配固定在电池壳底和电池壳盖上；电池壳体分别和电池壳底、电池壳盖用激光焊机或氩弧焊机焊接连接。
进一步地，上述金属板材包括铝板材、铜板材、钢板材，所述金属板材为单层板材或多层防腐复合板材。
进一步地，上述步骤3)中的焊缝焊接可使用高频焊接工艺、激光焊接工艺或氩弧焊工艺，用于生产电池壳体的金属板材经过在线棍轮连续成型、在线连续焊接并在金属板材两端形成连续焊缝的运行速度大于0.01米每分钟。
下面通过具体实施例对本发明进行详细说明。
具体实施例1
轧制后的铝板经过分切机分切成规定的宽度后收卷，作为新型新能源汽车电池壳体的材料。本实施例的电池壳体金属材料使用3003单层铝合金，热处理状态为H14。成卷的铝板用真空吸盘吸起装在新能源汽车电池壳体生产线开卷机上，通过无张力自动送料系统将铝板送到成型模具中在线连续成型，经过高频焊机在线连续焊接将已经成型的铝板两端焊合，并在电池壳体内外表面留下焊渣。通过在线激冷使焊渣冷却硬化并在线连续刮去电池壳体内外表面焊渣。随后是把已经通过高频焊接焊合的电池壳体进行在线精整处理，使其外形和尺寸等满足图纸要求。在切断机在线切断电池壳体前，涡流探伤仪对电池壳体的高频焊缝和电池壳体表面在线连续探伤。如果发现电池壳体的高频焊缝和电池壳体表面由于焊接异常或铝板组织异常，涡流探伤仪会自动报警并在电池壳体相关异常部位喷色标记，便于后续分拣处理。
电池壳体生产线在线运行过程中，每隔10分钟需要在线取样进行严格检验，包括上爆破试验台检测电池壳体爆破压力，检验电池壳体外观、形状和尺寸等。符合图纸要求的电池壳体将会根据客户要求切断到规定长度，然后清洗、干燥放置备用。其中电池壳体，电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
使用冲床冲压把热处理状态H14的3003单层铝合金板材加工成电池壳底和电池壳盖，再把电池电极组件，泄压阀组件和注液组件等零件分别装配在电池壳底和电池壳盖上。电池壳体分别和电池壳底和电池壳盖用激光焊机或氩弧焊机焊接连接。经过以上加工，就可以生产出这种新型新能源汽车电池壳。
其他优选的壳体金属材料还有3003MOD单层铝合金、3005单层铝合金，其中3003MOD 单层铝合金的热处理状态为H14，3005单层铝合金的热处理状态为H24。
具体实施例2
轧制后的铝板经过分切机分切成规定的宽度后收卷，作为新型新能源汽车电池壳体的材料。本实施例的电池壳体金属材料使用3003/7072复合铝合金，7072复合比为10％，热处理状态为H14。成卷的铝板用真空吸盘吸起装在新能源汽车电池壳体生产线开卷机上，使7072 铝合金层在电池壳体内侧。通过无张力自动送料系统将铝板送到成型模具中在线连续成型，经过高频焊机在线连续焊接将已经成型的铝板两端焊合，并在电池壳体内外表面留下焊渣。通过在线激冷使焊渣冷却硬化并在线连续刮去电池壳体内外表面焊渣。随后是把已经通过高频焊接焊合的电池壳体进行在线精整处理，使其外形和尺寸等满足图纸要求。在切断机在线切断电池壳体前，涡流探伤仪对电池壳体的高频焊缝和电池壳体表面在线连续探伤。如果发现电池壳体的高频焊缝和电池壳体表面由于焊接异常或铝板组织异常，涡流探伤仪会自动报警并在电池壳体相关异常部位喷色标记，便于后续分拣处理。
电池壳体生产线在线运行过程中，每隔10分钟需要在线取样进行严格检验，包括上爆破试验台检测电池壳体爆破压力，检验电池壳体外观、形状和尺寸等。符合图纸要求的电池壳体将会根据客户要求切断到一定长度，然后清洗、干燥放置备用。
使用冲床冲压把热处理状态H14，复合比10％的3003/7072复合铝合金板材加工成电池壳底和电池壳盖，再把电池电极组件，泄压阀组件和注液组件等零件分别装配在电池壳底和电池壳盖上。电池壳体分别和电池壳底和电池壳盖用激光焊机或氩弧焊机焊接连接。焊接时特别需要注意的是电池壳底和电池壳盖上的7072铝合金层应该在电池壳内侧。经过以上加工，就可以生产出新型使用寿命更长的新能源汽车电池壳。
其他优选的电池壳体金属材料还有3003MOD/7072复合铝合金(7072复合比是10％)、 3005/7072复合铝合金(7072复合比是10％)，其中3003MOD/7072复合铝合金的热处理状态为H14，3005/7072复合铝合金的热处理状态为H24。
具体实施例3
轧制后的铝板经过分切机分切成规定的宽度后收卷，作为新型新能源汽车电池壳体的材料。本实施例的电池壳体金属材料使用7072/3003/7072复合铝合金，7072复合比都是 10％，热处理状态为H14。成卷的铝板用真空吸盘吸起装在新能源汽车电池壳体生产线开卷机上，通过无张力自动送料系统将铝板送到成型模具中在线连续成型，经过高频焊机在线连续焊接将已经成型的铝板两端焊合，并在电池壳体内外表面留下焊渣。通过在线激冷使焊渣冷却硬化并在线连续刮去电池壳体内外表面焊渣。随后是把已经通过高频焊接焊合的电池壳体进行在线精整处理，使其外形和尺寸等满足图纸要求。在切断机在线切断电池壳体前，涡流探伤仪对电池壳体的高频焊缝和电池壳体表面在线连续探伤。如果发现电池壳体的高频焊缝和电池壳体表面由于焊接异常或铝板组织异常，涡流探伤仪会自动报警并在电池壳体相关异常部位喷色标记，便于后续分拣处理。
电池壳体生产线在线运行过程中，每隔10分钟需要在线取样进行严格检验，包括上爆破试验台检测电池壳体爆破压力，检验电池壳体外观、形状和尺寸等。符合图纸要求的电池壳体将会根据客户要求切断到规定长度，然后清洗、干燥放置备用。
使用冲床冲压把热处理状态为H14、复合比为10％的7072/3003/7072复合铝合金板材加工成电池壳底和电池壳盖，再把电池电极组件，泄压阀组件和注液组件等零件分别装配在电池壳底和电池壳盖上。电池壳体分别和电池壳底和电池壳盖用激光焊机或氩弧焊机焊接连接。经过以上加工，就可以生产出新型使用寿命更长的新能源汽车电池壳。
其他优选的电池壳体金属材料还有7072/3003MOD/7072复合铝合金(7072复合比都是 10％)、7072/3005/7072复合铝合金(7072复合比都是10％)，其中7072/3003MOD/7072复合铝合金的热处理状态为H14，7072/3005/7072复合铝合金的热处理状态为H24。
Claims (10)
1.一种新能源汽车电池壳，其特征在于包括电池壳体、电池壳底和电池壳盖，所述电池壳体、电池壳底和电池壳盖由经过轧制的金属板材制成，所述金属板材至少有一层金属材料，金属板材厚度大于0.01mm；所述电池壳体轴向方向上至少有一条连续焊缝；所述电池壳体分别和电池壳底、电池壳盖可以但不限于用焊接方式连接；所述电池壳体、电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
2.如权利要求1所述的新能源汽车电池壳，其特征在于所述连续焊缝在电池壳体内外表面所留下的焊渣必须刮平，使焊缝厚度不高于金属板材厚度。
3.如权利要求1所述的新能源汽车电池壳，其特征在于所述电池壳盖或电池壳底还包括电池正/负极、电池泄压阀和电池注液孔，所述电池泄压阀用于电池壳内废气压力过高时，利用气压差，排出废气；所述电池注液孔用于把电解液按照需要的量注入电池内部。
4.如权利要求1所述的新能源汽车电池壳，其特征在于所述金属板材包括铝板材、铜板材、钢板材，所述金属板材为单层板材或多层防腐复合板材。
5.如权利要求1所述的新能源汽车电池壳，其特征在于电池壳体截面形状为圆形、矩形、椭圆形、三角形、梯形、菱形、不规则形状。
6.一种新能源汽车电池壳生产方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将轧制到设计厚度的金属板材经过分切机分切到设计宽度后收卷；
2)用真空吸盘吸起收卷后的金属板材并装载至开卷机，通过自动送料系统将金属板材送至成型模具中在线连续成型；
3)使用焊机在线连续焊接，将已经成型的金属板材两端连续焊合，在电池壳体轴向形成一条连续焊缝，同时在电池壳体内外表面留下焊渣；
4)在线激冷使焊渣冷却硬化，通过内外刮渣装置连续刮去电池壳体内外表面焊渣；
5)将已经焊合的电池壳体进行在线精整处理，使电池壳体的外形和尺寸等满足图纸要求；
6)使用冲床把金属板材冲压加工成电池壳底和电池壳盖，将电池电极组件、泄压阀组件、注液组件等零件分别装配固定在电池壳底和电池壳盖上；电池壳体分别和电池壳底、电池壳盖用激光焊机或氩弧焊机焊接连接。
7.如权利要求6所述的新能源汽车电池壳生产方法，其特征在于步骤5)还包括以下内容：
使用涡流探伤仪对电池壳体的焊缝和电池壳体表面在线连续探伤；如发现电池壳体的焊缝和电池壳体表面由于焊接异常或金属板材组织异常，涡流探伤仪报警并在电池壳体相关异常部位喷色标记。
8.如权利要求6所述的新能源汽车电池壳生产方法，其特征在于步骤6)之前还包括以下内容：
根据电池壳技术要求将电池壳体切断到规定长度后清洗干燥备用，其中对单层金属板材制造的电池壳体，电池壳底、电池壳盖表面可以但不限于做防腐表面处理。
9.如权利要求6所述的新能源汽车电池壳生产方法，其特征在于所述金属板材包括铝板材、铜板材、钢板材，所述金属板材为单层板材或多层防腐复合板材。
10.如权利要求6所述的新能源汽车电池壳生产方法，其特征在于所述步骤3)中的焊缝焊接可使用高频焊接工艺、激光焊接工艺或氩弧焊工艺，用于生产电池壳体的金属板材经过在线棍轮连续成型、在线连续焊接并在金属板材两端形成连续焊缝的运行速度大于0.01米每分钟。
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