CN110233209A - 用于电池的电池容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池容器，尤其用于可充电锂离子电池，被配置为收纳通过缠绕由隔板隔离的阳极和阴极而形成的电极组件，并由盖组件封闭。电池容器包括容纳电极组件的柱形容器体并具有形成基座的第一端及从基座沿纵向方向延伸至容器体包括开口的第二端的外围侧壁，容器体侧壁终止于第二端处的端部边缘，容器体侧壁适于在第二端向内压接以将插入容器体开口的盖组件附接到容器体。外围侧壁的端部边缘形成为向内延伸的环，环进入围绕开口的环形肩部。环形肩部配置成使当容器体侧壁在第二端向内压接以将位于容器体开口中的盖组件附接到电池容器时，环形肩部向内弯曲使环形肩部面向并接合位于容器体第二端中的盖组件，并使侧壁的端部边缘面向容器体的内侧壁。

Description

用于电池的电池容器

技术领域

本发明涉及一种电池容器，尤其涉及一种用于可充电锂离子电池的电池容器，该电池容器被配置为收纳将由隔板隔离的阳极和阴极进行缠绕而形成的电极组件，其中电池容器配置为由盖组件封闭。电池容器包括用于容纳电极组件的柱形容器体，并且具有形成基座的第一端以及从基座沿纵向方向延伸至容器体的第二端的外围侧壁，第二端包括开口，其中容器体的侧壁终止于第二端处的端部边缘，并且其中容器体的侧壁适于在壳体的第二端的第二端向内压接(crimped)，以将插入容器体开口内的盖组件附接到容器体。

背景技术

近年来，对用于便携式和无绳电气设备、个人电脑、便携式通信装置和电动车辆的电源的使用的增多，给制造商带来了新的挑战。由于对更高能量水平的需求，高能量密度可充电电池系统是目前备受追捧的技术目标。

因为可充电锂离子电池具有与其他电化学储能装置相比较高的比能量密度并且具有可充电性，因此是用于便携式电子产品和电动或混合电动车辆的具有吸引力的储能系统。然而，随着电池能量密度的提高，其安全性和可靠性变得越来越重要。当暴露在恶劣的电气、热或机械条件下时，锂离子电池中的活性材料会放热分解，产生大量热量，这可能导致热失控，并伴有火灾和/或爆炸。

锂离子电池包括电极组件，该电极组件包括由多孔膜制成的隔板，隔板位于正极和负极(阴极和阳极)之间。在柱型锂离子电池中，隔板、阳极和阴极是螺旋缠绕的，隔板将阳极和阴极分隔开。电极组件被安置在电池容器的柱形容器体中，所述容器体具有形成基座的第一端以及从基座沿纵向方向延伸到容器体的第二端的外围侧壁，容器体的第二端包括具有开口的开口端。电极组件插入开口端，然后开口端被盖组件形式的盖闭合件封闭。盖组件在电池生产中起着重要作用，因为它带有电流输出端子，例如，正输出电流端子。此外，盖组件在安全问题上发挥着重要作用，因为它必须为电池的内部提供有效的密封。例如由于外壳腐蚀引起的电池内部的长时间暴露，可能会使电池组件暴露在环境中。气密密封一直是决定锂离子电池使用寿命的关键问题。例如，如果电解质中存在水或氧分子，电池的高电压可能导致水分解或氧还原。这类问题通常是由于电池密封不当造成的。

电池容器在压接(crimping)过程中定期封闭。压接是指通过将金属片或其它延性材料片中的一个或两个进行变形来固定另一个金属片或其它延性材料片，从而将两个或更多个金属片或其它延性材料片连接。将必要的电池内部组件(例如电极组件)插入电池容器的容器体的开口端后，将盖组件插入电池容器的前端，并通过压接固定到位，即通过径向挤压电池容器的开口端处的侧壁以向内抵住盖组件。盖组件以预定深度定位在容器开口中，使得侧壁在其圆周处延伸超过盖组件。然后，将容器体侧壁的开口端向内弯曲(朝向容器体的基座)，使得侧壁的端面(即容器体在开口处的上边缘或端部边缘)与盖组件接合。

盖组件包括密封件或垫圈。密封件可以设置在盖组件的外周和上下表面上，以与侧壁表面接合。当在压接过程中将容器体的开口端向内弯曲时，其对盖组件施加夹紧力，使得盖组件上的密封面压在容器体的内侧壁面上。在压接过程中，可以在盖组件下方的容器内部形成内环形肩部，以在面向电池容器内部的盖组件侧面为盖组件提供支撑。

压接工艺是一种快速且经济高效的工艺，适用于使用供应商提供的预制电池容器的高速电池制造/组装。压接工艺中的一个缺点是，容器体的端部边缘由容器体制造工艺引起的切割边缘形成。通常，所提供的电池容器是通过拉伸金属板以形成具有封闭端的柱形容器体，并在柱形容器体的开口处沿着其圆周切割柱形容器体的一部分来形成的。在最终电池组装步骤中将电气组件插入后，通过将切割边缘向内弯曲超过90°，将交付至电池组件的电池容器压接，使得侧壁的端部压在盖组件上，并使容器体侧壁的内表面压在盖组件的上表面上。然而，切割边缘仍然暴露在环境中。在这里，切割边缘可能会受到腐蚀，影响密封。此外，在某些情况下，在由于电池功能缺陷导致电池过热从而导致内部压力较高的情况下，由容器体的卷边提供的夹紧力不够强。

本发明的一个目的是提供一种用于可充电锂离子电池的电池容器，在组装电池时该电池容器提供改进的盖组件的附接。

发明内容

本发明的目的通过如权利要求1所限定的电池容器来实现。优选实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明，外围侧壁的端部边缘形成为向内延伸的环，所述环进入围绕开口的环形肩部中。环形肩部配置成使得当容器体侧壁在第二端处向内压接以将位于容器体开口中的盖组件附接到电池容器时，环形肩部向内弯曲，以便使环形肩部面向并接合到位于容器体的第二端中的盖组件，并使侧壁的端部边缘面向容器体的内侧壁。

与用作电池组装中的组件的常规电池容器相比，本发明提供了改进的密封和在电池最终组装时(即当盖组件通过压接而附接到容器体时)盖组件的紧密配合。当具有直侧壁的常规电池容器在端部边缘突然终止时，根据本发明的端部边缘却已向内朝向容器体的纵轴弯曲并分别被折叠。当容器体侧壁在第二端处向内压接和弯曲时，由于侧壁的折叠边缘，环形肩部与盖组件接合，同时端部边缘在相应的肩部处朝向侧壁定向并面向远离容器体纵轴的方向。由于在压接工艺之前，端部边缘已经向内定向，因此当相应的环形肩部部分，例如在向上方向上(远离容器体的基座)，向内弯曲时，端部边缘远离盖组件倾斜。向内弯曲的肩部与盖组件接合，并偏压(bias against)盖组件的密封，使得盖组件固定在开口中的适当位置，并且压接连接被密封。

由于端部边缘位于电池内部，因此端部边缘被有效地保护免受环境和腐蚀影响。

此外，由于端部边缘是预成形的，环形肩部提供了更多的刚度和强度，这有助于用于盖组件的夹紧力。

当沿着容器体的纵向方向观察时，肩部环形地围绕开口。在横截面(垂直于纵向方向)上，端部边缘可以形成圆形(round)形状的肩部。端部边缘可以卷成环。然而，端部边缘也可以折叠，使得侧壁的两个部分并排放置并彼此接触。环形肩部可以在弯曲部分中具有具有圆形外轮廓的部分。

优选地，端部边缘向内弯曲，使得环形肩部在纵向方向上形成容器体的端面。

如上所述，端部边缘可由容器体的切割边缘形成。端部边缘包括构成容器体的侧壁的前端面的边缘表面。

本发明的电池容器特别地适用于锂离子电池。在本发明的意义上，电池容器当然也适用于其他类型的柱形电池，例如镍镉电池等。

根据本发明的又一实施例，环形成为使得端部边缘接触容器体的内侧壁。这可以通过向内折叠或卷起端部边缘来实现。通过在容器体的内侧壁和端部边缘之间提供接触，提高了对端部边缘的防腐保护。此外，环形肩部部分的刚度和稳定性也与此结构有关。

根据本发明的又一实施例，环形肩部形成为使得内环形肩部的内部相对的侧壁表面彼此邻接，以使环形肩部的内部空间最小化。本实施例可以通过将容器体侧壁的端部折叠成双层布置使内部的侧壁部分相互接触来实现。

根据本发明的又一实施例，开口(即侧壁的包括环形肩部的部分)相对于容器体侧壁的其余部分或相对于容器体的纵轴在径向上向外加宽，以便扩大用于插入电极组件的开口。

根据本发明的又一实施例，环形肩部配置成使得在压接过程中，环形肩部在电池容器的纵向方向上形成基本平坦的外表面。该平坦环形表面适于附接电流输出端子等。例如，正电流输出端子可以按常规设置在盖组件上。然而，负输出端子可以设置在外平坦环形表面上。增加表面面积并在电池容器侧壁的前端设置较大的外表面，提供了安装容积。例如，相对较大的表面面积允许附接冷却装置，例如冷却板，以便从电池散热，这可以出现在快速加载或卸载过程中。电池热管理很大程度上参与了电池容器的构建。

本发明还涉及一种生产如本文所述的电池容器的方法，用于电池的后期组装，其中，通过冲头的机械作用将金属片坯料径向拉入成形模具内以形成杯体，并且其中，使用压力机通过一系列重复的深拉步骤进一步拉制杯体以形成柱形容器构件，该容器构件包括第一端、具有开口的第二端、以及在第一端和第二端之间沿容器构件的纵向方向延伸的外围侧壁。容器构件构成容器体的预成形件。为了将容器构件加工成容器体，该方法还包括径向向内弯曲容器构件第二端处的端部边缘以形成环形肩部的步骤。通过环形肩部，现在形成的容器体可以在随后的电池组装步骤中配备有电极组件和盖组件。

根据本发明的又一实施例，生产如本文所述的电池容器的方法进一步包括加宽容器构件的第二端以扩大容器构件的开口的步骤。

本发明还涉及一种电池，特别是锂离子电池，包括如本文所述的电池容器。该电池包括电极组件，电极组件容纳在电池容器中并且通过将由隔板隔离的阳极和阴极进行缠绕而形成。侧壁的第二端被压接，侧壁的环形肩部向内弯曲并与盖组件接合，以将盖组件附接到容器体。容器体侧壁的端部边缘远离盖组件(相应于容器体的纵轴)而弯曲，并面向容器体的内侧壁。如上文所述，包括本文所述电池容器的电池表现出提高的密封效率。此外，该电池表现出增强的抗压力爆裂的能力。

根据本发明的又一实施例，第二端的侧壁的端面在容器体的纵向方向上形成外平坦环形表面。端面由向内弯曲的环形肩部形成。

根据本发明的又一实施例，盖组件包括正电流输出端子，环形肩部包括负电流输出端子，反之亦然。

附图说明

现在将参照图中所示的示例性实施例来描述本发明，在图中：

图1示出根据本发明的实施例的电池；

图2示出用于图1中电池的电池容器的透视图；

图3示出图2中电池容器的一部分的剖视图；

图4示出图1中电池的一部分的剖视图。

具体实施方式

图1显示了不同视图中的电池。图1a是电池1的透视图，图1b是穿过图1a的电池1的透视剖视图。

电池1装有电极组件，该电极组件通过将由隔板隔离的阳极和阴极进行缠绕而形成。电池包括电池容器2，电池容器2具有柱形形状并用作电极组件的壳体。电池容器通常具有柱形容器体3。容器体3具有形成基座的第一端(即下端)4以及从第一端4沿容器体的纵轴6在纵向方向上延伸至容器体2的第二端(即上端)7的外围侧壁5，容器体2的第二端7开口。

第二端7由盖组件8形式的盖封闭。盖组件将电池的内部密封，以与环境隔绝。

盖组件8通过压接附接到容器体3，在压接过程中侧壁5的上部向内弯曲在盖组件8的上部分。此外，侧壁的位于盖组件8下方的部分向内弯曲以形成容器体3的内侧壁的内突起形式的环形套环，从而将盖组件8固定到位并密封电池8。

图2示出在组装到最终电池之前的电池容器2，意味着电极组件部件尚未插入到电池容器2的内部。此外，电池容器2还未被盖组件封闭。

如上所示，容器体3从第一端4沿纵轴6延伸到第二端7。第二端7具有用于随后供电极组件插入的开口9。

图3是图2中第二端7处容器体3上部分的示意性剖视图。外围侧壁5从基座延伸到第二端7，并终止于端部边缘10。端部边缘10是在电池容器的制造过程中产生的切割边缘。

外围侧壁5的端部边缘10形成为向内(朝向纵轴6)延伸的环，该环进入围绕开口9的环形肩部11中，使得内侧壁5a的两部分在环形肩部的区域中彼此邻接。此外，侧壁5的包括环形肩部11的部分呈喇叭形，这意味着开口相对于容器体侧壁5的其余部分在径向方向上向外加宽。电极组件更易于插入也适合穿过开口。

在电池的后期组装过程中，环形肩部11被压接并向内弯曲靠在盖组件的上表面上，以将盖组件安装到容器体3上并将盖组件固定到位。安装状态如图4所示。

图4示出图1中组装的电池1的上部分。开口9由盖组件8封闭。盖组件8包括密封件12，该密封件12设置在盖组件8的外周上，并在盖组件8的外边缘的上方和下方延伸，使得密封件12也设置在盖组件8的上表面的外部上和盖组件8的下表面的外部上。

在电池组装过程中，将盖组件8插入电池容器的开口9中，其状况如图3所示。在压接过程中，容器体2的侧壁5被在径向上向内挤压，使得在内侧壁表面上形成内凸缘或套环13，内侧壁5a朝向纵轴6向内突出。

凸缘13在向下方向上为盖组件8提供支撑。在压接过程中，环形肩部11向内弯曲，以在密封件12的上密封部分处接合盖组件8的上表面。环形肩部对盖组件8施加夹紧力，使得盖组件8上的密封面压靠内套环13、内侧壁5和环形肩部11。从而，将盖组件8固定到位，并将开口密封封闭。

此外，侧壁5的端部边缘10面向容器体的内侧壁3a，并且位于电池内部，端部边缘10在电池内部被密封以防受到可能引起腐蚀的环境的影响。

盖组件还包括正电流输出端子13。环形肩部11分别在电池的端面处沿纵向形成外平坦环形表面14。扩大的部分14可以用于例如安装负电流输出端子。

附图标记

1、电池

2、电池容器

3、容器体

4、第一端

5、容器体的侧壁

5a、容器体的内侧壁

6、纵轴

7、第二端

8、盖组件

9、开口

10、端部边缘

11、环形肩部

12、密封件

13、电流输出端子

14、环形表面

Claims (2)

1.一种电池(1)，特别是锂离子电池，包括：电池容器(2)，所述电池容器(2)包括柱形容器体(3)；以及电极组件，所述电极组件容纳在所述柱形容器体(3)中并且通过将由隔板隔离的阳极和阴极进行缠绕而形成，

其中，所述容器体(3)具有形成基座的第一端(4)以及从所述基座(3)沿纵向方向延伸至所述容器体(3)的第二端(7)的外围侧壁(5)，所述第二端(7)包括开口(9)，其中，所述第二端(7)由盖组件(8)封闭，所述盖组件(8)插入所述容器体的开口(9)内并附接到所述容器体(3)，其中，通过将围绕所述开口(9)的环形肩部(11)向内压接使得所述环形肩部(11)与所述盖组件(8)的上部分接合，来将所述盖组件(8)附接到所述容器体，

其特征在于，

所述容器体(3)的所述侧壁(5)终止于所述第二端(7)处的端部边缘(10)，并且所述外围侧壁(5)的所述端部边缘(10)被折叠成向内延伸的环，所述环进入所述环形肩部(11)中；并且

内侧的所述环形肩部(11)的内部相对的侧壁表面彼此邻接，所述端部边缘(10)与所述容器体(3)的内侧壁(5a)相接触，

所述环形肩部(11)向内压接，使得所述侧壁(5)的所述端部边缘(10)远离所述容器体的纵轴而弯曲，并面向所述容器体(3)的所述内侧壁(5a)，并且当从所述容器体(3)的所述纵向方向上观察时，所述侧壁(5)的在所述第二端(7)处的端面形成外平坦环形表面(14)；并且

所述侧壁(5)的一部分向内压接，并形成与所述盖组件的下部分接合的环形突起。

2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述盖组件(8)包括正电流输出端子，并且所述环形肩部包括负电流输出端子；或者，所述盖组件(8)包括负电流输出端子，并且所述环形肩部包括正电流输出端子。