CN110739421A - 动力电池外壳、动力电池和动力电池外壳的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了一种动力电池外壳、动力电池和动力电池外壳的制备方法，所述动力电池外壳(10)包括底壳(12)，所述底壳(12)具有能够装配电池极群(20)的极群单元格(120)，所述动力电池外壳(10)还包括设置于所述极群单元格(120)内的变形补偿结构，所述变形补偿结构设置为能够补偿所述极群单元格(120)装配相应的所述电池极群(20)后产生的变形量以保持相应的所述极群单元格(120)的原有体积。该动力电池外壳具有能够补偿所述极群单元格装配相应的所述电池极群后产生的变形量以保持相应的所述极群单元格的原有体积的变形补偿结构，由此提高了电池的使用寿命。所述动力电池外壳的制备方法可制备出上述动力电池外壳。

Description

动力电池外壳、动力电池和动力电池外壳的制备方法

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体地涉及一种动力电池外壳、动力电池和动力电池外壳的制备方法。

背景技术

动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。以铅酸蓄电池为例，铅酸蓄电池属于可逆直流电源，可将化学能转变为电能，同时也可将电能转变为化学能。铅酸蓄电池主要由电解液、电池槽以及多个极群组成，其中，电池槽呈长方体状，并且电池槽中设置有多个体积相等的槽格，每个槽格中放置有相应的极群，铅酸蓄电池的电解液为硫酸溶液，极群主要由正极板、负极板和设置在正极板和负极板之间的隔板组成，隔板主要起到储存电解液，作为氧气复合的气体通道，起到防止活性物质脱落以及正、负极之间短路的作用，正、负极板由板栅和活性物质构成。

在将极群装配到电池槽的槽格的过程中，需要对极群的板面施加压力以将极群压入相应的槽格中，这样，电池槽的朝向极群的板面的周壁会受到极群的回复力而变形并朝向电池外部鼓起，由此导致每个槽格的电压以及活性物质充放电深度不同，从而大大影响了铅酸蓄电池使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的电池外壳变形引起的电池寿命减少的问题，提供一种动力电池外壳，该动力电池外壳具有能够补偿所述极群单元格装配相应的所述电池极群后产生的变形量以保持相应的所述极群单元格的原有体积的变形补偿结构，由此提高了电池的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种动力电池外壳，所述动力电池外壳包括底壳，所述底壳具有能够装配电池极群的极群单元格，所述动力电池外壳还包括设置于所述极群单元格内的变形补偿结构，所述变形补偿结构设置为能够补偿所述极群单元格装配相应的所述电池极群后产生的变形量以保持相应的所述极群单元格的原有体积。

在上述技术方案中，通过在所述极群单元格内设置所述变形补偿结构，从而能够补偿变形所引起的所述极群单元格的内部体积的变化，这样，保持了所述极群单元格的原有体积，使得所述极群单元格内的物质如电解液不会注入过多，保证了当所述底壳内设置有多个等体积的所述极群单元格时，极群单元格内的物质如电解液彼此基本相等，从而使得电池在充放电时每个极群单元格的充放电深度相同，大大提高了电池的使用寿命。

优选地，所述变形补偿结构包括设置于所述底壳的朝向所述电池极群的板面的外周壁的内壁的凸筋。

优选地，所述变形补偿结构包括多个所述凸筋，多个所述凸筋彼此相互间隔排布。

优选地，所述凸筋沿所述底壳的高度方向延伸。

优选地，所述凸筋的靠近所述底壳的顶部的端部设置有倾斜面，所述倾斜面在从所述底壳的底壁到所述底壳的顶部的方向上逐渐靠近所述底壳的外周壁。

优选地，所述凸筋设置为能够覆盖所述底壳的朝向所述电池极群的板面的外周壁的内壁。

优选地，所述底壳为塑料件；和/或

所述底壳和所述凸筋为一体件。

本发明第二方面提供一种动力电池，所述动力电池包括本发明所提供的动力电池外壳以及装配在所述极群单元格中的电池极群。通过在所述动力电池中设置本发明所提供的动力电池外壳，由于所述变形补偿结构能够补偿变形所引起的极群单元格的内部体积的变化，这样，保持了所述极群单元格的原有体积，由此相应的提高了动力电池的使用寿命。

本发明第三方面提供一种动力电池外壳的制备方法，所述动力电池外壳的制备方法用于制备本发明所提供的动力电池外壳，所述动力电池外壳的制备方法包括：

步骤S10、根据装配所述电池极群时对所述电池极群的板面施加的压力，采用有限元分析方法分析出所述底壳的变形量以计算所述变形补偿结构的尺寸；

步骤S20、根据计算出的所述变形补偿结构的尺寸制备所述底壳。

优选地，所述变形补偿结构设置于相应的所述极群单元格内，所述变形补偿结构包括设置于所述底壳的朝向所述电池极群的板面的外周壁的内壁的凸筋；

在所述步骤S10中，采用有限元分析方法分析出所述底壳的变形量以计算所述凸筋的尺寸；

在所述步骤S20中，根据计算出的所述凸筋的尺寸制备所述底壳。

附图说明

图1是本发明优选实施方式的动力电池外壳的主视结构示意图；

图2是图1所示的动力电池外壳的底壳的剖面结构的俯视结构示意图；

图3是图1所示的动力电池外壳的底壳的剖面结构的主视结构示意图；

图4是图3中A处所示的局部放大结构示意图；

图5是本发明另一优选实施方式的动力电池外壳的主视结构示意图；

图6是图5所示的动力电池外壳的侧视结构示意图；

图7是本发明优选实施方式的动力电池的剖面结构的俯视结构示意图。

附图标记说明

10-动力电池外壳；12-底壳；120-极群单元格；122-挡板；124-外周壁；14-凸筋；140-倾斜面；16-上盖；20-电池极群。

具体实施方式

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指结合附图和实际应用中的方位理解，“内、外”是指部件的轮廓的内、外。

本发明提供了一种动力电池外壳，动力电池外壳10包括底壳12，可以明白的是，底壳12的顶部形成有开口，在动力电池装配完成后，所述开口处盖设有上盖，底壳12具有能够装配电池极群20的极群单元格120，其中，底壳12可呈长方形，底壳12可具有多个极群单元格120，结合图2和图7中所示，可在底壳12内设置多个能够将底壳12的内部空间分隔为多个极群单元格120的多个挡板122，多个挡板122可支撑在底壳12的外周壁124内，每个极群单元格120中可设置有电池极群120，多个极群单元格120可呈矩阵式分布，可设置三行两列极群单元格120，其中每个极群单元格120的体积相等，动力电池外壳10还包括设置于极群单元格120内的变形补偿结构，所述变形补偿结构设置为能够补偿极群单元格120装配相应的电池极群20后产生的变形量以保持相应的极群单元格120的原有体积，每个极群单元格120内可设置有所述变形补偿结构。需要说明的是，电池极群120可包括正极板、负极板以及夹置在所述正极板和所述负极板之间的隔板，电池极群120的厚度一般要大于相应的极群单元格120的宽度，因此，在装配电池极群120时，电池极群120的两侧的板面受到夹紧力后被压入相应的极群单元格120，而电池极群120在装配完成后，由于不再受到夹紧力，两侧的板面会恢复到原本的状态，由此会向极群单元格120的朝向电池极群20的板面的侧壁施加压力，由于构成极群单元格120的侧壁且朝向电池极群20的板面的挡板122的两侧均会受到相应的电池极群20的反弹力，因此不会变形；而底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124只受到单侧的回复力，底壳12的外周壁124构成了极群单元格120的外侧壁，因此，如图6中B处所示，底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124会变形而朝向底壳12的外部凸起，由此，通过在极群单元格120内设置所述变形补偿结构，从而能够补偿变形所引起的极群单元格120的内部体积的变化，这样，保持了极群单元格120的原有体积，使得极群单元格120内的物质如电解液不会注入过多，保证了当底壳12内设置有多个等体积的极群单元格120时，极群单元格120内的物质如电解液彼此基本相等，从而使得电池在充放电时每个极群单元格120的充放电深度相同，大大提高了电池的使用寿命。

结合图2和图3中所示，所述变形补偿结构可包括设置于底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124的内壁的凸筋14，这样，凸筋14占据了相应的极群单元格120内的体积，从而补偿了底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124变形而引起的相应的极群单元格120的体积增大，使得极群单元格120的体积基本保持原样而不发生变化。

优选地，所述变形补偿结构可包括多个凸筋14，多个凸筋14可彼此相互间隔排布。这样，不仅起到了补偿底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124变形而引起的相应的极群单元格120的体积增大的作用，而且相邻的凸筋14之间可形成供装配电池极群20时被急剧压缩的空气排出的逸出通道，使得装配过程更为省力和迅速。

可以理解的是，当底壳12上设置有多个极群单元格120时，每个极群单元格120内均设置有多个凸筋14以保持相应的极群单元格120的原有的体积。每个所述变形补偿结构能够保持相应的极群单元格120的原有体积。

为了更好的起到变形补偿作用以及使得装配电池极群20时被急剧压缩的空气更好的排出，凸筋14优选沿底壳12的高度方向延伸，例如凸筋14的延伸长度可与底壳12的高度保持一致。

结合图3和图4中所示，凸筋14的靠近底壳12的顶部的端部可设置有倾斜面140，倾斜面140在从底壳12的底壁到底壳12的顶部的方向上逐渐靠近底壳12的外周壁124，由此可便于电池极群20的装入，提高了装配效率。为了进一步提高装配效率，倾斜面140与竖直面所成的夹角可为5-30°，进一步优选地，倾斜面140与竖直面所成的夹角可为10-25°。

另外，凸筋14也可设置为能够覆盖底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124的内壁，这样，相当于凸筋14能够覆盖整个底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124的内壁，由此起到了补偿底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124变形而引起的相应的极群单元格120的体积增大的作用，使得极群单元格120基本保持原有的体积，体积基本不会因为侧壁的变形而发生改变。

需要说明的是，底壳12可为塑料件，也就是说，底壳12可由塑料材质如ABS塑料制备获得；底壳12和凸筋14可为一体件以提高底壳12的整体结构的稳固性。

结合图1、图5和图6中所示，动力电池外壳10可包括盖设于底壳12的上盖16。

本发明还提供了一种动力电池，所述动力电池包括本发明所提供的动力电池外壳10以及装配在极群单元格120中的电池极群20。通过在所述动力电池中设置本发明所提供的动力电池外壳10，由于所述变形补偿结构能够补偿变形所引起的极群单元格120的内部体积的变化，这样，保持了极群单元格120的原有体积，由此相应的提高了动力电池的使用寿命。

本发明还提供了一种动力电池外壳的制备方法，所述动力电池外壳的制备方法用于制备本发明所提供的动力电池外壳10，所述动力电池外壳的制备方法包括：步骤S10、根据装配电池极群20时对电池极群20的板面施加的压力，采用有限元分析方法分析出底壳12的变形量以计算所述变形补偿结构的尺寸，需要说明的是，电池极群20向相应的极群单元格120的侧壁所述施加的回复力与装配电池极群20时向电池极群20的两侧的板面的施加的压力相关，由此，可将装配电池极群20时对电池极群20的板面施加的压力和底壳12的材料的属性参数输入相关的有限元分析软件中，由此可分析出底壳12的变形量，这样便能够计算出所述变形补偿结构的尺寸，以便补偿由底壳12的变形引起的极群单元格120的体积的变化；步骤S20、根据计算出的所述变形补偿结构的尺寸制备底壳12，可以理解的是，在所述步骤S10中以计算出所述变形补偿结构的尺寸，因此在利用相关模具制备底壳12时可同时在底壳12上制备尺寸合适的所述变形补偿结构。

为了保证在底壳12上设置尺寸较为精确的所述变形补偿结构，可根据有限元分析法分析计算出的所述变形补偿结构的尺寸以制备出具有所述变心补偿结构的底壳12的模拟件，然后向底壳1中充气以模拟装配电池极群20后的情况，由此，底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124变形朝向底壳12外凸起，之后，测量凸起的高度以衡量底壳12的变形量，若该变形量与通过有限元分析方法分析出的变形量基本一致，则进行实际生产。

可以理解的是，变形补偿结构设置于相应的极群单元格120内，所述变形补偿结构可包括设置于底壳12的朝向电池极群20的板面的外周壁124的内壁的凸筋14；因此，在所述步骤S10中，采用有限元分析方法分析出底壳12的变形量以计算凸筋14的尺寸，也就是说，凸筋14在极群单元格120内所占有的体积量与底壳12的变形引起的极群单元格120的体积增量相抵消；在所述步骤S20中，根据计算出的凸筋14的尺寸制备底壳12，也就是说，在制备底壳12时同时制备出凸筋14。

另外，所述变形补偿结构可包括多个凸筋14，即在相应的极群单元格120内可设置有多个凸筋14，多个凸筋14彼此相互间隔排布，可根据设置的凸筋14的设置个数以及根据有限元分析方法分析出的底壳12的变形量而计算出的每个凸筋14的尺寸，多个凸筋14在相应的极群单元格120内所占有的总体积量与底壳12的变形引起的极群单元格120的体积增量相抵消。其中，可使得凸筋14沿底壳12的高度方向延伸，凸筋14的延伸长度可与底壳12的高度一致，则计算出每个凸筋14的厚度即可。

另外，在制备凸筋14时，可将凸筋14的靠近底壳12的顶部的端部设置成为倾斜面140，倾斜面140在从底壳12的底壁到底壳12的顶部的方向上逐渐靠近底壳12的外周壁124。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种动力电池外壳，其特征在于，所述动力电池外壳(10)包括底壳(12)，所述底壳(12)具有能够装配电池极群(20)的极群单元格(120)，所述动力电池外壳(10)还包括设置于所述极群单元格(120)内的变形补偿结构，所述变形补偿结构设置为能够补偿所述极群单元格(120)装配相应的所述电池极群(20)后产生的变形量以保持相应的所述极群单元格(120)的原有体积。

2.根据权利要求1所述的动力电池外壳，其特征在于，所述变形补偿结构包括设置于所述底壳(12)的朝向所述电池极群(20)的板面的外周壁(124)的内壁的凸筋(14)。

3.根据权利要求2所述的动力电池外壳，其特征在于，所述变形补偿结构包括多个所述凸筋(14)，多个所述凸筋(14)彼此相互间隔排布。

4.根据权利要求3所述的动力电池外壳，其特征在于，所述凸筋(14)沿所述底壳(12)的高度方向延伸。

5.根据权利要求4所述的动力电池外壳，其特征在于，所述凸筋(14)的靠近所述底壳(12)的顶部的端部设置有倾斜面(140)，所述倾斜面(140)在从所述底壳(12)的底壁到所述底壳(12)的顶部的方向上逐渐靠近所述底壳(12)的外周壁(124)。

6.根据权利要求2所述的动力电池外壳，其特征在于，所述凸筋(14)设置为能够覆盖所述底壳(12)的朝向所述电池极群(20)的板面的外周壁(124)的内壁。

7.根据权利要求2-6中任意一项所述的动力电池外壳，其特征在于，所述底壳(12)为塑料件；和/或

所述底壳(12)和所述凸筋(14)为一体件。

8.一种动力电池，其特征在于，所述动力电池包括权利要求1-7中任意一项所述的动力电池外壳(10)以及装配在所述极群单元格(120)中的电池极群(20)。

9.一种动力电池外壳的制备方法，其特征在于，所述动力电池外壳的制备方法用于制备权利要求1-7中任意一项所述的动力电池外壳(10)，所述动力电池外壳的制备方法包括：

步骤S10、根据装配所述电池极群(20)时对所述电池极群(20)的板面施加的压力，采用有限元分析方法分析出所述底壳(12)的变形量以计算所述变形补偿结构的尺寸；

步骤S20、根据计算出的所述变形补偿结构的尺寸制备所述底壳(12)。

10.根据权利要求9所述的动力电池外壳的制备方法，其特征在于，所述变形补偿结构设置于相应的所述极群单元格(120)内，所述变形补偿结构包括设置于所述底壳(12)的朝向所述电池极群(20)的板面的外周壁(124)的内壁的凸筋(14)；

在所述步骤S10中，采用有限元分析方法分析出所述底壳(12)的变形量以计算所述凸筋(14)的尺寸；

在所述步骤S20中，根据计算出的所述凸筋(14)的尺寸制备所述底壳(12)。

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