CN112018277A - 一种电池外壳、二次电池以及电池包 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种电池外壳、二次电池以及电池包，所述电池外壳包括：壳体，所述壳体呈U型且一体设置；盖板，所述盖板与所述壳体相适配设置，所述盖板包括盖设于所述壳体上的盖板本体以及环绕所述盖板本体外延设置的台阶部，所述台阶部包括抵接于所述壳体的外沿表面上的第一台阶面以及抵持于所述壳体内表面的第二台阶面；其中，所述第一台阶面与所述壳体的外沿表面之间形成供焊接用的焊缝，所述焊缝开口位于所述壳体外表面一侧且所述焊缝延伸至所述第二台阶面。本申请中提供的电池外壳的盖板设置有台阶部，在对顶盖和壳体形成焊缝进行焊接密封时，台阶部形成的厚度可以防止激光击穿电池壳体，从而降低电芯被击穿的风险，从而提高产品的良品率。

Description

一种电池外壳、二次电池以及电池包
技术领域
本申请涉及新能源电池技术领域，具体涉及一种电池外壳、二次电池以及电池包。
背景技术
现代社会越来越多的电动工具及新能源交通工具的驱动电源向着高容量、高安全性的方向发展，电池以其高容量等优良特性，广泛地运用在电动工具及新能源交通工具中。这些电池除了具有高容量外还应当具有良好的安全性才能达到使用的标准和满足人们的需求。
一般的二次电池，为了方便装配电芯，会将顶盖和壳体做成“U”型结构，在将电芯的极耳和顶盖的极柱焊接完成后，将电芯的放入壳体中，对外壳封装。封装时，将电池顶盖盖合于壳体上，然后将顶盖和壳体之间的焊缝通过焊接的方式进行密封，从而实现电池的封装。
但是现有技术中，由于电池外壳的顶盖和壳体之间的焊缝较大，而且壳体较薄，在激光焊接时，激光容易通过该焊缝将壳体内部的电芯击穿，导致焊接不良品的产出率也会增加。
发明内容
本申请提供一种电池外壳、二次电池以及电池包，旨在解决现有技术中电池外壳的顶盖与壳体进行焊接时容易击穿电芯而导致焊接不良的技术问题。
一方面，本申请提供一种电池外壳，包括：
壳体，所述壳体呈U型且一体设置；以及
盖板，所述盖板与所述壳体相适配设置，所述盖板包括盖设于所述壳体上的盖板本体以及环绕所述盖板本体外延设置的台阶部，所述台阶部包括抵接于所述壳体的外沿表面上的第一台阶面以及抵持于所述壳体内表面的第二台阶面；
其中，所述第一台阶面与所述壳体的外沿表面之间形成供焊接用的焊缝，所述焊缝开口位于所述壳体外表面一侧且所述焊缝延伸至所述第二台阶面。
在本申请一种可能的实现方式中，所述第一台阶面与所述第二台阶面垂直连接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述壳体包括：底板和侧板，所述底板的两侧弯折形成相对的两个所述侧板；
所述盖板还包括：顶板和端板，所述顶板的两端弯折形成相对的两个所述端板。
在本申请一种可能的实现方式中，所述侧板的内侧壁和所述底板的内壁与所述第一台阶面抵接，所述侧板的端面和所述底板的端面与所述第二台阶面抵接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述壳体和顶盖均为铝合金制成。
在本申请一种可能的实现方式中，所述底板和所述侧板圆弧过渡连接，所述顶板与所述端板圆弧过渡连接。
在本申请一种可能的实现方式中，所述顶板和/或所述端板上设置有极柱。
在本申请一种可能的实现方式中，所述极柱上连接有连接件，所述连接片设于所述顶板和/或所述端板的内侧面。
在本申请一种可能的实现方式中，所述连接件包括第一连接片和第二连接片，所述第一连接片与所述极柱焊接，所述第一连接片的端部弯折延伸形成所述第二连接片。
在本申请一种可能的实现方式中，所述盖板盖合于所述壳体形成的电池外壳为矩形外壳，所述顶板沿着所述矩形外壳的长度或宽度方向设置。
在本申请一种可能的实现方式中，所述壳体具有长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度，所述宽度大于所述厚度，所述长度小于600毫米。
在本申请一种可能的实现方式中，所述长度大于或等于500毫米且小于600毫米。
在本申请一种可能的实现方式中，所述长度大于或等于400毫米且小于500毫米。
一种二次电池，包括外壳和电芯，所述电芯容置于所述外壳内部，所述外壳为所述的电池外壳。
一种电池包，包括若干相互串联和/或并联的单体电池，所述单体电池为所述的二次电池。本申请中提供的一种的电池外壳的盖板设置有台阶部，由于台阶部设于所述顶板和所述端板的内侧壁的外沿，使得顶盖可以通过台阶部的定位更准确地盖合于壳体上，易于装配，而且在对盖板和壳体形成焊缝进行焊接密封时，台阶部形成的厚度可以防止激光击穿电池壳体，从而降低了电芯被击穿的风险，从而提高产品的良品率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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是本申请实施例提供的二次电池的结构示意图；
图2是本申请实施例中提供的二次电池的爆炸示意图；
图3是本申请实施例中提供的电池外壳的一个实施例的结构示意图；
图4是本申请实施例中图3中A的局部放大图；
图5是本申请实施例中图1中提供的电池外壳的剖面示意图；
图6是本申请实施例中图5中B的台阶部的局部放大图；
图7是本申请实施例中图5中提供的台阶部的有一个实施例结构示意图；
图8是本申请实施例中提供的电池外壳的又一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。
本申请实施例提供一种电池外壳、二次电池以及电池包，以下分别进行详细说明。
一方面，如图1和图2所示，本申请实施例提供一种二次电池，包括外壳10和电芯20，电芯20容置于外壳10内部，外壳10为电池外壳，电池外壳10的结构如下：
结合图3和图4所示，本申请实施例提供的电池外壳10包括：盖板100和壳体200。
壳体200呈U型且一体设置；
盖板100与壳体200相适配设置，盖板100盖合于壳体200形成电池外壳，100盖板包括盖设于壳体200上的盖板本体11以及环绕盖板本体11外延设置的台阶部130，台阶部130包括抵接于壳体200的外沿表面上的第一台阶面131以及抵持于壳体200内表面的第二台阶面132。
其中，第一台阶面131与壳体200的外沿表面之间形成供焊接用的焊缝101，焊缝101开口位于壳体200外表面一侧且焊缝101延伸至第二台阶面132。
本申请实施例中，由于台阶部130设于顶板110和端板120的内侧壁的外沿，使得顶板110可以通过台阶部130的定位更准确地盖合于壳体200上，易于装配，而且在对盖板100和壳体200形成焊缝101进行焊接密封时，台阶部130形成的厚度可以防止激光击穿电池壳体，从而降低了电芯被击穿的风险，从而提高了产品的良品率。
其中，台阶部的形式可以有多种，例如为一阶台阶部，如图5和图6所示，台阶部130设置于顶板110朝向底板的一面，且设置于顶板110的两侧，台阶部130包括第一台阶面131和第二台阶面132，第一台阶面131与第二台阶面132垂直连接，侧板220的内侧壁和底板210的内壁与第二台阶面132抵接，侧板220的端面和底板210的端面与第一台阶面131抵接，通过第一台阶面131和第二台阶面132的设置，在对第一台阶面131和侧板220朝向盖板100的端面形成焊缝进行焊接密封时，由于焊接时激光的方向是平行于第一台阶面水131平方向的，因此台阶部形成的厚度可以防止激光击穿电池壳体，从而降低了电芯被击穿的风险，从而提高了产品的良品率。
如图7所示，台阶部130还可以是二阶台阶部，台阶部130包括依次连接的第一台阶面131和第二台阶面132、第三台阶面133和第四台阶面134，第一台阶面131与第二台阶面132垂直连接，第三台阶面133和第四台阶面134结构相同，且第三台阶面133和第一台阶面131平行设置且沿着与第一台阶面131相反的方向延伸设置，侧板和底板对应台阶部的边沿对应设置有二阶台阶部，二阶台阶部和壳体台阶部配合同样可以防止激光焊穿电池壳体，而且通过二阶台阶部的设置，在对第一台阶面131和侧板220朝向盖板100的端面形成焊缝101进行焊接密封时，由于激光是沿着平行于第一台阶面131水平方向的，且二阶台阶部形成的厚度相比一阶台阶部更厚，可以更好地防止激光击穿电池壳体。
盖板本体11还包括顶板110、端板120，端板120的数量为2个，包括第一端121和第二端板122，其中，顶板110的两端弯折形成相对的第一端板121和第二端板122，台阶部130设于顶板110、第一端板121和第二端板122的外沿，顶板110、第一端板121和第二端板122可以通过一体成型的方式加工形成U型盖板100。
壳体200包括：底板210和侧板220，其中，侧板220的数量为2个，包括第一侧板221和第二侧板222，底板210的两侧弯折形成相对的第一侧板221和第二侧板222，底板210、第一侧板221和第二侧板222之间形成一容置腔230，用于容置电芯20，壳体200可以通过一体成型的加工方式形成U型壳体。在单体电池的装配工艺中，U型盖板100和U型壳体的设置使得电芯20易于装入壳体内，装配的工艺更加简单。U型盖板盖合于U型壳体200上形成矩形的电池外壳。
其中，壳体200和盖板100均为铝合金制成，由于铝合金具有强度高、密度小的特性，因此铝合金制成的电池外壳也具有高强度和轻量化的特点，也更易于焊接成型。
在一些实施例中，壳体具有长度、宽度和厚度，长度大于宽度，宽度大于厚度，壳体200的长度小于600mm，不仅可以保证装配后形成的单体电池具有一定的散热面积，还可以保证单体电池本身的强度。
进一步地，壳体200的长度大于或等于500mm且小于600mm，或者，壳体的长度大于或等于400mm且小于500mm，这是本申请在实际制作中根据经验所得到的优选长度数据，这些长度的壳体，使得单体电池在电池包中组装时更易于呈多排的形式排列。
需要说明的是，由于电池外壳是由相适配的壳体和盖板盖合形成，因此本实施例的电池外壳具有和壳体的长度特征相同的有益效果，在不再赘述。
由于目前所采用的较为常规的加工方式中，为了提升二次电池的能量密度，以及降低加工难度和成本，壳体一般由厚度相对较小的型材制成，而顶盖由于设置有极柱、极柱孔等结构，其厚度及结构强度相对较大，之后在厚度相对较小的壳体上形成防爆孔的加工难度相对较大，且防爆阀的安装过程中，连接难度也比较大，因而，将本申请实施例将盖板100和壳体200均可以由金属材料，如金属铝或铝合金等形成，且均加工为U型结构，有利于降低加工难度，具有结构轻巧，易于焊接的特点。
在一些实施例中，顶板110分别与两个端板120通过圆弧过渡连接，盖板100可以通过折弯工艺或冲压工艺等形成，圆弧过渡使得盖板100便于加工。
在一些实施例中，盖板上还设置有极柱140，极柱100140设于顶板和/或端板上，极柱140包括正极柱141和负极柱142两个极柱，例如，可以是正极柱141和负极柱142两个极柱同时设置于顶板110上，也可以是正极柱141和负极柱142同时设置于第一端板111或第二端板112上，还可以是正极柱141和负极柱142分别设置于第一端板111和第二端板112上。不同极柱的设置方式可以满足电池包内单体电池之间不同的连接方式，例如串联或并联，也易于和不同结构的电池包结构配合，使得电池包中单体电池的组装方式更加灵活。
如图3所示，极柱140上设有连接件150，连接件150由于是与极柱141连接，因此随着极柱140在盖板本体11上设置位置的不同，连接件150也会设置于不同的位置，连接片150可以设于顶板110朝向底板的一面，可以设置于两个端板120的内侧面。连接片150便于正极柱141、负极柱142与电芯的极耳进行连接，还可以起到紧固连接的作用，保证了极耳和极柱140之间的连接强度。
在一些实施例中，连接件150包括第一连接片151和第二连接片152，第一连接片151与极柱焊接，第一连接片151的端部弯折延伸形成第二连接片152，焊接时，通过将电芯的极耳11置于第一连接片151上，之后再将第二连接片152向第一连接片151弯折，使其第二连接片152将极耳11压紧在第一连接片151上，第一连接片151不仅能够防止正极柱141或负极柱142从盖板100脱落，起到紧固连接的作用，保证了极柱140和电芯的极耳11之间的连接强度，还便于正极柱141或负极柱142与极耳11进行连接。
在一些实施例中，结合图1和图3所示，盖板本体11上还设置有防爆阀160，防爆阀160可以设置于至少一个端板120上，例如，防爆阀的数量为1个，设置于第一端板121或第二端板122上。当极柱140均设置顶板110上时，防爆阀160可以设置于端板120上避免顶板上设置过多结构，有利于增加顶板110的强度。
当然，防爆阀160的数量可以设置为多个，例如，防爆阀160的数量为2个，分别设置于第一端板121和第二端板122上，以防止因单个防爆阀160出现故障导致在二次电池出现热失控时，气体不能及时将该防爆阀160顶开排出而造成二次电池爆炸，需要说明的是，防爆阀160设置于顶板110上也同样能实现防爆的效果，在此不作限制。
在一些实施例中，结合图3和图8所示，盖板100盖合于壳体200形成的电池外壳为矩形外壳，顶板110沿着矩形外壳的长度或宽度方向设置。如图3所示，顶板110可以沿着矩形外壳的长度方向设置，如图8所示，顶板110也可以沿着矩形外壳的宽度方向设置，顶板110沿着长度方向设置或者宽度方向设置均能达到同样的效果，同样易于电芯20的安装。盖板100盖合于壳体200时的配合关系可以参照上一实施例，在此不再赘述。
另一方面，本申请实施例还提供一种电池包，包括若干相互串联和/或并联的单体电池，单体电池为前述的二次电池。由于电池外壳的盖板设置有台阶部，由于台阶部设于顶板和端板的内侧壁的外沿，使得顶盖可以通过台阶部的定位更准确地盖合于壳体上，易于装配，而且在对盖板和壳体形成焊缝进行焊接密封时，台阶部形成的厚度可以防止激光击穿电池壳体，从而降低了电芯被击穿的风险，从而提高了产品的良品率。本实施例中的二次电池可以与上述实施例的电池外壳拥有同样的结构及达到同样的效果，本实施例不再赘述。
以上对本申请实施例所提供的一种电池外壳、二次电池以及电池包进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (15)

1.一种电池外壳，其特征在于，包括：
壳体，所述壳体呈U型且一体设置；以及
盖板，所述盖板与所述壳体相适配设置，所述盖板包括盖设于所述壳体上的盖板本体以及环绕所述盖板本体外延设置的台阶部，所述台阶部包括抵接于所述壳体的外沿表面上的第一台阶面以及抵持于所述壳体内表面的第二台阶面；
其中，所述第一台阶面与所述壳体的外沿表面之间形成供焊接用的焊缝，所述焊缝开口位于所述壳体外表面一侧且所述焊缝延伸至所述第二台阶面。
2.根据权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，所述第一台阶面与所述第二台阶面垂直连接。
3.根据权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，
所述壳体包括：底板和侧板，所述底板的两侧弯折形成相对的两个所述侧板；
所述盖板还包括：顶板和端板，所述顶板的两端弯折形成相对的两个所述端板。
4.根据权利要求3所述的电池外壳，其特征在于，所述侧板的内侧壁和所述底板的内壁与所述第一台阶面抵接，所述侧板的端面和所述底板的端面与所述第二台阶面抵接。
5.根据权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，所述壳体和所述盖板均为铝合金制成。
6.根据权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，所述底板和所述侧板圆弧过渡连接，所述顶板与所述端板圆弧过渡连接。
7.根据权利要求1所述的电池外壳，其特征在于，所述顶板和/或所述端板上设置有极柱。
8.根据权利要求7所述的电池外壳，其特征在于，所述极柱上连接有连接件，所述连接片设于所述顶板和/或所述端板的内侧面。
9.根据权利要求8所述的电池外壳，其特征在于，所述连接件包括第一连接片和第二连接片，所述第一连接片与所述极柱焊接，所述第一连接片的端部弯折延伸形成所述第二连接片。
10.根据权利要求1-9任一项所述的电池外壳，其特征在于，所述盖板盖合于所述壳体形成的电池外壳为矩形外壳，所述顶板沿着所述矩形外壳的长度或宽度方向设置。
11.根据权利要求10所述的电池外壳，其特征在于，所述壳体具有长度、宽度和厚度，所述长度大于所述宽度，所述宽度大于所述厚度，所述长度小于600毫米。
12.根据权利要求11所述的电池外壳，其特征在于，所述长度大于或等于500毫米且小于600毫米。
13.根据权利要求11所述的电池外壳，其特征在于，所述长度大于或等于400毫米且小于500毫米。
14.一种二次电池，其特征在于，包括外壳和电芯，所述电芯容置于所述外壳内部，所述外壳为权利要求1-13任一项所述的电池外壳。
15.一种电池包，其特征在于，包括若干相互串联和/或并联的单体电池，所述单体电池为权利要求14所述的二次电池。
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