发明内容
本发明的目的之一在于:针对现有技术的不足,提供一种电池壳体,能够解决电池外壳的膨胀问题,避免因电池膨胀导致安全事故发生的情况,有助于延长电池的使用寿命。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种电池壳体,包括外壳;内壳,设置在所述外壳内,所述外壳和所述内壳之间形成有膨胀空间;其中,所述外壳和所述内壳至少一者设置有限位槽和/或型板,所述外壳与所述内壳卡接,所述膨胀空间内设置有缓冲框。
优选的,若干个所述限位槽两两间隔设置,相邻两个所述限位槽相对设置,用于形成安装所述型板的间隙。
优选的,所述限位槽和所述型板均沿高度方向延伸,所述限位槽和所述型板的高度均小于所述外壳的内壁高度。
优选的,在长度方向上,所述限位槽一体式设置在所述外壳两侧的内壁,所述型板一体式设置在所述内壳两侧的外壁,所述型板插设于所述限位槽,所述限位槽的横截面为U型、V型或弧形,所述型板的横截面为T型、倒置的V型或扇形。
优选的,在宽度方向上,所述外壳的内壁和所述内壳的外壁之间距离大于或等于所述内壳的膨胀高度。
优选的,所述外壳材料的弹性模量大于或等于所述内壳材料的弹性模量。
优选的,所述缓冲框设置在所述外壳的大面和所述内壳的大面之间,所述缓冲框设置有通孔,所述通孔与内壳的膨胀位置对应,所述通孔的形状为方形、圆形或椭圆形。
本发明的目的之二在于提供一种电池,包括顶盖片,安装有极柱;卷芯,与所述极柱电连接;如上述的电池壳体,所述卷芯设置在内壳内,所述顶盖片盖接于所述外壳和所述内壳。
优选的,所述顶盖片设置有焊接槽和防爆阀,所述焊接槽围绕所述顶盖片设置,所述焊接槽和所述内壳的顶部固定连接,所述焊接槽的深度与所述顶盖片的厚度之比为0.25-0.5,所述顶盖片的边缘与所述外壳的顶部固定连接,所述卷芯的外侧包裹有绝缘片,所述缓冲框粘接在所述内壳的侧面,所述内壳的底部设置有结构胶。
本发明的目的之三在于提供一种电池模组,包括端板、侧板及若干个如上述的电池,所述端板和侧板形成容置若干个所述电池的空间。
本发明的有益效果在于,本发明包括外壳;内壳,设置在所述外壳内,所述外壳和所述内壳之间形成有膨胀空间;其中,所述外壳和所述内壳至少一者设置有限位槽和/或型板,所述外壳与所述内壳卡接,所述膨胀空间内设置有缓冲框。由于电池膨胀后会给电芯本身、电池模组等带来如下问题,对电芯本身,电芯膨胀后如果继续使用可能会发生爆炸,且一个电芯膨胀后发生爆炸后容易引起火花,发生连锁反应,电芯也发生破坏,即使不发生爆炸,也会出现充电充很长时间,电池仍然未充满的现象,极大的浪费电能;对电池模组,电芯膨胀后会挤压两侧端板,电芯循环使用后期膨胀力较大,极易使得电池模组端板所受应力超过其强度极限,端板结构失效,导致整个模组报废,因此,将内壳设置在外壳内,形成双层壳体结构,外壳和内壳之间形成有膨胀空间,内壳在膨胀空间内发生膨胀,使得外壳不发生膨胀,避免因外壳膨胀导致安全事故发生的情况,同时,外壳设置有限位槽,内壳设置有型板,内壳的型板从外壳的上方,沿着外壳的限位槽插入到外壳的底部,使得内壳卡接在外壳的内部,限位槽起到限制型板的位置的作用,从而将内壳固定在外壳内,降低内壳发生位移或晃动的概率;膨胀空间内设置有缓冲框,不仅起到固定内壳在外壳内的位置,降低内壳发生位移或晃动的概率,还限制内壳膨胀的范围,使得内壳从大面的中心膨胀,避免内壳的膨胀影响内壳整体的结构强度。其中,外壳和内壳均为一体式结构或分体式结构,可采用钢、铝、铝合金等金属,优选采用铝,外壳和内壳均包括底板和四个基板,四个基板依次相连,四个基板的底部均连接于底板,四个基板的顶部形成有开口,顶盖片安装在该开口,在完成将卷芯安装至内壳,内壳安装至外壳之后,可以通过焊接等方式将顶盖片与外壳和内壳连接到一起,形成安全性更高的、密封效果更好的动力电池的外部结构。本发明能够解决电池外壳的膨胀问题,避免因电池膨胀导致安全事故发生的情况,有助于延长电池的使用寿命。
具体实施方式
如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解,硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式,而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语,故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内,本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题,基本达到技术效果。
此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图1~8对本发明作进一步详细说明,但不作为对本发明的限定。
实施方式一
一种电池壳体,包括外壳1;内壳2,设置在外壳1内,外壳1和内壳2之间形成有膨胀空间;其中,外壳1设置有限位槽3,内壳2设置有型板4,外壳1与内壳2卡接,膨胀空间内设置有缓冲框5。
由于电池膨胀后会给电芯本身、电池模组等带来如下问题,对电芯本身,电芯膨胀后如果继续使用可能会发生爆炸,且一个电芯膨胀后发生爆炸后容易引起火花,发生连锁反应,电芯也发生破坏,即使不发生爆炸,也会出现充电充很长时间,电池仍然未充满的现象,极大的浪费电能;对电池模组,电芯膨胀后会挤压两侧端板,电芯循环使用后期膨胀力较大,极易使得电池模组端板所受应力超过其强度极限,端板结构失效,导致整个模组报废,因此,参见图1和图2所示,将内壳2设置在外壳1内,形成双层壳体结构,外壳1和内壳2之间形成有膨胀空间,内壳2在膨胀空间内发生膨胀,使得外壳1不发生膨胀,避免因外壳1膨胀导致安全事故发生的情况,同时,外壳1设置有限位槽3,内壳2设置有型板4,内壳2的型板4从外壳1的上方,沿着外壳1的限位槽3插入到外壳1的底部,使得内壳2卡接在外壳1的内部,限位槽3起到限制型板4的位置的作用,从而将内壳2固定在外壳1内,降低内壳2发生位移或晃动的概率;膨胀空间内设置有缓冲框5,不仅起到固定内壳2在外壳1内的位置,降低内壳2发生位移或晃动的概率,还限制内壳2膨胀的范围,使得内壳2从大面的中心膨胀,避免内壳2的膨胀影响内壳2的结构强度。其中,外壳1和内壳2均为一体式结构或分体式结构,可采用钢、铝、铝合金等金属,优选采用铝,外壳1和内壳2均包括底板和四个基板,四个基板依次相连,四个基板的底部均连接于底板,四个基板的顶部形成有开口,顶盖片6安装在该开口,在完成将卷芯8安装至内壳2,内壳安装至外壳1之后,可以通过焊接等方式将顶盖片1与外壳1和内壳2连接到一起,形成安全性更高的、密封效果更好的动力电池的外部结构。
在根据本发明的电池壳体中,相邻两个限位槽3相对设置,用于形成安装型板4的间隙。于本实施方式中,两个限位槽3相对设置,两个限位槽3之间形成有用于插入T型的型板4的间隙,在长度方向X上,型板4的顶部固定在两个限位槽3之间,两个限位槽3能够限制型板4在宽度方向Y上的倾斜或位移,确保将内壳2准确定位在外壳1内,降低内壳2在外壳1内发生晃动的概率,但本发明不以此为限,限位槽3的数量可根据实际成本需求进行调整,同时,型板4的数量也随限位槽3的数量变化,满足型板4对应限位槽3即可。
在根据本发明的电池壳体中,限位槽3和型板4均沿高度方向Z延伸,能够增加限位槽3和型板4之间的接触面积,提高内壳2在外壳1内的稳固性,但本发明不以为限,限位槽3和型板4也可以为非连续延伸的结构,即,在高度方向Z上,限位槽3和型板4上设置有缺口,有助于降低电池壳体整体的重量,满足限位槽3和型板4的位置对应即可。
在根据本发明的电池壳体中,限位槽3一体式设置在外壳1两侧的内壁,在长度方向X上,型板4一体式设置在内壳2两侧的外壁,型板4插设于限位槽3,限位槽3的横截面为U型,型板4的横截面为T型。具体的,在长度方向X上,限位槽3和外壳1两侧的内壁为一体式结构,型板4和内壳2两侧的外壁为一体式结构,有助于提高电池壳体整体的强度,降低限位槽3或型板4发生脱落的概率,有助于延长电池壳体的使用寿命,此外,两者采用一体成型结构,有助于降低电池壳体整体的生产成本,于本实施方式中,限位槽3的横截面为U型,型板4的横截面为T型,但本发明不以此为限,满足限位槽3和型板4匹配即可。
在根据本发明的电池壳体中,参见图3所示,在宽度方向Y上,外壳1的内壁和内壳2的外壁之间距离大于或等于内壳2的膨胀高度。外壳1的内壁和内壳2的外壁之间距离即为膨胀空间L的宽度,膨胀高度hi(i=1,2,3……n),使得max(h1,h2,h3……hn)≤L,优选的,max(h1,h2,h3……hn)<L,通过让内壳2发生膨胀,解决电池外壳的膨胀问题,避免因电池外壳1膨胀导致安全事故发生的情况,有助于延长电池的使用寿命,在宽度方向Y上,确保内壳2的膨胀高度hi的最大值小于或等于膨胀空间L的宽度,使得内壳2具有足够的膨胀空间,优选,内壳2的膨胀高度hi的最大值小于膨胀空间L的宽度。
在根据本发明的电池壳体中,缓冲框5设置在外壳1的大面和内壳2的大面之间,缓冲框5设置有通孔51,通孔51与内壳2的膨胀位置对应,通孔51的形状为方形。具体的,缓冲框5为回型结构,中间具有通孔51,通孔51没有填充缓冲材料,缓冲框5在膨胀空间起到缓冲作用,缓冲框5的在安装时不需要施加预紧力,缓冲框5直接随着内壳2插入外壳1中,确保通孔51与内壳2的膨胀位置对应,限制内壳2膨胀的范围,避免内壳2的膨胀影响内壳2整体的结构强度。
本发明的工作原理是:
将内壳2设置在外壳1内,形成双层壳体结构,外壳1和内壳2之间形成有膨胀空间,内壳2在膨胀空间内发生膨胀,使得外壳1不发生膨胀,避免因外壳1膨胀导致安全事故发生的情况,同时,外壳1设置有限位槽3,内壳2设置有型板4,内壳2的型板4从外壳1的上方,沿着外壳1的限位槽3插入到外壳1的底部,使得内壳2卡接在外壳1的内部,限位槽3起到限制型板4的位置的作用,从而将内壳2固定在外壳1内,降低内壳2发生位移或晃动的概率;膨胀空间内设置有缓冲框5,不仅起到固定内壳2在外壳1内的位置,降低内壳2发生位移或晃动的概率,还限制内壳2膨胀的范围,使得内壳2从大面的中心膨胀,避免内壳2的膨胀影响内壳2整体的结构强度。
实施方式二
参见图4和图5所示,与实施方式一不同的是:本实施方式的若干个限位槽3两两间隔设置,外壳1材料的弹性模量大于或等于内壳2材料的弹性模量,通孔51的形状为圆形或椭圆形。具体的,在宽度方向上,外壳1的内壁设置有六个限位槽3,位于中间的两个限位槽3相对设置,两个限位槽3之间形成有用于插入T型的型板4的间隙,其余四个限位槽3两两相对设置,也能形成用于插入T型的型板4的间隙,即,外壳1的该内壁能安装三个T型的型板4,对应的,内壳2的外壁设置有三个T型的型板4,外壳1的另一端的内壁可采用相同的设计,相比实施方式一的结构,实施方式二的结构更节省材料,有助于降低成本,但本发明不以此为限,根据实际电池的结构,外壳1的另一端的内壁也可以增加或减少限位槽3的数量;由于内壳2存在形变的情况,需确保外壳1材料的弹性模量大于或等于内壳2材料的弹性模量,其中,材料在弹性变形阶段,其应力和应变成正比例关系,即符合胡克定律,其比例系数为弹性模量;根据内壳2实际膨胀需求,可以把通孔51的形状设计为圆形或椭圆形。
其他结构与实施方式一相同,这里不再赘述。
实施方式三
与实施方式一不同的是:本实施方式的外壳1设置有限位槽3和型板4,内壳2设置有型板4和限位槽3,外壳1与内壳2卡接,限位槽3和型板4的高度均小于外壳1的内壁高度,限位槽3的横截面为V型或弧形,型板4的横截面为倒置的V型或扇形。外壳1设置有限位槽3和型板4,相应的,内壳2设置有型板4和限位槽3,使得外壳1与内壳2卡接,以提高外壳1和内壳2之间的稳固性,实现了在装配后,保持外壳1与内壳2的相对位置关系,提高了电池装配的稳定性的效果;为了将顶盖片6嵌入到外壳1的顶部,将限位槽3和型板4的高度设为均小于外壳1的内壁高度,使得限位槽3和型板4和外壳1的顶部之间形成安装顶盖片6的空间,具体的,参见图7所示,型板4和内壳2的高度相同,型板4和限位槽3的高度也相同,均低于外壳1的内壁高度,内壳2、型板4、限位槽3的顶部在误差范围内处于相同的水平面,确保将顶盖片6嵌入到外壳1的顶部;根据实际电池结构和成本需求,也可将限位槽3的横截面设计为V型或弧形,将型板4的横截面设计为倒置的V型或扇形。
其他结构与实施方式一相同,这里不再赘述。
实施方式四
一种电池,包括顶盖片6,安装有极柱7;卷芯8,与极柱7电连接;如实施方式一的电池壳体,卷芯8设置在内壳2内,顶盖片6盖接于外壳1和内壳2。
在根据本发明的电池中,参见图6至图8所示,顶盖片6设置有焊接槽61和防爆阀62,焊接槽61围绕顶盖片6设置,焊接槽61和内壳2的顶部固定连接,焊接槽61的深度与顶盖片6的厚度之比为0.25-0.5,顶盖片6的边缘与外壳1的顶部固定连接。焊接槽61为回型结构,与内壳2的顶部对应,内壳2和顶盖片6之间采用穿透焊的方式进行固定连接,焊接槽61容纳焊接后形成的焊缝,使得焊接后焊缝的高度小于或等于焊接槽61的深度,确保顶盖片6的上平面为水平面;限定焊接槽61的深度与顶盖片6的厚度之比为0.25-0.5,避免焊接槽61过深,影响顶盖片6整体的机械强度;同时,可以通过夹具或治具,使得焊接槽61和内壳2顶部的回型框对齐,有助于提高两者焊接的质量;此外,外壳1和顶盖片6之间采用缝焊的方式进行固定连接,有助于提高电池整体的机械强度。
实施方式五
一种电池,包括顶盖片6,安装有极柱7;卷芯8,与极柱7电连接;如实施方式二的电池壳体,卷芯8设置在内壳2内,顶盖片6盖接于外壳1和内壳2。
在根据本发明的电池中,卷芯8的外侧包裹有绝缘片。绝缘片能够防止卷芯8放入内壳2时,隔膜被壳体刮伤的情况,同时,使得卷芯8和壳体保持绝缘。
实施方式六
一种电池,包括顶盖片6,安装有极柱7;卷芯8,与极柱7电连接;如实施方式三的电池壳体,卷芯8设置在内壳2内,顶盖片6盖接于外壳1和内壳2。
在根据本发明的电池中,缓冲框5粘接在内壳2的侧面,内壳2的底部设置有结构胶。具体的,使用AB胶将两片缓冲框5粘接在内壳2的侧面,内壳2的底部也可涂设结构胶,如导热结构胶,可以固定卷芯8的位置,降低卷芯8发生位移或晃动的概率,其中,结构胶为强度高,能承受较大荷载,且耐老化、耐疲劳、耐腐蚀,在预期寿命内性能稳定,适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。
实施方式七
一种电池模组,包括端板、侧板及若干个如实施方式四的电池,端板和侧板形成容置若干个电池的空间。
需要说明的是:通过双层金属壳结构,使内壳2发生膨胀,而外壳1在整个电芯使用寿命过程中不发生任何膨胀,避免因电芯膨胀导致安全事故发生的情况,在电池模组中,可以省去电池之间的硅胶缓冲垫,端板与侧板可以由金属件改为塑料件,有助于降低成本,还能提高电池的重量能量密度。
实施方式八
一种电池模组,包括端板、侧板及若干个如实施方式五的电池,端板和侧板形成容置若干个电池的空间。
需要说明的是:通过双层金属壳结构,使内壳2发生膨胀,而外壳1在整个电芯使用寿命过程中不发生任何膨胀,避免因电芯膨胀导致安全事故发生的情况,使得电池模组的安装过程也不再需要给两侧端板施加预紧力,即无需再使用挤压工装,有助于降低生产成本。
实施方式九
一种电池模组,包括端板、侧板及若干个如实施方式六的电池,端板和侧板形成容置若干个电池的空间。
根据上述说明书的揭示和教导,本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此,本发明并不局限于上述的具体实施方式,凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外,尽管本说明书中使用了一些特定的术语,但这些术语只是为了方便说明,并不对本发明构成任何限制。