CN114284631A - 一种带防爆泄压功能的电池壳体及防爆片的设置方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了锂电池制造技术领域的一种带防爆泄压功能的电池壳体，包括：电池壳体的本体，所述本体为方通长矩形有限容纳空腔结构，所述方通长矩形有限容纳空腔结构由两个大面和两个小面构成；所述本体两端方通无盲端，两端方通口部设置为本体与正负极盖板的焊接端口；在所述的小面上设有防爆泄压孔，在所述防爆泄压孔外侧设有防爆泄压阀；所述防爆泄压孔在电池系统列阵放置时朝向模组的底部，对准设置在模组底部的泄压导流通道；本发明通过在电池壳体特定位置设置防爆泄压阀，来实现壳体防爆泄压功能，提高电池模组在电动车和特殊储能有限的结构空间内的成组率，减少诱发二次事故的可能，能极大提高电池系统的安全性能。

Description

一种带防爆泄压功能的电池壳体及防爆片的设置方法

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，具体为一种带防爆泄压功能的电池壳体及防爆片的设置方法。

背景技术

随着对电动车的长续航里程和高安全性能要求的持续提升，以及锂电池在绿色能源储能领域的迅速推广运用。向用户提供大容量、安全可靠的电池系统的需求与日俱增，而提升电池系统的电容量和安全性，除了需要在电池材料领域中不断研发创新，亦需要在电池结构和电池模组结构上实现突破。取消电池小模组系统，开发基于单体电池的“CTP无模组”电池系统成为创新研发的方向。

现有的电池壳体，由冲压连续模具拉伸制成，就电池壳体而言，其自身不具备防爆泄压功能。常规的电池防爆泄压技术，是将防爆片、断电保护装置与电池的正负极共同设置于电池的组合式防爆盖板之上，当电池进行封装时，再将电池壳体与组合式防爆盖板进行焊接密封，构成电池单体必备的防爆泄压功能。这种工艺技术所带来的问题和不足至少有两个，一是制约了电池系统为提升系统能量密度，向“CTP无模组”电池系统转变的努力；二是当电池模组中某一个电池单体出现异常工况爆开泄压，喷溅的高温压力气体和电池内部材料流势必迅速扩散至电池正负极和临近的连接线排，极可能在短时间诱发二次事故。基于此，本发明设计了一种带防爆泄压功能的电池壳体及防爆片的设置方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带防爆泄压功能的电池壳体及防爆片的设置方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种带防爆泄压功能的电池壳体，包括：电池壳体的本体，所述本体为方通长矩形有限容纳空腔结构，所述方通长矩形有限容纳空腔结构由两个大面和两个小面构成；所述本体两端方通无盲端，两端方通口部设置为本体与正负极盖板的焊接端口；在所述的小面上设有防爆泄压孔，在所述防爆泄压孔外侧设有防爆泄压阀；

所述防爆泄压孔在电池系统列阵放置时朝向模组的底部，对准设置在模组底部的泄压导流通道；在设有防爆泄压孔的小面内侧设置防爆泄压阀保护支架。

进一步的，所述防爆泄压阀保护支架设置在所述防爆泄压孔与本体所纳电芯极片材料之间。

进一步的，所述本体长度为L，高度为H，宽度为D，该长度L，高度H和宽度D之间的比值应满足L/H＝2～8；H/D＝2～6。

进一步的，在设有所述防爆泄压孔的小面内侧设置带锥度的防爆泄压孔a，所述防爆泄压孔a的特征为外大内小、孔壁为有角度的坡面，该坡面作为防爆泄压阀的焊接承台面。

进一步的，在所述坡面上设置斜边防爆泄压阀，所述斜边防爆泄压阀的边缘设置为与坡面相对角度的斜面，所述坡面与斜边防爆泄压阀的斜面相互贴合，构成较大的焊接接触面。

进一步的，在所述小面上位于防爆泄压孔的安装位置焊接台阶面，所述台阶面的近根部设置一圈可容纳防爆泄压阀潜在的可能毛刺并增加密封性的V形密封凹槽。

进一步的，所述防爆泄压阀的鼓包外表面设置爆开刻线，所述爆开刻线为带缺口的非闭环刻线，未刻线的缺口成为牵拉爆开鼓包的连接带，避免爆开泄压的鼓包完全脱落至系统内部。

进一步的，在所述小面上设置避位台阶；将所述避位台阶变薄拉伸凸出至本体小面的平面，在所述避位台阶上，继续变薄拉伸设置为鼓包。

进一步的，将所述避位台阶和鼓包按预设角度回折，使所述鼓包成型并使鼓包的最高点回折到负于小面平面的位置，形成防爆泄压阀。

一种电池壳体上防爆泄压阀的设置方法：在本体的小面的特定一面的中心位置，加工设置防爆泄压孔和焊接台阶面，靠近焊接台阶面的根部设置一圈V形密封凹槽，将所述防爆泄压阀鼓包朝外放置在焊接台阶面上，覆盖所述V形密封凹槽，使用激光焊接进行焊接，完成焊接后的防爆泄压阀的鼓包和焊缝平面，负于小面的平面；设置带锥度的防爆泄压孔上设置斜边防爆泄压阀，焊接后的斜边防爆泄压阀的鼓包和焊缝，负于小面的平面。

一种电池壳体上一体成型防爆泄压阀的设置方法：在所述本体的小面上设置避位台阶；将所述避位台阶变薄拉伸凸出至本体小面的平面，在所述避位台阶上，按照预设尺寸，继续变薄拉伸设置鼓包并凸出避位台阶平面，所述避位台阶和鼓包成型后，再按步骤冲压回折，使避位台阶回折到位；鼓包回折到1/2位置，所述鼓包在回折的1/2处，以预设角度向本体内部方向做拉伸预折，使所述鼓包成型并使鼓包的最高点回折到负于小面平面的位置；按照本体所纳电芯的预设爆开阈值，设置爆开刻线，所述爆开刻线为带缺口的非闭环刻线；未刻线的缺口成为牵拉爆开鼓包的连接带，可避免爆开泄压的鼓包残片完全脱落至系统内部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在电池壳体特定位置设置防爆泄压阀，来实现壳体防爆泄压功能；一方面，可以更高效的在电池系统内使用“CTP无模组”技术列阵放置，提高电池模组在电动车和特殊储能有限的结构空间内的成组率，在提升电池系统“重量比能量密度”和“体积比能量密度”的同时，实现电池系统的轻量化。另一方面，在电池壳体朝向系统底部的小面上设置防爆泄压阀，与设置在壳体两端的正负极、注液孔和电池系统连接线排分置，相互保持一定的安全间距，一旦发生异常工况，异常电池会向系统底部的特定方向爆开泄压，电池内部的高温压力气体和内部材料流，通过设置在模组底部的泄压导流通道有组织向系统外部释放，避免喷溅扩散至电池正负极和连接线排，减少诱发二次事故的可能，能极大提高电池系统的安全性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述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，对于本领域普通技术人员来讲，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为本发明带防爆泄压功能的电池壳本体的立体图；

图2为本发明在小面内侧设置防爆泄压阀保护支架的正视图；

图3为本发明在小面内侧设置防爆泄压阀保护支架的剖视图；

图4为本发明带防爆泄压功能的电池壳本体的物理特征立体图；

图5为本发明带防爆泄压功能的电池壳本体四个面壁厚相等剖视图；

图6为本发明带防爆泄压功能的电池壳本体四个面壁厚剖视图；

图7为本发明在小面设置防爆泄压孔和防爆泄压阀；

图8为本发明在防爆泄压阀的鼓包外表面设置带缺口的非闭环爆开刻线；

图9为本发明防爆泄压阀在鼓包的爆开刻线处爆开且不脱落；

图10为本发明在防爆泄压阀与本体所纳电芯极片等材料之间设置防爆泄压阀保护支架正面图；

图11为本发明防爆泄压阀保护支架立体图；

图12为本发明在本体小面设置防爆泄压孔的立体图；

图13为本发明在防爆泄压孔上焊接防爆泄压阀侧视图；

图14为本发明在小面设置带坡面防爆泄压孔和焊接带斜边防爆泄压阀局部放大图；

图15为本发明在带坡面防爆泄压孔上焊接斜边防爆泄压阀的侧视图；

图16为本发明在小面使用变薄拉伸技术设置一体防爆泄压阀避位台阶侧视图；

图17为本发明在避位台阶上变薄拉伸鼓包侧视图；

图18为本发明回折避位台阶和鼓包侧视图；

图19为本发明按预折角度回折鼓包到位的侧视图；

图20为本发明在鼓包上冲制带缺口的非闭环爆开刻线。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-本体，2-大面，3-小面，4-防爆泄压孔，4a-防爆泄压孔a，5-防爆泄压阀，5a-斜边防爆泄压阀，5a1-斜面，6-爆开刻线，7-台阶面，7a-坡面，8-V形密封凹槽，9-防爆泄压阀保护支架，10-方通口部，11-避位台阶，12-鼓包。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-20，本发明提供一种技术方案：带防爆泄压功能的电池壳体，如图1所示，包括：电池壳体的本体1，对称的两个大面2、对称的两个小面3、在小面3特定一面设置防爆泄压孔4，在防爆泄压孔4外侧设置防爆泄压阀5，在防爆泄压孔4的内侧，沿小面3设置防爆泄压阀保护支架9，在本体1的两端方通口部10设置正负极盖板焊接端口。

如图2、3所示，在特定小面3内侧，防爆泄压孔4与本体所容纳的电芯极片材料之间，设置防爆泄压阀保护支架9。

本体1为方通长矩形有限容纳空腔结构；方通长矩形有限容纳空腔结构，两端为方通口无盲端，两端方通口部10设置为本体1与正负极盖板的焊接端口。

如图4所示，大面2由长度L和高度H构成，小面3由长度L与宽度D构成。本体1具有长度L，高度H和宽度D(一些实例称厚度)的物理特征。所述长度L，高度H和宽度D之间的比值满足L/H＝2～8；H/D＝2～6。如图5所示，本体1大面2的壁厚与小面3的壁厚一致，可以理解的是，主体1四个面的壁厚相等；如图6所示，本体1的两个大面2的壁厚相等；主体1的两个小面3的壁厚相等。可以理解的是，主体1大面2的壁厚与小面3的壁厚不等，一些实施例中，本体1设置的大面2的壁厚与小面3的壁厚不等，小面3的壁厚大于大面2的壁厚。

本体1大面2的壁厚和小面3的壁厚，其相等设置或不等设置，均须满足空腔本体所容纳电芯的压力要求；并均需满足由单体电池所组成的电池模组系统，或CTP无模组电池系统对本体1的支撑刚性要求。

如图7所示，在本体1小面3的特定一面，设置防爆泄压孔4，在防爆泄压孔4外侧设置防爆泄压阀5；如图8所示，在防爆泄压阀5的鼓包12表面设置圆形或者椭圆形爆开刻线6；爆开刻线为带缺口的非闭环刻线。如图9所示，防爆泄压阀5的作用是：当单体电池出现异常工况，电池内部温度压力骤升，在电池内部压力和温度持续升高膨胀的作用下，内部高温压力气体和电池内部材料流将挤压设置在防爆泄压孔4外侧的防爆泄压阀5,防爆泄压阀5将持续向外变形臌胀凸起，当内部压力达到或超过在防爆泄压阀5预设的压力开启阈值时，防爆泄压阀的鼓包12沿着爆开刻线6向外爆开，电池内部的高温压力气体和内部材料流从防爆泄压孔4向外释放，涌入设置在系统模组底部的泄压导流通道，排出系统外部，避开电池的正负极和系统连接线排。由于爆开刻线6为带缺口的非闭环刻线，未刻线的缺口成为牵拉爆开鼓包12的连接带，可避免爆开泄压的鼓包残片完全脱落至系统内部。

在本体1的两端方通口，设置本体1与正负极组合盖板进行封装的焊接口部10，焊接口部10的表面粗糙度、平行度、尺寸公差、开口毛刺和角部毛刺须满足本体1与电池正负极盖板的焊接需要。

如图10所示，在小面3特定一面内侧，设置防爆泄压阀保护支架9，防爆泄压阀保护支架9，设置在防爆泄压孔4与本体1所纳电芯极片等材料之间。防爆泄压阀保护支架9可在电芯极片入壳时一同装入。

如图11所示，防爆泄压阀保护支架9，使用耐高温材料注塑制成，形状为格栅带孔扁平状承托结构，长度小于等于电芯极片，宽度以便于装入本体1为准，厚度足以支撑电芯极片和其他材料重量。防爆泄压阀保护支架9的作用是：在本体小面3内侧防爆泄压孔4与电芯极片材料之间，构筑承载电芯极片材料的支撑托架，避免电芯极片等材料因长期使用，发生变形而堵塞防爆泄压孔，或电芯极片材料的重力直接施压至防爆泄压阀5，影响防爆泄压功能的正常发挥。

电池壳体上设置防爆泄压阀的方法：包括在本体1的特定小面3设置防爆泄压孔4和焊接防爆泄压阀5；以及在本体1的小面3特定位置，使用变薄拉伸技术设置一体成型的防爆泄压阀5。

如图12所示，在本体1的特定小面3设置防爆泄压孔4的方法：是在本体1的小面3的特定一面的中心位置，加工设置防爆泄压孔4。在防爆泄压孔4内侧，沿防爆泄压孔4周边，加工设置一圈负于本体小面3平面的焊接台阶面7。焊接台阶面7的作用是作为焊接防爆泄压阀5的焊接承台。在焊接台阶面7上，靠近焊接台阶面7的根部设置一圈V形密封凹槽8，V形密封凹槽8的作用，是容纳防爆泄压阀潜在的可能毛刺，提升防爆泄压阀的焊接良率和密封效果。

如图13所示，防爆泄压阀5的焊接方法，是将防爆泄压阀5的鼓包12朝外放置在焊接台阶面7上，覆盖V形密封凹槽8，使用激光焊接进行焊接，完成焊接后的防爆泄压阀4的鼓包12和焊缝平面，负于小面3的平面。

如图14所示，在本体1的小面3特定面的中心位置，设置带锥度的防爆泄压孔4a，防爆泄压孔4a的特征为外大内小、孔壁有角度的坡面7a。可以理解的是，坡面7a是作为防爆泄压阀的焊接台面。

如图15所示，在防爆泄压孔4的坡面7a上设置斜边防爆泄压阀5a，斜边防爆泄压阀5a的边缘，设置为与防爆泄压孔4的坡面7a相对角度的斜面5a1，防爆泄压孔4的坡面7a与斜边防爆泄压阀5a的斜面5a1相互贴合，构成较大的焊接接触面，可避免焊穿防爆泄压阀5。焊接后的斜边防爆泄压阀5a的鼓包12和焊缝，负于小面3的平面。

在本体1小面3的特定位置，设置一体成型防爆泄压阀的方法，包括如下步骤；

如图16所示，在的本体1小面3特定一面，设置避位台阶11；将避位台阶11变薄拉伸凸出至本体小面3的平面。

如图17所示，在避位台阶11上，按照预设尺寸，继续变薄拉伸设置鼓包12并凸出避位台阶11平面。

如图18所示，避位台阶11和鼓包12成型后，再按步骤冲压回折，使避位台阶11回折到位；鼓包12回折到1/2位置。

如图19所示，鼓包12在回折的1/2处，以预设角度向本体内部方向做拉伸预折，使鼓包12成型并使鼓包的最高点回折到负于小面3平面的位置。

如图20所示，在成型到位的鼓包12外表面，按照本体1所纳电芯的预设爆开阈值，设置爆开刻线6，爆开刻线6为带缺口的非闭环刻线。未刻线的缺口成为牵拉爆开鼓包12的连接带，可避免爆开泄压的鼓包残片完全脱落至系统内部。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (11)

1.一种带防爆泄压功能的电池壳体，包括：电池壳体的本体(1)，所述本体(1)为方通长矩形有限容纳空腔结构，所述方通长矩形有限容纳空腔结构由两个大面(2)和两个小面(3)构成；所述本体(1)两端方通无盲端，两端方通口部(10)设置为本体(1)与正负极盖板的焊接端口；在所述的小面(3)上设有防爆泄压孔(4)，在所述防爆泄压孔(4)外侧设有防爆泄压阀(5)；

其特征在于，所述防爆泄压孔(4)在电池系统列阵放置时朝向模组的底部，对准设置在模组底部的泄压导流通道；在设有防爆泄压孔(4)的小面(3)内侧设置防爆泄压阀保护支架(9)。

2.根据权利要求1所述的一种带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：所述防爆泄压阀保护支架(9)设置在所述防爆泄压孔(4)与本体(1)所纳电芯极片材料之间。

3.根据权利要求1所述的一种带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：所述本体(1)长度为L，高度为H，宽度为D，该长度L，高度H和宽度D之间的比值应满足L/H＝2～8；H/D＝2～6。

4.根据权利要求1所述的一种带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：在设有所述防爆泄压孔(4)的小面(3)内侧设置带锥度的防爆泄压孔a(4a)，所述防爆泄压孔a(4a)的特征为外大内小、孔壁为有角度的坡面(7a)，该坡面(7a)作为防爆泄压阀(5)的焊接承台面。

5.根据权利要求4所述的一种带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：在所述坡面(7a)上设置斜边防爆泄压阀(5a)，所述斜边防爆泄压阀(5a)的边缘设置为与坡面(7a)相对角度的斜面(5a1)，所述坡面(7a)与斜边防爆泄压阀(5a)的斜面(5a1)相互贴合，构成较大的焊接接触面。

6.根据权利要求5所述的一种带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：在所述小面(3)上位于防爆泄压孔(4)的安装位置焊接台阶面(7)，所述台阶面(7)的近根部设置一圈可容纳防爆泄压阀(5)潜在的可能毛刺并增加密封性的V形密封凹槽(8)。

7.根据权利要求1所述的一种带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：所述防爆泄压阀(5)的鼓包外表面设置爆开刻线(6)，所述爆开刻线(6)为带缺口的非闭环刻线，未刻线的缺口成为牵拉爆开鼓包(12)的连接带，避免爆开泄压的鼓包(12)完全脱落至系统内部。

8.根据权利要求1所述的带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：在所述小面(3)上设置避位台阶(11)；将所述避位台阶(11)变薄拉伸凸出至本体小面(3)的平面，在所述避位台阶(11)上，继续变薄拉伸设置为鼓包(12)。

9.根据权利要求8所述的带防爆泄压功能的电池壳体，其特征在于：将所述避位台阶(11)和鼓包(12)按预设角度回折，使所述鼓包(12)成型并使鼓包(12)的最高点回折到负于小面(3)平面的位置，形成防爆泄压阀(5)。

10.一种电池壳体上防爆泄压阀的设置方法，其特征在于：在本体(1)的小面(3)的特定一面的中心位置，加工设置防爆泄压孔(4)和焊接台阶面(7)，靠近焊接台阶面(7)的根部设置一圈V形密封凹槽(8)，将所述防爆泄压阀(5)的鼓包(12)朝外放置在焊接台阶面(7)上，覆盖所述V形密封凹槽(8)，使用激光焊接进行焊接，完成焊接后的防爆泄压阀(5)的鼓包(12)和焊缝平面，负于小面(3)的平面；设置带锥度的防爆泄压孔(4a)上设置斜边防爆泄压阀(5a)，焊接后的斜边防爆泄压阀(5a)的鼓包(12)和焊缝，负于小面(3)的平面。

11.一种电池壳体上一体成型防爆泄压阀的设置方法，其特征在于：在所述本体(1)的小面(3)上设置避位台阶(11)；将所述避位台阶(11)变薄拉伸凸出至本体小面(3)的平面，在所述避位台阶(11)上，按照预设尺寸，继续变薄拉伸设置鼓包(12)并凸出避位台阶(11)平面，所述避位台阶(11)和鼓包(12)成型后，再按步骤冲压回折，使避位台阶(11)回折到位；鼓包(12)回折到1/2位置，所述鼓包(12)在回折的1/2处，以预设角度向本体内部方向做拉伸预折，使所述鼓包(12)成型并使鼓包(12)的最高点回折到负于小面(3)平面的位置；按照本体(1)所纳电芯的预设爆开阈值，设置爆开刻线(6)，所述爆开刻线(6)为带缺口的非闭环刻线；未刻线的缺口成为牵拉爆开鼓包(12)的连接带，可避免爆开泄压的鼓包残片(12)完全脱落至系统内部。

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