CN117254171A - 电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法 - Google Patents

电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于电池技术领域，公开了一种电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法，其中电池壳体包括电池腔和冷却腔；所述电池腔的一端设置有用于安装电池芯堆的第一开口，所述冷却腔与所述电池腔共用第一侧壁，所述冷却腔为相对两端开设有第二开口的腔体。当电池芯堆安装于电池腔中，并盖合上顶盖组件等形成电池后，在电池腔中产生的热量，通过冷却腔内的空气流动，可以对电池腔进行冷却，且由于冷却腔和电池腔共用第一侧壁，因此，电池腔和冷却腔之间的侧壁厚度较薄，可以提高对电池芯堆的冷却速度，具有更好的换热性能。

Description

电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法
技术领域
本发明涉及到电池技术领域，特别涉及到一种电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法。
背景技术
电池包的结构主要包括电池、热管理系统、电池管理系统(BMS)、电气系统和结构件五大部分，在现有的电池包热管理系统中，一般采用液冷方式散热。
电池的充放电过程是一系列复杂的化学反应过程，所有的化学反应过程都伴随着热的传递，现有的电池包结构中，液冷系统没有增加能量，反而增加了电池包的重量，降低了电池包的能量密度，同时，采用液冷方式，隔热、散热和缓冲效果不佳。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法，旨在解决现有的电池包结构中，液冷系统没有增加能量，反而增加了电池包的重量，降低了电池包的能量密度，同时，采用液冷方式，隔热、散热和缓冲效果不佳的技术问题。
为了实现上述发明目的，本发明第一方面提出一种电池壳体，包括电池腔和冷却腔；
所述电池腔的一端设置有用于安装电池芯堆的第一开口；
所述冷却腔与所述电池腔共用第一侧壁，所述冷却腔为相对两端开设有第二开口的腔体。
进一步地，所述电池腔为矩形腔体；所述矩形腔体的大面上设置所述冷却腔。
进一步地，所述第二开口设置在所述冷却腔沿着所述大面的长度方向的两端。
进一步地，所述冷却腔内有多个沿着所述大面的长度方向设置的隔板。
进一步地，所述隔板长度和所述冷却腔的腔体长度相同。
进一步地，所述隔板交替设置在所述冷却腔的第一侧壁，以及远离所述第一侧壁的第二侧壁上。
进一步地，所述隔板为半圆形隔板、倾斜网格状隔板和梯形隔板中的一种。
进一步地，所述冷却腔厚度是所述电池壳体厚度的6％-16％。
本发明第二方面提出一种电池，包括顶盖组件、若干电池芯堆和如上述任一项所述的电池壳体；
所述电池芯堆安装在所述电池腔内部，所述顶盖组件盖合于所述电池腔。
进一步地，所述顶盖组件上设置有防爆阀。
进一步地，若干个所述电池芯堆包括若干个电池卷芯，各电池卷芯的正极与正极通过正极耳并联连接，负极与负极通过负极耳并联连接。
本发明第三方面提出一种电池包，包括上述任意一项所述的电池，包括若干个所述电池；
若干所述电池相邻设置，所述电池的相邻端至少设置有一个冷却腔。
本发明第四方面提出一种电池壳体的生产方法，包括：
对预设的第一铝型材进行加工，得到开设有第一开口的电池腔；
对预设的第二铝型材进行加工，得到具有三个侧壁的预制件；其中，三个侧壁分别为第二侧壁，以及设置在第二侧壁相对两端的第三侧壁和第四侧壁；
将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔。
进一步地，将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔的步骤之前，包括：
在所述第一侧壁上焊接隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同；以及
进一步地，将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔的步骤之前，包括：
在所述第二侧壁上焊接隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
进一步地，所述对预设的第二铝型材进行加工，得到具有三个侧壁的预制件的步骤，包括：
通过挤压工艺对所述第二铝型材进行挤压处理，得到具有第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁，以及在第二侧壁上的隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
有益效果：
本发明提供了一种电池壳体、电池、电池包和电池壳体的生产方法，其中电池壳体包括电池腔和冷却腔；所述电池腔的一端设置有用于安装电池芯堆的第一开口，所述冷却腔与所述电池腔共用第一侧壁，所述冷却腔为相对两端开设有第二开口的腔体。当电池芯堆安装于电池腔中，并盖合上顶盖组件等形成电池后，在电池腔中产生的热量，通过冷却腔内的空气流动，可以对电池腔进行冷却，且由于冷却腔和电池腔共用第一侧壁，因此，电池腔和冷却腔之间的侧壁厚度较薄，可以提高对电池芯堆的冷却速度，具有更好的换热性能。
附图说明
图1是本发明一实施例电池壳体的结构图；
图2是本发明一实施例电池的爆炸图；
图3是本发明一实施例顶盖组件的结构图；
图4是本发明一实施例电池芯堆的结构图；
图5是图4中电池堆叠成电池包的立体结构图；
图6是本发明一实施例电池壳体的生产方法的流程图。
其中：
1-电池壳体；11-电池腔；12-冷却腔；121-隔板；122-第一侧壁；123-第二侧壁；2-顶盖组件；21-防爆阀；22-正极端子；23-负极端子；3-电池芯堆；31-电池卷芯；32-汇流排；33-正极耳；34-负极耳。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
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”、“顺时针”、“逆时针”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，除非另有明确具体地限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，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或两个元件的相互作用关系。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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
参照图1和图2，本发明一实施例提供一种电池壳体1，包括电池腔11和冷却腔12。所述电池腔11的一端设置有用于安装电池芯堆3的第一开口；所述冷却腔12与电池腔11共用第一侧壁122，所述冷却腔12为相对两端开设有第二开口的腔体。
当将所述电池芯堆3安装在所述电池腔11内部，将顶盖组件2盖合于所述电池腔11并注液形成电池。因为冷却腔12为相对两端开设有第二开口的腔体，所以通过冷却腔12腔内的空气流动，可以对发热的电池腔11进行冷却，且电池腔11和冷却腔12共用第一侧壁122，可以提高对电池腔11的冷却速度，具有更好的换热性能。电池壳体1为金属壳体。
在一个实施例中，上述电池腔11为矩形腔体；所述矩形腔体的大面上设置所述冷却腔12。
上述电池腔11为矩形腔体可以更好地安装矩形的电池芯堆3，而矩形腔体一般的侧面分为大面和小面，将冷却腔12设置在大面处，能最大程度对电池芯堆3进行冷却、散热。具体的，冷却腔12完全覆盖于矩形腔体的大面上。
本实施例通过在所述电池腔11一侧的大面上设置冷却腔12，使冷却腔12有较大的散热面积，安装在所述电池腔11中的电池芯堆3，由于一侧的冷却腔12中内部空气流动，使得电池芯堆3的一侧具有较好的散热效果。
在另一个实施例中，在所述电池腔11两侧的大面上均设置冷却腔12，使得电池腔11两侧具有同等的散热、冷却作用，而电池腔11在两侧的冷却腔12的作用下，散热效果更好，散热效率更高。
在一个实施例中，所述冷却腔12为相对两端开设有第二开口的腔体。所述冷却腔12的第二开口设置在大面的长度方向的两端，也即是与第一开口朝向垂直的方向。所述冷却腔12两端的第二开口开设在大面的长度方向的两端，有利于气流从所述冷却腔12中间通过，加强了冷却腔12内部空气的流动。另外，电池壳体1为单端设置第一开口的壳体，在制成电池后，多个电池堆叠在一起形成电池包，其远离第一开口的底端会安装在电池包的底板上，如果将第二开口的朝向与第一开口的方向设置一致，则必然会有一个第二开口抵顶电池包的底板，进而影响冷却腔12内的气体流通，影响冷却效果。
在一个实施例中，所述冷却腔12内有多个沿着所述大面的长度方向设置的隔板121。多个所述隔板121将冷却腔12的内部分隔为多个冷却道。冷却腔12内部的多个隔板121将冷却腔12的内部分隔为多个冷却道。多个隔板121主要用于支撑冷却腔12的形状，避免冷却腔12因为受到外部压力而变形，气流在多个冷却道中流动，提高整体的散热效果。另外，冷却腔12的散热效果也和隔板121数量有关，隔板越多，散热面积越大，散热则越好。隔板121为金属隔板。
在一个实施例中，所述隔板121的长度和所述冷却腔12的腔体长度相同。所述隔板121和冷却腔12的长度相同，可以支撑冷却腔12的形状结构，在电池芯堆3膨胀时，避免冷却腔12受到电池芯堆3膨胀的压力产生形变，在受到外部冲击时，提高了冷却腔12对外部压力的缓冲能力。
在一个实施例中，所述隔板121交替设置在所述冷却腔12的第一侧壁122，以及远离所述第一侧壁122的第二侧壁123上。所述隔板121的另一侧与所述冷却腔12的内侧壁可留适当间隙。所述冷却腔12在电芯膨胀时起到一定缓冲作用；单个电芯发生热失控时冷却腔12起到一定隔热作用，冷却腔12散热面积大，可风冷对流，起到一定散热作用，冷却腔12可实现缓冲、隔热和散热功能三合一。
可选地，所述隔板121为半圆形隔板、倾斜网格状隔板和梯形隔板中的一种。其中，半圆形隔板和梯形隔板在与安装于第一侧壁122和第二侧壁123后，均与相对应的侧壁形成空腔，可以进一步地增大散热面积，也有利于气流在冷却腔12中流动。而倾斜网格状隔板，则可以通过挤压工艺生产，生产效率高，节约生产成本。在其它实施例中，还可以设置其它形状的隔板121，只要隔板121不将冷却腔12阻断通风即可，且隔板121沿着其长度方向优选直线型，方便空气流动。当然，设置成波浪状也可，可以增加散热面积。
在一个实施例中，上述冷却腔12只占有电池壳体1的厚度6％-16％。这样的冷却腔12设计，占用电池壳体1的体积小，又能最大程度地实现散热。上述电池壳体1的厚度一般是指垂直于电池壳体1大面的厚度。
参照图2至图4，本申请实施例还提供一种电池，包括顶盖组件2、若干电池芯堆3和如上述任一项实施例所述的电池壳体1；所述电池芯堆3安装在所述电池腔11内部，所述顶盖组件2盖合于所述电池腔12。
参照图2，所述顶盖组件2上设置有防爆阀21，当电池内部气体压力达到一定值时，所述防爆阀21将打开泄压，防止电池爆炸。
当电池芯堆3热失控时，电池芯堆3会出现在多个方向的喷发排气，由于顶盖组件2将电池芯堆3密封在电池壳体1的内部，电池壳体1内部的气体压力达到一定值时，防爆阀210将打开泄压，防止电池出现爆炸现象。
可选地，所述防爆阀22为顶盖组件2上的薄弱区。所述薄弱区是将所述顶盖本体21某一处区域的进行机加工或冲压减薄处理，当电池壳体1内部的气体压力过大时，薄弱区就会裂开泄气。在此所述薄弱区在所述顶盖本体21的位置不做限定。
参照图4，若干个所述电池芯堆3包括若干个电池卷芯，各电池卷芯的正极耳33并联连接，负极耳34并联连接。
电池腔内设置有多个规格相同电池卷芯31，多个电池卷芯31堆叠在一起，且正极设置在同一侧，负极设置在另一侧。这样，正极通过正极耳33并联，负极通过负极耳34并联。电池卷芯的正极耳33和正极顶盖连接片(图中未展示)激光焊，负极耳34和负极顶盖连接片(图中未展示)激光焊，正、负极顶盖片再和顶盖激光焊实现电连接。
参照图5，本申请实施例还提供一种电池包，包括上述的任意一项所述的电池，若干所述电池相邻设置，所述电池的相邻端至少设置有一个冷却腔12。
所述电池包中的冷却腔12可对相邻的电池进行支撑、隔热、散热的作用，同时，所述冷却腔12在所述电池芯堆3膨胀时起到缓冲作用。有效提高电池成组的体积利用率。所述电池的正极端子22和负极端子23设置在单边，汇流排32将若干个电池31的正极端子22、负极端子23焊接在一起，使若干个电池31电连接在一起。电池和电池之间至少设置有一个冷却腔12，既可以起到冷却散热的效果，同时还可以起到支撑、缓冲和隔热的效果。而且电池包在组装的过程，无需在电池之间加装隔热板、散热组件等，组装效率更高。
参照图6，本申请还提供一种电池壳体的生产方法，包括步骤：
S1、对预设的第一铝型材进行加工，得到开设有第一开口的电池腔；
S2、对预设的第二铝型材进行加工，得到具有三个侧壁的预制件；其中，三个侧壁分别为第二侧壁，以及设置在第二侧壁相对两端的第三侧壁和第四侧壁；
S3、将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔。
如上所述，电池壳体1的电池腔11和预制件是分开加工而成，然后两者焊接形成完整的电池壳体1。其中，对预设的第一铝型材进行加工时，可以使用冲压工艺进行加工。对预设的第二铝型材进行加工时，可以使用折弯工艺进行进行加工。
在一个实施例中，上述将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔11的第一侧壁122上，以使所述第一侧壁122、第二侧壁123、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔12的步骤S3之前，包括：
S21、在所述第一侧壁上焊接隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
如上所述，为了提高散热面积，以及后期在冷却腔12内形成风道和支撑冷却腔12，在预制件未焊接到第一侧壁122上之前，先在第一侧壁122上焊接隔板121，当预制件焊接到第一侧壁122上时，隔板121即会出现在冷却腔12内。上述冷却腔12的长度方向为垂直于第一开口的朝向。
在一个实施例中，上述将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔11的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔的步骤3之前，包括：
S22、在所述第二侧壁上焊接隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
如上所述，为了提高散热面积，以及后期在冷却腔12内形成风道和支撑冷却腔12，在预制件未焊接到第一侧壁122上之前，先在预制件的第二侧壁123上焊接隔板121，当预制件焊接到第二侧壁123上时，隔板121即会出现在冷却腔12内。上述冷却腔12的长度方向为垂直于第一开口的朝向。
进一步地，当第一侧壁122和第二侧壁123上同时设置隔板时，在预制件焊接到第一侧壁122上时，第一侧壁122上的隔板121和第二侧壁123上的隔板121相互错开。
在一个实施例中，上述对预设的第二铝型材进行加工，得到具有三个侧壁的预制件的步骤S3，包括：
S31通过挤压工艺对所述第二铝型材进行挤压处理，得到具有第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁，以及在第二侧壁上的隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
如上所述，预制件是通过挤压工艺形成，生产效率更高。
进一步地，当使用挤压工艺生产预制件时，同时在预制件的第二侧壁上挤压出隔板121，可以减少在第二侧壁123上焊接隔板121的工艺步骤，提高生产效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (16)

1.一种电池壳体，其特征在于，包括电池腔和冷却腔；
所述电池腔的一端设置有用于安装电池芯堆的第一开口；
所述冷却腔与所述电池腔共用第一侧壁，所述冷却腔为相对两端开设有第二开口的腔体。
2.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述电池腔为矩形腔体；所述矩形腔体的大面上设置所述冷却腔。
3.根据权利要求2所述的电池壳体，其特征在于，所述第二开口设置在所述冷却腔沿着所述大面的长度方向的两端。
4.根据权利要求3所述的电池壳体，其特征在于，所述冷却腔内有多个沿着所述大面的长度方向设置的隔板。
5.根据权利要求4所述的电池壳体，其特征在于，所述隔板长度和所述冷却腔的腔体长度相同。
6.根据权利要求5所述的电池壳体，其特征在于，所述隔板交替设置在所述冷却腔的第一侧壁，以及远离所述第一侧壁的第二侧壁上。
7.根据权利要求4-6任一项所述的电池壳体，其特征在于，所述隔板为半圆形隔板、倾斜网格状隔板和梯形隔板中的一种。
8.根据权利要求1-6任一项所述的电池壳体，其特征在于，所述冷却腔厚度是所述电池壳体厚度的6％-16％。
9.一种电池，其特征在于，包括顶盖组件、若干电池芯堆和如权利要求1-8中任一项所述的电池壳体；
所述电池芯堆安装在所述电池腔内部，所述顶盖组件盖合于所述电池腔。
10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述顶盖组件上设置有防爆阀。
11.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，若干个所述电池芯堆包括若干个电池卷芯，各电池卷芯的正极与正极通过正极耳并联连接，负极与负极通过负极耳并联连接。
12.一种电池包，包括权利要求9-11中任意一项所述的电池，其特征在于，包括若干个所述电池；
若干所述电池相邻设置，所述电池的相邻端至少设置有一个冷却腔。
13.一种电池壳体的生产方法，其特征在于，包括：
对预设的第一铝型材进行加工，得到开设有第一开口的电池腔；
对预设的第二铝型材进行加工，得到具有三个侧壁的预制件；其中，三个侧壁分别为第二侧壁，以及设置在第二侧壁相对两端的第三侧壁和第四侧壁；
将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔。
14.根据权利要求13所述的电池壳体的生产方法，其特征在于，所述将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔的步骤之前，包括：
在所述第一侧壁上焊接隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
15.根据权利要求13所述的电池壳体的生产方法，其特征在于，所述将所述第三侧壁和第四侧壁焊接到所述电池腔的第一侧壁上，以使所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧边围成两端具有第二开口的冷却腔的步骤之前，包括：
在所述第二侧壁上焊接隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
16.根据权利要求13所述的电池壳体的生产方法，其特征在于，所述对预设的第二铝型材进行加工，得到具有三个侧壁的预制件的步骤，包括：
通过挤压工艺对所述第二铝型材进行挤压处理，得到具有第二侧壁、第三侧壁、第四侧壁，以及在第二侧壁上的隔板，其中，所述隔板的延伸方向与所述冷却腔的长度方向相同。
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