CN117374485B - 电芯壳体、电芯及电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电池技术领域，公开了电芯壳体、电芯及电池包，电芯壳体包括壳体本体，壳体本体包括第一连接边和第二连接边，第一连接边和第二连接边之间拼接，内部形成容置空腔；第一连接边和第二连接边的拼接处焊接形成焊缝，焊缝包括凸出于壳体本体内壁的第一凸台，第一凸台由壳体本体朝向容置空腔凸起的高度为t1，壳体本体的厚度为t，满足：((t1+t)/t)≥1.08。本发明的电芯壳体，焊缝的强度大于壳体本体的强度，能够增加电芯壳体的承压能力，保证壳体在内压的作用下焊缝不开裂。通过增加电芯壳体内焊缝要求，达到增加壳体耐压性能，提高了电芯的安全性能；降低了壳体焊接导致壳体耐压不足导致的整车事故风险。

Description

电芯壳体、电芯及电池包
技术领域
本发明涉及电池技术领域，具体涉及电芯壳体、电芯及电池包。
背景技术
电芯壳体是电芯的载体，电芯壳体和盖板共同构成密封腔体，将极组封装其中。
目前，电芯壳体主要成型为折弯或者辊压，然后在侧边处对缝焊接。以刀片电芯为例，电芯壳体整体呈长方形体形状，在一个侧面进行对缝焊接，使电芯壳体具备容纳腔。
现有的焊接结构中，焊缝部位是基材熔融接合，比板材本身强度差，在电芯内部有高压气体的情况下，壳体会在焊接处爆裂，满足不了电芯能够承受一定压力值的要求，安全性差。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电芯壳体、电芯及电池包，以解决现有的焊接结构中，焊缝强度低，电池安全性差的问题。
第一方面，本发明提供了一种电芯壳体，包括壳体本体，壳体本体包括第一连接边和第二连接边，第一连接边和第二连接边之间拼接，内部形成容置空腔；第一连接边和第二连接边的拼接处焊接形成焊缝，焊缝包括凸出于壳体本体内壁的第一凸台，第一凸台由壳体本体朝向容置空腔凸起的高度为t1，壳体本体的厚度为t，第一凸台由壳体本体朝向容置空腔凸起的高度满足：((t1+t)/t)≥1.08。
有益效果：壳体本体通过第一连接边和第二连接边之间拼接，使其内部形成容置空腔，用于容纳电芯的极组。第一连接边和第二连接边对拼缝焊，且焊缝具有第一凸台，焊缝凸出于壳体本体的内壁，且第一凸台由壳体本体朝向容置空腔凸起的高度t1大于或等于0.08t，这样，焊缝的强度大于壳体本体的强度，能够增加电芯壳体的承压能力，保证壳体在内压的作用下焊缝不开裂。
在一种可选的实施方式中，第一凸台由壳体本体朝向容置空腔凸起的高度还满足：t1≤0.8t。
有益效果：将焊缝的第一凸台由壳体本体朝向容置空腔凸起的高度控制在0.08t至0.8t 的范围内，能够提高焊缝的强度，满足电芯要求壳体爆破压力不低于1.2Mpa的要求。
在一种可选的实施方式中，焊缝还包括凸出于壳体本体外壁的第二凸台。
有益效果：通过设置第二凸台，且第二凸台凸出于壳体本体的外壁，从而，焊缝的两个表面分别高出壳体本体的内壁和外壁，进一步提高焊缝的强度，提高电芯壳体的耐压能力。
在一种可选的实施方式中，第二凸台由壳体本体朝向远离容置空腔的方向凸起的高度为t2，0mm≤t2≤0.08mm。
有益效果：将第二凸台由壳体本体朝向远离容置空腔的方向凸起的高度控制在0至0.08的范围内，保证提高焊缝强度的同时，不影响电芯壳体包覆绝缘膜。
在一种可选的实施方式中，焊缝的宽度为L，0.5mm≤L≤3mm的范围内。
有益效果：将焊缝的宽度控制在0.5mm至3mm的范围内，能满足电芯的使用要求。
在一种可选的实施方式中，第一凸台和/或第二凸台的截面包括近似梯形或三角形或弧形，和/或沿远离壳体本体的方向，第一凸台和/或第二凸台的宽度逐渐变小。
有益效果：这样设置，使得焊缝和壳体本体之间平稳过渡，避免焊缝和壳体之间出现明显的台阶，防止在电芯极组装入电芯壳体内时对电芯造成损伤。
在一种可选的实施方式中，电芯壳体的爆破压力为P，P≥1.2 Mpa，壳体本体的厚度t满足：0.2mm≤t≤3mm。
有益效果：将壳体本体的厚度控制在0.3mm至1.5mm的范围内，能够满足对电芯壳体的爆破压力大于或等于1.2 Mpa的设计要求。
在一种可选的实施方式中，电芯壳体包括两个相对设置的大面以及两个相对设置的侧面，焊缝位于电芯壳体的任一侧面。
有益效果：这样设置，这样，使得在电芯组装成电池模组时，焊缝不占用电芯大面的组装空间。
第二方面，本发明还提供了一种电芯，包括机组以及以上技术方案中任一项的电芯壳体；极组设于电芯壳体的容置空腔。
有益效果：因为电池包包括电芯，具有与电芯相同的效果，在此不再赘述。
第三方面，本发明还提供了一种电池包，包括至少两个以上技术方案中的电芯。
有益效果：因为电池包包括电芯，具有与电芯相同的效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例的一种电芯壳体的结构示意图；
图2为图1所示的电芯壳体的俯视图；
图3为图2中沿A-A处的剖视图；
图4为图3中B处的局部放大结构示意图；
图5为电芯壳体从焊缝处爆开的结构示意图；
图6为电芯壳体从大面爆开的结构示意图；
图7为本发明实施例的一种电芯的结构示意图；
图8为本发明实施例位于焊缝处的金相图。
附图标记说明：
10、电芯壳体；1、壳体本体；101、第一连接边；102、第二连接边；103、大面；104、侧面；2、焊缝；201、第一凸台；202、第二凸台；3、容置空腔；100、电芯；C、爆开处。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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做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。
下面结合图1至图8，描述本发明的实施例。
根据本发明的实施例，一方面，提供了一种电芯壳体10，包括壳体本体1，壳体本体1包括第一连接边101和第二连接边102，第一连接边101和第二连接边102之间拼接，内部形成容置空腔3；第一连接边101和第二连接边102的拼接处焊接形成焊缝2，焊缝2包括凸出于壳体本体1内壁的第一凸台201，第一凸台201由壳体本体1朝向容置空腔3凸起的高度为t1，壳体本体1的厚度为t，第一凸台201由壳体本体1朝向容置空腔3凸起的高度满足：((t1+t)/t)≥1.08。
壳体本体1通过第一连接边101和第二连接边102之间拼接，使其内部形成容置空腔3，用于容纳电芯100的极组。第一连接边101和第二连接边102对拼缝焊，且焊缝2具有第一凸台201，焊缝2凸出于壳体本体1的内壁，且第一凸台201由壳体本体1朝向容置空腔3凸起的高度t1大于或等于0.08t，这样，焊缝2的强度大于壳体本体1的强度，能够增加电芯壳体10的承压能力，保证壳体在内压的作用下焊缝2不开裂。通过增加电芯壳体10内焊缝2要求，达到增加壳体耐压性能，提高了电芯100的安全性能；降低了壳体焊接导致壳体耐压不足导致的整车事故风险。
在一个实施例中，第一凸台201由壳体本体1朝向容置空腔3凸起的高度还满足：t1≤0.8t。
将焊缝2的第一凸台201由壳体本体1朝向容置空腔3凸起的高度控制在0.08t至0.8t的范围内，能够提高焊缝2的强度，满足电芯100要求壳体爆破压力不低于1.2Mpa的要求。实际焊接效果，如图8所示的焊缝处的金相图。以图8所示的视角来看，下方凸起的凸台即为第一凸台201。
在一个实施例中，焊缝2还包括凸出于壳体本体1外壁的第二凸台202。
通过设置第二凸台202，且第二凸台202凸出于壳体本体1的外壁，从而，焊缝2的两个表面分别高出壳体本体1的内壁和外壁，进一步提高焊缝2的强度，提高电芯壳体10的耐压能力。
在一个实施例中，第二凸台202由壳体本体1朝向远离容置空腔3的方向凸起的高度为t2，0mm≤t2≤0.08mm。
将第二凸台202由壳体本体1朝向远离容置空腔3的方向凸起的高度控制在0至0.08的范围内，保证提高焊缝2强度的同时，不影响电芯壳体10包覆绝缘膜。
在一个实施例中，焊缝2的宽度为L，0.5mm≤L≤3mm的范围内。
当焊缝2宽度较小时，如焊缝2宽度小于0.5mm，会存在以下缺点：1、焊缝2比较尖锐，电芯100极组装入电芯壳体10的容置空腔3内时容易刮伤包裹极组的裸电芯100绝缘片，造成电芯100极组和电芯壳体10搭接短路的风险；2、电芯壳体10密封区域较窄，造成密封不良，存在漏液风险。
当焊缝2宽度过大时，如焊缝2宽度大于3mm时，电芯壳体10的重量会有明显增加，电芯壳体10内部的容置空腔3的空间降低，造成电芯100能量密度降低，成本增加。
因此，将焊缝2的宽度控制在0.5mm至3mm的范围内，能满足电芯100的使用要求。
在一个实施例中，第一凸台201和/或第二凸台202的截面包括近似梯形或三角形或弧形，和/或沿远离壳体本体1的方向，第一凸台201和/或第二凸台202的宽度逐渐变小。
在一个实施例中，第一凸台201的截面为梯形或三角形。
在一个实施例中，第二凸台202的截面为梯形或三角形。
其中，将第一凸台201的截面设置为梯形，和/或，第二凸台202的截面设置为梯形，使得焊缝2和壳体本体1之间平稳过渡，避免焊缝2和壳体之间出现明显的台阶，防止在电芯100极组装入电芯壳体10内时对电芯100造成损伤。
在一个实施例中，电芯壳体的爆破压力为P，P≥1.2 Mpa，壳体本体1的厚度t满足：0.2mm≤t≤3mm。
将壳体本体1的厚度控制在0.3mm至1.5mm的范围内，能够保证壳体本体1满足对电芯壳体的爆破压力大于或等于1.2 Mpa的设计要求。
在一个实施例中，电芯壳体10为长方体结构，电芯壳体10设置通过一条焊缝2连接闭合。
电芯壳体10为长方体结构，适用于刀片电池。电芯壳体10的壳体本体1进行折弯后，两个边分别为第一连接边101和第二连接边102，将第一连接边101和第二连接边102对拼并焊接，形成一条焊缝2。电芯壳体10通过一条焊缝2连接闭合，围成容置空腔，既能满足电芯100使用要求，又能将电芯壳体10的重量控制在合理范围内。
在一个实施例中，电芯壳体10包括两个相对设置的大面103以及两个相对设置的侧面104，焊缝2位于电芯壳体10的任一侧面104。
当电芯100组装成电池模组时，通常以电芯100的大面103相邻拼接，将电芯壳体10的焊缝2设置在侧面104上，这样，使得在电芯100组装成电池模组时，焊缝2不占用电芯100大面103的组装空间。
以下提供采用不同尺寸的焊缝2，对壳体爆破压力的实验对比表。
电芯壳体的强度设计需满足：爆破压力为P，P≥1.2Mpa。
以下电芯壳体10，壳体本体1的厚度t均为0.35mm，设置7个实验组，每个实验组设置6个电芯壳体10，对应同一种类型的焊缝2连接（焊缝2除t1、t2的值不同，其余均相同），表1为电芯壳体10内侧不同焊缝2高度的壳体爆破压力实测值及撕裂处位置的实验结果。
表1
由表1可知，对于六种不同壳体内焊缝2厚度爆破实验数据可知：当焊缝2的第一凸台201凸起高度((t1+t)/t)≥1.08，即t1≥0.028mm时，壳体最大爆破压力大于1.2Mpa，满足电芯100设计使用需求，如图5所示，爆开处C为焊缝处；当焊缝2的第一凸台201的凸起高度达到0.05mm时，电芯壳体10爆破达到最大，从大面103处爆开，如图6所示，爆开处C为壳体的大面103。继续增加焊缝2的第一凸台201的凸起高度仍然从大面103爆开，则无需继续增加焊缝2高度。
以下电芯壳体10，壳体本体1的厚度t均为0.4mm，设置7个实验组，每个实验组设置6个电芯壳体10，对应同一种类型的焊缝2连接（焊缝2除t1、t2的值不同，其余均相同），表2为电芯壳体10内侧不同焊缝2高度的壳体爆破压力实测值及撕裂处位置的实验结果。
表2
由表2可知，对于六种不同壳体内焊缝2厚度爆破实验数据可知：当焊缝2的第一凸台201凸起高度((t1+t)/t)≥1.08，即t1≥0.032mm时，壳体最大爆破压力大于1.2Mpa，满足电芯100设计使用需求，如图5所示，爆开处C为焊缝处；当焊缝2的第一凸台201的凸起高度达到0.065mm时，电芯壳体10爆破达到最大，从大面103处爆开，如图6所示，爆开处C为壳体的大面103；继续增加焊缝2的第一凸台201的凸起高度仍然从大面103爆开，则无需继续增加焊缝2高度。
以下电芯壳体10，壳体本体1的厚度t均为0.5mm，设置7个实验组，每个实验组设置6个电芯壳体10，对应同一种类型的焊缝2连接（焊缝2除t1、t2的值不同，其余均相同），表3为电芯壳体10内侧不同焊缝2高度的壳体爆破压力实测值及撕裂处位置的实验结果。
表3
由表3可知，对于六种不同壳体内焊缝2厚度爆破实验数据可知：当焊缝2的第一凸台201凸起高度((t1+t)/t)≥1.08，即t1≥0.04mm时，壳体最大爆破压力大于1.2Mpa，满足电芯100设计使用需求，如图5所示，爆开处C为焊缝处；当焊缝2的第一凸台201的凸起高度达到0.06mm时，电芯壳体10爆破达到最大，从大面103处爆开，如图6所示，爆开处C为壳体的大面103；继续增加焊缝2的第一凸台201的凸起高度仍然从大面103爆开，则无需继续增加焊缝2高度。
以下电芯壳体10，壳体本体1的厚度t均为0.55mm，设置7个实验组，每个实验组设置6个电芯壳体10，对应同一种类型的焊缝2连接（焊缝2除t1、t2的值不同，其余均相同），表4为电芯壳体10内侧不同焊缝2高度的壳体爆破压力实测值及撕裂处位置的实验结果。
表4
由表4可知，对于六种不同壳体内焊缝2厚度爆破实验数据可知：当焊缝2的第一凸台201凸起高度((t1+t)/t)≥1.08，即t1≥0.044mm时，壳体最大爆破压力大于1.2Mpa，满足电芯100设计使用需求，如图5所示，爆开处C为焊缝处；当焊缝2的第一凸台201的凸起高度达到0.055mm时，电芯壳体10爆破达到最大，从大面103处爆开，如图6所示，爆开处C为壳体的大面103；继续增加焊缝2的第一凸台201的凸起高度仍然从大面103爆开，则无需继续增加焊缝2高度。
本实施例提供的电芯壳体10，对于长电芯壳体10，如刀片电芯壳体10，由于壳体本体1的壁厚很薄，壳体焊接又增加了一定的开裂风险，因此在焊接时增加焊缝2的厚度来降低壳体焊接对电芯100产生的风险；同时考虑结构重量，空间问题，合理的增加焊接强度，能够最佳的改善壳体焊缝2的强度，因此本专利设计规定了焊缝2的高度，宽度等相关尺寸。
根据本发明的实施例，第二方面，还提供了一种电芯100，包括机组以及以上技术方案中任一项的电芯壳体10；极组设于电芯壳体10的容置空腔3。
因为电池包包括电芯100，具有与电芯100相同的效果，在此不再赘述。
根据本发明的实施例，第三方面，还提供了一种电池包，包括至少两个以上技术方案中的电芯100。
因为电池包包括电芯100，具有与电芯100相同的效果，在此不再赘述。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯壳体，其特征在于，包括壳体本体，所述壳体本体包括第一连接边和第二连接边，所述第一连接边和所述第二连接边之间拼接，内部形成容置空腔；所述第一连接边和第二连接边的拼接处焊接形成焊缝，所述焊缝包括凸出于所述壳体本体内壁的第一凸台，所述第一凸台由所述壳体本体朝向所述容置空腔凸起的高度为t1，所述壳体本体的厚度为t，0.35mm≤t≤3mm，所述第一凸台由所述壳体本体朝向所述容置空腔凸起的高度满足：((t1+t)/t)≥1.08。
2.根据权利要求1所述的电芯壳体，其特征在于，所述第一凸台由所述壳体本体朝向所述容置空腔凸起的高度还满足：t1≦0.8t。
3.根据权利要求1或2所述的电芯壳体，其特征在于，所述焊缝还包括凸出于所述壳体本体外壁的第二凸台。
4.根据权利要求3所述的电芯壳体，其特征在于，所述第二凸台由所述壳体本体朝向远离所述容置空腔的方向凸起的高度为t2，0mm≤t2≤0.08mm。
5.根据权利要求1或2所述的电芯壳体，其特征在于，所述焊缝的宽度为L，0.5mm≦L≦3mm。
6.根据权利要求3所述的电芯壳体，其特征在于，所述第一凸台和/或所述第二凸台的截面包括近似梯形或三角形或弧形，和/或沿远离所述壳体本体的方向，所述第一凸台和/或所述第二凸台的宽度逐渐变小。
7.根据权利要求1或2所述的电芯壳体，其特征在于，所述电芯壳体的爆破压力为P，P≥1.2 Mpa。
8.根据权利要求7所述的电芯壳体，其特征在于，所述电芯壳体包括两个相对设置的大面以及两个相对设置的侧面，所述焊缝位于所述电芯壳体的任一所述侧面。
9.一种电芯，其特征在于，包括：
权利要求1至8中任一项所述的电芯壳体；
极组，所述极组设于所述电芯壳体的容置空腔。
10.一种电池包，其特征在于，包括至少两个权利要求9所述的电芯。
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