CN209009307U - 一种电芯包装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池技术领域，提供了一种电芯包装装置，包括：两个以上的中框，所述中框上下层叠设置，所述中框的上表面设置有两个以上容置电芯下部的下容置槽，所述中框的下表面设置有两个以上容置电芯上部的上容置槽；所述上容置槽的顶部设置有避让所述电芯极柱的凹槽，以及由所述上容置槽顶部向下凸起用于与电芯顶部壳体接触的支撑部。上述技术方案通过上下相邻的两个中槽配合可形成固定电芯的电芯容置槽，能有效防止电芯倾斜和短路；并且在所述上容置槽的顶部设置了避让电芯极柱的凹槽以及用于与电芯顶部壳体接触的支撑部，通过所述支撑部将上层电芯的重力作用电芯壳体上，可有效避免电芯极柱以及阀体受压。

Description

一种电芯包装装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电芯包装装置。

背景技术

电芯是指包设有正、负极的电化学芯体，是充电电池中的蓄电部分，也是构成电池模组的基础单位。如图1所示，为电芯的结构示意图，电芯C1主要由金属壳体C11、壳体内的电化学材料，以及设置于壳体顶部的正极柱C13、负极柱C12和防暴阀C14组成。

现有的电芯通常是采用EPE包材(即可发性聚乙烯)包装，在运输和存放过程中发现电芯受压情况严重，特别是电芯的正极柱C13、负极柱C12、以及防暴阀C14受压尤为明显。并且现有的电芯包材对电芯的侧向支撑不足，存在电芯倾斜的问题，可能导致电芯之间短路，甚至引起电芯起火等安全问题。

实用新型内容

为此，需要提供一种新的电芯包装装置，用于解决现有的电芯EPE包材对电芯保护和支撑不佳，导致电芯顶部结构受压破损以及电芯倾斜的问题。

为实现上述目的，发明人提供了一种电芯包装装置，包括：

两个以上的中框，所述中框上下层叠设置，所述中框的上表面设置有两个以上容置电芯下部的下容置槽，所述中框的下表面设置有两个以上容置电芯上部的上容置槽；

所述上容置槽的顶部设置有避让所述电芯极柱的凹槽，以及由所述上容置槽顶部向下凸起用于与电芯顶部壳体接触的支撑部。

进一步的，所述下容置槽与所述上容置槽为横截面为长方形的槽体，并且所述下容置槽与所述上容置槽的长度方向朝向不同方向。

进一步的，所述下容置槽与所述上容置槽长度方向相互垂直。

进一步的，所述中框为方形框体，所述上容置槽与所述下容置槽分别呈矩阵式排列。

进一步的，所述上容置槽顶部包括避让所述电芯负极柱的第一凹槽，和避让所述电芯正极柱的第二凹槽，所述第一凹槽位于所述上容置槽的一端，所述第二凹槽位于所述上容置槽的另一端，所述支撑部位于所述第一凹槽与第二凹槽之间。

进一步的，所述电芯的正极柱与负极柱尺寸或形状不同，所述第一凹槽与所述正极柱不适配，或所述第二凹槽与所述负极柱不适配。

进一步的，还包括：底框，位于所述中框下方，所述底框的上表面设置有两个以上的所述下容置槽。

进一步的，还包括：顶盖，位于所述中框上方，所述顶盖的下表面设置有两个以上的所述上容置槽。

进一步的，还包括：外包装箱，所述底框、所述中框和所述顶盖设置于所述外包装内。

进一步的，所述外包装箱由下至上依次包括可拆分的下盖、侧围框和上盖。

区别于现有技术，上述技术方案中包括两个以上层叠设置的所述中框，所述中框的上表面设置有下容置槽，下表面设置有上容置槽，因此通过上下相邻的两个所述中槽配合可形成固定电芯的电芯容置槽，能有效防止电芯倾斜和短路；并且在所述上容置槽的顶部设置了避让电芯极柱的凹槽以及用于与电芯顶部壳体接触的支撑部，通过所述支撑部将上层电芯的重力作用电芯壳体上，可有效避免电芯极柱以及阀体受压。

附图说明

图1为背景技术所述电芯的结构示意图；

图2为具体实施方式所述电芯包装装置的结构示意图；

图3为具体实施方式所述中框上表面的结构示意图；

图4为具体实施方式所述中框下表面的结构示意图；

图5为图3中A-A向的剖面图；

图6为图4中A部分的局部放大图；

图7为一实施方式中所述电芯包装装置的结构示意图；

图7a为所述顶框下表面的示意图；

图7b为图7a中B-B向的剖面图；

图7c为所述底框下表面的示意图；

图7d为图7c中C-C向的剖面图；

图8为一实施方式所述电芯包装装置的结构示意图；

图9为图8的爆炸图。

附图标记说明：

C1、电芯；

C11、壳体；

C12、负极柱；

C13、正极柱；

C14、防爆阀；

MF、中框；

MF1、上容置槽；

MF2、下容置槽；

MF11、凹槽；

MF12、支撑部；

MF111、第一凹槽；

MF112、第二凹槽；

TF、顶框；

TF1、上容置槽；

BF、底框；

BF1、下容置槽；

B、外包装箱；

B1、上盖；

B2、侧围框；

B3、下盖；

AG、护角；

LB、木托；

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

如图1所示，为电芯的结构示意图，所述电芯C1为矩形体结构，电芯C1的外表面包覆有铝质壳体C11，在电芯的上表面的两侧设置有正极柱C13和负柱极C12，壳体C11的上表面的中部设置有防暴阀C14。

为了评估电芯的承压性能，我们对电芯进行了以下的承压仿真测试。

仿真测试一：电芯的壳体C11、防暴阀C14充气变形及承压仿真；

测试的条件为：

(1)通过高压气体对壳体C11内壁施加均匀压力P；

(2)通过两个刚性平板分别夹持电芯C1的三个面(其他面无约束)，并施加压力。

测试结果：电芯C1的壳体C11的大面承压力最大，小面的承压力次之，顶面承压力最小。

仿真测试二：电芯极柱(包括正极柱C13和负极柱C12)承压仿真；

测试的条件为：对电芯顶部的正极柱C13和负极柱C12分别施加不同的压力，判断所述正极柱C13和负极柱C12的变形情况。

测试结果：电芯正极柱C13和负极柱C12的承压性能远小于以上测试一中所述电芯壳体C11的任何一个表面。

请参阅图2至图9，本实施例提供了一种电芯包装装置。所述电芯包装装置用于包装所述电芯，为所述电芯提供外部防护，以便于所述电芯的运输和存储。

如图2所示，所述电芯包装装置包括：

两个以上的中框MF，所述中框MF上下层叠设置，相邻两个所述中框MF之间具有容置所述电芯C1的空间。具体的，如图3所示，在所述中框MF的上表面设置有两个以上容置电芯C1下部的下容置槽MF2；如图4所示，所述中框MF的下表面设置有两个以上容置电芯C1上部的上容置槽MF1。如图5所示，为一实施方式中所述中框的截面图，从图5中可见上容置槽MF1以及所述下容置槽MF2在所述中框上下表面的分布。

在使用时，所述中框上下层叠设置，并且所述中框上表面的所述下容置槽MF2与该中框MF上方相邻的另一中框MF下表面的所述上容置槽MF1相对应，从而形成多个容置所述电芯C1的电芯容置空间。

所述下容置槽MF2与电芯C1的下部相对，所述电芯C1的下部是指电芯C1按使用状态放置时(即图1中所述放置状态)，电芯C1的中下部分；所述上容置槽MF1与电芯C1的上部相对，所述电芯C1的上部是指电芯C1按使用状态放置时，电芯C1的中下部分。所述上容置槽MF1和下容置槽MF2的截面形状应与所述电芯C1的上部和下部的截面形状相当，使电芯C1的上部和下部能够分别容纳于所述上容置槽MF1和下容置槽MF2内。其中，所述中框可以由EPS(发泡聚苯乙烯)等硬质材料制作而成，EPS材料具有易在模具内成型，且精度可达0.5mm。

当所述中框上下层叠放置时，中框MF上表面的所述下容置槽MF2与上一层的另一中框MF下表面的上容置槽MF1相对，形成容置电芯C1上部和下部的电芯容置槽，因此对电芯C1的上部和下部都起到固定作用，可防止电芯C1倾斜，以及可能由电芯C1倾斜造成的电芯C1短路起火等隐患。

如图2至图4所示，所述中框MF为方形框体，并且，所述中框MF的上表面设置有多个下容置槽MF2，所述下容置槽MF2具有两行以上，每行具有两列以上,并且是呈矩阵式排列。同样的，在所述中框MF的下表面也呈矩阵式排列设置有多个上容置槽MF1。所述上容置槽MF1与下容置槽MF2采用矩阵式排列可充分利用中框MF上下表面的空间位置，并且上层中框MF的压力可均匀的分布于各个容置槽内的电芯C1上，可防止局部电芯C1受压过大而变形。

如图6所示，所述上容置槽MF1的顶部设置有避让所述电芯C1的正极柱C13和负极柱C12的凹槽MF11，以及由所述上容置槽MF1顶部向下凸起,用于与电芯壳体C11顶部接触的支撑部MF12。其中，所述凹槽MF11包括与电芯正极柱C13相对应的第一凹槽MF111，以及与电芯负极柱C12相对应的第二凹槽MF112。所述第一凹槽MF111和第二凹槽MF112由所述上容置槽MF1的顶部向所述中框MF的中部(即上表面)方向凹陷形成。所述支撑部MF12由所述上容置槽MF1的顶部向中框MF的下表面方向凸出形成。所述第一凹槽MF111和第二凹槽MF112起到避让所述电芯C1的正极柱C13和负极柱C12的作用，即当电芯C1置于所述下容置槽MF2和上容置槽MF1所形成的电芯容置槽内时，电芯C1顶部的正极柱C13正好位于所述第一凹槽MF111内，负极柱C12位于所述第二凹槽MF112内，从而避免与上一层的中框MF相接触，这样上层中框MF以及中框MF内的所述电芯C1的重力就不会作用于电芯的极柱上，从而防止极柱受压变形。

如图6所示，在本实施方式中，所述第一凹槽MF111位于所述上容置槽MF1的一端，所述第二凹槽MF112位于所述上容置槽MF11的另一端，所述支撑部MF12位于所述第一凹槽MF111与第二凹槽MF112之间。其中，所述第一凹槽MF111和第二凹槽MF112的位置是与图1中所述电芯C1上的正极柱C13与负极柱C12的位置相对应。并且将所述支撑部MF12设置于第一凹槽MF111和第二凹槽MF112之间(即电芯的顶部的中间位置)，使上层中框MF的重力作用于所述电芯C1机壳体C11顶部的中间，有利于电芯C1放置的稳定性，以及使压力均匀的分散于电芯壳体C11的顶部。

如图1所示，由于所述电芯C1为横截面为长方形的立方体结构，因此，在本实施方式中，所述下容置槽MF2与所述上容置槽MF1为横截面为长方形的槽体。如图5所示，所述下容置槽MF2与所述上容置槽MF1的长度方向朝向不同方向，即上容置槽MF1与下容置槽MF2的长度轴线是不平行的，两个长度方向的轴线在水平面上的投影是相互交叉的。这样使所述上容置槽MF1与下容置槽MF2的长度方向朝向不同方向，可提高多层电芯C1层叠放置的稳定性。当两层以上所述中框MF层叠放置时，相邻两层中框MF内的电芯C1截面的长度方向的指向是不同的，从而可以提高电芯叠放的稳定性，特别是当中框的叠置的层数较大时，可有效防止电芯C1朝电芯宽度方向倾倒。

优选的，如图5所示，在本实施方式中，所述下容置槽MF2与所述上容置槽MF1的长度方向相互垂直，即上容置槽MF1与下容置槽MF2的长度方向的轴线在水平面上的投影是相互垂直的。这样可以使多层叠置的所述中框MF中的电芯C1放置稳定性最高。

需要注意的是，在叠放所述中框MF时，上下相邻的两层所述中框MF应周向旋转90度，以使上层中框MF上表面的下容置槽MF2与上一层的中框MF下表面的上容置槽MF1能够对准，形成容置电芯C1的电芯容置槽。

如图1所示，所述电芯C1顶部的正极柱C13与负极柱C12的形状和尺寸是不同的。因此为了防止电芯包装人员将电芯放置入所述上容置槽MF1和下容置槽MF2时，电芯C1的正负极柱的放置方向错误。在一实施方式中，还在所述上容置槽上设置了防呆措施。如图6所示，所述防呆的具体实现是利用所述电芯C1上的正极柱C13负极柱C12的形状和尺寸不同，设置对应的第一凹槽MF111和第二凹槽MF112的形状或大小，使第一凹槽MF111仅与正极柱C13适配，而不与负极柱C12适配；或使第二凹槽MF112仅与负极柱C12相适配，而不与正极柱C1相适配。即当放置电芯C1时，电芯C1的正负极柱朝向错误时，所述负极柱C12无法完全置于所述第一凹槽MF111内，或与第一凹槽MF111的顶部接触，或所述正极柱C13无法完全置于所述第二凹槽MF112内，或与第二凹槽MF112的顶部接触，从而使上层中框MF放置不平稳。因此电芯包装人员根据上层中框MF放置是否水平或是否会晃动，即可判断是否有电芯C1的正负极方向错误，并及时进行调整。

如图7所示，所述电芯包装装置除了包括上述中框MF还包括了底框BF，所述底框BF位于所有中框MF的下方。如图7a和图7b所示，所述底框BF的上表面设置有两个以上的所述下容置槽BF1，所述下容置槽BF1与所述中框MF上表面的下容置槽MF2相一致，该下容置槽BF1与所述底框BF上方的中框MF的下表面的上容置槽MF1形容置电芯C1的电芯容置槽。与所述中框MF的区别在于，所述底框BF位于最底下一中框MF的底部，并且所述底框BF的底部(即下表面)不设置所述上容置槽MF1。

如图7所示，为了保证位于最顶层电芯C1的顶部结构，所述电芯包装装置还可包括顶盖TF，所述顶盖TF位于最顶层的所述中框MF的上方，如图7c和图7d所示，并且所述顶盖TF的下表面设置有两个以上的上容置槽TF1，上容置槽TF1与所述中框MF下表面的所述上容置槽MF1相一致。所述顶盖TF与其相邻的中框MF上表面的下容置槽MF2形成容置所述电芯C1的电芯容置槽。其中，所述顶盖TF与所述底框BF可同样使用与所述中框MF相同的材料制作而成。

而在一些实施方式中，所述电芯包装装置可不包括所述底板BF，其中可将位于最底层的所述中框MF当作所述底框BF，此时最底层的所述中框MF的下表面的上容置槽MF1空置(即不用于存放电芯)，仅使用该中框MF上表面的所述下容置槽MF2。在另一些实施方式中，所述电芯包装装置可不包括所述顶盖TF，此时可将位于最顶层的所述中框MF当作所述顶盖TF使用，最顶层的所述中框MF上表面的下容置槽MF2空置。

如图8和图9所示，所述电芯包装装置还包括：外包装箱B，以及为了便于搬运，设置于所述底框BF的下方的木托LB。所述外包装箱可以为纸箱，所述底框、所述中框和所述顶盖设置于所述外包装内。为了防止外包装箱B的四角破损，在外包装箱B的四角还可设置有护角AG。优选的，所述外包装箱B是分体式箱体，即所述外包装箱B由下至上依次包括可拆分的下盖B3、侧围框B2和上盖B1。

在包装时，可先将所述外包装箱的下盖B3放置于木托LB上，然后依次在所述下盖B3上放置底框BF-电芯C1-中框MF-电芯C1-中框MF-顶框TF，其中，所述中框MF以为两层以上，然后再套上侧围框B2以及上盖B1。为了防止外包装箱B的四角破损，可以在所述侧围框B2的四角AG以及所述上盖B1的四角分别设置护角并用打包带固定，固定好护角之后可在外包装箱外表面缠绕2-4层的缠绕膜。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯包装装置，其特征在于，包括：

两个以上的中框，所述中框上下层叠设置，所述中框的上表面设置有两个以上容置电芯下部的下容置槽，所述中框的下表面设置有两个以上容置电芯上部的上容置槽；

所述上容置槽的顶部设置有避让电芯极柱的凹槽，以及由所述上容置槽顶部向下凸起用于与电芯顶部壳体接触的支撑部。

2.根据权利要求1所述的电芯包装装置，其特征在于，所述中框中的所述下容置槽与所述上容置槽为横截面为长方形的槽体，并且所述下容置槽与所述上容置槽的长度方向朝向不同方向。

3.根据权利要求2所述的电芯包装装置，其特征在于，所述下容置槽与所述上容置槽长度方向相互垂直。

4.根据权利要求1所述的电芯包装装置，其特征在于，所述中框为方形框体，所述上容置槽与所述下容置槽分别呈矩阵式排列。

5.根据权利要求1所述的电芯包装装置，其特征在于，所述上容置槽顶部包括避让电芯负极柱的第一凹槽，和避让电芯正极柱的第二凹槽，所述第一凹槽位于所述上容置槽的一端，所述第二凹槽位于所述上容置槽的另一端，所述支撑部位于所述第一凹槽与第二凹槽之间。

6.根据权利要求5所述的电芯包装装置，其特征在于，所述电芯的正极柱与负极柱尺寸或形状不同，所述第一凹槽与所述正极柱不适配，或所述第二凹槽与所述负极柱不适配。

7.根据权利要求1所述的电芯包装装置，其特征在于，还包括：

底框，位于所述中框下方，所述底框的上表面设置有两个以上的所述下容置槽。

8.根据权利要求7所述的电芯包装装置，其特征在于，还包括：

顶盖，位于所述中框上方，所述顶盖的下表面设置有两个以上的所述上容置槽。

9.根据权利要求8所述的电芯包装装置，其特征在于，还包括：

外包装箱，所述底框、所述中框和所述顶盖设置于所述外包装内。

10.根据权利要求9所述的电芯包装装置，其特征在于，所述外包装箱由下至上依次包括可拆分的下盖、侧围框和上盖。