CN211376846U - 储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种储能装置。该储能装置包括：壳体和能量转换元件，所述壳体包括第一半壳体和第二半壳体；所述第一半壳体和所述第二半壳体均包括凹陷结构和边缘部，所述边缘部围绕所述凹陷结构的口部设置，并与所述口部连接，所述第一半壳体的凹陷结构与所述第二半壳体的凹陷结构一起围成腔体，所述能量转换元件被设置在所述腔体内，所述第一半壳体的边缘部与所述第二半壳体的边缘部密封连接，以形成密封边缘，所述密封边缘的一部分向壳体的第一侧弯折，并且另一部分向与所述第一侧相反的方向相所述壳体的第二侧弯折。

Description

储能装置

技术领域

本实用新型涉及能量转换技术领域，更具体地，涉及一种储能装置。

背景技术

储能装置，例如软包电池通常包括卷芯和扣合在一起的两个半壳体卷芯被组装到两各半壳体包围的空间内。卷芯的两个极耳从两个半壳体的边缘处向外伸出。两个半壳体之间是绝缘的。例如，半壳体为铝塑膜。极耳与两个半壳体之间也是绝缘的。两个半壳体的边缘通过热压的方式连接在一起。铝塑膜表面的塑料层为热塑性材料，在加热至设定温度时，铝塑膜上的塑料层获得粘性，在外部压力的作用下，两个边缘粘结在一起，并且极耳与两个边缘粘结在一起。

在通常情况下，粘结在一起的边缘朝外伸出，这种方式使得储能装置的尺寸大，不利于装配到其他设备上。在一些方案中，粘结在一起的边缘朝一侧弯折并贴合在壳体的侧壁上。传统的软包电池，包装膜封边均向一侧弯折，但是在该方案中，由于边缘为环状封边，如果朝一侧弯折的，壳体通常会皱折形成弹性形变结构，故弯折的部分容易尺寸反弹影响尺寸一致性及装配使用，皱折还会占用较大的空间，从而限制电池的能量空间利用，电池能量密度较低。此外，如果改结构外壳为硬度较大以及厚度较大的包装材料比如不锈钢箔，其强度过高无法良好的形成皱折，可能在形成皱折过程中产生结构破损而破坏密封性能。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述至少一个技术问题。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种储能装置的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种储能装置。该储能装置包括：壳体和能量转换元件，所述壳体包括第一半壳体和第二半壳体；所述第一半壳体和所述第二半壳体均包括凹陷结构和边缘部，所述边缘部围绕所述凹陷结构的口部设置，并与所述口部连接，所述第一半壳体的凹陷结构与所述第二半壳体的凹陷结构一起围成腔体，所述能量转换元件被设置在所述腔体内，所述第一半壳体的边缘部与所述第二半壳体的边缘部密封连接，以形成密封边缘，所述密封边缘的一部分向壳体的第一侧弯折，并且另一部分向与所述第一侧相反的方向相所述壳体的第二侧弯折。

可选地，所述密封边缘贴合在所述壳体的外表面上。

可选地，在所述凹陷结构上设置有所述导通部，所述导通部与所述能量转换元件连接。

可选地，所述密封边缘通过胶粘结在所述壳体的外表面上。

可选地，所述壳体为长方体，所述密封边缘的四个角部中的至少一个向所述第一侧弯折，所述密封边缘的位于该角部以外的部位向所述第二侧弯折。

可选地，所述密封边缘的至少两处向所述第一侧弯折，所述密封边缘的位于所述至少两处以外的部位向所述第二侧弯折。

可选地，所述至少两处沿所述密封边缘的周向均匀分布。

可选地，所述第一半壳体的边缘部和所述第二半壳体的边缘部通过热塑材料连接。

可选地，所述第一半壳体和所述第二半壳体的高度相等，所述密封边缘的宽度与所述第一半壳体的高度相等。

可选地，所述第一半壳体和所述第二半壳体中的至少一个包括金属层和两个热塑材料层，所述金属层位于两个所述热塑材料层之间，两个所述热塑材料层在对应的位置形成镂空结构，以露出所述金属层，所述金属层与所述能量转换元件连接。

根据本公开的一个实施例，密封边缘的一部分朝向第一侧弯折，另一部分朝向第二侧弯折，而不是整体朝一侧弯折。通过这种方式，两侧弯折的反弹力能相互抵消，从而防止密封边缘脱离壳体的侧壁。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据本公开实施例的组装过程中的软包电池的分解图。

图2是根据本公开实施例的一种半壳体的分解图。

图3是根据本公开实施例的未进行抽真空的软包电池的剖视图。

图4是根据本公开实施例的抽真空后的软包电池的剖视图。

图5是根据本公开实施例的另一种软包电池的立体图

图6是根据本公开实施例的一种软包电池的剖视图。

图7是根据本公开实施例的又一种软包电池的立体图。

图8是根据本公开实施例的又一种软包电池的侧视图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种储能装置。如图1-图4所示，储能装置可以是但不限于电容器、电池等。电池为一次电池或者二次电池。下面以锂离子电池为例进行说明。例如，锂离子电池为软包电池或者纽扣电池。

该储能装置包括壳体和能量转换元件。能量转换元件用于化学能和电能之间的转换。例如，能量转换元件包括卷芯11。卷芯11为卷绕结构或者叠片结构。卷绕结构即整片的电极片(例如，电极片包括正极片、负极片和位于正极片和负极片之间的隔离膜)卷绕成螺旋结构。叠片结构即电极片被分割为多个片材。多个片材层叠在一起。

所述能量转换元件呈块状结构。例如，长方体结构、圆柱体结构、椭圆柱体结构等。在所述能量转换元件的至少一个表面贴合有电极端子。电极端子与能量转换元件的电极连接。例如，电极端子为极耳111。极耳111为镍片等。还可以是，电极端子为卷芯11的极片的空箔区。空箔区即极片的未覆盖电极活性材料的部位。

所述壳体包括第一半壳体12和第二半壳体13。所述壳体的内部形成密闭的腔体。所述第一半壳体12和所述第二半壳体13均包括凹陷结构14和边缘部155。所述边缘部155围绕所述凹陷结构14的口部设置，并与所述口部连接。所述第一半壳体12的凹陷结构14与所述第二半壳体13的凹陷结构14一起围成腔体。

所述能量转换元件被设置在所述腔体内。所述第一半壳体12的边缘部155与所述第二半壳体13的边缘部155密封连接15，以形成密封边缘15。例如，通过粘结、焊接、热熔连接等方式形成密封连接15。

所述密封边缘15的一部分向壳体的第一侧15a弯折，并且另一部分向与所述第一侧15a相反的方向相所述壳体的第二侧15b弯折。例如，第一侧15a为靠近第一半壳体12侧壁的一侧；第二侧15b为靠近第二半壳体侧壁的一侧。

如图4和图5所示，壳体呈长方体结构、圆柱体结构、椭圆柱体结构等。本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在本公开实施例中，密封边缘15的一部分朝向第一侧15a弯折，另一部分朝向第二侧15b弯折，而不是整体朝一侧弯折。通过这种方式，两侧弯折的反弹力能相互抵消，从而防止密封边缘15脱离壳体的侧壁。

此外，与一侧弯折相比，两侧弯折使得密封边缘15的周向距离更大，并且密封边缘15的一部分是重叠的。这样，在弯折后，密封边缘15能均匀地贴合在壳体的外表面上，而不会形成皱折。该储能装置的表面平整。

在其他示例中，密封边缘15在弯折后与壳体的外表面具有设定距离，而不是贴合在外表面上。

在一个例子中，如图1所示，在所述凹陷结构14上设置有所述导通部，所述导通部与所述能量转换元件连接。例如，导通部为金属片115，能量转换元件通过金属片115与外部设备连接。导通部作为储能装置的电极。

当然，导通部还可以是露出的金属层，如下所述。

在一个例子中，所述密封边缘15通过胶粘结在所述壳体的外表面上。通过这种方式，密封边缘15能够更牢固的固定在壳体的外表面上。

在一个例子中，如图5所示，所述壳体为长方体。所述密封边缘15的四个角部中的至少一个向所述第一侧15a弯折。所述密封边缘15的位于该角部以外的部位向所述第二侧15b弯折。

例如，四个角部均向所述第一侧15a弯折。在该例子中，角部的弯折方向与其他部位的弯折方向相反。通过这种方式，密封边缘15在周向的距离更大，重叠的部分面积更大。密封边缘15在壳体的外表面贴合的更紧密。

在一个例子中，所述密封边缘15的至少两处向所述第一侧15a弯折，所述密封边缘15的位于所述至少两处以外的部位向所述第二侧15b弯折。例如，如图7-图8所示，壳体的整体呈圆柱体。密封边缘15的两处向第一侧15a弯折，并且两个部位相对设置。这使得密封边缘15的弯折更稳定。

例如，所述至少两处沿所述密封边缘15的周向均匀分布。通过这种方式，密封边缘15的各处受力更均衡，保持弯折的能力更高。

在一个例子中，所述第一半壳体12和所述第二半壳体13的高度相等。所述密封边缘15的宽度与所述第一半壳体12的高度(如图5中b所示)相等。通过这种方式，在弯折后，密封边缘15的外沿能与壳体的上、下表面平齐，这使得壳体的外观更规整。

根据本公开的另一个实施例，提供了一种储能装置的制造方法。该制造方法包括：

将所述能量转换元件放置到所述腔体内，其中，所述电极端子与所述壳体的导通部相对；

对所述腔体进行抽真空，利用大气压力将所述导通部压紧在所述电极端子上。在抽真空时，腔体内的气压小于大气压强。在大气压力的作用下壳体的局部发生形变。导通部逐渐靠近电极端子，最终与电极端子相接触，并紧密贴合在一起。在进行充、放电时，卷芯11通过电极端子、导通部与外部电路进行导通。

在本公开实施例中，通过对腔体进行抽真空，利用大气压力将壳体的导通部与电极端子接触。相对于采用焊接的方式将二者连接。通过这种方式，能量转换元件不会受到高温的影响，从而保持良好的能量转换性能。

此外，储能装置内出现气体时，例如，内部的气压大于大气压强时，由于内部气压的作用，故壳体逐渐膨胀。导通部逐渐远离能量转换元件，直至与电极端子分离。这样，导通部与电极端子形成断路，停止进行充、放电。通过这种方式，能有效地避免储能装置发生爆炸。

图1是根据本公开实施例的组装过程中的软包电池的分解图。在该例子中，所述壳体包括密封连接在一起的第一半壳体12和第二半壳体13。所述第一半壳体12和所述第二半壳体13均包括凹陷结构14和围绕由所述凹陷结构14的边缘向外延伸形成的边缘部155。所述边缘部155被配置为用于进行密封连接，所述凹陷结构14构成所述腔体的至少一部分，在所述凹陷结构14上设置有所述导通部。在一个例子中，在组装时，两个凹陷结构14相对。第一半壳体12和第二半壳体13的边缘部155贴合在一起，以形成密封边缘。例如，在边缘部155设置有热塑材料，通过热压的方式将第一半壳体12和第二半壳体13的边缘部155连接在一起。

例如，第一半壳体12和第二半壳体13均为金属塑膜，例如铝塑膜、钢塑膜等。金属塑膜上的塑料材质能通过热压的方式形成密封连接。

还可以是，第一半壳体12和第二半壳体13为塑料，例如聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚丙烯(PP)等。上述材料本身为热塑性材料，能通过热压的方式连接。

在一个例子中，在对所述腔体进行抽真空之前，还包括：向所述腔体内注入电解液。例如，所述腔体呈长方体形，在将所述能量转换元件放置到所述腔体内之后，对所述长方体的三条边上(例如三条短边155b)的边缘部155进行密封。另外一条边(例如长边155a)上的边缘部155形成注液口151。所述注液口151被配置为用于注入电解液。

例如，先将两个半壳体的边缘部155的短边155b进行封口。在长边155a没有完全封口，以形成注液口151。例如长边15a的边缘连接，以形成袋部。袋部用于容纳活化时产生的气体。电解液是离子传输的载体。例如，锂离子在电解液中迁移，从而进行充、放电。

在注入电解液后，对所述壳体进行第一次封口。例如，在注液口151处向腔体内注入电解液。在加注完毕后，进行第一次封口，以将注液口151封闭。

利用机械压力将所述导通部压紧在所述电极端子上，并进行化成工序。例如，通过由导通部外侧向电极端子方向施加压力，以使二者接触。在保持接触的条件下，对卷芯11进行充、放电，以对储能装置进行化成工序。

在该例子中，由于导通部与电极端子是相对的，故仅需要通过施加机械压力，即可以实现二者的导通。在进行化成时，操作容易。

此外，在卷芯11不合格的条件下，由于导通部与电极端子是能够随时分离的，故更换卷芯11变得容易。

在一个例子中，在对所述腔体进行抽真空之后，还包括对所述壳体进行第二次封口。例如，在化成工序结束后，将第一次封口处打开，例如，在第一次封口处的靠近卷芯11一侧，进行切断，以形成开口152。在开口152处进行抽真空。此时，腔体内的气体以及多余的电解液会从开口152处排出。由于大气压力的作用，故导通部与电极端子被压合到一起，以形成接触。

在抽真空结束后，在长边155a的进行第二次封口，以将壳体封闭。最终形成完整的储能装置。

在一个例子中，如图3-图4所示，所述腔体呈圆柱形。所述能量转换元件呈圆柱形。在所述能量转换元件的两个端面上分别设置有电极端子。在所述壳体的与所述腔体的两个端面相对应的部位分别设置有导通部。

例如，第一半壳体12和第二半壳体13的底部均设置有导通部。电极端子与导通部一一对应。在该例子中，两个导通部相对设置，这使得储能装置与外部设备的连接变得容易。

在一个例子中，如图3-图4所示，所述第一半壳体和所述第二半壳体中的至少一个包括金属层和两个热塑材料层。所述金属层位于两个所述热塑材料层之间。两个所述热塑材料层在对应的位置形成镂空结构，以露出所述金属层。所述金属层与所述能量转换元件连接。在所述热塑材料层上形成开窗结构121，所述金属层的位于开窗结构121的部分为所述导通部。例如，壳体呈多层复合结构。热塑材料层的材质为PP、PEEK、PEK等。在金属层的上、下表面上均设置有热塑材料层。通过蚀刻、刮取的方式在热塑材料层的设定的部位形成开窗结构121，以在开窗结构121中露出导通部。通过这种方式，在壳体上直接形成导通部，这使得导通部的设置变得容易。

在一个例子中，如图2-图4所示，开窗结构121为通孔。导通部为金属片115，例如金属片115为圆形、矩形、椭圆形、半圆形等。在金属片115的边缘处设置有热塑材料环，例如塑料环116。在进行热压时，热塑材料环熔化，并获得粘性。热塑材料环粘结在通孔的边缘上，从而将金属片115封闭通孔。金属片115作为导通部。

在一个例子中，如图6所示，在所述能量转换元件的内部设置有芯柱112。所述芯柱112的端部与所述电极端子相对。例如，芯柱112为绝缘材料，例如其材质为塑料、陶瓷、玻璃等。芯柱112的形状为圆柱、方形柱、椭圆形柱、多棱柱等。

例如，卷芯11绕设在芯柱112外。在卷芯11的轴向的两端设置有电极端子。两个电极端子分别与芯柱112的两端相抵。在抽真空时，芯柱112能够与导通部一起挤压电极端子，从而使得电极端子与导通部能够良好的接触。

芯柱112还能起到支撑作用，芯柱112使得壳体不容易因外力挤压而变形，提高了储能装置的结构强度。

在其他示例中，卷芯11为叠片结构。芯柱112垂直于每层的表面。在该卷芯11的中部设置有贯穿各层的芯柱112。该芯柱112同样能起到支撑电极端子的作用。

在一个例子中，如图6所示，在所述导通部和/或所述电极端子的用于接触的部位设置有凸点118。例如，在电极端子上设置有凸点118。多个凸点118呈矩阵分布。在进行抽真空时，凸点118首先导通部接触。由于大气压力的作用，故导通部形成凹坑。凸点118与凹坑相配合，能够有效地防止电极端子相对于导通部发生移动。

此外，在导通部和电极端子压合完全时，凸点118能够增大二者的接触面积，并且导通部和电极端子在空间上形成接触，而不仅仅在平面内的接触。这使得二者的电连接更稳定。

在一个例子中，如图1所示，在所述电极端子和所述导通部之间设置有元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金，例如金、银等制成的片材，通过设置中间金属层119，电极端子与导通部的连接更牢固，导通作用更显著；或者

所述电极端子为元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金，金属的种类如前所述。在该例子中，极耳111或者电极片为镍以上的金属，上述金属的电阻小，在充放电时发热量小，安全可靠；或者

所述电极端子为多层金属的复合结构，其中一层为元素周期表中原子序数在镍以上的金属或者上述金属的合金，例如，极耳111或电极片由上述至少两种金属层复合而成。通过这种方式，电极端子的导电性能和结构强度更高；或者

所述电极端子里掺杂有元素周期表中原子序数在镍以上的金属。这种材料的导通效果良好。

在一个例子中，如图1所示，在所述电极端子的靠近所述能量转换元件之间设置有绝缘部件117。例如，绝缘部件117为塑料、橡胶、硅胶等材料。绝缘部件117能防止电极端子与卷芯11接触，从而避免形成短路。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种储能装置，其特征在于，包括：壳体和能量转换元件，所述壳体包括第一半壳体和第二半壳体；

所述第一半壳体和所述第二半壳体均包括凹陷结构和边缘部，所述边缘部围绕所述凹陷结构的口部设置，并与所述口部连接，所述第一半壳体的凹陷结构与所述第二半壳体的凹陷结构一起围成腔体，所述能量转换元件被设置在所述腔体内，所述第一半壳体的边缘部与所述第二半壳体的边缘部密封连接，以形成密封边缘，所述密封边缘的一部分向壳体的第一侧弯折，并且另一部分向与所述第一侧相反的方向相所述壳体的第二侧弯折。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述密封边缘贴合在所述壳体的外表面上。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，在所述凹陷结构上设置有导通部，所述导通部与所述能量转换元件连接。

4.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述密封边缘通过胶粘结在所述壳体的外表面上。

5.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述壳体为长方体，所述密封边缘的四个角部中的至少一个向所述第一侧弯折，所述密封边缘的位于该角部以外的部位向所述第二侧弯折。

6.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述密封边缘的至少两处向所述第一侧弯折，所述密封边缘的位于所述至少两处以外的部位向所述第二侧弯折。

7.根据权利要求6所述的储能装置，其特征在于：所述至少两处沿所述密封边缘的周向均匀分布。

8.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述第一半壳体的边缘部和所述第二半壳体的边缘部通过热塑材料连接。

9.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述第一半壳体和所述第二半壳体的高度相等，所述密封边缘的宽度与所述第一半壳体的高度相等。

10.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于：所述第一半壳体和所述第二半壳体中的至少一个包括金属层和两个热塑材料层，所述金属层位于两个所述热塑材料层之间，两个所述热塑材料层在对应的位置形成镂空结构，以露出所述金属层，所述金属层与所述能量转换元件连接。

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