CN212434721U - 锂离子电池外壳及锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，具体提供一种锂离子电池外壳及锂离子电池。所述锂离子电池外壳包括电池外壳本体；由电池外壳本体围合成可容纳电极组件的方形容纳腔；方形容纳腔具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，且长度尺寸大于高度尺寸，方形容纳腔具有用于接出第一极柱的第一开口端和用于接出第二极柱的第二开口端；方形容纳腔具有外壁面，至少在靠近第一、二开口端的外壁面上设有环绕电池外壳本体的防爆刻痕。本锂离子电池外壳组装成锂离子电池时，遇到极端情况可在环绕在锂离子电池外壳外壁面的防爆刻痕处断裂，造成盖板与壳体的分离从而实现快速泄压，避免防爆刻痕泄压面积不足而对模组结构和功能的破坏，进而提高锂离子电池的安全性。

Description

锂离子电池外壳及锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池外壳及锂离子电池。

背景技术

传统的方形铝壳锂离子电池盖板上一般设计有防爆阀结构，在锂离子电池过充、短路、过热等不当使用的情况下，其内部有气体产生，当内部气压大于防爆阀的开阀阈值时，防爆阀喷开泄压，从而避免锂离子电池内部压强过大而爆炸。

为进一步提升锂离子电池的能量密度，同时适应动力锂离子电池矮模组化的发展趋势，现有的动力型锂离子电池开始向着扁平化方向发展。而为了更进一步的利用电芯高度方向的空间，扁平化动力型锂离子电池采用双侧向极柱设计的结构，即电芯的极耳从两端出。但是这种结构的锂离子电池存在侧端面积有限，防爆阀难以在侧端面上设计，目前一直沿用移动电源电池的防爆设计结构。

如设计成公开号为CN209526123U的中国实用新型专利所示的防爆结构：直接在侧端面形成双圆弧防爆刻痕。但是，一方面这种双圆弧防爆刻痕的结构，适用的场景为小功率小倍率放电电池，如手机电池，其泄压面积非常有限，存在极端情况下泄压速率不足而引发爆炸，对模组的结构和功能造成破坏；另一方面，如果只是将防爆出口设置于低高度(锂离子电池上下高度尺寸小于左右长度尺寸)的长电芯一侧，在开阀时气体喷出所造成的冲击力可能会造成电芯的变形，其引发的震动可能会对模组中其他相邻电芯造成冲击，不利于保证模组结构的完整性和稳定性。

因此，有必要提出一种适用于动力型锂离子电池的外壳结构，以解决产气后泄压存在的上述问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种锂离子电池外壳，旨在至少解决现有低高度、双向极柱的锂离子电池防爆泄压存在的泄压面积不足以及泄压安全问题。

以及，还进一步提供一种基于上述锂离子电池外壳的锂离子电池。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种锂离子电池外壳，包括电池外壳本体；

所述电池外壳本体围合成可容纳电极组件的方形容纳腔；

所述方形容纳腔具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，且所述长度尺寸大于所述高度尺寸；

所述方形容纳腔具有接出电极组件第一极柱的第一开口端和接出电极组件第二极柱的第二开口端，所述第一开口端与所述第二开口端相对设置于所述方形容纳腔宽度尺寸所在的平面上；

所述方形容纳腔具有外壁面，至少在靠近所述第一开口端、第二开口端的所述外壁面上设有环绕所述电池外壳本体的防爆刻痕。

优选地，所述防爆刻痕包括第一防爆刻痕和第二防爆刻痕，所述第一防爆刻痕位于所述第一开口端附近，所述第二防爆刻痕位于所述第二开口端附近。

优选地，所述电池外壳本体的长度尺寸为L、高度尺寸为H、宽度尺寸为 D，且三者的尺寸满足：H＞D、1.2≤L/H≤9、2≤L/D≤50。

优选地，所述防爆刻痕至所述第一开口端或第二开口端的距离为 2.5mm～10.0mm。

优选地，所述第一防爆刻痕和第二防爆刻痕相对于所述长度尺寸的中心截面对称。

优选地，所述电池外壳本体的厚度为d，所述防爆刻痕的深度为h，且 d/2≤h≤5/6d。

优选地，所述防爆刻痕的截断面为半开口的矩形、半开口的弧形、半开口的V形、半开口的梯形、半开口的U形中的任一种。

优选地，所述防爆刻痕的截断面的最大宽度尺寸w为1.1mm～3.0mm。

以及，一种锂离子电池，该锂离子电池为两端出极耳的锂离子电池，包括外壳，所述外壳为上述任一项所述的锂离子电池外壳。

优选地，在所述锂离子电池中，具有防爆刻痕端的极耳具有折叠结构，且所述折叠结构的折叠长度尺寸为5mm～15mm。

本实用新型的有益技术效果为：

相对于现有技术，本实用新型提供的锂离子电池外壳，靠近第一开口端或第二开口端的外壁表面上设置有环绕方形容纳腔的防爆刻痕，组装成锂离子电池时，在电池内部压力达到刻痕处的壳体强度极限时，壳体会从刻痕位置断裂，造成盖板与壳体的分离从而实现快速泄压，避免防爆刻痕泄压面积不足而对模组结构和功能的破坏，提高了锂离子电池的安全性。

本实用新型提供的锂离子电池，由于其在出极耳端附近的外壁上设置有环绕一周的防爆刻痕，在电池内部压力达到刻痕处的壳体强度极限时，壳体会从刻痕位置断裂，造成盖板和壳体的分离，从而实现快速泄压，避免防爆刻痕泄压面积不足而对模组结构和功能的破坏，提高了锂离子电池的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。此外，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在对本实用新型的保护范围构成限制。其中：

图1为本实用新型锂离子电池外壳立体示意图；

图2为本实用新型锂离子电池外壳另一立体示意图；

图3为本实用新型锂离子电池外壳正视示意图；

图4为本实用新型锂离子电池外壳俯视示意图；

图5为本实用新型锂离子电池外壳左视示意图；

图6为本实用新型图3所示锂离子电池外壳沿A-A剖面线的剖视示意图；

图7为本实用新型图4所示锂离子电池外壳沿B-B剖面线的剖视示意图；

图8为本实用新型图7所示锂离子电池外壳M处呈矩形的放大示意图；

图9为本实用新型图7所示锂离子电池外壳M处呈弧形的放大示意图；

图10为本实用新型图7所示锂离子电池外壳M处呈V形的放大示意图；

图11为本实用新型图7所示锂离子电池外壳M处呈梯形的放大示意图；

图12为本实用新型图7所示锂离子电池外壳M处呈U形的放大示意图；

图13为本实用新型锂离子电池外壳组装成的锂离子电池立体结构示意图；

图14为本实用新型锂离子电池外壳组装成的锂离子电池正视示意图；

其中，

1-锂离子电池外壳，11-电池外壳本体，111-第一防爆刻痕，112-第二防爆刻痕，12-方形容纳腔；

2-锂离子电池，20-第一盖板，21-第一极柱，22-第二极柱，23-注液孔， 24-第二盖板；

L-锂离子电池外壳长度；

H-锂离子电池外壳高度；

D-锂离子电池外壳宽度；

d-锂离子电池外壳壳体厚度；

w-第一防爆刻痕、第二防爆刻痕截断面最大宽度；

h-第一防爆刻痕、第二防爆刻痕深度；

w1-第一防爆刻痕、第二防爆刻痕的第一宽度；

w2-第一防爆刻痕、第二防爆刻痕的第二宽度。

具体实施方式

为使本实用新型的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型公开实施例的附图，对本实用新型公开实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。

显然，所描述的实施例是本实用新型公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

除非另做定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常含义。本实用新型所使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区别不同的组成部分。

当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接位于该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以直接或间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置为基于附图所示的方位或位置，仅是为了便于描述，不能理解为对技术方案的限制。

同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示至少存在一个。“多个”的含义是两个或者两个以上，除非另有明确具体的限定。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

在本实用新型中，“两端出极耳”的锂离子电池就指的是两端出极柱的锂离子电池，因此两者表达的意思是同一个意思，属于本领域技术人员知晓的技术词汇，不会产生歧义。

请参阅图1～图6，本实用新型为一锂离子电池外壳1。

该锂离子电池外壳1包括电池外壳本体11，由该电池外壳本体11围合成可容纳电极组件的方形容纳腔12，并且方形容纳腔12的长度尺寸L大于高度尺寸H；在该方形容纳腔12的左端面具有用于接出电极组件第一极柱的第一开口端，在该方形容纳腔12的右端面具有用于接出电极组件第二极柱的第二开口端；方形容纳腔12具有外壁面，至少在靠近所述第一开口端、第二开口端的所述外壁面上设有环绕电池外壳本体11的防爆刻痕(其中，图1显示的防爆刻痕为第一防爆刻痕111，图2显示的防爆刻痕包括第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112)。

本实用新型的锂离子电池外壳1，适用在低高度、双向出极柱的扁平化锂离子电池结构中。

请参阅图1、2，在一些实施例中，电池外壳本体11的长度尺寸为L、高度尺寸为H、宽度尺寸为D，且长度尺寸L、高度尺寸H、宽度尺寸D三者的尺寸满足：H＞D、1.2≤L/H≤9、2≤L/D≤50。

在一些实施例中，电池外壳本体11的长度尺寸L为180mm～600mm，高度尺寸H为60mm～150mm，宽度尺寸D为10mm-80mm。

在一些实施例中，电池外壳本体11可以选自铝合金、钢板、玻纤复合材料、玻璃钢(如SMC复材)、钛合金、碳纤维复合材料中的任一种。

本实用新型的防爆刻痕可以采用锂离子电池技术领域的常规防爆刻痕加工工艺形成，比如可以通过激光模切、机械冲压等。

在一些实施例中，电极组件包括正极片、负极片、隔膜、极耳等。

请参阅图2，在一些实施例中，防爆刻痕包括第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112。其中，第一防爆刻痕111位于第一开口端附近的方形容纳腔12 的外壁面上。在此基础上，方形容纳腔12的外壁面上还设有环绕电池外壳本体11的第二防爆刻痕112，该第二防爆刻痕112位于第二开口端附近。通过第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112的结构设计，使得锂离子电池在遇到极端情况内部气压极剧增大时，可以从锂离子电池两端的防爆刻痕位置断裂，实现大通量、对称性的泄压，避免单侧泄压产生的冲击力导致锂离子电池发生变形，影响锂离子电池模组。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111至所述第一开口端的距离为 2.5mm～10.0mm；如果第一防爆刻痕111至所述第一开口端的距离过大，则在第一防爆刻痕111达到极限断裂时，断裂位置对应的锂离子电池外壳内部位置为层叠或者卷绕的正极、负极、隔膜而非极耳部位，不利于盖板和壳体的分离。

在一些实施例中，第二防爆刻痕112与所述第二开口端的距离为 2.5mm～10.0mm，第二防爆刻痕112设置在距离所述第二开口端的距离为 2.5mm～10.0mm所考虑的因素与第一防爆刻痕111设置的距离所考虑的因素相同。

在一些优选的实施例中，第一防爆刻痕111到所述第一开口端的距离与第二防爆刻痕112到所述第二开口端的距离相同，均为2.5mm～10.0mm。当第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112分别距离各自开口端的距离相同时，可以有效降低泄压过程中锂离子电池的变形程度，进而降低泄压对锂离子电池模组整体结构的影响程度。

在一些更为优选的实施例中，第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112相对于锂离子电池外壳1在左右长度尺寸的中心截面对称，即第一防爆刻痕111 到第二防爆刻痕112连线的中点位置的截面是第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112的对称平面，从而有效缓解单侧防爆阀或者防爆出口设计容易引发的锂离子电池变形和锂离子电池模组震动。

请参阅图7～11，本实用新型锂离子电池外壳1中，电池外壳本体11的厚度为d，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的刻痕深度为h，并且d和h 满足d/2≤h≤5/6d。如果h小于d/2，锂离子电池内部产生的气压达到破坏周围的环境仍然无法实现泄压，最终容易引发爆炸等伤害事故，而如果h的尺寸超过5/6d，锂离子电池产生少量的气体就直接爆破，不利于锂离子电池的使用。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111的截断面为半开口的矩形、半开口的弧形、半开口的V形、半开口的梯形、半开口的U形中的任一种。

在一些实施例中，第二防爆刻痕112的截断面为半开口的矩形、半开口的弧形、半开口的V形、半开口的梯形、半开口的U形中的任一种。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕的截断面均为半开口的矩形，具体如图8。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕的截断面均为半开口的弧形，具体如图9。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕的截断面均为半开口的V形，具体如图10。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕的截断面均为半开口的梯形，具体如图11，梯形具有宽度w1和w2，且w1＞w2。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕的截断面均为半开口的U形，具体如图12。

在一些实施例中，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的截断面最大的宽度尺寸w在1.1mm～3.0mm之间，该截断面的最大宽度尺寸可以有效避免激光焊接的热辐射区域对第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的影响，避免焊接引起防爆刻痕的形变。

本实用新型锂离子电池外壳1通过在电池外壳本体11外壁面形成一圈或者两圈的刻痕结构，当与电极组件、盖板组装成锂离子电池时，可以实现极端条件下盖板与壳体的分离而实现迅速泄压，避免锂离子电池随机方向的爆破对锂离子电池模组结构和功能的破坏；该结构可以实现通过利用极端条件下锂离子电池单体的失效来保证整个锂离子电池模组的安全。

在此基础上，本实用新型进一步提供一种锂离子电池2，该锂离子电池的结构如图13～14所示。

该锂离子电池2属于两端出极耳的锂离子电池，该锂离子电池至少包括锂离子电池外壳1、电极组件(图示未显示)、盖板20(24)以及电解液。

具体地，该锂离子电池2的长度尺寸为L、高度尺寸为H、宽度尺寸为D，且三者的尺寸满足：H＞D、1.2≤L/H≤9、2≤L/D≤50。

该锂离子电池2包括第一盖板20和第二盖板24，第一极柱21和第二极柱22，并且在至少一个盖板上开设有注液孔23。图示为在第一盖板2上开设有注液孔23。第一盖板2用于密封锂离子电池外壳1的第一开口端，第二盖板24用于密封锂离子电池外壳1的第二开口端，从而实现锂离子电池的密封，并且在第一盖板20上引出第一极柱21，在第二盖板24上引出第二极柱22。第一极柱21可以是正极柱，也可以是负极柱，当第一极柱21为正极柱时，第二极柱22为负极柱，当第一极柱21为负极柱时，第二极柱22为正极柱。

在锂离子电池中，正极片中引出正极耳、负极片中引出负极耳，正极耳通过转接片与正极柱实现电连接，而负极耳通过转接片与负极柱实现电连接。

在本实用新型的一些优选的实施例中，锂离子电池2在具有防爆刻痕对应的内部极耳(包括正极耳、负极耳)存在部分折叠的结构，且所述部分折叠结构的折叠长度尺寸为5mm～15mm。通过对正极耳和/或负极耳进行加长折叠的设计，使得离子电池在第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112开裂时，可以有效实现盖板和壳体的分离，保证盖板与壳体主体有足够的分离空间，从而保证充足的泄压面积，同时避免正负极短接。

如图1所示，当锂离子电池2的锂离子电池外壳1只有一道防爆刻痕(即第一防爆刻痕111)时，只需要将该道防爆刻痕所在端的极耳设计成具有折叠的结构即可，且该折叠结构的折叠长度尺寸为5mm～15mm。

如图2所示，当锂离子电池2的锂离子电池外壳1具有两道防爆刻痕(即第一防爆刻痕111和第二防爆刻痕112)，则两道防爆刻痕对应的极耳均设计成具有折叠的结构，且该折叠结构的折叠长度尺寸为5mm～15mm。

下面提供若干实施例，以进一步说明本实用新型的锂离子电池外壳结构。

实施例1

一种锂离子电池外壳，请参阅图2、7、8，其电池外壳本体11的材料为铝合金，锂离子电池外壳的长度尺寸L为395mm、高度尺寸H为110mm、宽度尺寸D为39mm。第一防爆刻痕111至第一开口端的距离为2.8mm，第二防爆刻痕112至第二开口端的距离为3mm。

如图7、8所示的截断面放大示意图，该电池外壳本体11的厚度d＝1.0mm，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的截断面呈半开口的矩形，且半开口的矩形的宽度w＝2.4mm，深度h＝0.72mm。

实施例2

一种锂离子电池外壳，请参阅图2、7、9，其电池外壳本体11的材料为铝合金，锂离子电池外壳的长度尺寸L为220mm、高度尺寸H为102mm、宽度尺寸D为33mm。第一防爆刻痕111至第一开口端的距离为3mm，第二防爆刻痕112至第二开口端的距离为3mm。

如图7、9所示的截断面放大示意图，该电池外壳本体11的厚度d＝1.2mm，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的截断面呈半开口的弧形，且半开口的弧形的最大宽度w＝2.6mm，深度h＝0.82mm。

实施例3

一种锂离子电池外壳，请参阅图2、7、10，其电池外壳本体11的材料为铝合金，锂离子电池外壳的长度尺寸L为395mm、高度尺寸H为110mm、宽度尺寸D为39mm。第一防爆刻痕111至第一开口端的距离为3mm，第二防爆刻痕112至第二开口端的距离为3mm。

如图7、10所示的截断面放大示意图，该电池外壳本体11的厚度 d＝1.1mm，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的截断面呈半开口的V形，且半开口的V形的最大宽度w＝2.4mm，深度h＝0.66mm。

实施例4

一种锂离子电池外壳，请参阅图2、7、11，其电池外壳本体11的材料为钛合金，锂离子电池外壳的长度尺寸L为395mm、高度尺寸H为110mm、宽度尺寸D为39mm。第一防爆刻痕111至第一开口端的距离为3mm，第二防爆刻痕112至第二开口端的距离为3mm。

如图7、11所示的截断面放大示意图，该电池外壳本体11的厚度 d＝1.2mm，第一防爆刻痕111、第二防爆刻痕112的截断面呈半开口的梯形，且半开口的梯形的最大宽度w1＝3.0mm，最小宽度w2＝2.2mm，深度 h＝0.74mm。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是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，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池外壳，其特征在于，包括电池外壳本体；

所述电池外壳本体围合成可容纳电极组件的方形容纳腔；

所述方形容纳腔具有长度尺寸、宽度尺寸和高度尺寸，且所述长度尺寸大于所述高度尺寸；

所述方形容纳腔具有接出电极组件第一极柱的第一开口端和接出电极组件第二极柱的第二开口端，所述第一开口端与所述第二开口端相对设置于所述方形容纳腔宽度尺寸所在的平面上；

所述方形容纳腔具有外壁面，至少在靠近所述第一开口端、第二开口端的所述外壁面上设有环绕所述电池外壳本体的防爆刻痕。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述防爆刻痕包括第一防爆刻痕和第二防爆刻痕，所述第一防爆刻痕位于所述第一开口端附近，所述第二防爆刻痕位于所述第二开口端附近。

3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述电池外壳本体的长度尺寸为L、高度尺寸为H、宽度尺寸为D，且三者的尺寸满足：H＞D、1.2≤L/H≤9、2≤L/D≤50。

4.根据权利要求1或2所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述防爆刻痕至所述第一开口端或第二开口端的距离为2.5mm～10.0mm。

5.根据权利要求2所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述第一防爆刻痕和第二防爆刻痕相对于所述长度尺寸的中心截面对称。

6.根据权利要求1或2所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述电池外壳本体的厚度为d，所述防爆刻痕的深度为h，且d/2≤h≤5/6d。

7.根据权利要求1或2所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述防爆刻痕的截断面为半开口的矩形、半开口的弧形、半开口的V形、半开口的梯形、半开口的U形中的任一种。

8.根据权利要求1或2所述的锂离子电池外壳，其特征在于，所述防爆刻痕的截断面的最大宽度尺寸w为1.1mm～3.0mm。

9.一种锂离子电池，该锂离子电池为两端出极耳的锂离子电池，包括外壳，其特征在于，所述外壳为权利要求1～8任一项所述的锂离子电池外壳。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，在所述锂离子电池中，具有防爆刻痕端的极耳具有折叠结构，且所述折叠结构的折叠长度尺寸为5mm～15mm。

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