CN214123982U - 壳体及电池 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提出一种壳体和电池，该壳体用于容置极芯，所述壳体包括周壁和第一盖板，所述周壁设有第一开口，所述第一盖板周边设有预留部，所述预留部用于熔融形成熔边，所述第一盖板用于通过所述熔边与所述周壁接合以封闭所述第一开口。所述电池中，所述第一盖板通过所述熔边与所述周壁接合以封闭所述第一开口，实现所述第一盖板与所述周壁的封装且所述熔边不会占用过多空间，提升所述电池整体的能量密度。

Description

壳体及电池
技术领域
本公开涉及电池领域，具体涉及一种壳体及具有该壳体的电池。
背景技术
现有技术中，电池采用法兰边焊接封装，法兰边的存在会占用装配空间，降低电池能量密度。
例如，公开号为“201711165151.2”的发明公开，公开了一种金属壳电池的包装壳及电池，该包装壳包括第一壳体和第二壳体，第一壳体包括顶部和第一侧壁，第一侧壁从顶部向下延伸，第一侧壁具有向外延伸的第一凸缘，第一侧壁围成一个开口；第二壳体包括中间部和由中间部向外延伸的第二凸缘；其中，中间部用于覆盖开口，第一壳体和第二壳体材料为合金。电芯容纳在包装壳中，第一凸缘和第二凸缘焊接封装。
这种形式的包装壳，在壳体的第一凸缘和第二凸缘处焊接，为保证焊接密封有效性，壳体凸缘的存在会占用装配空间，造成电池有效容量体积减小，降低电池容量。
实用新型内容
本公开内容旨在解决现有技术中法兰边占用电池装配空间的技术问题。
一方面，本公开提出一种壳体，用于容置极芯，所述壳体包括周壁和第一盖板，所述周壁设有第一开口，所述第一盖板周边设有预留部，所述预留部用于熔融形成熔边，所述第一盖板用于通过所述熔边与所述周壁接合以封闭所述第一开口。
在一实施例中，所述周壁的材料为不锈钢。
在一实施例中，所述周壁的厚度为30至150μm。
在一实施例中，所述第一盖板的材料为不锈钢。
在一实施例中，所述预留部沿所述周壁的周向凸出所述周壁的高度为50μm至300μm。
在一实施例中，所述预留部的厚度为30至300μm。
在一实施例中，所述第一盖板设有凸台。
在一实施例中，所述凸台的周向尺寸与所述第一开口相当，使得所述第一盖板装配至所述周壁时，所述凸台的周缘与所述周壁抵接。
在一实施例中，所述第一盖板包括第一板体和第二板体，所述预留部设于所述第一板体，所述第二板体焊接于所述第一板体而形成所述凸台。
在一实施例中，所述第一板体的厚度为30至200μm。
在一实施例中，所述第二板体的厚度为100至500μm。
在一实施例中，所述壳体包括第二盖板，所述周壁开设与所述第一开口相对的第二开口，所述第二盖板用于封盖所述第二开口。
在一实施例中，所述周壁设有延伸至所述第一开口和所述第二开口的焊缝。
在一实施例中，所述周壁大致呈长方体型，所述周壁包括两相对设置的第一侧板和两相对设置的第二侧板，所述第一开口、第二开口的面积小于所述第一侧板、第二侧板。
在一实施例中，所述周壁设有延伸至所述第一开口和所述第二开口的焊缝，所述第一侧板的面积小于所述第二侧板，所述焊缝设于所述第一侧板。
另一方面，本公开提出一种电池，包括上述壳体和容置于所述壳体内的极芯，所述第一盖板通过所述熔边与所述周壁接合以封闭所述第一开口。
在一实施例中，所述熔边沿所述周壁的周向凸出。
在一实施例中，所述熔边沿所述周壁的周向凸出的余高小于200μm。
在一实施例中，所述熔边至少部分贴靠于所述周壁的外侧面。
在一实施例中，所述周壁朝向所述第一盖板的一端位于所述熔边与所述凸台之间。
综上所述，本公开提出一种壳体和电池，该壳体包括周壁和第一盖板，周壁设有第一开口，第一盖板周边根据需求设有预定尺寸的预留部，以在第一盖板与周壁封装时，预留部熔融形成所需尺寸的熔边，在该电池中，第一盖板通过熔边与周壁接合以封闭第一开口，实现第一盖板与周壁的封装且熔边不会占用过多空间，提升电池整体的能量密度。
附图说明
本公开的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本实用新型一种实施方式的壳体立体图；
图2为图1所示壳体的装配示意图；
图3为图2所示A处的局部放大图；
图4为图1所示壳体的封装示意图；
图5为图4所示B处的局部放大图；
图6为本实用新型一种实施方式的电池立体图；
图7为图1所示壳体的第一盖板的俯视图；
图8为图7所示第一盖板的侧视图；
图9为本实用新型另一种实施方式的壳体的立体图。
附图标记：
10-壳体；
11-周壁、111-第一开口、112-第二开口、115-焊缝、1171-第一侧板、1172-第二侧板；
131-第一盖板、1311-预留部、13121-第一板体、13122-第二板体、1313-熔边、1315-极柱、1317-注液孔、1319-凸台；
132-第二盖板；
20-电池；
T1-周壁的厚度、T2-预留部的厚度、H1-预留部的高度、H2-熔边的余高、W-熔边的宽度。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”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公开和简化描述，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公开的限制。
在详细描述实施例之前，应当理解的是，本公开不限于本公开中下文或附图中所描述的详细结构或元件排布。本公开可为其他方式实现的实施例。并且，应当理解，本文所使用的措辞及术语仅仅用作描述用途，不应作限定性解释。本文所使用的“包括”、“包含”、“具有”等类似措辞意为包含其后所列出之事项、其等同物及其它附加事项。特别是，当描述“一个某元件”时，本公开并不限定该元件的数量为一个，也可以包括多个。
本公开提出一种壳体10和具有该壳体10的电池20。
如图1所示，本公开的壳体10用于容置极芯，壳体10包括周壁11和第一盖板131，周壁11设有第一开口111，第一盖板131用于封盖第一开口111。
参照图2和图3，第一盖板131周边设有预留部1311，预留部1311根据周壁11尺寸（周壁11厚度T1、第一开口111尺寸）设置，预留部1311为第一盖板131封盖第一开口111时，第一盖板131沿周壁11的周向凸出周壁11的部分，应当理解的是，“第一盖板131沿周壁11的周向凸出周壁11的部分”是指第一盖板131凸出周壁11外表面的部分，如图3所示，预留部1311的高度为H1。
参照图4和图5，预留部1311用于熔融形成熔边1313，第一盖板131通过熔边1313与周壁11接合。预留部1311环绕第一盖板131一周设置，使得形成环绕第一盖板131一周的熔边1313，从而覆盖第一盖板131与周壁11之间的连接缝隙，第一盖板131周边均通过熔边1313与周壁11接合以封闭第一开口111。
根据需求，在制作第一盖板131时预留部分材料作为预留部1311，通过激光焊等方式将预留部1311熔融形成熔边1313，实现第一盖板131与周壁11的密封连接，熔边1313相较于周壁11的外表面仅存在很小的余高H2，相较于通过法兰边封装的现有技术，本公开的方案在保证第一盖板131与周壁11密封的前提下，密封结构对装配空间占用更少，有效提升了电池的能量密度。且通过设置预留部1311，使得第一盖板131的周向尺度大于周壁11的周向尺寸，方便第一盖板131与周壁11装配，避免第一盖板131与周壁11定位时掉进周壁11内，降低了工艺难度，提升良率。
进一步地，周壁11的材料为不锈钢，相较于铝等采用电池壳材料，不锈钢强度更大，适于将周壁11制成更薄，优选地，周壁11为316L型不锈钢。在一实施例中，周壁11的厚度T1为30至150μm，在保障壳体10的强度要求的同时，占用更少的空间，使得壳体10能容纳更大体积的极芯，提升所形成电池的容量。
在一种实施例中，预留部1311沿周壁11的周向凸出周壁11的高度H1为50μm至300μm。
第一开口111的尺寸公差大约为±50μm，限定预留部1311沿周壁11的周向凸出周壁11至少50μm，可避免第一盖板131与周壁11定位时掉进周壁11内，便于第一盖板131与周壁11焊接封装。
若预留部1311沿周壁11的周向凸出周壁11大于300μm，预留部1311尺寸过大。首先，激光难以完全融掉预留部1311，提升了加工难度，且形成的熔边1313余高过大，占用空间。再者，为了融掉预留部1311，需要提升激光能量，而对于厚度较薄的周壁11，过高的激光能量使得周壁11有受热形变风险，甚至造成损坏。
在一实施例中，第一盖板131的材料为不锈钢，强度更大，适于将第一盖板131制成更薄，减少空间占用，优选地，第一盖板131为316L型不锈钢。第一盖板131和周壁11都采用不锈钢材料，能提升二者的焊接效果。
同时参照图6，与周壁11不同的是，第一盖板131还需要穿设极柱1315和注液孔1317等结构，通过在第一盖板131上设置凸台1319进行局部加厚，提升第一盖板131在对应位置的结构强度，例如对应极柱1315和注液孔1317处，从而有效防止第一盖板131在穿孔时产生形变，提升产品质量。
进一步的，凸台1319与第一开口111相配适，即凸台1319与第一开口111的形状相似，且凸台1319的周向尺寸与第一开口111相当，使得在将第一盖板131装配至周壁11时，凸台1319作为导向件，凸台1319的周缘与周壁11抵接，实现第一盖板131装配的导向和定位，利于第一盖板131与周壁11焊接。应当理解的是，“凸台1319的周向尺寸与第一开口111相当”包括凸台1319的周向尺寸比第一开口111的周向尺寸略大、相等、略小，例如，在图1至3所示实施例中，第一开口111呈长方形，则凸台1319也呈长方形，且凸台1319长度和宽度为第一开口111长度和宽度的±20μm，即可通过凸台1319与周壁11的滑动连接或过盈配合实现第一盖板131的装配导向及定位，本实用新型对凸台1319与第一开口111的周向尺寸比值不作限定，只要能实现第一盖板131通过凸台1319进行导向或定位即可。
在本实施例中，第一盖板131中部设有与第一开口111形状相似、周向尺寸略大的凸台1319，凸台1319通过连接部（未标号）与预留部1311一体连接，使得第一盖板131边缘形成沿周向连续的台阶结构，如图2所示，当第一盖板131装配至周壁11时，凸台1319位于周壁11内，凸台1319周缘（即垂直于连接部的侧面）与周壁11的内侧面抵接，连接部与周壁11的顶部环形面抵接，预留部1311凸出周壁11的外表面，第一盖板131与周壁11连接紧密，可提升后续第一盖板131与周壁11的焊接质量。
当第一盖板131采用不锈钢等硬度较大的材料，加工形成上述台阶结构工艺难度大，特别是在较小厚度的情况下，难以加工出符合要求的直角结构。如图7和图8所示，第一盖板131包括第一板体13121和第二板体13122，预留部1311设置于第一板体13121，第一板体13121较第二板体13122具有更大周向尺寸，第二板体13122焊接于第一板体13121而形成上述的凸台1319。通过将第二板体13122焊接于第一板体13121中部，降低了在第一盖板131边缘形成沿周向连续的台阶结构的工艺难度，有效降低生产成本，且通过双层板体焊接形成的台阶结构质量高，提升第一盖板131与周壁11的装配效果。
应当理解的是，第一盖板131为不锈钢材料仅作为本实用新型的一种具体实施方式，在其他实施例中，二者也可以是不同材料，例如，第一板体13121为强度较大的不锈钢材料，而第二板体13122的材料为镍；或者第一板体13121的材料为不锈钢，第二板体13122的材料为铝，二者之间通过镍进行焊接，可减少镍和钢的使用量，降低成本。本实用新型对第一板体13121和第二板体13122的材料不作限定，只要通过双层板体焊接形成台阶结构即可。
进一步地，第一板体13121的厚度为30至200μm，采用较薄厚度实现密封即可，可减少空间占用。第二板体13122的厚度为100至500μm，优选为200至300μm，更大尺寸的凸台1319可提升导向和定位效果，方便装配定位，且提升强度。
在本实施例中，预留部1311的厚度T2为30μm至300μm。若第一盖板131设有凸台1319，由凸台1319提升第一盖板131的强度，预留部1311仅作装配及后续形成熔边1313的密封作用，可以做得更薄，例如，预留部1311的厚度T2为30μm，在保障强度要求的同时，占用更少的空间；若第一盖板131为单片板体，整体厚度相同，为了保证强度整体都需要加厚，预留部1311相应具有较大厚度，例如，预留部1311厚度T2为300μm，既能保证第一盖板131的强度，又能减少工序，降低加工难度，提升生产效率。
如图9所示，壳体10包括第二盖板132，周壁11开设与第一开口111相对的第二开口112，即第一开口111和第二开口112沿周壁11的轴向分别开设于周壁11的两端，第二盖板132用于封盖第二开口112。应当理解的是，第二盖板132与周壁11的封装方式及结构可与第一盖板131相似，在此不做赘述。
为了提升电池的能量密度，要将周壁11的厚度T1作薄，现有技术中采用的冲深方式对钢壳作薄容易产生破裂和褶皱，在本实施例中，容易将钢片整体拉伸至30μm-150μm，采用30至150μm的钢片弯折成筒体后焊接形成周壁11，即周壁11设有延伸至第一开口111和第二开口112的焊缝115，所形成周壁11达到现有冲深工艺难以达到的薄壳。
进一步地，周壁11大致呈长方体型，周壁11包括两相对设置的第一侧板1171和两相对设置的第二侧板1172，第一侧板1171和第二侧板1172之间通过圆角连接，两第一侧板1171和两第二侧板1172围合形成开设于周壁11轴向两端的第一开口111和第二开口112，第一开口111、第二开口112呈长方形，且第一开口111、第二开口112的面积小于第一侧板1171、第二侧板1172，即第一开口111和第二开口112开设于周壁11所呈长方体面积最小的侧面，减少第一盖板131和第二盖板132对电池整体能量密度的影响。
优选地，第一侧板1171的面积小于第二侧板1172，焊缝115设于第一侧板1171，减少焊缝115余高对电池厚度方向的影响。应当理解的是，这仅作为本实用新型的一种优选实施方式，在其他实施例中，焊缝115可设置于第二侧板1172上，或者焊缝115设置于第一侧板1171和第二侧板1172连接处，只要周壁11设有延伸至第一开口111和第二开口112的焊缝115即可，本实用新型对焊缝115的具体设置位置此不作限定。
如图6所示，本公开的电池20包括壳体10和容置于壳体10内的极芯（未示出），第一盖板131通过熔边1313与周壁11接合以封闭第一开口111。
熔边1313沿周壁11的周向凸出。
同时参照图3和图5，熔边1313的截面类似扇形，根据壳体10的材料性能、电池20的内外压差获得满足密封要求的熔边1313的余高H2和宽度W。在本实施例中，熔边1313沿周壁11的周向凸出的余高H2为小于200μm，在保证第一盖板131与周壁11密封连接的同时，仅占用较小的空间，从而提升了电池20的能量密度。
根据熔前的预留部1311的截面积与熔后的熔边1313的截面积大致相等，建立预留部1311的高度H1与熔边1313的余高H2、熔边1313的宽度W以及预留部1311的厚度T2的关系：H1=（π*（H2+W/2）2-W2）/4T2。
从而可根据所需求的熔边1313的余高H2、熔边1313的宽度W以及预留部1311的厚度T2设计预留部1311的高度H1。
在一种实施方式中，熔边1313由第一盖板131的预留部1311熔融形成，即熔边1313与第一盖板131一体连接，熔边1313至少部分贴靠于周壁11的外侧面，周壁11与第一盖板131连接处不需要熔融，熔边1313与周壁11之间具有连接界面，连接第一盖板131和周壁11的熔边1313仅有第一盖板131的预留部1311熔融形成。
如图4所示，周壁11朝向第一盖板131的一端位于熔边1313与凸台1319之间，周壁11不需要熔融，周壁11呈被熔边1313和凸台1319夹持的状态，第一盖板131与周壁11之间，除了熔边1313与周壁11外侧面的粘结，周壁11还受到熔边1313与凸台1319的夹持，提升第一盖板131与周壁11的连接强度，进一步确保二者之间的密封质量。
综上所述，本实用新型提出一种壳体和电池，该壳体包括周壁和第一盖板，周壁设有第一开口，第一盖板周边根据需求设有预定尺寸的预留部，以在第一盖板与周壁封装时，预留部熔融形成所需尺寸的熔边，在该电池中，第一盖板通过熔边与周壁接合以封闭第一开口，实现第一盖板与周壁的封装且熔边不会占用过多空间，提升电池整体的能量密度。
本文所描述的概念在不偏离其精神和特性的情况下可以实施成其它形式。所公开的具体实施例应被视为例示性而不是限制性。因此，本公开的范围是由所附的权利要求，而不是根据之前的这些描述进行确定。在权利要求的字面意义及等同范围内的任何改变都应属于这些权利要求的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、 “示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (20)

1.一种壳体，用于容置极芯，其特征在于，所述壳体包括周壁和第一盖板，所述周壁设有第一开口，所述第一盖板周边设有预留部，所述预留部用于熔融形成熔边，所述第一盖板用于通过所述熔边与所述周壁接合以封闭所述第一开口。
2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述周壁的材料为不锈钢。
3.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述周壁的厚度为30至150μm。
4.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述第一盖板的材料为不锈钢。
5.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述预留部沿所述周壁的周向凸出所述周壁的高度为50μm至300μm。
6.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述预留部的厚度为30至300μm。
7.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述第一盖板设有凸台。
8.如权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述凸台的周向尺寸与所述第一开口相当，使得所述第一盖板装配至所述周壁时，所述凸台的周缘与所述周壁抵接。
9.如权利要求7所述的壳体，其特征在于，所述第一盖板包括第一板体和第二板体，所述预留部设于所述第一板体，所述第二板体焊接于所述第一板体而形成所述凸台。
10.如权利要求9所述的壳体，其特征在于，所述第一板体的厚度为30至200μm。
11.如权利要求9所述的壳体，其特征在于，所述第二板体的厚度为100至500μm。
12.如权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体包括第二盖板，所述周壁开设与所述第一开口相对的第二开口，所述第二盖板用于封盖所述第二开口。
13.如权利要求12所述的壳体，其特征在于，所述周壁设有延伸至所述第一开口和所述第二开口的焊缝。
14.如权利要求12所述的壳体，其特征在于，所述周壁大致呈长方体型，所述周壁包括两相对设置的第一侧板和两相对设置的第二侧板，所述第一开口、第二开口的面积小于所述第一侧板、第二侧板。
15.如权利要求14所述的壳体，其特征在于，所述周壁设有延伸至所述第一开口和所述第二开口的焊缝，所述第一侧板的面积小于所述第二侧板，所述焊缝设于所述第一侧板。
16.一种电池，其特征在于，包括如权利要求1至15中任一项所述的壳体和容置于所述壳体内的极芯，所述第一盖板通过所述熔边与所述周壁接合以封闭所述第一开口。
17.如权利要求16所述的电池，其特征在于，所述熔边沿所述周壁的周向凸出。
18.如权利要求17所述的电池，其特征在于，所述熔边沿所述周壁的周向凸出的余高小于200μm。
19.如权利要求16所述的电池，其特征在于，所述熔边至少部分贴靠于所述周壁的外侧面。
20.如权利要求16所述的电池，其特征在于，所述第一盖板设有凸台，所述周壁朝向所述第一盖板的一端位于所述熔边与所述凸台之间。
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