CN214124044U - 锂离子电池壳体、电池和动力装置 - Google Patents

Abstract

一种锂离子电池壳体、电池和动力装置，锂离子电池壳体包括外壳和盖板组件，外壳和盖板组件采用铝制材料；外壳包括一端或两端开口的容纳腔，用于容置锂离子电池的极芯，容纳腔内壁设有第一防护层；盖板组件与外壳连接并盖设于开口，盖板组件面向容纳腔的表面设有第二防护层。通过在容纳腔内壁设置第一防护层，以隔绝锂离子和外壳之间的通道，在壳体低电压的情况下阻止电池内部锂离子得电子后嵌入铝制外壳中，达到防止铝制外壳被腐蚀的目的；通过在盖板组件面向容纳腔的表面设置第二防护层，以隔绝锂离子和盖板组件之间的通道，在壳体低电压的情况下阻止电池内部锂离子得电子后嵌入盖板组件中，达到防止盖板组件被腐蚀的目的。

Description

锂离子电池壳体、电池和动力装置

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池壳体、电池和动力装置。

背景技术

锂离子动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池，因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，在移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。大容量锂离子电池已在电动汽车中使用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一。

由于锂离子动力电池壳体与负极之间存在电位差，当电位差较低时会产生铝材腐蚀，特别是对铝质防爆阀薄弱区的腐蚀，导致电池存在较大漏液及安全风险。在电池的使用及存储过程中，电解液中的锂离子在铝制零件表面得电子生成锂后嵌入到铝制零件中，形成铝锂合金疏松组织，对铝壳及防爆阀造成严重腐蚀，且这种铝锂合金的脱嵌是不可逆的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种锂离子电池壳体、电池和动力装置，能阻止电池内部锂离子得电子后嵌入铝制零件内，达到防腐蚀的目的。

为实现本实用新型的目的，本实用新型提供了如下的技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种锂离子电池壳体，所述锂离子电池壳体包括外壳和盖板组件，所述外壳和所述盖板组件采用铝制材料；所述外壳包括一容纳腔，所述容纳腔的一端或两端开口，所述容纳腔内壁设有第一防护层，所述容纳腔用于容置锂离子电池的极芯；所述盖板组件与所述外壳连接并盖设于所述开口，所述盖板组件面向所述容纳腔的表面设有第二防护层。

通过在容纳腔内壁设置第一防护层，可以隔绝锂离子和外壳之间的通道，在壳体低电压的情况下阻止电池内部锂离子得电子后嵌入铝制外壳中，达到防止铝制外壳被腐蚀的目的；通过在盖板组件面向容纳腔的表面设置第二防护层，第二防护层可以隔绝锂离子和盖板组件之间的通道，在壳体低电压的情况下阻止电池内部锂离子得电子后嵌入盖板组件中，达到防止盖板组件被腐蚀的目的。

一种实施方式中，所述盖板组件包括光盖板，所述光盖板与所述外壳连接所述第二防护层包括盖板防护层，所述盖板防护层设于所述光盖板面向所述容纳腔的表面。由于容纳腔内部容纳有锂离子，通过在光盖板面向容纳腔的表面设置盖板防护层，可以隔绝锂离子与光盖板之间的通道，防止锂离子得电子后嵌入光盖板中，达到防止光盖板被腐蚀的目的。

一种实施方式中，所述盖板组件还包括防爆阀，所述光盖板开设有一通孔，所述防爆阀与所述光盖板连接，并容置于所述通孔，所述第二防护层还包括防爆阀防护层，所述防爆阀防护层设于所述防爆阀面向所述容纳腔的表面。通过在防爆阀面向所述容纳腔的表面设置防爆阀防护层，可以阻止容纳腔内的锂离子得电子后嵌入防爆阀中，达到防止防爆阀被腐蚀的目的。

一种实施方式中，所述防爆阀设有防爆刻痕，所述防爆刻痕向所述容纳腔凹进，所述防爆阀防护层至少覆盖所述防爆刻痕。由于防爆刻痕处结构薄弱，更容易被腐蚀，通过使防爆阀防护层覆盖防爆刻痕所在区域，可以阻止锂离子得电子后嵌入防爆刻痕区域，防止防爆刻痕被腐蚀。

一种实施方式中，所述第一防护层、所述第二防护层和所述防爆阀防护层的厚度均为0.002mm-0.15mm。当所述第一防护层、所述第二防护层和所述防爆阀防护层的厚度满足上述范围时，可以达到使第一防护层、第二防护层和防爆阀防护层阻止锂离子得电子嵌入铝材的目的，而且不会影响防爆阀起爆压力，可以使防爆阀在预设的起爆压力范围内开启。

一种实施方式中，所述第一防护层和所述第二防护层为采用真空镀膜、电镀、化学镀、喷涂的任意一种工艺制作形成的涂层或镀层。这些方式可以使第一防护层和第二防护层以预设厚度均匀地覆盖于盖板组件的表面，达到防止盖板组件被腐蚀的目的。

一种实施方式中，所述第一防护层和所述第二防护层为绝缘高聚物、导电金属或绝缘胶类物质中的任意一种，且所述导电金属的电化学腐蚀电位高于铝的电化学腐蚀电位。当第一防护层和第二防护层通过采用绝缘高聚物或绝缘胶类物质作为镀层材料时，利用其优良的绝缘性能，可有效阻断锂离子得电子嵌入铝制材料表面，当第一防护层和第二防护层采用导电金属材料时，通过采用高电位的导电金属在铝材表面形成薄膜，以与电池负极之间形成较高的电位差，达到防止铝材被腐蚀的目的。

第二方面，本实用新型提供一种电池，所述电池包括极芯和第一方面任一项实施方式所述的锂离子电池壳体，所述极芯设于所述容纳腔。通过在电池中采用本实用新型提供的锂离子电池壳体，可以防止电池壳体被腐蚀，提高电池的安全性能，延长电池的使用寿命。

一种实施方式中，所述电池还包括容置于所述容纳腔的绝缘隔圈，所述绝缘隔圈与所述盖板组件或所述外壳连接，所述绝缘隔圈设有排气孔，当所述电池内部气压过高时，气体通过所述排气孔冲破防爆阀。通过设置绝缘隔圈，既能避免电池正负极与壳体接触短路，同时通过设置排气孔，可以控制气体走向，使气体从预设位置冲破防爆阀，提升了电池的安全性能。

第三方面，本实用新型还提供一种动力装置，所述动力装置包括本实用新型提供的电池。通过在动力装置中采用本实用新型提供的电池，由于电池具有耐腐蚀、寿命长的优点，从而提高了动力装置的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，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为一种实施例的锂离子电池外壳的剖视图；

图2为一种实施例的锂离子电池的结构示意图；

图3为一种实施例的盖板组件剖视示意图；

图4为一种实施例的防爆刻痕的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通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方式，都属于本实用新型保护的范围。

锂离子电池按外形分为方形锂电池、柱形锂电池和扣式锂电池，随着近年汽车动力锂电池的兴起，汽车续航里程与电池容量之间的矛盾日渐突显，方形锂电池因其封装可靠度高、系统能量效率高、相对重量轻，能量密度较高、单体容量大，则系统构成相对简单等优点，国内动力锂电池厂商多采用方形电池为主。

请参考图1和图2，本实用新型提供一种锂离子电池壳体100，主要应用于方形锂离子电池。锂离子电池壳体100包括外壳110和盖板组件120。目前的方形锂离子电池主要分为铝壳电池和钢壳电池，相比于钢壳电池，锂离子电池壳体100采用优质铝材制作经过挤压成形，产品亮度好、尺寸精确，有各种规格型号产品，也可根据客户要专门定做其型号及规格，因而受到广泛应用。本申请中外壳110和盖板组件120均采用铝制材料，外壳110包括一容纳腔111，容纳腔111用于容置锂离子电池的极芯，容纳腔111为一端开口或两端开口的结构，用于装配极芯。盖板组件120与外壳110连接并盖设于开口以形成密闭空间。其中，容纳腔111内壁设有第一防护层131，盖板组件120面向容纳腔111 的表面设有第二防护层132。第一防护层131和第二防护层132均具有耐电解液腐蚀、耐高温、耐磨损或绝缘系数高等特点，可以防止外壳110和盖板组件120 被容纳腔111内的电解液腐蚀，以及避免电池充放电导致内部温度过高时对外壳100的铝制零件造成的损害。

通过在容纳腔111内壁设置第一防护层131，第二防护层132可以隔绝锂离子和外壳110之间的通道，在壳体低电压的情况下阻止电池内部锂离子得电子后嵌入外壳110中，达到防止铝制外壳110被腐蚀的目的；通过在盖板组件120 面向容纳腔111的表面设置第二防护层132，第二防护层132可以隔绝锂离子和盖板组件120之间的通道，在壳体低电压的情况下阻止电池内部锂离子得电子后嵌入盖板组件120中，达到防止盖板组件120被腐蚀的目的。

一种实施例中，请参考图1和图2，盖板组件120包括光盖板121，光盖板 121与外壳110连接，具体地，外壳110的开口处设有第一台阶T1，盖板121 的外周与外壳110的第一台阶T1处连接，其连接方式可以采用焊接、胶接等。第二防护层132包括盖板防护层1321，盖板防护层1321设于光盖板121面向容纳腔111的表面。由于容纳腔111内部容纳有锂离子，通过在光盖板121面向容纳腔111的表面设置盖板防护层1321，可以隔绝锂离子与光盖板121之间的通道，防止锂离子嵌入光盖板121中，达到防止光盖板121被腐蚀的目的。

一种实施例中，请参考图1和图3，盖板组件120还包括防爆阀122，防爆阀122是一种防止电池内部压力过高而导致爆炸的安全泄压阀。光盖板121开设有一通孔K，本实施例中，通孔K周围设有第二台阶T2，防爆阀122与光盖板121连接，并通过第二台阶T2卡接而容置于通孔K，可以理解的是，其他实施例中，防爆阀122与光盖板121之间也可以根据防爆阀122的材质和形状的不同采用其他连接方式，如金属材质的防爆阀122通常采用焊接式连接等。第二防护层132还包括防爆阀防护层1322，具体地，防爆阀防护层1322设于防爆阀122面向容纳腔111的表面，且覆盖防爆阀122面向容纳腔111的整个区域。通过在防爆阀122面向容纳腔111的表面设置防爆阀防护层1322，可以阻止容纳腔111内的锂离子得电子后嵌入防爆阀122中，达到防止防爆阀122被腐蚀的目的。

一种实施例中，请参考图1、图3和图4，防爆阀122上设有防爆刻痕1221，防爆刻痕1221向所述容纳腔111凹进，防爆阀防护层1322至少覆盖防爆刻痕 1221面向容纳腔111的一侧。可以理解的是，防爆阀防护层1322还可以设置为同时覆盖防爆刻痕1221面向容纳腔111的一侧以及背向容纳腔111的一侧，以实现对防爆刻痕1221的双面防护。由于防爆刻痕1221处结构薄弱，更容易被腐蚀，通过使防爆阀防护层1322覆盖防爆刻痕1221所在区域，可以阻止锂离子得电子后嵌入防爆刻痕1221区域的铝制材料中，防止防爆刻痕1221被腐蚀。

一种实施例中，请参考图3和图4，防爆阀防护层1322厚度为 0.002mm-0.15mm。当防爆阀防护层1322厚度小于0.002mm时，防护层厚度过薄，防护层容易磨损脱落，导致防护效果不佳；当防爆阀防护层1322厚度大于0.15mm 时，则由于防护层厚度过后，增大了防爆阀122的起爆压力。当防爆阀防护层 1322厚度满足上述范围时，防爆阀防护层1322既可以达到阻止锂离子嵌入铝材的目的，而且不会影响防爆阀122的起爆压力，可以使防爆阀122在预设的起爆压力范围内开启。

一种实施例中，请参考图1和图2，第二防护层132为采用真空镀膜、电镀、化学镀、喷涂的任意一种工艺制作形成的涂层或镀层。真空镀膜，是指在高真空的条件下加热金属或非金属材料，使其蒸发并凝结于镀件(金属、半导体或绝缘体)表面而形成薄膜的一种方法，薄膜和基体选材广泛，薄膜厚度可进行控制，以制备具有各种不同功能的功能性薄膜。此外，真空镀膜在真空条件下制备薄膜，环境清洁，薄膜不易受到污染，因此可获得致密性好、纯度高和涂层均匀的薄膜。

电镀，是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺，从而起到防止金属氧化(如锈蚀)，电镀能增强金属的抗腐蚀性、增加硬度、防止磨耗。

化学镀，化学镀是一种不需通电，依据氧化还原反应原理，利用强还原剂在含有金属离子的溶液中，将金属离子还原成金属而沉积在各种材料表面形成致密镀层的方法。

喷涂，是通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。可分为空气喷涂、无空气喷涂、静电喷涂以及上述基本喷涂形式的各种派生的方式，如大流量低压力雾化喷涂、热喷涂、自动喷涂、多组喷涂等，采用喷涂工艺进行镀膜，镀层或涂层与基体结合强度好，生产效率高。

由于第二防护层132的厚度需要限制在0.002mm-0.15mm的厚度范围内，且第二防护层132越均匀，防护性能越好。通过采用上述镀膜方式，可以使第二防护层132以预设厚度均匀地覆盖盖板组件120的表面，达到防止盖板组件120 被腐蚀的目的。可以理解的是，第一防护层131为采用与第二防护层132相同的制作工艺制作而成的涂层或镀层，以使第一防护层131均匀地覆盖外壳110 的内表面，达到防止外壳110被腐蚀的目的。

一种实施例中，请参考图1，第二防护层132为绝缘高聚物、导电金属或绝缘胶类物质中的任意一种，且导电金属的电位高于铝的电位。绝缘高聚物是指分子由原子通过共价键形成，没有自由电子和自由离子的化学体，具有较高的电阻率和介电常数，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等聚烯烃的体积电阻率都可达10的18次方欧·厘米，派瑞林，又名聚对二甲苯，采用这种保护性高分子材料作为涂层材料，能涂敷到各种形状的表面，包括尖锐的棱边，裂缝里和内表面，具有其他涂层难以比拟的性能优势；绝缘胶是具有良好电绝缘性能的一种复合胶，具有适形性和整体性好，耐热、导热、绝缘性能优异的特点，利用绝缘高聚物或绝缘胶类物质优良的绝缘性能，可有效防止锂离子得电子后嵌入铝制零件表面。当第二防护层132采用导电金属材料时，通过采用不能嵌锂或嵌锂电位较高的金属，以与电池负极之间形成较高的电位差，达到防止铝材被腐蚀的目的。可以理解的是，第一防护层131采用与第二防护层132相同的材料制作而成。

请参考图1和图2，本实用新型还提供一种电池200，电池200包括极芯和第一方面任一项实施例的锂离子电池壳体100，极芯设于容纳腔111。通过在电池200中采用本实用新型提供的锂离子电池壳体100，可以防止电池200的壳体100被腐蚀，提高电池200的安全性能，延长电池200的使用寿命。

一种实施例中，请参考图1至图3，电池200还包括容置于容纳腔111的绝缘隔圈210，绝缘隔圈210与盖板组件120的光盖板121或外壳110连接且设置于电池正负极之间，以将电池正负极隔开，避免接触短路。绝缘隔圈210还设有排气孔211，当电池200内部气压过高时，气体通过排气孔211冲破防爆阀 122并从容纳腔111排出。通过设置绝缘隔圈210，既能避免电池内部正负极与壳体接触短路，同时通过设置排气孔211，可以控制气体走向，使气体从预设位置冲破防爆阀122，提升了电池200的安全性能。

本实用新型还提供一种动力装置，动力装置可以为新能源汽车、电动自行车、大型医疗设备等。请参考图2，该动力装置包括上述实施例中的电池200。通过在动力装置中采用本实用新型提供的电池200，由于电池200具有耐腐蚀、寿命长的优点，从而提升了动力装置的性能。

以上所揭露的仅为本实用新型的一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种锂离子电池壳体，其特征在于，所述锂离子电池壳体包括外壳和盖板组件，所述外壳和所述盖板组件采用铝制材料；

所述外壳包括一容纳腔，所述容纳腔的一端或两端开口，所述容纳腔内壁设有第一防护层，所述容纳腔用于容置锂离子电池的极芯；

所述盖板组件与所述外壳连接并盖设于所述开口，所述盖板组件面向所述容纳腔的表面设有第二防护层。

2.如权利要求1所述锂离子电池壳体，其特征在于，所述盖板组件包括光盖板，所述光盖板与所述外壳连接所述第二防护层包括盖板防护层，所述盖板防护层设于所述光盖板面向所述容纳腔的表面。

3.如权利要求2所述锂离子电池壳体，其特征在于，所述盖板组件还包括防爆阀，所述光盖板开设有一通孔，所述防爆阀与所述光盖板连接，并容置于所述通孔，所述第二防护层还包括防爆阀防护层，所述防爆阀防护层设于所述防爆阀面向所述容纳腔的表面。

4.如权利要求3所述锂离子电池壳体，其特征在于，所述防爆阀上设有防爆刻痕，所述防爆刻痕向所述容纳腔凹进，所述防爆阀防护层至少覆盖所述防爆刻痕。

5.如权利要求3所述的锂离子电池壳体，其特征在于，所述第一防护层、所述第二防护层和所述防爆阀防护层的厚度均为0.002mm-0.15mm。

6.如权利要求1所述锂离子电池壳体，其特征在于，所述第一防护层和所述第二防护层为采用真空镀膜、电镀、化学镀、喷涂的任意一种工艺制作形成的涂层或镀层。

7.如权利要求1所述锂离子电池壳体，其特征在于，所述第一防护层和所述第二防护层为绝缘高聚物、导电金属或绝缘胶类物质中的任意一种，且所述导电金属的电化学腐蚀电位高于铝的电化学腐蚀电位。

8.一种电池，其特征在于，所述电池包括极芯和如权利要求1至7任一项所述的锂离子电池壳体，所述极芯设于所述容纳腔。

9.如权利要求8所述电池，其特征在于，所述电池还包括容置于所述容纳腔的绝缘隔圈，所述绝缘隔圈与所述盖板组件或所述外壳连接，所述绝缘隔圈设有排气孔，当所述电池内部气压过高时，气体通过所述排气孔冲破防爆阀。

10.一种动力装置，其特征在于，所述动力装置包括如权利要求8和9所述电池。

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