CN214625269U - 电池包的上壳 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭示了一种电池包的上壳，包括：铝合金壳体、云母层、钢衬板和绝缘防火涂层。云母层贴附在铝合金壳体的内侧，云母层覆盖铝合金壳体的全部内侧表面。钢衬板安装在铝合金壳体的内侧，云母层位于钢衬板和铝合金壳体之间，钢衬板不覆盖铝合金壳体的全部内侧表面。绝缘防火涂层涂覆在钢衬板的内侧并覆盖钢衬板的全部内侧表面，在没有被钢衬板覆盖的区域，绝缘防火涂层涂覆在云母层的内侧表面。该多层结构的电池包上壳可以有效的延长电池包热扩散防护的时间，经实验验证，在只有铝壳进行电池包热扩散测试时，在<10s以内电池包外即会有明火产生，在使用多层上壳结构后，大于10min以后电池包外才出现明火，满足国标的要求。

Description

电池包的上壳

技术领域

本实用新型涉及电动汽车零部件领域，更具体地说，涉及电动汽车的动力电池。

背景技术

动力电池是电动汽车的核心技术和核心零部件。为了提高电动汽车的续航里程，需要将动力电池的整体的能量提升。提升动力电池的整体能量的途径包括增加电池包的体积和提升电池的能量密度。电池包的体积由于受到整车设计空间的限制，提升的空间有限，所以提升电池的能量密度是提升动力电池整体能量的重要技术路径。

电池的能量密度与电芯采用的材料有关，在现有的电池材料中，三元化学体系(镍钴锰)的电芯材料的能量密度最高，通过调节镍钴锰的材料配比，可以获得更高的能量密度。但是三元化学体系材料在提升能量密度的同时，其稳定性会下降，更高能量密度电池意味着较差的稳定性。

由于电池不稳定引发的安全事故越来越获得关注和重视。为了提高电动汽车的安全性，新国标针对动力电池的电池包增加了一项热扩散测试要求，根据新国标的要求，电动汽车的电池包内在其中一颗电芯发生热失控后必须满足以下两个条件：

1)不发生热扩散；或者

2)发生热扩散，电池管理系统在检测到电芯热失控后必须发送一个报警信号提醒驾驶员，在报警信号发出后5min以内电池包不允许出现明火。

如何在高能量密度，尤其是811化学体系的电芯热失控后在电池包内增加防护措施使电池包满足热扩散的要求是目前各整车厂以及电池厂的难点。

实用新型内容

本实用新型提出一种能满足热扩散要求的电池包的上壳。

根据本实用新型的一实施例，提出一种电池包的上壳，包括：

铝合金壳体；

云母层，云母层贴附在铝合金壳体的内侧，云母层覆盖铝合金壳体的全部内侧表面；

钢衬板，钢衬板安装在铝合金壳体的内侧，云母层位于钢衬板和铝合金壳体之间，钢衬板不覆盖铝合金壳体的全部内侧表面；

绝缘防火涂层，绝缘防火涂层涂覆在钢衬板的内侧并覆盖钢衬板的全部内侧表面，在没有被钢衬板覆盖的区域，绝缘防火涂层涂覆在云母层的内侧表面。

在一个实施例中，铝合金壳体具有数个加强筋，加强筋向内侧凸起。

在一个实施例中，钢衬板上开有数个让位孔，让位孔的位置与加强筋对应，加强筋位于让位孔中，钢衬板不覆盖加强筋。

在一个实施例中，云母层包括主体云母片和数个补充云母片，主体云母片上具有数个开孔，开孔的位置和尺寸与加强筋对应，主体云母片覆盖铝合金壳体内侧除了加强筋以外的表面，加强筋从开孔中穿过，补充云母片的尺寸与加强筋匹配，补充云母片贴附在加强筋上，补充云母片覆盖加强筋的内侧表面。

在一个实施例中，钢衬板通过铆接的方式安装在铝合金壳体的内侧，云母层在对应铆钉的位置开设有铆接孔，铆钉穿过铆接孔。

在一个实施例中，在加强筋的位置，绝缘防火涂层涂覆在补充云母片的内侧表面。绝缘防火涂层覆盖铆钉。

在一个实施例中，云母层是柔质云母卷。

在一个实施例中，绝缘防火涂层由膨胀系数为7～10倍的防火材料喷涂形成。

在一个实施例中，电池包的上壳是方形硬壳电池的上壳，钢衬板的位置位于电芯的泄压阀的上方。

本实用新型的电池包的上壳利用铝合金低密度、耐蚀性的特点作为基体，保证壳体的防腐以及密封性；利用钢板的高耐温性抵抗高能量高及能量密度的电芯热失控温度，钢板为平板，结构简单；铝和钢之间增加云母层既可以防止电化学腐蚀又可以隔热，在铝合金壳体加强筋部位使用云母通过胶接防护有效节省内部空间；采用绝缘防火涂层，保证壳体在火烧后仍具备一定的绝缘性能。该多层结构的电池包上壳可以有效的延长电池包热扩散防护的时间，经实验验证，在只有铝壳进行电池包热扩散测试时，在<10s以内电池包外即会有明火产生，在使用多层上壳结构后，大于10min以后电池包外才出现明火，满足国标的要求。

附图说明

图1揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的整体结构图。

图2揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的爆炸结构图。

图3揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的铝合金壳体的正视图。

图4揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的钢衬板的正视图。

图5揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的云母层的结构图。

图6揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的加强筋位置(图1中A-A面)的剖面图。

图7揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的铆钉位置(图1中B-B面)的剖面图。

具体实施方式

图1和图2揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的结构图。其中图1揭示了该电池包的上壳的整体结构图，图2揭示了该电池包的上壳的爆炸结构图。参考图1和图2所示，该电池包的上壳100包括：铝合金壳体101、云母层102、钢衬板103和绝缘防火涂层104。

铝合金由于其低密度、高强度和耐蚀性等优势被广泛用于电池包壳体，本实用新型的上壳的壳体基体也是采用铝合金材质，形成铝合金壳体101。铝合金壳体的缺点是本身的熔点比较低，不能承受电芯热失控时的温度。在铝合金壳体101的表面覆盖耐高温的防火材料可以提升铝合金壳体的耐温能力，但是在电芯热失控时，高温气体和固体会以喷射的形式从泄压阀喷出，喷射时具有一定的冲击力，防火材料虽然可以承受高温，但是无法承受冲击力。以常用的方形硬壳电池为例，方形硬壳电池的电芯达到热失控条件时，比如加热触发或者针刺触发，电芯自身的泄压阀打开，电芯热失控产生的高温气体和固体通过泄压阀喷出，经测量电芯喷出的物质温度可达1300℃以上且具有相当的冲力。目前常用的防火材料可以承受温度但无法承受失控时的瞬间冲力。防火材料破损之后，暴露出来的铝合金材质无法承受高温，会出现熔化的情况。为了解决这个问题，本实用新型在铝合金壳体101的内侧增加钢衬板103。钢材质具备较高的机械强度，能够抗冲击，并且钢材质自身的耐高温性能更好，能够有效抵御电芯热失控产生的高温和冲击。钢衬板103主要覆盖铝合金壳体内正对电芯泄压阀的区域，对于铝合金壳体的其它结构，比如加强筋，钢衬板103会选择性地避让。图3揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的铝合金壳体的正视图。结合图2和图3所示，铝合金壳体101具有数个加强筋111，加强筋111向内侧凸起。

在本实用新型中，钢衬板103不是直接贴合到铝合金壳体101的内侧，而是在钢衬板103和铝合金壳体101之间夹有云母层102。云母层102贴附在铝合金壳体101的内侧，云母层102覆盖铝合金壳体的全部内侧表面。图5揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的云母层的结构图。结合图2和图5所示，在图示的实施例中，云母层102包括主体云母片121和数个补充云母片122。主体云母片121上具有数个开孔，开孔的位置和尺寸与加强筋111对应。主体云母片121覆盖铝合金壳体101内侧除了加强筋111以外的表面，加强筋111从开孔中穿过。补充云母片122的尺寸与加强筋111匹配，补充云母片122贴附在加强筋111上，补充云母片122覆盖加强筋111的内侧表面。云母层102整体通过背胶方式粘到铝壳体上。由于铝壳体局部有加强筋，为了保证云母能够更好粘结到壳体上避免褶皱，将云母层102分成主体云母片121和数个补充云母片122两部分。除了加强筋部位的区域采用一整张的主体云母层121粘贴，加强筋部位分别单独采用补充云母片122粘贴。在一个实施例中，云母层102的材质是柔质云母卷。云母的材质可以分为有硬质云母(云母含量>90％)和柔质云母(在云母中增加了一定比例的玻纤)两种。硬质云母耐温高，但是自身柔韧性较差，与铝合金壳体固定困难。柔质云母由于加入了玻纤，在具备一定防火性能的基础上由于本身柔韧的特点可以比较服帖的粘在铝合金壳体上。本实用新型的云母层使用的是增加了玻纤的柔质云母，云母层102的厚度可以根据需求选择。增加云母层102可以获得如下的效果：

1)云母层将铝合金和钢两种金属材料隔离，防止出现不同金属间的电化学腐蚀。

2)防止电芯热失控的热量传递到铝合金壳体上，云母层可以承受较高温度且导热系数较低，可以一定程度上防止热量传递到铝合金壳体。

3)保护铝合金壳体的加强筋部位，相对于电芯正上方喷出来的物质，在两侧冲力会相应的减弱，因此不需要在铝合金壳体内侧的全部范围内都设置钢衬板，对于不正对泄压阀的加强筋的位置仅仅使用云母层即可以起到防护效果。

钢衬板103安装在铝合金壳体101的内侧，云母层102位于钢衬板103和铝合金壳体101之间，钢衬板103不覆盖铝合金壳体的全部内侧表面。图4揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的钢衬板的正视图。结合图2和图4所示，在图示的实施例中，钢衬板103上开有数个让位孔131，让位孔131的位置与加强筋111对应，加强筋111位于让位孔131中，钢衬板103不覆盖加强筋111。加强筋111穿过让位孔131，加强筋111的表面直接覆盖补充云母片122，由补充云母片122对加强筋111进行保护。在一个实施例中，钢衬板103通过铆接的方式安装在铝合金壳体101的内侧，云母层102在对应铆钉132的位置开设有铆接孔，铆钉132穿过铆接孔。铝合金壳体101和钢衬板103之间可以通过SPR自冲铆接方式连接，该铆接方式适用于不同材料的机械连接，特点是无需钻孔，冲铆一次行完成，防水性和气密性好。为了防止云母夹层影响铆接效果，在铆接铆钉的部位，云母层预先开孔。

绝缘防火涂层104涂覆在钢衬板103的内侧并覆盖钢衬板的全部内侧表面，在没有被钢衬板覆盖的区域，绝缘防火涂层104涂覆在云母层102的内侧表面。在一个实施例中，没有被钢衬板覆盖的区域是加强筋的位置，在加强筋的位置，绝缘防火涂层104涂覆在补充云母片122的内侧表面。图6揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的加强筋位置(图1中A-A面)的剖面图。如图6所示，在加强筋111的位置，钢衬板103并不覆盖加强筋111，加强筋111的内侧面依次覆盖有云母层102和绝缘防火涂层104。在铆钉的位置，绝缘防火涂层104同样覆盖铆钉132。图7揭示了根据本实用新型的一实施例电池包的上壳的铆钉位置(图1中B-B面)的剖面图。如图7所示，在铆钉132的位置，常规的结构中，铝合金壳体101内侧覆盖有云母层102，云母层102的内侧是钢衬板103，钢衬板103的内侧涂覆有绝缘防火涂层104。铆钉132的底部会略微突出于钢衬板103，绝缘防火涂层104对于突出的铆钉132的底部也进行覆盖。电芯达到失控条件时，电芯的泄压阀打开喷出的固体物质具有导电性，其中一种典型的失效模式是电芯失控后喷出来的物质导致壳体与电池的绝缘失效，壳体带电，如果喷出来的高温带电物质落到电池包内部其它电势位置且与壳体接触即会发生短路打火，短路瞬间产生的能量可以击穿钢甚至更高耐温的金属。因此在壳体内部增加一层绝缘防火材料可以有效的防止短路的发生。绝缘防火涂层104具有高耐温性，要求即使在火烧后仍能保持绝缘性能良好。在一个实施例中，绝缘防火涂层104由膨胀系数为7～10倍的防火材料喷涂形成。

本实用新型的电池包的上壳的一个典型的应用是应用在方形硬壳电池中，作为方形硬壳电池的上壳，钢衬板的位置位于电芯的泄压阀的上方。

本实用新型的电池包的上壳利用铝合金低密度、耐蚀性的特点作为基体，保证壳体的防腐以及密封性；利用钢板的高耐温性抵抗高能量高及能量密度的电芯热失控温度，钢板为平板，结构简单；铝和钢之间增加云母层既可以防止电化学腐蚀又可以隔热，在铝合金壳体加强筋部位使用云母通过胶接防护有效节省内部空间；采用绝缘防火涂层，保证壳体在火烧后仍具备一定的绝缘性能。该多层结构的电池包上壳可以有效的延长电池包热扩散防护的时间，经实验验证，在只有铝壳进行电池包热扩散测试时，在<10s以内电池包外即会有明火产生，在使用多层上壳结构后，大于10min以后电池包外才出现明火，满足国标的要求。

还需要注意的是，以上所列举的实施例仅为本实用新型的具体实施例。显然本实用新型不局限于以上实施例，随之做出的类似变化或变形是本领域技术人员能从本实用新型公开的内容直接得出或者很容易便联想到的，均应属于本实用新型的保护范围。上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本实用新型的，熟悉本领域的人员可在不脱离本实用新型的实用新型思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本实用新型的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (9)

1.一种电池包的上壳，其特征在于，包括：

铝合金壳体；

云母层，云母层贴附在铝合金壳体的内侧，云母层覆盖铝合金壳体的全部内侧表面；

钢衬板，钢衬板安装在铝合金壳体的内侧，云母层位于钢衬板和铝合金壳体之间，钢衬板不覆盖铝合金壳体的全部内侧表面；

绝缘防火涂层，绝缘防火涂层涂覆在钢衬板的内侧并覆盖钢衬板的全部内侧表面，在没有被钢衬板覆盖的区域，绝缘防火涂层涂覆在云母层的内侧表面。

2.如权利要求1所述的电池包的上壳，其特征在于，铝合金壳体具有数个加强筋，加强筋向内侧凸起。

3.如权利要求2所述的电池包的上壳，其特征在于，钢衬板上开有数个让位孔，让位孔的位置与加强筋对应，加强筋位于让位孔中，钢衬板不覆盖加强筋。

4.如权利要求3所述的电池包的上壳，其特征在于，云母层包括主体云母片和数个补充云母片，主体云母片上具有数个开孔，开孔的位置和尺寸与加强筋对应，主体云母片覆盖铝合金壳体内侧除了加强筋以外的表面，加强筋从开孔中穿过，补充云母片的尺寸与加强筋匹配，补充云母片贴附在加强筋上，补充云母片覆盖加强筋的内侧表面。

5.如权利要求4所述的电池包的上壳，其特征在于，钢衬板通过铆接的方式安装在铝合金壳体的内侧，所述云母层在对应铆钉的位置开设有铆接孔，铆钉穿过铆接孔。

6.如权利要求5所述的电池包的上壳，其特征在于，在加强筋的位置，绝缘防火涂层涂覆在补充云母片的内侧表面；

绝缘防火涂层覆盖铆钉。

7.如权利要求4所述的电池包的上壳，其特征在于，所述云母层是柔质云母卷。

8.如权利要求1所述的电池包的上壳，其特征在于，所述绝缘防火涂层由膨胀系数为7～10倍的防火材料喷涂形成。

9.如权利要求1所述的电池包的上壳，其特征在于，所述电池包的上壳是方形硬壳电池的上壳，钢衬板的位置位于电芯的泄压阀的上方。

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