CN217214996U - 锂离子电池防爆结构和包含该结构的锂离子电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及锂离子电池防爆结构和包含该结构的锂离子电池，包括：壳体和盖板；壳体包括底部和环绕底部边缘向上延伸的侧壁，盖板设置在侧壁的上端边缘上，壳体的上端边缘与盖板的边缘焊接连接，壳体的上端边缘与盖板的边缘之间形成焊接区域，焊接区域包括第一焊接区域和第二焊接区域，第一焊接区域的焊接强度大于第二焊接区域的焊接强度，且第一焊接区域的连接强度大于第二焊接区域的连接强度。本实用新型提供的锂离子电池防爆结构制作简单，无需增加额外的结构空间和制造工序，制造成本低，具有可控可调的防爆泄压功能。

Description

锂离子电池防爆结构和包含该结构的锂离子电池

技术领域

本实用新型涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池防爆结构和包含该结构的锂离子电池。

背景技术

目前市场上的锂离子电池特别是功率较大的动力用锂离子电池在结构上均进行了防爆泄压结构或装置设计，以确保电池在长期使用后或热失控时内部气压超额上升时可以及时泄压，防止爆炸。当前，典型的防爆阀设计可以分为以下两类：一种为层叠式防爆泄压结构，一般应用于圆柱形锂离子电池盖板的设计，一般同时具有断流、泄压功能，但该类结构缺点是结构复杂，零件较多装配复杂，占用空间较大；另一种为刻印式防爆泄压结构，该类结构对刻槽的加工精度要求非常高，且仅适合在硬度较低且延展性很好的金属进行刻槽加工，例如是铝合金等，而对于硬度较高的碳钢、不锈钢或其它合金则难以在确保较低爆破压力的前提下进行可靠的刻槽加工。

现有技术中提供锂离子电池防爆结构由于尺寸限制，传统的层叠式防爆结构占用空间大，难以在微小型电池中设置；另外，微小型电池一般采用强度(硬度)较大的铁基合金作为壳体或盖板基材，该类材料的刻槽无经济、可靠的加工方法，且由于使用环境的限制，无法提供充裕的变形空间来实现防爆泄压功能。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是：为了解决传统的层叠式防爆结构占用空间大，难以在微小型电池中设置；对于采用强度(硬度)较大的铁基合金作为壳体或盖板基材，该类材料的刻槽无经济、可靠的加工方法，且由于使用环境的限制，无法提供充裕的变形空间来实现防爆泄压功能，本实用新型提供一种锂离子电池防爆结构和包含该结构的锂离子电池，制作简单，无需增加额外的结构空间和制造工序，制造成本低，具有可控可调的防爆泄压功能。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种锂离子电池防爆结构，包括壳体和盖板；所述壳体包括底部和环绕所述底部边缘向上延伸的侧壁，所述盖板设置在所述侧壁的上端边缘上，所述壳体的上端边缘与所述盖板的边缘焊接连接，所述壳体的上端边缘与所述盖板的边缘之间形成焊接区域，所述焊接区域包括第一焊接区域和第二焊接区域，所述第一焊接区域的焊接强度大于所述第二焊接区域的焊接强度，且第一焊接区域的连接强度大于第二焊接区域的连接强度。与传统的电池壳体与盖板焊接连接相比，本使用新型通过在壳体与盖板焊接连接时形成两个焊接强度不同的焊接区域，第一焊接区域在壳体与盖板之间结构连接和密封时起主要作用，第二焊接区域在壳体与盖板之间结构连接和密封时起次要作用，当电池内部气压异常增大时，第一焊接区域还是用于壳体与盖板之间结构连接和密封，但是由于第二焊接区域的焊接强度小于第一焊接区域的焊接强度，且第二焊接区域的连接强度小于第一焊接区域的连接强度，第二焊接区域的密封性受电池内部气压影响，第二焊接区域首先达到结构连接的阈值，第二焊接区域密封性会被破坏形成排气出口，将电池内部的气压释放，防止了电池的爆炸，且第一焊接区域由于焊接强度大，在第一焊接区域，壳体和盖板之间的连接不会被破坏，在电池内部气压异常增大时，盖板不会与壳体分离，且盖板不会飞出，避免了电池内部卷芯爆炸飞溅。

进一步，具体的，为了保证第一焊接区域壳体和盖板之间连接占据较大部分焊接区域，提高连接牢固性，所述第一焊接区域的面积和/或长度大于所述第二焊接区域的面积和/或长度。

作为优选，为了进一步提高壳体与盖板稳固连接，所述第一焊接区域的面积和/或长度与所述第二焊接区域的面积和/或长度占比范围为1:4-4:1。

进一步，具体的，所述第一焊接区域和所述第二焊接区域均为圆弧状，所述第一焊接区域与所述第二焊接区域整合形成环状结构，所述壳体的上端边缘与所述盖板的边缘均与所述环状结构相配合。

进一步，具体的，所述焊接为激光焊接。

进一步，具体的，所述第一焊接区域激光焊接的能量输入大于所述第二焊接区域激光焊接的能量输入。

作为优选，所述激光焊接类型为脉冲激光焊接或连续激光焊接。

进一步，具体的，所述壳体和所述盖板的材质均采用金属材质。

一种锂离子电池，包括如上所述的锂离子电池防爆结构。

一种锂离子电池的应用，包括如上所述的锂离子电池和电子产品。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的锂离子电池防爆结构通过在壳体与盖板焊接连接时形成两个焊接强度不同的焊接区域，第一焊接区域在壳体与盖板之间结构连接和密封时起主要作用，第二焊接区域在壳体与盖板之间结构连接和密封时起次要作用，当电池内部气压异常增大时，第一焊接区域还是用于壳体与盖板之间结构连接和密封，但是由于第二焊接区域的焊接强度小于第一焊接区域的焊接强度，且第二焊接区域的连接强度小于第一焊接区域的连接强度，第二焊接区域的焊接强度小，壳体与盖板之间连接强度就小，第二焊接区域首先达到结构连接分离的阈值，第二焊接区域的密封性受电池内部气压影响，第二焊接区域密封性会被破坏形成排气出口，将电池内部的气压释放，防止了电池的爆炸，且第一焊接区域由于焊接强度大，在第一焊接区域，壳体和盖板之间的连接不会被破坏，在电池内部气压异常增大时，盖板不会与壳体分离，且盖板不会飞出，避免了电池内部卷芯爆炸飞溅，具有可控可调的防爆泄压功能。另外，通过对第一焊接区域的面积和/或长度与第二焊接区域的面积和 /或长度进一步细化，提高了第一焊接区域壳体和盖板之间连接的牢固性。通过在制备时控制盖板与壳体之间的焊接强度，无需增加额外的结构空间和制造工序，便于加工制造且制造成本低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型最优实施例的结构示意图。

图2是本实用新型最优实施例焊接区域的示意图。

图3是本实用新型最优实施例的剖视图。

图中1、壳体，2、盖板，3、焊接区域，31、第一焊接区域，32、第二焊接区域。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-3所示，是本实用新型最优实施例，一种锂离子电池防爆结构，包括壳体1和盖板2；壳体1包括底部11和环绕底部11边缘向上延伸的侧壁12，盖板2设置在侧壁12的上端边缘上，壳体1的上端边缘与盖板2的边缘焊接连接，壳体1的上端边缘与盖板2的边缘之间形成焊接区域3，焊接区域包括第一焊接区域31和第二焊接区域32，第一焊接区域31的焊接强度大于第二焊接区域32的焊接强度。第一焊接区域31和第二焊接区域32均为连续焊接，中间不间断，焊接强度的影响因素包括但不限于激光能量、入射角度、焊接相对速度、工件相对激光焦距或激光类型，对激光能量、入射角度、焊接相对速度、工件相对激光焦距或激光类型进行调整，使得第一焊接区域31的焊接强度大于第二焊接区域32的焊接强度，第一焊接区域31的连接强度大于第二焊接区域32的连接强度。

在实施例中，第一焊接区域31的面积和/或长度大于第二焊接区域32的面积和/或长度，具体的，第一焊接区域31的面积可以大于第二焊接区域32的面积，或者第一焊接区域31的长度可以大于第二焊接区域32的长度，或者第一焊接区域31的面积和长度均大于第二焊接区域32的面积和长度。保证第一焊接区域壳体和盖板之间连接占据较大部分焊接区域，提高连接牢固性，

在实施例中，第一焊接区域31的面积和/或长度与第二焊接区域32的面积和/或长度占比范围为1:4-4:1，使得盖板与壳体之间稳固连接。第一焊接区域 31的面积和/或长度占据焊接区域3相对较大的面积和/或长度，优选，第一焊接区域31的面积和/或长度与第二焊接区域32的面积和/或长度比值为4:1，提高壳体与盖板连接牢固性。

在实施例中，第一焊接区域31和第二焊接区域32均为圆弧状，第一焊接区域31与第二焊接区域32整合形成环状结构，换而言之，焊接区域3为环状结构，壳体1的上端边缘与盖板2的边缘均与环状结构相配合，使得壳体和盖板之间能够固定连接。

在实施例中，焊接为激光焊接连接。

在实施例中，壳体1和盖板2的材质均采用适合焊接的材质，优选金属材质。

电池壳体和盖板组装方法：首先将待焊接的电池壳体1和盖板2装配并固定，电池壳体1和盖板2之间形成待焊接的缝隙；然后激光沿着待焊接的缝隙焊接，在缝隙中还放置有焊材，焊接时通过调整能量输入形成两个不同焊接强度的焊接区域。

具体的，激光沿着待焊接的缝隙焊接时局部调整能量输入(金属吸收能量) 的大小，能量输入(金属吸收能量)的大小不同，焊接强度就不同，激光沿着待焊接的缝隙焊接时，分别对缝隙大能量输入和小能量输入，在焊接区域形成焊接强度较大的第一焊接区域31，第一焊接区域31用于壳体1与盖板2之间的主要连接，和焊接强度较小的第二焊接区域32，第二焊接区域32用于壳体与盖板之间的次要连接，当电池内部气压异常增大时，第二焊接区域32主要用于电池内部泄压，从而防止电池爆炸。

在本实施例中，焊接强度的影响因素包括入射角度、激光能量、焊接相对速度、工件相对激光焦距或激光类型等，具体的，焊接强度的大小可以通过以下但不仅限于以下方式实现：

(1)设置激光入射角度的变化，通过激光焊接时工艺调整激光入射角度，在指定区域上实现大小不同的能量输入密度，入射角度越大，激光入射能量密度越小，单位面积输入能量越小，焊接区域熔深越小，焊接强度就越低；反之，焊接强度就越高；

(2)设置激光入射能量的变化，可以通过程序控制，在指定区域上实现大小不同的能量输入，单位面积输入能量越小，焊接区域熔深越小，焊接强度就越低；反之，焊接强度就越高；

(3)设置工件移动速度的变化，可以通过程序控制工件相对激光的移动速度，在指定区域上实现大小不同的能量输入密度，激光入射能量密度越小，单位面积输入能量越小，焊接区域熔深越小，焊接强度就越低；反之，焊接强度就越高；

(4)设置工件相对激光焦距的变化，可以通过程序控制激光或工件相对距离，在指定区域上实现大小不同的能量输入，单位面积输入能量越小，焊接区域熔深越小，焊接强度就越低；反之，焊接强度就越高；

在实施例中，一方面，第一焊接区域31能量输入大，焊接较深，可以充分焊满缝隙，增加焊接强度，另一方面，第二焊接区域32能量输入小，焊接在浅层，可以满足焊接的强度和缝隙的兼容性要求(使焊材填满缝隙)。

在本实用新型的一些实施例中，还可以使用不同的激光类型来调整焊接强度，优选脉冲激光焊接和/或连续激光焊接。

一种锂离子电池，包括如上所述的锂离子电池防爆结构。

一种锂离子电池防爆结构的应用，包括如上所述的锂离子电池防爆结构和电子产品，电子产品为微型移动穿戴类电子产品，包括但不限于TWS耳机，智能手表，智能眼镜，助听器。

工作原理：在壳体1与盖板2焊接连接时形成两个焊接强度不同的焊接区域，在使用时，第一焊接区域31在壳体1与盖板2之间结构连接和密封时起主要作用，第二焊接区域32在壳体1与盖板2之间结构连接和密封时起次要作用，当电池内部气压异常增大时，第一焊接区域31还是用于壳体1与盖板2之间结构连接和密封，但是由于第二焊接区域32的焊接强度小于第一焊接区域31的焊接强度，第二焊接区域32首先达到结构连接分离的阈值，壳体1与盖板2在第二焊接区域32的连接部分分离，第二焊接区域32的密封性受电池内部气压影响，第二焊接区域32密封性会被破坏形成排气出口，将电池内部的气压释放，防止了电池的爆炸，且第一焊接区域31由于焊接强度大，在第一焊接区域31，壳体1和盖板2之间的连接不会被破坏，在电池内部气压异常增大时，防止盖板2飞出，避免了电池内部卷芯爆炸飞溅，具有可控可调的防爆泄压功能。另外，通过对第一焊接区域31的面积和/或长度与第二焊接区域32的面积和/或长度进一步细化，提高了壳1体和盖板2之间在第一焊接区域31连接的牢固性。通过在制备时控制盖板2与壳体1之间的焊接强度，无需增加额外的结构空间和制造工序，便于加工制造且制造成本低。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种锂离子电池防爆结构，其特征在于：包括壳体(1)和盖板(2)；

所述壳体(1)包括底部(11)和环绕所述底部(11)边缘向上延伸的侧壁(12)，所述盖板(2)设置在所述侧壁(12)的上端边缘上，所述壳体(1)的上端边缘与所述盖板(2)的边缘焊接连接，所述壳体(1)的上端边缘与所述盖板(2)的边缘之间形成焊接区域(3)，所述焊接区域包括第一焊接区域(31)和第二焊接区域(32)，所述第一焊接区域(31)的焊接强度大于所述第二焊接区域(32)的焊接强度，且所述第一焊接区域(31)的连接强度大于所述第二焊接区域(32)的连接强度。

2.如权利要求1所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述第一焊接区域(31)的面积和/或长度大于所述第二焊接区域(32)的面积和/或长度。

3.如权利要求2所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述第一焊接区域(31)的面积和/或长度与所述第二焊接区域(32)的面积和/或长度占比范围为1:4-4:1。

4.如权利要求3所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述第一焊接区域(31)和所述第二焊接区域(32)均为圆弧状，所述第一焊接区域(31)与所述第二焊接区域(32)整合形成环状结构，所述壳体(1)的上端边缘与所述盖板(2)的边缘均与所述环状结构相配合。

5.如权利要求1所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述焊接为激光焊接。

6.如权利要求5所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述第一焊接区域(31)激光焊接的能量输入大于所述第二焊接区域(32)激光焊接的能量输入。

7.如权利要求5所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述激光焊接类型为脉冲激光焊接和/或连续激光焊接。

8.如权利要求1所述的锂离子电池防爆结构，其特征在于：所述壳体(1)和所述盖板(2)的材质均采用金属材质。

9.一种锂离子电池，其特征在于：包括如权利要求1-8任一项所述的锂离子电池防爆结构。

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