CN217768448U - 一种电堆壳体及燃料电池电堆 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，公开了一种电堆壳体及燃料电池电堆。该电堆壳体包括外壳、气口端板、弹性组件和连接件：外壳具有相对设置的安装顶壁和安装开口；气口端板能够封闭安装开口，并与外壳形成安装堆芯的空腔；弹性组件一端连接于安装顶壁，另一端用于连接堆芯远离气口端板的一端面；连接件一端连接安装顶壁，另一端连接气口端板。该电堆壳体结构简单，能够在堆芯尺寸变化时还能保证良好的气密性，使用安全性更高。

Description

一种电堆壳体及燃料电池电堆

技术领域

本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电堆壳体及燃料电池电堆。

背景技术

随着新能源汽车普及，动力电池的发展也越来越迅猛。传统锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，锂离子电池在长期的使用过程中，其充放电效率会明显下降，废弃的锂离子电池会对自然环境造成严重的危害，为了克服锂离子电池的上述缺点，研发人员正投入燃料电池的开发。

燃料电池将燃料与氧化剂的化学能通过电化学反应直接转换成电能的发电装置。燃料电池理论上可在接近100％的热效率下运行，具有很高的经济性。此外，燃料电池装置不含或含有很少的运动部件，工作可靠，较少需要维修，且比传统发电机组安静。另外燃料电池的电化学反应清洁、完全，很少产生有害物质。

当环境温度发生变化时，燃料电池堆芯尺寸会发生较大幅度的变化，造成整堆的连接处出现缝隙并造成整堆的气密性下降；而长时间的运行也会造成各密封件的老化，造成整堆密封失效。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电堆壳体，其结构简单，能够在堆芯尺寸变化时还能保证良好的气密性，使用安全性更高。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

该电堆壳体包括外壳、气口端板、弹性组件和连接件：外壳具有相对设置的安装顶壁和安装开口；气口端板能够封闭安装开口，并与外壳形成安装堆芯的空腔；弹性组件一端连接于安装顶壁，另一端用于连接堆芯远离气口端板的一端面；连接件一端连接安装顶壁，另一端连接气口端板。

可选地，弹性组件包括弹性件和浮动板，浮动板用于连接堆芯远离气口端板的一端面，弹性件一端连接安装顶壁的内壁面，另一端连接浮动板。

可选地，安装顶壁的内壁面上凹设有安装凹槽，弹性件插接于安装凹槽内。

可选地，弹性组件还包括导向柱，安装凹槽内部底壁面凹设有导向孔；导向柱插接于弹性件内部，导向柱一端固接于浮动板上，另一端插入导向孔内，并与导向孔滑动连接。

可选地，连接件包括拉杆，拉杆一端固接于安装顶壁的内壁面，另一端固接于气口端板。

可选地，连接件包括连接螺栓，安装顶壁上开设有螺栓通孔，连接螺栓能够穿过螺栓通孔并与拉杆螺纹连接。

可选地，安装顶壁的外壁面上凹设有容纳部，连接螺栓远离气口端板的一端不高于容纳部远离螺栓通孔的端口。

可选地，容纳部内填充有防水胶。

可选地，连接件设置有多个，多个连接件间隔分布。

本实用新型的另一个目的在于提供一种燃料电池电堆，该电堆包括如上述任一方案所述的电堆壳体，还包括堆芯，堆芯安装于外壳内部。

有益效果：

通过将外壳设置成一端开口、另一端封闭的形式，并使用气口端板封闭安装开口，在外壳内部放置堆芯时，堆芯与封闭的安装顶壁间具有弹性组件，能够在堆芯膨胀时起到缓冲作用，容纳堆芯的膨胀体积，防止气口端板在受力过大时出现密封性能下降的现象；同时，使用连接件将气口端板与安装顶壁固定连接，能够在堆芯膨胀时始终拉紧该气口端板，防止气口端板脱落，提高了电堆壳体的密封性能，降低泄露风险。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式提供的电池的示意图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的电池的剖面；

图3是图2中A处的局部放大图。

图中：

100、外壳；110、安装顶壁；111、安装凹槽；112、导向孔；121、容纳部；

200、堆芯；210、绝缘膜；

300、气口端板；310、安装通孔；

400、弹性组件；410、弹性件；420、浮动板；430、导向柱；

500、连接件；510、拉杆；520、连接螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本实施例中，该堆芯200为燃料电池的电芯，在其它可选的实施例中，本领域技术人员可以根据具体需求选取所需的电芯，此处不作具体限制。

请参考图1和图2，本实施例中，该电堆壳体包括外壳100、气口端板300、弹性组件400和连接件500：外壳100具有相对设置的安装顶壁110和安装开口；气口端板300能够封闭安装开口，并与外壳100形成安装堆芯200的空腔；弹性组件400一端连接于安装顶壁110，另一端用于连接堆芯200远离气口端板300的一端面；连接件500一端连接安装顶壁110，另一端连接气口端板300。

本实施例通过将外壳100设置成一端开口、另一端封闭的形式，并使用气口端板300封闭安装开口，在外壳100内部放置堆芯200时，堆芯200与封闭的安装顶壁110间具有弹性组件400，能够在堆芯200膨胀时起到缓冲作用，容纳堆芯200的膨胀体积，防止气口端板300受力过大导致的密封性能下降；同时，使用连接件500将气口端板300与安装顶壁110固定连接，能够在堆芯200膨胀时始终拉紧该气口端板300，防止气口端板300脱落，提高了电池的密封性能，降低泄漏风险。

请继续参考图1，具体地，连接件500包括拉杆510，拉杆510一端固接于安装顶壁110的内壁面，另一端固接于气口端板300。通过拉杆510将气口端板300连接于安装顶壁110上，在内部堆芯200发生膨胀时，拉杆510能够提供拉力，将气口端板300始终拉紧，防止其从安装开口上脱落，提高了该电芯的气密性和安装稳定性。

进一步地，连接件500还包括连接螺栓520，安装顶壁110上开设有螺栓通孔(图中未示出)，连接螺栓520能够穿过螺栓通孔并与拉杆510螺纹连接。通过连接螺栓520和拉杆510，能够将安装开口与气口端板300组合安装，将堆芯200压装于安装顶壁110与气口端板300之间，提高了安装的稳定性，还便于拆卸气口端板300，便于对内部堆芯200进行维护和更换。

可选地，安装顶壁110的外壁面上凹设有容纳部121，连接螺栓520远离气口端板300的一端不高于容纳部121远离螺栓通孔的端口。通过容纳部121的设置，可以使得在安装连接螺栓520时，防止连接螺栓520总安装顶壁110外壁面上凸出，防止该连接螺栓520剐蹭外部设备，提高了该电堆壳体使用时的安全性。

可选地，容纳部121内填充有防水胶。在安装连接螺栓520时，使用到了垫片，提高了安装的稳定性。而该防水胶一方面能够使得连接螺栓520与螺栓通孔密封连接，防止漏气或进水损坏内部堆芯200，另一方面能够将连接螺栓520、垫片粘接于容纳部121上。当然，本领域技术人员还可使用焊接的方式将连接螺栓520与该容纳部121密封固定连接。

可选地，连接件500设置有多个，多个连接件500间隔分布。在本实施例中，多个连接件500围设于堆芯200相对的两侧面，每一侧各设置有四个连接件500，四个连接件500间隔设置。多个连接件500的设置进一步提高了安装的稳定性，能够防止气口端板300与安装开口的连接处出现缝隙，提高了该电堆壳体的气密性。

请参考图2和图3，在本实施例中，弹性组件400包括弹性件410和浮动板420，浮动板420用于连接堆芯200远离气口端板300的一端面，弹性件410一端连接安装顶壁110的内壁面，另一端连接浮动板420。本实施例中的弹性件410为弹簧，具体选取为碟簧，碟簧具有负荷大、行程短、所需空间小、组合使用方便、维修换装容易和安全性高的优点。通过浮动板420的设置，能够防止弹性件410直接与堆芯200接触，防止弹性件410将堆芯200损伤，提高了该电堆壳体的使用安全性。

可选地，安装顶壁110的内壁面上凹设有安装凹槽111，弹性件410插接于安装凹槽111内。该安装凹槽111能够将弹性件410进行限位，防止弹性件410在受力时在安装顶壁110的内壁面上出现滑动的现象，提高了堆芯200与安装顶壁110之间弹性连接的稳定性和可靠性。

可选地，弹性组件400还包括导向柱430，安装凹槽111内部底壁面凹设有导向孔112；导向柱430插接于弹性件410内部，导向柱430一端固接于浮动板420上，另一端插入导向孔112内，并与导向孔112滑动连接。在堆芯200膨胀时，弹性件410被压缩，该导向柱430能够使得弹性件410的运动更加平稳，起到导向作用。这样设置的弹性组件400，其结构简单、性能可靠，并且占据空间较小，提高了电池的空间利用率；并且减少了装配零件的数量，提高电池的装配效率，降低制造成本。

本实施例中的弹性组件400，其内包括有多个间隔分布的弹性件410，本实施例中设置为3个，多个弹性件410一一对应插设于浮动板420上的多个导向柱430上。现有的电池设计中，堆芯200和端板之间的碟簧等弹性部件为独立设计的，其占据空间较大，造成电芯整堆的空间利用率降低，本实施例中的弹性组件将多个弹性件410和浮动板420集成组装，以实现弹性连接的功能，增大了使用该堆芯壳体的电池的空间利用率。

具体地，气口端板300与堆芯200的连接处贴设有绝缘膜210，绝缘膜210用于将堆芯200与气口端板300绝缘，防止堆芯200漏电损坏外部设备。

本实施例中的电堆壳体用于封装堆芯200，以制成包括该电堆壳体的电池。该电池具有上述任一方案所述的电堆壳体所产生的有益效果。本实施例还提供一种燃料电池电堆，该燃料电池电堆包括如上述任一方案所述的电堆壳体，还包括堆芯200，堆芯200安装于外壳100内部。该燃料电池电堆可用于向电子设备供电，该电子设备可以是电动汽车、电动自行车等使用电力作为驱动力的交通工具，本领域技术人员可根据用电设备的领域选取该燃料电池电堆的使用场景，本实施例不作具体限制。

下面详细介绍本实施例中该电池的组装过程：

首先堆叠组装堆芯200，然后将集流板、气口端板300(已经贴设绝缘膜210)依次安装于堆芯200的一端，使得堆芯200的极柱伸出安装通孔310；然后在堆芯200的另一端依次安装集流板和弹性组件400，随后将上述组合体放置于外壳100内，并将拉杆510一端抵接安装顶壁110，另一端固定连接气口端板300；随后将连接螺栓520安装于螺栓通孔内，拧紧螺栓后填充防水胶，从而将拉杆510固定于安装顶壁110上，并压装完成；最后安装CVP、CVM等部件，再安装壳体侧盖、顶盖等，完成外壳100的密封装配。安装上述零部件时，本领域技术人员可根据具体需求选取夹具和定位组件，以满足生产制造电池所需的定位精度要求。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电堆壳体，其特征在于，包括：

外壳(100)，所述外壳(100)具有相对设置的安装顶壁(110)和安装开口；

气口端板(300)，所述气口端板(300)能够封闭所述安装开口，并与所述外壳(100)形成安装堆芯(200)的空腔；

弹性组件(400)，所述弹性组件(400)一端连接于所述安装顶壁(110)，另一端用于连接所述堆芯(200)远离所述气口端板(300)的一端面；

连接件(500)，所述连接件(500)一端连接所述安装顶壁(110)，另一端连接所述气口端板(300)。

2.根据权利要求1所述的电堆壳体，其特征在于，所述弹性组件(400)包括弹性件(410)和浮动板(420)，所述浮动板(420)用于连接所述堆芯(200)远离所述气口端板(300)的一端面，所述弹性件(410)一端连接所述安装顶壁(110)的内壁面，另一端连接所述浮动板(420)。

3.根据权利要求2所述的电堆壳体，其特征在于，所述安装顶壁(110)的内壁面上凹设有安装凹槽(111)，所述弹性件(410)插接于所述安装凹槽(111)内。

4.根据权利要求3所述的电堆壳体，其特征在于，所述弹性组件(400)还包括导向柱(430)，所述安装凹槽(111)内部底壁面凹设有导向孔(112)；所述导向柱(430)插接于所述弹性件(410)内部，所述导向柱(430)一端固接于所述浮动板(420)上，另一端插入所述导向孔(112)内，并与所述导向孔(112)滑动连接。

5.根据权利要求1所述的电堆壳体，其特征在于，所述连接件(500)包括拉杆(510)，所述拉杆(510)一端固接于所述安装顶壁(110)的内壁面，另一端固接于所述气口端板(300)。

6.根据权利要求5所述的电堆壳体，其特征在于，所述连接件(500)包括连接螺栓(520)，所述安装顶壁(110)上开设有螺栓通孔，所述连接螺栓(520)能够穿过所述螺栓通孔并与所述拉杆(510)螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的电堆壳体，其特征在于所述安装顶壁(110)的外壁面上凹设有容纳部(121)，所述连接螺栓(520)远离所述气口端板(300)的一端不高于所述容纳部(121)远离所述螺栓通孔的端口。

8.根据权利要求7所述的电堆壳体，其特征在于，所述容纳部(121)内填充有防水胶。

9.根据权利要求5-8任意一项所述的电堆壳体，其特征在于，所述连接件(500)设置有多个，多个所述连接件(500)间隔分布。

10.一种燃料电池电堆，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的电堆壳体，还包括堆芯(200)，所述堆芯(200)安装于所述外壳(100)内部。

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