CN217955949U - 一种电芯用的防护壳体及电池 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种电芯用的防护壳体及电池。电芯用的防护壳体包括：外壳结构，具有用于收容电芯的容置腔，容置腔由外壳结构的至少一内壁界定；以及检测结构，包括位于容置腔内并呈片状的压力感测片，压力感测片具有压力感测部，压力感测部设定为受压时能够改变至少一电信号；压力感测部对应内壁设置。本实用新型提高了电芯用的防护壳体的压力检测范围，并提高了压力检测的精确度，还提高了压力检测的准确度。

Description

一种电芯用的防护壳体及电池

技术领域

本实用新型属于电池技术领域，尤其涉及一种电芯用的防护壳体及电池。

背景技术

请参阅图1，电池包括电芯2’、包裹在电芯外部的电芯防护层1’以及电芯外壳3’。安装时，首先将电芯2’容置于电芯防护层1’中，然后将电芯2’及电芯防护层1’整体容置于电芯外壳3’内，以通过电芯外壳3’对电芯2’进行防护。

电池在工作时，电芯2’会发生膨胀从而挤压电芯外壳3’。目前通过压力传感器来监测电池的安全状况的方式，通常是在电芯外壳3’上设置单点或多点的压力传感器，通过单点或多点的压力传感器来检测电池的膨胀情况。

但是，由于电池在实际工作过程中的工况较为复杂，发生膨胀变形的位置不一定是提前预估的位置，因此通过单点或多点的压力传感器来检测电芯2’的膨胀情况，往往会存在漏检或检测结果不准确的现象。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种电芯用的防护壳体，旨在解决如何检测自身受到的压力，并提高压力检测的范围和检测的准确度的问题。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：

第一方面，提供一种电芯用的防护壳体，能够配合电芯使用，所述电芯用的防护壳体包括：

外壳结构，具有用于收容所述电芯的容置腔，所述容置腔由所述外壳结构的至少一内壁界定；以及

检测结构，包括位于所述容置腔内并呈片状的压力感测片，所述压力感测片具有压力感测部，所述压力感测部设定为受压时能够改变至少一电信号；所述压力感测部对应所述内壁设置。

在一些实施例中，所述检测结构还包括数据采集器，所述压力感测片还包括与所述压力感测部电性连接的信号传输部，所述数据采集器与所述信号传输部相对接并通过所述信号传输部获取所述压力感测部的电信号并将所述电信号向外传输。

在一些实施例中，所述信号传输部设有信号触点，所述数据采集器设有与所述信号触点相对应的对接触点，所述外壳结构开设有与所述信号触点相对应的通孔，所述通孔贯穿所述容置腔与所述外壳结构的外表面；

所述数据采集器设置在所述外壳结构的外表面，所述对接触点穿设于所述通孔并与所述信号触点电性连接以实现与所述信号传输部电性连接。

在一些实施例中，至少两所述内壁界定所述容置腔，所述压力感测部对应所述内壁中表面积最大的内壁设置。

在一些实施例中，所述信号传输部与所述压力感测部对应同一内壁的不同区域设置；或所述信号传输部与所述压力感测部分别对应不同的内壁设置。

在一些实施例中，所述检测结构还包括弹性膜，所述弹性膜对应所述压力感测部设置，所述弹性膜夹设于压力感测部与所述内壁之间，或所述压力感测部夹设于所述弹性膜与所述内壁之间。

在一些实施例中，所述容置腔的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形中的任意一种。

在一些实施例中，所述容置腔的横截面形状为多边形，所述内壁的两相对端均开设有定位槽，所述压力感测部的两端分别卡设于两所述定位槽内。

第二方面，本申请实施例的另一目的还在于提供一种电池，其包括电芯、包裹所述电芯的防护层以及如上所述的电芯用的防护壳体，所述电芯和所述防护层均位于所述容置腔内，所述压力感测部设置在所述内壁与所述电芯之间。

在一些实施例中，所述电芯具有多个外表面，所述压力感测部至少与所述电芯最大的外表面之一对应设置。

本申请的有益效果在于：通过将压力感测片置入容置腔内，并与电芯相对设置，压力感测部与电芯之间面与面接触，在电芯发热膨胀时，压力感测部能够对受压位置进行平面式的压力检测，提高了防护壳体的压力检测范围，且面与面之间接触可以避免单点或多点式的漏检，提高了压力检测的精确度，而压力感测部与电芯直接接触，能够使电芯的压力直接传递至压力感测部，提高了压力检测的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性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申请的一些实施例，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它的附图。

图1是现有技术中电芯、电芯防护层和电芯外壳的爆炸示意图；

图2是本申请实施例提供的防护壳体的立体结构示意图；

图3是图2的防护壳体的爆炸示意图；

图4是图2的另一实施例中的壳本体的立体结构示意图；

图5是图4的再一实施例中的壳本体的剖视示意图；

图6是本申请又一实施例中压力感测部和信号传输部共面设置的剖视示意图；

图7是本申请又一实施例中压力感测部和信号传输部非共面设置的剖视示意图。

其中，图中各附图标记：

100、防护壳体；10、外壳结构；11、壳本体；111、容置腔；112、通孔；113、限位凹槽；114、定位槽；20、检测结构；21、压力感测片；22、数据采集器；211、压力感测部；212、信号传输部；2121、信号触点；221、对接触点；101、电芯；

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”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，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申请的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图2至图4，本申请实施例提供了一种电芯用的防护壳体100，电芯用的防护壳体100能够配合目标物使用，其中，目标物的体积可变；当目标物发生膨胀时会挤压电芯用的防护壳体100，电芯用的防护壳体100能够检测所受挤压力的大小。可以理解的是，目标物可以为气囊，气囊在充气过程中，体积发生增大；在放气的过程中，体积缩小。请同时参阅图6，本实施例中，目标物为电芯101，电芯101在工作过程中会发生发热膨胀，从而使自身的体积增大。

请参阅图2至图4，可选地，电芯用的防护壳体100包括外壳结构10和检测结构20。外壳结构10具有用于收容电芯101的容置腔111。容置腔11由外壳结构10的至少一内壁界定。可以理解的是，外壳结构10的多个内壁共同界定容置腔111，且容置腔111还可以具有开口，以供电芯101置入容置腔111。可选地，外壳结构10由高强度的材料制成，比如金属材料，能够在受压时发生较小的塑性变形。本实施例中的外壳结构10电芯用的防护壳体由铝合金制成，铝合金具有质量轻、强度高以及耐蚀性能好等特点。容置腔111的形状与电芯101的形状适配，即容置腔111的轮廓与电芯101的外轮廓相适配且电芯101完全收容于容置腔111内。安装时，将电芯101整体置于容置腔111内以通过外壳结构10对电芯101进行防护。

请参阅图2至图4，可选地，检测结构20包括位于容置腔111并呈片状的压力感测片21。压力感测片21具有压力感测部211，压力感测部211设定为受压时能够改变至少一电信号；压力感测部211对应内壁设置。可以理解的是，压力感测部211可以通过胶粘的方式连接至内壁，从而在电芯101的膨胀过程中，能够抵接并朝内壁压紧压力感测部211。压力感测片21整体呈薄膜状，能够使压力感测部211贴合容置腔111的内壁，从而便于压力感测部211与电芯101的外表面进行面对面的抵接。

请参阅图2至图4，压力感测部211能够将受到的压力信号转化成电信号。可选地，电芯101处于体积增大的状态时，电芯101的一侧表面朝容置腔111的内壁挤压至少部分压力感测部211，压力感测部211受压时会改变至少一个电信号。本实施例中，电芯101在工作状态时，产生发热膨胀的现象，电芯101的一侧外表面全部覆盖压力感测部211，并朝容置腔111的内壁压紧压力感测部211。可以理解的是，压力感测部211将电芯101的压力信号转化成电信号，电信号可以为电流信号、电容信号、电压信号或电阻信号。

请参阅图2至图4，通过将压力感测片21置入容置腔111内，并与电芯101相对设置，压力感测部211与电芯101之间面与面接触，在电芯101发热膨胀时，压力感测部211能够对受压位置进行平面式的压力检测，提高了电芯用的防护壳体100的压力检测范围，且面与面之间接触可以避免单点或多点式的漏检，提高了压力检测的精确度，而压力感测部211与电芯101直接接触，能够使电芯101的压力直接传递至压力感测部211，提高了压力检测的准确度。

可选地，压力感测片21为薄膜式压力传感器。薄膜压力传感器是利用现代薄膜制备技术，在金属弹性基体上沉积薄膜应变电阻，因其具有精度高、蠕变性好、抗干扰力强等性能，目前已被广泛的运用在航空航天、机械制造、土木采矿等相关领域的压力测量。薄膜压力传感器厚度低至几百纳米到几十微米，可直接在被测零件表面制膜而不影响设备内部环境，制作简单，有利于实现结构/感知一体化制造。请参阅图2至图4，可选地，压力感测片21可以适合各种复杂表面，可以弯曲和折叠。压力感测片21的压力感测部211对应电芯101易膨胀的表面设置，压力感测部211可以覆盖该表面的全部，也可以只覆盖部分。

请参阅图2至图4，在一些实施例中，检测结构20还包括连接外壳结构10的数据采集器22，压力感测片21还包括与压力感测部211电性连接的信号传输部212，数据采集器22与信号传输部212相对接并通过信号传输部212获取压力感测部211的电信号并将电信号向外传输。

可选地，压力感测片21还包括由柔性材料制成的薄膜、铺设于薄膜的压力感测部211以及连接压力感测部211并铺设于薄膜的信号传输部212。可选地，薄膜作为压力感测片21中的弹性基体，可以为压力感测部211和信号传输部212提供承载和支撑。压力感测部211和信号传输部212分别设置于薄膜的不同位置。压力感测部211和信号传输部212均贴合并连接容置腔111的内壁，压力感测区位于压力感测部211，信号传输部212能够从压力感测部211接收电信号并将电信号向数据采集器22传输。

在一些实施例中，信号传输部212设有信号触点2121，数据采集器22设有与信号触点2121相对应的对接触点221，外壳结构10开设有与信号触点2121相对应的通孔112，通孔112贯穿容置腔111与外壳结构10的外表面；

数据采集器22设置在外壳结构10的外表面，对接触点221穿设于通孔112并与信号触点2121电性连接以实现与信号传输部212电性连接。信号传输部212用于与数据采集器22相对接以将压力感测部211的电信号传输至数据采集器22，数据采集器22接收这些电信号并将其转换为压力数据后传输至外部设备，或数据采集器22接收这些电信号后直接传输至外部设备。

请参阅图2至图4，可以理解的是，通孔112间隔布置多个，数据采集器22设置有多个对接触点221，各对接触点221均通过对应的通孔112而电性连接信号传输部212。信号传输部212凸设有与对接触点221电接的信号触点2121，信号触点2121具体可以是铜镀金的圆形信号触点2121阵列，数据采集器22的对接触点221与信号触点2121一一对接，当数据采集器22的对接触点221与信号传输部212的信号触点2121完成对接后，往通孔112处注入密封胶以密封通孔112。当信号传输部212的信号触点2121与数据采集器22的对接触点221相接触时，能够实现压力感测片21与数据采集器22之间的信号传输。信号触点2121与对接触点221之间通过焊接的方式实现固定连接，各对接触点221分别焊接对应的信号触点2121，焊点一方面能够连接信号触点2121及对接触点221，另一方面能够导通信号触点2121及对接触点221，以实现信号触点2121与对接触点221之间的电性连接。

可选地，也可以将信号触点2121设置较长以穿过通孔112与对接触点221相对接；或对接触点221设置较长以穿过通孔112与信号触点2121相对接；或外壳结构10对应信号触点2121的位置做薄一些，这样无需设置较长的信号触点2121或较长的对接触点221。

请参阅图4，在一些实施例中，外壳结构10的外表面开设有限位凹槽113，通孔112开设于限位凹槽113的槽底，数据采集器22至少部分收容于限位凹槽113。通过限位凹槽113可以提高数据采集器22与外壳结构10连接的稳定性。可选地，数据采集器22可以通过粘接、紧固件连接等方式定位在外壳结构10的外部，也可以在外壳结构10的外部设置安装支架用以安装数据采集器22。

在一些实施例中，至少两所述内壁界定所述容置腔111，所述压力感测部211对应所述内壁中表面积最大的内壁设置。可选地，外壳结构10的四个内壁共同界定容置腔111，容置腔111的横截面形状为矩形，压力感测部211对应矩形长边所在的内壁设置，从而可以扩大压力感测部211的检测范围。

在一些实施例中，所述信号传输部212与所述压力感测部211对应同一内壁的不同区域设置；即信号传输部212与压力感测部211共面设置。可选地，信号传输部212和压力感测部211均位于矩形长边所在的表面，从而便于压力感测片21的安装，以及提高压力感测部211的检测范围。

在一些实施例中，所述信号传输部212与所述压力感测部211分别对应不同的内壁设置。即信号传输部212与压力感测部211非共面设置。可选地，压力感测部211均位于矩形长边所在的表面，信号传输部212位于矩形短边所在表面，信号传输部212与压力感测部211呈90度角度设置。

请参阅图2至图4，在一些实施例中，容置腔111的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形中的任意一种。当容置腔111的横截面形状为圆形或椭圆形时，信号传输部212可以位于容置腔111的腔顶，或信号传输部212位于容置腔111的腔底。

可选地，容置腔111的横截面为圆形或椭圆形时，电芯101的形状与容置腔111的形状适配，而将压力感测片21进行弯曲，以适配容置腔111和电芯101的形状。

在一些实施例中，检测结构20还包括弹性膜，弹性膜对应压力感测部211设置，弹性膜夹设于压力感测部211与内壁之间，在压力感测部受压时，弹性膜的弹性形变可以烫平内壁的凹凸不平，使弹力感测部受力均匀，提高压力检测的精确度。

可选地，压力感测部211夹设于弹性膜与内壁之间，弹性膜的弹性形变可以烫平电芯101表面的凹凸不平，使弹力感测部受力均匀，提高压力检测的精确度。

请参阅图5，在一些实施例中，容置腔111的横截面形状为多边形，容置腔111不相邻的两腔壁上均开设有定位槽114，压力感测部211的两端分别卡设于两定位槽114内。可选地，本实施例中容置腔111的横截面形状为矩形，压力感测部211设置于矩形长边所在的表面，从而对容置腔111最大的表面进行压力检测，矩形两短边所在的表面均开设有定位槽114，压力感测部211的两端分别卡设于两定位槽114内，提高了压力感测部211安装的便利性，并提高压力感测片21的稳定性。

由于压力感测片21具有良好的柔韧性，因此当压力感测片21定位在电芯用的防护壳体结构的内表面上时，信号传输部212可以与压力感测部211设置在同侧，也可以成一定角度设置。作为一种实施方式，当压力感测部211需要覆盖电芯101易膨胀表面的全部时，薄膜式压力感测片21定位在外壳上后，信号传输部212与压力感测部211成一定角度设置，并分别位于容置腔111不同的两腔壁上，这样信号传输部212不会占用压力感测部211对应电芯101易膨胀表面的位置，提高压力感测部211的检测范围。

本实用新型还提出了一种电池，该电池包括电芯用的防护壳体100，该电芯用的防护壳体100的具体结构参照上述实施例，由于本采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

请参阅图2至图4，本实施例中的电池为锂电池，通过将压力感测片21设置在容置腔111内，并夹持在电芯101与外壳结构10之间，数据采集器22设置在外壳结构10的外侧。可以理解的，当电芯101膨胀时，电芯101会挤压外壳结构10，由于压力感测片21夹持在电芯101与外壳结构10之间，因此薄膜式压力感测片21也会受到一定的挤压力，而外壳结构10具有一定的强度，受力时塑性形变较小，在压力感测片21受挤压时能够很好的支撑压力感测片21，进而能够较为准确的反馈电芯101的膨胀力大小。而将数据采集器22设置在外壳结构10的外侧能够节省外壳结构10的内部空间，使得电芯101的安装更加紧凑和便利。

在一些实施例中，电池还包括电芯101以及包裹电芯101的防护层，电芯101和防护层均位于容置腔111。

在一些实施例中，外壳结构10包括壳本体11以及连接壳本体11的端盖，容置腔111开设于壳本体11，且壳本体11上还开设有连通容置腔111的开口，端盖盖合开口。

在一些实施例中，电芯101具有多个外表面，压力感测部211至少与电芯101最大的外表面之一对应设置，从而提高对电芯101的压力的监测范围。

以上仅为本申请的可选实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种电芯用的防护壳体，能够配合电芯使用，其特征在于，所述电芯用的防护壳体包括：

外壳结构，具有用于收容所述电芯的容置腔，所述容置腔由所述外壳结构的至少一内壁界定；以及

检测结构，包括位于所述容置腔内并呈片状的压力感测片，所述压力感测片具有压力感测部，所述压力感测部设定为受压时能够改变至少一电信号；所述压力感测部对应所述内壁设置。

2.如权利要求1所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：所述检测结构还包括数据采集器，所述压力感测片还包括与所述压力感测部电性连接的信号传输部，所述数据采集器与所述信号传输部相对接并通过所述信号传输部获取所述压力感测部的电信号并将所述电信号向外传输。

3.如权利要求2所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：所述信号传输部设有信号触点，所述数据采集器设有与所述信号触点相对应的对接触点，所述外壳结构开设有与所述信号触点相对应的通孔，所述通孔贯穿所述容置腔与所述外壳结构的外表面；

所述数据采集器设置在所述外壳结构的外表面，所述对接触点穿设于所述通孔并与所述信号触点电性连接以实现与所述信号传输部电性连接。

4.如权利要求2所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：至少两所述内壁界定所述容置腔，所述压力感测部对应所述内壁中表面积最大的内壁设置。

5.如权利要求4所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：所述信号传输部与所述压力感测部对应同一内壁的不同区域设置；或所述信号传输部与所述压力感测部分别对应不同的内壁设置。

6.如权利要求1所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：所述检测结构还包括弹性膜，所述弹性膜对应所述压力感测部设置，所述弹性膜夹设于压力感测部与所述内壁之间，或所述压力感测部夹设于所述弹性膜与所述内壁之间。

7.如权利要求1-6任意一项所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：所述容置腔的横截面形状为圆形、椭圆形或多边形中的任意一种。

8.如权利要求7所述的电芯用的防护壳体，其特征在于：所述容置腔的横截面形状为多边形，所述内壁的两相对端均开设有定位槽，所述压力感测部的两端分别卡设于两所述定位槽内。

9.一种电池，其特征在于，包括电芯、包裹所述电芯的防护层以及如权利要求1-8任意一项所述的电芯用的防护壳体，所述电芯和所述防护层均位于所述容置腔内，所述压力感测部设置在所述内壁与所述电芯之间。

10.如权利要求9所述的电池，其特征在于：所述电芯具有多个外表面，所述压力感测部至少与所述电芯最大的外表面之一对应设置。

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