CN219419256U - 一种电池单体的保护装置、电池单体、储能装置及用电设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种电池单体的保护装置，其中壳体包括内腔和开口，内腔包括依次设置的第二容纳腔和第一容纳腔，第一容纳腔的两相对端分别连通开口和第二容纳腔，第一容纳腔和第二容纳腔之间形成朝向开口的第一台阶面；端盖连接壳体且包括依次设置的第一盖体部、第二盖体部和第三盖体部，第一盖体部和第二盖体部之间具有朝向第一台阶面的第二台阶面，第三盖体部横截面的外轮廓所围区域的面积，小于或等于第二盖体部横截面的外轮廓所围区域的面积；第一盖体部容纳于第一容纳腔且封盖开口，第二盖体部和第三盖体部容纳于第二容纳腔。这样本申请装置能够提高装配质量和装配效率。本申请装置还公开一种电池单体、储能装置及用电设备。

Description

一种电池单体的保护装置、电池单体、储能装置及用电设备

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池单体的保护装置、电池单体、储能装置及用电设备。

背景技术

相关技术中，电池的相关部件需要通过壳体进行包裹保护，而壳体通常需要端盖对其进行封盖，常用的方式包括端面焊接、周面焊接等，以实现彼此的连接，其中，周面焊接较之端面焊接来说，由于端盖是收容在壳体内的，这样将被壳体约束位置，从而使端盖相对于壳体具有更好的同轴度，尺寸精度和装配质量更高。

虽然周面焊接能够提高尺寸精度和装配质量，但是为保证焊接质量，需要壳体的内壁面和端盖的周面之间的间隙较小，这样端盖装入壳体较为困难，需要依靠校准夹具或者操作者的经验等，来进行两者之间的位置校正，才能实现端盖入壳，进而导致装配效率降低。

综上，对于壳体和端盖的连接来说，如何兼顾装配质量和装配效率，是目前有待解决的问题。

实用新型内容

本申请公开一种电池单体的保护装置、电池单体、储能装置及用电设备，以解决相关技术中电池单体如何兼顾装配质量和装配效率的问题。

第一方面，本申请公开一种电池单体的保护装置，包括：壳体，壳体包括内腔和开口，内腔包括朝第一方向依次设置的第二容纳腔和第一容纳腔，第一方向为壳体的高度方向，第一容纳腔的两相对端分别连通开口和第二容纳腔，第一容纳腔的底部具有连通第二容纳腔的第一腔口，壳体在第一容纳腔的底部形成围绕第一腔口的第一台阶面；端盖，端盖连接壳体，端盖包括依次设置的第一盖体部、第二盖体部和第三盖体部，第一盖体部中用于设置第二盖体部的一端，具有围绕第二盖体部的第二台阶面，第三盖体部朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，小于或等于第二盖体部朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积；第一盖体部容纳于第一容纳腔，且封盖开口，第一台阶面和第二台阶面相互接触，第二盖体部和第三盖体部容纳于第二容纳腔。

可选地，第二盖体部具有朝第一方向的第二截面，第二盖体部在远离第一盖体部的任意两个不同高度位置所形成的第二截面的面积相等。

可选地，第三盖体部朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，朝远离第二盖体部的方向逐渐减小。

可选地，第三盖体部为设于端盖背离第一盖体部一侧的倒圆角或者倒斜角。

可选地，第一容纳腔和第一盖体部满足：H1≥P1；其中，H1为第一容纳腔的高度，P1为第一盖体部的厚度，第一容纳腔的高度方向，第一盖体部的厚度方向均为第一方向。

可选地，第一容纳腔满足：H1≥0.4mm；其中，H1为第一容纳腔的高度，第一容纳腔的高度方向为第一方向。

可选地，第一台阶面满足：0.1mm≤T1≤0.25mm；其中，T1为第一台阶面的宽度，第一台阶面的宽度方向与第一方向垂直。

第二方面，本申请提出一种电池单体，包括保护装置。

第三方面，本申请公开一种储能装置，包括电池单体。

第四方面，本申请公开一种用电设备，包括储能装置，储能装置用于为用电设备供电。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

本申请对保护装置进行结构优化，具体为设置保护装置包括：壳体，壳体包括内腔和开口，内腔包括朝第一方向依次设置的第二容纳腔和第一容纳腔，第一方向为壳体的高度方向，第一容纳腔的两相对端分别连通开口和第二容纳腔，第一容纳腔的底部具有连通第二容纳腔的第一腔口，壳体在第一容纳腔的底部形成围绕第一腔口的第一台阶面；端盖，端盖连接壳体，端盖包括依次设置的第一盖体部、第二盖体部和第三盖体部，第一盖体部中用于设置第二盖体部的一端，具有围绕第二盖体部的第二台阶面，第三盖体部朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，小于或等于第二盖体部朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积；第一盖体部容纳于第一容纳腔，且封盖开口，第一台阶面和第二台阶面相互接触，第二盖体部和第三盖体部容纳于第二容纳腔。

这样在第一方面，由于端盖是收容在壳体内的，这样壳体就形成对端盖的位置约束，防止端盖相对于壳体出现横向错位等误差，从而提高了装配精度，保证装配质量。上述的壳体高度方向可以理解为纵向，则该横向可以理解为朝水平方向，上述横向错位可以理解为端盖朝水平方向横移导致的错位。

在第二方面，由于第二盖体部相对于第一盖体部的尺寸规格更小，以及第一容纳腔相对于第二容纳腔的开口尺寸更大，这样在组装时，第二盖体部便形成对端盖的导向作用，具体来说，第二盖体部可以较为容易的通过第一容纳腔并进入第二容纳腔，从而方便端盖装入壳体，无需耗费时间成本进行孔位对准，从而提高本申请装置的组装效率。

在第三方面，第三盖体部用于实现对第二盖体部的导向作用，具体来说，第二盖体部对第一盖体部进行导向，使第一盖体部较为容易的容纳于第一容纳腔，而第三盖体部则对第二盖体部进行导向，使第二盖体部较为容易的容纳于第二容纳腔，进一步提高本申请装置的装配效率。

综上，本申请装置能够提高装配质量和装配效率，从而降本增效。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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他的附图。

图1为本申请公开的一种保护装置的结构图；

图2为本申请公开的一种壳体的结构图；

图3为本申请公开的一种端盖的结构图。

附图标记说明：

100-壳体、

110-第一容纳腔、120-第二容纳腔、101-第一台阶面、

200-端盖、

210-第一盖体部、220-第二盖体部、230-第三盖体部、201-第二台阶面。

具体实施方式

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

在本实用新型中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第二”、“第一”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

相关技术中，通过壳体实现对电池内相关部件的收容和保护，而壳体和端盖之间则通过焊接，实现对壳体的密封。而常用的焊接方式则包括端面焊接和周面焊接。

其中，周面焊接较之端面焊接来说，由于周面焊接是将端盖收容在壳体内在进行焊接，以通过端盖的周面和壳体的内壁面相互朝向实现位置约束，故端盖相对于壳体具有更好的同轴度，从而提高尺寸精度。

虽然周面焊接能够提高尺寸精度和装配质量，但是需要壳体的内壁面和端盖的周面之间的间隙较小，这样端盖装入壳体较为困难，需要依靠校准夹具或者操作者的经验等，来进行两者之间的位置校正，进而导致装配效率降低。

综上，相关技术中端盖和壳体之间的组装无法兼顾装配质量和装配效率，为此，遂产生本申请技术方案，下面结合图1～图3进行阐述。

本申请公开一种电池单体的保护装置，包括：壳体100和端盖200。电池单体可以是圆柱形电池，或者方形电池等。

其中，壳体100用于收容电池单体的电芯、转接件等部件，并注入电解液以浸润电芯。壳体100包括内腔和开口，内腔包括朝第一方向依次设置的第二容纳腔120和第一容纳腔110，第一方向为壳体100的高度方向，第一容纳腔110的两相对端分别连通开口和第二容纳腔120，第一容纳腔110的底部具有连通第二容纳腔120的第一腔口，壳体100在第一容纳腔110的底部形成第一台阶面101；即第二容纳腔120的开口尺寸大于第一容纳腔110，以使内腔形成位于壳体100的开口位置的台阶结构。

端盖200连接壳体100，比如采用焊接、粘接、螺纹连接、过盈配合等方式实现连接，从而使端盖200实现对壳体100的密封。端盖200可以包括依次设置的第一盖体部210、第二盖体部220和第三盖体部230，第一盖体部210中用于设置第二盖体部220的一端，具有围绕第二盖体部220的第二台阶面201；即第一盖体部210的尺寸大于第二盖体部220，以使端盖200形成台阶结构。第三盖体部230朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，小于或等于第二盖体部220朝第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积。

第一盖体部210容纳于第一容纳腔110，且封盖开口，从而实现密封壳体100。第一台阶面101和第二台阶面201相互接触，从而使壳体100实现对端盖200朝壳体100高度方向的限位。第二盖体部220和第三盖体部230容纳于第二容纳腔120。

这样在第一方面，由于端盖200是收容在壳体100内的，这样壳体100就形成对端盖200的位置约束，防止端盖200相对于壳体100出现横向错位等误差，从而提高了装配精度，保证装配质量。上述的壳体100高度方向可以理解为纵向，则该横向可以理解为朝水平方向，上述横向错位可以理解为端盖200朝水平方向横移导致的错位。

在第二方面，由于第二盖体部220相对于第一盖体部210的尺寸规格更小，以及第一容纳腔110相对于第二容纳腔120的开口尺寸更大，这样在组装时，第二盖体部220便形成对端盖200的导向作用，具体来说，第二盖体部220可以较为容易的通过第一容纳腔110并进入第二容纳腔120，从而方便端盖200装入壳体100，无需耗费时间成本进行孔位对准，从而提高本申请装置的组装效率。

在第三方面，第三盖体部230用于实现对第二盖体部220的导向作用，具体来说，第二盖体部220对第一盖体部210进行导向，使第一盖体部210较为容易的容纳于第一容纳腔110，而第三盖体部230则对第二盖体部220进行导向，使第二盖体部220较为容易的容纳于第二容纳腔120，进一步提高本申请装置的装配效率。

综上，本申请装置能够提高装配质量和装配效率，从而降本增效。

可选地，壳体100和端盖200焊接相连，第一容纳腔110的内周面和第一盖体部210的外周面相互朝向设置，并且第一容纳腔110的内周面与第一盖体部210的外周面之间预留间隙，以便于在本申请装置的顶部进行激光熔焊实现两者相连，而预留的间隙则可以用于焊料的堆积留存。

可选地，第二盖体部220具有朝第一方向的第二截面，第二盖体部220在远离第一盖体部210的任意两个不同高度位置所形成的第二截面的面积相等。即第二盖体部220为柱形结构，具体来说，如果电池单体为圆柱形电池，则第二截面为圆形，第二盖体部220为圆柱形，如果电池单体为方形电池，则第二截面为矩形，第二盖体部220为方柱形。第二盖体部220的柱形结构设计便于加工成型，也可以对端盖200形成良好的导向作用，便于端盖200入壳。

在另一些可选的实施方案中，第二盖体部220也可以为倒角结构，也便于端盖200较为容易的装入壳体100，此处不再详述。

可选地，对于第三盖体部230的具体结构来说，第三盖体部230可以为柱形结构，这样端盖200形成截面尺寸依次递增的三段式台阶盖结构。第三盖体部230也可以是其他结构，具体来说，第三盖体部230朝所述第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，朝远离第二盖体部220的方向逐渐减小，比如第三盖体部230为设于端盖200背离所述第一盖体部210一侧的倒圆角或者倒斜角，此种结构便于端盖200的加工制造，也便于端盖200入壳。

可选地，第二盖体部220、第三盖体部230均可以是实心体，即第二盖体部220、第三盖体部230朝第一方向的截面为圆形或矩形，第二盖体部220、第三盖体部230也可以是管状空心体，即第二盖体部220、第三盖体部230朝第一方向的截面为环形。

可选地，第一容纳腔110和第一盖体部210满足：

H1≥P1。

其中，H1为第一容纳腔110的高度，P1为第一盖体部210的厚度，第一容纳腔110的高度方向，第一盖体部210的厚度方向均为第一方向。

如此，第一容纳腔110可以形成对第一盖体部210较好的容纳，以增加两者之间的接触面积，以便实现壳体100和端盖200之间的焊接等。同时可以防止第一盖体部210凸出于壳体100外造成磕碰损坏或者降低整体观感。

可选地，第一容纳腔110满足：

H1≥0.4mm。

第一容纳腔110的高度关乎着壳体100的整体强度，在焊接过程中，端盖200将跌落至与壳体100的搭接处，即第一台阶面101上，此时第一台阶面101和第一容纳腔110内周面的交汇位置容易出现应力集中，故需要保证第一容纳腔110足够的高度，以对端盖200形成较好的约束，尤其是第一盖体部210形成较好的约束，从而防止端盖200跌落时发生安全风险。

可选地，第一台阶面101满足：

0.1mm≤T1≤0.25mm；

其中，T1为第一台阶面101的宽度，第一台阶面101的宽度与第一方向垂直。

如上所述，第一台阶面101为与端盖200的接触位置，端盖200跌落时与壳体100的应力集中位置位于第一台阶面101和第一容纳腔110的内周面的交汇处，若第一台阶面101宽度太小，则不具备足够的强度，容易被应力冲击造成损坏。而第一台阶面101宽度太大，则第一容纳腔110的周壁需要设置的很薄，或者减少壳体100的内腔容积，这样会降低壳体100强度，或者减小壳体100内部存储空间。故第一台阶面101宽度按照上述尺寸设置，兼顾壳体100的强度性能以及空间利用率。

本申请还公开一种电池单体，包括上述的保护装置。电池单体可以是方形电池或者圆柱形电池，电池单体的电芯、转接件等可以收容在保护装置内，以避免被磕碰损坏，同时可以向保护装置注入电解液，以浸润电芯。

本申请还公开一种储能装置，包括电池单体。储能装置可以是电池包、电池包组件等。

本申请还公开一种用电设备，包括储能装置。用电设备可以是航天器、船舶、车辆、计算器等，储能装置用于为用电设备供电。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电池单体的保护装置，其特征在于，包括：

壳体(100)，所述壳体(100)包括内腔和开口，所述内腔包括朝第一方向依次设置的第二容纳腔(120)和第一容纳腔(110)，所述第一方向为所述壳体(100)的高度方向，所述第一容纳腔(110)的两相对端分别连通所述开口和所述第二容纳腔(120)，

所述第一容纳腔(110)的底部具有连通第二容纳腔(120)的第一腔口，所述壳体(100)在所述第一容纳腔(110)的底部形成围绕所述第一腔口的第一台阶面(101)；

端盖(200)，所述端盖(200)连接所述壳体(100)，所述端盖(200)包括依次设置的第一盖体部(210)、第二盖体部(220)和第三盖体部(230)，所述第一盖体部(210)中用于设置所述第二盖体部(220)的一端，具有围绕所述第二盖体部(220)的第二台阶面(201)，所述第三盖体部(230)朝所述第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，小于或等于所述第二盖体部(220)朝所述第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积；

所述第一盖体部(210)容纳于所述第一容纳腔(110)，且封盖所述开口，所述第一台阶面(101)和所述第二台阶面(201)相互接触，所述第二盖体部(220)和所述第三盖体部(230)容纳于所述第二容纳腔(120)。

2.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述第二盖体部(220)具有朝所述第一方向的第二截面，

所述第二盖体部(220)在远离所述第一盖体部(210)的任意两个不同高度位置所形成的第二截面的面积相等。

3.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述第三盖体部(230)朝所述第一方向的横截面的外轮廓所围区域的面积，朝远离所述第二盖体部(220)的方向逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的保护装置，其特征在于，所述第三盖体部(230)为设于所述端盖(200)背离所述第一盖体部(210)一侧的倒圆角或者倒斜角。

5.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述第一容纳腔(110)和所述第一盖体部(210)满足：

H1≥P1；

其中，H1为所述第一容纳腔(110)的高度，P1为所述第一盖体部(210)的厚度，所述第一容纳腔(110)的高度方向，所述第一盖体部(210)的厚度方向均为所述第一方向。

6.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述第一容纳腔(110)满足：

H1≥0.4mm；

其中，H1为所述第一容纳腔(110)的高度，所述第一容纳腔(110)的高度方向为所述第一方向。

7.根据权利要求1所述的保护装置，其特征在于，所述第一台阶面(101)满足：

0.1mm≤T1≤0.25mm；

其中，T1为所述第一台阶面(101)的宽度，所述第一台阶面(101)的宽度方向与所述第一方向垂直。

8.一种电池单体，其特征在于，包括权利要求1～7中任一项所述的保护装置。

9.一种储能装置，其特征在于，包括权利要求8所述的电池单体。

10.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求9所述的储能装置，所述储能装置用于对所述用电设备供电。