CN219575769U - 壳体、电池单体、电池及用电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种壳体，壳体的壳壁为外层壳壁及内层壳壁相套设的双层结构，内层壳壁附着于外层壳壁的内表面，外层壳壁由铝制成，内层壳壁由钢制成。由钢制成的内层壳壁的结构强度高，故在内层壳壁的支撑下能够使得上述壳体整体的结构强度更好、耐压能力更强，从而使上述壳体在应用于长度较大的电池时也不易变形。而且，由于内层壳壁相较于由铝制成的外层壳壁具有较好的防腐蚀性能，当电池内部出现微短路的情况时，内层壳壁还能够防止上述壳体因被腐蚀而穿孔。因此，上述壳体能够显著提升电池的安全性。此外，本实用新型还提供一种电池单体、电池及用电装置。

Description

壳体、电池单体、电池及用电装置

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，特别涉及一种壳体、电池单体、电池及用电装置。

背景技术

二次电池一般包括壳体、电极组件及顶盖组件，电极组件收容于壳体内并由顶盖组件进行密封，壳体能够对电极组件起到保护作用。现有的壳体一般为铝制结构，其结构强度有限。随着电池技术的发展，刀片电池等长度较大的电池应运而生。而随着电池的长度增大，壳体的长度也需相应增大。因此，壳体便越容易变形，从而导致电池的安全性较差。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提升电池的安全性的壳体。

一种壳体，所述壳体包括相套设的外层壳壁及内层壳壁，所述内层壳壁附着于所述外层壳壁的内表面，所述外层壳壁由铝制成，所述内层壳壁由钢制成，且所述外层壳壁的壁厚与所述内层壳壁的壁厚的比值为8：3至10：3。

在其中一个实施例中，所述外层壳壁的壁厚为0.1mm至0.5mm，所述内层壳壁的壁厚为0.01mm至0.15mm。

在其中一个实施例中，所述壳体为两端开口的中空结构。

在其中一个实施例中，所述壳体由复合板材弯折并焊接成型，所述复合板材包括相互层叠的铝制层及钢制层，所述铝制层及所述钢制层经弯折后分别构成所述外层壳壁及所述内层壳壁。

在其中一个实施例中，所述复合板材弯折成中空结构，并使所述铝制层的两个边缘相对，且所述复合板材在所述铝制层相对的两个边缘的结合处被焊接。

在其中一个实施例中，所述壳体为一端开口的中空结构。

在其中一个实施例中，所述壳体由复合板材冲压成型，所述复合板材包括相互层叠的铝制层及钢制层，所述铝制层及所述钢制层经冲压后分别构成所述外层壳壁及所述内层壳壁。

上述壳体，其壳壁为外层壳壁及内层壳壁相套设的双层结构，由钢制成的内层壳壁的结构强度高，故在内层壳壁的支撑下能够使得上述壳体整体的结构强度更好、耐压能力更强，从而使上述壳体在应用于长度较大的电池时也不易变形。而且，由于内层壳壁相较于由铝制成的外层壳壁具有较好的防腐蚀性能，当电池内部出现微短路的情况时，内层壳壁还能够防止上述壳体因被腐蚀而穿孔。因此，上述壳体能够显著提升电池的安全性。

此外，本实用新型还提供一种电池单体、电池及用电装置。

一种电池单体，包括：

如上述优选实施例中任一项所述的壳体；

电极组件，收容于所述壳体内；及

顶盖组件，所述顶盖组件密封设置于所述壳体的开口。

一种电池，包括多个如上述优选实施例所述的电池单体。

一种用电装置，包括如上述优选实施例所述的电池单体或电池。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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他的附图。

图1为本实用新型较佳实施例中电池单体的剖视图；

图2为本实用新型较佳实施例中壳体的轴测图及其局部放大图；

图3为图2所示壳体的主视图；

图4为图3所示壳体沿A-A的剖视图及其局部放大图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，除非另有明确的限定。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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

本实用新型公开了一种用电装置、电池及电池单体，上述用电装置包括上述电池或上述电池单体，并能够由上述电池或上述电池单体提供电能。其中，上述用电装置可以是车辆、手机、便携式设备、笔记本电脑、轮船、航天器、电动玩具、电动工具、储能设备、游乐设备、电梯和升降设备等等。车辆可以是燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等；航天器包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等；电动玩具包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具或电动飞机玩具等等；电动工具包括金属切削电动工具、研磨电动工具、装配电动工具和铁道用电动工具，例如，电钻、电动砂轮机、电动扳手、电动螺丝刀、电锤、冲击电钻、混凝土振动器和电刨等等；储能设备可以是储能墙、基站储能、集装箱储能等等；游乐设备可以是旋转木马、跳楼机等等。本申请对上述用电装置不做特殊限制。

对于纯电动汽车而言，上述电池可以作为驱动电源，从而替代化石燃料提供驱动动力。

上述电池可以是电池包或电池模组。当上述电池为电池包时，电池包具体包括电池管理系统(BMS)及多个上述电池单体。多个电池单体之间可通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统进行通讯连接，以组成电池包，上述电池管理系统对各个电池单体的工作状态进行控制和监测。此外，多个电池单体也可先进行串联和/或并联，并与模组管理系统组成电池模组，再由多个电池模组通过串联、并联或者串联与并联混合的方式电连接，并与电池管理系统共同构成电池包。

其中，上述电池包或电池模组中的多个电池单体可安装于箱体、框架、支架等支撑结构上，各个电池单体之间、电池单体与电池管理系统之间可通过汇流部件进行电连接。上述电池单体可以是锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池，其外部轮廓可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状，但均不局限于此。具体在本实施例中，上述电池单体为锂离子方形电池。

请参阅图1，本实用新型较佳实施例中的电池单体10包括壳体100、电极组件200及顶盖组件300。

壳体100为中空结构，其内部具有用于容纳电极组件200、电解液以及其他部件的收容空间。壳体100的至少一端形成有开口(图未标)，通过壳体100的开口能够将电极组件200装入壳体100内。由于本实施例中的壳体100需应用于方形电池，故壳体100的外部轮廓呈长方体形。

电极组件200是电池单体10的核心部件，收容于壳体100内。为了适配壳体100的形状，本实施例中的电极组件200呈扁平状。具体的，电极组件200一般包括裸电芯及绝缘片，绝缘片能够保护裸电芯并在裸电芯与壳体100的内壁之间起到较好的绝缘作用。每个电极组件200可以包括一个或多个裸电芯。裸电芯可以由正极片、负极片及在负极片与正极片之间起绝缘作用的隔膜通过卷绕或叠片的方式成型，通过卷绕成型的裸电芯可压制成扁平状。裸电芯具有分别将正极片及负极片引出的极耳，绝缘片包覆于裸电芯的外周并暴露出极耳。正极片的极耳与负极片的极耳可以位于电极组件200的同一端，也可以位于电极组件200相对的两端。其中，绝缘片的材质可以是聚酰亚胺、聚乙烯及聚偏二氟乙烯等。

顶盖组件300密封设置于壳体100的开口，以在壳体100的内部形成相对封闭的环境，从而将电极组件200与外部环境隔绝。顶盖组件300的形状与壳体100的开口的形状相适配，具体在本实施例中，顶盖组件300大致呈矩形。

其中，顶盖组件300上设置有极柱310，极柱310沿厚度方向贯穿顶盖组件300。而且，极柱310伸入壳体100内的一端与电极组件200的极耳电连接，故极柱310能够作为电池单体10的正极端子或负极端子。具体的，作为正极端子的极柱310可以是铝柱，而作为负极端子的极柱310可以是铜柱。

在本实施例中，壳体100为两端开口的中空结构。因此，顶盖组件300需设置两个，两个顶盖组件300分别用于密封壳体100两端的开口。此时，每个顶盖组件300上仅需设置一个极柱310，电极组件200中正极片的极耳及负极片的极耳也分别位于电极组件200相对的两端。其中，一个顶盖组件300上的极柱310与正极片的极耳连接，从而作为正极端子，而另一个顶盖组件300上的极柱310则与负极片的极耳连接，以作为负极端子。

此外，在另一个实施例中，壳体100为一端开口的中空结构。因此，顶盖组件300仅需设置一个。此时，顶盖组件300上需设置两个极柱310，两个极柱310可分布于顶盖组件300长度方向的两端，而电极组件200中正极片的极耳及负极片的极耳则位于电极组件200同一端。其中，顶盖组件300上的两个极柱310分别与正极片的极耳及负极片的极耳连接，从而分别作为电池单体10的正极端子及负极端子。

顶盖组件300上一般还开设有沿厚度方向贯通的注液孔(图未标)，注液孔一般为圆形孔。在顶盖组件300密封壳体100的开口后，可通过注液孔将电解液注入壳体100内部。注液完成后，一般还将通过激光焊接的方式将注液孔封堵。

此外，顶盖组件300上一般还设置有防爆阀(图未示)。当壳体100内的气体压力超过阈值时，防爆阀便开启以对壳体100内进行泄压，从而防止电池单体10发生爆炸。

显然，在其他实施例中，顶盖组件300上的防爆阀可以省略，而将防爆阀设置于壳体100的侧壁。

请一并参阅图2、图3及图4，壳体100包括外层壳壁110及内层壳壁120，外层壳壁110及内层壳壁120相套设，且内层壳壁120附着于外层壳壁110的内表面。其中，外层壳壁110的内表面指的是朝向壳体100内部收容空间的表面。

具体的，外层壳壁110及内层壳壁120的形状与壳体100整体形状一致，均为立体的中空结构，如长方体形。显然，当壳体100为圆柱形等其他形状时，外层壳壁110及内层壳壁120也可相应呈中空的圆柱形等形状。

其中，外层壳壁110由铝制成，如铝合金、纯金属铝等；内层壳壁120由钢制成，如不锈钢。由铝制成的外层壳壁110密度较小、结构强度较低，由钢制成的内层壳壁120密度较大、结构强度较高。

壳体100的壳壁为双层结构，由于由钢制成的内层壳壁120的结构强度高，故在内层壳壁120的支撑下能够使得上述壳体100整体的结构强度更好、耐压能力更强，从而使上述壳体100在应用于长度较大的电池单体10时也不易变形。而且，在同等强度要求下，由外层壳壁110与内层壳壁120相套设构成的双层壳壁相较于铝制的单层壳壁的壁厚可以做的更薄，故壳体100内空间利用率更高，还有利于提升电池容量。

钢制成的内层壳壁120防电化学腐蚀的性能相较于铝制成的外层壳壁110更好，当壳体100内部出现微短路情况下，由于电极组件200直接与内层壳壁120接触而不与外层壳壁110接触，故还能够防止上述壳体100因被腐蚀而穿孔。因此，采用上述双层壳壁的壳体100替代传统铝壳具备较大的优势。

此外，在结构强度相同的前提下，上述双层壳壁的壳体100相较于单层钢壳的重量更轻、更易成型。而且，外层壳壁110能够与空气中的氧气反应从而在表面形成致密氧化铝保护膜，能够防止壳体100在工作过程中生锈。因此，采用上述双层壳壁的壳体100替代传统钢壳也具备一定的优势。

进一步的，外层壳壁110的壁厚与内层壳壁120的壁厚的比值为8：3至10：3。譬如，具体在本实施例中，当外层壳壁110的壁厚为0.4mm，内层壳壁120的壁厚为0.15mm。

在满足所需的结构强度的前提下，若外层壳壁110的壁厚与内层壳壁120的壁厚的比值小于8：3，则需要适当增加内层壳壁120的厚度，由于内层壳壁120的密度大，故将导致壳体100的整体重量过大；而当外层壳壁110的壁厚与内层壳壁120的壁厚的比值大于10：3时，则容易造成外层壳壁110的壁厚过大，从而导致壳体100整体的厚度过大，不利于提升电池容量。

具体在本实施例中，外层壳壁110的壁厚为0.1mm至0.5mm，内层壳壁120的壁厚为0.01mm至0.15mm。

当外层壳壁110的壁厚小于0.1mm时，外层壳壁110的结构强度过低，容易在加工过程中被破坏；而当外层壳壁110的壁厚大于0.5mm时，则导致壳体100整体的厚度过大。当内层壳壁120的壁厚小于0.01mm时，内层壳壁120因厚度过小难以成型，从而导致生产成本极高；而当内层壳壁120的壁厚大于0.15mm时，则容易导致壳体100重量过大，且成型也不方便。

如前所述，壳体100可以是一端开口的中空结构，也可是两端开口的中空结构，不同结构对应的加工成型方式也存在不同。

在本实施例中，壳体100为两端开口的中空结构。其中，壳体100由复合板材(图未示)弯折并焊接成型，复合板材包括相互层叠的铝制层及钢制层，铝制层及钢制层经弯折后分别构成外层壳壁110及内层壳壁120。

复合板材大致呈矩形，在加工壳体100之前，可先选用厚度合适的铝制板作为铝制层，再通过镀膜、粘接、分子间贴合等方式在铝制板表面形成所需厚度的钢制层。接着，再将复合板材弯折成立体的中空结构并将封口处焊接，便可得到壳体100。上述加工方式操作更方便，成本更低。

进一步的，具体在本实施例中，复合板材弯折成中空结构，并使铝制层的两个边缘相对，且复合板材在铝制层相对的两个边缘的结合处被焊接。当复合板材弯折成中空结构后，通过将铝制层的相对的两个边缘的结合处焊接便可将铝制层定型，从而得到外层壳壁110。内侧的钢制层则无需进行焊接，而是在外层壳壁110的限制下被定型，从而得到内层壳壁120。由于针对铝制层的焊接较容易，故可使得壳体100成型更方便。

在另一个实施例中，壳体100为一端开口的中空结构。其中，壳体100由复合板材冲压成型，复合板材包括相互层叠的铝制层及钢制层，铝制层及钢制层经冲压后分别构成外层壳壁110及内层壳壁120。

同样的，在加工壳体100之前可采用上述相同的方式先制备出复合板材，再由复合板材进行冲压即可得到一端开口的壳体100，加工更方便。

具体在本实施例中，顶盖组件300的主体部分也采用铝制成。在顶盖组件300密封壳体100的开口时，顶盖组件300与外层壳壁110进行焊接。而由于顶盖组件300的主体部分与外层壳壁110均为铝制，故两者焊接更容易。

上述电池单体10及壳体100，壳体100的壳壁为外层壳壁110及内层壳壁120相套设的双层结构，由钢制成的内层壳壁120的结构强度高，故在内层壳壁120的支撑下能够使得上述壳体100整体的结构强度更好、耐压能力更强，从而使上述壳体100在应用于长度较大的电池时也不易变形。而且，由于内层壳壁120相较于由铝制成的外层壳壁110具有较好的防腐蚀性能，当电池单体10内部出现微短路的情况时，内层壳壁120还能够防止上述壳体100因被腐蚀而穿孔。因此，上述壳体100能够显著提升电池单体10的安全性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种壳体，其特征在于，所述壳体包括相套设的外层壳壁及内层壳壁，所述内层壳壁附着于所述外层壳壁的内表面，所述外层壳壁由铝制成，所述内层壳壁由钢制成，且所述外层壳壁的壁厚与所述内层壳壁的壁厚的比值为8：3至10：3。

2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述外层壳壁的壁厚为0.1mm至0.5mm，所述内层壳壁的壁厚为0.01mm至0.15mm。

3.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体为两端开口的中空结构。

4.根据权利要求3所述的壳体，其特征在于，所述壳体由复合板材弯折并焊接成型，所述复合板材包括相互层叠的铝制层及钢制层，所述铝制层及所述钢制层经弯折后分别构成所述外层壳壁及所述内层壳壁。

5.根据权利要求4所述的壳体，其特征在于，所述复合板材弯折成中空结构，并使所述铝制层的两个边缘相对，且所述复合板材在所述铝制层相对的两个边缘的结合处被焊接。

6.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，所述壳体为一端开口的中空结构。

7.根据权利要求6所述的壳体，其特征在于，所述壳体由复合板材冲压成型，所述复合板材包括相互层叠的铝制层及钢制层，所述铝制层及所述钢制层经冲压后分别构成所述外层壳壁及所述内层壳壁。

8.一种电池单体，其特征在于，包括：

如上述权利要求1至7任一项所述的壳体；

电极组件，收容于所述壳体内；及

顶盖组件，所述顶盖组件密封设置于所述壳体的开口。

9.一种电池，其特征在于，包括多个如上述权利要求8所述的电池单体。

10.一种用电装置，其特征在于，包括如上述权利要求8所述的电池单体或如上述权利要求9所述的电池。