CN221150159U - 电池壳体及电池 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池壳体及电池。电池壳体的第一侧板的面积大于第二侧板，第一侧板包括减薄部及厚壁部，减薄部位于第一侧板中部，减薄部的厚度小于厚壁部的厚度，电芯容置在容置空间内，电芯与厚壁部抵接，电芯与减薄部之间存在间隙。该间隙能为电芯的膨胀提供膨胀空间，可有效防止电池外壳受到电芯膨胀的影响；该间隙可以增加电解液的注入量，防止因电池在长时间的充放电循环过程中因电解液的不断消耗造成的电池性能的劣化问题；电解液产生的气体会扩散该间隙处，防止电池因气体产生导致的膨胀。电池通过应用上述电池壳体，能够为电芯的膨胀提供膨胀空间，安全性好。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池壳体及电池。
背景技术
电池膨胀是锂离子电池在使用过程中遇到的主要问题之一，引起电池膨胀的原因主要有两个，第一是在电池充电过程中锂离子从正极脱出后嵌入到负极，会引起负极片的膨胀，负极膨胀会引起电池卷芯的变形，进一步引起电极与隔膜之间的距离变大。第二是电解液受到电压的影响发生分解，或者电解液发生副反应都会产生气体，导致电池发生膨胀、变形。电池膨胀容易导致安全问题，而且对于成组的电池来说，膨胀会造成相邻电池之间的相互挤压，膨胀力过大时，会挤压模组的外包装造成失效。
膨胀也会造成电解液对电极浸润不足，正负极间锂离子传输受阻，出现析锂甚至枝晶刺穿隔膜等安全问题，或者电池循环性能劣化，寿命下降。
因此，亟待需要一种电池壳体及电池以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的一个目的在于提供一种电池壳体，使得电芯与电池壳体之间存在间隙，该间隙能够为电芯的膨胀提供膨胀空间，可有效防止电池外壳受到电芯膨胀的影响；该间隙可以增加电解液的注入量，防止因电池在长时间的充放电循环过程中因电解液的不断消耗造成的电池性能的劣化问题；电解液产生的气体会扩散该间隙处，防止电池因气体产生导致的膨胀。
本实用新型的另一个目的在于提供一种电池，通过应用上述电池壳体，能够为电芯的膨胀提供膨胀空间，电池性能较好，安全性较高。
为实现上述目的，提供以下技术方案：
电池壳体，包括两个相对设置的第一侧板、连接两个所述第一侧板的两个第二侧板及底板，所述第一侧板的面积大于所述第二侧板，两个所述第一侧板、两个所述第二侧板及底板共同形成具有敞口的容置空间，所述第一侧板包括减薄部及厚壁部，所述减薄部位于所述第一侧板中部，所述减薄部的厚度小于所述厚壁部的厚度，电芯容置在所述容置空间内，所述电芯与所述减薄部之间存在间隙。
作为优选方案，所述第一侧板还包括：
过渡部，所述减薄部及所述厚壁部通过所述过渡部连接，所述过渡部为斜面结构。
作为优选方案，所述过渡部为台阶机构。
作为优选方案，所述减薄部的厚度为d1，所述厚壁部的厚度d2，d1≤1/2d2。
作为优选方案，所述减薄部的厚度为d1，所述厚壁部的厚度d2，d1≤1/5d2。
作为优选方案，所述第一侧板的高度为l0，所述减薄部在所述第一侧板的高度方向的最长部分的长度为l1，0.3＜l1/l0＜0.95。
作为优选方案，所述第一侧板的高度为l0，所述减薄部在所述第一侧板的高度方向的长度为l1，0.75＜l1/l0。
作为优选方案，所述减薄部的形状为圆形、椭圆形或多边形。
作为优选方案，所述电池壳体的表面设置有绝缘层。
电池，包括电芯及顶盖组件，还包括上述的电池壳体，所述电芯容置在所述电池壳体内，所述顶盖组件设置在所述电池壳体的敞口处。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
本实用新型提供的电池壳体的第一侧板的面积大于第二侧板，第一侧板包括减薄部及厚壁部，厚壁部位于第一侧板的上下两端，减薄部位于第一侧板中部，减薄部的厚度小于厚壁部的厚度，电芯容置在容置空间内，电芯与厚壁部抵接，电芯与减薄部之间存在间隙。该间隙能够为电芯的膨胀提供膨胀空间，可有效防止电池外壳受到电芯膨胀的影响；该间隙可以增加电解液的注入量，防止因电池在长时间的充放电循环过程中因电解液的不断消耗造成的电池性能的劣化问题；电解液产生的气体会扩散该间隙处，防止电池因气体产生导致的膨胀。
本实用新型提供的电池，通过应用上述电池壳体，能够为电芯的膨胀提供膨胀空间，安全性好。
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，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的电池的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的电池壳体的结构示意图。
附图标记：
1000、电池；
100、电池壳体；
10、第一侧板；11、减薄部；12、厚壁部；13、过渡部；
20、第二侧板；
30、底板；
40、容置空间；
200、顶盖组件；210、盖板；220、注液孔；230、极柱组件；240、防爆阀。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请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申请。但是本申请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申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。
在本申请的描述中，需要理解的是，若有出现这些术语“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，这些术语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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，若有出现这些术语“第一”、“第二”，这些术语仅用于描述目的，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。在本申请的描述中，若有出现术语“多个”，“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。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等，这些术语应做广义理解。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申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，若有出现第一特征在第二特征“上”或“下”等类似的描述，其含义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，若元件被称为“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。若一个元件被认为是“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。如若存在，本申请所使用的术语“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。
如图1所示，本实施例提供了一种电池1000，该电池1000包括电池壳体100及电芯，其中，电池壳体100具有容置空间40，电芯容置在容置空间40内，电池壳体100实现对电芯较好的支撑和保护作用。
具体而言，如图1和图2所示，电池壳体100包括两个相对设置的第一侧板10、连接两个第一侧板10的两个第二侧板20及底板30，两个第一侧板10、两个第二侧板20及底板30共同形成具有敞口的容置空间40。电池1000还包括顶盖组件200，顶盖组件200设置在电池壳体100的敞口端，顶盖组件200与电池壳体100可围成密封腔体，所述密封腔体内设置有电芯和电解液，以实现电池1000的充放电功能。
在电池1000使用过程中，电池1000会发生膨胀，引起电池1000膨胀的原因主要有两个，第一是在电池1000充电过程中锂离子从正极脱出后嵌入到负极，会引起负极片的膨胀，负极膨胀会引起电池1000卷芯的变形，进一步引起电极与隔膜之间的距离变大。第二是电解液受到电压的影响发生分解，或者电解液发生副反应都会产生气体，导致电池1000发生膨胀、变形。电池1000膨胀容易导致安全问题，而且对于成组的电池1000来说，膨胀会造成相邻电池1000之间的相互挤压，膨胀力过大时，会挤压模组的外包装造成失效。
膨胀也会造成电解液对电极浸润不足，正负极间锂离子传输受阻，出现析锂甚至枝晶刺穿隔膜等安全问题，或者电池1000循环性能劣化，寿命下降。
为了解决上述问题，如图1和图2所示，本实施例提供的电池壳体100的第一侧板10的面积大于第二侧板20，第一侧板10包括减薄部11及厚壁部12，减薄部11位于第一侧板10中部，减薄部11的厚度小于厚壁部12的厚度，电芯容置在容置空间40内，电芯与减薄部11之间存在间隙。该间隙能够为电芯的膨胀提供膨胀空间，可有效防止电池1000外壳受到电芯膨胀的影响；该间隙可以增加电解液的注入量，防止因电池1000在长时间的充放电循环过程中因电解液的不断消耗造成的电池1000性能的劣化问题；电解液产生的气体会扩散该间隙处，防止电池1000因气体产生导致的膨胀。
作为其中一种实施方式，厚壁部12位于第一侧板10的上下两端。
作为其中另一种实施方式，厚壁部12环设于减薄部11的外周侧。
如图2所示，第一侧板10还包括过渡部13，减薄部11及厚壁部12通过过渡部13连接，过渡部13为斜面结构，使得减薄部11及厚壁部12之间连接平滑，避免电芯膨胀过程中对电芯产生伤害。在其他实施例中，过渡部13为台阶机构。优选地，从厚壁部12沿台阶结构至减薄部11，电池壳体100的厚度逐渐减小，台阶结构的设置有利于降低电池壳体100对膨胀后的电芯的伤害。
在一个实施例中，减薄部11的厚度为d1，厚壁部12的厚度d2，d1≤1/2d2。优选地，d1≤1/5d2。减薄部11的厚度d1与其破裂压力阈值相关，其破裂压力阈值大于防爆阀240的破裂压力阈值。当电池1000内部压力急速增加时，可与防爆阀240协同作用，分区泄压，有效防止电池1000发生爆炸。可以理解的是，减薄部11的厚度d1越小越好，但需要保证电池1000外壳的密闭性不受到影响。
可选地，第一侧板10的高度为l0，减薄部11在第一侧板10的高度方向的最长部分的长度为l1，0.3＜l1/l0＜0.95。优选地，0.75＜l1/l0。减薄部11的面积越大，电池壳体100给电芯提供的膨胀空间就越大，但须预留与底面及盖板210的焊接区域，通过上述尺寸设置，可避免焊接区域的壁厚太薄，容易出现焊接质量差的问题，有助于提升的电池1000密封性。
可选地，减薄部11的形状为圆形、椭圆形或多边形。可以理解的是，上述“减薄部11在第一侧板10的高度方向的最长部分”，当减薄部11为圆形时，指的是圆形的直径，当减薄部11为椭圆形或多边形时，指的是减薄部11的边缘与平行于高度方向的直线相交的任意两点中，距离最远的两点连线的长度。
可选地，电池壳体100的表面设置有绝缘层。优选地，绝缘层设置在电池壳体100的内表面，避免电芯与电池壳体100短接。
电芯的数量为一个或多个，多个电芯之间可串联、并联或混联，混联是指多个电芯中既有串联又有并联。多个电芯之间可直接串联或并联或混联在一起，再将多个电芯构成的整体容纳于电池壳体100内；当然，也可以是多个电芯先串联或并联或混联组成电池模块，多个电池模块再串联或并联或混联形成一个整体，并容纳于电池壳体100内，可根据实际需要进行适应性选择，在此不做限定。
作为其中一种实施方式，电芯包括卷芯，卷芯包括正极片、第一隔膜、负极片及第二隔膜，正极片、第一隔膜、负极片及第二隔膜又一次层叠后绕电芯轴线卷绕形成卷芯。
作为其中一种实施方式，电芯由若干正极片、隔膜、负极片按正极片-隔膜-负极片-隔膜-正极片的堆叠顺序堆叠形成，隔膜的面积大于负极极片大于正极极片，且隔膜完全阻隔正极极片和负极极片。
在一个实施例中，正极片包括正极集流体和正极材料层，正极材料层涂覆于正极集流体的表面。以锂离子电池1000为例，正极集流体的材料可以为铝，正极材料层包括正极材料，正极材料可以为钴酸锂、磷酸铁锂、三元锂或锰酸锂等。负极片包括负极集流体和负极材料层，负极材料层涂覆于负极集流体的表面。负极集流体的材料可以为铜，负极材料层包括负极材料，负极材料可以为碳或硅等。
结合图1对顶盖组件200的结构进行说明，如图1所示，顶盖组件200包括盖板210，盖板210上设置有防爆阀240，当电池1000内部压力到达指定值时，防爆阀240破开，释放电池1000内部压力，防止电池1000发生爆炸。在一些实施例中，防爆阀240包括防爆膜和保护片，防爆膜上设置有薄弱部，用于爆开。
如图1所示，盖板210上开设有注液孔220，注液孔220包括通孔和紧邻通孔外周侧设置的注液平台，注液平台用于放置外置注液设备的注液嘴，注液平台高度低于顶盖，表现为凹槽结构，防止注液完成后电解液残留在顶盖上，腐蚀影响电池1000外观，以及影响后续焊接质量。在注液完成后，用密封胶塞塞入注液孔220中，并在注液孔220上方放置金属片进行焊接，保证电池1000的密封性能。
如图1所示，顶盖组件200还包括极柱组件230，根据极性不同，极柱组件230可以分为正极极柱和负极极柱。以正极极柱为例，极柱穿过电池1000的顶盖上的极柱孔后与压块进行结合，实现电流从电池1000内部卷芯组到电池1000外部电路的导通。在极柱和顶盖之间设置有上塑胶层，用于绝缘，防止极柱与盖板210产生之间的电流导通。
进一步地，顶盖组件200通过极耳引脚与卷芯进行连接，在一些实施例中，极耳引脚为L型结构，该结构适用于卷芯从两侧出正负极极耳，L型结构的一端与极柱组件230连接，另一端与极耳连接。在另一些实施例中，极耳引脚为直型结构，更适用于同侧出极耳的卷芯。当然，这两种结构与出极耳方式并非固定，可根据实际需要选择。
注意，在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指接合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式接合。
上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域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。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.电池壳体，其特征在于，包括两个相对设置的第一侧板(10)、连接两个所述第一侧板(10)的两个第二侧板(20)及底板(30)，所述第一侧板(10)的面积大于所述第二侧板(20)，两个所述第一侧板(10)、两个所述第二侧板(20)及底板(30)共同形成具有敞口的容置空间，所述第一侧板(10)包括减薄部(11)及厚壁部(12)，所述减薄部(11)位于所述第一侧板(10)中部，所述减薄部(11)的厚度小于所述厚壁部(12)的厚度，电芯容置在所述容置空间内，所述电芯与所述减薄部(11)之间存在间隙。
2.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述第一侧板(10)还包括：
过渡部(13)，所述减薄部(11)及所述厚壁部(12)通过所述过渡部(13)连接，所述过渡部(13)为斜面结构。
3.根据权利要求2所述的电池壳体，其特征在于，所述过渡部(13)为台阶机构。
4.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述减薄部(11)的厚度为d1，所述厚壁部(12)的厚度d2，d1≤1/2d2。
5.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述减薄部(11)的厚度为d1，所述厚壁部(12)的厚度d2，d1≤1/5d2。
6.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述第一侧板(10)的高度为l0，所述减薄部(11)在所述第一侧板(10)的高度方向的最长部分的长度为l1，0.3＜l1/l0＜0.95。
7.根据权利要求1所述的电池壳体，其特征在于，所述第一侧板(10)的高度为l0，所述减薄部(11)在所述第一侧板(10)的高度方向的长度为l1，0.75＜l1/l0。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电池壳体，其特征在于，所述减薄部(11)的形状为圆形、椭圆形或多边形。
9.根据权利要求1-7任一项所述的电池壳体，其特征在于，所述电池壳体的表面设置有绝缘层。
10.电池，其特征在于，包括电芯及顶盖组件(200)，还包括如权利要求1-9任一项所述的电池壳体，所述电芯容置在所述电池壳体内，所述顶盖组件(200)设置在所述电池壳体的敞口处。
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