CN105633317B - 一种电池 - Google Patents

Abstract

本发明属于电池技术领域，特别涉及一种电池，包括壳体及收容于所述壳体内的电芯，其还包括具有弹性功能的外包结构，所述外包结构设置于所述壳体的外部，所述外包结构和所述壳体之间设置有间隙。当电池进行自动化装配时，可以对外包结构施加力发生变形，电芯实现紧装配，电芯的尺寸厚度偏差可以通过上述外包结构的变形量大小进行弥补；此外，因为外包结构与壳体之间存在间隙，使得电芯膨胀时有足够的膨胀空间，保证电芯循环寿命不会受影响。而且因为外包结构紧装配，避免发生电芯壳体损伤、电芯与模组短路，电芯内部振动短路等安全事故的发生。

Description

一种电池

技术领域

本发明属于电池技术领域，特别涉及一种电池。

背景技术

目前，随着电池在电动汽车和储能领域中的应用日趋扩大，电池的自动化装配及相关的安全设计也越来越重要，通常的电池因能量密度的提升及工艺密封前保证内部负压，所以成品电芯的中间厚度小于等于壳体厚度，加之电池壳体的一致性偏差，多电芯模组组装时尺寸的叠加导致其在模组中无法定位，从而不能实现自动化装配，此外电芯在模组中的晃动会带来如壳体损伤、电芯与模组短路、电芯内部振动发生内短等安全事故，此外即使电池可以实现紧装配，也因为电芯互相传热且没散热空间，由于内部温升积累轻则导致缩短寿命，重则发生安全事故，同时也因内部电芯在循环中的膨胀力，外部没有膨胀空间，电芯膨胀力增加会造成夹具变形及焊接位置失效等安全事故，此外膨胀力得不到释放会导致循环寿命衰减严重。如相关专利是在电池之间加入结构胶水，但是胶水的加入量多少也需要根据每个电芯厚度来控制，也很难实现自动化，此外胶水会阻热以及老化，无法降低安全风险，重要的是电芯还是没有膨胀空间。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种电池，通过在电池壳体外部设置外包结构，当电池进行自动化装配时，可以对外包结构施加力发生变形，电芯实现紧装配，电芯的尺寸厚度偏差可以通过上述外包结构的变形量大小进行弥补；此外，因为外包结构与壳体之间存在间隙，使得电芯膨胀时有足够的膨胀空间，保证电芯循环寿命不会受影响。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种电池，包括壳体及收容于所述壳体内的电芯，其还包括具有弹性功能的外包结构，所述外包结构设置于所述壳体的外部，所述外包结构和所述壳体之间设置有间隙。所述外包结构为具有变形能力和压缩功能的弹性件，其材质为具有耐一定冲击性、弹性及强度的金属材质，或者为具有耐冲击性、弹性及强度的任何高分子材质；其中，金属材质为铝、铜、铁、锌或者合金，优选铝、锌或者其两者合金，高分子材质为PP、PE、PC、ABS、PVC、HIPS、PMMA、EVA、PET、PBT、PA、POM、PPO、PPS、PU和PS中的至少一种。

作为本发明所述的电池的一种改进，所述壳体为方形结构，所述外包结构设置在所述壳体的长面，所述外包结构的内侧面到与之相邻的壳体长面的最大距离a满足条件：0<a≤b*0.6，其中，b为壳体两个长面之间的宽度，所述长面是指壳体中面积最大的那个面或者装配过程中电池相邻的面。外包结构的内侧面到与之相邻的壳体长面的最大距离a要大于0，从而使得外包结构与壳体之间留存一定的间隙，当装配过程中外包结构受到挤压时，不会损伤壳体及电芯，同时给电芯膨胀预留一部分空间，但电芯无限制的自由膨胀，会损伤电池性能，因此适当减小间隙，可在一定程度上限制电芯的过度自由膨胀。

作为本发明所述的电池的一种改进，a与b的关系满足：b*0.05≤a≤b*0.25。当电芯膨胀到电池壳体宽度b的0.25倍时，不宜再膨胀；当电芯膨胀到电池壳体宽度b的0.6倍时，性能大幅降低。

作为本发明所述的电池的一种改进，所述外包结构与所述壳体长面的两个长边、两个短边连接，或所述外包结构仅与所述壳体长面的两个长边连接，或所述外包结构仅与所述壳体长面的两个短边连接。

作为本发明所述的电池的一种改进，所述外包结构设置为片状外包结构、层状外包结构、条状外包结构或棒状外包结构，其中，所述片状外包结构包括圆弧片状式外包结构、多边形片状式外包结构、波浪形片状式外包结构及锯齿片状式外包结构。

作为本发明所述的电池的一种改进，当所述外包结构设置为片状外包结构时，所述外包结构连接边的长度等于或小于所述壳体连接边的长度。

作为本发明所述的电池的一种改进，当所述外包结构设置为条状外包结构时，所述条状外包结构是通过平行或者交叉的方式连接在长面或宽面，所述宽面是指除长面外的两个侧面。

作为本发明所述的电池的一种改进，当所述外包结构设置为棒状外包结构时，所述棒状外包结构是通过平行或者交叉的方式连接在长面或宽面。

作为本发明所述的电池的一种改进，所述外包结构和所述壳体之间容置有加热/冷却液管路，使得电池的工作温度正常化，当过热时，可以进行冷却，在低温下工作时，可以进行预热，从而提高电池的循环寿命，加热/冷却液管路的加热/冷却液优选为水。

作为本发明所述的电池的一种改进，所述外包结构和所述壳体之间容置有填充物，填充物可为绝热棉、玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板以及绝热高分子类的泡沫塑料，电芯热失控后可以起到绝热阻燃的作用。

本发明的有益效果在于：本发明包括壳体及收容于所述壳体内的电芯，其还包括具有弹性功能的外包结构，所述外包结构设置于所述壳体的外部，所述外包结构和所述壳体之间设置有间隙。当电池进行自动化装配时，可以对外包结构施加力发生变形，电芯实现紧装配，电芯的尺寸厚度偏差可以通过上述外包结构的变形量大小进行弥补；此外，因为外包结构与壳体之间存在间隙，使得电芯膨胀时有足够的膨胀空间，保证电芯循环寿命不会受影响。而且因为外包结构紧装配，避免发生电芯壳体损伤、电芯与模组短路，电芯内部振动短路等安全事故的发生。

附图说明

图1为本发明中实施例1的结构示意图。

图2为本发明中实施例1的分解示意图。

图3为本发明中实施例1的剖视图。

图4为本发明中实施例2的结构示意图。

图5为本发明中实施例3的结构示意图。

图6为本发明中实施例4的结构示意图。

图7为本发明中实施例5的结构示意图。

图8为本发明中实施例6的结构示意图。

图9为本发明中实施例7的结构示意图之一。

图10为本发明中实施例7的结构示意图之二。

图11为本发明中实施例8的结构示意图之一。

图12为本发明中实施例8的结构示意图之二。

其中：1-壳体，2-电芯，3-顶盖，31-安全泄压结构，4-外包结构，41-填充物。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施例不限于此。

实施例1

如图1~3所示，一种电池，包括壳体1及收容于壳体1内的电芯2，该结构还包括具有弹性功能的外包结构4，外包结构4设置于壳体1的外部，外包结构4和壳体1之间设置有间隙5。由于上述结构的存在，当模组夹具固定电池后，不会因为电芯2的厚度变化导致电芯2在内部的松动而无法定位装配，可以实现自动化生产，生产效率大大提高。如果没有外包结构4的话，夹具与电池尺寸过剩时，则会造成模组损伤电芯2，将电芯2挤压坏，引发安全事故，即使硬挤也会导致因无膨胀空间，循环寿命缩减；夹具与电池尺寸过盈时，则电芯2在里面易晃动，无法定位，导致无法焊接装配，由于电芯2的晃动膨胀会导致电池与模组之间发生短路，抑或电芯2在晃动导致内部的短路，此外晃动导致连接部位易失效，导致模组无法正常工作。

本发明还包括装设于壳体1上的顶盖3，顶盖3上设置有安全泄压结构31，当电芯2内部的压力达到一定的压力时（循环或者热失控时），气压会冲破安全泄压结构31的安全阀进行泄压，避免发生***事故。

本实施例的壳体1为方形结构，外包结构4与壳体1长面的两个短边连接。外包结构4与壳体1的长面的两个短边粘接或铆接，当外包结构4与壳体1长面的两个短边粘接后，外包结构4与壳体1之间的间隙可以为电池提供膨胀空间，有利于电池进行自动化装配，不至于因无膨胀空间将电芯2膨胀力施加在模组夹具上，导致夹具变形及焊接开裂等不安全事故。需要特别说明的是：外包结构4还可以与壳体1长面的两个长边连接；此外，外包结构4还可以与壳体1宽面的边粘接或铆接，当外包结构4与壳体1宽面的边粘接或铆接后，外包结构4与壳体1之间的间隙同样可以为电池提供膨胀空间，有利于提高电池使用安全性。

外包结构4的内侧面到与之相邻的壳体1长面的最大距离a满足条件： 0<a≤b*0.6，其中，b为壳体1两个长面之间的宽度。优选地，a与b的关系满足：b*0.05≤a≤b*0.25。

本实施例将外包结构4设置为片状外包结构，且片状外包结构选为圆弧片状式外包结构；当外包结构4设置为片状外包结构时，外包结构4连接边的长度等于壳体1连接边的长度。

本实施例的外包结构4和壳体1之间容置有加热/冷却液管路（图未示），为电池的正常工作提供加热和冷却操作。外包结构4和壳体1之间容置有填充物41，电芯2热失控后可以起到绝热阻燃的作用。

实施例2

如图4所示，与实施例1不同的是：本实施例的外包结构4连接边的长度小于壳体连接边的长度，实现外包结构4在电池壳体外部部分设置，这样节省了材料成本，降低电池的重量。

其他的结构与实施例1的相同，这里不再赘述。

实施例3

如图5所示，与实施例2不同的是：本实施例的外包结构4设置为层状结构，该层状结构由两个弧片状式外包结构叠加而成，当然根据需要还可以叠加多个弧片状式外包结构，另外，还可以叠加不同的结构的外包结构4。

其他的结构与实施例2的相同，这里不再赘述。

实施例4

如图6所示，与实施例1不同的是：本实施方式的外包结构4设置为多边形片状式外包结构。

其他的结构与实施例1的相同，这里不再赘述。

实施例5

如图7所示，与实施例1不同的是：本实施方式的外包结构4设置为波浪形片状式外包结构。

其他的结构与实施例1的相同，这里不再赘述。

实施例6

如图8所示，与实施例1不同的是：本实施方式的外包结构4设置为锯齿片状式外包结构。

其他的结构与实施例1的相同，这里不再赘述。

实施例7

如图9和10所示，与实施例1不同的是：本实施方式的外包结构4设置为条状外包结构，条状外包结构是通过平行或者交叉的方式连接在长面的两个短边。

其他的结构与实施例1的相同，这里不再赘述。

实施例8

如图11和12所示，与实施例1不同的是：本实施方式的外包结构4设置为棒状外包结构，棒状外包结构是通过平行或者交叉的方式连接在长面的两个短边。

其他的结构与实施例1的相同，这里不再赘述。

对比例

常规矩形电池壳在化成后电池大面中部凹陷，电池厚度为bmm±0.1mm，假设来料均偏下限，当组成的96串联模组向一侧偏移为9.6mm，则电池在模组中晃动不居中，无法定位焊接，假设来料偏上限，则模组外壳尺寸需要大9.6mm，实际模组尺寸固定，则无法装进模组。假设刚好装进模组，因电池之间没有空间，电池没有膨胀空间，电解液在开始循环时浸润不好，循环性能下降，之后因电池之间紧装配，没有膨胀空间，电池内部的膨胀属分子力膨胀，宏观力很大，将夹具挤坏发生不安全事故，此外因这种装配的模组电池中间中没有加热冷却装置，电池在充放电产热及外部的高低温恶劣环境，导致电池发生寿命缩短或者因为析锂导致安全事故，即使在外部加装温控***也很难及时将电池的加热或冷却。此外当其中一个电池发生热失控后，因电池互相挤压，导热好，相邻的电池也会热失控，进而产生连锁反应，最终酿成大祸。

与对比例相比，实施例1~8中加装外包结构的电池不仅解决了当前锂离子动力电池装配时带来的循环衰减以及安全事故发生，还可以给电芯提供循环膨胀力的空间；另外，内置加热冷却结构不仅可以提高循环寿命而且可以起到安全保护作用，最重要的是该结构解决了模组装配时的尺寸问题，易操作推进了实现自动化生产。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (9)

1.一种电池，包括壳体及收容于所述壳体内的电芯，其特征在于：还包括具有弹性功能的外包结构，所述外包结构设置于所述壳体的外部，所述外包结构和所述壳体之间设置有间隙；所述壳体为方形结构，所述外包结构设置在所述壳体的长面，所述外包结构的内侧面到与之相邻的壳体长面的最大距离a满足条件： 0<a≤b*0.6，其中，b为壳体两个长面之间的宽度。

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，a与b的关系满足：b*0.05≤a≤b*0.25。

3.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于：所述外包结构与所述壳体长面的两个长边、两个短边连接，或所述外包结构仅与所述壳体长面的两个长边连接，或所述外包结构仅与所述壳体长面的两个短边连接。

4.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述外包结构设置为片状外包结构、层状外包结构、条状外包结构或棒状外包结构，其中，所述片状外包结构包括圆弧片状式外包结构、多边形片状式外包结构、波浪形片状式外包结构及锯齿片状式外包结构。

5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于：当所述外包结构设置为片状外包结构时，所述外包结构连接边的长度等于或小于所述壳体连接边的长度。

6.根据权利要求4所述的电池，其特征在于：当所述外包结构设置为条状外包结构时，所述条状外包结构是通过平行或者交叉的方式连接在所述壳体的长面或宽面。

7.根据权利要求4所述的电池，其特征在于：当所述外包结构设置为棒状外包结构时，所述棒状外包结构是通过平行或者交叉的方式连接在所述壳体的长面或宽面。

8.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述外包结构和所述壳体之间容置有加热/冷却液管路。

9.根据权利要求1所述的电池，其特征在于：所述外包结构和所述壳体之间容置有填充物。