CN117039281A - 电芯外壳及电芯结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电芯外壳及电芯结构，其属于动力电池技术领域，电芯外壳包括硬质壳体及铝塑膜，所述硬质壳体的材质为金属，且所述硬质壳体厚度方向上的一侧具有开口；铝塑膜封装于所述硬质壳体上，并能密封所述开口，所述硬质壳体与所述铝塑膜形成用于容置极片组件的容置腔。本发明提供的电芯外壳及电芯结构能够具有较轻的重量和较大的尺寸，满足电芯结构电性能的设计需求。

Description

电芯外壳及电芯结构

技术领域

本发明涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种电芯外壳及电芯结构。

背景技术

目前，锂离子电池通常包括硬壳电池和软包电池。现有技术中，硬壳电池基本采用全钢或全铝外壳，导致硬壳电池的重量较大。软包电池均采用铝塑膜封装，受限于铝塑膜冲坑幅度，软包电池最大厚度仅能够做到16毫米左右，该厚度尺寸很大程度上限制了电池电性能的提升及设计。

因此，亟需一种电芯外壳和电芯结构能够具有较轻的重量和较大的尺寸。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电芯外壳及电芯结构，能够具有较轻的重量和较大的尺寸，满足电芯结构电性能的设计需求。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

电芯外壳，包括：

硬质壳体，所述硬质壳体的材质为金属，且所述硬质壳体厚度方向上的一侧具有开口；

铝塑膜，封装于所述硬质壳体上，并能密封所述开口，所述硬质壳体与所述铝塑膜形成用于容置极片组件的容置腔。

可选地，所述硬质壳体厚度方向上一侧的整个侧面均为开口，且所述硬质壳体具有翻边，所述铝塑膜与所述翻边连接。

可选地，所述翻边由所述硬质壳体的侧壁沿远离所述硬质壳体中心的方向延伸。

可选地，所述翻边用于与所述铝塑膜接触的表面为倾斜面，所述倾斜面的倾斜角度为3-10°。

可选地，沿远离所述硬质壳体中心的方向，所述翻边的厚度逐渐增大。

可选地，所述铝塑膜与所述翻边的接触部分的宽度为3-5毫米。

可选地，所述铝塑膜通过热熔或超声波焊接的方式连接于所述硬质壳体。

可选地，所述硬质壳体包括底板及连接于底板两端的斜端板，所述底板与所述铝塑膜之间形成用于容置所述极片组件的极片的容置子腔，所述斜端板与所述铝塑膜之间形成三角空腔，所述三角空腔用于容置所述极片组件的极耳汇集结构。

电芯结构，包括极片组件、极柱组件及如上所述的电芯外壳，所述极片组件设置于所述容置腔中，所述极柱组件设有两个，两个所述极柱组件分别安装于所述硬质壳体的两个端部，所述极片组件具有两个极耳汇集结构，所述极耳汇集结构与所述极柱组件一一对应连接。

可选地，所述极片组件的底面与所述硬质壳体的底板接触，所述极片组件的厚度小于所述硬质壳体的厚度。

本发明的有益效果：

本发明提供的电芯外壳及电芯结构，采用硬质壳体与铝塑膜结合的形式，电芯外壳的一部分采用硬质的金属结构，另一部分采用铝塑膜，电芯外壳既具有硬壳电池的优点，还具有软包电池的优点，降低了电芯外壳整体的重量，且硬质壳体的厚度可以较大，进而使得硬质壳体的尺寸可以较大，以能够保证电芯外壳的尺寸不会限制电芯结构的电性能的设计，满足电芯结构电性能的设计需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的电芯结构的结构示意图一；

图2是本发明实施例提供的电芯结构的结构示意图二；

图3是本发明实施例提供的电芯结构的一个侧视图；

图4是本发明实施例提供的图3所示的A处放大示意图；

图5是本发明实施例提供的电芯结构的分解示意图；

图6是本发明实施例提供的电芯结构的另一个侧视图；

图7是本发明实施例提供的电芯结构的剖视图；

图8是本发明实施例提供的图7所示的B处放大示意图。

图中：

1、硬质壳体；11、开口；12、翻边；121、倾斜面；13、底板；130、容置子腔；14、斜端板；140、三角空腔；15、平端板；16、侧板；2、铝塑膜；3、防爆阀；10、极片组件；101、极耳汇集结构；20、极柱组件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

本实施例提供了一种电芯外壳，能够具有较轻的重量和较大的尺寸，满足电芯结构电性能的设计需求。

如图1和图2所示，电芯外壳包括硬质壳体1和铝塑膜2。

其中，硬质壳体1的材质为金属，也即是，硬质壳体1具有坚硬的结构，并且，硬质壳体1厚度方向上的一侧具有开口11。铝塑膜2封装于硬质壳体1上，并能密封开口11，硬质壳体1与铝塑膜2形成用于容置极片组件10的容置腔。需要说明的是，铝塑膜2可以为现有技术中软包电池所采用的膜结构，硬质壳体1可以为现有技术中硬壳电池所采用的壳。示例地，硬质壳体1的材质为铝、钢、铝合金、钢合金等，本实施例对此不作限定。

本实施例提供的电芯外壳，采用硬质壳体1与铝塑膜2结合的形式，电芯外壳的一部分采用硬质的金属结构，另一部分采用铝塑膜2，电芯外壳既具有硬壳电池的优点，还具有软包电池的优点，降低了电芯外壳整体的重量，且硬质壳体1的厚度可以较大，进而使得硬质壳体1的尺寸可以较大，以能够保证电芯外壳的尺寸不会限制电芯结构的电性能的设计，满足电芯结构电性能的设计需求。

另外，通过铝塑膜2连接在硬质壳体1的开口11处，能够提高硬质壳体1的密封效果，降低杂质等物体落入容置腔中。

可选地，硬质壳体1厚度方向上一侧的整个侧面均为开口11，也即是，于图1中，硬质壳体1的顶面均为开口11。硬质壳体1的开口11四周具有翻边12，铝塑膜2与翻边12连接，使得铝塑膜2与硬质壳体1具有较大的连接面积，进而提高硬质壳体1与铝塑膜2的连接强度及可靠性。

在一些可选的实施方式中，翻边12的端部与铝塑膜2的端部平齐，使得电芯外壳能够较整齐，便于多个电芯外壳的摆放。在另外一些可选的实施方式中，铝塑膜2的端部包覆至少部分翻边12设置，以进一步提高硬质壳体1与铝塑膜2的接触面积，进一步提高两者连接的可靠性。

本实施例中，如图3和图4所示，翻边12由硬质壳体1的侧壁沿远离硬质壳体1中心的方向延伸，也即是，翻边12为外翻结构，以避免占用硬质壳体1内部的空间，还能够避免干涉极片组件10的放置。

可选地，请参见图7和图8，硬质壳体1包括底板13及连接于底板13两端的斜端板14。底板13与铝塑膜2之间形成用于容置极片组件10的极片的容置子腔130，斜端板14与铝塑膜2之间形成三角空腔140，三角空腔140用于容置极片组件10的极耳汇集结构101，并且，三角空腔140还能够用于极片组件10的缓冲，进而能够保护极片组件10不会直接受到损坏。需要说明的是，本实施例中的斜端板14用于安装极柱组件20。可选地，如图8所示，斜端板14的倾斜角度为45～80°，以使形成的三角空腔140具有较好的缓冲效果。斜端板14的倾斜角度为斜端板14与铝塑膜2平行于底板13的表面之间的夹角，于本实施例中，将斜端板14的倾斜角度命名为第二倾斜角度α2。

需要说明的是，硬质壳体1还包括连接于底板13及斜端板14的侧板16及连接于斜端板14远离底板13一侧的平端板15，平端板15的法线法向垂直于底板13的法线方向。

进一步可选地，请继续参见图4，翻边12用于与铝塑膜2接触的表面(即图4所示的翻边12的顶面)为倾斜面121，倾斜面121的倾斜角度为3°-10°，该倾斜面121的设置能够降低翻边12与铝塑膜2结合部分内侧边缘及结合部位整体与外接平面结合时的磨损风险，进而降低结合部位内侧边缘及结合部位整体的磨损风险，提高结合强度及可靠性。本实施例中，倾斜面121的倾斜角度命名为第一倾斜角度α1，第一倾斜角度α1的优选范围为3°～5°。需要说明的是，倾斜面121的倾斜角度为倾斜面121与平行于底板13的平面之间的夹角。

需要说明的是，本实施例中的硬质壳体1的四周均具有翻边12，于本实施例中，两个平端板15远离斜端板14的边缘及两个侧板16远离底板13的边缘均具有翻边12。并且，于本实施例中，如图4所示，沿远离硬质壳体1中心的方向，翻边12的厚度逐渐增大，以能够形成上述倾斜面121，并且，翻边12的厚度较大，还能够具有更好的支撑效果。示例地，翻边12的底面(即与铝塑膜2接触的表面相对的表面)为垂直于硬质壳体1的侧壁的平面。

示例地，铝塑膜2与翻边12的接触部分的宽度为3-5毫米，以使得两者具有较大的接触面积，进而保证连接强度。可选地，翻边12的宽度可以大于或等于3-5毫米，当翻边12的宽度等于或小于5毫米时，翻边12的整个顶面均与铝塑膜2连接；当翻边12的宽度大于5毫米时，部分翻边12的顶面与铝塑膜2连接。

进一步地，铝塑膜2通过热熔、超声波焊接等方式连接于硬质壳体1，具体操作过程及工作原理可以参见现有技术，本实施例对此不作限定。

本实施例提供的电芯外壳，电芯外壳由一部分铝壳和一部分铝塑膜2热熔结合而成，其结构简单易行，且规避了现行硬壳和软包电芯诸多缺点(外壳重量大、厚度设计受限、制作工艺复杂、效率低等)，且极柱组件20与硬质壳体1可提前线下一体成型，不需要极柱装在盖板上，装完极片后再二次焊接，简化加工步骤，成本降低的同时提升了电芯封装的效率。结合部位设置有翻边12结构，有利于提高电芯外壳整体的刚度，有利于电芯组件在长度方向上的延伸设计而整体不易变形。硬质壳体1整体呈现梯形结构，梯形结构的两端在受到外部冲击时由于三角形的稳定结构可起到一定缓冲作用，以保护极片组件10不直接受到损坏。电芯外壳的顶部采用的是铝塑膜2封装，配合封装部位与极片组件10上面形成的倾斜结构(该结构可使电芯结构应用时相邻极片组件10不直接接触，形成缓冲区域)，可有效缓解电芯结构循环时临近极片组件10间由于厚度往复变化对铝壳的挤压变形，且电芯结构热失控时，铝塑膜2可先于硬质壳体1部分快速大面积融化释放内部压力防止电芯结构由于内部压力聚集而***。同时硬质壳体1可延缓电芯热失控时对铝壳大面垂直所在方向的快速扩散，具有较高的可靠性。

实施例二

本实施例还提供了一种电芯结构，如图1至图8所示，电芯结构包括极片组件10、极柱组件20及实施例一中的电芯外壳。

其中，极片组件10设置于容置腔中，极片组件10包括多个极片，多个极片层叠设置，且极片的层叠方向平行于底板13的法向。极柱组件20设有两个，两个极柱组件20分别安装于硬质壳体1的两个端部，即每个斜端板14上均安装一个极柱组件20。极片组件10具有两个极耳汇集结构101，极耳汇集结构101与极柱组件20一一对应连接。

通过将两个极柱组件20设置在两个斜端板14上，在安装极片组件10时，极耳汇集结构101能够被斜端板14导向，进而使得极耳汇集结构101的弯折角度与斜端板14的倾斜角度一致。

进一步地，极片组件10的底面与硬质壳体1的底板13接触，极片组件10的厚度小于硬质壳体1的厚度，也即是，极片组件10的顶面与铝塑膜2接触或间隔设置。

再进一步地，电芯结构还包括防爆阀3，防爆阀3安装在任一个侧板16上，用于电芯结构热失控时的排气防爆。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，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发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.电芯外壳，其特征在于，包括：

硬质壳体(1)，所述硬质壳体(1)的材质为金属，且所述硬质壳体(1)厚度方向上的一侧具有开口(11)；

铝塑膜(2)，封装于所述硬质壳体(1)上，并能密封所述开口(11)，所述硬质壳体(1)与所述铝塑膜(2)形成用于容置极片组件(10)的容置腔。

2.根据权利要求1所述的电芯外壳，其特征在于，所述硬质壳体(1)厚度方向上一侧的整个侧面均为开口(11)，且所述硬质壳体(1)具有翻边(12)，所述铝塑膜(2)与所述翻边(12)连接。

3.根据权利要求2所述的电芯外壳，其特征在于，所述翻边(12)由所述硬质壳体(1)的侧壁沿远离所述硬质壳体(1)中心的方向延伸。

4.根据权利要求2所述的电芯外壳，其特征在于，所述翻边(12)用于与所述铝塑膜(2)接触的表面为倾斜面(121)，所述倾斜面(121)的倾斜角度为3°-10°。

5.根据权利要求2-4任一项所述的电芯外壳，其特征在于，沿远离所述硬质壳体(1)中心的方向，所述翻边(12)的厚度逐渐增大。

6.根据权利要求2-4任一项所述的电芯外壳，其特征在于，所述铝塑膜(2)与所述翻边(12)的接触部分的宽度为3-5毫米。

7.根据权利要求1-4任一项所述的电芯外壳，其特征在于，所述铝塑膜(2)通过热熔或超声波焊接的方式连接于所述硬质壳体(1)。

8.根据权利要求1-4任一项所述的电芯外壳，其特征在于，所述硬质壳体(1)包括底板(13)及连接于底板(13)两端的斜端板(14)，所述底板(13)与所述铝塑膜(2)之间形成用于容置所述极片组件(10)的极片的容置子腔(130)，所述斜端板(14)与所述铝塑膜(2)之间形成三角空腔(140)，所述三角空腔(140)用于容置所述极片组件(10)的极耳汇集结构(101)。

9.电芯结构，其特征在于，包括极片组件(10)、极柱组件(20)及权利要求1-8任一项所述的电芯外壳，所述极片组件(10)设置于所述容置腔中，所述极柱组件(20)设有两个，两个所述极柱组件(20)分别安装于所述硬质壳体(1)的两个端部，所述极片组件(10)具有两个极耳汇集结构(101)，所述极耳汇集结构(101)与所述极柱组件(20)一一对应连接。

10.根据权利要求9所述的电芯结构，其特征在于，所述极片组件(10)的底面与所述硬质壳体(1)的底板(13)接触，所述极片组件(10)的厚度小于所述硬质壳体(1)的厚度。