一种电池壳体及电池的制作方法

1.本公开涉及但不限于电池技术领域，尤其涉及一种电池壳体及电池。


背景技术：

2.在电动汽车中，电池系统作为电动汽车的关键系统之一，其安全性能直接影响到整车的安全性。其中，动力电池是电池系统的核心部件，而电池壳体以及电池芯壳体作为动力电池的载体，对动力电池的安全防护起着关键作用。
3.但是，在目前的电池组装过程中，存在组装工序复杂、组装效率较低的问题。


技术实现要素：

4.本公开提供一种电池壳体及电池，以简化电池的组装工序，提高组装效率。
5.根据本公开实施例的第一方面，提供一种电池壳体，该电池壳体用于组装电池(也可以称为电池包(pack))，如锂离子电池。该电池壳体可以包括：顶盖、底盖、侧板以及用于容置电池芯的电池芯壳体；顶盖和底盖相对设置，侧板分别与顶盖和底盖连接，形成一容置空间；电池芯壳体容置于容置空间内，并与侧板一体成型。
6.在本公开中，在组装电池的过程中，由于电池壳体中的侧板与电池芯壳体一体成型，使得仅需将电池芯放入电池芯壳体中，再安装顶盖和底盖即可完成电池的组装，而无需单独制作单个电池芯，从而简化了电池的组装工序，提高了电池的组装效率。进一步地，在电池组装完成之后，还可以对电池内的电池芯集中进行化成工艺处理，进一步的简化工序，提高效率。
7.在一种可能的实施方式中，电池芯壳体包括：第一端板、第二端板以及至少一个容置腔体；第一端板与第二端板相对设置，第一端板与至少一个容置腔体的第一开口连接，第二端板与至少一个容置腔体的第二开口连接；至少一个容置腔体用于容置至少一个电池芯。
8.在本公开中，电池芯壳体呈“工”字型，以吸收动能，减弱电芯变形。进一步地，电池芯直接容置于容置腔体内，无法电池壳体内产生位移，避免电气元件的错位断裂。
9.在一种可能的实施方式中，第一端板与顶盖之间设置有第一垫板，第二端板与底盖之间设置有第二垫板，第一垫板和第二垫板由绝缘密封材料制成。
10.在本公开中，通过在第一端板和顶盖之间、第二端板和底盖之间设置由绝缘密封材料制成垫板，以提高顶盖和底盖的强度和密封性。
11.在一种可能的实施方式中，容置腔体的横截面呈六边形、矩形或圆形。
12.在一种可能的实施方式中，电池壳体还包括：平行于第一端板的至少一个肋板；至少一个肋板与侧板和至少一个容置腔体连接。
13.在本公开中，通过设置至少一个肋板，以支撑容置腔体的中部，并抑制电池芯膨胀变形。
14.在一种可能的实施方式中，至少一个肋板与侧板和至少一个容置腔体一体成型。
15.在本公开中，至少一个肋板与侧板和至少一个容置腔体的侧壁采用一体成型工艺加工而成，以进一步提高电池壳体的强度。
16.在一种可能的实施方式中，电池壳体还包括：防护构件，防护构件设置于顶盖和底盖。
17.在一种可能的实施方式中，顶盖还包括外盖、内盖和电路器件，电路器件设置于外盖和内盖之间。
18.在本公开中，在顶盖中还可以加工出电路器件，使得在电池组装过程中，无需额外组装电路器件，进一步地简化组装工序。
19.在一种可能的实施方式中，侧板开设有至少一个散热孔。
20.在本公开中，通过在侧板开设散热孔，以对容置腔体内的电池芯进行空气散热。
21.在一种可能的实施方式中，侧板的内表面与电池芯壳体的外表面围成一散热腔。
22.在本公开中，通过由侧板和电池芯壳体围成的散热腔，以对容置腔体内的电池芯进行风冷散热或者水冷散热。
23.在一种可能的实施方式中，散热腔灌注有冷却液。
24.在一种可能的实施方式中，侧板上开设有冷却液的进出口。
25.在本公开中，通过在侧板上开设冷却液进出口，使得散热腔内的冷却液流动，以增强冷却效果，提高散热效率。
26.根据本公开实施例的第二方面，提供一种电池，该电池可以为上述第一方面及其任一可能的实施方式中所述的电池壳体装配电池芯后形成的电池。那么，该电池可以包括：如第一方面及其任一可能的实施方式中的电池壳体以及容置于电池芯壳体内的电池芯。
27.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
28.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
29.图1为本公开实施例中的第一种电池壳体的结构示意图；
30.图2为本公开实施例中的顶盖的结构示意图；
31.图3为本公开实施例中的电池芯壳体的结构示意图；
32.图4为本公开实施例中的第一种第一端板的示意图；
33.图5为本公开实施例中的第二种第一端板的示意图；
34.图6为本公开实施例中的第三种第一端板的示意图；
35.图7为本公开实施例中的电池壳体的剖面示意图；
36.图8为本公开实施例中的第二种电池壳体的结构示意图；
37.图9为本公开实施例中的第三种电池壳体的结构示意图；
38.图10为本公开实施例中的第四种电池壳体的结构示意图；
39.图11为本公开实施例中的第五种电池壳体的结构示意图。
具体实施方式
40.下面将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。以下描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置的例子。
41.在以下示例性实施例的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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公开和简化描述，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公开的限制。
42.在以下示例性实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；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公开中的具体含义。
43.在电动汽车中，电池系统作为电动汽车的关键系统之一，其安全性能直接影响到整车的安全性。其中，动力电池是电池系统的核心部件，而电池壳体以及电池芯壳体作为动力电池的载体，对动力电池的安全防护起着关键作用。
44.通常，可以由一个电池单体(cell)组装成电池(也可以称为电池包(pack))，也可以由串并联的多个电池单体(即电池组(batteries)或电池模块)组装成一个电池。具体来说，首先将裸电芯(也可以称为电池芯)放入电池单体的壳体中，以制作电池单体。然后，对电池单体进行化成工艺处理。最后，将化成后的电池单体组装成电池。可见，存在电池组装工序复杂、组装效率较低的问题。
45.为了解决上述问题，本公开提供一种电池壳体，该电池壳体用于组装电池，如锂离子电池。
46.图1为本公开实施例中的第一种电池壳体的结构示意图，参见图1所示，该电池壳体10可以包括：电池外壳11以及电池芯壳体12。电池芯壳体12容置于电池外壳11，并与电池外壳11采用一体成型工艺加工而成。
47.在一些可能的实施方式中，电池外壳11可以包括顶盖111、底盖112以及侧板113。其中，顶盖111和底盖112相对设置，侧板113连接顶盖111和底盖112。那么，由顶盖111、底盖112以及侧板113可以围成容置空间114。容置空间114可以用于容置电池芯壳体12。
48.示例性的，上述侧板113与电池芯壳体12一体成型。
49.在实际应用中，电池芯壳体12可以具有至少一个容置腔体121。一个容置腔体121能够容置一个裸电芯(即电池芯)、集流盘等器件。容置有裸电芯的至少一个容置腔体121可以组成一个电池组或者电池模块。进一步地，一个或者多个电池组或者电池模块可以由电池外壳包装11成一个电池。
50.在本公开实施例中，在采用上述电池壳体10组装电池的过程中，由于电池壳体10中的侧板113与电池芯壳体12一体成型，使得仅需将电池芯放入电池芯壳体12中，再安装顶盖111和底盖112即可完成电池的组装，而无需制作电池单体，从而简化了电池的组装工序，提高了电池的组装效率。进一步地，在电池组装完成之后，还可以对电池内的电池芯集中进行化成工艺处理，进一步简化工序，提高效率。
51.下面对上述电池壳体10进行详细说明。
52.首先，介绍电池外壳11。
53.在本公开实施例中，顶盖111和底盖112相对且平行设置。可选的，顶盖111以及底盖112可以呈圆形、腰圆形、矩形、多边形等。相应的，电池外壳11可以为圆柱体、长方体、正方体、棱柱体等。当然，电池外壳11还可以存在其他的形状，本公开实施例对此不作具体限定。
54.示例性的，仍参考图1所示，若电池外壳11为长方体，则侧板113可以包括左右侧板以及前后端板。
55.在一些可能的实施方式中，顶盖111和底盖112上还可以集中加工出极柱、防爆阀等防护构件。
56.在实际应用中，上述侧板113可以由塑料、金属等材料加工而成。示例性的，侧板113可以采用不锈钢、铝合金、灰铸铁、聚丙烯(polypropylene，pp)、聚乙烯(polyethene，pe)、可熔性聚四氟乙烯(perfluoroalkoxy，pfa)等材料加工而成。
57.在一些可能的实施方式中，为了安装顶盖111和底盖112，侧板113的高度超出电池芯壳体12的高度。具体来说，侧板113超出电池芯壳体12的高度为顶盖的厚度与底盖的厚度之和。
58.在一些可能的实施方式中，为了进一步地简化组装工序，在顶盖111或底盖112的表面或内部加工电路器件，以对电池芯进行充放电、检测电池芯状态等。图2为本公开实施例中的顶盖的结构示意图，参见图2所示(曲线右侧为未示出部分)，顶盖111可以包括内盖111a(靠近电池芯壳体12)、外盖111b(背离电池芯壳体12)以及电路器件115。电路器件115可以设置于内盖111a的内表面或者设置于内盖111a与外盖111b之间。同样的，底盖112也可以包括内盖(靠近电池芯壳体12)和外盖(背离电池芯壳体12)，电路器件可以设置于内盖的内表面或者设置于内盖与外盖之间。
59.进一步地，上述防护构件设置于顶盖111的内盖和底盖112的内盖。
60.其次，介绍电池芯壳体12。
61.在一种可能的实施方式中，图3为本公开实施例中的电池芯壳体的结构示意图，参考图3所示，电池芯壳体12可以包括：容置腔体121、第一端板122以及第二端板123。其中，第一端板122与第二端板123相对设置，容置腔体121设置于第一端板122与第二端板123之间。可见，电池芯壳体12呈“工”字型，以吸收动能，减弱电池芯变形。进一步地，电池芯直接容置于容置腔体内，无法电池壳体内产生位移，避免电气元件的错位断裂。
62.示例性的，容置腔体121可以为一个也可以为多个。一个容置腔体121具有相对的第一开口121a、第二开口121b以及侧壁121c。侧壁121c的一端与第一端板122连接，侧壁121c的另一端与第二端板123连接。进一步地，第一端板122和第二端板123上开设多个开口，第一端板122上的开口与第一开口121a对应，第二端板123上的开口与第二开口121b对应。
63.在实际应用中，容置腔体121的侧壁121c的内表面可以进行绝缘处理，侧壁121c的外表面可以进行防腐蚀处理。
64.进一步地，当容置腔体121为多个时，多个容置腔体121平行设置。也可以理解为，每一个容置腔体121的第一开口121a位于同一侧，每一个容置腔体121的第二开口121b位于
同一侧。
65.可选的，第一端板122、第二端板123以及容置腔体121的侧壁121c采用一体成型工艺加工而成，由此形成电池芯壳体，以增强电池芯壳体的强度。
66.在一种可能的实施方式中，图4至图6为本公开实施例中的第一端板的示意图，参见图4至图6所示，第一端板122上的开口122a可以呈六边形、矩形或圆形。也就是说，容置腔体121的横截面可以呈六边形、矩形或圆形。当然，容置腔体121的横截面还可以为其他形状，本公开实施例对此不作具体限定。
67.在一些可能的实施方式中，为了对容置腔体121内的电池芯进行散热，可以且不限于采用如下几种方式。
68.第一种方式，电池芯通过风冷、水冷等方式进行散热。图7为本公开实施例中的电池壳体的剖面示意图，参见图7所示，侧板113的内表面和电池芯壳体12的外表面可以围成腔体13，此时，腔体13可以理解为散热腔。在一实施例中，腔体13中可以灌注液体，如水、冷却液等，以对电池芯进行水冷散热。在另一实施例，腔体13中也可以充入气体，如空气。
69.可选的，图8为本公开实施例中的第二种电池壳体的结构示意图，参见图8所示，侧板113上还可以开设有冷却液的进出口14，使得冷却液可以在腔体13内流动，以增强冷却效果，提高散热效率。当然，侧板113上的进出口14还可以为空气的进出口，使得空气可以在散热腔内流动，以实现风冷散热。
70.第二种方式，图9为本公开实施例中的第三种电池壳体的结构示意图，参见图9所示，侧板113上可以开设有至少一个散热孔(也可以称为空冷口)15，以对容置腔体121内的电池芯进行空气散热。
71.当然，电池芯还可以采用其他方式进行散热，本公开实施例对此不作具体限定。
72.在一种可能的实施方式中，图10为本公开实施例中的第四种电池壳体的结构示意图，参见图10所示，电池壳体10还包括：平行于第一端板122的至少一个肋板16；至少一个肋板16分别与侧板113和至少一个容置腔体121的侧壁121c连接，以支撑容置腔体121的中部，并抑制电池芯膨胀变形。
73.可以理解的，容置腔体121的轴向长度越长，电池壳体10中设置的肋板数量越多。
74.在一种可能的实施方式中，至少一个肋板16与侧板113和至少一个容置腔体121的侧壁121c采用一体成型工艺加工而成，以进一步提高电池壳体10的强度。
75.在本公开实施例中，电池芯壳体12和至少一个肋板16可以由铝合金、不锈钢等材料加工而成。
76.在实际应用中，至少一个肋板16可以将上述腔体13分隔成多个腔体。针对肋板16分隔出的每一个腔体，可以设置对应的冷却液的进出口14或散热孔15。
77.在一种可能的实施方式中，图11为本公开实施例中的第五种电池壳体的结构示意图，参见图11所示，电池壳体10还可以包括：第一垫板171和第二垫板172；其中，第一垫板171设置于顶盖111的内表面，第二垫板172设置于底盖112的内表面。也就是说，在电池芯壳体12两端分别安装第一垫板171和第二垫板172，在第一垫板171和第二垫板172的外侧安装顶盖111和底盖112，顶盖111压紧第一垫板171，底盖112压紧第二垫板172，以实现电池壳体10的密封。
78.在实际应用中，第一垫板171设置于第一端板122与顶盖111之间，第二垫板172设
置于第二端板123与底盖112之间，如此，能够提高顶盖和底盖的强度和密封性。
79.可选的，侧板113超出电池芯壳体12的高度为第一垫板的厚度、第二垫板的厚度、顶盖的厚度与底盖的厚度之和。
80.示例性的，第一垫板171和第二垫板172由绝缘密封材料制成，如石棉、绝缘灰铸铁、柔性石墨等。
81.结合上述电池壳体10，在制造上述电池壳体10的过程中，可以且不限于采用如下工艺：
82.第一种工艺，消失模铸造。一体化电池壳体10的结构可分为：电池芯壳体12、肋板16，侧板113。首先，将电池芯壳体12、肋板16的模具埋入石英砂。然后，将侧板113的模具埋入石英砂。最后，进行浇铸，得到一体成型的电池芯壳体12、肋板16和侧板113。
83.进一步地，在得到一体成型的电池芯壳体12、肋板16和侧板113之后，可以对壁面进行打磨、抛光、绝缘、防锈等表面处理工作。
84.第二种工艺，焊接组装。电池芯壳体12可分为上中下三个组件(即第一端板122、容置腔体121、第二端板123)，将其分开加工出来。然后，将肋板16、侧板113焊接成整体a。最后，将容置腔体121插入整体a中，再焊接第一端板122、第二端板123，得到一体成型的电池芯壳体12、肋板16和侧板113。
85.第三种工艺，首先，可以铸造出电池芯壳体12和肋板16。然后，将侧板113与电池芯壳体12和肋板16焊接。最后，焊接第一端板122、第二端板123，得到一体成型的电池芯壳体12、肋板16和侧板113。或者，也可以先铸造出电池芯壳体12、肋板16和侧板113，再焊接第一端板122、第二端板123，得到一体成型的电池芯壳体12、肋板16和侧板113。
86.当然，一体成型的电池芯壳体12、肋板16和侧板113还可以采用其他工艺制造，本公开实施例对此不作具体限定。
87.在本公开实施例中，在采用上述电池壳体10组装电池的过程中，由于电池壳体10中的侧板113与电池芯壳体12一体成型，使得仅需将电池芯(也可以称为裸电芯)放入电池芯壳体12中，再安装顶盖111和底盖112即可完成电池的组装，而无需制作电池单体，从而简化了电池的组装工序，提高了电池的组装效率。进一步地，在电池组装完成之后，还可以对电池内的电池芯集中进行化成工艺处理，进一步的简化工序，提高效率。
88.基于相同的发明构思，本公开实施例提供一种电池，如锂电池(也可以称为锂电池包)。该电池可以采用上述一个或者多个实施例所述的电池壳体进行组装。那么，该电池可以包括：电池壳体以及容置于电池芯壳体中的电池芯。
89.其中，电池壳体的具体描述可以参见上述图1至图11中电池壳体10的实施例，在此不作赘述。
90.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
91.应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。