动力电芯及电池包的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，具体而言，涉及一种动力电芯及电池包。


背景技术：

2.目前的动力电芯是由外壳、顶盖及配套的密封件一起形成一个密闭空间，密闭空间内装有卷芯、电解液、活性物质、绝缘膜等部件和电-化学能转化所需的各种物质。而卷芯在充电及后期充放电循环过程中，会不断膨胀，且电芯内部会慢慢产生气体，以上两种原因都会导致电芯宏观上产生故障，即电芯设计方案也是将内部膨胀通过铝壳向外通过鼓胀释放掉。这种设计要求在模组设计时留出电芯膨胀空间，目前的方法是通过在两个电芯之间加回形框的形式实现，然而这种加回形框的模式在使用时回形框易出现滑移等问题，且模组初始预紧力波动大，都会造成后期电芯膨胀受力不均、模组尺寸波动等现象，进而影响电芯性能发挥。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的在于提供一种动力电芯及电池包，以解决现有技术中的动力电芯不稳定的问题。
4.为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种动力电芯，包括：电芯本体和壳体组件，电芯本体设置在壳体组件内，其中，电芯本体与壳体组件之间具有膨胀间隙；弹性组件，弹性组件设置在膨胀间隙内。
5.进一步地，电芯本体具有对称设置地第一侧面和第二侧面，弹性组件包括第一弹性板和第二弹性板，第一弹性板夹设在第一侧面和壳体组件之间，第二弹性板夹设在第二侧面和壳体组件之间。
6.进一步地，第一侧面和壳体组件之间的距离为d1，第一弹性板和第二弹性板的厚度均为d2，其中，0.8≤d2/d1≤1.2。
7.进一步地，第一弹性板和第二弹性板均具有多个孔结构。
8.进一步地，孔结构为盲孔，盲孔朝向壳体组件的一侧设置。
9.进一步地，电芯本体还具有对称设置地第三侧面和第四侧面，第一弹性板和第二弹性板的一组相对的边缘均向电芯本体一侧弯折以形成第一侧边和第二侧边，第一侧边和第三侧面对应地设置并夹设在第三侧面与壳体组件之间，第二侧边和第四侧面对应地设置并夹设在第四侧面和壳体组件之间。
10.进一步地，电芯本体的厚度h为d3，第一侧边的宽度d为d4，其中，0.3≤d4/d3≤0.5。
11.进一步地，弹性组件采用绝缘材料。
12.进一步地，弹性组件采用氟橡胶或硅胶。
13.进一步地，弹性组件的压缩率为a，其中，0.2≤a≤0.95。
14.进一步地，电芯本体的底部和壳体组件设有绝缘片或绝缘膜。
15.进一步地，壳体组件的底部设有防爆口，防爆口的边缘且位于壳体组件内侧的一端设有一周安装槽，安装槽与防爆口形成第一沉孔结构，其中，动力电芯还包括防爆阀，防爆阀设置在安装槽上。
16.进一步地，防爆口的边缘且位于壳体组件内侧的一端设有一周凸台，安装槽设置在凸台边缘的内侧，其中，凸台与防爆口形成第二沉孔结构。
17.进一步地，动力电芯还包括防护罩，防护罩设置在电芯本体与防爆口之间，且防护罩与防爆口间隔地设置。
18.进一步地，防护罩的底部设有多个凸起，多个凸起间隔地设置，其中，防爆阀设置在相邻地两个凸起之间。
19.进一步地，防护罩上设有通气孔，通气孔与防爆阀连通。
20.根据本实用新型的另一方面，提供了一种电池包，包括多个动力电芯，动力电芯为上述的动力电芯。
21.应用本实用新型的技术方案的动力电芯为了便于安装电芯本体，设置的壳体组件内的空间会大于电芯本体的体积，从而方便将电芯本体插入壳体组件内，进一步还为了时电芯本体能够稳定的固定在壳体组件内，防止发生晃动，在电芯本体和壳体组件之间还设置了弹性组件，该弹性组件采用弹性材料制成，能够膨胀收缩，不仅方便电芯本体插入，还能够固定电芯本体，使其不发生晃动，解决了电芯结构不稳定的问题。
附图说明
22.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1示出了根据本实用新型的动力电芯的实施例的装配示意图；
24.图2示出了本实用新型的动力电芯的实施例的爆炸图；
25.图3示出了本实用新型的动力电芯的电芯本体和壳体组件配合实施例的示意图；
26.图4示出了图3实施例的爆炸图；
27.图5示出了本实用新型的动力电芯的弹性组件实施例的示意图；
28.图6示出了本实用新型的动力电芯的壳体组件和弹性组件装配实施例的示意图；
29.图7示出了图6中a处的放大图；
30.图8示出了本实用新型的动力电芯的实施例的剖视图；
31.图9示出了本实用新型的动力电芯的实施例的部分剖视图；
32.图10示出了图9中虚线框部分的放大图；
33.图11示出了本实用新型的动力电芯的实施例中防爆口处的示意图。
34.其中，上述附图包括以下附图标记：
35.10、电芯本体；11、第一侧面；12、第二侧面；13、第三侧面；14、第四侧面；15、正极柱；16、负极柱；20、壳体组件；21、防爆口；211、安装槽；212、凸台；
36.30、第一弹性板；31、第一侧边；32、第二侧边；33、盲孔；34、第二弹性板；40、顶盖；50、导电片；60、绝缘片；70、防爆阀；80、防护罩；81、凸起。
具体实施方式
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
38.为了解决现有技术中的动力电芯不稳定的问题，本实用新型提供了一种动力电芯及电池包。
39.请参考图1至图7，一种动力电芯包括电芯本体10、壳体组件20和弹性组件，电芯本体10设置在壳体组件20内，其中，电芯本体10与壳体组件20之间具有膨胀间隙；弹性组件设置在电芯本体10和壳体组件20之间。
40.本实用新型的动力电芯为了便于安装电芯本体10，设置的壳体组件20内的空间会大于电芯本体10的体积，从而方便将电芯本体10插入壳体组件20内，进一步还为了时电芯本体10能够稳定的固定在壳体组件20内，防止发生晃动，在电芯本体10和壳体组件20之间还设置了弹性组件，该弹性组件采用弹性材料制成，能够膨胀收缩，不仅方便电芯本体10插入，还能够固定电芯本体10，使其不发生晃动，解决了电芯结构不稳定的问题。
41.电芯本体10具有对称设置地第一侧面11和第二侧面12，弹性组件包括第一弹性板30和第二弹性板34，第一弹性板30夹设在第一侧面11和壳体组件20之间，第二弹性板34夹设在第二侧面12和壳体组件20之间。
42.本实施例中的电芯本体10为矩形结构，第一侧面11和第二侧面12是电芯本体10上两个较大的对称面，在组装电芯结构时，可以先将第一弹性板30和第二弹性板34对应地安装在壳体组件20的两个侧壁内，然后在将电芯本体10插入到第一弹性板30和第二弹性板34之间的空间进行定位，壳体组件20为顶部不密封的盒体结构，电芯本体10从壳体组件20的顶部插入，壳体组件20也为矩形结构。
43.此外，弹性组件还可以采用填充物的形式填充在电芯本体10和壳体组件20之间。
44.第一侧面11和壳体组件20之间的距离为d1，第一弹性板30和第二弹性板34的厚度为d2，其中，0.8≤d2/d1≤1.2。
45.优选地，本实施例中的第一弹性板30和第二弹性板34的厚度略大于第一侧面11到与第一侧面11对应的壳体组件20部分的距离，能够起到更好的稳定性。
46.第一弹性板30和第二弹性板34均具有多个孔结构。孔结构为盲孔33，盲孔33朝向壳体组件20的一侧设置。
47.如图4至图7所示，孔结构可以为通孔，也可以为盲孔33，本实施例中优选地孔结构为盲孔33，盲孔33设置在与壳体组件20对应地一侧，而第一弹性板30和第二弹性板34朝着电芯本体10的一侧不设置孔结构，这样使的第一弹性板30和第二弹性板34与电芯本体10贴合的一面为光滑的平面，当电芯本体10膨胀时施加在第一弹性板30和第二弹性板34上各个位置的力相同，而如果孔结构是通孔或者与第一弹性板30和第二弹性板34与电芯本体10贴合的一面不光滑会使电芯在膨胀时各个位置的受力不同，造成电芯本体10的异形，甚至损坏。
48.此外，盲孔33位于靠近壳体组件20的一侧，这样当电芯本体10膨胀时，推动第一弹性板30和第二弹性板34压缩并贴合在壳体组件20上，盲孔33被压缩后与壳体组件20之间形成负压空腔，使的第一弹性板30和第二弹性板34牢牢的吸附在壳体组件20的内表面，有利于电芯本体10的固定。
49.电芯本体10还具有对称设置地第三侧面13和第四侧面14，第一弹性板30和第二弹性板34的一组相对的边缘向电芯本体10一侧弯折以形成第一侧边31和第二侧边32，第一侧边31和第三侧面13对应地设置并夹设在第三侧面13与壳体组件20之间，第二侧边32和第四侧面14对应地设置并夹设在第四侧面14和壳体组件20之间。
50.如图3所示，本实施例中的第一侧边31和第二侧边32的厚度根据电芯本体10与壳体组件20之间的距离进行设计，第一侧边31和第二侧边32包覆在电芯本体10的两个对立面上，从而在水平方向上使电芯本体10与壳体组件20的各个面之间能够通过弹性组件抵接接触，防止电芯本体10沿各个方向晃动。
51.电芯本体10的厚度h为d3，第一侧边31的宽度d为d4，其中，0.3≤d4/d3≤0.5。
52.本实施例中的设置保证第一弹性板30和第二弹性板34组装后，第一弹性板30和第二弹性板34相对的第一侧边31不会压在一起，造成组装不上的问题。
53.弹性组件采用绝缘材料，弹性组件采用氟橡胶或硅胶。氟橡胶或硅胶不仅具有缓冲的作用，同时兼顾了绝缘。
54.弹性组件的压缩率为a，其中，0.2≤a≤0.95。该压缩率能够保证电芯本体10在一个较大的范围内膨胀时也不会造成外面的壳体组件20膨胀变大，保护了壳体组件20和电芯本体10。
55.电芯本体10的底部和壳体组件20设有绝缘片60或绝缘膜。本实施例中在电芯本体10的水平四周通过第一弹性板30和第二弹性板34与壳体组件20之间绝缘连接，电芯本体10的底部通过绝缘片60与壳体组件20绝缘连接，保证了电芯本体10与壳体组件20之间的绝缘设置。
56.壳体组件20的底部设有防爆口21，防爆口21的边缘且位于壳体组件20内侧的一端设有一周安装槽211，安装槽与防爆口形成第一沉孔结构，其中，动力电芯还包括防爆阀70，防爆阀70设置在安装槽211上。防爆口21的边缘且位于壳体组件20内侧的一端设有一周凸台212，安装槽211设置在凸台212边缘的内侧，其中，凸台212与防爆口21形成第二沉孔结构。
57.如图8至11所示，本实用新型的动力电芯的顶盖40上不再设置防爆口，而是在壳体组件的底部设置防爆口21，防爆口21设计成内凹式防爆阀保护结构，具体的，在铝壳底部外表面设置防爆口环形内凹槽，在铝壳底部内侧设置环形内凸台，即上述的环形凸台，环形内凸台内侧设置有环形防爆阀装配沉槽，即上述的安装槽，防爆阀通过与环形沉槽配合固定，然后再通过焊接实现密封连接。
58.动力电芯还包括防护罩80，防护罩80设置在电芯本体10与防爆口21之间，且防护罩80与防爆口21间隔地设置。防护罩80上设有通气孔。
59.本实施例中的壳体组件采用铝壳，在铝壳底部内侧环形的凸台上方设置有独立的防爆阀绝缘防护罩80，防爆阀绝缘防护罩80可直接放置在铝壳底部内表面，也可通过双面胶粘在铝壳底部内表面，防爆阀绝缘防护罩80对应防爆阀区域的下表面与防爆阀的上表面留有一定的空隙，避免直接压到防爆阀，同时留出气体通道，气体通道与通气孔连通，以使电芯本体释放的气体通过通气孔与防爆口连通。
60.优选地，当防爆阀70安装在壳体组件20的顶部时，电芯本体10的底部设置绝缘片不设置防护罩80，而当防爆阀70安装在壳体组件20的底部时，电芯本体10的底部与壳体组
件20之间设置防护罩80而不设置绝缘片60。
61.防护罩80的底部设有多个凸起81，多个凸起81间隔地设置，其中，防爆阀70设置在相邻地两个凸起81之间形成的槽内，该槽内设有通气孔以与防爆阀连通形成气体通道，将防爆阀卡设在该槽内，进一步对防爆阀形成定位，凸起会与壳体的底部抵接，从而保证防护罩不直接压在防爆阀上，
62.此外，防护罩采用绝缘材料。
63.本实用新型还提供了一种电池包，包括多个动力电芯，动力电芯为上述的动力电芯。
64.电芯极耳转接形式保持常规形式不变，即电芯本体10通过导电片50与顶盖40上的正极柱15和负极柱16连接。在电芯本体10的两个大面安装有两片自吸收膨胀零件弹性板，在电芯本体10底部安装有绝缘片60，然后装入壳体组件20中，壳体组件20采用铝壳。电芯本体10厚度设计时，考虑好充放电过程变化，在电芯本体10与铝壳之间留出间隙d1，即将卷芯的后期膨胀约束在铝壳的内部，大幅减小或者避免电芯在铝壳外部上的宏观膨胀变形。为减小电芯随车应用时的晃动受力，因此设计自吸收膨胀零件弹性板安装在电芯本体10和铝壳之间的间隙内。第一弹性板30和第二弹性板34材质选用氟橡胶、硅胶等弹性绝缘材质，初始厚度d2为电芯本体10与铝壳大面单边间隙d1的0.8～1.2倍，第一弹性板30和第二弹性板34的可压缩比例范围为20％～95％之间。第一弹性板30和第二弹性板34结构设计为多空结构，在初始状态可方便电解液进入，即起到储存一定量游离电解液作用，在后期电芯本体10慢慢膨胀时，第一弹性板30和第二弹性板34受挤压变薄，同时挤出一定量的电解液，便于卷芯极片吸收利用。第一弹性板30和第二弹性板34侧面均设置有第一侧边31和第二侧边32，第一侧边31和第二侧边32的高度建议范围是电芯本体10厚度的0.3～0.5倍，即初始安装时电芯本体10左右两侧的第一弹性板30和第二弹性板34的第一侧边31和第二侧边32之间留有小间隙，该间隙通过电芯本体10膨胀压缩第一弹性板30和第二弹性板34，第一弹性板30和第二弹性板34的边缘部分均沿着第一侧边31方向走料填充。第一弹性板30和第二弹性板34的大面背面均设置有多个盲孔33，在电芯本体和弹性组件装配好入壳后，电芯本体10压缩第一弹性板30和第二弹性板34，盲孔33被压缩与铝壳的大面内壁面接触，盲孔33与铝壳的大面内壁面之间形成一定的负压空腔，便于第一弹性板30和第二弹性板34与铝壳的的壁面之间固定，即将电芯本体10、第一弹性板30、第二弹性板34、铝壳形成一个有一定力作用的整体。
65.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
66.1)本实用新型将当前电芯应用状态的外部膨胀转化到壳体内部，即卷芯厚度设计时考虑在卷芯与铝壳之间预留卷芯膨胀间隙，这种设计可规避现有模组中两个电芯间的回形框滑移及模组初始预紧力波动大、模组尺寸波动大等现象，可使电芯膨胀受力更加均匀，保证电芯发挥正常设计性能。
67.2)本实用新型自吸收膨胀零件弹性板材质选型可压缩比例定义在20％～95％之间，既能在初始阶段固定保护卷芯，又能在后期卷芯膨胀时可被压缩释放卷芯膨胀空间；
68.3)本实用新型弹性板兼顾绝缘作用，可取代现有的卷芯绝缘片60，另外在一定程度上具备比当前卷芯绝缘片60更好的导热效果，便于卷芯过流温升向金属壳体传导，利于散热；
69.4)本实用新型第一弹性板30和第二弹性板34大面背面均设置有负压吸口，随卷芯一起入壳后，通过卷芯挤压，负压吸口会与铝壳大面内壁面形成负压吸附，能在一定程度上将卷芯、自吸收膨胀零件、铝壳固定在一起，对卷芯形成更好地固定保护。
70.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
71.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。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讨论。
72.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
73.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
74.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
75.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。