电池箱体、电池及用电设备的制作方法

1.本实用新型涉及动力电池技术领域，特别是涉及一种电池箱体、电池及用电设备。


背景技术：

2.电池包括电池箱体及容纳于电池箱体内的多个电池单体，为保障电池包的整体结构强度，实现汽车的安全行驶，位于多个电池单体外的电池箱体的结构强度也尤为重要，电池箱体的机械强度的可靠性又直接影响到电池的安全可靠性。
3.现有电池箱体中的焊接焊缝长度长且焊接量较大，焊接热输入大易导致成品电池箱体的变形量较大，同时在汽车行驶产生震荡的过程中，容易导致焊接的焊缝处断开或裂开，最终影响产品的质量，无法满足电池箱体结构强度及密封性要求。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对现有的电池箱体结构强度及密封性差的问题，提供一种电池箱体、电池及用电设备。
5.一种电池箱体包括多个边框、密封件、底板及盖板，各边框的端部至少部分搭接，两相邻边框中的一边框端部具有一向内凹陷且开口的容纳槽，两相邻边框中的另一边框端部盖设于开口并使开口封闭；密封件容置于容纳槽内，底板盖设于各边框的底侧，盖板盖设于各边框的顶侧，盖板、底板及各边框围合成一用于容纳电池单体的腔体。上述的电池箱体，两相邻的边框端部至少部分能够搭接，且在二者的搭接处填充有密封件，使两边框牢固连接且利于提高搭接处的密封性，结构简单且安全可靠，能够使电池箱体同时满足结构强度及密封性的要求。
6.在其中一实施例中，边框包括大致垂直连接的侧板及端板，端板相对于侧板边缘向内凹陷并与侧板界定一容纳槽，各边框中的侧板端部至少部分搭接。该实施例中，通过在边框的端部设置容置槽，并使各边框中的侧板端部至少部分搭接以使容纳槽的开口封闭，整个电池箱体结构紧凑且利于提高结构强度。
7.在其中一实施例中，密封件为密封胶。通过该设置，在容纳槽内设置密封胶，可较好地保证边框与边框之间的密封性。
8.在其中一实施例中，密封件为密封垫。通过该设置，在容纳槽内设置密封垫，可较好地保证边框与边框之间的密封性。
9.在其中一实施例中，密封垫的数量为一，且密封垫的尺寸等于容纳槽的尺寸。通过该设置，只需将单个密封垫装配于容纳槽内，再进行边框的装配即可，利于简化装配步骤，提高装配效率。
10.在其中一实施例中，密封垫的数量至少为二，且密封垫的尺寸小于容纳槽的尺寸，各密封垫间隔设于容纳槽内。通过该设置，能够根据实际需求在容纳槽内布设密封垫，密封垫的设置方式更为灵活，能灵活适配不同尺寸及形状的容纳槽，适用性更广。
11.在其中一实施例中，还包括紧固件，紧固件穿设一边框中的侧板及另一边框中的
端板，以使两相邻边框的端部固定连接。通过该设置，相邻边框之间的连接通过紧固件连接的方式实现，在不焊接的前提下能使电池箱体满足结构强度及密封性要求。
12.在其中一实施例中，两相邻边框中的侧板搭接处通过胶粘固定连接。通过该设置，相邻边框之间的连接通过紧固件连接的方式实现，在不焊接的前提下能使电池箱体满足结构强度及密封性要求。
13.在其中一实施例中，两相邻边框中的侧板搭接处通过焊接固定连接。通过该设置，相邻边框之间的密封通过容纳槽内容置的密封垫实现，相邻边框之间的连接通过焊接方式实现，在大幅降低焊接量及焊缝长度的前提下能使电池箱体满足结构强度及密封性要求。
14.一种电池包括电池单体及上述的电池箱体，电池单体容纳于腔体内。上述的电池，电池箱体的结构强度及密封性较好，容置于电池箱体内的电池单体能够较好地被防护。
15.一种用电设备包括上述的电池，电池用于提供电能。上述的用电设备，电池的安全性好。
附图说明
16.图1为一实施例中用电设备的示意图；
17.图2为一实施例中电池的示意图；
18.图3为图2所示电池的爆炸图；
19.图4为图2所示电池中电池箱体的爆炸图；
20.图5为图4所示电池箱体的a局部放大图；
21.图6为图2所示电池中电池箱体的组合示意图。
22.附图标记：
23.10、电池箱体；20、电池单体；30、电池；40、车辆；41、控制器；42、马达；100、边框；101、容纳槽；110、侧板；111、第一孔；112、第二孔；120、端板；200、密封件；300、底板；400、盖板；500、腔体；600、紧固件。
具体实施方式
24.下面将结合附图对本技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本技术的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本技术的保护范围。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
26.在本技术实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，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、特定顺序或主次关系。在本技术实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本技术的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和
隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
28.在本技术实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
29.在本技术实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
30.在本技术实施例的描述中，技术术语“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技术实施例和简化描述，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技术实施例的限制。
31.在本技术实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，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，可以根据具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
32.随着新能源汽车的普及和推广，新能源汽车的安全可靠性日益引起人们的关注和重视。动力电池为一种可充电的电池是新能源汽车的动力来源，在新能源汽车领域中被广泛应用。
33.电池包括电池箱体及容纳于电池箱体内的电池单体，为保障电池的整体结构强度，实现汽车的安全行驶，位于电池单体外的电池箱体的结构强度也尤为重要，电池箱体的机械强度的可靠性又直接影响到电池的安全可靠性。
34.目前，电池箱体多通过铸造、钣金、型材集成的方式加工而成。虽然铸造技术较成熟且成本低，但铸造工艺大大增加了整个电池箱体的重量，进而增加了汽车的能耗；钣金技术改善了铸造工艺中电池箱体重的缺陷，但其装配工艺复杂，电池箱体的密封设计复杂；铝型材集成技术改善上述二者的不足，但其成本高且电池箱体的空间利用率不高，后期维护成本高，也无法大范围应用普及。
35.基于电池箱体的结构强度差且密封性差的问题，有些方案提出了对电池箱体结构的改进设计。例如，将电池箱体框架加设加强板，并将电池箱体的框架直接焊接而成。整个电池箱体中的焊接焊缝长度长且焊接量较大，焊接热输入大易导致成品电池箱体的变形量较大，同时在汽车行驶产生震荡的过程中，容易导致焊接的焊缝处断开或裂开，最终影响了产品的质量而无法使产品满足 ip67标准的密封性要求。因此，如何在提高电池箱体结构强度的同时满足密封性要求是目前急需解决的问题。
36.需说明的是，ip67标准是指防护安全级别，其定义了一个界面对液态和固态微粒的防护能力。具体在本实施例中，即指电池箱体的防护安全级别至少应达到防护灰尘吸入(即整体防止灰尘接触或渗透)，且防护短暂浸泡(即整体防止浸泡)。
37.基于以上考虑，发明人经过深入研究，设计了一种电池中的电池箱体，该电池箱体结构简单、安全可靠，在提高箱体结构强度的同时满足密封性要求。
38.需说明的是，除了上文提到的电池单体外，在电池箱体中还可以包括电极端子、用
于在电池单体的内部压力或温度达到阈值时泄放内部压力的泄压机构、散热部件、用于电池箱体内的电连接部件与电池箱体的绝缘件等其他部件，绝缘件可以是塑料、橡胶等。
39.本技术中公开的电池单体可以但不限用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中。可以使用具备本技术公开的电池单体、电池等组成该用电设备的电源系统，这样，有利于缓解并自动调节电芯膨胀力恶化，补充电解液消耗，提升电池性能的稳定性和电池寿命。
40.本技术中，电池单体可以包括锂离子二次电池、锂离子一次电池、锂硫电池、钠锂离子电池、钠离子电池或镁离子电池等，本技术实施例对此并不限定。电池单体可呈圆柱体、扁平体、长方体或其它形状等，本技术实施例对此也不限定。电池单体一般按封装的方式分成三种：柱形电池单体、方体方形电池单体和软包电池单体，本技术实施例对此也不限定。
41.电池单体包括电极组件和电解液，电极组件由正极片、负极片和隔离膜组成。电池单体主要依靠金属离子在正极片和负极片之间移动来工作。正极片包括正极集流体和正极活性物质层，正极活性物质层涂覆于正极集流体的表面，未涂敷正极活性物质层的集流体凸出于已涂覆正极活性物质层的集流体，未涂敷正极活性物质层的集流体作为正极极耳。以锂离子电池为例，正极集流体的材料可以为铝，正极活性物质可以为钴酸锂、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活性物质层，负极活性物质层涂覆于负极集流体的表面，未涂敷负极活性物质层的集流体凸出于已涂覆负极活性物质层的集流体，未涂敷负极活性物质层的集流体作为负极极耳。负极集流体的材料可以为铜，负极活性物质可以为碳或硅等。为了保证通过大电流而不发生熔断，正极极耳的数量为多个且层叠在一起，负极极耳的数量为多个且层叠在一起。隔离膜的材质可以为聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe)等。此外，电极组件可以是卷绕式结构，也可以是叠片式结构，本技术实施例并不限于此。
42.本技术中，电池是指包括一个或多个电池单体以提供更高的电压和容量的单一的物理模块。例如，本技术中所提到的电池可以包括电池包等。
43.为了满足不同的电力需求，电池可以包括多个电池单体，其中，多个电池单体之间可以串联或并联或混联，混联是指串联和并联的混合。可选地，多个电池单体可以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组成电池。也就是说，多个电池单体可以直接组成电池，也可以先组成电池模块，电池模块再组成电池。电池再进一步设置于用电设备中，为用电设备提供电能。
44.本技术中提供一种用电池作为电源的用电设备，用电设备可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。
45.以下实施例为了方便说明，以本技术一实施例的一种用电设备为车辆40为例进行说明。
46.请参考图1，图1为本技术一些实施例提供的车辆40的结构示意图。车辆 40可以为燃油汽车、燃气汽车或新能源汽车，新能源汽车可以是纯电动汽车、混合动力汽车或增程式汽车等。车辆40的内部设置有电池30，电池30可以设置在车辆40的底部或头部或尾部。电池30可以用于车辆40的供电，例如，电池30可以作为车辆40的操作电源。车辆40还可以包括控
制器41和马达42，控制器41用来控制电池30为马达42供电，例如，用于车辆40的启动、导航和行驶时的工作用电需求。
47.在本技术一些实施例中，电池30不仅可以作为车辆40的操作电源，还可以作为车辆40的驱动电源，代替或部分地代替燃油或天然气为车辆40提供驱动动力。
48.请参考图2至图4，一实施例中的电池箱体10包括多个边框100、密封件 200、底板300及盖板400。各边框100的端部至少部分搭接，底板300盖设于各边框100的底侧，盖板400盖设于各边框100的顶侧，盖板400、底板300及各边框100围合成一腔体500，腔体500用于容纳电池单体20。
49.其中，结合参考图5及图6，两相邻边框100中的一边框100端部具有一向内凹陷且开口的容纳槽101，两相邻边框100中的另一边框100端部盖设于开口并使开口封闭。
50.通过上述设置，相邻的两边框100的端部至少部分能够搭接，且在二者的搭接处填充有密封件200，使两边框100牢固连接且利于提高搭接处的密封性，结构简单且安全可靠，能够使电池箱体10同时满足结构强度及密封性的要求。
51.此处需说明的是，盖板400、底板300及各边框100的材质可以为铝材、钢材及合金材质，能够进一步提高电池箱体10的整体结构强度，同时保障电池箱体10具有较好的延展性。在本实施例中，盖板400、底板300及各边框100的材质优选为钢材。
52.在具体实施方式中，盖板400、底板300及各边框100可以为空心结构或实心结构。箱体10可以是多种形状，比如，圆柱体、长方体等。
53.如图5示出的实施例中，边框100包括侧板110及端板120，侧板110及端板120大致垂直连接。端板120相对于侧板110边缘向内凹陷并与侧板110界定一容纳槽101，各边框100中的侧板110端部至少部分搭接。
54.该实施例中，通过在边框100的端部设置容置槽，并使各边框100中的侧板110端部至少部分搭接以使容纳槽101的开口封闭，整个电池箱体10结构紧凑且利于提高结构强度。
55.在本实施方式中，如图5及图4所示，侧板110及端板120均呈平面状，侧板110及端板120的数量均为二。其中，二个侧板110相对设置，二个端板 120相对设置。通过该设置，每一边框100大致呈长方体状且表面平整，利于保障固定连接的各边框100之间的密封性。
56.在本实施方式中，如图5所示，侧板110及端板120均为单层板状结构，在满足对机械强度要求的同时尽可能减轻电池箱体10的重量。在其他实施方式中，侧板110和/或端板120局部还可以呈多层结构，以进一步满足对电池箱体10局部的机械强度要求。
57.在本实施方式中，侧板110及端板120为一体成型结构，机械强度高且整体性好，以便于各边框100的拆装。在其他实施方式中，侧板110及端板120 还可以为分体式结构，侧板110及端板120可以通过铆接或焊接的方式连接。
58.如图5所示，密封件200可以为密封胶或密封垫。通过该设置，在容纳槽 101内设置密封件200，可较好地保证边框100与边框100之间的密封性。
59.在具体实施方式中，密封胶为可以为弹性密封胶或液体密封胶，以沥青物、天然树脂或合成树脂、天然橡胶或合成橡胶等干性或非干性的粘稠物为基料，配合滑石粉、白土、炭黑、钛白粉和石棉等惰性填料，再加入增塑剂、溶剂、固化剂、促进剂能够制成密封胶。
60.在具体实施方式中，密封垫可以为橡胶或硅胶或混合性高弹体。
61.在图5示出的一实施方式中，密封垫的数量为一，且密封垫的尺寸等于容纳槽101
的尺寸。通过该设置，只需将单个密封垫装配于容纳槽101内，再进行边框100的装配即可，利于简化装配步骤，提高装配效率。
62.该实施方式中，密封垫的厚度等于容纳槽101的深度，密封垫的长度等于容纳槽101的长度，密封垫的宽度等于容纳槽101的宽度。
63.此处需说明的是，厚度及深度即在图5所示x方向上的尺寸，长度即在图5 所示y方向上的尺寸，宽度即在图5所示z方向上的尺寸。
64.在图5未示出的另一实施方式中，密封垫的数量至少为二，且密封垫的尺寸小于容纳槽101的尺寸，各密封垫间隔设于容纳槽101内。通过该设置，能够根据实际需求在容纳槽101内布设密封垫，密封垫的设置方式更为灵活，能灵活适配不同尺寸及形状的容纳槽101，适用性更广。
65.该实施方式中，密封垫的厚度等于容纳槽101的深度，和/或密封垫的长度等于容纳槽101的长度，和/或密封垫的宽度等于容纳槽101的宽度。
66.为了使相邻的边框100端部固定连接，如图2所示，两相邻边框100中的侧板110端部可以通过紧固件600、胶粘或焊接的方式固定连接，以使两相邻边框100中的侧板110端部至少部分搭接。
67.通过该设置，相邻边框100之间的密封通过容纳槽101内容置的密封件200 实现，相邻边框100之间的连接通过胶粘、紧固件600连接或焊接的方式实现，以在不焊接或大幅降低焊接量的前提下使电池箱体10仍能满足ip67标准的密封性要求。
68.在上述通过紧固件600固定连接的具体实施方式中，结合图5所示，紧固件600穿设一边框100中的侧板110及另一边框100中的端板120，以使两相邻边框100的端部固定连接。例如，在两相邻边框100中的一边框100的侧板110 开设第一孔111，在两相邻边框100中的另一边框100的端板120开设第二孔 112，紧固件600穿设第一通孔并螺接于第二通孔，以使两相邻边框100之间的侧板110端部固定连接。其中，紧固件600可以为螺栓或螺钉，第一孔111可以为螺孔或光滑孔，第二孔112为螺孔。
69.在上述通过胶粘固定连接的具体实施方式中，结合图5所示，需要通过涂胶装置在两相邻边框100中的侧板110搭接处涂布密封胶，待密封胶固化后即可使两相邻边框100的端部固定连接。
70.在上述通过焊接固定连接的具体实施方式中，结合图5所示，需要在两相邻边框100中的侧板110搭接处预留焊缝，并通过焊接装置在预留焊缝处进行焊接，以使两相邻边框100之间的侧板110端部固定连接。
71.如图5示出的一实施例中，密封件200为密封胶，且两相邻边框100的端部通过紧固件600固定连接。通过该设置，相邻边框100之间的密封通过容纳槽101内容置的密封胶实现，相邻边框100之间的连接通过紧固件600连接的方式实现，在不焊接的前提下能使电池箱体10满足ip67的密封性要求。
72.如图5未示出的另一实施例中，密封件200为密封胶，且两相邻边框100 中的侧板110搭接处通过胶粘固定连接。通过该设置，相邻边框100之间的密封通过容纳槽101内容置的密封胶实现，相邻边框100之间的连接通过胶粘的方式实现，在不焊接的前提下能使电池箱体10满足ip67的密封性要求。
73.如图5未示出的又一实施例中，密封件200为密封胶，且两相邻边框100 中的侧板
110搭接处通过焊接固定连接。通过该设置，相邻边框100之间的密封通过容纳槽101内容置的密封胶实现，相邻边框100之间的连接通过焊接方式实现，在大幅降低焊接量及焊缝长度的前提下能使电池箱体10满足ip67的密封性要求。
74.如图5未示出的又一实施例中，密封件200为密封垫，且两相邻边框100 的端部通过紧固件600固定连接。通过该设置，相邻边框100之间的密封通过容纳槽101内容置的密封垫实现，相邻边框100之间的连接通过紧固件600连接的方式实现，在不焊接的前提下能使电池箱体10满足ip67的密封性要求。
75.如图5未示出的又一实施例中，密封件200为密封垫，且两相邻边框100 中的侧板110搭接处通过焊接固定连接。通过该设置，相邻边框100之间的密封通过容纳槽101内容置的密封垫实现，相邻边框100之间的连接通过焊接方式实现，在大幅降低焊接量及焊缝长度的前提下能使电池箱体10满足ip67的密封性要求。
76.如图3所示的实施方式中，底板300可拆卸地连接于各边框100的底侧，盖板400可拆卸地连接于各边框100的顶侧。
77.该实施方式中，底板300能够通过螺钉或螺栓可拆卸地连接于各边框100 的底侧，盖板400通过螺钉或螺栓可拆卸地连接于各边框100的顶侧。
78.在图3未示出的其他实施方式中，盖板400、底板300及各边框100还可以为一体成型结构，结构强度高且密封性好。
79.请参考图3，一实施例中的电池包括上述的电池箱体10及电池单体20，电池单体20容纳于电池箱体10的腔体500内。该实施例中，电池箱体10的结构强度及密封性较好，容置于电池箱体10内的电池单体20能够较好地被防护。
80.在本实施方式中，如图3所示，电池单体20的数量为多个，且多个电池单体20沿同一方向并排设于腔体500内。腔体500的尺寸形状与电池单体20适配，以防止各电池单体20在腔体500内互相撞击或与腔体500内壁碰撞而受损。
81.例如，如图3所示，电池单体20的数量为十五，十五个电池单体20沿图2 所示x方向并排设于腔体500。各电池单体20均呈长方体状，腔体500也呈矩形以与各电池单体20适配，腔体500的尺寸也恰好能容置十五个电池单体20。
82.在本实施方式中，由于腔体500呈矩形，边框100的数量为四。在其他实施方式中，腔体500可以呈其他形状，边框100的数量也可以为其他数值。
83.根据本技术的一些实施例，参见图2，本技术提供了一种电池箱体10，电池箱体10包括多个边框100、密封件200、底板300及盖板400。各边框100的端部至少部分搭接，底板300盖设于各边框100的底侧，盖板400盖设于各边框100的顶侧，盖板400、底板300及各边框100围合成一容纳电池单体20的腔体500。其中，边框100包括大致垂直连接的侧板110及端板120，任一边框 100的端板120的端部向内凹陷并与侧板110界定一容纳槽101，密封件200容置于容纳槽101内，密封件200可以为密封胶或密封垫。两相邻边框100中的一边框100端部具有一向内凹陷且开口的容纳槽101，两相邻边框100中的另一边框100端部盖设于开口并使开口封闭，两相邻边框100中的端部可以通过胶粘、紧固件600连接或焊接的方式固定。
84.根据本技术的一些实施例，参见图2，本技术提供了一种电池30，电池30 包括上述的电池箱体10及多个电池单体20，多个电池单体20沿同一方向并排设于电池箱体10的腔体500内。
85.根据本技术的一些实施例，参见图1，本技术提供了一种用电设备，用电设备包括上述的电池30，电池30用于提供电能。
86.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。