一种金属外壳电芯的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种金属外壳电芯。


背景技术：

2.铝塑复合膜作为一种能量密度高、安全性能高、成本低的小型化、超薄化、轻量化的复合材料，成为目前大多数3c消费类电子产品的锂离子软包电池的电芯所采用的外包装材料，但铝塑复合膜存在以下缺点：
3.1.铝塑复合膜作为外包装材料，其物理机械强度较弱，抵抗外部穿刺、挤压能力偏差；
4.2.铝塑复合膜在采用顶封热封工艺封装电芯时，电芯的顶封区域会占用较多有效空间，从而减少了电芯占用的内部空间，空间利用率低，电芯能量密度较小；
5.3.铝塑复合膜的硬度较低，且容易发生形变，导致冲压铝塑复合膜制成的电芯外壳的尺寸偏差较大，批量生产的电芯外壳的尺寸一致性较差；
6.4.铝塑复合膜多采用三层结构(pp/al/na)，受冲壳、封装等制作工艺的影响，一旦位于内部的pp结构层受损，内部电解液泄露极易造成铝塑膜复合膜出现腐蚀、分层等异常，从而引起电芯失效，可靠性较差，并且铝塑复合膜的三层结构需进行三次封装工艺才能完成对电芯密封封装，制作工序较为复杂，耗时较长。
7.因此，亟需一种金属外壳电芯，以解决现有的锂离子软包电池的电芯所采用的封装材料机械强度较弱，空间利用率低，制作尺寸偏差大，易于分层被腐蚀，制作工序较为复杂，制作效率低的问题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的在于提供一种金属外壳电芯，其机械强度较强，空间利用率高，制作尺寸偏差小，不易被腐蚀，同时封装工序简单，制作效率高。
9.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
10.本实用新型提供一种金属外壳电芯，该金属外壳电芯包括：
11.电池卷芯，所述电池卷芯包括正极片和负极片；
12.导电壳体，所述导电壳体包括上导电壳体和下导电壳体，所述上导电壳体与所述下导电壳体扣合形成封闭的容置空间，所述电池卷芯设置于所述容置空间内，所述导电壳体与所述正极片或所述负极片连接。
13.可选地，所述上导电壳体包括第一底板，所述第一底板包括四个第一侧边，所述第一底板的四个第一侧边均设有第一凸缘，所述第一凸缘与所述第一侧边连接，相邻的两个所述第一凸缘之间互相连接。
14.可选地，所述上导电壳体包括第一底板，所述第一底板包括四个第一侧边，所述第一底板的其中三个第一侧边设有第一凸缘，所述第一凸缘与所述第一侧边连接，相邻的两个所述第一凸缘之间互相连接。
15.可选地，所述第一底板与所述第一凸缘之间包括第一过渡区。
16.可选地，所述下导电壳体包括第二底板，所述第二底板包括四个第二侧边，所述第二底板的四个第二侧边均设有第二凸缘，所述第二凸缘与所述第二侧边连接，相邻的两个所述第二凸缘之间互相连接。
17.可选地，所述第二底板与所述第二凸缘之间包括第二过渡区。
18.可选地，所述第二凸缘上设有分级冲压台阶，所述上导电壳体与所述分级冲压台阶抵接。
19.可选地，所述上导电壳体的内侧设有泄压槽。
20.可选地，所述泄压槽设置为直线形、s形或波浪形。
21.可选地，所述泄压槽的宽度为0.3mm～1.0mm。
22.本实用新型的有益效果为：
23.本实用新型提供一种金属外壳电芯，该金属外壳电芯包括电池卷芯和导电壳体，电池卷芯包括正极片和负极片，导电壳体包括上导电壳体和下导电壳体，上导电壳体与下导电壳体扣合形成封闭的容置空间，电池卷芯设置于容置空间内，导电壳体与正极片或负极片连接。该金属外壳电芯的导电壳体采用金属材料制成，机械强度较强，空间利用率高，采用冲压工艺制作上导电壳体与下导电壳体时，制作尺寸偏差小，且不容易被腐蚀，封装工序简单，制作效率高。
附图说明
24.图1是本实用新型实施例一中提供的金属外壳电芯的爆炸图；
25.图2是本实用新型实施例一中提供的封装后金属外壳电芯的剖视图；
26.图3为图1中a处的局部放大图；
27.图4是本实用新型实施例一中提供的上导电壳体的仰视图；
28.图5是本实用新型实施例二中提供的金属外壳电芯的爆炸图；
29.图6是本实用新型实施例二中提供的封装后金属外壳电芯的剖视图；
30.图7为图6中b处的局部放大图；
31.图8是本实用新型实施例三中提供的金属外壳电芯的爆炸图。
32.图中：
33.100、电池卷芯；200、上导电壳体；201、第一底板；202、第一凸缘；203、第一过渡区；300、下导电壳体；301、第二底板；302、第二凸缘；303、第二过渡区；304、分级冲压台阶；400、泄压槽；500、焊点。
具体实施方式
34.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
35.在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。
36.在本实用新型中，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。
37.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“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实用新型的限制。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。
38.实施例一
39.如图1和图2所示，本实施例提供一种金属外壳电芯，该金属外壳电芯包括电池卷芯100和导电壳体，电池卷芯100包括正极片和负极片，导电壳体包括上导电壳体200和下导电壳体300，上导电壳体200与下导电壳体300扣合形成封闭的容置空间，电池卷芯100设置于容置空间内，导电壳体与正极片或负极片连接。由于金属外壳电芯的导电壳体采用金属材料制成，相比较于铝塑复合膜等软质封装材料来说，其机械强度较强，能够抵抗外部的穿刺和挤压。可选地，导电壳体的材料可以选用316不锈钢材料，316不锈钢材料内添加mo元素，因此具有较强的耐液体蚀性、耐大气腐蚀性以及耐高温性，并且其机械特性和焊接性能优良，可以使用多种焊接技术进行焊接。
40.可选地，本实施例中导电壳体采用的316不锈钢材料的厚度为0.05mm～1.0mm。示例性地，316不锈钢材料的厚度可以为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.5mm、0.7mm或1.0mm等等，此处不再一一赘述。
41.示例性地，本实施例中的上导电壳体200包括第一底板201，第一底板201包括四个第一侧边，第一底板201的四个第一侧边均设有第一凸缘202，第一凸缘202与第一侧边连接，相邻的两个第一凸缘202之间互相连接，第一底板201与第一凸缘202之间包括第一过渡区203，通过第一过渡区203的设置使得第一底板201与第一凸缘202之间圆滑过渡，上导电壳体200不具有尖角，避免了尖角划伤使用人员，保护使用人员的安全，下导电壳体300包括第二底板301，第二底板301包括四个第二侧边，第二底板301的四个第二侧边均设有第二凸缘302，第二凸缘302与第二侧边连接，相邻的两个第二凸缘302之间互相连接，第二底板301与第二凸缘302之间包括第二过渡区303，通过第二过渡区303的设置使得第二底板301与第二凸缘302之间圆滑过渡，下导电壳体300不具有尖角，避免了尖角划伤使用人员，保护使用人员的安全。
42.优选地，上导电壳体200和下导电壳体300均可采用冲压成型模具冲压拉伸成型，并且在冲压成型后还可以采用物理或激光旋切技术去除冲压后产生的多余裙边，便于后期密封定位组装，并且由于上导电壳体200和下导电壳体300的制作所采用的金属材料具有一定的硬度，不易发生形变，因而在冲压成型时，制作电池卷芯100外壳的尺寸偏差较小，制作精度较高，且制作工序较为简单，生产效率较高。
43.进一步地，参见图2和图3，本实施例中的上导电壳体200的尺寸大于下导电壳体300的尺寸，因而上导电壳体200扣合在下导电壳体300的外侧，上导电壳体200与下导电壳体300扣合后，第一凸缘202与第二凸缘302之间互相抵接形成初级密封紧固，然后再通过焊接的方式将电池卷芯100封装在上导电壳体200与下导电壳体300扣合形成的容置空间内。优选地，第一凸缘202与第二凸缘302焊接时，焊点500的位置可以设置在在第二凸缘302与第一凸缘202的边缘交接处。由于实施例中的上导电壳体200和下导电壳体300扣合后，直接将第一凸缘202焊与第二凸缘302焊接固定即可完成电池卷芯100的封装工作，无需采用顶封热封工艺对电芯进行封装，增大了电池卷芯100布置的空间，空间利用率较高，电池卷芯100能量密度较大。
44.可选地，参见图4，上导电壳体200的内侧设有泄压槽400，泄压槽400为上导电壳体200的内壁上刻蚀的直线形、s形或波浪形的槽体，该槽体可通过激光刻蚀技术形成。由于泄压槽400处的壁厚较薄，从而在泄压槽400的位置形成了薄弱区，当导电壳体内部的电池卷芯100发热导致导电壳体内压力过高时，金属壳体内的气体等会冲破上导电壳体200以释放内部的压力，进而避免金属外壳电芯发生爆炸，保证了使用人员的生命安全。
45.可选地，泄压槽400的宽度为0.3mm～1.0mm。示例性地，泄压槽400的宽度可以设置为0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm或0.7mm等等，本实施例对此不做限定。
46.当然，本实施例中的导电壳体并不局限于方形壳体，为适应圆柱形、弧形、椭圆形、月牙形或半圆形等异形或非异形状的电池卷芯，也可以将上述导电壳体设置为其他形状，凡是使用到上述技术或在上述技术上加以改进的方案，均属于该专利保护的范畴。
47.实施例二
48.本实施例还提供一种金属外壳电芯，如图5-图7所示，其与实施例一中金属外壳电芯的区别在于：本实施例中金属外壳电芯的下导电壳体300的第二凸缘302上设有分级冲压台阶304，上导电壳体200的尺寸小于下导电壳体300的尺寸，因而上导电壳体200扣合在下导电壳体300的内侧，上导电壳体200的第一凸缘202能够与分级冲压台阶304抵接以形成初级密封紧固，焊点500的位置设置在第一底板201的第一侧边与第二凸缘302的末端的交接处，从而将电池卷芯100封装在上导电壳体200与下导电壳体300扣合形成的容置空间内。
49.本实施例的其余结构与实施例一均相同，不再赘述。
50.实施例三
51.本实施例还提供一种金属外壳电芯，如图8所示，其与实施例一中金属外壳电芯的区别在于：本实施例中金属外壳电芯的上导电壳体200包括第一底板201，第一底板201包括四个第一侧边，第一底板201的其中三个第一侧边设有第一凸缘202，第一凸缘202与第一侧边连接，相邻的两个第一凸缘202之间互相连接，上导电壳体200的尺寸大于下导电壳体300的尺寸，因而上导电壳体200可以从一侧插设扣合于下导电壳体300的上方，上导电壳体200与下导电壳体300扣合后，上导电壳体200的三个第一凸缘202与下导电壳体300的第二凸缘302交接，同时上导电壳体200上未设置第一凸缘202的第一侧边与下导电壳体300的第二凸缘302的末端交接，从而在上导电壳体200与下导电壳体300之间形成初级密封紧固，然后再通过焊接的上述的两个交接处将电池卷芯100封装在上导电壳体200与下导电壳体300扣合形成的容置空间内。
52.本实施例的其余结构与实施例一均相同，不再赘述。
53.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。