专利名称：一种电池隔圈、电芯保护结构及动力电池的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及动力电池技术领域，更具体地说，是涉及一种电池隔圈、具有该电池隔圈的电芯保护结构以及动力电池。
背景技术：
在石油等不可再生资源日渐枯竭，环境污染越发严重的背景下，人们对新能源汽车所寄予很大的期望。而动力电池则是新能源汽车的心脏，由于汽车具有较高的机动性，其在使用过程中会经常发生振动、撞击等现象，这就对动力电池的安全性和可靠性提出了极高的要求，同时，电池一般作为移动能源供应设备，对其体积和重量也有较高的要求。在现有技术中，动力电池通常包括正极、负极、由多层柔性体叠合而成的电芯、电解液、电池盖板以及电池壳等，在电芯与电池盖板间还设有隔圈。动力电池的容量高，体积大，其内部的电芯也具有体积大的特点。同时由于电芯是由多层柔性体叠合而成的，其在周转过程容易受到损伤；对于包含多个电芯的电池，电芯之间的组合定位也存在困难.为解决这些问题，专利CN201430167Y公开了一种电池隔圈(如图8)及电芯保护结构，电池隔圈设有与电芯上端中部吻合的极耳通过区以及位于极耳通过区两侧的电芯圆角容纳区，其中，电芯圆角容纳区为由隔圈边缘与极耳通过区及隔圈上表面围合而成的槽状结构，极耳通过区包括至少一个贯穿隔圈的极耳孔。电芯保护结构，呈框架形状，包括上、下两个如上电池隔圈以及与电池隔圈固定连接的两个侧板。此结构能够在电池装配过程中，特别是将电池壳套设于电芯上时，减少电芯与电池壳壁之间的摩擦，避免给电芯带来伤害；同时防止在电池使用过程中，汽车的振动、颠簸使电芯在电池壳内产生窜动，避免集流体破损，隔膜打皱，极片掉料，焊点的冲击等。现有采用的结构较优的电芯结构一般为极片在宽度方向含有敷料区和未敷料区，将正、负极片的敷料区相对夹持隔膜卷绕形成电芯，同时未辅料区也会卷绕，在电芯的端部形成卷绕极耳，能引出大电流，后将卷绕极耳的中间部分压合，便于与电极端子焊接引出电流，极耳在电池装配中一般穿过隔圈，通过隔圈隔离多个极耳组和固定极耳。而现有电池隔圈包括如上所述的电池隔圈，隔圈板都较厚或含有隔圈边缘，卷绕极耳都处于隔圈板内部结构中，即处于隔圈的极耳槽中或处于由隔圈边缘与极耳通过区及隔圈上表面围合而成的槽状结构的电芯圆角容纳区中，而卷绕极耳两侧均为圆弧，极易被破坏，易造成极耳打皱，出现电池的短路等安全隐患，同时在电芯装配时，此种极耳穿入隔圈也困难，极耳边缘易受折损，降低了生产效率，同时也会在操作时在卷绕极耳边缘与隔圈板边缘间存在一定的空隙，不仅不利于极耳的固定，极耳易晃动造成短路，而且占用电池组内部空间。
实用新型内容本实用新型为了解决现有电池隔圈在与卷绕极耳装配时易破坏极耳边角，造成电池短路；装配工艺效率低等缺点，提供一种防振动短路、极耳两侧不易被破坏、易装配的隔圈，其在满足绝缘要求的同时可对电芯上部及极耳实现很好的保护，也降低电池重量。[0005]一种电池隔圈，呈倒“凸”字形，包括位于中心的用于夹持电池的极耳、引出电流的电流引出区和位于电流引出区两端的用于注液、透气的透气区。电流引出区包括若干“U” 形横梁，其中，若干“U”形横梁间相互平行；透气区为平板状隔圈板，其中，隔圈板上布有贯穿隔圈板的通气孔；“U”形横梁的两端分别与两端的隔圈板连接。本实用新型所述的呈倒“凸”字形电池隔圈，是指隔圈板较薄，中间连接的若干“U” 形横梁为凸出的部分用于夹持极耳，隔圈板为平板状，无明显边缘，卷绕极耳均处于隔圈板下即非处于隔圈板内部，由于隔圈板较薄和隔圈板无明显边缘，在隔圈的下方两边预留有足够的空间，即卷绕极耳的圆弧边缘附近无障碍物，当极耳与隔圈装配过程中不会对极耳边角造成阻碍，保护卷绕极耳的圆角避免损伤，易于装配。进一步优选，“U”形横梁的厚度从底到上呈渐变增加，使“U”形横梁与电池的电芯接触的面与电池的电芯厚度渐变的边缘相配合。进一步优选，“U”形横梁的底面圆滑过渡。进一步优选，“U”形横梁与隔圈板连接的相连处还设有加强肋。进一步优选，隔圈板的边缘下方设有若干增强隔圈机械强度的加固台。 进一步优选，电流弓丨出区两侧还分别设有挡板，其中，挡板与“U”形横梁平行，挡板与电流引出区两端的隔圈板连接，呈“凸”字形。挡板与“U”形横梁间的距离没有特别限制， 可以与电流引出区中最外侧的“U”形横梁结合在一起，对最外侧的“U”形横梁进行保护，也可以与最外侧的“U”形横梁间有一定的距离，形成空间也可以用于夹持极耳。挡板对电芯圆角也存在让位，防止挤压电芯圆角。进一步优选，“U”形横梁的长度为电芯宽度的10% 90%。本实用新型同时提供了一种防振动短路的电芯保护结构，呈框架形状，其中，框架包括上、下两个上述电池隔圈以及与电池隔圈固定连接的两个侧板。进一步优选，电池隔圈上设有至少一个卡扣，所述侧板对应位置设有与所述卡扣吻合的卡孔，所述电池隔圈与所述侧板通过所述卡扣和所述卡孔连接。进一步优选，侧板的四端角处分别设有向电池的电芯方向延伸的导向板，导向板与电流引出区的最外侧的“U”形横梁和/或电流引出区外的挡板扣合，扣合优选为卡扣连接。其中，优选卡扣连接处可以采用热熔焊、激光焊和超声波焊的方式实现焊接，以增加了连接的稳定性和可靠性。进一步优选，导向板的端部设有导向圆角。进一步优选，导向板与侧板的连接为平滑连接，连接处形成与电池的电芯圆弧面相配合的弧面，优选为圆角。优选在侧板的两高边侧其他部分沿电芯方向均延伸出与电池的电芯圆弧面相配合的定位弧面，实现对电芯的保护。进一步优选，隔圈的周边下表面设有与侧板相配合的卡槽，便于牢固装配。与现有技术相比，本实用新型的电池隔圈具有以下优点电池隔圈，呈倒“凸”字形，在隔圈下方两边预留有足够的空间，与卷绕极耳相适应，当极耳与隔圈装配过程中不会对极耳边角造成阻碍，保护卷绕极耳的圆角避免损伤，易于装配；同时“U”形横梁形成的上空间也为盖板引出片、焊接过渡片提供足够的空间，便于其他部件与极耳的连接，引出电流；而且相互平行的“U”形横梁间实现对极耳压合部位的固定，防止电芯晃动，稳定引出电流。本实用新型也进一步降低了电池的重量。进一步优选，“U”形横梁的厚度从底到上呈渐变增加，使“U”形横梁与电池的电芯接触的面与电池的电芯厚度渐变的边缘相配合，便于卷绕极耳的装配，极耳穿入电流引出区更快，而且与极耳适配，对极耳无损伤，而且对极耳固定更好，给电芯提供了很好的定位基准，减少了电芯的窜动，并降低了振动等对电芯的影响。进一步优选“U”形横梁的底面圆滑过渡，优选为圆弧面，进一步优化极耳装配，防止隔圈对电芯的损伤。进一步优选，“U”形横梁与隔圈板连接的相连处还设有加强肋，增强隔圈强度。进一步优选，隔圈板的边缘下方设有若干增强隔圈机械强度的加固台。本实用新型同时提供了一种抗振易制备的动力电池，包括至少一个电芯，和上述电芯保护结构，其中，至少一个电芯位于上述电芯保护结构内。本实用新型的电芯保护结构，将电芯保护在电芯保护结构中，在电芯套壳时，以此为支撑骨架，改善了电芯的受力方式，减小了套壳时外力对电芯的影响。此种电芯保护结构的装配方向与电芯方向一致，不会对电芯圆弧造成损害，装配容易也可较紧凑，不仅可以固定电芯，防止电芯晃动，而且能节约电池组内部空间，同时电芯保护结构能很好的支撑电芯对电芯进行保护。同时电芯的隔膜边缘保护在电芯保护结构里，套壳时隔膜沿套壳方向折皱的风险降低。进一步优选侧板的两高边侧的四端角处分别设有向电池的电芯方向延伸的导向板，导向板与电流引出区的最外侧的“U”形横梁和/或电流引出区外的挡板扣合，增强连接的稳定性和可靠性，增强电芯保护结构的机械强度。进一步优选导向板与侧边的连接为平滑连接，连接处形成与电池的电芯圆弧面相配合的定位弧面，优选为圆角。优选在侧板的两高边侧其他部分沿电芯方向均延伸出与电池的电芯圆弧面相配合的定位弧面，实现对电芯的保护，消除了电芯两端圆角的触壳风险，提高了电池的安全性能。特别对于多电芯电池来说，在现有的技术条件下，电芯之间常使用预胶带固定，这样的结构在套壳时电芯错动厉害，本实用新型则为每个电芯提供了适当的空间，消除了电芯之间的错动，减小了电池的窜动，减弱了振动对电芯的影响，提高了电池的可靠性及安全性。
图1是本实用新型的一种电芯的结构示意图；图2本实用新型的一种电池隔圈的从上侧观察时立体结构示意图；图3是本实用新型的一种电池隔圈的从下侧观察时立体结构示意图；图4和图5为本实用新型的侧板的立体结构示意图；图6为本实用新型的电芯保护结构与电芯的装配示意图；图7为本实用新型的电芯保护结构与电芯的装配结构图；图8为现有的电池隔圈的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图1是本实用新型的一种电芯的结构示意图，为较佳实施方式的电芯示意图，电芯1为卷绕电芯，优选通过将正极极片和负极极片在长度方向上以一边为基准对齐放置， 在宽度方向上错开放置，露出正极极片和负极极片上不含电极材料的极耳区，并且在正极极片和负极极片中间含有隔膜，负极极片上含有电极材料部分完全覆盖正极极片上含有电极材料部分的情况下进行卷绕制得上述电芯。通过将不含电极材料的极耳区即分别卷绕形成在电芯1一端的未辅料正极片和电芯1另一端的未辅料的负极片中间部分压合，形成正极和负极极耳11，由于极耳11为卷绕极耳，为防止极耳11边缘折损，同时降低压合对电芯 1的圆弧边缘的影响，一般优选仍保留电芯1两端部的圆弧结构，即极耳11包括中间的压合部分13和电芯圆角12。本实用新型的电池隔圈2下方预留足够的空间，在极耳11与隔圈 2装配过程中不会对电芯圆角12造成阻碍，易于装配。图2和图3是本实用新型的一种电池隔圈的立体结构示意图，电池隔圈2包括电流引出区21和位于电流引出区两端的透气区22。其中，电流引出区21包括若干相互平行的“U”形横梁211，“U”形横梁211可以为两个，此时优选分布于电池隔圈2的两长侧边，沿边分布，直接用于支撑隔圈2，此时一般用于装配单个电芯1 ；也可以为多个，相邻的“U”形横梁211间形成的空间用于穿入极耳的压合部分13，夹持极耳压合部分13，一般用于装配多个电芯1，位于最外侧的两个“U”形横梁211也可以优选分布于电池隔圈2的两长侧边， 沿边分布，支持隔圈2。本发明也可以优选在电流引出区21的两侧即电池隔圈2的长边侧设有挡板212， 保护“U”形横梁211和支撑隔圈2，挡板212可设有可不设，可以与最外侧的“U”形横梁211 间形成空间用于穿入极耳11，此时挡板212与“U”形横梁211相对的表面与“U”形横梁211 一样具有与电芯配合的过渡面。也可以不形成穿入极耳11的空间，与最外侧的“U”形横梁 211连在一起，此时他们之间可以是注塑的一体结构也可以是分体结构，根据工艺而定，此时挡板212用于保护“U”形横梁211和支持隔圈2。同时挡板212具有一定的厚度，长度比电芯1宽度小，与隔圈板221形成“凸”字形，也为最外侧的电芯圆角12在宽度方向预留了一定的空间，防止组装等对最外侧的电芯圆角12的挤压。透气区22包括隔圈板221，隔圈板221上布有贯穿隔圈板221的用于通气的通气孔222，既能满足排气、注液等要求。其中，“U”形横梁211包括中部的主体部分2111以及两端的连接部分2112，主体部分2111呈横“[”形，将电流引出区21分割成若干区域，两个相互平行的“U”形横梁211 形成呈“[”形的空间，用于穿入极耳11，固定压合极耳11的极耳压合部分12。两端的连接部分2112分别与两端的隔圈板221相连。其中，进一步优选，“U”形横梁211的长度为电芯1的宽度的30% _80%。即对于一般的5-300Ah的电芯1，极耳11的宽度一般为30-350mm，压合部分12的宽度一般为 20-280mm，一般电流引出区21的长度为电芯1宽度的25%-75%，使极耳11的电芯圆角12 及隔膜在隔圈2的保护中，防止折损，进一步优选“U”形横梁211的长度为电芯1宽度的 30% -70%，防止对电芯圆角12造成阻碍，同时保证隔圈2的强度。其中，“U”形横梁211的厚度从底到上呈渐变增加，即“U”形横梁211与电池的电芯1接触的面2113即“U”形横梁211的沿长度方向的侧面与电池的电芯1厚度渐变的边缘相配合，“U”形横梁211的底面2114为圆弧面，为圆滑过渡，即各“U”形横梁211间的主体部分2111之间形成了可与电芯1上部逐渐减薄的区域吻合的空间，避免“U”形横梁211局部的菱角伤害电芯1，且此种结构能与卷绕极耳11及电芯1形成更良好的配合，不仅装配容易，不造成损伤，而且能对电芯1实现很好的固定作用，可减小电池产生位移时电芯1的窜动，降低了振动、波动对电芯1的影响。其中，“U”形横梁211的主体部分2111在长度方向具有均勻的厚度。优选，“U”形横梁211的主体部分2111中心含有一个呈V字形的槽(图中未示出)，为注液节约空间，这样可以减少电池隔圈2在注塑成型过程中因厚度偏差过大而造成的变形，同时也减少了原材料的用量，降低了生产成本，还减轻了电池的重量。其中，“U”形横梁211的连接部分2112与隔圈板221相连处设有加强肋对，增强隔圈2的强度。其中，隔圈2周边边缘下方设有若干增强隔圈2机械强度的加固台25。大大提高了隔圈2本身的强度和稳定性。参照图4、5及图6和图7，本实用新型的优选电芯保护结构4呈框架形状，，包括上、下两个电池隔圈2以及与这两个电池隔圈2固定连接的两个侧板3。其中电池隔圈2和侧板3均为耐电解液、注塑性能好、并具有一定机械强度的绝缘材料。这样，由于电芯保护结构4呈框架形状，从而形成了电芯1 (请参照图6及图7)的骨架，可在电池周转、使用过程中给过程中给予电芯1很好的保护，也降低了将电池壳套设于电芯1上时，隔膜沿电池壳方向折皱以及电芯1之间错动的风险，增强了单体电池的防振性能，提高了电池组的安全性能。其中，优选，电池隔圈2与两个侧板3的连接可以采用卡口连接，例如参照图6和图7，电池隔圈2的两宽边侧分别设有三个卡扣27，在侧板3对应位置设有与卡扣沈吻合的卡孔31，电池隔圈2与侧板3通过卡扣沈和卡孔31扣合连接，在配合处进行焊接，可以是超声焊、激光焊、热熔焊等，形成框架形状，使得隔圈2与侧板3之间的连接具有双重保障，在满足绝缘要求的同时，既给电芯1提供了很好的保护，又大大增加了整个电芯保护系统的强度即稳定性。同时优选在隔圈2周边下表面设有与侧板3相配合的卡槽23，使侧板 3的上下侧边分别插入卡槽23中，与隔圈2吻合，连接牢固，同时消除了因隔圈2和侧板3 的配合偏差使电芯1发生触壳的风险。参照图4和图5，侧板3呈板状，其两端分别设有三个卡孔31，用以与电池隔圈2 两宽边侧的卡扣27配合，当然，卡扣27和卡孔31的数量还可为一个或者多个，其形状还可以不同于图中所示。优选如图，在侧板3的两高边侧的四端角处分别设有向电池的电芯1方向延伸的导向板32，导向板32与隔圈2两外“U”形横梁211或挡板212扣合，其中，导向板32与隔圈外“U”形横梁211或挡板212的连接为卡扣连接。具体结构可以为图示，导向板32的端部321呈燕尾形状，在隔圈2的两外“U”形横梁211或挡板212的与导向板32连接相对应的位置设有第二卡扣26，与燕尾形状的导向板32的端部321连接，在配合处进行焊接，可以是超声焊、激光焊、热熔焊等，使得隔圈2与侧板3之间的连接具有双重保障，在满足绝缘要求的同时，既给电芯1提供了很好的保护，又大大增加了整个电芯保护系统的强度即稳定性，同时优选燕尾形状的导向板32的端部321的棱角为圆弧形，即含有导向圆角3211，不仅很好的导向与隔圈2的配合，易于装配，而且不对电芯1不存在损伤。同时，也同样优选在隔圈2周边下表面设有与侧板3的导向板32侧边相配合的卡槽23，使导向板32的侧边插入卡槽23中，与隔圈2吻合，连接牢固，同时消除了因隔圈2和侧板3的配合偏差使电芯1发生触壳的风险。进一步优选，导向板32与侧板3的连接为平滑连接，连接处33形成与电池的电芯圆弧面相配合的弧面，优选为圆角。优选在侧板3的两高边侧其他部分沿电芯方向均延伸出与电池的电芯圆弧面相配合的定位弧面34，即定位弧面34向电芯1的方向弯曲，定位弧面34 —方面可使侧板3的强度大大增加，从而增强了电芯骨架的支撑强度，同时定位弧面 34又可对电芯1的弧形侧面实现保护。本实施例的电芯保护结构4可适用于单电芯电池或者多电芯电池。对于多电芯电池来说，当电池装配时，需将电芯套入电池壳体，在现有的技术条件下，电芯之间常使用胶带预固定，而这种做法在套壳时电芯之间或集流体之间会发生错动，同时对电芯最外层绝缘材料也可能造成破坏，采用本实施例的电芯保护结构可取消了粘胶带这一工序，提高效率的同时还能减小甚至消除电芯之间、集流体之间的错动，以及套壳对电芯最外层绝缘材料的负面影响。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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的保护范围之内。
权利要求1.一种电池隔圈，其特征在于所述电池隔圈呈倒“凸”字形，包括位于中心的用于夹持电池的极耳、引出电流的电流引出区和位于电流引出区两端的用于注液、透气的透气区；所述电流弓I出区包括若干“U”形横梁，所述若干“U”形横梁间相互平行；所述透气区为平板状隔圈板，所述隔圈板上布有贯穿隔圈板的通气孔；所述“ U，，形横梁的两端分别与两端的隔圈板连接。
2.根据权利要求1所述的电池隔圈，其特征在于，所述“U”形横梁的厚度从底到上呈渐变增加，使“U”形横梁与电池的电芯接触的面与电池的电芯厚度渐变的边缘相配合。
3.根据权利要求1所述的电池隔圈，其特征在于，所述“U”形横梁的底面呈圆滑过渡。
4.根据权利要求1所述的电池隔圈，其特征在于，“…’形横梁与隔圈板连接的相连处还设有加强肋。
5.根据权利要求1所述的电池隔圈，其特征在于，所述隔圈板的边缘下方设有若干增强隔圈机械强度的加固台。
6.根据权利要求1所述的电池隔圈，其特征在于，所述电流引出区两侧还分别设有挡板，所述挡板与“U”形横梁平行，所述挡板与电流弓I出区两端的隔圈板连接。
7.根据权利要求1所述的电池隔圈，其特征在于，所述“…’形横梁的长度为电芯宽度的 10% 90%。
8.—种电芯保护结构，呈框架形状，其特征在于，所述框架包括上、下两个电池隔圈以及与所述电池隔圈固定连接的两个侧板；所述电池隔圈为权利要求1-7任意一项所述的电池隔圈。
9.根据权利要求8所述的电芯保护结构，其特征在于所述电池隔圈上设有至少一个卡扣，所述侧板对应位置设有与所述卡扣吻合的卡孔，所述电池隔圈与所述侧板通过所述卡扣和所述卡孔连接。
10.根据权利要求9所述的电芯保护结构，其特征在于所述侧板的四端角处分别设有向电池的电芯方向延伸的导向板，所述电流弓I出区包括若干“U”形横梁，所述若干“U”形横梁间相互平行；所述电流弓I出区两侧还分别设有挡板，所述挡板与“U”形横梁平行；所述导向板与电流引出区的最外侧的“U”形横梁和/或电流引出区外的挡板扣合。
11.根据权利要求10所述的电芯保护结构，其特征在于所述导向板的端部设有导向圆角。
12.根据权利要求10所述的电芯保护结构，其特征在于所述导向板与侧板的连接为平滑连接，连接处形成与电池的电芯圆弧面相配合的弧面。
13.根据权利要求8所述的电芯保护结构，其特征在于所述隔圈的周边下表面设有与侧板相配合的卡槽。
14.一种动力电池，包括至少一个电芯，其特征在于还包括如权利要求8-13任意一项所述的电芯保护结构，所述至少一个电芯位于所述电芯保护结构内。
专利摘要本实用新型提供了一种电池隔圈，呈倒“凸”字形，包括位于中心的用于夹持电池的极耳、引出电流的电流引出区和位于电流引出区两端的用于注液、透气的透气区，电流引出区包括若干“U”形横梁，若干“U”形横梁间相互平行；透气区为平板状隔圈板，隔圈板上布有贯穿隔圈板的通气孔；U”形横梁的两端分别与两端的隔圈板连接。同时提供了含有此种电池隔圈的电芯保护结构和动力电池。电池隔圈，呈倒“凸”字形，在隔圈下方两边预留有足够的空间，与卷绕极耳相适应，当极耳与隔圈装配过程中不会对极耳边角造成阻碍，保护卷绕极耳的圆角避免损伤，易于装配。本实用新型也进一步降低了电池的重量。
文档编号H01M2/34GK201936935SQ20102067851
公开日2011年8月17日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年5月31日
发明者朱建华, 蒋露霞 申请人:比亚迪股份有限公司