一种大容量电池的整体结构的制作方法

1.本发明涉及电池领域，尤其涉及一种大容量电池的整体结构。


背景技术：

2.大容量锂电池是锂电池发展的方向之一，它可以被应用于储能领域、动力电池领域。大容量与小容量电池相比省去了给每个电池或者电池组都配备一套控制装置，实际上大容量电池虽然单个单体电池的成本增加，但是其它配套的相关设备则大为减少，总得说来其成本是降低的，有利于在市场竞争。
3.我国在大容量储能电池上的应用目前处于起步阶段，大容量单体电池的生产受很多因素的制约，这些因素包括，对生产设备的要求高，产品一致性要求高，产品废品率高、应用过程中产热集中，放热量大等。
4.cn113471579a公开了一种大容量锂离子电池，包括电池壳体、设置在所述电池壳体上的上盖、设置在所述壳体内的电芯组，以及与所述电芯组连接的集流柱，所述集流柱伸出上盖。但其存在壳体结构不够稳定、壳体的材料成本较高、壳体与上盖以及集流柱之间的连接方式不稳定、集流柱与上盖的密封效果不好、集流柱的散热效果不好、壳体易被腐蚀等问题。
5.cn213782140u公开了一种环保型锂电池，其对于壳体设计了一定的保护层结构，但其将保护层设置于壳体外侧，无法避免内部的腐蚀，且其选取的防腐材料效果不足。
6.cn109904360a公开了一种隔热阻燃的电池模组包括：封闭的电池箱体、电池组以及在所述封闭的电池箱体和电池组空隙间填充的多层复合材料；所述复合材料优选为三层，表面可以为不锈钢材料，中间层为添加阻燃材料的阻燃层，内层可以为吸热层，外层可以为加固层。该申请虽然在箱体和电池组之间设置了阻燃层，但其选取的阻燃材料种类较少且效果不好。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本发明提出了一种大容量电池的整体结构，采用的技术方案如下：
8.一种大容量电池的整体结构，包括筒体、设置于所述筒体上方的上盖、设置于所述筒体内的电芯组、电极连接片和集流柱，所述筒体为圆柱形耐压筒体，所述圆柱形耐压筒体通过法兰与所述上盖连接，所述集流柱与所述上盖密封连接，所述上盖上设有泄爆口。
9.进一步限定，所述圆柱形耐压筒体的材质为铝或碳钢。
10.进一步限定，所述圆柱形耐压筒体的厚度为3～10mm。
11.进一步限定，所述圆柱形耐压筒体底部具有向内的凹形结构。
12.进一步限定，所述圆柱形耐压筒体的材质为碳钢，所述圆柱形耐压筒体内壁设置有绝缘防腐衬层。
13.进一步限定，所述绝缘防腐衬层的材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、ppr中的至少一种，所述绝缘防腐衬层通过刷涂、喷塑、浸塑、吹塑、热熔中的至少一种方式设置
于所述圆柱形耐压筒体内壁。
14.进一步限定，所述集流柱伸出所述上盖处做绝缘密封处理。
15.进一步限定，所述上盖的材质为塑料。
16.进一步限定，所述上盖与所述圆柱形耐压筒体的连接方式为焊接或粘接。
17.进一步限定，所述上盖与所述集流柱的密封方式为焊接或粘接。
18.进一步限定，所述上盖的材质为碳钢或铝合金。
19.进一步限定，所述上盖与所述圆柱形耐压筒体的连接方式为螺栓连接、铆接、焊接中的一种。
20.进一步限定，所述上盖与所述集流柱的密封方式为注塑。
21.进一步限定，所述圆柱形耐压筒体沿圆柱形耐压筒体竖直方向设置有加强筋，所述圆柱形耐压筒体外部沿圆柱形耐压筒体水平方向设置有箍筋。
22.进一步限定，所述电芯组为叠片式电芯组，包括至少一个电芯，所述电芯组的正、负极耳位于所述电芯组的同一侧，与所述电极连接片连接。
23.进一步限定，所述电极连接片为z字形连接片，所述z字形连接片与所述电芯组正、负极耳相连接的一侧设有多组通槽，所述电芯组的正、负极耳穿过所述通槽并垂直折弯后焊接于所述z字形连接片的一端，所述z字形连接片的另一端从所述电芯组的侧面引出并与所述集流柱焊接为一体结构。
24.进一步限定，所述集流柱内设有至少一个孔，所述孔的底部与电池内部不相通，所述孔内设有均热装置，所述均热装置为热管或热排。
25.进一步限定，所述上盖外侧设置有与所述均热装置相连接的温控装置，所述温控装置为循环液冷装置或者半导体制冷装置。
26.进一步限定，所述电芯组与所述圆柱形耐压筒体之间的空隙填充有阻燃耐温材料。
27.进一步限定，所述阻燃耐温材料为聚氯乙烯、聚丙烯中的至少一种。
28.进一步限定，所述集流柱伸出所述上盖处设置有加厚层，所述加厚层与所述集流柱外形一致，截面为矩形结构，所述加厚层内部设有多道凹槽，所述加厚层与所述集流柱之间由绝缘橡胶浇注为一体结构。
29.进一步限定，所述圆柱形耐压筒体外部设置有至少一个支架或者把手。
30.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
31.1、本发明公开一种大容量电池的整体结构，包括筒体、设置于筒体上方的上盖、设置于筒体内的电芯组、电极连接片和集流柱，筒体为圆柱形耐压筒体，圆柱形耐压筒体通过法兰与上盖连接，集流柱与上盖密封连接，上盖上设有泄爆口。该技术方案中筒体为圆柱形耐压筒体，提高了大容量电池的耐压性和结构稳定性；其整体结构的设计可以保证当电池发生热失控时，其热失控产物只能通过泄爆口导出。
32.2、本发明的圆柱形耐压筒体为铝或碳钢材质，一方面具有较强的耐压性，结构稳定；另一方面可以大幅降低产品的生产成本。
33.3、本发明的圆柱形耐压筒体内壁上有防腐涂层，防腐衬层的材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、ppr中的至少一种，防腐衬层通过刷涂、喷塑、浸塑、吹塑、热熔中的至少一种方式设置与圆柱形耐压筒体内壁。防腐涂层具有绝缘和抗腐蚀性能，通过设置防腐
涂层提高了大容量电池的可靠性、安全性和使用寿命。
34.4、通过改变上盖、筒体的材质以及上盖、筒体、集流柱之间的密封方式，增强了连接密封效果，大幅提高了电池结构的安全性和稳定性，同时节省了生产成本。
35.5、本发明的圆柱形耐压筒体内部或外部沿竖直方向均可以设置加强筋，圆柱形耐压筒体外部沿水平方向设置有箍筋。通过设置加强筋和箍筋，极大地提高了圆柱形耐压筒体的耐压性和结构稳定性，不易发生形变。
36.6、本发明的电芯组极耳与集流柱通过电极连接片连接，电极连接片为z字形连接片，与电芯组正、负极耳相连接的一侧设有多组通槽，电芯组的正、负极耳穿过通槽并垂直折弯后焊接于z字形连接片的一端，另一端从电芯组的侧面引出并与集流柱焊接为一体结构。通过z字形连接片将电芯组极耳与集流柱连接，增大了电芯组与集流柱之间的载流面积，增大了载流量；同时简化了极耳与集流柱之间的连接工艺。
37.7、本发明的集流柱内设有至少一个孔，孔的底部与电池内部不相通，孔内设有均热装置，上盖上设置有与均热装置相连接的温控装置。通过将均热装置设置于集流柱中的孔内，可以及时、高效地将集流柱的热量散出；同时极大地节约了空间，提高了能量密度。
38.8、本发明的电芯组与圆柱形耐压筒体之间的空隙填充有阻燃耐温材料，可以有效利用圆柱形耐压筒体内部空间达到控制电芯组温度、防止电芯组发生热失控的效果。
39.9、本发明的上盖的厚度大于圆柱形耐压筒体的厚度，圆柱形耐压筒体上部设有法兰，圆柱形耐压筒体与上盖之间的连接方式为螺栓连接或者铆钉连接，方便了整个电池结构的固定和连接，使电池整体结构稳定。
40.10、本发明的集流柱伸出上盖处设置有加厚层，加厚层与集流柱外形一致，截面为矩形结构，加厚层内部设有多道凹槽，加厚层与集流柱之间由绝缘橡胶浇注为一体结构，提高了上盖与集流柱绝缘密封的效果，极大地增强了大容量电池的可靠性和安全性。
41.11、本发明的上盖上设置有泄爆口，在电池发生热失控时，可及时将圆柱形耐压筒体内的可燃物质泄出，确保电池的安全性。
42.12、本发明的圆柱形耐压筒体外部设置有至少一个支架或者把手，便于大容量电池的组装、固定和移动。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明圆柱形大容量电池整体结构示意图；
45.图2为本发明电芯内部整体结构示意图；
46.图3为本发明电芯正负极耳与正负极连接片连接结构示意图；
47.图4为本发明正负极连接片结构示意图；
48.图5为本发明圆柱形耐压筒体结构示意图；
49.图6为本发明上盖结构示意图。
50.其中，1—圆柱形耐压筒体；2—负极集流柱；3—温控装置；4—泄爆口；5—均热装
置；6—正极集流柱；7—支架；8—阻燃耐温材料；9—负极连接片；9-1—负极连接极耳端；9-2—负极连接负极集流柱端；9-3—负极通槽；10—正极连接片；10-1—正极连接极耳端；10-2—正极连接正极集流柱端；10-3—正极通槽；11—正极极耳；12—负极极耳；13—箍筋；14—加强筋；15—绝缘防腐衬层；16—电芯组；17—上盖；18—负极加厚层；19—正极加厚层；20—加厚层凹槽。
具体实施方式
51.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
52.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
53.应当理解，本文所使用的诸如“上”“下”等方向名词，是根据说明书附图进行说明的，以便于更好地理解本发明的技术方案。
54.下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的说明，但本发明并不限于以下说明的实施方式。
55.本发明公开了一种大容量电池的整体结构，包括筒体、设置于筒体上方的上盖17、设置于筒体内的电芯组16、电极连接片9/10和集流柱2/6，筒体为圆柱形耐压筒体1，圆柱形耐压筒体1通过法兰与上盖17连接，集流柱2/6与上盖17密封连接，上盖17上设有泄爆口4。圆柱形耐压筒体1的材质为铝或碳钢。圆柱形耐压筒体1的厚度为3～10mm。圆柱形耐压筒体1底部具有向内的凹形结构。圆柱形耐压筒体1的材质为碳钢，碳钢圆柱形耐压筒体1内壁设置有绝缘防腐衬层15。绝缘防腐衬层15的材质为聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、ppr中的至少一种，绝缘防腐衬层15通过刷涂、喷塑、浸塑、吹塑、热熔中的至少一种方式设置于圆柱形耐压筒体1内壁。集流柱2/6伸出上盖17处做绝缘密封处理。上盖17的材质为塑料。上盖17与圆柱形耐压筒体1的连接方式为焊接或粘接。上盖17与集流柱2/6的密封方式为焊接或粘接。上盖17的材质为碳钢或铝合金。上盖17与圆柱形耐压筒体1的连接方式为螺栓连接、铆接、焊接中的一种。上盖17与集流柱2/6的密封方式为注塑。圆柱形耐压筒体1沿竖直方向设置有加强筋14，圆柱形耐压筒体1外部沿水平方向设置有箍筋13。电芯组16为叠片式电芯组，包括至少一个电芯，电芯组16的正、负极耳11/12位于电芯组16的同一侧，与电极连接片9/10连接。电极连接片9/10为z字形连接片，z字形连接片与电芯组16正、负极耳相连接的一侧设有多组通槽9-3/10-3，电芯组16的正、负极耳穿过通槽并垂直折弯后焊接于z字形连接片的一端，z字形连接片的另一端从电芯组16的侧面引出并与集流柱2/6焊接为一体结构。集流柱2/6内设有至少一个孔，孔的底部与电池内部不相通，孔内设有均热装置5，均热装置5为热管或热排。上盖17外侧设置有与均热装置5相连接的温控装置3，温控装置3为循环液冷装置或者半导体制冷装置。电芯组16与圆柱形耐压筒体1之间的空隙填充有阻燃耐温材料8。阻燃耐温材料8为聚氯乙烯、聚丙烯中的至少一种。集流柱2/6伸出上盖17处设置有加厚层18/19，加厚层18/19与集流柱2/6外形一致，截面为矩形结构，加厚层18/19内部设有多道凹槽20，加厚层18/19与集流柱2/6之间由绝缘橡胶浇注为一体结构。圆柱形耐压筒体1外部设置有至少一个支架7或者把手。
56.实施例1
57.参见图1—图3，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，包括筒体、设置于筒体上方的上盖17、设置于筒体内的电芯组16、电极连接片9/10和集流柱2/6，筒体为圆柱形耐压筒体1，圆柱形耐压筒体1通过法兰与上盖17连接，集流柱2/6与上盖17通过注塑密封，上盖17上设有泄爆口4。电芯组16的正、负极耳11/12位于电芯组16的同一侧，电极连接片9/10的一端与电芯组16的极耳11/12焊接，另一端与集流柱2/6焊接。
58.优选的，圆柱形耐压筒体1的材质为铝或碳钢。
59.优选的，圆柱形耐压筒体1的厚度为5mm。
60.优选的，圆柱形耐压筒体1底部具有向内的凹形结构。
61.优选的，圆柱形耐压筒体1沿竖直方向设置有加强筋14，沿水平方向设置有箍筋13。
62.需要说明的是，通过上述技术方案，使得电池的整体结构一方面具有较强的耐压性，结构稳定，不易发生形变，提高了大容量电池的耐压性和结构稳定性；另一方面，材料选取为铝或碳钢可以大幅降低产品的生产成本。其整体结构的设计可以保证当电池发生热失控时，其热失控产物只能通过泄爆口导出，提高了电池安全性能。
63.实施例2
64.参见图1—图4，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例1的基础上，叠片式电芯组16的正极极耳11和负极极耳12均位于电芯组16的一个侧面，正极极耳11穿过正极连接片10的正极连接极耳端10-1的正极通槽10-3，并在通槽10-3上部垂直折弯，正极极耳11垂直折弯的部分与正极连接片10的极耳端10-1采用激光焊的方式进行焊接，正极连接片10的正极集流柱端10-2与正极集流柱6进行焊接。同理，负极极耳12穿过负极连接片9的负极连接极耳端9-1的负极通槽9-3，并在通槽9-3上部垂直折弯，负极极耳12垂直折弯的部分与负极连接片9的极耳端9-1采用激光焊的方式进行焊接，负极连接片9的负极集流柱端9-2与负极集流柱2进行焊接。
65.需要说明的是，正极连接片10以及负极连接片9的结构参见图4所示的z字形。通过z字形连接片将电芯组16的极耳11/12与集流柱2/6连接，增大了电芯组16与集流柱2/6之间的载流面积，增大了载流量；同时简化了极耳11/12与集流柱2/6之间的连接工艺。
66.实施例3
67.参见图1—图5，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例2的基础上，其圆柱形耐压筒体1的厚度为3mm，材质为碳钢。筒体内壁设置有绝缘防腐衬层15，绝缘防腐衬层15的材质为聚四氟乙烯，绝缘防腐衬层15通过刷涂的方式设置于圆柱形耐压筒体1的内壁上。
68.需要说明的是，绝缘防腐衬层15的材质还可以为聚乙烯、聚丙烯、聚酯、ppr中的至少一种，使其可以提高大容量电池的可靠性、安全性和使用寿命。绝缘防腐衬层15还可以通过喷塑、浸塑、吹塑、热熔中的至少一种方式设置于圆柱形耐压筒体1内壁，通过上述方式可以使绝缘防腐衬层15更为稳定和牢固，不易脱落。
69.实施例4
70.参见图1—图6，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例3的基础上，其圆柱形耐压筒体1的厚度为10mm，集流柱2/6伸出上盖17处做绝缘密封处理。上盖17的材质为塑料，上盖17与圆柱形耐压筒体1的连接方式为焊接，上盖17与集流柱2/6的密封方
式为焊接。
71.需要说明的是，上盖17与圆柱形耐压筒体1的连接方式也可以为粘接，上盖17与集流柱2/6的密封方式也可以为粘接，本实施例中的连接方式方便了整个电池结构的固定和连接，可以增强电池整体结构的稳定性，并达到良好的密封效果。
72.实施例5
73.参见图1—图6，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例4的基础上，其圆柱形耐压筒体1的厚度为8mm，集流柱伸出上盖17处做绝缘密封处理。上盖17的材质为碳钢，上盖17与圆柱形耐压筒体1的连接方式为螺栓连接，上盖17与集流柱2/6的密封方式为注塑。
74.需要说明的是，上盖17与圆柱形耐压筒体1的连接方式也可以为铆接或焊接，本实施例中的连接方式方便了整个电池结构的固定和连接，可以增强电池整体结构的稳定性，并达到良好的密封效果。
75.实施例6
76.参见图1—图6，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例4的基础上，集流柱2/6内设有至少一个孔，孔的底部与电池内部不相通，孔内设有均热装置5，均热装置5为热管。
77.需要说明的是，通过将热管设置于集流柱中的孔内，可以及时、高效地将集流柱的热量散出；同时极大地节约了空间，提高了能量密度。
78.优选的，上盖17外侧设置有与均热装置5相连接的温控装置3，温控装置3为半导体制冷装置。
79.需要说明的是，温控装置3也可以是循环液冷装置，通过设置温控装置，可以进一步增强散热效果，维持电池的热量均衡。
80.实施例7
81.参见图1—图6，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例5的基础上，电芯组16与圆柱形耐压筒体1之间的空隙填充有阻燃耐温材料8，阻燃耐温材料8为聚氯乙烯。
82.需要说明的是，阻燃耐温材料8也可以为聚丙烯，或聚氯乙烯和聚丙烯的混合物，可以有效利用圆柱形耐压筒体1内部空间达到控制电芯组16温度、防止电芯组16发生热失控的效果。
83.实施例8
84.参见图1—图6，本实施例示出了一种大容量电池的整体结构，在实施例6的基础上，集流柱2/6伸出上盖17处设置有加厚层18/19，加厚层18/19与集流柱2/6外形一致，截面为矩形结构，加厚层18/19内部设有多道凹槽20，加厚层18/19与集流柱2/6之间由绝缘橡胶浇注为一体结构。
85.需要说明的是，上述技术方案提高了上盖17与集流柱2/6绝缘密封的效果，极大地增强了大容量电池的可靠性和安全性。
86.优选的，圆柱形耐压筒体1外部设置有支架7或把手或支架7和把手。
87.需要说明的是，圆柱形耐压筒体1外部设置的支架或把手均可以为一个或多个，便于大容量电池的组装、固定和移动。
88.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。