一种电池壳体及其电池的制作方法

1.本实用新型属于锂电池技术领域，尤其涉及一种电池壳体及其电池。


背景技术：

2.锂由于具有超高的理论比容量(3860mah g
‑1)，较小的密度(
‑
0.534g cm
‑3)及极低的氧化还原电势(相对于标准氢电极为
‑
3.04v)，被誉为锂电池领域的圣杯。以锂金属为负极所制备的锂金属电池，其能量密度可超400wh/kg，有望成为下一代可充电电池。
3.然而，在实际应用过程中，锂金属电池仍存在难以大规模推广使用的问题，其中最为人所熟知的是在锂金属电池充放电过程中所产生的锂枝晶及
‘
死锂’。其是由在实际使用过程中电池负极表面不均匀的电流所产生，当锂枝晶生长到一定程度，则存在刺穿隔膜，造成内短路的风险，是种极大的安全隐患。而
‘
死锂’的产生则势必造成电池容量衰减，使用寿命减少。
4.此外，不断生成的锂枝晶和
‘
死锂’还会使得锂金属电池循环前后的厚度变化极为夸张，亦即业界所言的电池体积膨胀。锂金属还原性极强，与电解液之间存在热力学不稳定性，因此，锂负极表面总是覆盖一层与电解液反应生成的sei膜，其作用为分隔电解液与锂负极，避免二者直接接触，保证锂负极的化学稳定性。而锂金属电池在循环过程中巨大的体积变化会使得其在负极表面所形成的sei膜持续不断的破裂及重复生长，一方面会导致锂负极及电解液的不可逆消耗，另一方面，这种破裂失效的非导电的sei膜包埋在金属锂体相中，因其物理隔离作用还会造成锂的粉化，进而加速
‘
死锂’的形成。
5.为解决锂金属电池的上述缺陷，提高锂金属电池使用寿命及推广价值，电池行业从业者们研究出了数种有效且可行的方案，其中包括改善电解液成分，制备人造sei膜，合成3d集流体以及电芯在充放电循环时给予其一定的压力。而压力的给予一般需要借助外部的压力设备，这无疑增加了生产成本，降低了电池能量密度。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种电池壳体，能够对框体内的电芯进行施压，使锂离子从正极出来在负极沉积形成光滑致密的界面，极大地降低了负极材料的比表面积，提升库伦效率，抑制了电池厚度的增长，增加电池的使用寿命。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种电池壳体，包括第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁相连接形成框体，所述第一侧壁和所述第二侧壁相对设置，所述第三侧壁和所述第四侧壁相对设置；其特征在于，还包括：
9.第一内衬层，设置于所述第一侧壁的内侧，且所述第一内衬层沿所述第二侧壁方向凸设有若干第一凸起，第一凸起用于对电芯施加第一作用力；
10.第二内衬层，设置于所述第二侧壁的内侧，且所述第二内衬层沿所述第一侧壁方向凸设有若干第二凸起，第二凸起用于对电芯施加第二作用力。
11.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述第一作用力与第二作用力大小相等，方向相反。
12.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述第一凸起为拱球，第二凸起为拱球。
13.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述第一凸起为凸台，第二凸起为凸台。
14.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述第一内衬层和第二内衬层的表面均设置有绝缘保护层。
15.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述若干个第一凸起呈矩阵放置，所述若干个第二凸起呈矩阵放置。
16.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述第一内衬层和第二内衬层的材质为刚性材质。
17.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述刚性材质为硬铝板或钢板。
18.作为本实用新型所述的一种电池壳体的一种改进，所述框体的材质为铝塑膜、铝壳或钢壳中的一种。
19.本实用新型的另一目的在于提供一种电池，能够抑制电池厚度增加，延长使用寿命。
20.一种电池，包括电芯和如上述的电池壳体，电芯装设于电池壳体内。
21.相对于现有技术，本实用新型的有益效果在于：本实用新型的一种电池壳体，设置有相对的第一内衬层和第二内衬层，能够对框体内的电芯进行施压，使锂离子从正极出来在负极沉积形成光滑致密的界面，极大地降低了负极材料的比表面积，提升库伦效率，抑制了电池厚度的增长，增加电池的使用寿命。
附图说明
22.图1是现在技术的壳体在电池多次循环使用前后的对比图。
23.图2是本实用新型的结构示意图。
24.图3是本实用新型的壳体在电池多次循环使用前后的对比图。
25.图4是本实用新型的电池的结构示意图。
26.图5是本实用新型的电池的另一视角的结构示意图。
27.其中：1
‑
框体；11
‑
第三侧壁；12
‑
第二侧壁；13
‑
第四侧壁；14
‑
第一侧壁；15
‑
底侧壁；2
‑
第二内衬层；3
‑
第一内衬层；4
‑
电芯；5
‑
极耳。
具体实施方式
28.如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述
技术问题，基本达到所述技术效果。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、水平”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
30.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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，或一体地连接；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。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实用新型中的具体含义。
31.以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明，但不作为对本实用新型的限定。
32.如图2至图4所示，本实用新型的一种电池壳体，包括第一侧壁14、第二侧壁12、第三侧壁11和第四侧壁13，所述第一侧壁14、第二侧壁12、第三侧壁11和第四侧壁13相连接形成框体1，所述第一侧壁14和所述第二侧壁12相对设置，所述第三侧壁11和所述第四侧壁13相对设置；还包括：第一内衬层3，设置于所述第一侧壁14的内侧，且所述第一内衬层3沿所述第二侧壁12方向凸设有若干第一凸起，第一凸起用于对电芯4施加第一作用力；第二内衬层2，设置于所述第二侧壁12的内侧，且所述第二内衬层2沿所述第一侧壁14方向凸设有若干第二凸起，第二凸起用于对电芯4施加第二作用力。
33.一般的商用软包电池使用铝塑膜包裹电芯4，铝塑膜并没有给电芯4施加压力，锂离子在负极所沉积，并呈现多孔且松散的状态，其比表面积大，电池在多次循环后厚度增加，如图1所示，电解液消耗快，电池电化学性能不佳。而本实用新型的电池壳体能够给予一定的外部压力，负极侧锂的沉积形貌在外力作用下变的光滑致密，极大的降低了负极材料的比表面积，提升库伦效率，增长了电池的使用寿命。
34.本实用新型的一种电池壳体，设置有相对的第一内衬层3和第二内衬层2，能够对框体1内的电芯4进行施压，使负极侧锂在外力的作用下沉积形成光滑致密的界面，极大地降低了负极材料的比表面积，提升库伦效率，抑制了电池厚度的增长，增加电池的使用寿命。此外，随着电池使用时间的增加，电芯4厚度逐渐增加，电芯4的两侧分别与第一凸起和第二凸起挤压，且第一作用力和第二作用力均逐渐增大，第一凸起第二凸起在反作用力的作用下发生形变，向内凹陷，从而使内衬层趋于扁平，因此框体1整体的厚度不变。作为一种情况，本实用新型的框体1上下端贯穿设置，能够装设两副极耳5形成双极锂电池。作为另一种情况，本实用新型的电池壳体还包括底侧壁15，底侧壁密封装设于框体1的底部，与框体1形成一个容纳腔，容纳腔用于容纳电芯4和电解液。本实用新型的电池壳体适合于软包电池和硬壳电池。本实用新型的电池壳体制作时，第一内衬层3和第二内衬层2采用热熔工艺或焊接工艺与框体1连接。具体地，软包电池采用热熔工艺连接，硬壳电池采用焊接工艺连接。
35.进一步地，所述第一作用力与第二作用力大小相等，方向相反。相对地对称设置能够使电芯4的两侧面受到的压力相同，且受力均匀，有利于形成光滑致密的界面，抑制了电芯4厚度的增加，提高电池寿命。
36.进一步地，所述第一凸起为拱球，第二凸起为拱球。拱球能够对电芯4提供作用力，而且受力均匀，同时不会损坏电芯4表面。
37.进一步地，所述第一凸起为凸台，第二凸起为凸台。凸台与电芯4表面的接受面积较大，能够对电芯4提供更大的作用力，且不会损坏电芯4表面。
38.进一步地，所述第一内衬层3和第二内衬层2的表面均设置有绝缘保护层。绝缘保护层能够防止电芯4与框体1之间发生短路，提高电池安全性能。无凸起时，第一内衬层和第二内衬层的厚度为0.1
‑
2mm，优选地，第一内衬层和第二内衬层的厚度为0.5
‑
1mm，更优选地，第一内衬层和第二内衬层的厚度为0.5mm。有凸起时，整个内衬层厚度由凸起程度决定。绝缘保护层的厚度为50
‑
200nm，优选地，绝缘保护层的厚度为100
‑
200nm，更优选地，绝缘保护层的厚度为120nm。
39.进一步地，所述若干个第一凸起呈矩阵放置，所述若干个第二凸起呈矩阵放置。第一半球与第二半球均矩阵放置，使电芯4的两侧面受力相同且均匀，有利于形成光滑致密的界面，抑制了电芯4厚度的增加，提高电池寿命。
40.进一步地，所述第一内衬层3和第二内衬层2的材质为刚性材质。第一内衬层3和第二内衬层2主要的作用为为电芯4施加外力，外力不应过小，以确保电芯4主体各界面紧密接触，同时外力也不应大，防止隔膜因弹性形变或粘弹性蠕变而导致隔膜孔道大量收缩关闭，影响电池性能。而外力的大小可通过设定第一凸起、第二凸起的形状、密集程度等调理，优选地，外力的大小为0.05mpa～1.2mpa。其中，刚性材质具体为硬铝板或钢板。
41.进一步地，所述框体1的材质为铝塑膜、铝壳或钢壳中的一种。铝塑膜具有一定的刚性能够保护内部的电芯4，同时铝塑膜具有一定的可塑性，便于冲压形成用于容纳电芯4的凹槽；铝壳和钢壳具有良好的机械强度，能够为电芯4提供一定的压力，抑制电芯4厚度的增加，同时能够保护电芯4。
42.一种电池，包括电芯4和电池壳体，电芯4装设于电池壳体内。电芯4的极耳5突伸出电池壳体。本实用新型的电池能够使负极侧锂沉积形成光滑致密的界面，降低负极材料比表面积，提升库伦效率，增加电池使用寿命。
43.上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。