一种电池的外壳及电池的制作方法

1.本公开实施例涉及电池外壳技术领域，更具体地，涉及电池的外壳及电池。


背景技术：

2.应用于电动自行车的锂离子电池通常是将多个电芯单元封装在一个金属或者塑料材质的封装结构内，组成电芯模组，再将电芯模组放置于电池的外壳内。
3.电芯单元在工作过程中会发热并膨胀，电池的外壳受到电芯的膨胀力挤压会发生变形，严重时可能导致电池的壳体开裂，使得电芯模组或电芯单元直接暴露在大气中，造成安全隐患。
4.且现有的电芯模组的封装结构质量大、结构组件多，成本高。


技术实现要素：

5.本公开的一个目的是提供一种电池外壳及电池的新的技术方案。
6.一方面，本公开提供一种电池的外壳，包括相对设置的两个第一侧壁，以及位于所述第一侧壁的两端并且相对设置的两个第二侧壁。两个所述第一侧壁位于电芯单元的膨胀方向上。两个所述第一侧壁和两个所述第二侧壁围合成空腔。在至少一个第一侧壁的朝向所述空腔的一侧设置有侧板，所述侧板与所述第一侧壁之间形成中空结构。在所述中空结构内设置有支撑结构，所述支撑结构分别与所述第一侧壁和所述侧板连接。
7.可选地，所述侧板的一端与其中一个所述第二侧壁连接，所述侧板的另一端与另一个所述第二侧壁连接。
8.可选地，在所述第一侧壁与两个所述第二侧壁的连接处分别设置有加强结构。所述侧板的一端与其中一个所述加强结构连接，所述侧板的另一端与另一个所述加强结构连接。
9.可选地，所述第一侧壁、所述第二侧壁、所述支撑结构和所述侧板形成一体结构。
10.可选地，在所述第二侧壁朝向所述空腔的一侧至少设置有一条加强筋，所述加强筋与所述第二侧壁形成一体结构。
11.可选地，所述加强筋朝向所述空腔一侧的端面为弧形。
12.可选地，所述加强筋为多条，在相邻的所述加强筋之间和所述加强筋与所述第一侧壁之间形成有凹陷部，在所述凹陷部内设置有缓冲元件。
13.可选地，所述缓冲元件至少部分覆盖所述加强筋。
14.另一方面，本公开提供了一种电池，包括电芯模组和前述的电池的外壳，所述电芯位模组位于所述电池的外壳内，所述电芯模组包括多个电芯单元，所述电芯单元层叠设置，所述电芯单元的层叠方向为所述电芯单元的膨胀方向。
15.可选地，还包括在所述电芯模组外环绕设置有机膜层，在所述有机膜层上设置有至少一个通孔。所述有机膜层具有开口端，所述有机膜层包裹所述电芯模组，所述电芯模组的极耳单元从所述开口端伸出所述有机膜层。
16.可选地，在所述有机膜层内沿所述层叠方向的两侧设置有绝缘层。
17.本公开实施例的一个有益效果在于，有效地缓解了电芯模组在膨胀方向上因膨胀所产生的应力对电池的外壳的损害。避免了因电芯模组因膨胀施加于电池外壳的压力过大，导致外壳破裂的情况发生。
18.通过以下参照附图对本说明书的示例性实施例的详细描述，本说明书的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
19.被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本说明书的实施例，并且连同其说明一起用于解释本说明书的原理。
20.图1为本公开一个实施例中的电池的外壳的横截面结构示意图。
21.图2为本公开一个实施例中的电池的外壳的部分结构的示意图。
22.图3为本公开一个实施例中的电池的部分结构的示意图。
23.图4为本公开一个实施例中的电池结构示意图。
24.附图标记：
25.100：上端盖；200：电芯模组；300：有机膜层；400：外壳；500：下端盖；201：电芯单元；202：极耳单元；204：绝缘层；301：通孔；401：第一侧壁；402：第二侧壁；403：侧板；404：空腔；405：加强筋；406：加强结构；407：连接部；408：支撑结构；409：缓冲元件；410：凹陷部；411：中空结构。
具体实施方式
26.下面将详细描述本公开的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
27.本公开的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
28.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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”、“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公开和简化描述，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公开的限制。
29.在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”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，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
30.如图1和图2所示，本公开提供了一种电池的外壳400。外壳400包括相对设置的两个第一侧壁401，以及位于第一侧壁401的两端并且相对设置的两个第二侧壁402。两个第一侧壁401和两个第二侧壁402围合成空腔404。
31.具体来说，电池的外壳400包括两个第一侧壁401、两个第二侧壁402、上端盖100和下端盖500。电池外壳400的上端盖100和下端盖500及电池的两个第一侧壁401和两个第二侧壁402组成电池的外壳400。电芯模组200固定在第一侧壁401，第二个侧壁所围合形成的空腔404内。电芯模组200固定连接于下端盖500。
32.如图1和图2所示，两个第一侧壁401位于电芯单元201的膨胀方向上。
33.电芯模组200包括多个电芯单元201，多个电芯单元201的尺寸大小相同。多个电芯单元201堆叠设置。
34.电芯单元201为软包锂离子动力模块。电芯单元201包括正极片、负极片、电解质、隔膜以及软包封装结构，通常软包封装结构为铝塑膜。电芯单元201在工作中，会因多种原因导致电芯的膨胀。例如，增加电芯单元201的数量来增加电芯模组200的容量时，或是增加每一个电芯单元201的容量时，便导致电芯单元201在充放电过程中产生显著的体积膨胀。
35.第一侧壁401是指垂直于电芯单元201的膨胀方向的外壳400侧壁。如图1和图2所示，第一侧壁401为电池的外壳400的长边所在的侧壁，相应的，第二侧壁402为电池的外壳400的短边所在的侧壁。
36.如图1和图2所示，在至少一个第一侧壁401的朝向空腔404的一侧设置有侧板403，侧板403与第一侧壁401之间形成中空结构411。
37.可以在电池的第一侧壁401，也就是垂直于电芯单元201的膨胀方向的其中一个第一侧壁401朝向空腔404的一侧设置有一侧板403；也可以在垂直于电芯单元201的膨胀方向的两个第一侧壁401各设置有一侧板403。
38.如图1和图2所示，侧板403的一端与其中一个第二侧壁402连接，侧板403的另一端与另一个第二侧壁402连接。侧板403与第一侧壁401之间形成中空结构411。中空结构411是由第一侧壁401、侧板403及两个第二侧壁402的部分所围合组成。
39.通过中空结构411的设置，有效地缓解了电芯单元201在膨胀方向上因膨胀所产生的应力。避免了因电芯单元201构成的电芯模组200施加于电池外壳400的压力过大，导致外壳400破裂的情况发生。
40.在本公开中的一个实施例，在两个第一侧的朝向空腔404的一侧分别设置有侧板403，侧板403与第一侧壁401之间形成垂直于由电芯单元201组成的电芯模组200的膨胀方向的两个中空结构411。
41.如图1-图4所示，在中空结构411内设置有支撑结构408，支撑结构408分别与第一侧壁401和侧板403连接。
42.通过在中空结构411内部设置有连接第一侧壁401与侧板403的支撑结构408，以对中空结构411进行结构的加强。避免电芯模组200膨胀所产生的应力使得中空结构411被过度压缩，导致电池的外壳400的损坏。
43.例如，支撑结构408为加强肋。在中空结构411内形成至少一个加强肋，加强肋连接第一侧壁401与侧板403，形成对中空结构411的支撑结构408。加强肋可以设置为1条，也可以设置有多条，如2条，4条，5条等。
44.在电芯模组200膨胀时，对侧板403施加压力，侧板403向外部凸出进而形变。通过设置支撑结构408，例如，加强肋，能够有效支撑侧板403。并将因电芯模组200膨胀所产生的压力通过加强肋传递至外壳400，使之分散受力。同时，可以对电芯模组200膨胀的起到限制作用，有效抑制电信模组200的过度膨胀。
45.可选地，支撑结构408为沿轴向贯穿中空结构411的加强肋。或者是沿径向设置的加强肋。本领域技术人员能够根据需要自行选择。加强肋的横截面的形状在这里不做具体的限定，可以为一字型、t字型、十字型或其他截面形状。
46.可选地，如图1-图4所示，支撑结构408将中空结构411分为n个部分，n为大于等于2的整数。
47.例如，支撑结构408为两条沿外壳400轴向设置的加强肋，两条加强肋间隔设置，将中空结构411分为三部分。通过这样的方式，能够有效的分散中空结构411的受力。
48.可选地，支撑结构408将中空结构411分为均匀的n个部分。如支撑结构408为两条沿外壳400轴向设置的加强肋，两条加强肋间隔设置，将中空结构411分为均匀三部分。通过这样的方式，使得支撑结构408的每一部分的受力更加均衡，能够进一步地分散中空结构411的受力。
49.在一个实施例中，在支撑结构408的端面上设置有连接部407，连接部407用于与外壳400两端的端盖连接。
50.例如，在支撑结构408上设置有连接部407。支撑结构408为沿外壳400轴向设置的贯穿中空结构411的加强肋。在加强肋沿外壳400的轴向的两个端部分别设置有螺孔。在电池外壳400的上端盖100和下端盖500的对应位置同样设置有螺孔。通过紧固螺丝能够将电池的外壳400的侧壁与电池的外壳400的上下两个端盖紧固连接。
51.通过这样的设置，有效的避免了电芯单元201组成的电芯模组200的膨胀导致的电池外壳400损坏的问题。且本公开中的支撑结构408上设置有连接部407，能够与电池的端盖或电池内的其他结构件进行连接。有效的减少了电池的零部件。提高了电池组装效率。
52.如图1和图2所示，在本公开的一个实施例中，第一侧壁401、第二侧壁402、支撑结构408和侧板403形成一体结构。
53.例如，通过一体冲压成型，一体注塑成型等方式形成本公开实施例中的外壳400结构。通过这样的方式，有效的提高了生产效率。
54.如图1和图2所示，在本公开的一个实施例中在第一侧壁401与两个第二侧壁402的连接处分别设置有加强结构406，侧板403的一端与其中一个加强结构406连接，侧板403的另一端与另一个加强结构406连接。
55.在中空结构411中，除了设置有支撑结构408外，在第一侧壁401向第二侧壁402的连接处，也就是拐角处，还设置有加强结构406。
56.本公开中电池外壳400的中空结构411的设置于电芯单元201组成的电芯模组200的膨胀方向上。每一个加强结构406与第一侧壁401、第二侧壁402与侧板403连接。侧板403的一端与其中一个加强结构406连接，侧板403的另一端与另一个加强结构406连接。
57.例如加强结构406是一个三角形截面加强肋，三角形截面加强肋可以贯穿中空结构411设置。三角形截面加强肋也可以是仅在沿中空结构411轴向的两个端部设置的角撑。
58.通过在拐弯处设置加强结构406，能够实现在不增加壳体壁厚的条件下，增强制品
的强度和刚性。同时，能够克服第一侧壁401与侧板403组成的中空结构411及第二侧壁402之间的厚度差所带来的应力不均匀所造成的外壳400歪扭变形。
59.可选地，在加强结构406上也设置有连接部407。例如，连接部407为螺纹孔，可以通过螺纹连接外壳400的盖及其他的结构件。
60.在本公开的一个实施例中，在第二侧壁402朝向空腔404的一侧至少设置有一条加强筋405，加强筋405与第二侧壁402形成一体结构。加强筋405朝向空腔404一侧的端面为弧形。
61.在第二侧壁402朝向空腔404的一侧，设置至少一条加强筋405。加强筋405用于与电芯模组200相抵触。加强筋405的设置方向与数量，在本公开中不做限定。加强筋405的可以为1条、3条或4条。
62.例如，沿外壳400的轴向间隔地设置加强筋405，用于与电芯模组200的限位，限制电芯模组200在电池中晃动。
63.加强筋405朝向空腔404的一侧的表面为弧面，通过设置表面为弧面的加强筋405，避免在加强筋405对电芯模组200进行限位时，在外壳400上的加强筋405与电芯单元201的接触面刺破电芯单元201的铝塑膜。
64.加强筋405与第二侧壁402为一体结构，通过一体成型的加工方式制成，如注塑成型或挤压成型。
65.如图1-4所示，在本公开的一个实施例中，加强筋405为多条，在相邻的加强筋405之间和加强筋405与第一侧壁401之间形成有凹陷部410，在凹陷部410内设置有缓冲元件409。
66.缓冲元件409设置在多条加强筋405之间的凹陷部410，缓冲元件409可以为泡棉。
67.在本公开的一个实施例中，缓冲元件409至少部分覆盖加强筋405，以在加强筋405与电芯模组200接触时，进一步的防止电芯模组200与加强筋405之间的碰撞。
68.缓冲元件409为泡棉，泡棉覆盖第二侧壁402。部分的泡棉覆盖加强筋405。部分的泡棉能将凹陷部410填满。
69.例如，在两个第二侧壁402朝向空腔404的一侧分别设置有泡棉，泡棉覆盖于加强筋405的表面并填充于凹陷部410内。通过在第二侧壁402设置了泡棉的方式，有效缓冲了加强筋405对电芯单元201的碰撞，进一步的保护了电芯单元201。
70.如图3和图4所示，本公开提供了一种电池，包括上述的电池的外壳400，电芯位模组位于电池的外壳400内，电芯模组200包括多个电芯单元201，电芯单元201层叠设置，电芯单元201的层叠方向为电芯单元201的膨胀方向。
71.在本技术的一个实施例中提供了一种电池，包括本公开中的电池外壳400。外壳400的上端盖100具有避让电芯模组200的极耳单元202的通孔301。通孔301内设置有将电芯模组200串联或并联的汇流排(图中未示出)。上端盖100的下表面设置有容纳汇流排的槽(图中未示出)。上端盖100上还设置有开口，开口上设置有与外部设备连接的电连接部。
72.极耳单元202包括正极极耳与负极极耳。
73.电芯模组200由多个电芯单元201组成，电芯单元201沿外壳400的短边方向从前至后依次层叠设置。例如，每一个电芯单元201均为叠片式软包锂离子动力模块。将每一个电芯单元201的极耳单元202朝向同一端依次层叠排列设置组成电芯模组200。
74.在本公开的一个实施例中，如图3和图4所示，在电芯模组200外环绕设置有有机膜层300，有机膜层300具有开口端，有机膜层300包裹电芯模组200，电芯模组200的极耳单元202从开口端伸出有机膜层300。
75.有机膜层300为一端开口的膜层，由电芯单元201组成的电芯模组200的极单元202自有机膜层300的开口端伸出，并有汇流排串联或并联后，与电池外壳400的上端盖100电连接。有机膜层300呈u形，包裹住电芯模组200。
76.通过在电芯模组200外设置有环绕包裹电芯模组200的有机膜层300，有效避免了现有技术中，需要将电芯模组200封装在金属或者塑料的封装壳体内的组装步骤。有效的减轻了电芯模组200的质量，提高了电池整体的组装的效率。
77.由于将电芯模组200直接放置于外壳400内，外壳400的边缘具有刮伤电芯模组200的风险，降低了电池的可靠性。通过在电芯模组200外设置有有机膜层300。有效的避免了电池的外壳400刮伤电芯模组200的风险。
78.此外，有机膜层300具有弹性。有机膜层300能够为电池膨胀提供缓冲空间，并且在电芯模组200膨胀挤压有机膜层300时，有机膜层300会对电芯模组200施加反向作用力。限制电芯模组200的过度膨胀。有机膜层300的材料为合成橡胶或塑料。
79.构成电芯模组200的电芯单元201的极单元202均朝向同一方向。极耳单元202自有机膜层300的开口端伸出有机膜层300并与汇流排电连接。
80.可选地，如图3-4所示，在有机膜层300上设置有至少一个通孔301。在有机膜层300上设置通孔301是在对电芯模组200进行灌胶时，胶体能够自有机膜层300上的通孔301通过，从而接触电池的外壳400和电芯模组200。从而将电池的外壳400和电池模组牢固的固定在一起。通过这样的方式，避免电芯模组200在电池外壳400内晃动。同时通过灌胶的方式能够替代电芯模组200的固定支架，能够进一步的减轻了电池的重量，降低了电池的成本。
81.可选地，可以在有机膜层300上，形成一个通孔301。通孔301面积的大小本领域技术人员可以根据需要进行选择。
82.可选地，如图3-4所示，在有机膜层300与电芯模组200的三个接触面上，均设置有多个通孔301。多个通孔301呈阵列排布。
83.可选地，多个通孔301在每一个有机膜层300与电芯模组200的接触面上呈均匀排布。
84.有机膜层300上设置的通孔301的形状，本领域技术人员可以根据需要自行选择。可以为四边形、圆弧形、三角形或不规则形状等。
85.在本技术的一个实施例中，如图3-4所示，在有机膜层300内沿层叠方向的两侧设置有绝缘层204。也就是在电芯模组200最外侧的电芯单元201与有机膜层300的两个接触面上设置有绝缘层204。例如，绝缘层204为泡棉。绝缘层204起到绝缘的作用。同时，能够进一步的为电池膨胀提供缓冲的空间。
86.通过本公开提供的技术方案，一方面，有效地缓解了电芯模组200在膨胀方向上因膨胀所产生的应力对电池的外壳400的损害。避免了因电芯模组200因膨胀施加于电池外壳400的压力过大，导致外壳400破裂的情况发生。另一方面，能够降低电池的重量和生产成本。同时进一步地提高电池的组装效率。
87.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
88.尽管已经示出和描述了本公开的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本公开的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本公开的范围由权利要求及其等同物限定。