一种电池及电池组的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，尤其涉及一种电池及电池组。


背景技术：

2.现有电池裹覆有蓝膜保护层，以对电池形成保护。但是，现有蓝膜保护层机械强度较低，剪切和拉拔强度只有0.5mpa，电池在运输或者在车辆实际工况中所发生的不同方向的振动、不同环境温度影响以及老化，易导致蓝膜保护层破损或脱落，从而导致对电池的绝缘失效。
3.因此，亟需提供一种可以对电池形成有效防护的结构。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种电池及电池组，以对电池形成有效防护。
5.为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
6.根据本实用新型的第一个方面，提供了一种电池，包括：
7.电池壳体；
8.钝化膜，所述钝化膜设于所述电池壳体的表面；
9.绝缘膜，所述绝缘膜设于所述钝化膜背离所述电池壳体一侧。
10.本技术提供的电池中，钝化膜设于电池壳体与绝缘膜之间，绝缘膜对电池进行初步防护，钝化膜对电池进行二次防护。当绝缘膜出现破损或脱离时，钝化膜可以继续对电池进行防护，以防止电池内部结构被外界因素影响、发生损坏。需要说明的是，本技术提供的电池通过电池壳体表面的钝化膜和绝缘膜配合使用，可以提升对电池的防护效果，从而可提升电池的使用寿命。
11.根据本实用新型的第二个方面，提供了一种电池组，包括上述任意技术方案中提供的电池。
12.本技术提供的电池组中，钝化膜设于电池壳体与绝缘膜之间，绝缘膜对电池进行初步防护，当绝缘膜出现破损或脱离时，钝化膜对电池进行二次防护。当绝缘膜出现破损或脱离时，钝化膜可以继续对电池进行防护，以防止电池内部结构被外界因素影响、发生损坏。需要说明的是，本技术提供的电池组通过电池壳体表面的钝化膜和绝缘膜配合使用，可以提升对电池的防护效果，从而可提升电池的使用寿命。
附图说明
13.为了更好地理解本公开，可参考在下面的附图中示出的实施例。在附图中的部件未必是按比例的，并且相关的元件可能省略，以便强调和清楚地说明本公开的技术特征。另外，相关要素或部件可以有如本领域中已知的不同的设置。此外，在附图中，同样的附图标记在各个附图中表示相同或类似的部件。其中：
14.图1为本技术实施例提供的电池的立体结构示意图；
15.图2为图1中平面m处的剖视图；
16.图3为图1中部分结构的展开示意图；
17.图4为本技术实施例提供的电池壳体预处理过程中的反应图；
18.图5为本技术实施例提供的电池的又一种立体结构示意图；
19.图6为图5中结构的示意简图。
20.附图标记说明如下：
21.10、电池壳体；11、壳体件；111、环状侧板；112、端部板；12、盖板； 20、钝化膜；30、绝缘膜。
具体实施方式
22.下面将结合本公开示例实施例中的附图，对本公开示例实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。本文中的描述的示例实施例仅仅是用于说明的目的，而并非用于限制本公开的保护范围，因此应当理解，在不脱离本公开的保护范围的情况下，可以对示例实施例进行各种修改和改变。
23.在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”是指两个或两个以上；术语“和/或”包括一个或多个相关联列出项目的任何组合和所有组合。特别地，提到“该/所述”对象或“一个”对象同样旨在表示可能的多个此类对象中的一个。
24.除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接，或信号连接；“连接”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
25.进一步地，本公开的描述中，需要理解的是，本公开的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本公开的示例实施例的限定。还需要理解的是，在上下文中，当提到一个元件或特征连接在另外元件(一个或多个)“上”、“下”、或者“内”、“外”时，其不仅能够直接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”，也可以通过中间元件间接连接在另外(一个或多个)元件“上”、“下”或者“内”、“外”。
26.第一方面，本技术实施例提供一种电池。图1为本技术实施例提供的电池的结构示意图；图2为图1中平面m处的剖视图；图3为图1中部分结构的展开示意图。
27.如图1、图2以及图3所示出的结构，本技术实施例提供的电池包括：
28.电池壳体10；
29.钝化膜20，钝化膜20设于电池壳体10的表面；
30.绝缘膜30，绝缘膜30设于钝化膜20背离电池壳体10一侧。
31.本技术实施例提供的电池中，钝化膜20设于电池壳体10与绝缘膜30之间，绝缘膜30对电池进行初步防护，钝化膜20对电池进行二次防护。当绝缘膜30出现破损或脱离时，钝化膜20可以继续对电池进行防护，以防止电池内部结构被外界因素影响、发生损坏。
32.需要说明的是，本技术实施例提供的电池通过电池壳体10表面的钝化膜 20和绝缘膜30配合使用，可以提升对电池的防护效果，从而可提升电池的使用寿命。
33.请继续参考图2所示出的结构，电池作为能够进行诸如充电/放电的电化学反应的最小单元，电池壳体10内设有容纳腔a，该容纳腔a用于放置电芯以及电解液(未示出)。值得注意的是，电池壳体10需要设置为密封结构，以防止电解液外泄、保障电池的安全性。
34.应理解，电芯是指将堆叠部卷绕或层压形成的单元，该堆叠部包括第一电极、分隔物以及第二电极。当第一电极为正电极时，第二电极为负电极。其中，第一电极和第二电极的极性可以互换。
35.在一个实施例中，如图2所示，钝化膜20与绝缘膜30均设于电池壳体10 的外表面。
36.需要说明的是，该结构设置便于钝化膜20与绝缘膜30在电池壳体10表面制备、成型，可以简化制备工艺、降低制造难度。
37.在另一实施例中，还可以将钝化膜20与绝缘膜30均设于电池壳体10的内表面。示例性的，设于电池壳体10朝向容纳腔a的内表面。
38.需要说明的是，当绝缘膜30防护失效，钝化膜20继续对电池进行防护。电池壳体10表面的绝缘膜30与钝化膜20配合使用，可提升对电池的防护效果，从而可以延长电池的使用寿命。
39.当然，还可在电池壳体10的外表面以及内表面均设置绝缘膜30以及钝化膜20，以提升对于电池的防护效果，具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。值得注意的是，当电池壳体10的内表面与外表面均设有钝化膜20和绝缘膜30时，电池壳体10两侧的钝化膜20以及绝缘膜30结构可以设置的相同或不同，具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
40.请继续参加图3所示出的结构，钝化膜20设于电池壳体10的外表面。值得注意的是，该钝化膜20可以为单独设置电池壳体10表面的膜结构，还可以为电池壳体10自身形成的膜结构。
41.具体来说，在一个实施例中，电池壳体10的表面具有钝化层，该钝化层形成钝化膜20。
42.需要说明的是，当电池壳体10表面直接形成钝化膜20，可增强钝化膜20 与电池壳体10间连接关系的稳定性，从而保证钝化膜20持续、有效地发挥对电池的防护作用。
43.在一个实施例中，钝化膜20的厚度10nm～500nm。值得注意的是，该钝化膜20可以是各处厚度均匀的膜结构，还可以为不同部分不同厚度的膜结构。
44.需要说明的是，当设置钝化膜20的厚度小于10nm，会导致钝化膜20厚度较小，无法较好的对电池的进行防护。当钝化膜20的厚度大于500nm，会增大制备难度，使得钝化膜20整体密度下降，无法较好的发挥防护效果。
45.示例性的，可以设置钝化膜20的厚度为10nm、20nm、30nm、40nm、50nm、 60nm、70nm、80nm、90nm、100nm、125nm、150nm、175nm、200nm、225nm、 250nm、275nm、300nm、325nm、350nm、375nm、400nm、425nm、450nm、 475nm、500nm等。
46.值得注意的是，可以通过调整钝化膜20的材质，使得钝化膜20发挥隔绝水汽和/或氧气的效果。甚至，可以通过调整钝化膜20的材质，使其具有其他防护效果，具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
47.在一个实施例中，钝化膜20朝向绝缘膜30一侧表面设置有凹凸微结构。
48.需要说明的是，该凹凸微结构的特征可以提升钝化膜20表面粗糙度，从而可提高钝化膜20与绝缘膜30的粘接力。
49.应理解，当钝化膜20为经电池壳体10处理后形成的钝化层时，该凹凸微结构的特征可以提升电池壳体10表面粗糙度，从而可提高电池壳体10与绝缘膜30的粘接力。
50.总的来说，当绝缘层与钝化层设于电池壳体10的外表面时，由于绝缘膜 30与钝化膜20之间的粘接能力提升，所以钝化膜20与绝缘膜30，甚至，电池壳体10与绝缘膜30间不易分离，可以提升电池壳体10外部绝缘结构的机械强度。
51.值得注意的是，当钝化膜20为单独设置的膜层时，还可以在钝化膜20朝向电池壳体10的一侧表面设置凹凸微结构，以提升钝化膜20表面粗糙度，从而提高钝化膜20与电池壳体10间的粘接力。
52.需要说明的是，该凹凸微结构的特征可以增强钝化膜20与电池壳体10之间连接关系的稳定性，从而可以保证钝化膜20持续、有效发挥防护效果。
53.应理解，该凹凸微结构可以为钝化膜20表面向外制备凸起后、形成的凹凸微结构，还可以为钝化膜20表面向内制备凹陷后、形成的凹凸微结构。当然，还可同时在钝化膜20表面形成凸起和凹陷、以形成凹凸微结构。示例性的，可以设置凹凸微结构由网格状凸起形成。
54.应理解，该网格状凸起可以提升绝缘膜30与钝化膜20的接触面积，从而可提高钝化膜20与电池壳体10间的粘接力。当然，该凹凸微结构还可以由其他形状的凸起和/或凹陷形成，具体可以根据需求设置，在此不再赘述。
55.为了清晰的示意出本技术实施例提供的电池的结构，图3中以部分绝缘膜30沿箭头方向展开形式示出。应理解，绝缘膜30在电池壳体10表面的裹覆及覆盖形式并不限于如图3所示出的样式，具体可以根据需求进行设置，在此不再赘述。
56.在一个具体的实施例中，绝缘膜30为单独的膜结构。示例性的，绝缘膜 30可以为pet(polyester film)膜，即行业内所称呼的“蓝膜”。值得注意的是，该pet膜具有粘性，可直接贴附于钝化膜20表面。
57.在另一个具体的实施例中，绝缘膜30由绝缘涂层形成。值得注意的是，当绝缘膜30由绝缘涂层形成时，该绝缘涂层的制备材料示例性的可以选取为氧化铝(al2o3)或氧化锆(zro2)等陶瓷材料。
58.甚至，可以设置绝缘膜30由pet膜以及绝缘涂层组合形成。具体来说，绝缘膜30可以为多层结构，该多层结构包含至少一层pet膜以及至少一层绝缘涂层；或者，绝缘膜30可以为单层结构，该单层结构由pet膜与绝缘涂层组合形成，即部分绝缘膜30采用pet膜，部分绝缘膜30采用绝缘涂层。
59.在一个实施例中，可以设置绝缘膜30的厚度为30μm～200μm，以提升绝缘膜30的绝缘效果。示例性的，可以设置绝缘膜30的厚度为30μm、35μm、 40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、 85μm、90μm、95μm、100μm、125μm、150μm、175μm、200μm。
60.电池壳体10的制备材料存在多种可能。示例性的，电池壳体10的制备材料可以为铝、钢铝复合材料以及其他包含铝的复合材料。
61.需要说明的是，当选取电池壳体10的制备材料包含铝时，可以减轻电池的整体重量，便于电池的小型化设计。
62.在一个实施例中，钝化膜20包含锆元素和/或钛元素中的至少一种。需要说明的是，当钝化膜20内包含锆元素和/或钛元素中的至少一种时，钛元素以及锆元素可以在整个
膜结构中起到一个桥梁的作用、形成复杂的膜结构，以连接作为铝基体的电池壳体10，又可以与绝缘膜30进行很好的连接。
63.为了更清晰的了解本技术实施例提供的电池，现提供一种本技术实施例提供的电池的制备方法，以提升电池壳体10外结构的机械强度。
64.在一个实施例中，在电池壳体10来料前进行预处理，具体处理方式如下：
65.首先，进行脱脂操作：使用碱性除油剂喷淋/浸泡去除电池壳体10表面油污，示例性的，可采用超声波清洗，以增加清洗效果；用水洗将电池壳体10表面残留溶剂、油污或者金属屑清除。
66.该碱性除油剂可以为碳酸钠、氢氧化钠或者氢氧化钾中的一种。
67.值得注意的是，电池壳体10表面脱脂效果可以采用如下方式进行评估：如电池壳体10表面形成连续的水膜，无水珠，则证明完成脱脂。
68.之后，进行酸洗操作：使用酸性蚀溶液喷淋/浸泡去除电池壳体10表面氧化物，以及，去除在脱脂步骤中无法去除的杂质离子(示例性为铜、铁或锌等)；调整电池壳体10表面状态呈弱酸性；用水洗将表面残留溶剂清除。
69.该酸性蚀溶液可以为氢硫酸、氢硫酸或硝酸中的一种与氟离子形成的混合溶液。
70.应理解，当电池壳体10表面状态呈弱酸性时，可使铝材更好的与溶剂反应，将经过反应的、新鲜的铝合金基材表面裸露。
71.之后，进行成膜(钝化)操作：使用锆盐和/或钛盐-有机聚合物混合溶剂，采用喷淋/浸泡等方式，使得有机官能团与无机基团交联与铝反应，在表面形成一层钝化膜20，其厚度10-500纳米，膜材微观状态下为网格状凸起。
72.需要说明的是，钝化膜20成膜后可阻止内部的铝金属进一步反应，从而防止铝基材表面氧化，对基材本身起到保护、耐腐蚀等作用。
73.应理解，锆盐和/或钛盐-有机聚合物混合溶剂，即以含钛和/或锆化合物与水性聚合物或有机硅形成的基本成膜物质。示例性的，锆盐和/或钛盐可以选取为氟钛酸钠、氟锆酸钾、氟钛酸铵等中的一种；水性聚合物可以选用水性环氧、水性丙烯酸、水性聚氨酯或水性聚酯中的一种。
74.此外，值得注意的是，在进行成膜操作时，需用水洗将完成酸洗操作的电池壳体10表面残留溶剂清除，以确保后续制备的钝化膜20与铝基材间无污染；待水洗后，需采用温度小于120℃的温度进行烘干。
75.应理解，120℃以上会损伤钝化膜20，而之后的喷粉、喷漆以及贴蓝膜高温固化操作不会对钝化膜20造成影响。
76.之后，进行电池壳体10内部器件的装配操作；待完成电池的装配操作之后，可在经过前序处理的电池壳体10表面包pet膜。
77.需要说明的是，可通过二次元电镜观察电池壳体10表面是否形成钝化膜 20。
78.现提供一种采用钛盐形成钝化膜20时的具体化学反应说明：
79.第一步：ti
4+
发生水解反应：
80.ti4++4h2o
→
ti(oh)4+4h
+
81.第二步：如图4所示，水解产物与金属表面羟基(-oh)进行缩合反应。应理解，铝基材即图4中电池壳体10。
82.示例性的，本技术实施例提供的电池可应用于现有包蓝膜的铝壳电池。在制备现有包蓝膜的铝壳电池前，将电池内壳体组件10采用上述方式进行预处理、形成钝化膜20，即可提升电池外绝缘机械强度，且无需在厂内增加制程工序。
83.应理解，图1至图3中电池壳体10示例性设置为方形，当然，电池壳体 10还可以为其他形状，示例性的，可以设置为如图5至图6所示出的柱状结构。应理解，电池壳体10还可以设置为其他结构或者异形结构，在此不再赘述。
84.请继续参考图6所示出的结构，电池壳体10包括壳体件11和盖板12，盖板12与壳体件11相连接、以密封电芯。应理解，电池壳体10在图6中以未制备钝化膜20时示出。
85.需要说明的是，壳体件11与盖板12之间进行密封连接、以避免电池壳体 10内部注入的电解液外溢，以提升电池的安全性能。
86.具体来说，壳体件11可以为如图6所示出的柱装结构，该壳体件11具体包括环状侧板111与端部板112，端部板112密封环状侧板111的一端，盖板 12密封环状侧板111的另一端开口。在一种可能的实施方式中，壳体件11为一体成型式结构。
87.需要说明的是，当壳体件11为一体式成型结构时，不仅可以简化制备工艺，而且可以增强壳体件11的强度，以提升使用寿命。在应用本技术实施例提供的壳体件11时，可将电芯自开口侧伸入壳体件11内部，以完成电芯入壳操作。
88.值得注意的是，可以在来料前，将壳体件11与盖板12均进行预处理。
89.当然，电池壳体10上会设有极柱(未示出)等结构，该极柱可以设于如图 2所示出的壳体件11，极柱还可以将设于单独的盖板12，在此不再赘述。
90.根据本实用新型的第二个方面，提供了一种电池组，包括上述任意技术方案中提供的电池。
91.本技术提供的电池组中，钝化膜20设于电池壳体10与绝缘膜30之间，绝缘膜30对电池进行初步防护，钝化膜20对电池进行二次防护。当绝缘膜30 出现破损或脱离时，钝化膜20可以继续对电池进行防护，以防止电池内部结构被外界因素影响、发生损坏。
92.需要说明的是，本技术提供的电池组通过电池壳体10表面的钝化膜20和绝缘膜30配合使用，可以提升对电池的防护效果，从而可提升电池的使用寿命。
93.在一个实施例中，电池组可以为电池模组或电池包。
94.电池模组包括多个电池，其中，多个电池堆叠设置，端板和侧板用于固定多个电池。
95.电池包包括多个电池和电池箱体，电池箱体用于固定多个电池，且电池与电池箱体之间可以设有端板。
96.需要说明的是，电池包包括电池，电池可以为多个，多个电池设置于箱体内。其中，多个电池可以形成电池模组后安装于箱体内，此时，电池模组可以包括固定多个电池的端板和侧板。或者，多个电池可以直接设置在箱体内，即无需对多个电池进行成组，此时，电池与电池箱体之间可以设有端板。
97.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型创造后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本公开的真正范
围和精神由所附的权利要求指出。应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的保护范围仅由所附的权利要求来限制。