一种电池壳体、电池和电池模组的制作方法

1.本实用新型涉及新能源电池技术领域，特别涉及一种电池壳体、电池和电池模组。


背景技术：

2.现在电动汽车已经进入到飞速的发展，但充电时长和续航里程依然是阻碍电动汽车发展的痛点。锂离子动力电池由于其能量密度高，循环寿命长，环境友好等特点已经成为新能源汽车的首选动力源。随着新能源电池的发展，电池的体积也在逐渐增大，但是很多问题也凸显出来。电池单体越大，就意味着卷芯会越厚，随着卷芯的厚度增大，其危险性也逐渐增加。而刀片电池容量大，卷芯薄，完全解决了大电芯的安全问题。
3.在相关技术中，刀片电池通常包括主壳体和层叠制备为长立方体状的卷芯。主壳体采用侧开口形式，而卷芯则采用两侧出极耳的制备方式。在进行电池的组装时，集流体连接片的一端与一个侧盖上的极柱焊接后，对卷芯进行合芯，合芯后贴绝缘胶带固定，而集流体连接片的另一端则与卷芯两侧伸出的极耳通过超声焊接。将卷芯由主壳体的侧开口放入后，再利用同样的方式对另一侧的侧盖与卷芯的极耳进行连接，最后由两侧对侧盖进行盖合并通过激光焊接形成完整的电芯。
4.采用相关技术中的外壳与封装方式，其主壳体对应于内部卷芯的极耳采用在两侧盖上设置电极。而刀片电池在组装成电池模组和电池包时，往往需要对多个电池单体进行组合排列，在组装时相邻两个刀片电池的侧部至今需要预留出装配间隙，以容纳由侧盖上伸出的极柱，以及配套的连接线束等零部件，整体占用空间打，导致电池包内的空间利用率较低。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例提供了一种电池壳体、电池和电池模组，能够解决现有电池壳体因结构缺陷所造成的电池包内空间利用率低的问题。所述技术方案如下：
6.第一方面，本实用新型实施例提供了一种电池壳体，包括：主壳体、两个侧盖和两个极柱顶盖，
7.所述主壳体包括顶板，所述顶板呈矩形，所述主壳体在所述顶板的长度方向上的两端具有开口，所述顶板在长度方向上的板面两端均设置有安装凹槽，所述安装凹槽的槽底具有安装口；
8.所述极柱顶盖包括极柱、极性铆接块、上塑胶件、安装块、下塑胶件和连接片，所述连接片包括相互垂直的第一连接段和第二连接段，所述极性铆接块、所述上塑胶件、所述安装块、所述下塑胶件和所述第一连接段层叠布置，所述极柱的一端与所述第一连接段连接，所述极柱的另一端依次贯穿所述下塑胶件、所述安装块和所述上塑胶件并与所述极性铆接块铆接，所述安装块固定安装于所述安装凹槽中，所述第二连接段通过所述安装口伸入所述主壳体内，所述极柱设置有两个，所述安装块上具有与两个所述极柱一一对应的安装孔；
9.两个所述侧盖分别盖设于所述主壳体在所述顶板的长度方向上的两端开口处。
10.可选地，所述安装块为铝制件。
11.可选地，所述电池壳体还包括绝缘密封圈，所述绝缘密封圈套装于所述极柱与所述安装孔的孔壁之间。
12.可选地，所述上塑胶件背向所述安装块的一侧面具有限位槽，所述极性铆接块安装于所述限位槽中。
13.可选地，所述电池壳体还包括绝缘片，所述绝缘片设置于所述第一连接段背向所述安装块的一侧。
14.可选地，所述下塑胶件的一端具有限位凸缘，所述限位凸缘设置于所述第二连接段与所述安装凹槽的侧壁之间。
15.可选地，所述侧盖包括基板和塑胶止动件，两个所述侧盖通过所述塑胶止动件与所述主壳体在所述顶板的长度方向上的两端开口处密封连接。
16.可选地，两个所述安装孔相对于所述安装块的中线对称布置。
17.第二方面，本实用新型实施例还提供了一种电池，包括前述第一方面所述的电池壳体，还包括卷芯芯包，所述卷芯芯包设置于所述主壳体内，所述卷芯芯包的两端设置有极耳且位于所述安装口的下方，所述极耳与所述第二连接段通过焊接方式连接。
18.第三方面，本实用新型实施例还提供了一种电池模组，包括多个前述第二方面所述的电池，多个所述电池成组布置，每组中的相邻两个所述电池沿所述顶板在长度方向排列且相互抵接。
19.本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
20.通过将极柱与对应连接卷芯极耳与极柱的连接片进行模块化的集成设计形成极柱顶盖。结合两侧开口的主壳体，在将卷芯芯包入壳后，将对应正负极的极柱顶盖由上方与顶板组合焊接后，连接片的第二连接段自上而下伸入主壳体后会与卷芯芯包上侧出的极耳配合，可以利用主壳体的侧面开口进行方便地焊接连接，最后利用侧盖进行整体封闭，整体结构简单，装配方便。与相关技术中传统刀片电池采用在壳体的两侧盖板上设置极柱的方式相比，在不改变极柱与侧出极耳的卷芯芯包之间通过连接片连接的焊接形式的接触上，将集成有极柱的极柱顶盖设置到了主壳体的顶板上，在进行利用多个该电池壳体所制成的电池进行电池模组和电池包的组装时，电池壳体侧面由于不存在极柱结构，相互之间能够贴合的更加紧密，无需预留装配间隙，有效解决现有电池壳体因结构缺陷所造成的电池包内空间利用率低的问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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。
22.图1是本实用新型实施例提供的电池壳体的立体结构图；
23.图2是本实用新型实施例提供的电池壳体的局部结构示意图；
24.图3是本实用新型实施例提供的电池壳体的俯视结构示意图；
25.图4是本实用新型实施例提供的电池壳体的侧视结构示意图；
26.图5是本实用新型实施例提供的其中一块侧盖的立体结构爆炸图；
27.图6是本实用新型实施例提供的其中另一块侧盖的立体结构爆炸图；
28.图7是本实用新型实施例提供的极柱顶盖的立体结构爆炸图；
29.图8是本实用新型实施例提供的一种电池的立体结构爆炸图；
30.图9是本实用新型实施例提供的一种电池模组的立体结构爆炸图。
31.图中：
32.1-主壳体；2-侧盖；3-极柱顶盖；4-绝缘密封圈；5-卷芯芯包；6-防爆阀结构；11-顶板；12-第一矩形侧板；13-底板；14-第二矩形侧板；21-基板；22-塑胶制动件；23-排气孔；31-极柱；32-极性铆接块；33-上塑胶件；34-安装块；35-下塑胶件；36-连接片；37-绝缘片；51-极耳；61-防爆阀贴片；防爆阀62；111-安装凹槽；221-通气孔；331-限位槽；332-第二连接段；341-安装孔；351-限位凸缘；361-第一连接段；362-第二连接段；1111-安装口。
具体实施方式
33.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
34.在相关技术中，刀片电池通常包括主壳体和层叠制备为长立方体状的卷芯。主壳体采用侧开口形式，而卷芯则采用两侧出极耳的制备方式。在进行电池的组装时，集流体连接片的一端与一个侧盖上的极柱焊接后，对卷芯进行合芯，合芯后贴绝缘胶带固定，而集流体连接片的另一端则与卷芯两侧伸出的极耳通过超声焊接。将卷芯由主壳体的侧开口放入后，再利用同样的方式对另一侧的侧盖与卷芯的极耳进行连接，最后由两侧对侧盖进行盖合并通过激光焊接形成完整的电芯。
35.采用相关技术中的外壳与封装方式，其主壳体对应于内部卷芯的极耳采用在两侧盖上设置电极。而刀片电池在组装成电池模组和电池包时，往往需要对多个电池单体进行组合排列，在组装时相邻两个刀片电池的侧部至今需要预留出装配间隙，以容纳由侧盖上伸出的极柱，以及配套的连接线束等零部件，整体占用空间大，导致电池包内的空间利用率较低。
36.图1是本实用新型实施例提供的电池壳体的立体结构图。图2是本实用新型实施例提供的电池壳体的局部结构示意图。图3是本实用新型实施例提供的电池壳体的俯视结构示意图。图4是本实用新型实施例提供的电池壳体的侧视结构示意图。图5是本实用新型实施例提供的其中一块侧盖的立体结构爆炸图。图6是本实用新型实施例提供的其中另一块侧盖的立体结构爆炸图。图7是本实用新型实施例提供的极柱顶盖的立体结构爆炸图。如图1至7所示，通过实践，本技术人提供了一种电池壳体，包括主壳体1、两个侧盖2和两个极柱顶盖3。
37.其中，主壳体1包括顶板11，顶板11呈矩形，主壳体1在顶板11的长度方向上的两端具有开口。顶板11在长度方向上的板面两端均设置有安装凹槽111，安装凹槽111的槽底具有安装口1111。
38.示例性地，在本实用新型实施例中，主壳体1整体呈横置的长方体，包括顶板11、第一矩形侧板12、底板13和第二矩形侧板14。第一矩形侧板12的两个长边分别与顶板11的长边和底板13的长边垂直连接，第二矩形侧板14的两个长边分别与顶板11的长边和底板13的
长边垂直连接。其顶板11和底板13为四个侧面中宽度相对较小的窄面，第一矩形侧板12和第二矩形侧板14为四个侧面中宽度相对较大的宽面。而在第一矩形侧板12的长度方向上，也即是水平方向上，主壳体1的两端为开口结构。两侧出极耳的卷芯芯包在加工完成后，可以由主壳体1在水平方向上两端的开口放入到主壳体1内部。
39.极柱顶盖3包括极柱31、极性铆接块32、上塑胶件33、安装块34、下塑胶件35和连接片36。连接片36包括相互垂直的第一连接段361和第二连接段362，极性铆接块32、上塑胶件33、安装块34、下塑胶件35和第一连接段361层叠布置。极柱31的一端与第一连接段361连接，极柱31的另一端依次贯穿下塑胶件35、安装块34和上塑胶件33并与极性铆接块32铆接，安装块34固定安装于安装凹槽111中，第二连接段362通过安装口1111伸入主壳体1内。
40.示例性地，在本实用新型实施例中，极柱顶盖3设置有两个，分别对应电池的正极和负极。极性铆接块32、上塑胶件33、安装块34、下塑胶件35层叠布置，上塑胶件33和下塑胶件35利用注塑的方式成型于安装块34的相对两侧，起包胶绝缘作用。而安装块34的边缘则作为金属边用于与主壳体1进行焊接，用于内部卷芯芯包连接的极柱31穿设于上塑胶件33、安装块34、下塑胶件35中，其一端与贴合于下塑胶件35上的连接片36的第一连接段361通过激光焊的方式预焊接，其另一端则与连接于上塑胶件33上的极性铆接块32铆接，集成为模块化的极柱顶盖3。在安装时，将极柱顶盖3的下塑胶件35与连接片36的一端自上而下装入到顶板11上的安装凹槽111中，其中与第一连接段361垂直的第二连接段对准安装口1111伸入到主壳体1内部，之后将安装块34通过激光焊的方式焊接固定于安装凹槽111中。而伸入主壳体1内部的第二连接段332，工作人员可以通过主壳体1的侧面开口由侧面对第二连接段332和卷芯芯包上侧出的极耳进行焊接，完成卷芯芯包与极柱31的连接。
41.两个侧盖2分别盖设于主壳体1在顶板11的长度方向上的两端开口处。
42.示例性地，在本实用新型实施例中，在完成内部卷芯芯包与极柱顶盖3的装配连接后，利用两个侧盖2对主壳体1两侧的开口进行密封合装，完成电池壳体以及对应电池单体的装配。
43.本实用新型实施例所提供的电池壳体，通过将极柱31与对应连接卷芯极耳与极柱31的连接片36进行模块化的集成设计形成极柱顶盖3。结合两侧开口的主壳体1，在将卷芯芯包入壳后，将对应正负极的极柱顶盖3由上方与顶板11组合焊接后，连接片36的第二连接段332自上而下伸入主壳体1后会与卷芯芯包上侧出的极耳配合，可以利用主壳体1的侧面开口进行方便地焊接连接，最后利用侧盖2进行整体封闭，整体结构简单，装配方便。与相关技术中传统刀片电池采用在壳体的两侧盖板上设置极柱的方式相比，在不改变极柱31与侧出极耳的卷芯芯包之间通过连接片连接的焊接形式的接触上，将集成有极柱31的极柱顶盖3设置到了主壳体1的顶板11上，在进行利用多个该电池壳体所制成的电池进行电池模组和电池包的组装时，电池壳体侧面由于不存在极柱结构，相互之间能够贴合的更加紧密，无需预留装配间隙，有效解决现有电池壳体因结构缺陷所造成的电池包内空间利用率低的问题。
44.可选地，极柱顶盖3包括两个极柱31，安装块34上具有与两个极柱31一一对应的安装孔341，两个安装孔341相对于安装块34的中线对称布置。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在每个极柱顶盖3中间隔穿设两个极柱31来连接极性铆接块32和连接片36，可以提高正负极的过流能力，减少导通时内部卷芯芯包的发热。同时利用沿安装块34的中线对称
布置的两个极柱31来与极性铆接块32连接，能够防止在使用时极性铆接块32因震动等外部因素相对于极柱顶盖3发生相对转动，进一步提高了极性铆接块32的防扭能力。
45.可选地，安装块34为铝制件。示例性地，在本实用新型实施例中，极柱顶盖3在与顶板11配合连接后，利用安装块34的边缘作为金属边与安装凹槽111的侧壁进行焊接。其中铝制的安装块34与常规刀片电池的铝制主壳体1材质相同，有效保证焊接稳定性。
46.可选地，电池壳体还包括绝缘密封圈4，绝缘密封圈4套装于极柱31与安装孔341的孔壁之间。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在极柱31穿设于安装孔341的段落外部套设一层绝缘密封圈4，避免极柱顶盖3成型后，极柱31与金属制的安装块34直接接触，进而防止在电池工作时极柱31直接与主壳体1导通造成短路等安全问题，提高了电池壳体的安全性。
47.可选地，上塑胶件33背向安装块34的一侧面具有限位槽331，极性铆接块32安装于限位槽331中。示例性地，在本实用新型实施例中，在进行极柱顶盖3的组装时，通过在上塑胶件33上成型一个限位槽331，方便在进行极性铆接块32的组装时给与定位导向，保证极性铆接块32安装到位。同时限位槽331的槽壁也可以对极性铆接块32进行限位固定，进一步提高抗扭能力。
48.可选地，电池壳体还包括绝缘片37，绝缘片37设置于第一连接段361背向安装块34的一侧。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在第一连接段361背向安装块34的一侧增设一片绝缘片37，可以防止第一连接段361与安装凹槽111的槽底直接接触，防止在电池工作时连接片36直接与主壳体1导通造成短路等安全问题，进一步提高了电池壳体的安全性。
49.可选地，下塑胶件35的一端具有限位凸缘351，限位凸缘351设置于第二连接段362与安装凹槽111的侧壁之间。示例性地，在本实用新型实施例中，通过在下塑胶件35的一端凸出增设一个片状的限位凸缘351，在安装块34固定安装于安装凹槽111中后，该限位凸缘351会和弯折的第二连接段362一同由安装口1111伸入主壳体1内，并在第二连接段362与安装凹槽111的侧壁之间，以及第二连接段362与安装口1111起到绝缘隔离作用，放置第二连接段362与主壳体1导通造成短路等安全问题，进一步提高了电池壳体的安全性。
50.可选地，侧盖2包括基板21和塑胶止动件22，两个侧盖2通过塑胶止动件22与主壳体1在第一矩形侧板12的长度方向上的两端开口处密封连接。示例性地，在本实用新型实施例中，侧盖2在盖合于主壳体1的侧边开口上之后，塑胶止动件22会伸入并卡设在主壳体1的内侧壁上，起到密封和对侧盖2的抵接固定，提高在进行侧盖2与主壳体1焊接过程中的稳定性，同时在焊缝处与主壳体1内部之间起到密封作用，避免可能存在的金属屑进入主壳体1内部，进一步提高产品良率和安全性。
51.示例性地，在本实用新型实施例中，还可以在侧盖2上设置防爆阀结构6，包括防爆阀贴片61和防爆阀62，其中防爆阀贴片61贴装于侧盖2上的排气孔23上，防爆阀62设置于侧盖2内壁与塑胶止动件22上，塑胶止动件22上也对应设置有与防爆阀62连通的通气孔221。当卷芯希那勃升温导致主壳体1内部气体膨胀、压力增大到一定程度时，防爆阀贴片61上的刻痕或者防爆膜脱焊、破裂，放气泄压，从而防止电池爆炸，进一步提高了电池壳体的安全性。
52.图8是本实用新型实施例提供的一种电池的立体结构爆炸图。如图8所示，本实用新型实施例还提供了一种电池，包括如图1至图7所示的电池壳体，还包括卷芯芯包5，卷芯
芯包5设置于主壳体1内，卷芯芯包5的两端设置有极耳51且位于安装口1111的下方，极耳51与第二连接段362通过焊接方式连接。示例性地，在本实用新型实施例中，在将卷芯芯包5入壳后，将对应正负极的极柱顶盖3由上方与顶板11组合焊接后，连接片36的第二连接段332自上而下伸入主壳体1后会与卷芯芯包5上侧出的极耳51配合，可以利用主壳体1的侧面开口进行方便地焊接连接，最后利用侧盖2进行整体封闭，整体结构简单，装配方便。
53.图9是本实用新型实施例提供的一种电池模组的立体结构爆炸图。如图9所示，本实用新型实施例还提供了一种电池模组，包括如图8所示的电池，多个电池成组布置，每组中的相邻两个电池沿顶板11在长度方向排列且相互抵接。示例性地，在本实用新型实施例中，由于单个电池内的卷芯芯包用在电池壳体的顶部设置极柱的形式，相邻电池之间可以实现侧边紧密排布，与传统刀片电池相比，可以节约电芯模组在侧边布线的空间，进而降低整体占用体积。并且相比单个电池壳体，能够提供更高的电压和容量，满足特定产品的用电需求。
54.除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
55.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。