电芯及电池包的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及电芯及电池包。

背景技术：

1、锂离子电池作为动力电池广泛应用于电动汽车和储能领域中。锂离子电芯是电池包的基本组成单体，电芯的结构设计对电池包的使用性能至关重要。充分利用汽车底盘上的空间有利于提高整车能量密度，提高整体性能。然而，汽车底盘上具有局部凸起等不规则形状，传统的方形电芯灵活性较差，难以适配不规则设置空间，难以完全适配底盘形状，导致汽车底盘上的空间利用率较低，影响整车能量密度的提升。

技术实现思路

1、本发明提供了一种电芯及电池包，以解决电芯灵活性较差，难以适配不规则设置空间的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种电芯，包括：壳体结构，包括沿y方向相邻设置的两个壳体，所述壳体沿y方向的一侧具有凸起部及凹陷部，每个所述壳体上的所述凸起部设于另一个所述壳体上的凹陷部中，每个所述凸起部沿x方向朝向另一个所述凸起部的一侧设有安装槽；极组结构，包括两个极组单体，两个所述极组单体分设于两个所述壳体中；第一转轴，设于两个所述凸起部之间，所述第一转轴的一端可转动地插设于一个所述凸起部上的安装槽中，另一端可转动地插设于另一个所述凸起部上的安装槽中，两个所述壳体可绕所述第一转轴的轴线相对转动。

3、有益效果：通过设置壳体结构由两个壳体组成，极组结构由分设于两个壳体中的两个极组单体组成，且一个壳体上的凸起部设于另一个壳体上的凹陷部中，使得壳体结构整体结构紧凑，两个壳体的凸起部之间通过第一转轴转动连接，使两个壳体可绕第一转轴的轴线相对转动，壳体结构采用旋转结构设计，电芯能够根据安装空间的形状灵活调整自身角度，适配汽车底盘的不规则设置空间等不同场景需求，有利于提升空间利用率，从而有效提高电池包的整体能量密度解决了传统方形电芯灵活性差、无法适配不规则安装空间的问题。

4、在一种可选的实施方式中，两个所述凸起部之间沿x方向间隔设置，且两者之间的间距为k，其中，2 mm≤k≤8 mm；

5、和/或，所述壳体沿z方向的尺寸为b，所述安装槽为圆柱形槽，且所述安装槽的直径为d，其中，7 mm≤b-d≤20 mm；

6、和/或，所述凸起部沿y方向的尺寸为w1，所述安装槽具有平行于x方向的第一中心线，沿y方向，所述第一中心线与所述凸起部边缘之间的距离为w2，其中，w2/w1=0.5；

7、和/或，在yz平面内，所述壳体的壁厚为t，其中，0.3 mm≤t≤0.8 mm；

8、和/或，所述安装槽沿x方向的深度为h2，其中，20 mm≤h2≤80 mm。

9、有益效果：通过限定k在2 mm至8 mm范围内取值，既可以避免两个凸起部发生干涉，保证两个壳体相对转动的灵活性，又可以避免浪费空间，提升电芯整体的空间利用率，保证电芯的能量密度；

10、和/或，通过将b-d限定在7 mm至20 mm范围内取值，既能够保证凸起部有足够的结构强度，降低壳体的加工成型难度，并避免第一转轴直径过大而增加成本，又能够使第一转轴的直径满足转动连接的强度要求，避免旋转过程中出现卡顿、损伤，保证了电芯结构的可靠性与经济性；

11、和/或，通过限定w2为w1的一半，使得安装槽沿z方向位于其所在凸起部的中部，有利于两个壳体之间的旋转配合；

12、和/或，将t限定在0.3 mm至0.8 mm范围内取值，能够同时兼顾壳体的结构强度以及电芯的能量密度要求；

13、和/或，将h2限定在20 mm至80 mm范围内取值，既能够保证第一转轴与安装槽的配合稳定性，避免转动过程中第一转轴脱落，保证电芯结构可靠性，又能够避免安装槽占用过多电芯内部空间，保证极组单体的布置空间，有利于提高电芯的容量。

14、在一种可选的实施方式中，所述壳体还包括壳主体，所述凸起部连接于所述壳主体沿y方向的一侧，所述凸起部沿y方向背离所述壳主体一侧构造为弧形面，所述凹陷部与所述凸起部沿x方向相邻设置，所述壳主体沿y方向朝向所述凹陷部的一侧构造为第一平面。

15、有益效果：一个壳体上的弧形面与另一个壳体上的第一平面对应设置，弧形面可以避免旋转时与另一壳体发生干涉，保证两个壳体之间相对转动过程的顺利进行，同时，与弧形面相对的另一面为平面结构，可以简化加工，提高壳体的生产效率。

16、在一种可选的实施方式中，所述壳体还包括第一延伸部和第二延伸部，所述第一延伸部和第二延伸部沿x方向分设于所述壳主体的两端，所述第一延伸部、所述第二延伸部分别形成有与所述壳主体的内腔连通的容纳空间；所述极组单体包括极组主体及第一凸台、第二凸台，所述极组主体设于所述壳主体内，所述第一凸台设于所述第一延伸部所形成的容纳空间中，所述第二凸台设于所述第二延伸部所形成的容纳空间中。

17、有益效果：通过在壳体的两端设置第一延伸部和第二延伸部，增大了壳体内部的总容纳空间，同时极组单体的形状与壳体的形状相适配，极组单体具有设于壳主体内的极组主体，以及分设于第一延伸部、第二延伸部内的第一凸台、第二凸台，使得极组单体能够充分利用壳体内腔空间，有效地增加了极组单体的体积，从而提升了电芯整体容量，满足电芯高容量的设计需求。

18、在一种可选的实施方式中，所述第一延伸部、所述第二延伸部沿x方向的尺寸均为h1，其中，10 mm≤h1≤70 mm；

19、和/或，所述第一延伸部连接在所述壳主体上沿x方向靠近所述凹陷部的一端，所述第一延伸部沿y方向的尺寸为l1，所述壳主体沿y方向的尺寸为a1，其中，0.25≤l1/a1≤0.5；

20、和/或，所述壳主体沿y方向的尺寸为a1，所述壳主体与所述凸起部沿y方向的总尺寸为a2，其中，24 mm≤a2-a1≤80 mm；

21、和/或，所述第二延伸部连接在所述壳主体上沿x方向靠近所述凸起部的一端，所述第二延伸部沿y方向的尺寸为l2，所述壳主体与第一凸起部沿y方向的总尺寸为a2，其中，0.2≤l2/a2≤0.45；

22、和/或，沿x方向，所述凸起部远离所述凹陷部的一端与壳主体远离所述凹陷部的一端齐平。

23、有益效果：将h1限定在10 mm至70 mm范围内取值，既可以实现对电芯容量的有效提升，又可以保证壳体的结构强度，同时降低壳体的加工难度与生产成本；

24、和/或，将l1/a1限定在0.25至0.5范围内取值，既能够实现电芯容量的有效提升，又能够保证电芯的过流能力，满足电芯快充过流需求；

25、和/或，将a2-a1限定在24 mm至80 mm范围内取值，既能够保证凸起部有足够的尺寸，为第一转轴提供充足的设置空间，保证第一转轴的结构强度，同时也能够保证电芯容量的提升幅度，又能够降低壳体的冲压加工难度，保证壳体的加工精度，避免装配后两个壳体相对旋转时出现卡顿、损伤的问题，提升电芯结构可靠性；

26、和/或，限定l2/a2在0.2至0.45范围内取值，既能够有效地提升电芯容量，又可以保证极柱结构具有足够的设置空间，满足快充电芯的过流需求；

27、和/或，提高壳体端部的平整性，便于壳体结构的加工，并便于将极组单体装入壳体中。

28、在一种可选的实施方式中，所述极组单体还包括第三凸台，所述第三凸台沿y方向连接于所述极组主体的一侧，且所述第三凸台设于所述凸起部的内腔中；所述第三凸台包括第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部连接在所述极组主体与所述第二台阶部之间，所述第二台阶部沿x方向的尺寸小于所述第一台阶部沿x方向的尺寸，所述第一台阶部与所述第二台阶部之间形成避让空间，所述安装槽位于所述避让空间中。

29、有益效果：极组单体能够通过避让空间避开壳体上设置的安装槽，避免极组单体与安装槽发生结构干涉，保证极组单体能够顺利装入壳体的内腔，同时还可以充分利用凸起部内部空间来布置极组单体，进一步提升电芯的容量。

30、在一种可选的实施方式中，所述避让空间沿x方向的尺寸为w，其中，20 mm≤w≤80mm；

31、和/或，沿y方向，所述极组主体的尺寸为a1，所述极组主体与所述第三凸台的总尺寸为a2，所述第二台阶部的尺寸为f，其中，0.7≤f/(a2-a1)≤0.9，和/或，25 mm≤a2-a1≤82 mm；

32、和/或，所述极组单体沿z方向的尺寸为b，其中，20 mm≤b≤100 mm；

33、和/或，所述极组单体沿x方向的尺寸为e，其中，400 mm≤e≤980 mm。

34、有益效果：将w限定在20 mm至80 mm范围内取值，既能够保证避让空间对安装槽的有效避让，避免结构干涉，保证极组单体与壳体装配顺利，又能够充分利用凸起部内部空间布置极组单体，保证电芯整体容量，满足高容量设计需求；

35、和/或，将f/(a2-a1)限定在0.7至0.9范围内取值，既能够为安装槽和第一转轴提供充足的设置空间，保证第一转轴的结构强度，又能够保证第三凸台的结构强度，提升极组单体及电芯整体的结构可靠性，延长电芯使用寿命；

36、和/或，将a2-a1限定在25 mm至82 mm范围内取值，既可以保证第三凸台有足够的尺寸，为安装槽和第一转轴的设置提供充足空间，保证第一转轴的结构强度，又能够降低壳体的冲压加工难度，保证壳体加工精度，避免两个壳体相对转动时出现卡顿、损伤问题，进一步提升电芯结构的可靠性；

37、和/或，将b限定在20 mm至100 mm范围内取值，既可以保证电芯满足大容量设计要求，又可以降低加工难度，同时保证极组单体的散热，延长电芯的循环使用寿命；

38、和/或，将e限定在400 mm至980 mm范围内取值，既能够保证电芯满足大容量的设计需求，又可以保证极组单体自身结构稳定性，提升电芯生产合格率。

39、在一种可选的实施方式中，所述第一凸台、所述第二凸台各自沿x方向的尺寸均为h，其中，10 mm≤h≤70 mm；

40、和/或，沿y方向，所述第一凸台沿的尺寸为l4，所述极组主体的尺寸为a1，其中，0.2≤l4/a1≤0.5；

41、和/或，沿y方向，所述第三凸台具有远离所述极组主体的第一侧边，所述第二凸台到所述第一侧边的距离为l3，所述极组主体与所述第三凸台的总尺寸为a2，其中，0.36≤l3/a2≤0.6。

42、有益效果：将h限定在10 mm至70 mm范围内取值，既可以提升电芯的整体容量，满足高容量设计要求，又可以保证第一延伸部、第二延伸部的结构强度，控制加工难度与生产成本；

43、和/或，将l4/a1限定在0.2至0.5范围内取值，既可以实现电芯容量的有效提升，又能够保证极耳有足够的设置空间，确保电芯整体的过流能力，满足快充电芯的使用需求；

44、和/或，将l3/a2限定在0.36至0.6范围内取值，既可以保证电芯的过流能力，并保证第一转轴具有足够的设置空间及结构强度，又可以避免壳体加工难度过大，保证壳体加工精度，避免两个壳体相对转动时出现卡顿、损伤问题，进一步提升电芯结构的整体可靠性。

45、在一种可选的实施方式中，所述第二凸台具有沿y方向相对设置的两个侧面，两个所述侧面之间的二面角为n，其中，20°≤n≤60°；

46、和/或，沿y方向，所述第一凸台及所述第二凸台均设于所述极组主体的中部，所述极组单体上沿y方向位于所述第一凸台的两侧、所述极组单体上沿y方向位于所述第二凸台的两侧分别设有极耳。

47、有益效果：将n限定在20°至60°范围内取值，既可以保证第二凸台的有效体积，有效地提高电芯容量，又能够利用倾斜侧面降低装配难度，提升电芯装配效率与合格率；

48、和/或，通过在极组单体端部未设置第一凸台、第二凸台的部位分别设置极耳，使得极组单体具有多个极耳，可以增强过流能力，同时利于极耳散热，避免快充时温度过高，提高电芯的安全性。

49、第二方面，本发明还提供了一种电池包，包括：上述的电芯。因为电池包包括电芯，具有与电芯相同的效果，在此不再赘述。