电池壳体、电池和电子器件的制作方法

1.本技术属于电子器件技术领域，特别是涉及电池壳体、电池和电子器件。


背景技术：

2.电池能量密度指的是对于给定的电化学储能装置，所能充入的能量与储能介质的质量或体积之比。从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、再到锂离子电池，能量密度一直在持续不断的提升。但是提升的效率相比于工业公司经营规模的发展壮大效率来讲，相比于人类文明对动能的市场需求阶段来讲还不够。电池能量密度是用来判断电池好坏的一项重要指标，因此提高电池的能量密度，是设计电池的第一要务。如何有效提升电池能量密度，是亟待解决的技术难题。


技术实现要素：

3.本技术所要解决的技术问题是如何提高电池的能量密度，提供一种电池壳体、电池和电子器件。
4.为解决上述技术问题，第一方面，本技术实施例提供了一种电池壳体，包括下壳体和上壳体，所述下壳体包括底部和第一侧壁，所述第一侧壁沿所述底部向上延伸，所述底部和所述第一侧壁围设形成空腔，所述第一侧壁远离所述底部的一侧具有第一凸缘，所述上壳体位于所述下壳体的上方，所述上壳体包括顶部和第二凸缘，所述第二凸缘和所述顶部连接处具有第二凹陷结构，所述第一凸缘和所述第二凸缘接触，以使所述上壳体和所述下壳体焊接时所述第一凸缘和所述第二凸缘熔融后的熔融物流入所述第二凹陷结构。
5.作为一个实施例，所述第一侧壁的上部具有向所述空腔内部凹陷的第一凹陷结构。
6.作为一个实施例，所述第一凹陷结构支撑所述第二凹陷结构。
7.作为一个实施例，所述电池壳体用于容纳极芯，所述熔融物的高度不超过所述顶部。
8.作为一个实施例，所述第二凹陷结构为圆弧状。
9.作为一个实施例，第一凹陷结构为圆弧状，所述第一凹陷结构的宽度为深度的两倍。
10.作为一个实施例，电池所述第一凹陷结构的深度小于或等于所述第一凹陷结构所在侧面与所述下壳体的底部形成的倒角的半径，和/或，所述第二凹陷结构的宽度小于或等于所述倒角的半径。
11.作为一个实施例，所述凹陷结构的长度l根据如下公式确定：l＝l1
‑
2e
‑
p，其中，l1为所述电池壳体极芯的长度，所述下壳体的四个第一侧壁两两相交处设置为弧形，e为所述弧形的半径，p为加工硬化的辐射距离。
12.作为一个实施例，所述下壳体的材质为金属，和/或，上壳体的材质为金属。
13.作为一个实施例，所述下壳体的厚度范围是0.03mm
‑
0.15mm，和/或，所述上壳体的
厚度范围是0.03mm
‑
0.15mm。
14.作为一个实施例，所述上壳体的厚度大于或等于所述下壳体的厚度。
15.作为一个实施例，所述下壳体设置有铆钉、注液孔、注液孔密封钉，所述注液孔密封钉用于对注液孔进行密封。
16.作为一个实施例，熔融后，所述第一凹陷结构到所述第一凸缘的距离等于所述第二凹陷结构向内凹陷的深度。
17.再一方面，本技术实施例提供了一种电池，包括极芯和上面一方面所述的电池。
18.另一方面，本技术实施例提供了一种电子器件电子器件，包括上面再一方面所述的电池。
19.本技术实施例中的电池壳体，通过在电池上壳体设置凹陷结构和凸缘，在电池下壳体设置凸缘，这样在壳体焊接时可以使凸缘熔融并将熔融物流入凹陷结构，这样熔融物所占的空间不超过电池壳体，进而使得容纳整个电池的体积减小，可以提高电池的能量密度。
附图说明
20.图1是本技术一个实施例提供的电池结构的爆炸图；
21.图2是本技术一个实施例提供的电池壳体刨面图；
22.图3是本技术另一实施例提供的电池壳体刨面图；
23.图4是本技术一个实施例提供的凸缘熔融后的电池壳体刨面图；
24.图5是本技术另一实施例提供的凸缘熔融后的电池壳体刨面；
25.图6本技术一个实施例提供的凸缘熔融后的电池壳体刨面图；
26.图7是本技术另一实施例提供的凸缘熔融后的电池壳体刨面；
27.图8是本技术一个实施例提供的第一凹陷结构的尺寸示意图；
28.图9是本技术一个实施例提供的第一凸缘和第二凸缘熔融前的示意图。
29.说明书中的附图标记如下：
30.1、下壳体；11、底部；12、第一侧壁；13、第一凹陷结构；14、第一凸缘；
31.2、上壳体；21、顶部；22、第二侧壁；23、第二凹陷结构；24、第二凸缘；
32.3、极芯；
33.4、熔融物；41、熔融区；
34.5、注液孔；
35.6、铆钉；
36.7、注液孔密封钉；
37.8、激光；
38.9、同轴气体。
具体实施方式
39.为了使本技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
40.下面结合附图1至9详细说明本发明的电池装壳体和电池。本技术实施例提供的电池壳体包括下壳体1和上壳体2。其中，下壳体1包括底部11和第一侧壁12，第一侧壁12沿所述底部11向上延伸，底部11和所述第一侧壁12围设形成空腔，第一侧壁12远离底部11的一侧具有第一凸缘14。上壳体2位于下壳体1的上方，上壳体2包括顶部21和和第二凸缘24，第二凸缘24和顶部 21连接处具有第二凹陷结构23，第一凸缘14和第二凸缘24接触，以使上壳体 2和下壳体1焊接时第一凸缘14和第二凸缘24熔融后的熔融物4流入第二凹陷结构23。
41.本技术实施例中的电池壳体，通过在电池上壳体设置凹陷结构和凸缘，在电池下壳体设置凸缘，这样在壳体焊接时可以使凸缘熔融并将熔融物流入凹陷结构，这样熔融物所占的空间不超过电池壳体，进而使得容纳整个电池的体积减小，可以提高电池的能量密度。
42.第一凸缘14可以为第一凹陷结构13沿着第一凹陷结构13的方向向电池装壳体外延伸出的部分，第二凸缘24可以为沿着平行于第一凸缘14向电池装壳体外延伸出的部分。第一凸缘14和第二凸缘24设置的尺寸都较小，能够满足壳体焊接时实现熔融连接即可。
43.上壳体包括顶部和第二凸缘，第二凸缘和顶部连接处具有第二凹陷结构。另外，也可以理解上壳体是具有第二侧壁22，第二侧壁具有一定的厚度，凹陷结构是第二侧壁冲压形成，凹陷结构的一端具有第二凸缘，第二凸缘为第二侧壁的一部分。在将上壳体理解为具有第二侧壁时，下壳体1的第一侧壁12的高度大于上壳体2的第二侧壁22的高度。上壳体2的第二侧壁22的高度较小，上壳体2可以近似于一个平板。在本技术实施例中，通过在上壳体2设置凹陷结构(如第二凹陷结构23)，在提高能量密度的同时，凹陷结构还可以作为加强筋，避免焊接时下壳体1变形。
44.第一侧壁12的上部具有向空腔内部凹陷的第一凹陷结构13。在下壳体1的第一侧壁12上设置凹陷结构(如第一凹陷结构13)，也可以将该凹陷结构作为加强筋，在提高能量密度的同时，进一步避免焊接时上壳体2变形。
45.第一侧壁具有第一凹陷结构，第二凸缘和顶部连接处具有第二凹陷结构。凹陷结构(第一凹陷结构或第二凹陷结构)可以是冲压形成的。
46.第一凹陷结构13支撑第二凹陷结构23。第一凹陷结构可以用于支撑第二凹陷结构，这样第一凹陷结构可以为电池装配起到支撑、定位的功能，以确保电池壳体焊接时熔融物够流入第二凹陷结构，提高电池的能量密度。另外，第一凹陷结构还可以在下壳体和上壳体焊接时作为加强筋，抵抗焊接应力，防止壳体变形。
47.第一凹陷结构和第二凹陷结构可以不接触，这时第一凹陷结构和第二凹陷结构局可以起起到防止焊接变形的作用。第一凹陷结构和第二凹陷结构接触时，第一凹陷结构和第二凹陷结构可应对焊接变形的同时，第一凹陷结构可以对第二凹陷结构起到支撑作用。
48.电池壳体用于容纳极芯3，熔融物4的高度不超过顶部21。在上下壳体1 焊接之后，焊接部位的熔融物4流入凹陷结构，熔融物4所占的空间不超出电池壳侧壁和顶部21底部11围成的空间，电池整体尺寸不因焊接而受到影响，可以提高电池的能量密度。
49.第一凸缘14可以为第一凹陷结构13沿着第一凹陷结构13的方向向电池装壳体外延伸出的部分，第二凸缘24为第二凹陷结构23沿着平行于第一凸缘14 向电池装壳体外延伸出的部分。第一凸缘14和第二凸缘24设置的尺寸都较小，能够满足壳体焊接时实现熔融连接即可。
50.可以通过控制激光8照射的角度和同轴气体9吹出气体的角度，控制凸缘的熔融物4流入第二凹陷结构23。
51.第二凹陷结构23可以为圆弧状。优选地，凹陷结构在垂直于凹陷结构的截面上可以为半圆形。
52.第一凹陷结构13可以为圆弧状，第一凹陷结构13的宽度为深度的两倍。如图8所示，b为宽度，e为深度。例如，特殊地，当第一凹陷结构13为半圆形时，第一凹陷结构13的宽度即为半圆形的直径，第一凹陷结构13的深度即为半圆形的半径。所以，当第一凹陷结构13的圆弧状为半圆形时，第一凹陷结构13的宽度为深度的两倍。
53.壳体焊接熔融后凸缘部分完全熔融到凹陷结构第一凹陷结构13到原第一凸缘14所在的距离a等于第二凹陷结构23向内凹陷的深度。即，第一凹陷结构 13位于距离第一凸缘14距离a的位置，另外，第二凹陷结构23可以位于上壳体2连接第二凸缘24的内侧。这样设计可以使得下壳体1的第一凹陷结构13 和上壳体2的第二凹陷结构23贴合接触。
54.当第一凸缘14结构和第二凸缘24结构均为圆弧状，进一步地，两个圆弧均为半圆形且两个圆弧的半径相同时，第一凹陷结构13可以与第二凹陷结构23 贴合更加紧密，进一步的对整个电池起到加强定位作用，同时可以有效避免焊接时烫伤极芯3。
55.第一侧壁12可以包括两个长边侧壁和两个短边侧壁。第一凹陷结构13可以设置在侧壁的长边，也可以设置在侧壁的短边，也可以在侧壁上长边和短边都具有凹陷结构，本技术对此不做限制。
56.凹陷结构(第一凹陷结构13，或第二凹陷结构23)可以作为加强筋，在电池焊接时，应对焊接应力，防止焊接产生的形变。
57.凹陷结构可以通过冲压工艺形成。第一凹陷结构13可以对第二凹陷结构23 起到支撑、定位的作用。另外，第一凹陷结构13和第二凹陷结构23都可以抵抗焊接应力，抑制焊接时产生的焊接变形。
58.当壳体较薄时，结构承弯截面强度不足以抵抗激光8焊接产生的热应力，导致截面出现形变。在凹陷结构形成过程中，凹陷附件会产生强烈的塑形形变，达到加工硬化效果，材料本身的强度、硬度、刚度得到提升，从而使其抵抗弯矩的能量得到显著提升，从而达到用一个可控的凹陷变形抑制实际不想要的焊接变形。
59.作为一个实施例，第一凹陷结构13的深度小于或等于第一凹陷结构所在侧面与下壳体的底部形成的的倒角的半径，和/或，第二凹陷结构23的宽度小于或等于该倒角的半径。例如，侧面与下壳体底部形成倒角r的半径为d，对第一凹陷结构，e≤d。对于第二凹陷结构，第二凹陷结构的宽度小于或等于d。第一凹陷结构13的深度和第二凹陷结构23的宽度设置为小于或等于r，这样可以使得凹陷结构不占用较多的电池空间，从而有效提高电池的能量密度。
60.第一凹陷结构的长度l根据如下公式确定：l＝l1
‑
2e
‑
p，其中，l1为极芯的长度，下壳体的四个第一侧壁两两相交处设置为弧形，e为该弧形的半径，p为加工硬化的辐射距离。p与加工力、温度、变形速度等因素有关。作为加强筋的第一凹陷结构的长度越长，可以加工硬化区域相对越大，但是壳体长短边之间会形成r角，如果加强筋延伸影响到r角的强度，所以第一凹陷结构的长度应设置为既能满足r角的强度，又能满足加工硬化区域的大小。一般地，第一凹陷结构的长度p设置为0.2mm
‑
0.5mm，这样设置可以足够使得凹陷结构尽可能靠
近焊缝，产生足够的抵抗弯矩能力。
61.第一凹陷结构13的设计可以抵抗焊接产生的应力，防止壳体变形，还可以为电池装配提供定位，防止电池焊接漏光烫伤极芯3以及熔渣掉落腔体内部。
62.上壳体2和下壳体1通过第一凹陷结构13和第二凹陷结构23接触后，可以使用加压化成的方式使得壳体连接。第二凹陷结构23的长度设计可以为加压化成提供定位基准线，使加压夹具不会压到壳体边缘而损伤电池，且上壳体2 上的第二凹陷结构23作为加强筋，第二凹陷结构23的圆弧在化成中可以起到一定的缓冲作用，使化成产生的力不会拉扯熔边，避免焊接变形，对焊接熔边起到保护作用。
63.上壳体2和下壳体1的材质可以为金属。比如，下壳体1的材质为钢或合金，上壳体2的材质为钢或合金。更为具体地，下壳体1和上壳体2的材质可以是不锈钢，还可以铝合金、镍合金、铬合金等。壳体采用金属材质，金属壳体密封性能好，金属强度高、不易破裂，金属尺寸加工公差小，有利于提升能量密度。
64.不同壳体厚度的拉深能力不同，可以根据电池厚度和容量选择合适的壳体厚度。壳体的厚度既要能够满足封装要求，又要尽可能设置的不会太厚，以免因此缩小了电池体积，影响电池的能量密度。在本技术的一个实施例中，下壳体1的厚度范围是0.03mm
‑
0.15mm，和/或，上壳体2的厚度范围是 0.03mm
‑
0.15mm。
65.不同壳体厚度的拉深能力不同，材料越厚本身的抗弯矩能力越强。上壳体2 的厚度大于或等于下壳体1的厚度，这样设计可以进一步提高上壳体2的抗弯矩能力，减小焊接形变。
66.本技术实施例中的焊接方式可以为激光8焊。具体地，可以通过激光8角度、气体吹出的角度等，使得第一凸缘14和第二凸缘24熔融刚好流入第二凹陷结构23中。
67.下壳体1设置有铆钉6、注液孔5、注液孔密封钉7。注液孔5可以使用注液孔密封钉7进行密封，换句话说，注液孔密封钉7用于对注液孔5进行密封。
68.壳体上设置有防爆阀，以确保电池内部压强达到阈值时，防爆阀自动开启，确保电池安全。
69.熔融后第一凹陷结构13到第一凸缘14的距离等于第二凹陷结构23向内凹陷的深度。这样电池熔融后，凹陷结构向壳体内部凹陷，不至于影响电池整体的体积，可以提高电池的能量密度。优选地，熔融物4形成的熔边的高度与上壳体2的壳本体齐平，熔融不占用电池的空间，可以进一步提高电池的能量密度。
70.本技术实施例提供一种电池，电池包括极芯和前述实施例的电池壳体，极芯容纳在电池壳体中。这里的电池壳体结构可以参照前述描述，在此不再一一赘述。
71.本技术实施例提供一种电子器件，电子器件包括前述实施例的电池。这里的电池中的电池壳体参照前述描述，在此不再一一赘述。
72.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
73.在本技术中，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，或成一体；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
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
75.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。