电池外壳和锂电池的制作方法

1.本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电池外壳，以及包括此电池外壳的锂电池。


背景技术：

2.锂电池的壳体一般采用冲压的方式加工成型，为了降低电池壳体的原料成本，电池壳体的材质多为不锈钢，但是不锈钢材料的拉伸性能较差，在冲壳深度上有着较大的局限；当电池壳体形状较为复杂时，使用不锈钢材料会增大冲壳难度，因此会改用拉伸性能较高的材料制造电池壳体，此方式大大增加了锂电池的制造成本。传统设计的方形锂电池电芯在厚度方向利用率较高，锂电池的两端在正负极引出及内空需求要求下利用率相对较小；同时，电芯在充放电时会在卷芯侧面面积较大的一侧膨胀，因此会导致电池在后续使用过程中有鼓胀风险。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例的一个目的在于：提供一种电池外壳，其加工和装配难度较低。
4.本实用新型实施例的另一个目的在于：提供一种锂电池，其空间利用率高且制造成本较低。
5.为达上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.第一方面，提供一种电池外壳，包括：
7.壳体，所述壳体为两端开口的筒状结构，所述壳体通过板材弯曲焊接成型，所述板材具有焊接连接的第一侧边和第二侧边，所述第一侧边和所述第二侧边设置有辅助焊接的定位结构；
8.壳底，所述壳底和所述壳体一端焊接，所述壳底用于封堵所述壳体的一端；
9.壳盖，所述壳盖和所述壳体另一端焊接，所述壳盖用于封堵所述壳体远离所述壳底的一端。
10.作为电池外壳的一种优选方案，所述第一侧边设置有凹槽，所述凹槽的槽底的宽度大于所述凹槽的槽口的宽度，所述第二侧边设置有与所述凹槽形状相适应的凸起，当所述第一侧边和所述第二侧边接触时，所述凸起插入所述凹槽内。
11.作为电池外壳的一种优选方案，所述第一侧边和所述第二侧边的连接位置位于所述壳体的一侧面；或，
12.所述第一侧边和所述第二侧边的连接位置位于所述壳体的拐角位置。
13.作为电池外壳的一种优选方案，所述板材上并邻近于所述第一侧边设置有通孔，所述板材上并邻近于所述第二侧边设置有凸块，所述凸块插入所述通孔内，所述第一侧边与所述板材的外侧壁焊接。
14.作为电池外壳的一种优选方案，所述壳底包括底板，所述底板的边缘朝向所述壳体的一侧延伸形成围壁；
15.所述围壁的外侧壁和所述壳体的内侧壁连接；或，所述围壁的内侧壁和所述壳体的外侧壁连接。
16.作为电池外壳的一种优选方案，所述壳体包括第一段和第二段，所述第二段的截面尺寸小于所述第一段的截面尺寸，所述壳底包括底板，所述底板的边缘朝向所述壳体的一侧延伸形成围壁，所述围壁的内侧壁和所述第二段的外侧壁连接。
17.作为电池外壳的一种优选方案，所述壳体包括底板，所述底板的周部凹陷设置有台阶面，所述台阶面和所述壳体连接。
18.作为电池外壳的一种优选方案，所述壳体内至少排布有第一容纳区域和第二容纳区域，所述第一容纳区域和所述第二容纳区域连通，所述第一容纳区域的厚度大于所述第二容纳区域的厚度。
19.作为电池外壳的一种优选方案，所述壳底的厚度不小于所述壳体的所述板材的厚度；和/或，
20.所述壳体的所述板材的硬度大于所述壳底的硬度。
21.第二方面，提供一种锂电池，包括电芯和上述的电池外壳，电芯位于所述电池外壳的壳体内。
22.作为锂电池的一种优选方案，所述壳盖与所述电芯的距离为l1，电芯极耳的长度为l2，l2》l1。
23.作为锂电池的一种优选方案，所述电芯至少包括第一芯体和第二芯体，所述第一芯体和所述第二芯体通过连接片连接，所述第一芯体的厚度大于所述第二芯体的厚度，所述壳体内设置有第一容纳区域和第二容纳区域，所述第一容纳区域的厚度大于所述第二容纳区域的厚度，所述第一芯体位于所述第一容纳区域内，所述第二芯体位于所述第二容纳区域内。
24.本实用新型的有益效果为：通过板材弯曲成型的方式制造壳体，可以减少板材的形变量，避免板材出现裂痕等缺陷，降低壳体的制造难度；通过设置定位结构，焊接弯曲到位后的板材之前，可以对板材实现预固定，降低板材的焊接难度的同时，还可以保证壳体的制造精度。锂电池的结构简单，容易实现自动化生产；当使用空间有限时，可以根据实际需要设计锂电池的截面形状，提高锂电池的空间利用率，采用折弯的方式制造壳体，降低锂电池的制造难度，保证锂电池强度和可靠性。
附图说明
25.下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
26.图1为本实用新型实施例一所述电池外壳主视剖视图。
27.图2为本实用新型实施例二所述电池外壳主视剖视图。
28.图3为本实用新型实施例二所述电池外壳俯视局部剖视图。
29.图4为本实用新型实施例三所述电池外壳主视剖视图。
30.图5为本实用新型实施例四所述壳体俯视示意图。
31.图6为本实用新型实施例五所述壳体俯视示意图。
32.图7为本实用新型实施例六所述壳体外壳俯视示意图。
33.图8为本实用新型实施例所述锂电池组装示意图。
34.图9为本实用新型实施例所述锂电池主视剖视图。
35.图10为本实用新型实施例所述锂电池俯视剖视图。
36.图11为图1的a处局部放大示意图。
37.图12为图2的b处局部放大示意图。
38.图13为图3的c处局部放大示意图。
39.图14为图9的d处局部放大示意图。
40.图中：
41.100、第一芯体；200、第二芯体；
42.1、壳体；101、凸起；102、凸块；103、通孔；104、第一容纳区域；105、第二容纳区域；110、第一段；120、第二段；2、壳底；201、底板；202、围壁；3、壳盖；301、注液孔；4、盖帽；5、封堵件；6、绝缘件；7、连接片；701、正极片；702、负极片。
具体实施方式
43.为使本实用新型解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
44.如图1至图5、图9所示，本实用新型提供的一种电池外壳，包括壳体1、壳底2和壳盖3，壳体1呈为两端开口的筒状结构，壳体1通过板材弯曲焊接成型，板材具有焊接连接的第一侧边和第二侧边，第一侧边和第二侧边设置有辅助焊接的定位结构，壳底2和壳体1的一端焊接，壳底2用于封堵壳体1的一端，壳盖3与壳体1的另一端焊接，壳盖3用于封堵壳体1远离壳底2的一端。通过板材弯曲成型的方式制造壳体1，可以减少板材的形变量，避免板材出现裂痕等缺陷，降低壳体1的制造难度；通过设置定位结构，焊接弯曲到位后的板材之前，可以对板材实现预固定，降低板材的焊接难度的同时，还可以保证壳体1的制造精度。
45.参照图9，本实用新型还提供一种锂电池，包括电芯和上述实施例提到的电池外壳，电芯位于壳体1内。此锂电池的结构简单，容易实现自动化生产；当使用空间有限时，可以根据实际需要设计锂电池的截面形状，提高锂电池的空间利用率，采用折弯的方式制造壳体1，降低锂电池的制造难度，保证锂电池强度和可靠性。
46.参照图8至图10，本实用新型还提供了一种锂电池的组装方法，用于制造上述的锂电池，包括以下步骤：
47.对板材弯曲处理，通过定位结构使板材的第一侧边和第二侧边对齐，然后对板材焊接形成壳体1；
48.向壳体1内放入电芯；
49.将电芯的负极耳和壳底2连接，将电芯的正极耳和壳盖3的盖帽4连接；
50.将壳盖3和壳底2分别与壳体1焊接、并向电池外壳内注入电解液。
51.先对板材焊接形成壳体1，然后再放入电芯，这样可以降低壳体1的制造难度，同时还可以避免焊接产生的热量传递到电芯上，减少电池外壳焊接对电芯性能的影响。
52.参照图1和图4，一实施例中，板材第一侧边设置有凹槽，凹槽的槽底的宽度大于凹
槽的槽口的宽度，第二侧边设置有与凹槽形状相适应的凸起101，当第一侧边和第二侧边接触时，将凸起101插入凹槽内，实现板材焊接前的预固定，降低板材的焊接难度。凹槽和凸起101的结构简单，方便加工，可以降低壳体1的制造难度，且凹槽和凸起101的配合可以使壳体1各处的壁厚基本一致，减小壳体1占用的空间，提高壳体内部空间的利用率。
53.具体地，本实施例对单片板材进行弯曲，这样可以减少板材的焊接次数，片状的板材的弯曲次数至少为四次，第一侧边和第二侧边的连接位置位于壳体1的一侧面，这样不仅可以降低板材的焊接难度，还可以降低焊接后对焊缝的打磨难度，提高焊接效率；当然，第一侧边和第二侧边的连接位置也可以位于壳体1的拐角位置，此时，需要对凸起101进行折弯处理，以保证凸起101可以插入凹槽内，此时，片状板材的弯曲次数至少为三次，此设置方式可以减少板材的弯曲次数。
54.参照图2和图3，一实施例中，板材上并邻近于第一侧边设置有通孔103，板材上并邻近于第二侧边设置有凸块102，板材弯曲到位后，凸块102插入通孔103内实现板材的预固定，此时，板材的第一侧边搭接在板材的外侧壁，板材的第二侧边搭接在板材的内侧壁，即壳体1具有板材重叠的区域，将板材的第一侧边和板材的外侧壁进行焊接。通过采用凸块102和通孔103的配合方式对板材进行预固定，可以提高板材预固定的连接强度，避免焊接期间第一侧边和第二侧边出现移位，提高壳体1的制造精度。
55.当然，在此实施例中，也可以在板材上并邻近于第二侧边设置铆钉，板材弯曲到位后，铆钉插入通孔103内，然后对铆钉进行铆接处理，实现板材的预固定，这样可以增大板材预固定的连接稳定性。
56.参照图11，一实施例中，壳底2包括底板201，底板201的边缘朝向壳体1的一侧延伸形成围壁202，围壁202的外侧壁和壳体1的内侧壁连接，这样可以使壳体1的外表面平齐，当然，也可以将围壁202的内侧壁和壳体1的外侧壁连接；参照图13，一实施例中，壳体1包括第一段110和第二段120，第二段120的截面尺寸小于第一段110的截面尺寸，壳底2围壁202的内侧壁和壳体第二段120的外侧壁连接，在本实施例中，第一段110的外表面和围壁202的外表面平齐，这样可以改善锂电池的外观。通过在壳体1和壳底2的连接位置设置重叠结构，可以提高壳体1和壳底2连接位置的密封性；焊接时会产生热量，重叠结构可以使电池外壳能够吸收更多的焊接热量，减少焊接对电芯性能的影响。
57.在本实施例中，壳底2为冲压成型，壳底2的厚度不小于壳体1板材的厚度，这样可以减少壳底2出现冲压缺陷的概率；壳体1板材的硬度大于壳底2的硬度，使用时，锂电池内的电芯容易向电芯侧面面积较大的一侧膨胀，此时，硬度较大的壳体1可以对电芯进行限位，避免锂电池出现鼓胀现象。
58.具体地，制造壳体1的板材可以是不锈钢、纯镍板、铝合金等薄板，或者适应耐腐蚀及减重需求的材料，如铝-不锈钢、铝-铁-镍等复合材料。
59.参照图12，一实施例中，壳底2仅设置有底板201，底板201的周部凹陷设置有台阶面，台阶面和壳体1连接。通过设置台阶面，组装时，台阶面可以与壳体1形成定位，降低两者后续焊接作业的难度。
60.具体地，壳盖3上设置有盖帽4，盖帽4和锂电池电芯的正极耳连接，锂电池电芯的负极耳和壳底2连接。
61.具体地，壳盖3上的盖帽4与壳盖3通过绝缘件6绝缘连接，这样可以避免锂电池出
现短路。
62.具体地，壳盖3上设置有注液孔301和封堵件5，封堵件5选择性封堵注液孔301。通过设置注液孔301，可以在壳盖3和壳底2分别与壳体1焊接完成后，再向电池外壳的内部注入电解液，保证了焊接位置的密封性。组装时，可以通过注液孔301对电池外壳进行注液，注液完成后，进行化成处理，化成完毕后将封堵件5放入注液孔301内，然后通过激光焊接的方式对封堵件5和壳盖3进行焊接密封。
63.参照图14，壳盖3和电芯的距离为l1，电芯极耳的长度为l2，l2》l1。通过设置电芯极耳的长度大于壳盖3和电芯之间的距离，电芯极耳与盖帽4可以实现多种连接方式，如激光焊接、超声波焊接以及电阻焊等焊接方式，从而降低锂电池的制造成本。
64.参照图8至图10，锂电池内的电芯包括第一芯体100和第二芯体200，第一芯体100和第二芯体200通过连接片7连接，在本实施例中，第一芯体100的厚度大于第二芯体200的厚度，壳体1内排布有第一容纳区域104和第二容纳区域105，第一容纳区域104和第二容纳区域105连通，第一容纳区域104的厚度大于第二容纳区域105的厚度，第一芯体100位于第一容纳区域104内，第二芯体200位于第二容纳区域105内。在本实施例中，第一芯体100和第二芯体200并联，当然，在其他实施例中，第一芯体100和第二芯体200也可以串联设置。加工壳体1时，可以对板材进行多次折弯，使壳体1的截面为不同形状的组合，使锂电池可以适应不同的使用空间，此时壳体1内具有厚度不同的第一容纳区域104和第二容纳区域105，第一容纳区域104和第二容纳区域105内相应设置厚度不同的第一芯体100和第二芯体200，可以提高锂电池的电能储存能力。
65.在本实施例中，第一容纳区域104和第二容纳区域105沿壳体的宽度方向排布，在其他实施例中，第一容纳区域104和第二容纳区域105可以根据实际需要沿壳体1的厚度方向、长度方向或者是其他方向排布。
66.参照图5至图7，壳体1的截面可以是多种不同形状的组合，锂电池内可以根据壳体1的形状设置第三芯体、第四芯体等等。
67.具体地，连接片7包括正极片701和负极片702，第一芯体100和第二芯体200的负极耳通过负极片702连接，负极片702和壳底2连接；第一芯体100和第二芯体200的正极耳通过正极片701连接，正极片701的长度大于电芯与壳盖3的距离，正极片701和壳盖3的盖帽4焊接，正极片701和盖帽4焊接完成后，将壳盖3和壳体1组装定位焊接。