电池壳体的制作方法

1.本实用新型涉及能源装置技术领域，具体提供一种电池壳体。


背景技术：

2.锂离子电池具有能量密度高、功率性能好、循环寿命长等诸多优点，近年来在新能源汽车领域推广应用越来越广泛。为了满足消费者对新能源汽车续驶里程日益增长的追求，整车厂对电池的能量密度要求也在逐年的提升。目前，电池的电芯能量密度的开发目标基本在300wh/kg，为了实现这一开发目标，近年来通常通过提升正负极材料的克容量以及降低电池的非活性物质材料的添加量两方面来提高电池内部空间利用率。其中，在降低电池的非活性物质材料的添加量方面，电池结构件轻量化是主要的研究改进方向。
3.当多个电池集成成电池包时，电池之间一般不做热防护，多个电池彼此之间紧密排列并灌胶固定成一体，在此情形下，对电池壳体的强度和耐热性能均有较高要求，如果单纯追求电池彼此之间的良好隔热效果而选用隔热性能较好的壳体材料，则虽然在单电池发生热失控时能够满足热量蔓延至相邻电池的需求，但是难以保证电池壳体的轻量化设置需求。如果仅追求电池壳体的轻量化设计，则电池的壳体强度和隔热效果均不能得到可靠保障。
4.相应地，本领域需要一种新的电池壳体来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在解决上述技术问题，即，改善或在一定程度上解决现有电池的壳体难以同时满足轻量化和良好隔热的设计需求的问题。
6.本实用新型提供一种电池壳体，所述电池壳体包括第一金属壳层、第二金属壳层和封盖组件，所述第一金属壳层套设于所述第二金属壳层的外部，所述第二金属壳层的内部设置有卷芯容纳腔，所述第二金属壳层的端部设置有将所述卷芯容纳腔与外部连通的安装口，所述封盖组件与所述第一金属壳层和/或所述第二金属壳层相连，并且所述封盖组件能够密封所述安装口，其中，所述第一金属壳层的密度小于所述第二金属壳层的密度，并且所述第二金属壳层的导热系数小于所述第一金属壳层的导热系数。
7.在采用上述技术方案的情况下，位于内层的、靠近电池卷芯的第二金属壳层具备良好隔热性能，能够在电池包内单电池故障时有效阻止热量向相邻电池蔓延，降低电池包以外爆燃的概率。与此同时，位于外层的第一金属壳层能够在辅助第二金属壳层保护电池卷芯、提升电池壳体的整体强度的同时防止电池壳体的整体质量过大，通过将两层不同材质特性的金属壳层合理嵌套的方式使电池壳体同时具备轻量化设计效果和良好隔热效果。
8.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述第一金属壳层和所述第二金属壳层以壳壁紧密贴合的方式嵌套配合。
9.在采用上述技术方案的情况下，一方面，能够通过使双层金属壳层紧密贴合的方式最大限度的减小电池壳体的整体厚度，在不增大电池壳体占用的布置空间的情形下实现
电池壳体内部容积的最大化，从而提升电池的电解液容量，优化电池的保液性能。另一方面，彼此紧贴的第一金属壳层和第二金属壳层能够通过彼此支撑的方式优化电池壳体的抗变形强度性能，进一步优化电池壳体的整体强度。
10.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述第一金属壳层靠近所述安装口的一端设置有套设口，所述封盖组件设置成能够同时封闭所述安装口和所述套设口。
11.在采用上述技术方案的情况下，卷芯容纳腔与外部之间能够在套设口位置和安装口位置分别形成一圈密封层，在电池壳体开口处形成双层密封效果，进一步降低了电池漏液等封装不良现象的发生，深度优化了电池壳体的可靠密封效果。
12.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述封盖组件包括盖件和密封圈，所述盖件的周向边缘与所述套设口密封连接，所述密封圈沿所述安装口的顶部周向设置并且密封于所述安装口与所述盖件的内侧壁之间。
13.在采用上述技术方案的情况下，密封圈借助盖件与套设口的装配连接被挤压安装，使得密封圈和盖件的封装连接工作合并进行，在连接盖件的同时完成内部密封圈的密封安装，优化了电池封装流程，提升了封装效率。
14.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述盖件的材质与所述第一金属壳层的材质相同，所述盖件通过激光焊接方式密封连接至所述套设口。
15.在采用上述技术方案的情况下，能够保证盖件与第一金属壳层的可靠密封效果，同时，也便于电池包集成封装电池时不同电池的壳体之间通过焊接方式可靠连接，优化电池包的封装效率和封装可靠性。
16.在上述电池壳体的优选技术方案中，在所述密封圈密封于所述安装口与所述盖件的内侧壁之间的情形下，所述密封圈与所述第一金属壳层的内壳壁抵接配合。
17.在采用上述技术方案的情况下，密封圈在安装口顶端、第一金属壳层的内壳壁与盖件内侧之间变形，在密封安装口与盖件之间的装配缝隙的同时还能密封第一金属壳层和第二金属壳层之间的夹缝，能够有效防止电解液意外露出电池壳体或渗入电池壳体夹层之间。
18.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述第一金属壳层和所述第二金属壳层均为筒体结构，两个所述筒体结构的筒底均封闭设置，两个所述筒体结构的筒口分别为所述安装口和所述套设口。
19.在采用上述技术方案的情况下，第一金属壳层能够全面覆盖于第二金属壳层的外部，对第二金属壳层进行全方位保护，对电池壳体的主体部分进行全面性地强度提升，深度优化电池壳体的强度性能。
20.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述第一金属壳层为铝壳层。
21.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述第二金属壳层为钢壳层。
22.在上述电池壳体的优选技术方案中，所述电池壳体还包括涂覆于所述卷芯容纳腔的内腔壁的耐高温涂层。
23.在采用上述技术方案的情况下，上述耐高温涂层能够辅助第二金属壳层隔离电池热量，在基本不增加电池壳体质量的前提下深度优化电池壳体的隔热性能。
附图说明
24.下面结合附图来描述本实用新型的优选实施方式，附图为：
25.图1是本实用新型的电池壳体的封装示意图；
26.图2是本实用新型的电池壳体的整体结构示意图。
27.附图中：
28.1、第一金属壳层；11、套设口；2、第二金属壳层；21、卷芯容纳腔；211、耐高温涂层；22、安装口；3、封盖组件；31、盖件；32、密封圈；4、卷芯；41、连接片；5、极柱。
具体实施方式
29.本领域技术人员应当理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，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。
30.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
31.首先参阅图1和图2，图1是本实用新型的电池壳体的封装示意图，图2是本实用新型的电池壳体的整体结构示意图。如图1和图2所示，本实用新型的电池壳体包括第一金属壳层1、第二金属壳层2和封盖组件3。其中，第二金属壳层2的内部形成有能够容纳电池的卷芯4和电解液的卷芯容纳腔21，第二金属壳层2的端部设置有将卷芯容纳腔21与外部连通的安装口22，以便通过安装口22将电池的卷芯4安装于卷芯容纳腔21中。第一金属壳层1套设于第二金属壳层2的外部，以便覆盖保护于第一金属壳层1的外部，辅助第一金属壳层1保护电池卷芯4，提升电池壳体的整体强度。在此基础上，将第一金属壳层1的密度设置成小于第二金属壳层2的密度，以便在使电池壳体整体具备良好强度性能的同时降低电池壳体的整体质量，实现电池壳体的轻量化设计，同时，将第二金属壳层2的导热系数设置成小于第一金属壳层1的导热系数，以便使第二金属壳层2具备更好的隔热效果，保证电池壳体的良好隔热性能。上述封盖组件3与第一金属壳层1和/或第二金属壳层2相连，第一金属壳层1和第二金属壳层2之间既可以直接通过焊接、粘接、卡接等方式彼此连接，也可以在其二者分别与封盖组件3相连时借助封盖组件3间接相连，并且，在安装好的情形下，封盖组件3能够密封安装口22，以便使第二金属壳层2能够借助封盖组件3将其安装口22封闭，从而将电池的卷芯4和电解液可靠封装于卷芯容纳腔21内。
32.作为示例，上述第一金属壳层1优选为密度较小、质量较轻的铝壳层，上述第二金属壳层2优选为隔热性能良好的钢壳层。
33.在上述实施方式中，第一金属壳层1套设于第二金属壳层2的外部具体是指第一金属壳层1能够以覆盖第二金属壳层2至少一部分外壳壁的方式套设于第二金属壳层2上。例如，第一金属壳层1在套设于第二金属壳层2的情形下，第一金属壳层1既可以覆盖于第二金属壳层2的周向侧部，也可以将第二金属壳层2外部未被封盖组件3遮挡的部位全部覆盖，本
领域技术人员可以根据电池壳体的强度分布需求和电池集成成电池包时彼此之间的壳体连接需求等设置第一金属壳层1套设于第二金属壳层2外部时的具体覆盖范围。
34.再者，上述的第二金属壳层2的形状不是限定的，例如，第二金属壳层2既可以设置成适用于圆柱形电池的圆柱形腔壳结构，也可以设置成适用于方形电池的方形腔壳结构，在第二金属壳层2的形状发生变化的情形下，本领域技术人员可以根据套设需求和第二金属壳层2外壳壁的覆盖防护需求调整第一金属壳层1的结构。
35.此外，本领域技术人员可以根据电池壳体的整体壁厚设置需求、壳体强度设置需求以及壳体隔热需求设置上述第一金属壳层1和上述第二金属壳层2的壁厚尺寸。例如，在电池壳体的整体壁厚设置成接近0.4mm的情形下，在不考虑第一金属壳层1和第二金属壳层2之间的夹层间隙的情形下，可将第一金属壳层1的厚度尺寸设置成0.15～0.3mm，将第二金属壳层2的厚度尺寸设置成0.1～0.2mm。在考虑第一金属壳层1和第二金属壳层2之间的夹层间隙的情形下，可根据夹层间隙的具体尺寸适应性地缩减第一金属壳层1和第二金属壳层2的壁厚尺寸。
36.在一种可能的情形下，第一金属壳层1和第二金属壳层2之间设置有间隙，以便通过减少第一金属壳层1和第二金属壳层2之间的接触面积的方式进一步优化电池隔热效果、防止热量通过电池壳体向外传递。
37.在一种优选的情形下，第一金属壳层1和第二金属壳层2以壳壁紧密贴合的方式嵌套配合，以便第一金属壳层1和第二金属壳层2之间能够处处贴合，从而使两层金属壳层通过彼此支撑的方式全方位地、最大限度地提升电池壳体的整体强度。
38.优选地，上述第一金属壳层1和上述第二金属壳层2均为筒体结构(本领域技术人员可以根据电池的具体类型将筒体结构设置成相应的圆筒结构或方筒结构)，两个筒体结构的筒底均封闭设置，以便第一金属壳层1的内部能够形成用于套设容纳第二金属壳层2的腔室，并且使第一金属壳层1的一端形成能够允许第二金属壳层2进入的套设口11，上述卷芯容纳腔21为第二金属壳层2的筒体结构的内腔，上述安装口22为第二金属壳层2的筒体结构的筒口。其中，安装口22和套设口11设置于同侧端。
39.上述封盖组件3优选包括盖件31和密封圈32，盖件31的周向边缘与套设口11密封连接，密封圈32的径向尺寸与安装口22的径向尺寸相适配，以便密封圈32能够沿安装口22的周向顶缘设置并且密封于安装口22与盖件31的内侧壁(即盖件31靠近电池壳体内部的一侧盖壁)之间，从而在密封连接盖件31与套设口11、将第一金属壳层1的内腔封闭时借助盖件31挤压密封圈32，达到通过密封圈32将安装口22与盖件31的内侧壁之间形成的装配缝隙密封的目的，通过一个连接步骤实现双层密封效果。
40.进一步地，上述盖件31为金属盖件，并且该金属盖件的材质与第一金属壳层1的材质相同，如均为铝制结构，以便盖件31和第一金属壳层1之间能够通过激光焊接这一连接便捷且密封可靠的方式实现密封相连，并且也便于电池组成成电池包时不同电池壳体之间互相焊接连接。在此情形下，密封圈32的设置能够有效隔离第二金属壳层2与盖件31之间不同金属材质的直接搭接，避免第一金属壳层1发生电化学腐蚀。
41.另外，在安装好的情形下，密封圈32还设置成能够在密封状态下同时紧密抵接至盖件31内侧壁、安装口22的周向顶缘以及第一金属壳层1的周向内壳壁(即图中示出的密封状态)，以便密封圈32在变形后能够同时密封第二金属壳层2与盖件31之间的缝隙以及第一
金属壳层1与第二金属壳层2之间的夹层缝隙，深度优化电池壳体开口处的可靠封装效果。示例性地，上述密封圈32可以为橡胶密封圈。
42.针对上述任意一种实施方式，优选地，电池壳体还包括耐高温涂层211，该耐高温涂层211涂覆于卷芯容纳腔21的内腔壁，以便进一步电池壳体的隔热耐高温性能。优选地，上述耐高温涂层211的涂层厚度优选不小于0.1mm，涂层材质可以为al2o3(氧化铝)、sio2(氧化硅)、tio2(氧化钛)、zro2(氧化锆)等任意一种耐高温无机氧化物粉料，并且粉料的粒径优选不超过1um。
43.在基于上述电池壳体封装电池的情形下，上述盖件31的中心部位设置有允许电池的极柱5(如正极柱)向外伸出的开口，正极柱5的一端伸出至外部，另一端位于盖件31靠近电池壳体内部的一侧并且朝向安装口22延伸。电池的卷芯4和电解液均容纳于上述卷芯容纳腔21内，卷芯4的正负极端分别设置有极耳，正负极耳分别与一个能够导电的连接片41相连。在封装好的情形下，卷芯4的负极端与第一金属壳层1的筒底侧抵接，卷芯4的正极端通过与正极极耳相连的连接片41连接至极柱5。其中，极柱5可以与盖件31一体设置、在封装过程中与连接片41后期连接，也可以与连接片41一体设置、在封装过程中从盖件31中部的开口穿出后与极柱5密封连接。
44.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。