一种组合电芯外壳及制作方法与流程

1.本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种组合电芯外壳及制作方法。


背景技术：

2.目前3c消费类电子产品的锂离子电芯通常采用铝塑复合膜等柔性材料作为外包装材料，然而由于铝塑复合膜等柔性材料的材质较软，机械强度较弱，抵抗穿刺、挤压的能力差，锂离子电芯容易受到损坏。
3.为了保护电池内部的锂离子电芯不受损坏，目前也出现了一些采用金属等刚性材料来对锂离子电芯进行封装的技术方案，然而由于刚性外壳内部的电解液在多次进行充放电后，有时会出现电解液增多或产生气体的问题，导致刚性外壳内部的压力增大，而刚性外壳较难发生塑性变形，内部的压力无法释放，电池的稳定性较差，容易发生危险，安全性能差。更严重时，电芯热失控而引发刚性外壳内部压力剧增时，还容易发生电池爆炸的情况，危害人们的生命安全。
4.因此，亟需一种组合电芯外壳及制作方法，来解决现有锂离子电芯的外包装材料单纯采用柔性材料时机械强度较弱，难以抵抗穿刺和挤压，单纯采用的刚性材料时，电池壳体内部压力不稳定，容易发生爆炸等危险的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种组合电芯外壳及制作方法，综合了软包电池和刚性壳体电池的优点，既具有足够机械强度来抵抗外部刺穿或挤压，又能够能平衡电池壳体内部与外界的压强差，避免电池发生爆炸，安全性能良好。
6.为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一方面，本发明提供一种组合电芯外壳，该组合电芯外壳包括：
8.柔性盖体；以及
9.刚性壳体，所述刚性壳体上与所述柔性盖体的连接处设有连接层，所述连接层与所述柔性盖体连接，所述柔性盖体与所述刚性壳体密封连接形成容纳所述电芯的腔室。
10.可选地，所述连接层包括第一粘结层和第一涂覆层，所述第一粘结层将所述第一涂覆层固定在所述刚性壳体上。
11.可选地，所述柔性盖体包括柔性基板、第二粘结层和第二涂覆层，所述第二粘结层将所述第二涂覆层固定在所述柔性基板上，所述第二涂覆层与所述第一涂覆层连接。
12.可选地，所述柔性盖体还包括第三粘结层和防护层，所述第三粘结层和所述防护层设置在所述柔性基板上远离所述第二涂覆层的一侧，所述第三粘结层将所述防护层固定在所述柔性基板上。
13.可选地，所述第一涂覆层、第二涂覆层均采用聚丙烯材料制成。
14.可选地，所述柔性基板可以采用铝箔、钢箔或铜箔中的一种制成。
15.可选地，所述柔性盖体设置为平板状，所述刚性壳体的边缘向外延伸有第一凸缘，
所述连接层设置在所述第一凸缘的表面上，所述柔性盖体的内侧面与所述第一凸缘上设置的所述连接层连接。
16.可选地，所述柔性盖体向外延伸有第二凸缘，所述连接层设置在所述刚性壳体的表面上与所述第二凸缘对应的位置，所述第二凸缘的内侧面与所述刚性壳体上设置的所述连接层连接。
17.可选地，所述刚性壳体采用金属材料制成。
18.另一方面，本发明提供一种组合电芯外壳的制作方法，用于制作上述方案中的组合电芯外壳，包括如下步骤：
19.剪裁刚性板材，并将所述刚性板材通过冲压成型制成刚性壳体，对所述刚性壳体上与柔性盖板的连接处的表面进行钝化处理，并在连接处的表面涂覆第一粘结层，通过所述第一粘结层将第一涂覆层固定在所述刚性壳体上；
20.对柔性基板的两侧的表面进行钝化处理，然后在所述柔性基板的两侧设置第二粘结层和第三粘结层，并通过所述第二粘结层将第二涂覆层固定在所述柔性基板的一侧，通过所述第三粘结层将防护层固定在所述柔性基板的另一侧，然后对所述柔性基板进行裁剪，制成预定尺寸的所述柔性盖体；
21.在所述刚性壳体内安装电芯；
22.将所述柔性盖体扣设在所述刚性壳体上，所述第二涂覆层朝向所述第一涂覆层设置，所述第二涂覆层与所述第一涂覆层通过热封封装工艺进行密封连接。
23.本发明的有益效果为：
24.本发明提供一种组合电芯外壳，该组合电芯外壳包括柔性盖体和刚性壳体，刚性壳体上与柔性盖体的连接处设有连接层，连接层与柔性盖体连接，柔性盖体与刚性壳体密封连接后形成容纳电芯的腔室。通过此种柔性盖体与刚性壳体组合的方式，一方面，由于刚性壳体的设置，使得组合电芯外壳具有较好的机械强度，能够很好地抵抗外部的穿刺和挤压，保护电芯不受损坏，另一方面，通过柔性盖体的塑形变形能够很好地吸收组合电芯外壳内部的一些微小压强的变化，维持组合电芯外壳内部压力稳定，当组合电芯外壳内部的压强剧增时，内部气体或电解液等也可以首先冲破刚性壳体与柔性盖体的密封连接处进行泄压，避免了爆炸风险，安全性能较高，同时也省去了防爆组件的安装，结构简单，成本较低。
25.本发明还提供一种组合电芯外壳的制作方法，该组合电芯外壳的制作方法用于制作上述的组合电芯外壳，制作完成的组合电芯外壳具有较高的机械强度，且安全性能良好。
附图说明
26.图1为本发明实施例一中提供的组合电芯外壳和电芯的结构示意图；
27.图2为本发明实施例一中提供的组合电芯外壳的剖面图；
28.图3为图2中a处的局部放大图；
29.图4为本发明实施例一中提供的组合电芯外壳和电芯的结构示意图。
30.图中：
31.100、电芯；200、柔性盖体；210、柔性基板；220、第二涂覆层；230、防护层；240、第二凸缘；300、刚性壳体；310、第一凸缘；400、连接层；410、第一涂覆层。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。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。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
36.实施例一
37.如图1～图3所示，本实施例提供一种组合电芯外壳，该组合电芯外壳可用于封装电芯100，该组合电芯外壳包括柔性盖体200和刚性壳体300，刚性壳体300上与柔性盖体200的连接处设有连接层400，连接层400与柔性盖体200连接，柔性盖体200与刚性壳体300密封连接形成容纳电芯100的腔室，电芯100放置在腔室内。通过此种柔性盖体200与刚性壳体300组合的方式，综合了软包电池和刚性壳体300电池的优点，一方面，由于刚性壳体300的设置，使得组合电芯外壳具有较好的机械强度，能够很好地抵抗外部的穿刺和挤压，保护电芯100不受损坏，另一方面，通过柔性盖体200的塑形变形能够很好地吸收组合电芯外壳内部的一些微小压强的变化，维持组合电芯外壳内部压力稳定，当组合电芯外壳内部的压强剧增时，内部气体或电解液等也可以首先冲破刚性壳体300与柔性盖体200的密封连接处进行泄压，避免了爆炸风险，安全性能较高，同时也省去了防爆组件的安装，结构简单，成本较低，并且由于柔性盖体200的单位密度较低，因而，此种组合电芯外壳还能够有效地降低组合电芯外壳的总重量。
38.继续参见图1，本实施例中的柔性盖体200设置为平板状，且在刚性壳体300的边缘向外延伸有第一凸缘310，连接层400设置在第一凸缘310上靠近柔性盖体200一侧的表面，柔性盖体200的内侧面与第一凸缘310上设置的连接层400连接。
39.作为一种可选地方案，本实施例中的刚性壳体300采用金属材料制成。示例性地，刚性壳体300可以采用316不锈钢材料制成，316不锈钢材料具有足够的机械强度，抗拉、压
性能良好，且由于316不锈钢中添加了mo元素，故其具有良好的耐液体蚀性能、耐大气腐蚀性能、以及耐高温性能。
40.参见图2和图3，本实施例中的连接层400包括第一粘结层和第一涂覆层410，第一粘结层能够将第一涂覆层410固定在刚性壳体300上。柔性盖体200包括柔性基板210、第二粘结层和第二涂覆层220，第二粘结层将第二涂覆层220固定在柔性基板210上靠近刚性壳体300的第一凸缘310的一侧，第二涂覆层220与第一涂覆层410连接。示例性地，本实施例中的柔性基板210可以采用铝箔、钢箔或铜箔中的一种制成。
41.进一步地，在一些实施例中，第一涂覆层410和第二涂覆层220均采用聚丙烯材料(pp)制成，第一涂覆层410和第二涂覆层220通过热封封装密封技术进行连接。通过采用热封封装密封的方式进行连接，一方面，热封封装密封封装的工艺较为简单，加工容易，另一方面，热封封装密封的连接处能够承受的最大压强有限，当组合电芯外壳内部压力超过能够承受的最大压强时，气体等能够从第一涂覆层410和第二涂覆层220之间的连接处进行泄压，降低了爆炸风险，且无需单独设计防爆装置，降低了成本。
42.作为一种更为优选的方案，本实施例中的柔性盖体200还包括第三粘结层和防护层230，第三粘结层和防护层230设置在柔性基板210上远离第二涂覆层220的一侧，第三粘结层将防护层230固定在柔性基板210上。由于柔性基板210的质地较软，通过防护层230的设置，能够对柔性基板210起到良好的保护作用，避免异物等划伤或损坏柔性基板210的表面，造成内部电解液泄露，提高了电池的安全性能高。可选地，在一些实施例中，防护层230可以选用尼龙材料制成，尼龙材料的电绝缘性好、韧性好，有较高的抗拉、抗压强度，并且具有很好的耐磨性能，能够有效地保护柔性基板210。在其他实施例中，防护层230也可以选用其他材料制成，本实施例对此不做限定。
43.本实施例还提供一种组合电芯外壳的制作方法，用于制作上述的组合电芯外壳，具体包括如下步骤：
44.剪裁刚性板材，并将刚性板材通过冲压成型制成刚性壳体300，对刚性壳体300上与柔性盖板的连接处的表面进行钝化处理，并在连接处的表面涂覆第一粘结层，通过第一粘结层将第一涂覆层410固定在刚性壳体300上；
45.对柔性基板210的两侧的表面进行钝化处理，然后在柔性基板210的两侧设置第二粘结层和第三粘结层，并通过第二粘结层将第二涂覆层220固定在柔性基板210的一侧，通过第三粘结层将防护层230固定在柔性基板210的另一侧，然后对柔性基板210进行裁剪，制成预定尺寸的柔性盖体200；
46.将柔性盖体200扣设在刚性壳体300上，第二涂覆层220朝向第一涂覆层410设置，第二涂覆层220与第一涂覆层410通过热封封装工艺进行密封连接。
47.在其他实施例中，刚性壳体300上也可以不设置第一粘结层和第一涂覆层410，将刚性壳体300上与柔性盖板的连接处的表面进行钝化处理后，直接将第二涂覆层220与刚性壳体300进行热封封装密封，增加了热封封装工艺选择性，提高制造的可加工性。
48.当然，以上方案并不局限于方形电芯100结构特征，也可用于圆柱形，弧形，椭圆形，月牙形，半圆形等异形或非异形状电芯100，凡是使用到上述技术或在上述技术上加以改进的方案，或者只更改材料，未更改壳体组合方式特征方式均属于该专利保护的范畴。
49.实施例二
50.本实施例还提供一种组合电芯外壳，如图4所示，其与实施例一中组合电芯外壳的区别在于：本实施例中的柔性盖体200向外延伸有第二凸缘240，相应地取消刚性壳体300上第一凸缘310的设置，连接层400(图中未示出)设置在刚性壳体300的表面上与第二凸缘240对应的位置，第二凸缘240的内侧面与刚性壳体300上设置的连接层400连接。通过取消第一凸缘310的设置，减小了组合电芯外壳的占用空间，有利于提高电池的能量密度。
51.本实施例还提供一种组合电芯外壳的制作方法，用于制作上述的组合电芯外壳，具体包括如下步骤：
52.剪裁刚性板材，并将刚性板材通过冲压成型制成刚性壳体300，对刚性壳体300上对应第二凸缘240的位置的表面进行钝化处理，并在其表面涂覆第一粘结层，通过第一粘结层将第一涂覆层410固定在刚性壳体300上；
53.对柔性基板210的两侧的表面进行钝化处理，然后在柔性基板210的两侧设置第二粘结层和第三粘结层，并通过第二粘结层将第二涂覆层220固定在柔性基板210的一侧，通过第三粘结层将防护层230固定在柔性基板210的另一侧，然后对柔性基板210进行裁剪，制成预定尺寸的柔性盖体200；
54.对柔性基板210进行冲压成型，以形成第二凸缘240；
55.将柔性盖体200扣设在刚性壳体300上，第二涂覆层220朝向第一涂覆层410设置，第二涂覆层220与第一涂覆层410通过热封封装工艺进行密封连接。
56.其余设置均与实施例一中的方案相同，此处不再一一赘述。
57.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。