一种电池壳体、制造方法及动力电池与流程

1.本发明涉及动力电池散热技术领域，特别涉及一种电池壳体、制造方法及动力电池。


背景技术：

2.电池本身热导率低，存在无法将电池内部热量的及时导出的情况，当电池的热失控导致电池局部发热严重，会使得电池反应失控直至燃烧起火。因此现有的动力电池的安全性无法得到满足，电动车电池冒烟、起火乃至爆炸事故频发。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电池壳体，能够通过相变传热的技术对电池各个区域进行均热管理。
4.本发明还提出一种电池壳体的制造方法。
5.本发明还提出一种包括上述电池壳体的动力电池。
6.根据本发明第一方面实施例的电池壳体，包括：
7.内壳板，具有容纳电芯的腔体；
8.外壳板，包覆设置在所述内壳板外周，所述外壳板与所述内壳板之间围成密封空间；
9.若干沟槽，设置在所述内壳板上，以在所述密封空间内作为气道结构；
10.吸液芯，设置在所述外壳板上，以在所述密封空间内直接对所述电芯散热与均温。
11.根据本发明的第一方面实施例的电池壳体，至少具有如下有益效果：通过内壳板和外壳板直接代替电池铝塑外壳，可以有效减少固固接触面的热阻，使热量更直接的通过作为均热板的内壳板和外壳板传递出去，更加高效的降低电池的局部高温，并通过在外壳板与内壳板之间形成密封空间并能够填充液相，吸液芯设置在密封空间内部，沟槽作为气道结构，通过液体蒸发和冷凝带走热量，并通过吸液芯实现液体回流，从而使得气液循环得以重复进行，维持传热的持续性。
12.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，所述沟槽包括纵向沟槽和多向沟槽，各所述纵向沟槽布置在所述内壳板的各侧壁，各所述多向沟槽设置在所述内壳板的底部，所述多向沟槽作为工质池与各所述纵向沟槽连通。
13.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，各所述纵向沟槽沿所述内壳板的长度方向间隔设置，部分的所述多向沟槽沿所述内壳板的宽度方向设置，部分的所述多向沟槽沿所述内壳板的厚度方向，各所述多向沟槽彼此连通。
14.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，所述纵向沟槽或所述多向沟槽的至少之一采用冲压、挤压或是多面刻蚀的方式加工成型。
15.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，所述内壳板的顶端设有凸缘结构，所述内壳板通过所述凸缘结构与所述外壳板焊接连接，所述内壳板的底部与所述外壳
板的底部通过焊接连接。
16.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，所述内壳板与所述外壳板的材料为铜或铝，厚度为0.1～1mm。
17.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，所述电池壳体的侧壁厚度尺寸为0.2～2mm，整体热导率》1000w/(k
·
m)。
18.根据本发明的第一方面实施例所述的电池壳体，所述吸液芯为丝网或编织袋，所述吸液芯与所述外壳板的表面紧密贴合。
19.根据本发明第二方面实施例的电池壳体的制造方法，包括以下步骤：
20.利用冲压成型将两块薄铝板分别压制成外壳板与内壳板；
21.在内壳板外壁利用挤压的方式挤出沟槽；
22.利用激光打标机将丝网切割出外壳板的底部与四个侧壁的形状尺寸，并弯折成外壳板的形状，然后与外壳板紧密贴合；
23.利用点胶机在内壳板顶部凸缘下表面自动喷涂焊料，在内壳板的底部手动喷涂焊料，并与贴合丝网的外壳板相连接，放置在550℃的高温炉中烧结；
24.利用注射器往均热板中灌注工质去离子水，然后用真空机对均热板内部抽取真空，随即钳断封口。
25.根据本发明第三方面实施例的动力电池，包括：如本发明的第一方面实施例所述的电池壳体。
26.不难理解，本发明第二方面实施例中的电池壳体的制造方法和本发明第三方面实施例的动力电池，具有如前所述第一方面实施例中的电池壳体的技术效果，因而不再赘述。
27.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
28.下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；
29.图1为本发明实施例的结构示意图；
30.图2为本发明实施例的爆炸图。
31.附图标记：
32.外壳板1、内壳板2、吸液芯3、沟槽4。
具体实施方式
33.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。
34.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。
35.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是至少两个，大于、
小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
36.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
37.参照图1～图2，本发明第一方面实施例的电池壳体，应用于动力电池，电池壳体包括内壳板2、外壳板1、若干沟槽4和吸液芯3。
38.其中内壳板2具有容纳电芯的腔体，外壳板1包覆设置在内壳板2外周，外壳板1与内壳板2之间围成密封空间；可以理解的是，内壳板2的内壁围成用于包裹电池电芯的腔体，内壳板2的外壁用于与外壳板1的内壁围成密封空间的侧壁，内壳板2和外壳板1的底部和顶部分别紧密连接以形成配合密封空间的两端。其中各沟槽4设置在内壳板2上，以在密封空间内作为气道结构；其中吸液芯3设置在外壳板1上，以在密封空间内直接对电芯散热与均温。通过内壳板2和外壳板1直接代替电池铝塑外壳，可以有效减少固固接触面的热阻，使热量更直接的通过作为均热板的内壳板2和外壳板1传递出去，更加高效的降低电池的局部高温，并通过在外壳板1与内壳板2之间形成密封空间并能够填充液相，吸液芯3设置在密封空间内部，沟槽4作为气道结构，通过液体蒸发和冷凝带走热量，并通过吸液芯3实现液体回流，从而使得气液循环得以重复进行，维持传热的持续性。
39.可以理解的是，当电池出现过充过放电的时候，甚至出现挤压等更加危险情况时，通过相变传热的技术对电池各个区域进行均热管理是解决电池极端热失控的可靠方案。相变传热元件如均热板，是通过真空腔体中液汽相变潜热进行高效的热传递，通过液体蒸发和冷凝带走热量，并通过毛细吸液芯实现液体回流，从而使得气液循环得以重复进行，维持传热的持续性，但均热板技术在电池领域的应用，主要集中于为电池表面的均热降温，常见的一般将均热板贴在电池表面，避免电池出现局部高温并导致热失控状况。然而，电池的胶乳会降低电池模组质量能密，均热板无法直接接触电芯，使得热控效率降低，面对极端情况时可能无法满足热管理要求。
40.因此在本发明的一些实施例中，内壳板2和外壳板1作为均热板为电池表面的均热降温，相变传热壳体采用经过毛细性能强化的，具有相变特性的壳体式均热板，利用超薄均热板技术将电池电芯的铝塑外壳替换成超薄均热板外壳，使电池与均热板直接接触，直接对内部电芯结构散热与均温，实现动力电池的高效热管理。
41.在本发明的一些实施例中，沟槽4包括纵向沟槽和多向沟槽，各纵向沟槽布置在内壳板2的各侧壁，各多向沟槽设置在内壳板2的底部，多向沟槽作为工质池与各纵向沟槽连通。可以理解的是，内壳板2的顶部用于与外壳板1紧密连接，则各纵向沟槽均匀分布在内壳板2的各侧面上，多向沟槽分布在内壳板2的底部，通过设置多向沟槽沿多向贯通至内壳板2的各侧面，使得各纵向沟槽与各多向沟槽连通，填充在密封空间内液相会流通，保证液体回流的均匀、快速。
42.优选的，各纵向沟槽沿内壳板2的长度方向间隔设置，部分的多向沟槽沿内壳板2的宽度方向设置，部分的多向沟槽沿内壳板2的厚度方向，各多向沟槽彼此连通。多向沟槽在壳体底部设置为前后与左右朝向的双向沟槽，并与侧壁的纵向沟槽相连通，作为工质池
为侧壁提供工质传输。
43.在本发明的一些实施例中，纵向沟槽为矩形沟槽，宽度为6mm，顶部宽度为5mm，深度为0.2mm。纵向沟槽或多向沟槽的至少之一采用冲压、挤压或是多面刻蚀的方式加工成型。
44.在本发明的一些实施例中，内壳板2的顶端设有凸缘结构，内壳板2通过凸缘结构与外壳板1焊接连接，内壳板2的底部与外壳板1的底部通过焊接连接。其中内壳板2与外壳板1的焊接连接方式可通过钎焊连接实现。具体的，内壳板2中的四个侧壁的沟槽4顶部设有凸缘结构作为支撑结构与外壳板1的四个侧壁紧密连接，中间夹住并固定丝网的一端，丝网其余部分与外壳板1紧密贴合，内壳板2底部与外壳板1底部通过焊接连接。内壳板2顶部凸缘与内壳板2的底部相互平行，且凸缘外沿宽度尺寸与外壳板1宽度尺寸一致，凸缘通过下表面与外壳板1顶部焊接连接。
45.在本发明的一些实施例中，吸液芯3为丝网或编织袋等具有超亲水特性的微结构，一些实施例中，吸液芯3采用厚度为单层0.1mm的丝网烧结而成，吸液芯3与外壳板1的表面紧密贴合后，内壳板2与外壳板1通过焊接连接的同时将丝网固定。
46.在本发明的一些实施例中，内壳板2与外壳板1的材料为铜或铝，厚度为0.1～1mm，即外壳板1厚度为0.1mm，内壳板2厚度为0.1mm，采用冲压的方式加工形成壳体形状。一些实施例中，电池壳体的侧壁厚度尺寸为0.2～2mm，整体热导率》1000w/(k
·
m)。具体的，电池壳体的整体尺寸为90
×
150
×
15mm，壳体侧壁厚度尺寸为0.5mm。
47.参照图1～图2，本发明第而方面实施例的电池壳体的制造方法，可用于制造本发明第一方面实施例的电池壳体，实现超薄均热板与电池铝塑外壳的结合，使电池与均热板直接接触，实现动力电池的高效热管理。
48.电池壳体的制造方法包括以下步骤：
49.利用冲压成型将两块薄铝板分别压制成外壳板1与内壳板2；
50.在内壳板2外壁利用挤压的方式挤出沟槽4；
51.利用激光打标机将丝网切割出外壳板1的底部与四个侧壁的形状尺寸，并弯折成外壳板1的形状，然后与外壳板1紧密贴合；
52.利用点胶机在内壳板2顶部凸缘下表面自动喷涂焊料，在内壳板2的底部手动喷涂焊料，并与贴合丝网的外壳板1相连接，放置在550℃的高温炉中烧结；
53.利用注射器往均热板中灌注工质去离子水，然后用真空机对均热板内部抽取真空，随即钳断封口。具体的，当腔内真空度至7pa以下时，随即钳断封口。
54.另一些实施例中，丝网采用双层0.06mm厚度的丝网烧结而成，同时，外壳板1采用0.08mm厚度的铝板冲压成型，在内壳板2侧壁沟槽4中均匀铺上一层200目枝状铜粉，并在960℃下高温烧结。另一些实施例中，内壳板2的气道结构也可采用阵列点柱结构。
55.可以理解的是，本发明采用相变传热技术，不同于传统风冷和直接水冷的低效性，相变传热均热板具有良好的传热性能和均温性能。本发明采用超薄均热板技术作为支撑，在保证均热板基本性能的前提下，有效避免了电池模组体积和重量的大幅度增加，同时材料成本和制造成本也大幅度降低。本发明将超薄均热板直接代替电池铝塑外壳，可以有效减少固固接触面的热阻，使热量更直接的通过均热板传递出去，更加高效的降低电池的局部高温。本发明动力电池导热外壳材料，在实际生产加工中，可以直接作为电池的制造过程
中的基本容器或模具，实现了电池制造的分步式和可替代性，实现了电池制造过程的更加高效便捷。
56.参照图1～图2，本发明第三方面实施例的动力电池，动力电池可以是电动汽车电池，动力电池包括本发明第一方面实施例的电池壳体，用超薄均热板技术将电池电芯的铝塑外壳替换成超薄均热板外壳，直接对内部电芯结构散热与均温，实现动力电池的高效热管理，从而在面对极端情况时可以满足热管理要求。
57.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
58.上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。