[實(shí)用新型]大容量鋰離子動(dòng)力電池殼體

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720097407.6
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號(hào): CN201134448Y
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔣偉;劉鳳龍;葉茂;邱瑞珍
• 申請（專利權(quán)）人: 天津力神電池股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/02
• 分類號(hào): H01M2/02;H01M2/12
• 代理公司: 天津市三利專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 閆俊芬

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電池領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種大容量鋰離子動(dòng)力電池外部殼體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

鋰離子電池與鉛酸、鎘鎳等其他類型的電池相比具有比容量大、工作電壓高、充電速度快、工作溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、體積小、質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。目前，已廣泛應(yīng)用于移動(dòng)電話、筆記本電腦、電動(dòng)工具等領(lǐng)域，并且其應(yīng)用范圍越來越廣泛。

隨著電動(dòng)汽車技術(shù)的成熟和日益完善，電動(dòng)汽車，混合動(dòng)力汽車走進(jìn)日常生活的夢想以成為可能，并且在電動(dòng)汽車普及的過程中孕育著巨大的商機(jī)。而車載大容量動(dòng)力電池性能的優(yōu)劣直接影響著電動(dòng)汽車的整體性能。這為電動(dòng)汽車車載動(dòng)力電池提出了更高的要求(比如要具有更高的安全性，更大的比容量，重量更輕)。但現(xiàn)有的動(dòng)力電池殼體由不銹鋼板材加工制成，雖然機(jī)械強(qiáng)度符合動(dòng)力電池的要求，但其電池殼體重量較大。大容量動(dòng)力電池在充放電過程中發(fā)熱比較嚴(yán)重，而不銹鋼材料熱導(dǎo)率低，導(dǎo)致電池工作過程中散熱不充分，溫度過高，容易造成電池安全隱患，影響電池的正常使用。為了提高電池的安全性，普通鋰離子電池都設(shè)有安全裝置，例如殼體刻痕型，銅箔型等等。但是現(xiàn)有的安全裝置都有一定的缺陷。以殼體刻痕型為例，如果刻痕過深，當(dāng)未達(dá)到閥值壓力時(shí)電池殼體就會(huì)遭到破壞；如果刻痕過淺，當(dāng)殼體內(nèi)壓力超過閥值壓力時(shí)刻痕未被打開，刻痕沒有起到安全作用。銅箔型安全閥(安全裝置)也是如此。電池的密封性也是大容量動(dòng)力電池制作過程中的一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)和重點(diǎn)。如果電池密封性不好，容易造成電池漏液，影響鋰電池各種參數(shù)性能最終導(dǎo)致電池?zé)o法繼續(xù)使用。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型通過電池殼體材料及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)為電動(dòng)汽車或混合電動(dòng)汽車，提供了一種能夠保證電池安全性(絕緣性能和密封性能)，保證在充放電過程中電池散熱性能，控制電池充放電工作溫度的大容量鋰離子動(dòng)力電池殼體。

本實(shí)用新型大容量鋰離子動(dòng)力電池殼體，通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，包括殼體側(cè)壁和殼體上蓋，所述殼體側(cè)壁由兩個(gè)長側(cè)壁和兩個(gè)短側(cè)壁組成，長側(cè)壁設(shè)置加強(qiáng)筋板；殼體上蓋四周邊緣設(shè)有凸臺(tái)，殼身側(cè)壁頂端設(shè)有凹槽，所述凸臺(tái)與凹槽相配合；所述殼體上蓋設(shè)置殼體放氣孔，殼體放氣孔上方固定鋁板；鋁板設(shè)置于安全閥蓋內(nèi)，鋁板周邊設(shè)置刻痕或壓痕；安全閥蓋與電池上蓋固定，安全閥蓋頂部設(shè)置閥體放氣孔。

本實(shí)用新型電池殼體為鋁合金材質(zhì)。

殼體長側(cè)壁設(shè)置至少三個(gè)加強(qiáng)筋板，中間筋板寬度大于其他筋板寬度。其中中間筋板寬度大于其他筋板寬度，其原因是當(dāng)電池內(nèi)壓增大產(chǎn)生膨脹時(shí)，中間部位形變最大，這樣就可以最大限度的減少殼體形變。

殼身側(cè)壁頂端凹槽內(nèi)設(shè)置方形密封墊片

電池上蓋中央設(shè)置安全閥裝置，以防止當(dāng)電池內(nèi)壓過大而導(dǎo)致的爆炸危險(xiǎn)。安全閥由鋁板制成，在其四周刻有刻痕。

本實(shí)用新型具有如下有益效果：

電池殼體為鋁合金材料，與不銹鋼材料相比，鋁材密度小，重量輕、傳熱性能好、裝配精度高。用鑄鋁材料代替不銹鋼材料有利于大容量動(dòng)力電池的散熱，降低電池工作溫度，提高電池安全性。大批量生產(chǎn)情況下，鑄造鋁材還可以降低殼體加工成本。但由于鋁材的機(jī)械強(qiáng)度比不銹鋼低，所以本實(shí)用新型在殼體的兩個(gè)長側(cè)壁分別設(shè)置加強(qiáng)筋板，以提高殼體的整體強(qiáng)度。由于殼體長度和厚度比為2～3∶1左右，所以兩個(gè)短側(cè)壁并沒有設(shè)置筋板。本實(shí)用新型殼體模型已經(jīng)經(jīng)過ANSYS有限元軟件的分析，殼體短側(cè)壁和長側(cè)壁完全符合工程強(qiáng)度要求。通過上蓋凸臺(tái)及殼身凹槽的配合，加之中間設(shè)置的方形密封墊片，使電池殼體的密封性能比其他殼體結(jié)構(gòu)有很大的提高。本實(shí)用新型動(dòng)力電池設(shè)置有安全閥，當(dāng)電池內(nèi)部壓力過大，安全閥中間的鋁板向外翻轉(zhuǎn)打開卸掉內(nèi)部壓力，避免了電池爆炸傷人。安全閥鋁板四周刻有刻痕，提高了安全閥的可靠性。

附圖說明

圖1是大容量動(dòng)力鋰電池殼體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是大容量動(dòng)力鋰電池殼體上蓋示意圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型為大容量鋰離子動(dòng)力電池外部殼體結(jié)構(gòu)。以100Ah大容量鋰離子動(dòng)力電池為例結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述。

如圖1所示，殼體上蓋設(shè)置安全閥蓋1，殼體側(cè)壁由兩個(gè)長側(cè)壁和兩個(gè)短側(cè)壁組成，長側(cè)壁設(shè)置加強(qiáng)筋板，其中電池殼體兩個(gè)大側(cè)面分別設(shè)置有7根加強(qiáng)筋板，其中六根小筋板4，中間筋板為大筋板5(寬度大于其他六根筋板)，由于殼體長度和厚度比為2～3∶1左右，所以兩個(gè)小側(cè)面并沒有設(shè)置筋板；殼體上蓋四周邊緣設(shè)有凸臺(tái)，殼身側(cè)壁頂端設(shè)有凹槽，所述凸臺(tái)與凹槽相配合；如圖2所示，電池上蓋設(shè)置殼體放氣孔3，殼體放氣孔上方固定鋁板2；鋁板設(shè)置于安全閥蓋1內(nèi)，安全閥蓋與電池上蓋固定；安全閥蓋頂部設(shè)置閥體放氣孔6，鋁板2設(shè)置于安全閥蓋內(nèi)；鋁板周邊設(shè)置刻痕或壓痕。其中安全閥采用新型刻痕結(jié)構(gòu)，通過在安全閥鋁板上刻制圓形刻痕，當(dāng)電池內(nèi)壓超過安全閥值時(shí)安全閥在刻痕出沖開，釋放內(nèi)部壓力，避免事故的發(fā)生。由于先前動(dòng)力電池殼體普遍采用不銹鋼材料，而本實(shí)用新型動(dòng)力電池殼體的材料為鋁合金，所以對(duì)材料及殼體整體剛強(qiáng)度要特別關(guān)注。本專利應(yīng)用Pro/Engineer軟件繪制電池殼體三維模型，然后利用ANSYS有限元軟件模擬了在1Mp壓力殼身的應(yīng)力及變形，通過改變殼體結(jié)構(gòu)使殼體變形在相同壓力下達(dá)到最小。并且優(yōu)化殼體模型使其重量盡量減小。