[實用新型]大容量鋰離子動力電池殼體筋板結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720097408.0
• 申請日: 2007-10-31
• 公開（公告）號: CN201112434Y
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發(fā)明（設計）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: H01M2/02
• 分類號: H01M2/02
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司
• 代理人: 閆俊芬

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及電池領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種大容量鋰離子動力電池殼體筋板結(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。目前，已廣泛應用于移動電話、筆記本電腦、電動工具等領(lǐng)域，并且其應用范圍越來越廣泛。

隨著電動汽車技術(shù)的成熟和日益完善，電動汽車，混合動力汽車走進日常生活的夢想以成為可能，并且電動汽車的廣泛普及孕育了巨大的商機。而車載大容量動力電池性能的優(yōu)劣直接影響著電動汽車的整體性能。這為電動汽車車載動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)。尤其對車載動力電池的重量提出了更高的要求。眾所周知，汽車的輔助車載裝置重量越輕，越有利于車輛在相同技術(shù)平臺上整體性能的發(fā)揮，越有利于電動汽車在如今競爭激烈的汽車市場中占據(jù)更大的優(yōu)勢，增加其市場競爭力。所以減輕車載動力鋰電池的重量具有很大的必要性和實用性。但現(xiàn)有的動力電池殼體由不銹鋼板材加工制成，雖然機械強度符合動力電池的要求，但不銹鋼電池殼體重量較大，大大增加了整車重量。對于小容量鋰離子電池散熱問題并不突出。但對于大容量動力電池在充放電過程中發(fā)熱比較嚴重，而不銹鋼材料熱導率低，導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。

實用新型內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型通過電池殼體材料及結(jié)構(gòu)的改進為電動汽車或混合電動汽車鋰離子動力電池提供一種重量更輕并且強度更大的大容量鋰離子動力電池殼體筋板結(jié)構(gòu)。

本實用新型大容量鋰離子動力電池殼體筋板結(jié)構(gòu)，通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)，殼體側(cè)壁由兩個長側(cè)壁和兩個短側(cè)壁組成，其特征是，所述兩個長側(cè)壁分別設置加強筋板，殼底設置凹槽。

本實用新型所述長側(cè)壁設置至少三個加強筋板，中間筋板寬度大于其它筋板寬度。所述電池殼體為鋁合金材料。所述凹槽深度與殼底厚度之比為1∶3～6為最佳。

本實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。

由于鋁材的機械強度比不銹鋼低，所以本實用新型在殼體的兩個大側(cè)面分別設置加強筋板，以提高殼體的整體強度。由于殼體長度和厚度比為2～3∶1左右，所以兩個小側(cè)面并沒有設置筋板。本實用新型殼體模型已經(jīng)經(jīng)過ANSYS有限元軟件的分析，殼體小側(cè)面和大側(cè)面完全符合工程強度要求。筋板結(jié)構(gòu)同時為了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。

殼體壁厚與加強筋板厚度的設置要符合一定要求。既不能過薄，也不能過厚。如果殼體壁厚和加強筋板厚度過大會直接導致殼體及電池整體重量過大，其不良后果在技術(shù)背景中已有所敘述。如果殼體壁厚和加強筋板厚度過小會導致殼體整體強度不足。經(jīng)過ANSYS有限元模型分析及壓力技術(shù)實驗表明，加強筋板厚度應略小于殼體壁厚。

電池在充放電過程中會產(chǎn)生氣體導致電池內(nèi)壓升高產(chǎn)生電池鼓脹，但壓力主要作用在電池側(cè)邊兩個大面上，電池底部承受壓力較小。為了盡可能多的減少殼體重量，在不影響殼體強度的基礎(chǔ)上，在殼體底部開設一個凹槽。并且其深度不宜過大，凹槽深度與殼體底部厚度之比在1∶6到1∶3范圍之間為最佳。

附圖說明

圖1是大容量動力鋰電池殼體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

本實用新型為大容量鋰離子動力電池外部殼體結(jié)構(gòu)。

以100Ah大容量鋰離子動力電池殼體為例結(jié)合附圖對本實用新型做進一步描述。如圖1所示，長側(cè)壁設置加強筋板，其中電池殼體1兩個大側(cè)面分別設置有七根加強筋板，其中六根小筋板3，中間筋板為大筋板2(寬度大于其他六根筋板)；經(jīng)過計算，中間加強筋板寬度設置為12mm其于筋板寬度為7mm。由于殼體長度和厚度比為2.3∶1左右，所以兩個小側(cè)面并沒有設置筋板。殼底設置凹槽4，凹槽深度與殼體底部厚度之比在1∶6到1∶3范圍之間為最佳，本電池殼體在底部開設長140mm，寬為62mm，深度為1mm的凹槽。

由于先前動力電池殼體普遍采用不銹鋼材料，而本實用新型動力電池殼體的材料為鋁合金，所以對材料及殼體整體剛強度要特別關(guān)注。本專利應用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1Mpa壓力下殼體的應力及變形，通過改變殼體結(jié)構(gòu)使殼體變形在相同壓力下達到最小，并優(yōu)化殼體模型使其重量盡量減少。