一种多腔体结构的锂离子电池的制作方法

专利检索2022-05-10  3



1.本发明涉及锂离子电池技术领域,特别是涉及一种多腔体结构的锂离子电池。


背景技术:

2.相较于其他电池,锂离子电池具有长循环、高比容量、自放电小、工作范围宽、电压高和无污染等优点,因此广泛应用于电动汽车、电动自行车、电动摩托车、电动工具和储能系统等领域。一般地,锂离子电池基本上都是单体生产,然后需要通过pack生产线进行pack组装,才能应用在特定的场合。为了提高锂离子电池的能量密度,锂离子电池的壳体都非常薄。
3.然而,锂离子电池的pack组装需要耗费大量的人力物力,制造成本高昂;通过pack组装后的锂离子电池需要专业人员才能进行维修或者更换,无形中提高了使用成本和使用门槛;而且现有的锂离子电池的壳体大多数为铝合金壳体,使得单体电芯之间容易发生短路,发生漏电事故。


技术实现要素:

4.基于此,本发明提供一种多腔体结构的锂离子电池,旨在解决锂离子电池的pack组装需要耗费大量的人力物力,制造成本高昂;通过pack组装后的锂离子电池需要专业人员才能进行维修或者更换,无形中提高了使用成本和使用门槛;而且现有的锂离子电池的壳体大多数为铝合金壳体,使得单体电芯之间容易发生短路,发生漏电事故的问题。
5.为实现上述目的,本发明提出如下技术方案:
6.一种多腔体结构的锂离子电池,包括壳体、电芯组、顶盖、第一侧板、第二侧板和集成线路板;所述电芯组包括多个通过铆接块串联设置的单体电芯;所述壳体上并排设置有多个与所述单体电芯相适配的腔体;所述顶盖盖合所述电芯组后设置在所述壳体的顶部;所述第一侧板和所述第二侧板分别设置在所述壳体的相对两侧;所述集成线路板设置在所述壳体与所述第二侧板之间;所述铆接块与所述壳体的外侧壁之间还设置有引流端子;所述引流端子与所述集成线路板电连接。
7.在本技术中,所述腔体用于安装所述单体电芯,可以根据用户的需求进行相应的设计。
8.进一步地,所述单体电芯的极耳上设置有连接组件;所述连接组件包括连接片、铆钉和第一密封圈;所述连接片的一端与所述单体电芯的极耳连接,另一端与所述铆钉连接;所述铆钉远离所述连接片的一端依次穿过所述第一密封圈和所述壳体后与所述铆接块连接。
9.进一步地,所述连接片包括第一连接部、以及与所述第一连接部连接的第二连接部;所述第一连接部远离所述第二连接部的一端与所述铆钉连接;所述第二连接部远离所述第一连接部的一端与所述单体电芯的极耳连接。
10.进一步地,所述第一连接部靠近所述第二连接部的一端设置有折叠结构。
11.进一步地,所述第二连接部包括平行设置的第一极片和第二极片;所述第一极片的一端与所述第一连接部连接,另一端与所述单体电芯的极耳连接;所述第二极片的一端与所述第一连接部连接,另一端与所述单体电芯的极耳连接。
12.在本技术中,所述单体电芯的正极极耳和负极极耳上均设置有连接组件;为便于对多个所述单体电芯进行串联,就相邻的两个所述单体电芯而言,其中一个所述单体电芯相对另一个所述单体电芯旋转180度设置,使得其中一个所述单体电芯的正极极耳与另一个所述单体电芯的负极极耳同侧设置,然后用所述铆接块将相应的连接组件连接起来。
13.进一步地,所述顶盖上设置有多个与所述腔体一一对应的防爆孔;所述防爆孔内设置有防爆组件;所述防爆组件包括自上而下设置的堵头、防爆片和第二密封圈。
14.进一步地,所述堵头与所述防爆孔过盈配合;所述堵头的外表面设置有防滑纹。所述防滑纹用于增大摩擦力,当所述堵头安装在所述防爆孔后,所述堵头依靠与所述防爆孔之间的摩擦力进行止退,防止掉落,实现电池的密封和防爆。
15.进一步地,所述防爆孔内设置有内螺纹;所述堵头的外表面设置有与所述内螺纹相适配的外螺纹。通过所述内螺纹与所述外螺纹之间的配合,使得所述堵头能够稳固地安装在所述防爆孔内。
16.进一步地,所述堵头为金属堵头或者塑料堵头;所述防爆片为铝合金防爆片,使得所述防爆组件的防爆压力值稳定可靠。
17.在本技术中,所述防爆孔还可以作为注液孔,实际操作中可以先将电解液通过所述防爆孔注入电池内,然后再将所述防爆组件安装在所述防爆孔内。
18.进一步地,所述集成线路板上设置有bms模块和均衡模块;所述均衡模块的输入端与所述引流端子电连接,所述均衡模块的输出端与所述bms模块电连接。所述均衡模块可以通过所述引流端子精准探测和采集每个所述单体电芯的电压、电流和温度,并将采集的信息发送至所述bms模块,在电池充放电过程中,所述bms模块能够及时的切断过充与过放的电流,进而起到保护电芯的作用。
19.进一步地,所述壳体通过热熔与所述顶盖抵接固定。通过热熔的方式使得所述壳体和所述顶盖熔接密封,具有使用寿命长、密封性能好、耐腐蚀等优点,从而提高两者连接的可靠性和耐用性。
20.进一步地,所述顶盖的同一端还设置有正极端子和负极端子;所述正极端子的一端与所述电芯组的正极连接,另一端穿过所述顶盖向外延伸;所述负极端子的一端与所述电芯组的负极连接,另一端穿过所述顶盖向外延伸。所述正极端子和所述负极端子作为电池的输出端,与外界连接。
21.在本技术中,所述电芯组最外侧的两个所述单体电芯均有一个极耳作为所述电芯组的电极,同时,与该极耳连接的铆接块一端与相应的连接组件连接,另一端与正极端子/负极端子连接,从而形成电池的正负极。另外,考虑到电池内部的空间利用率,同时也为保证连接的稳定性,故将与正极端子/负极端子连接的铆接块设计为弯折形状。
22.进一步地,所述壳体、所述顶盖、所述第一侧板和所述第二侧板均为塑料。塑料为绝缘体,可以有效地避免单体电芯之间短接或者漏电的危险,而且塑料较为耐用、成本低廉,达到提升了电池的使用寿命和节约了电池的生产成本。
23.本发明提出的一种多腔体结构的锂离子电池,通过在壳体上设置的多个与单体电
芯相适配的腔体,不需要进行另外的pack组装就能组成电池组,节省了pack组装的费用。通过将壳体、顶盖、第一侧板和第二侧板均采用塑料注塑成型,有效地避免了单体电芯之间发生短路,提高了电池的安全性能。本发明结构简单、体积小、容量大、重量轻、能量密度大、成本低廉。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明实施例所述多腔体结构的锂离子电池的爆炸视图;
26.图2为图1中连接组件的立体结构图;
27.图3为图2中连接片的立体结构图;
28.图4为图1解除爆炸后的俯视图;
29.图5为图4中沿a

a方向的剖视图;
30.图6为图5中局部b的放大视图;
31.图7为图1中防爆组件的爆炸视图。
32.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
33.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,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作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。
34.需要说明,若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底
……
),则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
35.在本技术中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;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或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
36.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
37.另外,若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述,则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能
够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
38.目前,锂离子电池的pack组装需要耗费大量的人力物力,制造成本高昂;通过pack组装后的锂离子电池需要专业人员才能进行维修或者更换,无形中提高了使用成本和使用门槛;而且现有的锂离子电池的壳体大多数为铝合金壳体,使得单体电芯之间容易发生短路,发生漏电事故。为了解决上述技术问题,本发明提出了一种多腔体结构的锂离子电池。
39.如图1所示,本发明实施例提出的一种多腔体结构的锂离子电池,包括壳体1、电芯组2、顶盖3、第一侧板4、第二侧板5和集成线路板6;所述电芯组2包括多个通过铆接块7串联设置的单体电芯21;所述壳体1上并排设置有多个与所述单体电芯21相适配的腔体11;所述顶盖3盖合所述电芯组2后设置在所述壳体1的顶部;所述第一侧板4和所述第二侧板5分别设置在所述壳体1的相对两侧;所述集成线路板6设置在所述壳体1与所述第二侧板5之间;所述铆接块7与所述壳体1的外侧壁之间还设置有引流端子71;所述引流端子71与所述集成线路板6电连接。
40.在本技术实施例中,所述腔体11用于安装所述单体电芯21,可以根据用户的需求进行相应的设计。每个所述铆接块7与所述壳体1之间均设置有所述引流端子71,所述引流端子71有利于焊接,不会因焊接导致壳体1的损坏。
41.参照图2、图4、图5和图6,在本技术实施例中,所述单体电芯21的极耳上设置有连接组件22;所述连接组件22包括连接片221、铆钉222和第一密封圈223;所述连接片221的一端与所述单体电芯21的极耳连接,另一端与所述铆钉222连接;所述铆钉222远离所述连接片221的一端依次穿过所述第一密封圈223和所述壳体1后与所述铆接块7连接。
42.参照图3,在本技术实施例中,所述连接片221包括第一连接部2211、以及与所述第一连接部2211连接的第二连接部2212;所述第一连接部2211远离所述第二连接部2212的一端与所述铆钉222连接;所述第二连接部2212远离所述第一连接部2211的一端与所述单体电芯21的极耳连接。
43.所述第一连接部2211靠近所述第二连接部2212的一端设置有折叠结构2213。所述折叠结构2213便于焊接,可以简化焊接工艺。
44.所述第二连接部2212包括平行设置的第一极片2214和第二极片2215;所述第一极片2214的一端与所述第一连接部2211连接,另一端与所述单体电芯21的极耳连接;所述第二极片2215的一端与所述第一连接部2211连接,另一端与所述单体电芯21的极耳连接。将所述第二连接部2212设置为两块平行极片,有利于提高空间利用率和进行扩容。
45.在本技术实施例中,所述单体电芯21的正极极耳和负极极耳上均设置有连接组件22;为便于对多个所述单体电芯21进行串联,就相邻的两个所述单体电芯21而言,其中一个所述单体电芯21相对另一个所述单体电芯21旋转180度设置,使得其中一个所述单体电芯21的正极极耳与另一个所述单体电芯21的负极极耳同侧设置,然后用所述铆接块7将相应的连接组件22连接起来。
46.再次参照图1和图7,在本技术实施例中,所述顶盖3上设置有多个与所述腔体11一一对应的防爆孔31;所述防爆孔31内设置有防爆组件32;所述防爆组件32包括自上而下设置的堵头321、防爆片322和第二密封圈323。
47.在本技术实施例中,所述堵头321与所述防爆孔31过盈配合;所述堵头的外表面设
置有防滑纹3211。所述防滑纹3211用于增大摩擦力,当所述堵头321安装在所述防爆孔31后,所述堵头321依靠与所述防爆孔31之间的摩擦力进行止退,防止掉落,实现电池的密封和防爆。在其他一些实施例中,所述防爆孔31内设置有内螺纹;所述堵头321的外表面设置有与所述内螺纹相适配的外螺纹。通过所述内螺纹与所述外螺纹之间的配合,使得所述堵头321能够稳固地安装在所述防爆孔31内。
48.所述堵头321为金属堵头或者塑料堵头;所述防爆片322为铝合金防爆片,使得所述防爆组件32的防爆压力值稳定可靠。
49.在本技术实施例中,所述防爆孔31还可以作为注液孔,实际操作中可以先将电解液通过所述防爆孔31注入电池内,然后再将所述防爆组件32安装在所述防爆孔内。
50.在本技术实施例中,所述集成线路板6上设置有bms模块(图中未标示)和均衡模块(图中未标示);所述均衡模块的输入端与所述引流端子71电连接,所述均衡模块的输出端与所述bms模块电连接。所述均衡模块可以通过所述引流端子71精准探测和采集每个所述单体电芯21的电压、电流和温度,并将采集的信息发送至所述bms模块,在电池充放电过程中,所述bms模块能够及时的切断过充与过放的电流,进而起到保护电芯的作用。
51.在本技术实施例中,所述壳体1通过热熔与所述顶盖3抵接固定。通过热熔的方式使得所述壳体1和所述顶盖3熔接密封,具有使用寿命长、密封性能好、耐腐蚀等优点,从而提高两者连接的可靠性和耐用性。
52.再次参照图1,在本技术实施例中,所述顶盖3的同一端还设置有正极端子8和负极端子9;所述正极端子8的一端与所述电芯组2的正极连接,另一端穿过所述顶盖3向外延伸;所述负极端子9的一端与所述电芯组2的负极连接,另一端穿过所述顶盖3向外延伸。所述正极端子8和所述负极端子9作为电池的输出端,与外界连接。
53.在本技术实施例中,所述电芯组2最外侧的两个所述单体电芯21均有一个极耳作为所述电芯组2的电极,同时,与该极耳连接的铆接块7一端与相应的连接组件22连接,另一端与正极端子8/负极端子9连接,从而形成电池的正负极。另外,考虑到电池内部的空间利用率,同时也为保证连接的稳定性,故将与正极端子8/负极端子9连接的铆接块7设计为弯折形状。
54.在本技术实施例中,所述壳体1、所述顶盖3、所述第一侧板4和所述第二侧板5均为塑料。塑料为绝缘体,可以有效地避免单体电芯之间短接或者漏电的危险,而且塑料较为耐用、成本低廉,达到提升了电池的使用寿命和节约了电池的生产成本。
55.本发明实施例提出的一种多腔体结构的锂离子电池,通过在壳体1上设置的多个与单体电芯21相适配的腔体11,不需要进行另外的pack组装就能组成电池组2,节省了pack组装的费用。通过将壳体1、顶盖3、第一侧板4和第二侧板5均采用塑料注塑成型,有效地避免了单体电芯21之间发生短路,提高了电池的安全性能。本发明结构简单、体积小、容量大、重量轻、能量密度大、成本低廉。
56.以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
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