[实用新型]大容量锂离子动力电池壳体

说明书

技术领域

本实用新型涉及电池领域，更具体的说，是涉及一种大容量锂离子动力电池外部壳体结构。

背景技术

锂离子电池与铅酸、镉镍等其他类型的电池相比具有比容量大、工作电压高、充电速度快、工作温度范围宽、循环寿命长、体积小、质量轻等优点。目前，已广泛应用于移动电话、笔记本电脑、电动工具等领域，并且其应用范围越来越广泛。

随着电动汽车技术的成熟和日益完善，电动汽车，混合动力汽车走进日常生活的梦想以成为可能，并且在电动汽车普及的过程中孕育着巨大的商机。而车载大容量动力电池性能的优劣直接影响着电动汽车的整体性能。这为电动汽车车载动力电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，重量更轻)。但现有的动力电池壳体由不锈钢板材加工制成，虽然机械强度符合动力电池的要求，但其电池壳体重量较大。大容量动力电池在充放电过程中发热比较严重，而不锈钢材料热导率低，导致电池工作过程中散热不充分，温度过高，容易造成电池安全隐患，影响电池的正常使用。为了提高电池的安全性，普通锂离子电池都设有安全装置，例如壳体刻痕型，铜箔型等等。但是现有的安全装置都有一定的缺陷。以壳体刻痕型为例，如果刻痕过深，当未达到阀值压力时电池壳体就会遭到破坏；如果刻痕过浅，当壳体内压力超过阀值压力时刻痕未被打开，刻痕没有起到安全作用。铜箔型安全阀(安全装置)也是如此。电池的密封性也是大容量动力电池制作过程中的一个技术难点和重点。如果电池密封性不好，容易造成电池漏液，影响锂电池各种参数性能最终导致电池无法继续使用。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型通过电池壳体材料及结构的改进为电动汽车或混合电动汽车，提供了一种能够保证电池安全性(绝缘性能和密封性能)，保证在充放电过程中电池散热性能，控制电池充放电工作温度的大容量锂离子动力电池壳体。

本实用新型大容量锂离子动力电池壳体，通过下述技术方案予以实现，包括壳体侧壁和壳体上盖，所述壳体侧壁由两个长侧壁和两个短侧壁组成，长侧壁设置加强筋板；壳体上盖四周边缘设有凸台，壳身侧壁顶端设有凹槽，所述凸台与凹槽相配合；所述壳体上盖设置壳体放气孔，壳体放气孔上方固定铝板；铝板设置于安全阀盖内，铝板周边设置刻痕或压痕；安全阀盖与电池上盖固定，安全阀盖顶部设置阀体放气孔。

本实用新型电池壳体为铝合金材质。

壳体长侧壁设置至少三个加强筋板，中间筋板宽度大于其他筋板宽度。其中中间筋板宽度大于其他筋板宽度，其原因是当电池内压增大产生膨胀时，中间部位形变最大，这样就可以最大限度的减少壳体形变。

壳身侧壁顶端凹槽内设置方形密封垫片

电池上盖中央设置安全阀装置，以防止当电池内压过大而导致的爆炸危险。安全阀由铝板制成，在其四周刻有刻痕。

本实用新型具有如下有益效果：

电池壳体为铝合金材料，与不锈钢材料相比，铝材密度小，重量轻、传热性能好、装配精度高。用铸铝材料代替不锈钢材料有利于大容量动力电池的散热，降低电池工作温度，提高电池安全性。大批量生产情况下，铸造铝材还可以降低壳体加工成本。但由于铝材的机械强度比不锈钢低，所以本实用新型在壳体的两个长侧壁分别设置加强筋板，以提高壳体的整体强度。由于壳体长度和厚度比为2～3∶1左右，所以两个短侧壁并没有设置筋板。本实用新型壳体模型已经经过ANSYS有限元软件的分析，壳体短侧壁和长侧壁完全符合工程强度要求。通过上盖凸台及壳身凹槽的配合，加之中间设置的方形密封垫片，使电池壳体的密封性能比其他壳体结构有很大的提高。本实用新型动力电池设置有安全阀，当电池内部压力过大，安全阀中间的铝板向外翻转打开卸掉内部压力，避免了电池爆炸伤人。安全阀铝板四周刻有刻痕，提高了安全阀的可靠性。

附图说明

图1是大容量动力锂电池壳体结构示意图；

图2是大容量动力锂电池壳体上盖示意图。

具体实施方式

本实用新型为大容量锂离子动力电池外部壳体结构。以100Ah大容量锂离子动力电池为例结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，壳体上盖设置安全阀盖1，壳体侧壁由两个长侧壁和两个短侧壁组成，长侧壁设置加强筋板，其中电池壳体两个大侧面分别设置有7根加强筋板，其中六根小筋板4，中间筋板为大筋板5(宽度大于其他六根筋板)，由于壳体长度和厚度比为2～3∶1左右，所以两个小侧面并没有设置筋板；壳体上盖四周边缘设有凸台，壳身侧壁顶端设有凹槽，所述凸台与凹槽相配合；如图2所示，电池上盖设置壳体放气孔3，壳体放气孔上方固定铝板2；铝板设置于安全阀盖1内，安全阀盖与电池上盖固定；安全阀盖顶部设置阀体放气孔6，铝板2设置于安全阀盖内；铝板周边设置刻痕或压痕。其中安全阀采用新型刻痕结构，通过在安全阀铝板上刻制圆形刻痕，当电池内压超过安全阀值时安全阀在刻痕出冲开，释放内部压力，避免事故的发生。由于先前动力电池壳体普遍采用不锈钢材料，而本实用新型动力电池壳体的材料为铝合金，所以对材料及壳体整体刚强度要特别关注。本专利应用Pro/Engineer软件绘制电池壳体三维模型，然后利用ANSYS有限元软件模拟了在1Mp压力壳身的应力及变形，通过改变壳体结构使壳体变形在相同压力下达到最小。并且优化壳体模型使其重量尽量减小。