[发明专利]用于三元电芯的内凹型动力电池铝壳及铝壳电池

说明书

本发明公开了一种用于三元电芯的内凹型动力电池铝壳及铝壳电池，所述动力电池铝壳包括铝壳本体，所述铝壳本体的底部通过冲压机一次性冲压内凹成型，并在与底面相邻的四个侧面进行“回”字型加强筋成型，加强筋成型后产生多条“锯齿状”凹槽，在所述凹槽内可填充阻燃剂。本发明的铝壳电池可根据三元正极材料的镍含量选择合适的加强筋面积，使得三元电芯内压承受力可控，灵活性高，解决了三元电芯产气导致电芯鼓胀的问题，并可替代传统CID结构，降低成本，提高电芯安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种用于三元电芯的内凹型动力电池铝壳及铝壳电池。

背景技术

全世界环境问题突出，各国对新能源汽车发展的支持力度逐渐加大，新能源汽车得到了快速的发展。随着电芯内的正极材料朝着高镍化方向发展，新能源汽车的续航里程已经能够达到700km以上，但高镍化的三元电芯产气量更大，对电芯的外壳要求也随之变高。目前，市场上使用的外壳有方形铝壳、软包铝塑膜、圆柱钢壳等，由于方形铝壳具有重量轻、灵活性高、成组效率高、密封性强、成本低等优点，在市场上的使用量最大，也更适合用于三元电芯。方形铝壳在动力电池中主要起到封装芯包、承载电解液和保护防爆的作用。现有方形电池的铝壳一般呈长方体结构，铝壳体的顶面为开口面，通过顶盖焊接进行密封，密封后组装成模组和电池包开始充放电循环使用。

三元电芯的正极材料从使用3系，到5系，再到6系，最后到8系和9系，镍含量不断提高，电芯循环过程中的产气量快速增加，导致电芯的底部和侧面发生鼓胀，底部的鼓胀会使模组的顶部挡板被撑开，模组发生损坏；而侧面鼓胀会使电芯的循环寿命快速衰减。当内压过大时，气体会顶开防爆阀，甚至可能会发生断路、短路、自燃等。

现有技术中为了减少铝壳的鼓胀变形，通常会增加方形铝壳的厚度或者硬度。增加厚度后，会导致铝壳的重量增加，电芯的能量密度降低；而增加硬度后，电芯内部相同体积下憋压更加严重，气压承受力下降，防爆阀更容易爆开。

因此，仍旧需要一种新型结构的电池铝壳，既不增加铝壳的重量又不能起到一定的缓冲泄压作用，提高电芯的安全性能。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种适用于三元电芯的、结构合理、安全性高的底部内凹型方形铝壳，该铝壳可根据三元正极材料的镍含量选择合适的加强筋面积，使得三元电芯内压承受力可控，灵活性高，解决了三元电芯产气导致电芯鼓胀的问题，并可替代传统CID结构，降低成本，提高电芯安全性。

本发明的另一目的在于提供采用这种内凹型动力电池铝壳封装的铝壳电池。

为实现以上发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种用于三元电芯的内凹型动力电池铝壳，包括具有底部和侧壁的铝壳本体，所述铝壳本体的底部经一体冲压成型向本体内凹一定深度；与内凹底面相邻的四个侧面进行“回”字型加强筋成型，在四个侧面上形成具有多个凹槽的加强筋；所述具有凹槽的加强筋面积占比x与待封装动力电池的内压y和三元材料中镍的摩尔含量z之间满足以下关系式：y＝230.65x⁵-836.46x⁴+1205.3x³-863.39x²+307.95x-42.925和y＝1.0179z²-0.6554z+0.6739，其中，x表示具有凹槽的加强筋面积占四个侧面面积的比值，y表示待封装动力电池的内压，z表示三元材料中镍的摩尔含量。

在一个具体的实施方案中，所述铝壳本体的底部向本体内凹的角度α为10°～45°，优选为20°～30°。

在一个具体的实施方案中，所述四个侧面加强筋成型后形成“锯齿状”凹槽。

在一个具体的实施方案中，所述“锯齿状”凹槽为一组或多组，优选在四个侧面上平均分布。

在一个具体的实施方案中，整个底部的“回”字形加强筋面积占整个底部面积的0.5～0.9，优选为0.7～0.8。