电池壳、电池单体、电池及用电装置的制作方法

1.本实用新型涉及电池技术领域，特别是涉及一种电池壳、电池单体、电池及用电装置。


背景技术：

2.目前，随着社会经济的发展，具有高能量密度的电池单体的应用也越加广泛。随着电池单体能量密度的提高，电池单体热失控释放的热量随之增加，电池壳内的温度迅速上升，可能致使电池壳熔穿，存在较大的安全隐患。


技术实现要素：

3.鉴于上述问题，本技术提供一种能够降低安全隐患的电池壳、电池单体、电池及用电装置。
4.一种电池壳，所述电池壳包括：
5.中空的壳主体，其上开设有与其内部空间连通的开口；
6.盖体，覆盖于所述壳主体的开口处，且所述壳主体及所述盖体中的至少一者为含铁的金属构件；以及
7.保护层，位于所述壳主体外，并覆盖于所述壳主体及所述盖体中的至少一者的外壁，所述保护层为金属构件。
8.上述电池壳，由于壳主体及盖体中的至少一者为含铁的金属构件，含铁的金属构件熔点较高，因此，即使电池单体发生热失控，壳主体也不容易被熔穿。进一步地，保护层覆盖于壳主体及盖体中的至少一者的外壁，且保护层为金属构件，金属构件制成的保护层具有较高的熔点且可增强电池壳的厚度，进而能够进一步增大电池壳被熔穿的难度，使得电池壳不易被熔穿，从而能够降低电池单体及其电池壳的安全隐患。
9.在其中一实施例中，所述壳主体为两端开口的中空结构，所述盖体包括顶盖及底盖，所述顶盖及所述底盖分别覆盖于所述壳主体相对的两端的开口处；
10.其中，所述壳主体、所述顶盖及所述底盖均为含铁的金属构件。
11.顶盖及底盖上分别开设有避让口，正极柱穿设于顶盖的避让口，负极柱穿设于底盖的避让口。通过在顶盖及底盖上分别设置避让口，使得正极柱及负极柱可分别穿设于电池壳相对的两端，从而具有足够的空间以方便外部的用电元件与正极柱及负极柱电连接。
12.在其中一实施例中，所述壳主体为一端开口一端封闭的中空结构，所述盖体包括顶盖，所述顶盖覆盖于所述壳主体的开口处；
13.其中，所述壳主体及所述顶盖均为含铁的金属构件。
14.顶盖上开设有两个间隔设置的避让口，正极柱及负极柱分别穿设于顶盖上的两个避让口。通过仅设置顶盖，仅通过顶盖、壳主体及保护层的连接便可实现电池壳的组装，从而使得电池壳的装配方式更简单。
15.在其中一实施例中，所述壳主体及所述盖体中的至少一者为铁合金构件。
16.铁合金构件亦具有较高的熔点(熔点大于1200
°
)，因此，当热量聚集于电池壳内时，电池壳较难被熔穿，从而使得电池壳具有较高的安全性。
17.在其中一实施例中，所述壳主体及所述盖体均为不锈钢构件。
18.不锈钢构件具有较高的熔点且具有较好的机械强度，在可防止电池壳被击穿的同时还能使得电池壳具有较佳的机械强度，以便于有效提升电池单体的安全性及运输的可靠性。
19.在其中一实施例中，所述壳主体及所述盖体中的至少一者为铁构件。
20.因此，壳主体及盖体中的至少一者具有较高的熔点(熔点大于1200
°
)，则当热量聚集于电池壳内时，电池壳较难被熔穿，因而具有较好的安全性。
21.在其中一实施例中，所述保护层仅覆盖于所述壳主体的外壁。
22.相较于同时在壳主体及盖体的外壁均设置保护层而言，通过仅在壳主体的外壁设置保护层的方式，可有效降低电池壳的加工难度，从而能够有效降低电池壳的制造成本。
23.在其中一实施例中，所述壳主体的开口为阶梯口，所述盖体搭接于所述阶梯口的壁缘。
24.通过设置壳主体的开口为阶梯口，在装配的过程中，可先将盖体搭接于壳主体的开口的壁缘进行固定及定位，而后，在焊接装置的作用下，盖体的外周面与壳主体的开口的壁缘融合，以实现盖体与壳主体的连接。由此可见，通过设置阶梯口，在无需使用装夹工具的前提线并可实现盖体的定位，从而使得电池壳具有较佳的装配简易性。
25.在其中一实施例中，所述盖体的外周面为能够与所述阶梯口的壁缘完全配合的台阶面。
26.则在盖体搭接于阶梯口的壁缘时，盖体的外周面能够与阶梯口的壁缘贴合，从而使得盖体具有较佳的定位可靠性。
27.一种电池单体，包括如上述任意一项实施例所述的电池壳。
28.一种电池，包括：
29.如上述实施例所述的电池单体；以及
30.箱体，容纳所述电池单体。
31.一种用电装置，包括如上述实施例所述的电池，所述电池用于提供电能。
32.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本技术的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。
附图说明
33.图1为本实用新型一实施例中电池壳的主视剖面图；
34.图2为图1所示的电池壳的左视剖面图；
35.图3为本实用新型另一实施例中电池壳的主视剖面图。
36.附图标号：
37.100、电池壳；10、壳主体；12、第二台阶面；20、盖体；22、第一台阶面；30、保护层；40、绝缘件；200、正极柱；300、负极柱。
具体实施方式
38.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
39.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
41.在本实用新型中，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实用新型中的具体含义。
42.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
43.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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
44.目前，随着社会经济的发展，具有高能量密度的电池单体的应用也越加广泛。电池单体不仅被广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，而且还被广泛应用于电动自行车、电动摩托车、电动汽车等电动交通工具，以及军事装备和航空航天等多个领域。随着动力电池单体应用领域的不断扩大，其市场的需求量也在不断地扩增。
45.本发明人注意到，随着电池单体能量密度的提高，电池单体热失控释放的热量随之增加，导致电池壳内的温度迅速上升，可能致使电池壳熔穿，存在较大的安全隐患。例如，电池壳熔穿后，其内的热量可从熔穿位置处蔓延至外部，并导致相邻的电池单体起火或者爆炸。
46.为了降低电池壳因高温被熔穿的风险，申请人研究发现，可以采用具有高导热性能的铜材料制作电池壳，以使得电池壳内的热量能够通过电池壳传导至外部，从而防止电池壳内热量聚集。然而，虽然铜材料制作成型的电池壳能够导热，但是，当电池壳内聚集的热量较多时，电池壳还是无法将其内的热量迅速传导至外部，导致其内热量聚集且电池壳有可能被熔穿。
47.基于以上考虑，为了解决电池单体在使用的过程中电池壳容易被熔穿的问题，发明人经过深入研究，设计了一种电池壳，通过设计壳主体及盖体中的至少一者为含铁的金属构件，含铁的金属构件熔点较高，因此，即使电池单体发生热失控，壳主体也不容易被熔穿。进一步地，保护层覆盖于壳主体及盖体中的至少一者的外壁，且保护层为金属构件，金属构件制成的保护层也具有较高的熔点且能够增加电池壳的厚度，从而能够进一步增大电池壳被熔穿的难度，使得电池壳不易被熔穿，因而能够降低电池单体及其电池壳的安全隐患。
48.需要说明的是，本技术中提及的电池单体可以为锂电池单体、纽扣电池单体、镍镉电池单体等等，其具体电池单体类型不做限定。
49.具体地，请一并参阅图1及图2，本技术提供一种电池单体，电池单体包括电池壳100及电芯，电池壳100用于为电芯提供安装基础，电芯收容于电池壳100内，并用于供能。具体地，电池壳100包括中空的壳主体10、盖体20及保护层30，壳主体10上开设有与其内部空间连通的开口，盖体20覆盖于壳主体10的开口处，且壳主体10及盖体20中的至少一者为含铁的金属构件。保护层30位于壳主体10外，并覆盖于壳主体10及盖体20中的至少一者的外壁，保护层30为金属构件。
50.上述电池单体及其电池壳100，由于壳主体10及盖体20中的至少一者为含铁的金属构件，含铁的金属构件熔点较高，因此，即使电池单体发生热失控，壳主体10也不容易被熔穿。进一步地，保护层30覆盖于壳主体10及盖体20中的至少一者的外壁，且保护层30为金属构件，金属构件制成的保护层30也具有较高的熔点，保护层30的设置能够进一步增大电池壳100被熔穿的难度，使得电池壳100不易被熔穿，从而能够降低电池单体及其电池壳100的安全隐患。
51.具体地，电芯设置于壳主体10及盖体20围设形成的空间内，且包括正极柱200及负极柱300，盖体20上开设有两个分别与壳主体10的内部空间连通的避让口，电芯的正极柱200及负极柱300分别穿设于两个避让口，以方便外部用电元件与正极柱200及负极柱300电连接。此外，电池壳100还包括绝缘件40，正极柱200与盖体20之间，以及负极柱300与盖体20之间均设置有绝缘件40，以防止正极柱200及负极柱300与盖体20接触而导致电流传递至盖体20上并造成安全事故。
52.请再次参阅图1，并同时参阅图2，在一实施例中，壳主体10为两端开口的中空结构，盖体20包括顶盖及底盖，顶盖及底盖分别覆盖于壳主体10相对的两端的开口处；其中，壳主体10、顶盖及底盖均为含铁的金属构件。较优地，壳主体10、顶盖及底盖均为含铁的金属构件。顶盖及底盖上分别开设有避让口，正极柱200穿设于顶盖的避让口，负极柱300穿设于底盖的避让口。通过在顶盖及底盖上分别设置避让口，使得正极柱200及负极柱300可分别穿设于电池壳100相对的两端，从而具有足够的空间以方便外部的用电元件与正极柱200及负极柱300电连接。
53.请再次参阅图3，当然，壳主体10及盖体20的形式不限于上述一种，在另一实施例中，壳主体10为一端开口一端封闭的中空结构，盖体20包括顶盖，顶盖覆盖于壳主体10的开口处。其中，壳主体10及顶盖均为含铁的金属构件。较优地，壳主体10及顶盖均为不锈钢构件。顶盖上开设有两个间隔设置的避让口，正极柱200及负极柱300分别穿设于顶盖上的两个避让口。通过仅设置顶盖，仅通过顶盖、壳主体10及保护层30的连接便可实现电池壳100的组装，从而使得电池壳100的装配方式更简单。
54.可选地，含铁的金属构件，例如可以为纯铁制成的铁构件，或者为铁合金构件。在一实施例中，壳主体10及盖体20中的至少一者为铁构件。可选地，可以仅壳主体10为铁构件，或者，也可以仅盖体20为铁构件，或者，也可以壳主体10及盖体20均为铁构件。铁的占比越高，则熔点也越高，因此，通过设置壳主体10及盖体20为铁构件，使得壳主体10及盖体20中的至少一者具有较高的熔点(熔点大于1200
°
)，则当热量聚集于电池壳100内时，电池壳100较难被熔穿，因而具有较好的安全性。较优地，壳主体10及盖体20均为铁构件。
55.当然，壳主体10及盖体20的成型不限于上述一种，在另一实施例中，也可以壳主体10及盖体20中的至少一者为铁合金构件。可选地，可以仅壳主体10为铁合金构件，或者，也可以仅盖体20为铁合金构件，或者，也可以壳主体10及盖体20均为铁合金构件。铁合金构件亦具有较高的熔点(熔点大于1200
°
)，因此，当热量聚集于电池壳100内时，电池壳100较难被熔穿，从而使得电池壳100具有较高的安全性。
56.进一步地，壳主体10及盖体20均为不锈钢构件。不锈钢构件具有较高的熔点且具有较好的机械强度，在可防止电池壳100被击穿的同时还能使得电池壳100具有较佳的机械强度，以便于有效提升电池单体的安全性及运输的可靠性。可选地，不锈钢可以为304级的奥氏体不锈钢、316级的奥氏体不锈钢、317级的奥氏体不锈钢，或者，也可以为430级的铁素体不锈钢、434级的铁素体不锈钢，或者，也可以为410级的马氏体不锈钢，420级的马氏体不锈钢。奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢以及马氏体不锈钢的熔点均大于1400℃。
57.此外，由于壳主体10及盖体20均为不锈钢构件，因此，在壳主体10与盖体20连接固定之后，还可防止壳主体10与盖体20之间相互作用而导致壳主体10与盖体20腐蚀，从而还能延长电池壳100的使用寿命。
58.可选地，壳主体10与盖体20之间可通过焊接、胶接或者使用其他固定件的方式对壳主体10与盖体20进行固定。较优地，壳主体10及盖体20通过焊接进行固定。
59.具体地，壳主体10的开口为阶梯口，盖体20搭接于阶梯口的壁缘。通过设置壳主体10的开口为阶梯口，在装配的过程中，可先将盖体20搭接于壳主体10的开口的壁缘进行固定及定位，而后，在焊接装置的作用下，盖体20的外周面与壳主体10的开口的壁缘融合，以实现盖体20与壳主体10的连接。由此可见，通过设置阶梯口，在无需使用装夹工具的前提线并可实现盖体20的定位，从而使得电池壳100具有较佳的装配简易性。
60.进一步地，盖体20的外周面为能够与阶梯口的壁缘完全配合的台阶面。则在盖体20搭接于阶梯口的壁缘时，盖体20的外周面能够与阶梯口的壁缘贴合，从而使得盖体20具有较佳的定位可靠性。
61.具体地，在本实施例中，定义盖体20的外周面为第一台阶面22，阶梯口的壁缘形成第二台阶面12。装配时，首先将盖体20安装于壳主体10上，且使得第一台阶面22及第二台阶面12抵接，而后，在焊接装置的作用下，第一台阶面22与第二台阶面12熔合，从而使得盖体
20能够稳定地固定于壳主体10上。通过设置第一台阶面22及第二台阶面12，可增大盖体20与壳主体10之间的接触面积，以为焊接熔池的形成预留更多区域，从而可有效增强第一台阶面22与第二台阶面12之间的焊缝强度，使得盖体20与壳主体10之间的连接更牢靠。因此，当电池单体发生热失控并导致热量集聚于电池壳100内时，可防止电池壳100内的压力上升而导致盖体20被冲开。
62.具体地，若盖体20仅包括顶盖，则顶盖具有第一台阶面22，若盖体20包括顶盖及底盖，则顶盖及底盖上均具有第一台阶面22。
63.可选地，保护层30可以为铝构件或者铝合金构件。保护层30覆盖于壳主体10及盖体20中的至少一者的外壁，可有效增强电池壳100的厚度且保护层30本身具有较高的熔点，这样，既使得电池壳100更难熔穿，还可提升电池壳100的机械强度。而且，铝构件或者铝合金构件相对不锈钢构件的密度更低，因此，保护层30的设置，在提升电池壳100的机械强度的同时，还使得电池壳100具有较轻的重量，以方便电池壳100运输。具体地，在保证电池壳100具有较高的安全性及较佳的机械强度的前提下，为减轻电池壳100的重量，可以设置保护层30的厚度在0.05mm至1mm的范围内，不锈钢制作成型的壳主体10及盖体20的厚度均在0.05mm至1mm的范围内。
64.可选地，保护层30可以覆盖于壳主体10的外壁，也可以覆盖于盖体20的外壁，或者也可以同时覆盖于壳主体10及盖体20的外壁。较优地，保护层30仅覆盖于壳主体10的外壁。相较于同时在壳主体10及盖体20的外壁均设置保护层30而言，通过仅在壳主体10的外壁设置保护层30的方式，可有效降低电池壳100的加工难度，从而能够有效降低电池壳100的制造成本。
65.具体地，保护层30与壳主体10可通过轧制复合、挤压复合等固固相复合的方法进行复合固定，也可以采用复合浇筑、连铸连轧等固液相复合方法进行复合固定，或者，还可以采用双浇筑复合、离心浇铸等液液相复合法进行复合固定。上述电池单体及其电池壳100，由于壳主体10及盖体20中的至少一者为含铁的金属构件，含铁的金属构件熔点较高，因此，即使电池单体发生热失控，壳主体10也不容易被熔穿。进一步地，保护层30覆盖于壳主体10及盖体20中的至少一者的外壁，且保护层30为金属构件，金属构件制成的保护层30具有较高的熔点且可增强电池壳100的厚度，进而能够进一步增大电池壳100被熔穿的难度，使得电池壳100不易被熔穿，从而能够降低电池单体及其电池壳100的安全隐患。
66.本技术还提供了一种电池，其包括上述任一实施例中提供的电池单体，以及箱体，箱体容纳电池单体。由于该电池包括上述实施例中的电池单体，因此其具备上述实施例中的所有有益效果，在此不赘述。
67.本技术还提供了一种用电装置，包括上述电池，电池用于提供电能。由于该用电装置包括上述实施例中的电池，因此其具备上述实施例中的所有有益效果，在此不赘述。
68.用电装置可以为但不限于手机、平板、笔记本电脑、电动玩具、电动工具、电瓶车、电动汽车、轮船、航天器等等。其中，电动玩具可以包括固定式或移动式的电动玩具，例如，游戏机、电动汽车玩具、电动轮船玩具和电动飞机玩具等等，航天器可以包括飞机、火箭、航天飞机和宇宙飞船等等。以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
69.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。