專利名稱：一種電池或電容包裝殼體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池或電容的制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的一種用于高容量高功率的儲能電池或電容殼體的材料、結(jié)構(gòu)、功能及加工。
背景技術(shù)：
新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)，屬于國家確定的“七大戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)"。目前，電池和電容的規(guī)格已經(jīng)從以往的重點(diǎn)針對電子產(chǎn)業(yè)，迅速擴(kuò)展進(jìn)入新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)，向大型化、大電流、高容量化、高功率化發(fā)展。新能源汽車本身是一個(gè)系統(tǒng)工程，其動力能源系統(tǒng)——儲能電池或電容，相當(dāng)于一個(gè)有機(jī)體的心臟部分，必須不可間斷地供給整個(gè)系統(tǒng)養(yǎng)料。這就意味著，儲能電池或電容，必須應(yīng)對各種使用工況，如新能源汽車在大角度坡道、酷熱(或高寒)、大風(fēng)、暴雨、風(fēng)沙等環(huán)境下作業(yè)。電池或電容殼體，是電池或電容的重要組成部分，決定著整個(gè)產(chǎn)品的優(yōu)劣、成敗。 目前，電池或電容殼體，按照材質(zhì)，主要可以分為四大類，即鋁合金系列、鋁塑復(fù)合膜系列、 塑料系列和鋼系列。鋁合金系列的電池或電容殼體，目前的一種制作工藝為鋁合金板材，根據(jù)電池或電容的型號規(guī)格，使用沖壓設(shè)備，經(jīng)過多道拉伸模具拉伸成形，再剪切殼口。產(chǎn)品在拉伸過程中，使用了大量的拉伸油，在剪切殼口后，還要除毛刺、除油清洗等。這種工藝加工的鋁殼，拉伸比小，對于深度大于200mm的殼體，很難加工，即使能做出來，存在著成本高、工藝控制復(fù)雜、合格率低等問題。目前的另一種制作工藝是鋁合金板材，根據(jù)電池或電容的型號規(guī)格，經(jīng)過下料剪切、修邊、彎折、焊接、打磨拋光等工序形成殼體。這種制作工藝適于手工作業(yè)，尺寸精度難以保證，不適于大批量、高精度儲能動力電池或電容生產(chǎn)；其另一個(gè)缺點(diǎn)是增加了焊接量，而焊接強(qiáng)度又是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。目前，電池或電容大型殼體的鋁合金制造加工技術(shù)，制約著高容量高功率儲能電池或電容產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，迫使眾多的廠家，避而尋求其它的包裝材料。鋁塑復(fù)合膜，是近年來發(fā)展起來的應(yīng)用于電池或電容產(chǎn)業(yè)的外包裝材料，由尼龍、 鋁箔、PP等薄片復(fù)合而成，其中尼龍厚度40——160 μ m,鋁箔厚度40——80 μ m，PP厚度40——IOOym0這種材料應(yīng)用于電池或電容的缺陷在于首先，其中的三種材料的熱導(dǎo)率、溫度系數(shù)、熱縮率、膨脹系數(shù)等物理參數(shù)均不一致，應(yīng)用環(huán)境溫度的不斷變化，其差異數(shù)值累積加大，勢必影響尼龍、鋁箔及PP間的結(jié)合，導(dǎo)致結(jié)合層的剝離；其次，在分子阻隔方面，尼龍和PP均作用不大，幾十微米厚的鋁箔，在產(chǎn)品的生產(chǎn)裝配過程中，經(jīng)過拉伸成型、 彎折、熱封邊等工序，很容易產(chǎn)生鋁箔裂紋、針孔等質(zhì)量問題，導(dǎo)致整個(gè)電池或電容產(chǎn)品的報(bào)廢；再者，鋁塑復(fù)合膜的厚度決定其承受重量有限，適于包裝幾百克以下物質(zhì)的應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)的電池或電容，不適于充當(dāng)幾公斤甚至幾十公斤的新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)中大型電池或電容的包裝材料。塑料系列的電池或電容殼體，一般采用的材料為聚丙烯(P P)力Π 5 % 1 5 %的玻璃纖維。對于鉛酸蓄電池，水是其電解液的溶劑，且密封性要求不高，可以采用塑料殼體。 采用塑料外殼盛裝非水溶劑的電解液體系的電池或電容，由于塑料高分子材料本身的固有屬性——不能完全阻斷分子滲漏，空氣進(jìn)入其中，將毒化電解液，導(dǎo)致電池或電容的失效; 采用塑料外殼盛裝有機(jī)溶劑電解液的鋰電池，長期的存放和使用，會引起塑料材質(zhì)的老化、 溶脹和變形，從而導(dǎo)致鋰電池的失效。鋼系列的電池或電容殼體，其材質(zhì)多為不銹鋼(SUS304、SUS316等)或者普通鋼帶鍍鎳，其缺點(diǎn)比重大。鍍鎳鋼殼的后續(xù)工藝作業(yè)，如滾槽、封口、焊接等，均會對殼體的鍍層帶來一定的破壞，從而造成鋼的暴露、金屬屑的產(chǎn)生，是產(chǎn)品的質(zhì)量隱患，如2008年SONY公司生產(chǎn)的筆記本電腦電池中的18650型單體電池爆炸事件。截止現(xiàn)在，尚未檢索到鎂合金應(yīng)用于電池或電容中的專利報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種電池或電容的殼體，該殼體具有可焊性好、強(qiáng)度高、重量輕、承重大、耐銹蝕、抗摩擦、耐極端溫度等理想性能，最佳地滿足新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的高容量高功率的儲能電池或電容的需求。本發(fā)明提供了一種電池或電容殼體，其包括外殼主體、焊接在所述外殼主體兩端的蓋板(包括簡易蓋板和組合蓋板)和防爆及注吸裝置，所述殼體主要由鋁合金或鎂合金材料制成。鋁(或鎂)合金具有比重小、強(qiáng)度高、減振性好、抗疲勞性能好、不易老化，導(dǎo)熱性好、電磁屏蔽能力強(qiáng)、加工性能好、易于回收等優(yōu)點(diǎn)。所述的鋁合金材料，可以采用1系列、 3系列或者6系列鋁材，也可以采用本發(fā)明特制鋁材——在純鋁中添加了 Mn、Si、Ti、Mg、 ZnXu等添加劑，使其材料性能比較現(xiàn)有定型的系列鋁材更符合新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的電池或電容殼體的要求。具體地，所述特制鋁材包含了重量百分比為0. 900士0. 100% 的 Μη、0. 400士0. 100% 的 Fe、0. 150士0. 020% 的 Si、0. 100士0. 050% 的 Cu、0. 015士0. 010% 的 Mg、0. 01 士0. 005% 的 Ζη、0· 02士0. 01% 的 Ti，等等。所述殼體采用擠壓、拉拔、壓鑄、整形等工藝制成，所述殼體可以設(shè)置加強(qiáng)筋或散熱條，在所述殼體的內(nèi)表面可以設(shè)置有用于固定電池或電容極片的定位棱、定位點(diǎn)等，以防止極片在動態(tài)情況下松散、變形、脫粉、掉渣等等現(xiàn)象的發(fā)生。所述組合蓋板上設(shè)有若干個(gè)極柱孔，極柱孔周邊可以設(shè)置凹槽或凸棱，所述極柱孔設(shè)有塑膠絕緣介子，該塑膠絕緣介子材料耐腐蝕，電池或電容的的正負(fù)極極柱穿透極柱孔，以螺紋緊固、鉚接或者焊接等方式固定在極柱孔上面。所述極柱，可以由外殼主體的單端引出，也可以由外殼主體的兩端引出；所述極柱由外殼主體的兩端引出時(shí)，可以一端集中正極，另一端集中負(fù)極，也可以是每端正極、負(fù)極均有。所述極柱在電池或電容殼體內(nèi)部的部分與各自的極片，以螺絲緊固、鉚接或者焊接等方式連接，可以與各自極片在一處連接， 也可以與各自極片在多處連接。所述防爆及注吸裝置的基座可以置于蓋板(包括簡易蓋板和組合蓋板)上，也可以置于外殼主體上；防爆及注吸裝置的基座可以與它們一體成形，也可以以其它方式(如焊接)連接在它們上面。所述防爆及注吸裝置的基座是中空的柱體結(jié)構(gòu)，該基座與一個(gè)中空柱體形的防爆核以螺紋、焊接或者緊配合等方式連接，該防爆核可以多次裝拆和更換，所述防爆核的底部設(shè)有防爆箔片，該防爆箔片為金屬箔片或金屬塑料復(fù)合材料的箔片。所述防爆及注吸裝置的基座內(nèi)置環(huán)形介子，該環(huán)形介子的材料為耐腐蝕塑膠。進(jìn)一步地，所述防爆箔片的形狀為圓形或多邊形，外邊緣厚度小于2. 0mm，中間最薄處厚度小于0. 2mm。所述外殼主體兩端與蓋板(包括簡易蓋板和組合蓋板)采用激光焊接密封連接，焊接部位厚度小于2. 0mm。所述殼體上面在一處以至多處具有螺紋的部位可以加裝鋼絲螺套，以改善其機(jī)械緊固性能。本發(fā)明采用鋁合金或鎂合金材料制作新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)中的高容量高功率的儲能電池或電容的殼體，特別是把鎂合金應(yīng)用于電池或電容產(chǎn)品，鋁(或鎂)金屬的比重小，具有輕量化的優(yōu)點(diǎn)，在純鋁(或鎂)中添加錳、銅、硅、鈦等添加劑，可以提高鋁(或鎂)合金材料的強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性、耐極端溫度等性能。所述防爆及注吸裝置不僅可以防止電池或電容內(nèi)部壓力過大而引起的具有傷害性的爆炸，還可以在產(chǎn)品制造和維護(hù)過程中充當(dāng)取放物質(zhì)的通道。


附圖1-1至附圖1-5為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的采用擠壓、拉拔、壓鑄、 整形等工藝制作的14種外殼主體的結(jié)構(gòu)形狀示意附圖2為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的在一種實(shí)施方式下的外殼主體結(jié)構(gòu)示意
附圖3-1為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的在一種實(shí)施方式下的組合蓋板與防爆及注吸裝置基座一體化成形的結(jié)構(gòu)示意附圖3-2為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的在一種實(shí)施方式下的簡易蓋板示意圖； 附圖4為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的組合蓋板在一種實(shí)施方式下的裝配示意
附圖5為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的防爆及注吸裝置的防爆核與防爆箔片的裝配示意附圖6為圖5中防爆核底部的防爆箔片在一種實(shí)施方式下的制作示意圖； 附圖7為圖5中防爆核底部的防爆箔片在另一種實(shí)施方式下的制作示意圖； 附圖8為圖6中的防爆箔片成形后的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖9為圖7中的防爆箔片成形后的結(jié)構(gòu)示意附圖10為本發(fā)明一種電池或電容包裝殼體的組合蓋板上的極柱孔與塑膠絕緣介子在一種實(shí)施方式下的裝配示意圖。圖中01為外殼主體，02為加強(qiáng)筋，03為組合蓋板，031為極柱孔，032為基座， 04為緊固螺母，05為保護(hù)介子，06為極柱，07為防爆及注吸裝置，071為防爆核，072為防爆箔片，0721為雙面凹防爆箔片，0722為單面凹防爆箔片，073為環(huán)形介子，074為鋼絲螺套，08為塑膠絕緣介子，09為止動架，10為簡易蓋板，11為鋼球，12為鋁箔片，13 為硬質(zhì)平板。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的目的是提供一種用于新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的高容量高功率的儲能電池或電容的大型鋁合金(或鎂合金)殼體，一改現(xiàn)有單純機(jī)械拉伸、剪切、彎折的加工工藝，本發(fā)明的鋁合金(或鎂合金)殼體采用高溫軟化或熔融，再經(jīng)過擠壓、拉拔、壓鑄、整形等工藝制造。與單純的機(jī)械沖壓、彎折制造工藝相比，其外殼主體01形狀和尺寸做到了多樣化，如圖2、圖1-1至圖1-5，為15種采用擠壓、拉拔、壓鑄、整形等工藝制作的外殼主體01 的結(jié)構(gòu)形狀示意圖。 參考圖2、圖3-1、圖3-2和圖4，本發(fā)明的電池或電容的殼體包括外殼主體01、焊接在所述外殼主體01兩端的蓋板(包括簡易蓋板10和組合蓋板03)和防爆及注吸裝置07。 所述殼體的材質(zhì)主要為鋁合金或鎂合金，通過高溫軟化或熔融，采用擠壓、拉拔、壓鑄、整形等工藝制成電池或電容的殼體，滿足了新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的電池或電容殼體對材料的輕量化、可焊接性、強(qiáng)度、硬度、耐腐蝕性、耐極端高低溫等方面性能的要求。外殼主體01兩端與蓋板(包括簡易蓋板10和組合蓋板03)采用激光焊接密封連接，其焊接部位的厚度小于2. 0mm。 本發(fā)明的殼體的鋁合金材料，可以采用1系列、3系列或者6系列鋁材，也可以采用特制鋁材——在純鋁中添加了 Mn、Si、Ti、Zn、Mg、Cu等添加劑，使其材料性能比較現(xiàn)有定型的系列鋁材更符合新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)的對電池或電容殼體的需求。具體地，所述特制鋁材包含了重量百分比為0. 900士0. 100%的Μη、0. 400士0. 100%的Fe、 0. 150士0. 020% 的 Si、0. 100士0. 050% 的 Cu、0. 015士0. 010% 的 Mg、0. 01 士0. 005% 的 Zn、 0. 020士0. 010%的Ti，等等。如表一，列出了本發(fā)明的特制鋁材配方及與3003鋁材配方的對比
表一本發(fā)明的特制鋁材配方與3003鋁材配方對照表
權(quán)利要求
1.一種電池或電容殼體，其特征在于，其包括外殼主體、焊接在所述外殼主體兩端的蓋板(包括簡易蓋板和組合蓋板)和防爆及注吸裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于，所述殼體主要由鋁合金或鎂合金材料制成；所述鋁合金材料，可以采用1系列或者3系列或者6系列鋁材，也可以采用特制鋁材——在純鋁中添加了 Mn、Si、Ti、Zn、Mg、CU等添加劑，使其材料性能比較現(xiàn)有定型的系列鋁材更符合電池或電容殼體的要求，具體地，所述特制鋁材包含了重量百分比為 0. 900士0. 100% 的 Μη、0. 400士0. 100% 的 Fe、0. 150士0. 020% 的 Si、0. 100士0. 050% 的 Cu、 0. 015士0. 010% 的 Mg、0. 01 士0. 005% 的 Ζη、0· 02士0. 01% 的 Ti，等等。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述殼體采用擠壓、拉拔、 整形等工藝制成，所述殼體可以設(shè)置加強(qiáng)筋或散熱條，在所述殼體的內(nèi)表面可以設(shè)置有用于固定電池或電容極片的定位棱。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述組合蓋板上設(shè)置有若干個(gè)極柱孔，極柱孔周邊可以設(shè)置凹槽或凸棱，極柱孔設(shè)有塑膠絕緣介子，電池或電容的的正負(fù)極極柱穿透極柱孔，以螺紋緊固、鉚接或者焊接等方式固定在極柱孔上面，所述塑膠絕緣介子材料耐腐蝕。
5.如權(quán)利要求4所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述電池或電容的極柱，可以由外殼主體的單端引出，也可以由外殼主體的兩端引出；所述極柱由外殼主體的兩端引出時(shí)，可以一端集中正極，另一端集中負(fù)極，也可以是每端正極、負(fù)極均有。
6.如權(quán)利要求5所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述極柱在電池或電容殼體內(nèi)部的部分與各自的極片，以螺絲緊固、鉚接或者焊接等方式連接，可以與各自極片在一處連接，也可以與各自極片在多處連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述防爆及注吸裝置的基座可以置于蓋板(包括簡易蓋板和組合蓋板)上，也可以置于外殼主體上；防爆及注吸裝置的基座可以與它們一體成形，也可以以其它方式(如焊接)連接在它們上面。
8.如權(quán)利要求7所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述防爆及注吸裝置的基座是中空的柱體結(jié)構(gòu)，該基座與一個(gè)中空柱體形的防爆核以螺紋、焊接或者緊配合等方式連接，所述防爆核可以多次裝拆和更換，所述防爆核的底部設(shè)有的防爆箔片，該防爆箔片為金屬箔片或金屬塑料復(fù)合材料的箔片。
9.如權(quán)利要求7所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述防爆及注吸裝置的基座內(nèi)置環(huán)形介子，該環(huán)形介子材料為耐腐蝕塑膠。
10.如權(quán)利要求8所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述防爆箔片的形狀為圓形或多邊形，外邊緣厚度小于2. 0mm，中間最薄處厚度小于0. 2mm。
11.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述外殼主體兩端與蓋板 (包括簡易蓋板和組合蓋板)的焊接部位厚度小于2. 0mm。
12.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述殼體上面可以在一處以至多處具有螺紋的部位加裝鋼絲螺套。
13.如權(quán)利要求1所述的一種電池或電容殼體，其特征在于所述防爆及注吸裝置不僅可以防止電池或電容內(nèi)部壓力過大而引起的具有傷害性的爆炸，還可以在產(chǎn)品制造和維護(hù)過程中充當(dāng)取放物質(zhì)的通道。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種電池或電容殼體，其包括外殼主體、焊接在所述外殼主體兩端的蓋板(包括簡易蓋板和組合蓋板)和防爆及注吸裝置，所述殼體主要由鋁合金或鎂合金材料制成。所述組合蓋板上設(shè)置有若干個(gè)極柱孔，電池或電容的正負(fù)極極柱穿透極柱孔，電池或電容的正負(fù)極極片與各自極柱以螺絲緊固、鉚接或者焊接等方式連接；所述防爆及注吸裝置的基座可以置于蓋板上，也可以置于外殼主體上，防爆及注吸裝置的基座可以與它們一體成形，也可以以其它方式(如焊接)連接在其上，防爆及注吸裝置的防爆核可以多次裝拆和更換，所述防爆及注吸裝置可以防止電池或電容內(nèi)部壓力過大而引起的具有傷害性的爆炸，還可以在產(chǎn)品制造和維護(hù)過程中充當(dāng)取放物質(zhì)的通道；所述殼體上面可以在一處以至多處具有螺紋的部位加裝鋼絲螺套；其材料具有可焊性好、重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐極端溫度等優(yōu)異性能。所述電池或電容殼體比現(xiàn)有的同類型殼體性能更加優(yōu)越，更適合應(yīng)用于新能源產(chǎn)業(yè)、新能源汽車產(chǎn)業(yè)大型儲能元件和移動元件，具有重大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號H01M2/06GK102201553SQ201110021329
公開日2011年9月28日 申請日期2011年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月20日
發(fā)明者張力, 陳疆 申請人:張力, 陳疆