[实用新型]大容量锂离子动力电池壳体筋板结构

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壳体筋板结构。

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，并且电动汽车的广泛普及孕育了巨大的商机。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)。尤其对车载动力电池的重量提出了更高的要求。众所周知，汽车的辅助车载装置重量越轻，越有利于车辆在相同技术平台上整体性能的发挥，越有利于电动汽车在如今竞争激烈的汽车市场中占据更大的优势，增加其市场竞争力。所以减轻车载动力锂电池的重量具有很大的必要性和实用性。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，但不锈钢电池壳体重量较大，大大增加了整车重量。对于小容量锂离子电池散热问题并不突出。但对于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。

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锂离子动力电池提供一种重量更轻并且强度更大的大容量锂离子动力电池壳体筋板结构。

本实用新型大容量锂离子动力电池壳体筋板结构，通过下述技术方案予以实现，壳体侧壁由两个长侧壁和两个短侧壁组成，其特征是，所述两个长侧壁分别设置加强筋板，壳底设置凹槽。

本实用新型所述长侧壁设置至少三个加强筋板，中间筋板宽度大于其它筋板宽度。所述电池壳体为铝合金材料。所述凹槽深度与壳底厚度之比为1∶3～6为最佳。

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。

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大侧面分别设置加强筋板，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，所以两个小侧面并没有设置筋板。本实用新型壳体模型已经经过ANSYS有限元软件的分析，壳体小侧面和大侧面完全符合工程强度要求。筋板结构同时为了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。

壳体壁厚与加强筋板厚度的设置要符合一定要求。既不能过薄，也不能过厚。如果壳体壁厚和加强筋板厚度过大会直接导致壳体及电池整体重量过大，其不良后果在技术背景中已有所叙述。如果壳体壁厚和加强筋板厚度过小会导致壳体整体强度不足。经过ANSYS有限元模型分析及压力技术实验表明，加强筋板厚度应略小于壳体壁厚。

电池在充放电过程中会产生气体导致电池内压升高产生电池鼓胀，但压力主要作用在电池侧边两个大面上，电池底部承受压力较小。为了尽可能多的减少壳体重量，在不影响壳体强度的基础上，在壳体底部开设一个凹槽。并且其深度不宜过大，凹槽深度与壳体底部厚度之比在1∶6到1∶3范围之间为最佳。

附图说明

图1是大容量动力锂电池壳体结构示意图。

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壳体为例结合附图对本实用新型做进一步描述。如图1所示，长侧壁设置加强筋板，其中电池壳体1两个大侧面分别设置有七根加强筋板，其中六根小筋板3，中间筋板为大筋板2(宽度大于其他六根筋板)；经过计算，中间加强筋板宽度设置为12mm其于筋板宽度为7mm。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。壳底设置凹槽4，凹槽深度与壳体底部厚度之比在1∶6到1∶3范围之间为最佳，本电池壳体在底部开设长140mm，宽为62mm，深度为1mm的凹槽。

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1Mpa压力下壳体的应力及变形，通过改变壳体结构使壳体变形在相同压力下达到最小，并优化壳体模型使其重量尽量减少。