本技术涉及电池,特别涉及一种电池包的上盖及其制造方法、电池包和用电设备。
背景技术:
1、相关技术的电池包中,常常采用非金属材质的上盖,例如复合材料上盖、塑料上盖或者包含不同非金属材料层的多层上盖等。然而,上述非金属材质的上盖存在各自的问题。复合材料上盖的材料成本较高、加工周期较长;常规的加工工艺难以加工壁厚较薄的塑料上盖,重量较大,不利于上盖轻量化,并且塑料上盖本身刚度较低,容易变形;多层上盖中,不同的材料层的接合面的强度不够高。
2、上述陈述仅用于提供与本技术有关的背景技术信息,而不必然地构成现有技术。
技术实现思路
1、本技术的目的在于提供一种电池包的上盖及其制造方法、电池包和用电设备,旨在解决复合材料上盖的材料成本较高,塑料上盖难以轻量化、本身刚度较低,以及多层上盖不同材料层结合面的强度不够高的问题。
2、本技术第一方面提供一种电池包的上盖,包括:
3、内盖体,由复合材料制成;和
4、外盖体,包括形成于所述内盖体的外部的外盖体本体,所述内盖体的基材与所述外盖体本体的材料熔接;
5、其中,所述内盖体具有多个贯穿自身厚度方向的第一通孔,所述外盖体还包括与多个所述第一通孔对应设置的多个连接部,每个所述连接部穿过对应的所述第一通孔且与所述外盖体本体一体成形。
6、基于本技术提供的电池包的上盖中,内盖体由复合材料制成,复合材料本身的刚度较高,可作为上盖的骨架,提升上盖的刚度,减少上盖成型后的变形,使上盖电池包轮廓度的要求,并且,复合材料制成的内盖体利于上盖的轻量化。并且,外盖体本体的材料与内盖体的基材熔接,在内盖体和外盖体的连接位置,内盖体和外盖体可以一体成形而不会产生明显的分界面,利于提升内盖体和外盖体的结合强度。这种形式的上盖的自身强度以及蠕变后的强度均明显高于单一材料制成的上盖。
7、由于内盖体可使上盖具有足够的刚度、减少上盖的热变形,且内盖体和外盖体之间不会产生明显的分界面,气密性较好,利于降低从内盖体和外盖体之间泄气的风险,从而提升热失控防护措施的可靠性。在电池包热失控的过程中,外盖体的材料和内盖体的基材在高温高压气体的作用下能够迅速膨胀,形成发泡隔热层,利于避免热量迅速扩散至电池包周围区域。
8、外盖体的材料不仅可以通过外盖体本体与内盖体的基材形成熔接区域,而且可以进入并穿过多个第一通孔形成多个连接部,连接部冷却固化后可形成类似于铆接的限位连接结构,利于提升外盖体与内盖体的连接强度。
9、在一些实施例的上盖中,每个所述连接部填满对应的所述第一通孔的内部空间,所述内盖体的基材与所述连接部的材料熔接。
10、本实施例的上盖中,外盖体不仅能够通过外盖体本体的材料与内盖体的基材熔接,还可以通过填满第一通孔的内部空间的连接部的材料与内盖体的基材熔接,因此利于进一步提升内盖体与外盖体的结合强度。
11、在一些实施例的上盖中,所述上盖具有由所述内盖体和所述外盖体共同形成的法兰,所述法兰上设有连接孔,所述连接孔沿所述法兰的厚度方向贯穿所述内盖体和所述外盖体,所述连接孔被配置为穿设连接所述上盖和所述电池包的箱壳所需的连接件。
12、本实施例的上盖中,连接孔贯穿内盖体和外盖体,连接孔的孔壁由内盖体和外盖体共同形成,连接孔的周边位置不仅具有作为骨架的复合材料层,而且具有内盖体和外盖体的熔接区域,使上盖在连接孔的周边位置具有足够的刚度和强度,在连接件作用于上盖时,利于减少上盖的变形。
13、在一些实施例的上盖中,所述外盖体还包括多个加强筋,多个所述加强筋设置于所述法兰上且与所述外盖体本体一体成形。
14、多个加强筋作为外盖体的一部分,与外盖体本体由同一材料制成,能够与外盖体本体一体成形,基于通常的塑料加工工艺,例如注塑可以实现复杂形状的加强筋的加工。考虑到法兰通常作为上盖的锁附面,因此多个设置于法兰的边缘的加强筋可以提升上盖的锁附面的刚度,减少上盖与电池包的箱壳连接后锁附面的刚度,无须设置额外的金属压条。
15、在一些实施例的上盖中,每个所述加强筋包括沿所述法兰的边缘延伸的第一筋条和/或围绕所述连接孔延伸的第二筋条。
16、第一筋条沿法兰的边缘延伸,可以提升其延伸区域及附近区域的弯曲刚度,第二筋条围绕连接孔延伸,可以提升连接孔的周边位置的弯曲刚度,因此本实施例的上盖可以提升上盖的边缘区域的刚度,减少上盖的边缘区域的变形。
17、在一些实施例的上盖中,所述上盖的中间位置包括相对于所述法兰凸起的凸起部分,至少一个所述加强筋包括第三筋条,所述第三筋条的一端与所述凸起部分连接,另一端与所述第一筋条或第二筋条连接。
18、第三筋条连接于上盖的凸起部分与第一筋条之间,可以提升上盖在凸起部分与边缘部分的连接位置的弯曲刚度,从而进一步提升上盖的刚度、减少上盖的变形。
19、在一些实施例的上盖中,所述内盖体的基材包括热塑性材料,和/或,所述外盖体的材料包括热塑性材料。
20、内盖体的基材由热塑性材料制成,利于内盖体的基材在受热状态与外盖体熔接。外盖体由热塑性材料制成,相比于全部由复合材料制成的上盖,可以适当降低上盖材料的成本。在电池包热失控的过程中,外盖体的材料和内盖体的基材至少之一在高温高压气体的作用下能够迅速膨胀,形成发泡隔热层,利于避免热量迅速扩散至电池包周围区域。
21、在一些实施例的上盖中,所述内盖体的基材和/或所述外盖体的材料包括以下材料至少之一:pp、pa、pbt;和/或,所述复合材料的加强材料包括以下材料至少之一:玻璃纤维、碳纤维、滑石粉;和/或,所述复合材料还包括阻燃材料和/或增韧材料。
22、通过在复合材料中添加阻燃材料,可以提升上盖抵御热失控的能力,通过在复合材料中添加增韧材料,可以提升上盖的韧性。
23、在一些实施例的上盖中,所述内盖体的基材与所述外盖体的材料为相同材料。
24、内盖体的基材和外盖体的材料采用相同的材料有助于内盖体的基材和外盖体的材料更好地融合,利于进一步提升内盖体与外盖体的结合强度。
25、在一些实施例的上盖中,所述外盖体本体形成于所述内盖体的沿自身厚度方向的单侧或两侧。
26、外盖体本体在内盖体的沿自身厚度方向的每一侧均可以与内盖体形成熔接区域,利于使内盖体与外盖体之间具有足够的结合强度。对于热塑性材料材质的外盖体本体形成于内盖体的沿自身厚度方向的两侧的情况,内盖体的沿自身厚度方向的其中一侧的外盖体本体朝向电池包的内部,在电池包热失控的过程中,高温高压气体首先与外盖体本体接触,热塑性材料制成的外盖体本体在高温下能够迅速膨胀,形成前面提到的发泡隔热层。
27、在一些实施例的上盖中,所述外盖体本体完全包覆于所述内盖体的外表面。
28、对于本实施例的上盖,内盖体的沿自身厚度方向的两个端面的外侧和平行于自身厚度方向的各个侧面都包覆有外盖体本体,外盖体本体在内盖体的各个外表面均可以与内盖体形成熔接区域,利于使内盖体与外盖体之间具有足够的结合强度。
29、在一些实施例的上盖中,所述内盖体与所述外盖体形成多层结构,其中,每层所述内盖体的材料的厚度为0.05mm~50mm,和/或,每层所述外盖体的材料的厚度为0.05mm~50mm。
30、每层内盖体的材料的厚度和每层外盖体的材料的厚度可根据电池包的尺寸、成本和性能的需求具体确定。在上述取值范围内,上盖的各材料层厚度可适应通常的电池包的尺寸、成本和性能需求,通过合理匹配热塑性材料层和复合材料层的厚度,可使上盖同时具有较高的强度、刚度以及较低的成本。
31、本技术第二方面提供一种电池包,包括:
32、电池组;
33、箱壳;和
34、本技术第一方面所述的上盖,扣合连接于所述箱壳,所述电池组设置于所述箱壳和所述上盖形成的空间内。
35、本技术提供的电池包具有与本技术提供的上盖相同的优点。
36、本技术第三方面提供一种用电设备,包括本技术第二方面所述的电池包,所述电池包用于为所述用电设备提供电力。
37、本技术提供的用电设备具有与本技术提供的电池包相同的优点。
38、本技术第四方面提供一种根据本技术第一方面所述的上盖的制造方法,包括:将所述外盖体的材料以熔融状态作用于所述内盖体的表面,并凝固形成所述外盖体,以使所述外盖体本体的材料与所述内盖体的基材熔接。
39、本技术的上盖的制造方法中,通过将外盖体的材料以熔融状态作用于内盖体的表面,内盖体在与外盖体本体连接位置的基材在熔融状态的外盖体的材料的作用下也发生熔融,形成的上盖具有外盖体和内盖体的熔接区域,因此该制造方法具有与本技术提供的上盖相同的优点。
40、在一些实施例的上盖的制造方法中,所述外盖体的材料为热塑性材料,将所述外盖体的材料以熔融状态作用于所述内盖体的表面包括:将所述内盖体作为所述外盖体的注塑模具的芯模,然后向所述注塑模具的内腔注塑。
41、本实施例的上盖的制造方法中,通过注塑方式可加工出结构较为复杂的外盖体,并且内盖体本身作为注塑模具的一部分,当外盖体的材料完全冷却固化后,外盖体和内盖体即可相互熔接,并得到一体成形的上盖。
42、通过以下参照附图对本技术的示例性实施例的详细描述,本技术的其它特征及其优点将会变得清楚。
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