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1、多层防形变锂电池外壳的优化设计摘要：本文通过分析锂电池外壳单层结构的不足与问题，针对性地提出了一 种具有双层结构的锂电池外壳，可有效地抗外部冲击，起到较好的保护效果。关键词：多层、形变、电解液、外壳、锂电池引言锂电池外壳是专门用来保护锂离子电池的保护壳，能起到保护的作用，主要 是为了保护电池内部材料。一般锂离子电池外壳有不锈钢、铝、铝塑膜等，铝壳 锂离子电池是目前液态锂离子电池的主流，几乎应用于锂离子电池涉及到的所有 领域。1、目的现有锂电池的多采用单层外壳，保护效果有限，当收到较大挤压冲击时，很 容易会破坏外壳，其内的电解液会泄漏对环境产生污染。2、锂电池外壳的作用锂离子电池外壳能提高锂离子
2、电池的高、低温性能；能抑制电池极化，从而 减少热效应，提高倍率性能；能降低电池内阻，并明显降低循环过程的动态内阻 增幅；保护集流体不被电解液腐蚀，提高电池的循环寿命。3、锂电池外壳结构介绍锂电池外壳为双层设置，包括储液壳和保护壳。储液壳设于保护壳内，内装 有电解液，且储液壳上设有正极柱和负极柱，正极柱和负极柱穿设保护壳且固接 于其上。保护壳与储液壳之间设有用于降低外部冲击的缓冲机构和用于防止电解液外 泄的保护机构。缓冲机构包括设于所述保护壳上的缓冲弹簧和用于带动缓冲弹簧 扭转缓冲的扭转导向组件。通过缓冲机构的设置，当保护壳收到冲击时，缓冲弹 簧会产生形变，通过缓冲弹簧形变来吸收冲击力，避免冲击
3、力直接破坏保护壳， 从而实现抵抗外部冲击，提高外壳保护能力的效果。扭转导向组件包括导向壳座、螺旋槽、导向盘、钢珠、抵接台及转动件。导 向壳座固接于保护壳上，螺旋槽开设于导向壳座内壁上且设有多条。导向盘设于 导向壳座内，其侧壁上开设有嵌设槽，嵌设槽 内设有压簧，钢珠设于嵌设槽内 压簧一端抵接于钢珠上，另一端固接于嵌设槽底部。钢珠与螺旋槽配合并沿螺旋 槽滚动，导向盘的底部设有凸台，凸台上有用于连接缓冲弹簧的连接孔，缓冲弹 簧的一端插设于连接孔内，另一端固接于导向壳座底部。通过扭转导向组件的设 置，将保护壳受到的冲击力不仅转化为缓冲弹簧的纵向形变，同时转化为轴向的 扭转形变，进一步吸收外部对外壳的冲
4、击挤压力，保护外壳免受破坏，进一步提 高外壳的抗冲击的保护能力。保护壳的壳壁内部中空，且壳壁内壁设置多个用于缓冲支撑的支撑杆。通过 中空和支撑杆的设置，采用多层设置，提高保护壳的抗形变能力，避免受到挤压 冲击时直接产生局部大幅形变，以至直接挤压到储液壳，导致储液壳形变产生破 坏以导致电解液外泄。保护机构包括接触空气会膨胀的密封胶和用于吸收外泄的电解液的吸收组件 密封胶设于保护壳的壳壁内。通过密封胶的设置，当保护壳破损时，密封胶接触 空气会膨胀堵塞破损处，避免电解液外泄到外界。吸收组件包括设于保护壳和储 液壳之间的吸收壳、吸盘、棉条、弧形罩及抵压弹簧。吸盘吸附于储液壳的外壁 上，弧形罩罩设于棉条
5、上，抵压弹簧一端抵接于弧形罩底部，另一端抵接于吸收 壳底部。吸收壳上设有容许电解液进入的吸收孔，弧形罩侧壁上设有与吸收孔相 通的侧槽孔。通过棉条的设置，能够吸收外泄的电解液，阻止电解液外泄到外界 同时通过弧形罩和抵压弹簧的设置，避免保护壳形变挤压较大时，将棉条内的电 解液直接挤压流出，保证机构的可靠性。图一（储液壳 1 、保护壳2）4、工作原理当电池受到外界挤压时，缓冲弹簧和支撑杆会产生反向抵抗力，阻挡外壳形 变。同时，当外力较大时，保护壳内的支撑杆会发生形变，同时挤压导向壳座， 导向盘在挤压力的作用下，其上的钢珠沿螺旋槽滑动，带动导向盘旋转，导向盘 带动其上的缓冲弹簧扭转形变，同时，缓冲弹簧
6、也产生轴向的高度形变，缓冲弹 簧的形变来降低以至消除外接冲击。当外界的挤压力过大或者局部受到破坏时， 保护壳受到破坏，密封胶会与空气接触膨胀，从而堵塞上损坏的部位，防止电解 液外泄。同时棉条会吸收流出的电解液，进一步避免电解液漏出。此外，当挤压 力依旧存在时，弧形罩会克服抵压弹簧的压力，完全将扣接在棉条外，避免棉条 液直接受到挤压，使电解液始终保留在棉条中。5、总结随着实际应用的需要，对电池的能量密度、安全和循环寿命提出了更高的要求。而作为电池保护壳，提高电池壳体结构件的强度和散热性能，是提升电池性能的重要途径之一。本文介绍的多层防形变锂电池外壳通过采用多层设置，并设 置缓冲机构、密封胶、棉条、橡胶块等，具有抗外部冲击、有较好的保护效果， 为锂电池外壳的抗压技术做出了贡献。参考文献1.毛占稳，刘宇强锂离子电池壳优化分析J.电源技术,2016.2.李玮,潘勇,张敏捷,周兆锋,堵艳艳,惠建科.镍-钴合金镀钢带及其制成的锂电池钢壳的耐腐蚀性能J.材料保护,20122.3.张智贤，阴育新铝壳锂离子电池壳体腐蚀的研究J.天津科技,2016.
