一种防护结构及包括其的电池壳体制造技术

本发明专利技术涉及一种防护结构及包括其的电池壳体。所述防护结构包括正泊松比区域和负泊松比区域，所述正泊松比区域由至少两层仅包括正泊松比蜂窝结构重复单元的正泊松比层构成，所述负泊松比区域由至少两层仅包括负泊松比蜂窝结构重复单元构成的负泊松比层构成，所述正泊松比区域和所述负泊松比区域由基于聚碳酸酯的材料形成。本发明专利技术的防护结构能够抵抗较高的应力并达到较高的能量吸收，可用于电池壳体。体。

【技术实现步骤摘要】
一种防护结构及包括其的电池壳体


[0001]本专利技术涉及防护结构。具体地，本专利技术涉及能够抵抗压力和冲击的防护结构及包括其的电池壳体。

技术介绍

[0002]目前，储能技术能推动世界能源清洁化、电气化和高效化，破解能源资源和环境约束，是实现全球能源转型升级的核心技术之一。锂离子电池因为其较高的储能密度和充放电性能而被广泛地用于新能源汽车的动力储能部件。然而，锂离子电池存在安全性防护问题。目前，电池盒的防护主要通过轻量化的刚性薄壳实现，尽管在防穿刺、防碰撞等方面具有一定的效果；但是，难以防止由于电池在电池箱内震荡、振动、冲撞等而造成电池从内部损坏破裂，从而导致起火爆炸等重大事故。因此，电池盒的柔性缓冲防护也是其重要需求。
[0003]为提升电池的防撞性能，整车及零部件行业对电池的包装装置进行了研究。
[0004]CN206225423U公开了一种电池箱和电动汽车。该电池箱的至少一侧设置有吸能部件和防撞部件，具体地，防撞部件为防撞梁或者由至少两层金属板形成的空心结构或U形槽结构，防撞部件设置在电池箱的最外围，吸能部件设置在防撞部件与箱体之间。防撞部件和吸能部件可以较好的吸收来自外界的撞击或挤压，较好地保护电池箱。但上述电池箱仍存在一定弊端：防撞部件与吸能部件均设置在电池箱的外围，且两层金属板形成的空心结构会占用较大的空间，直接增大了整个电池箱的体积和占用空间，在电池箱安装空间有限的情况下，导致了放置在电池箱中的成组电芯能量密度降低。
[0005]CN108832054A公开的一种变厚度蜂窝汽车电池包壳体结构，该结构包括侧壁、后端盖和前端盖。该壳体结构中引入了蜂窝芯夹层设计，在发生碰撞时夹层受压变形吸收碰撞能量，减少能量的传递。该技术方案中吸收碰撞能量有限，对电池包壳体壁厚有一定要求，然而对于薄壁的电池包壳体不适用。
[0006]因此，期望开发出一种用于锂离子电池的防护结构，其能够实现抵抗应力、缓冲与吸能的作用。

技术实现思路

[0007]本专利技术的一个目的是提供一种用于锂离子电池的的防护结构，其能够实现抵抗应力、缓冲与吸能的作用。
[0008]因此，在第一方面，本专利技术提供一种防护结构，其特征在于，包括结合在一起的至少一个正泊松比区域和至少一个负泊松比区域，所述正泊松比区域由至少两层仅包括正泊松比蜂窝结构重复单元的正泊松比层构成，所述负泊松比区域由至少两层仅包括负泊松比蜂窝结构重复单元构成的负泊松比层构成，所述正泊松比区域和所述负泊松比区域由基于聚碳酸酯的材料形成。
[0009]在第二方面，本专利技术提供制备上述防护结构的方法，其特征在于，包括：根据所述防护结构的结构设计，通过增材制造技术制备所述防护结构。
[0010]在第三方面，本专利技术提供一种电池壳体，其特征在于，包括上述防护结构。
[0011]在第四方面，本专利技术提供一种电池，其特征在于，包括上述电池壳体。
[0012]本专利技术的防护结构能够抵抗较高的应力并达到较高的能量吸收，可用于电池壳体。
附图说明
[0013]下面结合附图对本专利技术进行更详细地说明和解释，在附图中相同的附图标记表示相同的要素。
[0014]图1显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的正泊松比蜂窝结构的横截面示意图。
[0015]图2示意性显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的单层正泊松比层中正泊松比蜂窝结构的排列。
[0016]图3示意性显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的相邻两层正泊松比层的复合方式。
[0017]图4显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的负泊松比蜂窝结构的横截面示意图。
[0018]图5示意性显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的单层负泊松比层中负泊松比蜂窝结构的排列。
[0019]图6示意性显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的相邻两层负泊松比层的复合方式。
[0020]图7示意性显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的各层排列方法，其中，a为4N4C型，b为2N2C型。
具体实施方式
[0021]现在参考附图以说明的目的而非限制地描述本专利技术的一些具体实施方式。
[0022]在第一方面，本专利技术提供一种防护结构，其特征在于，包括结合在一起的至少一个正泊松比区域和至少一个负泊松比区域，所述正泊松比区域由至少两层仅包括正泊松比蜂窝结构重复单元的正泊松比层构成，所述负泊松比区域由至少两层仅包括负泊松比蜂窝结构重复单元构成的负泊松比层构成，所述正泊松比区域和所述负泊松比区域由基于聚碳酸酯的材料形成。
[0023]图1显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的正泊松比蜂窝结构的横截面示意图。
[0024]如图1所示，所述正泊松比蜂窝结构包括长度为a的上壁和下壁以及长度为b的4个侧壁，两个相邻侧壁夹角为α，平行于底边的对角线长度为c，这里a、b和c是指壁厚中位长度。
[0025]优选地，对于所述正泊松比蜂窝结构，上壁和下壁的长度a在3
‑
5mm范围内，平行于底边的对角线长度c在7
‑
10mm范围内，两个相邻侧壁夹角α在118
‑
140
°
范围内。
[0026]优选地，对于所述正泊松比蜂窝结构，所述上壁、下壁和侧壁的厚度t在0.8
‑
1.2mm范围内。
[0027]图2示意性显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的单层正泊松比层中正泊松比蜂窝结构的排列。
[0028]优选地，在所述正泊松比层中，所述正泊松比蜂窝结构重复单元通过连接壁相连。
[0029]优选地，在所述正泊松比层中，所述连接壁的长度l在3
‑
5mm范围内，更优选地，所述连接壁的长度l与上壁、下壁的长度a相同。
[0030]优选地，在所述正泊松比层中，所述连接壁的厚度在0.8
‑
1.2 mm范围内，更优选地，连接壁的厚度与所述上壁、下壁和侧壁的厚度相同。
[0031]优选地，所述正泊松比层具有至少4个正泊松比蜂窝结构重复单元。
[0032]优选地，所述正泊松比区域由2
‑
6层正泊松比层构成。
[0033]优选地，所述至少两层正泊松比层具有相同结构，相邻两层中一层的上壁与另一层的下壁完全叠合，如图3所示。
[0034]图4显示了根据本专利技术一些实施方式的防护结构的负泊松比蜂窝结构的横截面示意图。
[0035]如图4所示，所述负泊松比蜂窝结构包括长度为c
’
的上壁和下壁以及长度为b
’
的4个侧壁，两个相邻侧壁夹角为α
’
，平行于底边的对角线长度为a
’
，这里a
’
、b
’
和c
’
是指壁厚中位长度。
[0036]优选地，对于所述负泊松比蜂窝结构，上壁和下壁的长度c
’
在7
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防护结构，其特征在于，包括结合在一起的至少一个正泊松比区域和至少一个负泊松比区域，所述正泊松比区域由至少两层仅包括正泊松比蜂窝结构重复单元的正泊松比层构成，所述负泊松比区域由至少两层仅包括负泊松比蜂窝结构重复单元构成的负泊松比层构成，所述正泊松比区域和所述负泊松比区域由基于聚碳酸酯的材料形成。2.根据权利要求1所述的防护结构，其特征在于，在所述正泊松比蜂窝结构中，上壁和下壁的长度a在3
‑
5mm范围内，平行于底边的对角线长度c在7
‑
10mm范围内，两个相邻侧壁夹角α在118
‑
140
°
范围内，所述上壁、下壁和侧壁的厚度t在0.8
‑
1.2mm范围内。3.根据权利要求2所述的防护结构，其特征在于，在所述正泊松比层中，所述正泊松比蜂窝结构重复单元通过连接壁相连，所述连接壁的长度l在3
‑
5mm范围内，优选地，所述连接壁的长度l与上壁、下壁的长度a相同。4.根据权利要求3所述的防护结构，其特征在于，在所述正泊松比层中，所述连接壁的厚度在0.8
‑
1.2 mm范围内，优选地，连接壁的厚度与所述上壁、下壁和侧壁的厚度相同。5.根据权利要求1至4中任一项所述的防护结构，其特征在于，所述正泊松比层具有至少4个正泊松比蜂窝结构重复单元。6.根据权利要求1至5中任一项所述的防护结构，其特征在于，所述至少两层正泊松比层具有相同结构，相邻两层中一层的上壁与另一层的下壁完全叠合。7.根据权利要求1至6中任一项所述的防护结构，其特征在于，在所述负泊松比蜂窝结构中，上壁和下壁的长度c
’
在7
‑
10mm范围内，平行于底边的对角线长度a
’
在3
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5mm范围内，两个相邻侧壁夹角α
’
在118
‑
140
°
范围内，所述上壁、下壁和侧壁的厚度t

【专利技术属性】
技术研发人员：王伊芳，林飞，乔杰，严彪，严鹏飞，张雪霞，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：