一种电池及包括该电池的用电装置的制作方法

本发明涉及电池，具体涉及一种电池及包括该电池的用电装置。

背景技术：

1、电池壳体不仅是电池的物理保护屏障，防止电池内部组件受到外界环境的影响（如湿度、灰尘、震动等），还确保电池在使用过程中的安全性。电池壳体通常由具有一定强度、耐腐蚀性和绝缘性能的材料制成，以满足电池在各种工作环境下的需求。特别是对于新能源汽车上用的动力电池，电池的安全性更是至关重要。

2、目前，金属深拉伸成型是制造电池壳体的重要成型方式之一，通过利用金属材料的可塑性，在特定的压力条件下，使材料进一步拉伸和变形，制成所需形状的工艺。深拉伸成型因其具有加工效率高、成本低、质量稳定等优点，被广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等领域。

3、为了保证金属在深拉伸过程中的加工性能，需要材料有一定的延展性和塑性变形能力，但是，深拉伸成型后的壳体厚度会变薄，材料的塑性形变能力高则会导致成型后的壳体发生变形的风险升高，从而影响电池的安全性。特别是通过深拉伸成型制造电池壳体时，壳体内的电芯在充放电的过程中会发生膨胀导致壳体发生变形的风险更大。若通过增大电池壳体的厚度提高壳体的强度，则可能会增加电池成本，电池自重升高降低电池的能量密度。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中难以平衡壳体成型加工性能、壳体抵御因电芯膨胀导致的变形风险的能力、以及电池能量密度这三种性能的不足，提供一种电池及包括该电池的用电装置。

2、为实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种电池，包括壳体和设于所述壳体内的电芯，所述壳体的材料包括钢，所述钢的组分包括ti、nb和cr，其中，以钢的总质量为基数，cr的质量百分含量≥16 wt.%；所述壳体包括侧壁和端壁，端壁包括位于侧壁两端的第一端壁和第二端壁，所述电芯两端包括靠近所述第一端壁的第一端面和靠近所述第二端壁的第二端面；所述第一端壁与所述侧壁一体成型；

3、所述壳体满足如下关系式：；

4、其中，a为所述第一端面到所述第一端壁的距离与所述第二端面到所述第二端壁的距离之和，单位为mm；

5、d为第一端壁的厚度，单位为mm；

6、b为以钢的总质量为基数，ti的质量百分含量，单位为wt.%；

7、c为以钢的总质量为基数，nb的质量百分含量，单位为wt.% 。

8、作为本发明的优选实施方案，所述壳体满足如下关系式：

9、。

10、作为本发明的优选实施方案，所述b+c的范围为0.2-0.8 wt.% 。

11、作为本发明的优选实施方案，所述b+c的范围为0.25-0.5 wt.% 。

12、作为本发明的优选实施方案，所述b的范围为0.05-0.2 wt.% 。

13、作为本发明的优选实施方案，所述c的范围为0.17-0.5 wt.% 。

14、作为本发明的优选实施方案，所述d的范围为0.15-1.2mm。

15、作为本发明的优选实施方案，所述a的范围为0.1-10mm。

16、作为本发明的优选实施方案，所述电池为圆柱电池。

17、作为本发明的优选实施方案，所述a的范围为0.5-10mm。

18、作为本发明的优选实施方案，所述电芯设有卷芯孔，所述电池满足如下关系式：；

19、其中，s为所述卷芯孔的面积，单位：mm2。

20、作为本发明的优选实施方案，所述电池为四棱柱电池。

21、作为本发明的优选实施方案，所述a的范围为0.1-8mm。

22、作为本发明的优选实施方案，所述壳体的长宽比不小于2时，所述b+c的范围为0.2-0.7 wt.% 。

23、作为本发明的优选实施方案，所述电芯包括正极极耳和负极极耳，所述正极极耳或负极极耳与所述壳体电连接，所述cr的质量百分含量为16-30 wt.% 。

24、作为本发明的优选实施方案，所述正极极耳和负极极耳均设置在所述电芯的第一端面或第二端面上，所述a的范围为0.5-10mm。

25、作为本发明的优选实施方案，所述正极极耳和负极极耳分别设置在所述电芯的第一端面和第二端面上，所述a的范围为0.2-8mm。

26、一种用电装置，包括如上所述的电池。

27、本发明的有益效果在于：

28、本发明通过控制壳体两端的端壁和电芯两端端面之间的距离之和a、第一端壁的厚度d以及ti和nb的含量b和c之间的关系，从而平衡壳体在成型过程中的加工性能与壳体抵御因电芯膨胀导致的变形风险能力，使得壳体既易于深拉伸加工成型，在壳体成型后又有一定的抵御变形能力，避免因为电芯在充放电过程中膨胀导致壳体变形，保证电池的安全。同时保证电池的能量密度不会过小，避免为了降低电池壳体的形变风险使a或d过大导致电池的能量密度降低。

技术特征：

1. 一种电池，包括壳体（1）和设于所述壳体（1）内的电芯（2），所述壳体（1）的材料包括钢，其特征在于，所述钢的组分包括ti、nb和cr，其中，以钢的总质量为基数，cr的质量百分含量≥16 wt.%；所述壳体（1）包括侧壁（13）和端壁，端壁包括位于侧壁（13）两端的第一端壁（11）和第二端壁（12），所述电芯（2）两端包括靠近所述第一端壁（11）的第一端面和靠近所述第二端壁（12）的第二端面；所述第一端壁（11）与所述侧壁（13）一体成型；

2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述壳体（1）满足如下关系式：

3. 根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述b+c的范围为0.2-0.8 wt.% 。

4. 根据权利要求3所述的电池，其特征在于，所述b+c的范围为0.25-0.5 wt.% 。

5. 根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述b的范围为0.05-0.2 wt.% 。

6. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述c的范围为0.17-0.5 wt.% 。

7.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述d的范围为0.15-1.2mm。

8.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述a的范围为0.1-10mm。

9.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述电池为圆柱电池。

10.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述a的范围为0.5-10mm。

11.根据权利要求9所述的电池，其特征在于，所述电芯（2）设有卷芯孔（21），所述电池满足如下关系式：；

12.根据权利要求1或2所述的电池，其特征在于，所述电池为四棱柱电池。

13.根据权利要求12所述的电池，其特征在于，所述a的范围为0.1-8mm。

14. 根据权利要求12所述的电池，其特征在于，所述壳体（1）的长宽比不小于2时，所述b+c的范围为0.2-0.7 wt.% 。

15. 根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述电芯（2）包括正极极耳和负极极耳，所述正极极耳或负极极耳与所述壳体（1）电连接，所述cr的质量百分含量为16-30 wt.% 。

16.根据权利要求15所述的电池，其特征在于，所述正极极耳和负极极耳均设置在所述电芯（2）的第一端面或第二端面上，所述a的范围为0.5-10mm。

17.根据权利要求16所述的电池，其特征在于，所述正极极耳和负极极耳分别设置在所述电芯（2）的第一端面和第二端面上，所述a的范围为0.2-8mm。

18.一种用电装置，其特征在于，包括如权利要求1-17任意一项所述的电池。

技术总结
本发明涉及电池技术领域，更具体地，涉及一种电池及包括该电池的用电装置，电池包括壳体和设于壳体内的电芯，壳体的材料包括钢，钢的组分包括Ti、Nb和Cr，其中，以钢的总质量为基数，Cr的质量百分含量≥16 wt.%；壳体包括侧壁和端壁，端壁包括位于侧壁两端的第一端壁和第二端壁，电芯两端包括靠近第一端壁的第一端面和靠近第二端壁的第二端面；壳体满足如下关系式：0.15≤a/[d×（b+c）]≤300。本发明通过控制壳体两端的端壁和电芯两端端面之间的距离之和a、第一端壁的厚度d以及Ti和Nb的含量b和c之间的关系，平衡壳体在成型过程中的加工性能与壳体抵御因电芯膨胀导致的变形风险能力。

技术研发人员：刘聪毅,张勇杰,齐彬伟
受保护的技术使用者：中创新航科技集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5