CN101772855B - 用于电池组的单体电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电池组的单体电池以及用于制造所述单体电池的方法，所述单体电池包括一设置在单体电池壳体内的电极叠层体(1)。各个电极、优选电极箔(3)与导耳(5)导电地连接，其中，至少具有不同极性的电极通过隔离件(4)、优选通过隔离箔彼此绝缘地分隔开。具有相同极性的导耳(5)彼此导电地连接，以形成极。所述极的导耳(5)导电地彼此压装和/或焊接在一起，并且与单体电池的导电的平的侧部(8)导电地连接。

Description

用于电池组的单体电池及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于电池组的单体电池，所述单体电池包括一设置在单体电池壳体内的电极叠层体，所述电极叠层体的各个电极、优选电极箔与导耳(Stromableiterfahnen)导电地连接，其中，至少具有不同极性的电极通过隔离件、优选通过隔离箔彼此绝缘地分隔开，在所述单体电池中，具有相同极性的导耳彼此导电地连接，以形成极；此外，本发明还涉及一种根据权利要求12的前序部分所述的用于制造所述单体电池的方法；所述单体电池及其制造方法例如用于能源技术，在此特别是用于至少支持电池驱动的车辆技术，这被认为是已知的。
背景技术
特别是在用于低度混合动力车辆的、有利地设计成扁平型单体电池的锂离子电池中，涂敷有起电化学作用的材料的铝箔和铜箔用作电极箔。所述电极箔彼此堆叠成电极叠层体，其中，各个电极箔通过优选同样设计成箔的隔离件彼此空间隔离和电隔离。电极箔与外部的接触借助于焊接在电极箔上的导耳来实现，所述导耳必须穿过单体电池壳体。因为单体电池的单体电池壳体通常由金属、优选铝制成，所以导耳此外必须在穿过区域电绝缘。单体电池壳体在穿过区域的密封仅能非常困难地且非常复杂地制造。特别是，所述问题不仅涉及抗挤压强度而且还涉及防潮。因此，湿气进入一直是一个需要非常复杂地解决的非常困难的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种改进的用于电池组的单体电池以及改进的用于制造所述单体电池的方法，这特别是克服了现有技术中存在的缺点，并且尽可能降低了制造成本。
关于用于电池组的单体电池，根据本发明，所述目的通过在权利要求1中给出的特征来实现。关于用于制造电池组的单体电池的方法，根据本发明，所述目的通过在权利要求12中给出的特征来实现。
本发明有利的改进方案是从属权利要求的对象。
在根据权利要求1所述的本发明的单体电池中，在没有复杂的密封措施的情况下，通过所提出的电池组的单体电池的电极箔的导耳的接触可以将电的极从单体电池的内部引到外部。在此，所述接触特别是借助于通焊(Durchschweiβen)相关的外侧部来实现，以便使位于内部的电极箔与外部接触。
以特别的方式，各个电极箔的、向电极叠层体的外部延伸的边缘区域用作导耳，由此省去了电极箔与导耳的复杂接触。同时，这种类型的接触能够至少非常可靠地防止很多特别是外部的影响，例如撞击或振动。
以特别的方式，特别是在双极单体电池中，直接与单体电池壳体的相对设置的外侧部、特别是平的侧部进行接触，其中，外侧部、特别是平的侧部彼此电绝缘。以这种方式，具有同一极性的导耳直接与特别是扁平型单体电池的单体电池壳体的外侧部、优选平的侧部焊接和/或压装在一起，其中，具有不同极性的外侧部彼此电绝缘。
通过将电极叠层体布置于在边缘侧环绕的、特别是电绝缘的框架中，可以以有利的方式省去附加的绝缘装置。此外，使得单体电池的操作变得更加容易或者以更为安全的方式设计。
在本发明的一种改进方案中，在单体电池壳体的两个导电的平的侧部之间设置有一在边缘侧环绕的且电绝缘的框架，所述框架具有两个彼此绝缘的且彼此间隔开的材料凹部(Materialrücknahmen)。在所述材料凹部中分别设置有具有同一极性的导耳。以有利的方式，所述材料凹部的在电极的堆叠方向上测量得到的净高度小于或等于未受影响地彼此堆叠的相关导耳的相应高度，并且所述材料凹部的沿平行于电极箔的平的侧部测量得到的深度大于或等于相关导耳的相应长度。由此，导耳可靠地固定在材料凹部中并且特别是在框架和外侧部/平的侧部之间紧密连接时能够导电地利用所述外侧面/平面压装。
根据本发明的一种有利的改进方案，在单体电池壳体和在电极叠层体上的“+”或“-”极之间的电连接只有在组装单体电池壳体期间以及特别是在组装单体电池壳体之后才从外部通过焊接工艺和/或压制工艺形成，以优选的方式借助于激光焊接法形成。
以特别的方式，在焊接工艺中部分地熔融相关的外侧部的壳体壁以及进一步沿深度方向部分地熔融电极叠层体的导耳，由此可以形成材料配合/锁合(stoffschlüssig)连接。
根据本发明的一种有利的改进方案，在电极的堆叠方向上观察，焊缝包括全部导耳，或者所述焊缝穿过所述全部导耳。
根据本发明的一种改进方案，在电极的堆叠方向上观察，焊缝不仅包括全部导耳而且还包括单体电池的单体电池壳体的相应的导电外侧部，或者所述焊缝穿过所述全部导耳和外侧部。
在本发明的一种有利的改进方案中，单体电池壳体——特别是铝壳体——的相应的平的侧部与作为极的铜箔的连接可以通过***由附加材料——例如镍——制成的箔来改善。
根据本发明的一种有利的改进方案，只有在最终焊接过程结束后，所述极才接通到单体电池壳体的相应的外侧部、特别是平的侧部上。
通过一项或多项所述措施，可以以较低的生产成本简化单体电池壳体的结构，可以提高抗振性并从而提高稳定性、耐用性以及由此还提高应用多样性，并特别是还通过现在能够变化的接触位置，可以更好地使用电池箱内的空间。特别是还通过简化的接触方法减少了废品。此外，通过在封闭的单体电池上的简单接触可以显著地使单体电池的制造变得容易。此外，通过导耳的材料配合接触改善了载流量。因为不存在极的接触穿过，所以没有降低单体电池的单体电池壳体的气密性(Druckdichtigkeit)。与此相关，在湿气进入方面，单体电池壳体内部的密封性得到改善。
附图说明
下面参考附图详细阐述本发明的实施例，其中：
图1示意性示出扁平型单体电池的电极叠层体的剖视图，
图2示意性示出根据图1的扁平型单体电池的电极叠层体的整体视图，
图3示意性示出根据图1的电极叠层体的剖视图，所述电极叠层体设置在一框架中，
图4示意性示出根据图3的设置在框架中的电极叠层体的整体视图，
图5示意性示出根据图3的设置在框架中的电极叠层体的剖视图，两个平的侧部设置在所述框架上，
图6示意性示出根据图5的设置在框架中的电极叠层体的边缘区域的放大图，两个平的侧部设置在所述框架上，
图7示意性示出根据图6的设置在框架中的电极叠层体的边缘区域以及一形成的焊缝的放大图，两个平的侧部设置在所述框架上，
图8示意性示出扁平型单体电池的整体视图。
具体实施方式
相应的部件在所有附图中具有相同的附图标记。
图1示出了在图5至图8中详细示出的扁平型单体电池2的电极叠层体1的剖视图。在此，具有不同极性的电极箔3——特别是铝箔和/或铜箔和/或由金属合金制成的箔——在中央区域彼此堆叠，并且所述电极箔3借助于隔离件4——特别是隔离箔——彼此电绝缘。
在电极箔3的从电极叠层体1的中央区域伸出的边缘区域中，即在导耳5中，具有相同极性的电极箔3彼此电连接。在此，导耳5导电地相互压装和/或焊接在一起，并且形成电极叠层体1的极。
图2以整体视图示出了根据图1所示的扁平型单体电池2的电极叠层体1。
图3示出了根据图1所示的电极叠层体1的剖视图，其中，电极叠层体1设置于在边缘侧围绕电极叠层体1的框架6中。框架6具有两个彼此间隔开的材料凹部7，所述材料凹部7设计成使得，由导耳5形成的极设置在材料凹部7中。材料凹部7的净高度h设计成使得，所述净高度等于或者小于未受影响地彼此堆叠的导耳5的相应高度。材料凹部7的深度t等于或者大于导耳5的相应长度。框架6优选由电绝缘的材料制成，从而由导耳5形成的、具有不同极性的极彼此电绝缘，并能够以有利的方式省去用于电绝缘的附加装置。
图4示出了根据图3的设置在框架6中的电极叠层体1的整体视图。
图5示出了根据图3的设置在框架6中的电极叠层体1的剖视图，其中，两个平的侧部8设置在框架6上。平的侧部8的固定以未详细示出的方式通过将平的侧部8粘合和/或接合(
Figure GPA00001016850300051
)到框架6中的未详细示出的环形槽中来实现。由此，框架6和平的侧部8形成单体电池壳体，用于防止颗粒、湿气进入电极叠层体1并且保护电极叠层体1免受机械影响。
由导耳5形成的极压靠在平的侧部8上，从而导耳5的电势施加到借助于框架6彼此电绝缘的平的侧部8上。
在本发明的一种改进方案中，可以在例如由铜制成的极和例如由铝制成的平的侧部8之间附加地***一未详细示出的、例如由镍制成的箔，以便在极和平的侧部8之间实现改善的连接。
此外，在本发明的一种设计方案中，可以在极和平的侧部8之间设置一电绝缘箔(未详细示出)，或者在平的侧部8的一侧设计电绝缘层，从而极与平的侧部8的电接触只有在平的侧部8与极焊接时才形成，如图7所示。
图6示出了根据图5的设置在框架6中的电极叠层体1的边缘区域的放大图，两个平的侧部8设置在框架6上。
图7示出了根据图6的设置在框架6中的电极叠层体1的边缘区域的放大图，两个平的侧部8设置在框架6上。在此，例如借助激光束或者其它焊接工艺，在由导耳5形成的极中从外部穿过平的侧部8在电极箔3的堆叠方向上如此形成焊缝S，使得通过部分熔融平的侧部8和导耳5的材料而在平的侧部8和对应的极之间形成材料配合连接并进而形成电接触。
在压装和焊接根据图1所示的导耳5时，与电绝缘箔在极和平的侧部8之间的布置无关地形成焊缝S以用于使极与平的侧部8电接触，以便通过材料配合连接确保稳定的载流量，并且确保将电极叠层体1固定在单体电池壳体的内部。
图8示出了扁平型单体电池2的整体视图，其中，借助虚线示意性示出焊缝9的布置。在本发明的一种改进方案中，为了平的侧部8与极的材料配合连接，还可以使用多个局部设置的焊缝S来代替连续焊缝S，或者借助点焊接工艺，在电极箔3的堆叠方向上从外部穿过平的侧部8在由导耳5形成的极上形成多个焊点(未详细示出)。

Claims (18)

1.一种用于电池组的单体电池，所述单体电池包括一设置在单体电池壳体内的电极叠层体(1)，所述电极叠层体的各个电极与导耳(5)导电地连接，其中，至少具有不同极性的电极通过隔离件(4)彼此绝缘地分隔开，在所述单体电池中，具有相同极性的导耳(5)彼此导电地连接，以形成极，其特征在于，所述电极是电极箔(3)，所述极的导耳(5)导电地彼此压装和／或焊接在一起，所述单体电池壳体具有两个导电的平的侧部(8)和一设置在所述两个导电的平的侧部之间的、在边缘侧环绕的、电绝缘的框架(6)，所述框架(6)具有两个彼此绝缘的且彼此间隔开的材料凹部(7)，在所述材料凹部(7)中分别设置有具有同一极性的导耳(5)，其中，所述材料凹部(7)的在所述电极箔(3)的堆叠方向测量得到的净高度(h)小于或等于未受影响地彼此堆叠的相关导耳(5)的相应高度，并且所述材料凹部的沿平行于电极箔(3)的平的侧部测量得到的深度(t)大于或等于相关导耳(5)的相应长度，分别具有同一极性的导耳(5)分别与单体电池壳体的所述两个导电的平的侧部中的导电区域导电地连接，并且两个分别具有不同极性的所述导电区域彼此电绝缘。
2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述导耳(5)是各个电极箔(3)的、向电极叠层体(1)的外部延伸的边缘区域。
3.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述电极箔(3)是铜箔和／或铝箔或由金属合金制成的箔。
4.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，具有不同极性的区域分别是扁平型单体电池(2)的单体电池壳体的平的侧部(8)。
5.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，具有极性的导耳(5)直接地与单体电池壳体的导电的平的外侧部焊接和／或压装在一起，并且具有不同极性的外侧部彼此电绝缘。
6.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，具有极性的导耳(5)直接地与扁平型单体电池(2)的单体电池壳体的导电的平的外侧部焊接和／或压装在一起，并且具有不同极性的外侧部彼此电绝缘。
7.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，在所述电极箔(3)的堆叠方向上观察，焊缝(S)包括全部导耳(5)，或者所述焊缝穿过所述全部导耳。
8.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，在所述电极箔(3)的堆叠方向上观察，焊缝(S)包括全部导耳(5)和单体电池的相应的导电外侧部，或者所述焊缝穿过所述全部导耳和所述导电外侧部。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的单体电池，其特征在于，所述隔离件(4)是隔离箔。
10.一种用于制造电池组的单体电池的方法，在所述单体电池中，在单体电池壳体内部设置有电极叠层体(1)，所述电极叠层体的各个电极与导耳(5)导电地连接，其中，电极通过隔离件(4)彼此绝缘地分隔开，在所述方法中，具有相同极性的导耳(5)彼此导电地连接，以形成极，其特征在于，所述电极是电极箔(3)，所述极的导耳(5)导电地彼此压装和／或焊接在一起，所述单体电池壳体配设有两个导电的平的侧部(8)，在所述两个导电的平的侧部之间安装有一在边缘侧环绕的电绝缘的框架(6)，在所述框架(6)中设置有两个彼此绝缘的且彼此间隔开的材料凹部(7)，在所述材料凹部(7)中分别***有具有同一极性的导耳(5)，其中，所述材料凹部(7)的在所述电极箔(3)的堆叠方向上测量得到的净高度(h)选择为小于或等于未受影响地彼此堆叠的相关导耳(5)的相应高度，并且所述材料凹部的沿平行于电极箔(3)的平的侧部测量得到的深度(t)选择为大于或等于相关导耳(5)的相应长度，分别具有同一极性的导耳(5)与单体电池壳体的外侧部的导电区域导电地连接，且两个分别具有不同极性的区域彼此电绝缘。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，选择各个电极箔(3)的、向电极叠层体(1)的外部延伸的边缘区域作为所述导耳(5)。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，选择铜箔和／或铝箔或由金属合金制成的箔作为所述电极箔(3)。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，分别选择扁平型单体电池(2)的单体电池壳体的平的侧部(8)作为具有不同极性的区域。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，具有极性的导耳(5)直接地与单体电池壳体的导电的平的外侧部焊接和／或压装在一起，并且具有不同极性的外侧部彼此电绝缘。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，具有极性的导耳(5)直接地与扁平型单体电池(2)的单体电池壳体的导电的平的外侧部焊接和／或压装在一起，并且具有不同极性的外侧部彼此电绝缘。
16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述电极箔(3)的堆叠方向上观察，全部导耳(5)通过焊缝(S)彼此同时焊接在一起，或者，在所述电极箔(3)的堆叠方向上观察，全部导耳(5)通过焊缝(S)以穿过所述全部导耳的方式彼此焊接在一起。
17.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在所述电极箔(3)的堆叠方向上观察，全部导耳(5)和单体电池的相应的导电外侧部通过焊缝(S)彼此同时焊接在一起，或者，在所述电极箔(3)的堆叠方向上观察，全部导耳(5)和单体电池的相应的导电外侧部通过焊缝(S)以穿过所述全部导耳和外侧部的方式彼此焊接在一起。
18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述隔离件(4)是隔离箔。
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