CN104488108A - 蓄电池单池和用于封闭蓄电池单池的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种蓄电池单池（10），其具有单池壳体（12）、两个电极、电解质材料以及两个电触点，所述单池壳体具有壳体容器（14）和壳体盖（16）；所述两个电极布置在所述壳体容器（14）的内部区域中；所述电解质材料布置在所述壳体容器（14）的内部区域中并且包围所述电极；所述两个电触点分别与所述电极其中之一电耦接并且从所述壳体容器（14）的内部区域穿过所述壳体盖（16）延伸到所述单池壳体（12）的外部的区域中，其中所述壳体盖（16）在外棱边上具有搭接区域（18），所述壳体盖（16）和所述壳体容器（14）的边缘区域彼此平行地布置在所述搭接区域中，其中在所述搭接区域（18）中形成卷边缝（20），以便封闭所述单池壳体（12）。
Description
技术领域
本发明涉及一种蓄电池单池，所述蓄电池单池具有单池壳体、两个电极、电解质材料以及两个电触点，所述单池壳体具有壳体容器和壳体盖；所述电极布置在壳体容器的内部区域中；所述电解质材料布置在壳体容器的内部区域中并且包围电极；所述电触点分别与其中一个电极电耦接并且从壳体容器的内部区域穿过壳体盖延伸到单池壳体的外部的区域中。
此外，本发明涉及一种用于封闭蓄电池单池的方法，其中所述蓄电池单池具有单池壳体、两个电极、电解质材料以及两个电触点，所述单池壳体具有壳体容器和壳体盖；所述电极布置在壳体容器的内部区域中；所述电解质材料布置在壳体容器的内部区域中并且包围电极；所述电触点分别与其中一个电极电耦接并且从壳体容器的内部区域穿过壳体盖延伸到单池壳体的外部的区域中。
背景技术
蓄电池单池是电化学能量存储器和能量转换器。在蓄电池放电时存储的化学能通过电化学反应转化成电能。所述电能能够被与蓄电池电耦接的用电器使用。
在机动车中蓄电池此外用于为前照灯、车上电器和用于起动内燃机的起动器供应电流。在电动车或者混合动力车中，蓄电池附加地用作用于机动车电驱动的能量存储器。
在机动车中使用的蓄电池（例如锂离子电池）由于体积效率经常具有棱柱形状。平板压制的线圈位于壳体的内部中，所述线圈由铝箔、铜箔以及两个用作隔膜的塑料或者陶瓷箔卷成。在此，以反应的阴极或者阳极材料涂覆所述铝箔和铜箔。在引入线圈之后并且在气密性地封闭之前以液态电解质充满所述壳体。
线圈的阴极和阳极箔不是精确配合，而是轻微地彼此错开放置，以便实现两个薄膜的电接触。因此，在各个薄膜上在线圈的一个敞开的窄面上获取负电压、在另一个对置的窄面上获取正电压。以焊接的由铜和/或铝制成的条形板件、所谓的电流集电极实现突出的薄膜条的接触。蓄电池的单池壳体通常具有例如由铝或者不锈钢制成的壳体容器和壳体盖。在上述电流集电极在单池壳体的内部中接触时和在穿过所述壳体向外实施电路时需要注意不同的方面。因此，电路首先必须对金属单池壳体电绝缘。此外，必须保证通过单池壳体实施电流的密封性。尤其必须避免例如位于单池壳体中的电解质材料溢出到环境中。此外，所述单池壳体应该能够承受作用到单池壳体上的机械负荷（主要是通过多个蓄电池单池夹紧成电池组件产生的内部压力和压紧力）而没有其他损害。因为在机动车中使用大量的蓄电池单池，对于单池壳体的密封以及对于承受在壳体容器对壳体盖的交接点处的机械负荷的成本低廉的解决方案是值得期望的。
在已知的蓄电池单池中，借助激光焊缝来连接壳体容器和壳体盖。所述激光焊缝在此也承担密封单池壳体的功能。对于激光焊缝的问题在于，在焊接过程中能够出现所谓的焊缝（焊接凸起）。该焊缝妨碍蓄电池单池彼此配合的贴靠。由于蓄电池单池的外表面不完全平整地彼此贴靠的事实，不能够保证蓄电池单池正确地装配成电池组件。此外，单池壳体能够通过由焊接过程产生的热作用而变形。该变形对蓄电池单池的装配产生附加地不利的影响。
发明内容
本发明因此提供了一种蓄电池单池，所述蓄电池单池具有单池壳体、两个电极、电解质材料以及两个电触点，所述单池壳体具有壳体容器和壳体盖；所述电极布置在壳体容器的内部区域中；所述电解质材料布置在壳体容器的内部区域中并且包围电极；所述电触点分别与其中一个电极电耦接并且从壳体容器的内部区域穿过壳体盖延伸到单池壳体的外部的区域中，其中壳体盖在外棱边上具有搭接区域，壳体盖和壳体容器的边缘区域彼此平行地布置在所述搭接区域中，其中在搭接区域中形成卷边缝，以便封闭所述单池壳体。
此外，本发明提供了一种用于封闭蓄电池单池的方法，其中所述蓄电池单池具有单池壳体、两个电极、电解质材料以及两个电触点，所述单池壳体具有壳体容器和壳体盖；所述电极布置在壳体容器的内部区域中；所述电解质材料布置在壳体容器的内部区域中并且包围电极；所述电触点分别与其中一个电极电耦接并且从壳体容器的内部区域穿过壳体盖延伸到单池壳体的外部的区域中，其中壳体盖如此布置在壳体容器上，从而使得壳体盖的外棱边和壳体容器的边缘区域彼此平行地布置在所述搭接区域中，并且其中通过壳体盖和壳体容器的卷边在搭接区域中形成卷边缝，以便封闭所述单池壳体。
在本发明的意义中，壳体盖和壳体容器的卷边理解为壳体盖和壳体容器彼此共同弯曲。
不同于焊接过程，通过在搭接区域中卷边不会产生缝或者凸起。因此，蓄电池单池的外表面在多个蓄电池单池夹紧成电池组件时能够平整地彼此贴靠。这实现了电池组件的正确装配。
此外，在卷边过程中不产生能够导致单池壳体变形的相关的热量。由此附加地保证了蓄电池单池的外表面能够完全平整地彼此贴靠。
此外，卷边缝具有高的机械稳定性。由此能够由蓄电池单池承受高的机械负荷，而不损害在壳体容器和壳体盖之间的连接。此外，能够非常简单和成本低廉地制造所述卷边缝。
当通过壳体盖和壳体容器的卷边在搭接区域中形成卷边缝时是尤其优选的。
在搭接区域中，壳体盖和壳体容器基本上彼此平行地布置。在此，通过壳体盖和壳体容器在搭接区域中共同的弯曲产生所述卷边缝。因此能够可靠地封闭在壳体容器和壳体盖之间的接口。
在另一种实施方式中，在壳体盖和壳体容器之间至少在搭接区域中布置有塑料层。
通过塑料层夹紧在壳体盖和壳体容器之间能够更好和更可靠地密封蓄电池单池。因此能够例如避免位于蓄电池单池中的电解质材料从蓄电池单池中溢出。
根据另一种实施方式，由壳体容器的一部分形成卷边缝的外部包覆面。
在该实施方式中，通过壳体盖和壳体容器的卷边沿壳体盖中心的方向或者说沿壳体盖的方向形成卷边缝。在此卷边缝在搭接区域中构成。
在另一种实施方式中，由壳体盖的一部分形成卷边缝的外部包覆面。
在该实施方式中，通过壳体盖和壳体容器的卷边沿背离壳体盖中心的方向或者说沿壳体容器的方向产生卷边缝。壳体容器优选如此弯曲，从而多个蓄电池单池的外表面能够齐平地彼此贴靠。
根据另一种实施方式，卷边缝的外部包覆面基本上与单池壳体的侧面的壳体壁对齐。
与是否通过壳体盖和壳体容器的卷边沿壳体盖中心的方向或者沿背离壳体盖中心的方向制造卷边缝无关，保证卷边缝的外部包覆面与单池壳体的侧面的壳体壁对齐。由此保证蓄电池单池的外表面彼此完全平整地贴靠。这实现了蓄电池单池正确地装配成电池组件。
在另一种实施方式中，在壳体盖中与卷边缝相邻地构造翻边。
通过所述翻边能够再次加固卷边缝并且进而实现在壳体盖和壳体容器之间的连接。因此得出蓄电池单池的提高的稳定性和可靠性。
在所述方法的一种优选的实施方式中，在将壳体盖布置在壳体容器上之前至少在搭接区域中将塑料层如此布置在壳体盖和/或壳体容器上，从而在封闭单池壳体之后，使得所述塑料层布置在壳体盖和壳体容器之间。
塑料层能够涂覆在壳体盖和/或壳体容器上。因此能够可靠地密封蓄电池单池。避免电解质材料从蓄电池单池中溢出。
根据所述方法的另一种实施方式，通过沿壳体盖的方向弯曲搭接区域来形成卷边缝。
在该实施方式中，壳体盖和壳体容器在搭接区域中沿壳体盖或者说壳体盖中心的方向卷边。因此，在侧面的壳体壁上不会产生凸起的缝。蓄电池单池的侧面在装配成电池组件时彼此平整地贴靠。
根据所述方法的另一种实施方式，通过沿壳体容器的方向弯曲搭接区域来形成卷边缝。
在此，壳体盖和壳体容器在搭接区域中沿壳体容器的方向或者说沿背离壳体盖中心的方向卷边。蓄电池单池的侧面在此优选如此弯曲，即单池的侧面在夹紧成电池组件时能够完全平整地彼此贴靠。
可以理解，对应于按照本发明的方法，所述按照本发明的装置的特征、特性和优点也适用或者说能够应用。
此外可以理解，能够不仅以各个指出的组合、也以其他组合或者单独地使用前面提到的和后面尚待阐述的特征，而并没有离开本发明的范畴。
附图说明
图1以示意图的形式示出了按照本发明以卷边缝封闭的蓄电池单池；
图2示出了卷边缝的不同的实施方式；并且
图3示出了用于阐述按照本发明的方法的实施方式的框图。
具体实施方式
在图1中示意地示出了蓄电池单池并且通常以10表示。蓄电池单池10具有带有壳体容器14和壳体盖16的单池壳体12。例如在图1中未示出的单池线圈位于所述单池壳体12的内部中，所述单池线圈由铝箔、铜箔以及两个用作隔膜的塑料或者陶瓷箔卷成。以活性阴极和阳极材料涂覆铝箔和铜箔。此外，例如包围单池线圈的电极的电解质材料位于壳体容器14的内部区域中。通过由铜和/或铝焊接的电触点实现单池线圈的电极接触。在图1中未示出的电触点从布置在壳体容器14的内部区域中的电极穿过壳体盖16延伸到在单池壳体12的外部的区域中。
在构造蓄电池单池10时需要注意可靠地密封单池壳体12。例如必须避免位于单池壳体12中的电解质材料泄出并且进而到达在蓄电池单池10的外部的区域中。此外应该如此构造单池壳体12，从而也能够承受高的机械负荷而没有其他损害。例如由蓄电池单池10的内部压力或者也由多个蓄电池单池10形成电池组件的夹紧产生所述机械负荷。密封的功能和承受机械负荷对在壳体容器14和壳体盖16之间的交接点提出尤其高的要求。
在已知的蓄电池单池中，壳体容器14和壳体盖16彼此焊接，以便能够满足上述要求。当然在焊接过程中通常形成所谓的焊缝。此外，单池壳体由于通过焊接过程产生的热能够变形。由此妨碍蓄电池单池彼此平整地邻接。因此不能够正确装配电池组件。
因此，壳体盖16按照本发明在外棱边上具有搭接区域18，在所述搭接区域中壳体盖16和壳体容器14的边缘区域彼此平行地布置。壳体盖16和壳体容器14在搭接区域18中卷边并且进而形成卷边缝20。换言之，壳体盖16和壳体容器14在搭接区域18中彼此共同弯曲。在此在该实施例中，通过壳体盖16和壳体容器14的卷边沿壳体盖中心22的方向或者说沿壳体盖16的方向形成卷边缝20。此外如此构成卷边缝20，从而卷边缝20的外部包覆面基本上与单池壳体12的侧面的壳体壁24对齐。因此，多个蓄电池单池10的侧面的壳体壁24能够平整地彼此贴靠放置。多个蓄电池单池10因此能够没有问题地夹紧成电池组件。
此外在搭接区域18中，塑料薄膜能够夹紧在壳体盖16和壳体容器14之间。借助该塑料薄膜能够改善单池壳体12的密封。电解质材料进而不能够从单池壳体12溢出。
此外，卷边缝20引起了单池壳体12的附加的机械加固并且进而引起了相对于机械负荷的更高的稳定性，所述机械负荷例如能够在蓄电池单池10的堆叠中产生。
图2示出了卷边缝20的不同的实施方式。尤其示出了卷边缝20a的不同的造型，所述在左上方的造型在图1中示出。然而，在图2中描述的卷边缝20a的实施方式也能够类似地应用到图1所示的卷边缝20b上。
在图2a中示出了卷边缝20的一种实施方式，其中由壳体容器14的一部分形成卷边缝20的外部包覆面。因此，在侧面的壳体壁24上不出现干扰的凸起，所述凸起阻碍蓄电池单池10彼此配合地贴靠。在图2b的卷边缝20的实施方式中，由壳体盖16的一部分形成卷边缝20的外部包覆面。为了卷边缝20的外部包覆面基本上与侧面的壳体壁24对齐，壳体容器14在卷边缝20的区域中具有弯曲部26。因此，蓄电池单池10在该实施方式中也能够平整地彼此堆叠并且进而例如正确地夹紧成电池组件。
在图2c和图2d中示出的实施方式主要对应于在图2a和2b中描述的实施方式。当然，图2c和2d的实施方式附加地具有翻边28，所述翻边构造在壳体盖16中并且邻接卷边缝20。翻边28产生蓄电池单池10的更高的机械稳定性。能够更好地承受例如在蓄电池单池10堆叠时产生的机械负荷。
在图3中示出了用于阐述按照本发明的方法30的实施方式的简图。方法30用于借助卷边缝20封闭蓄电池单池10。
在步骤32中首先将塑料层布置在壳体盖16和/或壳体容器14上。该塑料层用于更好地密封单池壳体12。为此，塑料层优选布置在搭接区域18中。附加地，塑料层也能够涂覆在壳体盖16和壳体容器14的其他区域中。在此需要注意，如此布置塑料层，从而塑料层在单池壳体12封闭之后至少在搭接区域18中布置在壳体盖16和壳体容器14之间。因此能够可靠地密封蓄电池单池10。避免了电解质材料的溢出。
在步骤34中，壳体盖16如此布置在壳体容器14上，从而壳体盖16的外棱边和壳体容器14的边缘区域在搭接区域18中彼此平行地布置。
接着，在步骤36中封闭单池壳体12，方法是壳体盖16和壳体容器14在搭接区域18中卷边。通过卷边在搭接区域18中形成卷边缝20。在此，能够通过壳体盖16和壳体容器14的卷边沿壳体盖中心22的方向或者沿背离壳体盖中心22的方向产生卷边缝20。
附加地，在壳体盖中能够构造翻边（Sicke）28，以便提高蓄电池单池10的机械稳定性。
Claims (11)
1.蓄电池单池（10），其具有：
-单池壳体（12），所述单池壳体具有壳体容器（14）和壳体盖（16）；
-两个电极，所述两个电极布置在所述壳体容器（14）的内部区域中；
-电解质材料，所述电解质材料布置在所述壳体容器（14）的内部区域中并且包围所述电极；以及
-两个电触点，所述两个电触点分别与所述电极其中之一电耦接并且从所述壳体容器（14）的内部区域穿过所述壳体盖（16）延伸到所述单池壳体（12）的外部的区域中，其中所述壳体盖（16）在外棱边上具有搭接区域（18），所述壳体盖（16）和所述壳体容器（14）的边缘区域彼此平行地布置在所述搭接区域中，其中在所述搭接区域（18）中形成卷边缝（20），以便封闭所述单池壳体（12）。
2.按权利要求1所述的蓄电池单池，其中通过所述壳体盖（16）和所述壳体容器（14）的卷边在所述搭接区域（18）中形成所述卷边缝（20）。
3.按权利要求1或2所述的蓄电池单池，其中在所述壳体盖（16）和所述壳体容器（14）之间至少在所述搭接区域（18）中布置有塑料层。
4.按权利要求1至3中任一项所述的蓄电池单池，其中通过所述壳体容器（14）的一部分形成所述卷边缝（20）的外部包覆面。
5.按权利要求1至3中任一项所述的蓄电池单池，其中通过所述壳体盖（16）的一部分形成卷边缝（20）的外部包覆面。
6.按权利要求1至5中任一项所述的蓄电池单池，其中所述卷边缝（20）的外部包覆面基本上与所述单池壳体（12）的侧面的壳体壁（24）对齐。
7.按权利要求1至6中任一项所述的蓄电池单池，其中在所述壳体盖（16）中与所述卷边缝（20）相邻地构造翻边（28）。
8.用于封闭蓄电池单池（10）的方法（30），其中所述蓄电池单池（10）具有单池壳体（12）、两个电极、电解质材料和两个电触点，所述单池壳体具有壳体容器（14）和壳体盖（16）；所述两个电极布置在所述壳体容器（14）的内部区域中；所述电解质材料布置在所述壳体容器（14）的内部区域中并且包围所述电极；所述两个电触点分别与所述电极其中之一电耦接并且从所述壳体容器（14）的内部区域穿过所述壳体盖（16）延伸到所述单池壳体（12）的外部的区域中，其中所述方法具有以下步骤：
-将所述壳体盖（16）如此布置在壳体容器（14）上，从而所述壳体盖（16）的外棱边和所述壳体容器（14）的边缘区域彼此平行地布置在搭接区域（18）中；并且
-通过所述壳体盖（16）和所述壳体容器（14）的卷边在所述搭接区域（18）中形成卷边缝（20），以便封闭所述单池壳体（12）。
9.按权利要求8所述的方法，其中在将所述壳体盖（16）布置在所述壳体容器（14）上之前至少在所述搭接区域（18）中如此将塑料层布置在所述壳体盖（16）和/或所述壳体容器（14）上，从而在封闭所述单池壳体（12）之后，使得所述塑料层布置在所述壳体盖（16）和所述壳体容器（14）之间。
10.按权利要求8或9所述的方法，其中通过沿所述壳体盖（16）的方向弯曲所述搭接区域（18）来形成所述卷边缝（20）。
11.按权利要求8或9所述的方法，其中通过沿所述壳体容器（14）的方向弯曲所述搭接区域（18）来形成所述卷边缝（20）。
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