CN105185935A - 带有标准壳体的电池单池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有壳体（36）的电池单池（10），在所述壳体内容纳有电池芯或袋式单池（26），并且所述电池单池通过连接终端（14、18）能够电接触。具有接口（34）的监测电子器件（32）被整合到所述壳体（36）内，并且所述壳体（36）包括至少一个排气装置（56、90）。

Description

带有标准壳体的电池单池

技术领域

本发明涉及一种具有壳体的电池单池，在该壳体内容纳有电池芯（Batteriewickel）（袋式单池（Pouchzelle））并且所述电池单池通过连接终端可电接触。

背景技术

在消费者领域中，如此例如移动电话的电池通常使用构建为袋式单池的锂离子电池单池。在此，活性电极材料处在薄膜壳体内，所述薄膜壳体通过封闭部向外密封地封闭。导体（Ableiter）被引导通过此类封闭部。为了安全，通常在封闭部上的袋（Beutel）可以具有限定的预定断裂点（Sollbruchstelle），所述预定断裂点在建立起一定的单元内部压力时打开，以便以此方式避免电池单池的热穿透。

就锂-离子-电池单池而言，在一定情况下会在电池单池内部出现气体形成和过压。如果电池单池内压升高超过限定的量，则设置在电池单池的电池单池盖内的薄膜破裂，从而可以有目的地将所产生的气体引出。所出现的气体由于其分解形成对于人员和环境的危害。所形成的气体在电池包的电池模块内被气体收集器收集，在所述气体收集器的端部上有连接头。软管***被连接到该连接头上，通过所述软管***将所形成的气体导向电池包的排气口。DE102011104958A1涉及集成于电池单池的测量传感器线路和补偿电阻。用于电动车的电池组的电池单池包括安装在表面上的电线，以便于电池单池与控制器的连接。电阻性或非电阻性的布线被印制到电池单池的外表面上或以其它方式敷设到该外表面上，以消除对于独立的、围绕电池组或引导通过电池组的开关连接线的需求。安装在表面上的电线直接与电池单池的每个连接部连接，且每个电线在电池单池的外面都被引导到有效地用于连接单元监测控制器的位置上。安装在表面上的电线可以由任意的合适的电阻材料制成，从而每个电线的电阻都是已知的，并且电线可以被使用，以便在电池单池充电状态补偿期间引出导线。可以在安装于表面上的电线上施加绝缘层，从而使得短路的风险可以最小化。

DE102008013188A1涉及电化学蓄电池和具有电化学蓄电池的车辆。电化学蓄电池包括多个原电池、盖、采用盖封闭的壳体、至少一个用于电接触蓄电池的与原电池的组电连接的连接极、壳体内的电解物、用于容纳用来冷却所述单元的冷却空气的冷却空气室、用于容纳在故障情况下从所述单元中出现的气体的排气室。当冷却室和排气室相互气密性分离地构造并且冷却空气室和排气室相互独立地从壳体中引出时，可以改进效率和安全性。

DE102009046385A1涉及具有排气***的电池以及用于导出排出物的方法。由此能够通过简单的装置以一种方式导出由于化学活动而产生的气体和电解物且因此保护电池的电池单池不受损坏。规定：具有排气***的电池具有基板和至少一个布置在基板上的单元模块和至少一个电池单池。电池单池具有设置有单元终端的上侧和设置有至少一个排气口的下侧。基板在至少一个排气口的位置上具有至少一个通向收集区的通道。下侧与上侧相对而置且下侧沿重力方向布置在上侧的下方。

发明内容

根据本发明提出了一种在壳体内的电池单池，在所述壳体内容纳了电池芯（袋式单池），其中电池单池通过连接终端可电接触。本发明的特征在于带有接口的监测电子器件被整合到壳体内且壳体包括排气装置。

在根据本发明所提出的解决方案的有利的改型中，监测电子器件被整合到根据本发明所提出的电池单池的壳体内。由于存在电池芯（袋式单池）不完全填满由壳体形成的中空室的情况，监测电子器件可以安置在壳体内部中。接口以有利的方式布置在壳体的边界壁内的监测电子器件附近。特别地，接口是插接件（Steckerverbindung）。此外，电池单池要么在阳极侧要么在阴极侧包括传感器，所述传感器特别地可以是温度传感器，采用所述传感器可以检测壳体内部中的温度。此外，第一集电器从阳极延伸而第二集电器从阴极延伸。这两个与阳极和阴极分别相关联的集电器在第一连接终端和第二连接终端中终止。在电池芯（袋式单池）已安装在根据本发明所提出的电池单池的壳体的内部中的状态下，连接终端处在壳体的外侧上，特别地处在壳体的上侧上，且可以在那里被电接触。

在另一有利的设计变型中，袋式单池在电池单池的壳体内部中几乎完全被铝箔包围。通过缠绕铝箔可以实现改进的且均匀的导热。此外，缠绕铝箔也用作在其他情况下对于机械损坏十分敏感的袋式单池的机械保护。

在根据本发明所提出的电池单池的有利的设计变型中，连接终端分别设置有连接终端-分离部。这意味着，在连接终端的该设计变型中，根据接触可以获取更大或更小的电池功率，这取决于被连接终端-分离部中断的连接终端如何被电接触。无论是以并联连接的方式还是以串联连接的方式接触，根据本发明所提出的电池单池都有不同的输出功率可供使用。由电池单池提供的输出功率又取决于使用领域，例如为笔记本电脑或移动电话供电，或者作为混合动力车辆（HEV）、插电式混合动力车辆（PHEV）或电动车辆（EV）的电传动系内的高压牵引电池。

在根据本发明所提出的电池单池的有利的改进方案中，阳极由叠置的接触连接件构成。在阳极侧上的叠置的接触连接件可以包括弯曲的第一铝板和弯曲的第二铝板。也可考虑铝合金或铝镍组合来替代铝。在阴极侧上也设置了包括第一铜板以及第二铜板的叠置的接触连接件。由阳极或从该阳极开始的第一集电极形成电池单池的后面的负极，而由阴极或从该阴极开始的第二集电器形成电池单池的后面的正极。

此外,根据本发明所提出的电池单池还包括具有排气口形构造的排气装置，所述排气装置例如可以设置在壳体的上侧上。作为排气口的替代，电池单池的壳体也可以包括排气套管，其中电池芯（袋式单池）容纳在电池单池的壳体内，从而可以相对简单地连接到车辆的排气***上。

根据本发明所提出的解决方案可以以有利的方式将用于收集电池的运行参数的监测电子器件整合到电池的壳体内，例如以阳极和阴极上的电压分接头的形式。此外，通过根据本发明所提出的解决方案存在以下可能性：将被保护地容纳在壳体内部中的监测电子器件从外侧通过限定的接口例如通过插头、插座等形式与有序的监测设施（überwachungsinstanz）连接、例如与模块控制器或电池管理***连接。此外，在根据本发明所提出的电池单池的壳体内部中具有至少一个传感器，特别是至少一个温度传感器，通过所述传感器可以检测在电池单池运行中产生的存在于电池单池的壳体内部中的温度，通过监测电子器件可以评估所述温度，并且可以将所述温度传输给模块控制器并且通过限定的接口例如传输给模块控制器或传输给电池管理***。

通过根据本发明所提出的解决方案以有利的方式避免了附件和因此所涉及的电连接，监测电子器件在电池单池的壳体内部中被最大程度地机械保护以防止外部的影响，可以省去在电池单池的壳体上的-除具有插座形构造的限定的接口外-在外侧上的电连接。总之，电池单池的操作得到了改进，特别地在其他情况下对于机械损坏十分敏感的袋式单池的操作得到了改进，以及冷却能力得到了改进。

此外，存在以下可能性：壳体配备有连到排气***上的排气口或连接套管。在电池单池的正常运行的状态下，优选地处在壳体的上侧上的排气口通过具有***气门形构造的薄膜封闭。***气门仅在电池单池单独运行的状态下壳体内的内部压力升高超过不允许的数值且发生排气时才打开。作为排气口的替代，在电池单池的壳体的上侧上在该壳体上也可以设置用于排气***的连接套管，所述连接套管在突出部中突出于壳体盖之上。

附图说明

在下文中根据附图详细描述本发明。在附图中：

图1示出了带有阳极和阴极以及两个连接终端的电池芯或袋式单池的侧视图，

图2示出了根据图1中的图示的电池芯或袋式单池的俯视图，

图3示出了带有位于外部的第一连接终端和第二连接终端的电池单池的壳体的外部视图，

图4示出了根据图3中的图示的壳体的侧视图，

图5示出了电池芯或袋式单池的设置有连接终端-分离部的终端的图示，

图6示出了根据图5的被铝箔阳极和阴极包围的电池芯或袋式单池的俯视图，

图7示出了带有连接终端和排气口的壳体的俯视图，所述连接终端设置有连接终端-分离部，

图8示出了根据图7的电池单池的壳体的俯视图，

图9示出了分别由叠置的Al-Cu接触面形成的阴极和阳极的图示，

图10示出了根据图9中的图示的电池单池的俯视图，

图11示出了带有两个连接终端和处于电池单池的壳体的上侧上的连接插头（Anschlusszapfen）的电池壳体的俯视图，和

图12示出了带有连接终端和在从壳体开始的突出部内延伸的、用于排气***的连接插头的壳体的侧视图。

具体实施方式

图1示出了电池单池10的侧视图，所述电池单池包括电池芯或袋式单池26。阳极12过渡到第一连接终端14（Al）内，而在电池芯或袋式单池26的对置的侧上的阴极16过渡到第二连接终端18（Cu）内。在阳极12上具有第一电压分接头（Spannungsabgriff）20，而阴极16具有第二电压分接头22。在电池芯或袋式单池26的下侧上可看到监测电子器件32。向阳极12和向阴极16延伸的两个电压分接头20或22与监测电子器件32连接。

图2示出了在图1中图示的电池芯（袋式单池）的俯视图。

阳极12在图2示出的实施例中由铝或铝合金构成，而阴极16由铜或铜合金制成。过渡到第一连接终端14内的第一集电器28在阳极上延伸。过渡到第二连接终端18的第二集电器30从阴极16开始延伸。在阴极侧在电池芯或袋式单池26上具有传感器24。传感器24优选地是温度传感器，以测量在电池单池的运行中出现的运行温度。传感器24也与监测电子器件32连接，所述监测电子器件具有插座形构造的限定的接口34。

图2示出了监测电子器件32具有半导体元件，所述半导体元件被容纳在印刷电路板上。插座形构造的所述限定的接口34在监测电子器件32的印刷电路板上，仅以此为例。

图3示出了电池单池的壳体，根据图1和图2的装置装入到所述壳体内。

在电池芯或袋式单池26已安装在壳体36内部中的状态下，第一连接终端14和第二连接终端18（也可参见根据图4的图示）略微突出超过壳体36的连接侧38。从连接侧38进行第一连接终端14和第二连接终端18的电接触。

图3示出了：根据此视图，监测电子器件32和限定的接口34处在电池单池10的壳体36的内部中或处在电池单池10的壳体36的边界壁上。在图3中还可看到阳极12和阴极16，但它们被壳体36所遮盖。

由根据图4的俯视图可见，通过限定的接口34可接触壳体36的内部中的监测电子器件32，所述限定的接口34在该情况下与连接侧38对置地处在壳体36的下侧并且可从此侧开始接触。

阳极12、传感器24、阴极16、监测电子器件32以及结合图1和图2已描述的从阳极12或阴极16向监测电子器件32延伸的电压分接头20以及22都在壳体36的内部中。

由根据图5的图示可见电池芯或袋式单池26，其连接终端设置有连接终端-分离部。

从根据图5的视图中得知，无论是电池芯或袋式单池26的第一连接终端14还是其第二连接终端18都以连接终端-分离部54分为两极。由此存在电池芯或袋式单池26例如以串联连接或并联连接的方式灵活接触的可能性。采用该种方式可以灵活地处理电池单池10的电功率输出。在根据图5的图示中，第一连接终端14与由铝材料构成的阳极12连接，而第二连接终端18与由铜或含有铜的材料制成的阴极16连接。

根据图5的图示，电池芯或袋式单池26被铝箔50包围。通过铝箔50实现了均匀的导热；此外，此铝箔用于改进对于袋式单池26的机械保护。

由根据图6的图示可在侧视图中看到根据图5的电池芯或袋式单池26。

从根据图6的图示中得知，阳极12设置有分开的集电器52。根据图6的图示，分别与阳极12和由含有铜的材料制成的阴极16连接的两个分开的集电器52包括第一连接终端14以及第二连接终端18，所述第一连接终端14以及第二连接终端18分别设置有在根据图5的俯视图中示出的连接终端-分离部54。

电池芯或袋式单池26被铝箔50缠绕，所述铝箔基本上包围了整个电池芯或袋式单池26且仅在边沿区域内不覆盖所述电池芯。

出于完整性考虑应当指出，根据图6中的图示的阳极12由铝或含有铝合金的材料制成，而阴极16由铜或含有铜的材料制成。

图7示出了带有连接终端以及带有排气口的壳体的俯视图，所述连接终端设置有连接终端-分离部。从根据图7的俯视图中得知，阳极12的连接终端14设置有沿与壳体36的侧面平行的方向延伸的连接终端-分离部54。在壳体36的上侧上，该壳体包括在此构造为圆形的排气口56。排气口56例如通过带有减小了的材料厚度的***气门进行封闭，所述排气口56也可以设计为椭圆形或其他几何形状。封闭电池单池10的壳体36的排气口56的***气门在超过电池单池10的一定的内部压力时打开，从而使得有害气体可以受控地从电池单池10的壳体36的内部通过在***气门***时或另一安全设备打开的排气口56从电池单池10的内部逸出，且形成压力补偿。类似于阳极12，阴极16与同样具有连接终端-分离部54的第二连接终端18连接，其中连接终端-分离部54的分离缝（Trennfuge）基本上平行于电池单池10的壳体36的纵向侧延伸。

图8示出了根据图7的图示的电池单池的壳体的侧视图。

在壳体36的外侧上，特别是在其连接侧或其上侧38上可见第一连接终端14以及第二连接终端18。两个连接终端都设置有在根据图7的俯视图中示出的连接终端-分离部54。在根据图7的俯视图中示出的排气口56位于壳体36的连接侧或上侧38上。分别设置有分开的集电器52的阳极12和阴极16处在电池单池10的壳体36的内部中。

图9示出了分别由叠置的接触面形成的阴极和阳极的图示。

在图9中示出了电池单池10，所述电池单池包括电池芯或袋式单池26。阳极12和阴极16分别设置有叠置的接触连接件70。阳极例如是第一铝板72以及第二铝板74，所述铝板被折弯地叠置地通过阳极12引导。在对置的侧上，即在阴极16的侧上，在那里所示出的对置的接触连接件70分别包括第一铜板76以及第二铜板78。这两个铜板76、78也被折弯地构造且被叠置地示出。

图10示出了根据图9中的图示的电池单池的俯视图。

图10示出了：叠置的接触连接件70一方面包括在阳极12侧上的铝板72、74且另一方面包括在阴极16侧上的第一铜板76和第二铜板78，所述接触连接件还包围分开的集电器52。分开的集电器52在第一连接终端14内以及第二连接终端18内终止。类似于根据图5和图6中的电池单池10的变型设计，电池芯或袋式单池26被铝箔50覆盖。

由根据图11的图示可看到电池壳体的俯视图，该电池壳体带有两个连接终端和处在电池单池的壳体的上侧上的连接插头。

图11示出了排气装置的另一实施可行方案。在根据图11的俯视图中，在电池单池10的壳体36的连接侧38上具有连接插头90。连接插头90形成为在图12中示出的、高于壳体36的连接侧38的突出部（überstand）92，参见根据图12的图示。连接插头90形成一通道94，在所述通道94的端部上设计有倒角96。此外，如从根据图11的图示得知的那样，第一连接终端14以及第二连接终端18处在壳体36的连接侧38上。所述第一连接终端和第二连接终端在此构造为不具有如在图5和图7中示出的连接终端-分离部54。在壳体36的内部中在阳极12侧上具有对置的、包括弯曲的第一铝板72以及弯曲的第二铝板74的接触连接件70。与阳极12对置地，在阴极16上同样设计有叠置的接触连接件70。在阴极16的侧上的叠置的接触连接件70也包括弯曲地构造的板，在该情况下为第一铜板76以及第二铜板78。在图11中示出的变型设计中，电池芯或袋式单池26在壳体36内也被铝箔50包围。

图12示出了壳体的侧视图，所述壳体具有根据图11中的连接终端和在从壳体开始的突出部内延伸的、用于排气***的连接插头。从图12可较清晰地得到突出部92，在所述突出部92中连接插头90在壳体36的连接侧38突出于该壳体之上。通过突出部92以简单的方式实现了例如对于排气***的管端、套管（Stutzen）或软管端的可靠的连接可能性。在超过电池单池10的限定的内部压力的情况下，打开***气门形式的安全设备，从而使得在电池单池10的内部中即在壳体36的内部中形成的起始气体（Startgas）可以通过连接插头90且通过通道94限定地逸出到排气***内。

在图12中还示出了：叠置的接触连接件70位于阳极12和阴极16的侧上。所述接触连接件70被构造为弯曲的铝板72、74或被构造为弯曲的铜板76和78，并且设置有分开的集电器52，所述集电器52分别在第一连接终端14以及第二连接终端18内终止。

本发明不限制于以上所述的实施例和其中强调的方面。而是在通过权利要求给出的范围内可具有多个变型，这些变型都在本领域技术人员的处事范围内。

Claims (10)

1.一种具有壳体（36）的电池单池（10），在所述壳体内容纳有电池芯或袋式单池（26），并且所述电池单池能够通过连接终端（14、18）电接触，其特征在于，具有接口（34）的监测电子器件（32）被整合到所述壳体（36）内，并且所述壳体（36）包括排气装置（56、90）。

2.根据权利要求1所述的电池单池，其特征在于，所述监测电子器件（32）通过电压分接头（20、22）与阳极（12）和阴极（16）连接。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，要么阳极（12）要么阴极（16）配设有传感器（24）、特别是温度传感器。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，第一集电器（28）从所述阳极（12）延伸，而第二集电器（30）从所述阴极（16）延伸，所述阳极和阴极过渡到第一连接终端（14）和第二连接终端（18）内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，所述袋式单池（26）被铝箔（50）包围。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，所述连接终端（14、18）分别具有连接终端-分离部（54）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，所述阳极（12）包括带有第一铝板（72）和第二铝板（74）的叠置的接触连接件（70）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，所述阴极（16）包括带有第一铜板（76）和第二铜板（78）的叠置的接触连接件（70）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电池单池，其特征在于，所述排气装置包括所述壳体（36）中的排气口和/或壳体（36）上的连接插头（90）。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电池单池（10）在混合动力车辆（HEV）、插电式混合动力车辆（PHEV）或电动车辆（EV）的牵引电池内的使用。