CN107305935A - 用于电化学的能量储存器的壳体 - Google Patents

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Abstract

用于电化学的能量储存器的壳体，它包括导电的壳件和电绝缘的壳件，其中导电的壳件能够与电化学的能量储存器电连接，并且所述壳体能够借助至少一个壳件传力配合地和/或形状配合地连接。

Description

用于电化学的能量储存器的壳体
技术领域
本发明涉及用于电化学的能量储存器的壳体、用于制造用于电化学的能量储存器的壳体的方法、具有多个壳体的电池组***以及电池组***在车辆中的应用。
背景技术
由现有技术已知多个用于电池组的壳体。
公开文件DE 10 2014 215 889 Al如此展示了用于电池组的壳体，它具有由至少一个外壁构成的、至少基本上闭合的外套并且具有用于所述至少一个电池组相对于该外套的周边环境的温度影响的器件。
公开文件DE 10 2013 220 778 Al公开了车辆的、具有电池组容纳空间的电池组壳体，所述电池组容纳空间构造用于容纳电池组，其中电池组壳体至少部分地由复合材料构造，所述复合材料具有热塑性的塑料基体和布置在热塑性的塑料基体中的纤维束、纤维织物和/或金属板或者说金属格栅。
公开文件DE 10 2014 219 001 Al公开了具有电池壳体、两个电极和电解质材料的电池组电池，所述电极布置在电池壳体的内部区域中，所述电解质材料布置在电池壳体的内部区域中并且包围所述电极。
在现有技术中，电池组电池是电池组包的基础组成部分。这些电池组电池在其电池化学和其构件几何特征方面不同。由电池化学的观点，锂离子技术表现为当前的现有技术。未来技术例如结合硫的锂金属或者传统的阴极材料如NCA和NCM以及固体电解质由于其高的能量密度具有大的潜力。常规的构造形式是具有四个基面的圆形电池、袋式电池、钮电池和棱柱形电池。构件几何特征和尺寸对模块和整个电池组包的电池的机械的、电的和热的性质有大的影响。所有提及的电池类型具有优点和缺点，所述优点和缺点 分别按照应用情况予以考虑。对电池大小予以标准化，以便保证不同的电池制造商的电池的可适用性。
当前的电池是不能够分解的，并且需要额外的构件用于电池在模块和/或电池组包内的电的和机械的接触。
发明内容
发明优点
相对于此，根据本发明的、具有本发明的特征的过程方法具有以下优点，即壳体包括了导电的壳件和电绝缘的壳件，其中导电的壳件能够与电化学的能量储存器电连接，并且所述壳体能够借助至少一个壳件传力配合地和/或形状配合地连接。
由此在壳体的装配时达到了花费的减少。此外，由于大面积的热接触，达到了电化学的能量储存器之间更好的热的耦合。
通过壳体的两件式的构建，此外达到了更高的机械的稳定性，由此能够减少壳件的壁厚，并且因此减少重量。
其它有利的实施方式是有实施例和其它实施例的内容。
壳体能够借助导电的壳件电连接。
由此，壳体能够与导电的接触部进行电连接，其中以减小的接触电阻达到了更小的电的损失和更高的效率。
此外，与按照现有技术的结构相比达到了电感的减小，这针对其它的应用情况、例如电池组直接逆变器是特别有利的。
壳件具有圆形的基本形式和/或多边形作为基本形式。
由此达到了壳件和壳体更高的机械的稳定性。圆形的基本形式具有特别的优点，即多个壳体能够例如借助旋拧闭锁部或者绷紧钩而相互机械地连接。由此明显地减少了相对于已知的制造方法的装配花费。圆形的基本形式特别地适合用于具有棱柱几何特征或者柱筒几何特征的电化学的能量储存器。
所述壳件具有至少一个插接装置和/或旋拧装置，以用于壳体的传力配合的或者形状配合的连接。
由此，除了经减少的装配花费，达到了更高的机械的稳定性，由此减少壳体重量。此外，相对于壳体的振动和颤振达到了特别的机械的稳定性。
插接装置和/或旋拧装置通过超过壳体和/或至少一个壳件的内压力是能够解开的。
由此在异常的运行状态中（在所述运行状态中壳体中的内压力升高），通过自主地解开插接装置和/或旋拧装置达到了更安全的运行状态。
导电的壳件包括铝和/或能够传导的聚合物，并且电绝缘的壳件包括环氧树脂、被玻璃纤维加强的塑料和/或陶瓷。由此，电的过渡电阻和壳体的目标重量的匹配是可能的。
壳件的尺寸如此选择，即，使得壳体具有高的机械的稳定性。由此，相对于所使用的电化学的能量储存器，达到了高的柔性。
用于制造根据本发明的、用于电化学的能量储存器的壳体的方法包括以下步骤：
成形和/或改形导电的金属和/或能够导电的塑料为导电的壳件，
成形和/或改形非导体为电绝缘的壳件，并且将导电的壳件与电绝缘的壳件接合，或者通过由非导体至少部分地涂装导电的壳件来制造电绝缘的壳件，
压入电化学的能量存储器进入到所述壳件中的至少一个壳件之中，由此电化学的能量储存器和壳件之间产生了传力配合的连接，电化学的能量存储器与导电的壳件电接触。
基于装配步骤的明显减少，用于制造壳体的花费明显地减少，由此达到了成本节约。
此外不需要额外的接触部以用于电化学的能量储存器，由此减小了过渡电阻。
此外，通过电化学不活跃的组件的更小的重量，达到了电化学的能量储存器的特定的能量或者说功率的提高。
用于制造根据本发明的壳体的方法包括以下其它的步骤：
压入用于监控电化学的能量储存器的电子设备进入到壳件之一中并且与所述导电的壳件电接触。
由此达到了所需的结构空间的最佳的利用，因为针对用于监控电化学的能量储存器的电子设备不必要例如在电池组***中保留额外的位置。
在一个备选的实施方式中，电化学的能量储存器和/或用于监控电化学的能量储存器的电子设备通过压入、借助粘合和/或焊接与壳件机械连接和/或电连接。有利地，电池组***包括多个根据本发明的壳体。
由此通过电化学不活跃的组件的更小的重量，提高了电池组***的特定的能量或者说功率。
基于相对于现有技术所缺少的接触部，电池组***的装配花费被进一步减少。
有利地，所述电池组***应用在车辆和/或静态的电池组***中，其具有锂离子能量储存器、锂-硫-能量储存器和锂-空气-能量储存器和/或具有设有固体电解质的能量储存器。
由此，能够在故障情况下在售后服务的框架内例如更换电化学的能量储存器。
附图说明
本发明的实施例在附图中表达，并且在随后的说明中具体地阐释。
图示：
图1是根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的一个实施方式；并且
图2是根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的第二实施方式；并且
图3是根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的第三实施方式；并且
图4是根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的第四实施方式。
具体实施方式
相同的附图标记在所有的附图中标识了相同的装置组件。
图1展示了根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的第一实施方式。根据本发明的壳体100（1）包括了导电的壳件101（1）以及与此连接的电绝缘的壳件102（1）。壳体100（1）包括了压入到导电的壳件101（1）中的电化学的能量储存器103（1）。
另外在图1中表达了电池组***110，所述电池组***包括多个根据本发明的壳体100（1）、 100（2）、100（3）以及电子设备104，以用于监控电化学的能量储存器103（1）、103（2）、103（3），用于检测电流和/或用于电压测量。在所展示的实施方式中，其它的壳体100（2）、100（3）与壳体100（1）是结构相同的。因此，第二壳体100（2）或者说第三壳体100（3）包括了导电的壳件101（2）或者说101（3）、电绝缘的壳件102（2）或者说102（3）以及压入到第一壳件101（2）或者说101（3）中的电化学的能量储存器103（2）或者说103（3）。壳体100（1）、100（2）、100（3）依据电化学的能量储存器103（1）、 103（2）、103（3）的几何特征通过能够解开的插连接部、借助粘合剂或者借助旋拧闭锁部相互机械可逆地或者不可逆地连接。
电化学的能量储存器103（2）的正的电极与壳体100（1）的导电的壳件101（1）电连接。电化学的能量储存器103（2）的负的电极与第二壳体100（2）的导电的壳件100（2）电连接。因此，导电的壳件101（1）、101（2）用作在电化学的能量储存器103（1）、103（2）和103（3）之间的电接触件。
在图2中表达了根据本发明的、用于电化学的能量储存器的壳体的第二实施方式。与图1中展示的第一实施方式不同，电化学的能量储存器203（1）这时压入到在第一壳体200（1）的电绝缘的壳件202（1）和其它的壳体200（0）的导电的壳件201（0）之间。图2中展示的电池组***210包括多个根据本发明的壳体200（0）、200（1）、200（2）、200（3）。电化学的能量储存器203（1）的正的电极与壳体200（0）的导电的壳件201（0）电连接。电化学的能量储存器203（1）的负的电极与壳体200（1）的导电的壳件201（1）电连接。电绝缘的壳件202（1）和电绝缘的壳件202（2）、202（3）相互绝缘了相应的电化学的能量储存器203（1）、203（2）、203（2）的相同极性的电极。在电池组***210中设置了监控单元204，借助所述监控单元能够监控至少一个电化学的能量储存器203（1）、203（2）、203（3）。
图3展示了根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的第三实施方式。壳体300（1）包括导电的、具有内螺纹306（1）的壳件301（1）。此外，电绝缘的部件302（1）包括外螺纹305（1）。外螺纹305（1）能够在替代的实施方式中通过壳体的一次的旋拧而无屑地产生。
壳体300（2）包括导电的壳件301（2）以及与此连接的电绝缘的壳件302（2）。导电的壳件301（2）包括内螺纹306（2）。电绝缘的壳件302（2）包括外螺纹305（2）。通过由外螺纹305（1）和内螺纹306（2）形成的旋拧闭锁部，壳体300（1）和300（2）相互机械地连接，从而例如压入到至少一个壳体300（1）和300（2）中的电化学的能量储存器与能够导电的壳件301（1）和301（2）电连接。
图4展示了根据本发明的、用于电化学的能量储存器壳体的第四实施方式。在图4中以横截面图表达了壳体400，所述壳体包括导电的壳件401以及电绝缘的壳件402。在所展示的实施方式中，作为电化学的能量储存器例如使用了卷绕的滚带，所述滚带使得阳极电流导体在电化学的能量存储器的一个侧部上的大面积的接触接通成为可能。

Claims (11)

1.一种用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），该壳体包括导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））和电绝缘的壳件（102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3）），其中，所述导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））能够与电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））电连接，并且所述壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）借助至少一个壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））能够传力配合地和/或形状配合地连接。
2.按照权利要求1所述的用于电化学的能量储存器的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），其中，所述壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）借助于所述导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））能够电连接。
3.按前述权利要求中任一项所述的用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），其中，所述壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））具有圆形的基本形式和/或多边形作为基本形式。
4.按前述权利要求中任一项所述的用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），其中，所述壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））具有至少一个插接装置和/或旋拧装置，以用于传力配合地和/或形状配合地连接所述壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）。
5.按照权利要求4所述的用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），其中，通过超过所述壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）的和/或至少一个壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））的内压力能够解开所述插接装置和/或旋拧装置。
6.按前述权利要求中任一项所述的用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），其中，所述导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））包括铝和/或能够传导的聚合物，并且所述绝缘的壳件（102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））包括环氧树脂、被玻璃纤维加强的塑料和/或陶瓷。
7.按前述权利要求中任一项所述的用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400），其中，所述壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））的尺寸如此选择，即，所述壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）具有高的机械稳定性。
8.一种按照权利要求1到7中任一项所述的用于制造用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）的方法，该方法具有以下的步骤：
成形和/或改形导电的金属和/或能够导电的塑料成为导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）），
成形和/或改形非导体成为电绝缘的壳件（102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3）），并且将所述导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））与所述电绝缘的壳件（102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））接合，或者
通过由非导体至少部分地涂装所述导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）），制造所述电绝缘的壳件（102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3）），
把所述电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））压入到所述壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））中的至少一个壳件中，从而在所述电化学的能量存储器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））和所述壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））之间产生了传力配合的连接，
把电化学的能量存储器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））与所述导电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））电接触。
9.按照权利要求8所述的用于制造用于电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）的方法，该方法具有以下其它的步骤：
把用于监控电化学的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））的电子设备（104、204）压入到所述壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2）、102（1）、102（2）、102（3）、202（1）、202（2）、202（3））之一中并且与所述电的壳件（101（1）、101（2）、101（3）、201（0）、201（1）、201（2））电接触。
10.一种具有多个按照权利要求1至7中任一项所述的壳体（100（1）、100（2）、100（3）、200（0）、200（1）、200（2）、200（3）、300（1）、300（2）、400）的电池组***。
11.一种按照权利要求10所述的电池组***（110、210）在车辆和/或静态的电池组***中的应用，其具有锂离子能量储存器、锂-硫-能量储存器、锂-空气-能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））和/或具有包括固体电解质的能量储存器（103（1）、103（2）、103（3）、203（1）、203（2）、203（3））。
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