CN108023034B - 电池单池和用于制造电池单池的方法 - Google Patents

Abstract

电池单池，电极单元在单池壳体中电极单元有与负极端子电连接的阳极和与正极端子电连接的阴极，单池壳体有第一壳体件和第二壳体件，第一壳体件形成负极端子第二壳体件形成正极端子，设置绝缘元件将壳体件电绝缘。负连接器元件和正连接器元件在单池壳体内，负连接器元件与阳极与第一壳体件电连接正连接器元件与阴极与第二壳体件电连接，连接器元件形状配合地在绝缘元件中。制造电池单池的方法：第一连接器元件与电极单元的第一电极连接；第一连接器元件插入绝缘元件中；第二连接器元件插入绝缘元件中；第二连接器元件与电极单元的第二电极连接；第一壳体件和第二壳体件插入绝缘元件中；第一连接器元件与第一壳体件第二连接器元件与第二壳体件连接。

Description

电池单池和用于制造电池单池的方法

技术领域

本发明涉及一种电池单池，所述电池单池包括单池壳体，电极单元被布置在所述单池壳体中，其中，所述电极单元具有与负极端子电连接的阳极和与正极端子电连接的阴极，其中，所述单池壳体具有第一壳体件和第二壳体件，所述第一壳体件形成所述负极端子，所述第二壳体件形成所述正极端子。在此，绝缘元件被设置，所述绝缘元件将所述壳体件彼此电绝缘。本发明也涉及一种用于制造电池单池的方法。

背景技术

电能借助电池是能够存储的。电池将化学反应能转化为电能。在此，区分了一次电池和二次电池。一次电池只有一次功能能力，而二次电池能够再次被充电，所述二次电池也被称为蓄电池。在蓄电池中，尤其是所谓的锂-离子-电池单池被使用。这些锂-离子-电池单池除其他外以高能量密度、热稳定性和极小的自放电为特点。

锂-离子-电池单池具有正电极和负电极，所述正电极也被称为阴极，所述负电极也被称为阳极。所述阴极和所述阳极分别包括放电器，活性材料被施加在所述放电器上。电池单池的电极被箔状地构造，并且，在分隔部的中间层之下被缠绕成电极绕组(Elektrodenwickel)或者被堆叠成具有多个电极层的电极堆叠，所述分隔部将所述阳极与所述阴极分开。所述电极和所述分隔部被通常为液态的电解质包围。

此外，电池单池具有单池壳体，所述单池壳体例如由铝制成。电极单元被布置在所述单池壳体之内。所述单池壳体例如棱柱形的(prismatisch)、尤其是方形的，或者圆柱形地被构造。用于单池壳体的其他的构造形状也是已知的。

电极单元的两个电极与电池单池的极(Polen)电连接，所述极也被称为端子。在此，电池单池的端子能够被安装在单池壳体处，并且，与所述单池壳体电绝缘。然而，也能够设想的是，单池壳体具有第一壳体件和第二壳体件，所述第一壳体件形成负极端子，所述第二壳体件形成正极端子，其中，所述两个壳体件彼此电绝缘。

从DE 102011076919 A1中已知一种根据前序部分的电池单池，所述电池单池具有电极单元，所述电极单元被布置在金属的壳体中。在此，所述壳体包括两个壳体件，所述壳体件通过绝缘元件彼此电绝缘。所述电极单元的阳极和阴极与所述两个壳体件中的每个壳体件电连接。因此，所述两个壳体件形成电池单池的端子。

从KR20150028068中已知一种电池单池，所述电池单池具有电极单元，所述电极单元被布置在多件式的壳体中。在此，所述壳体包括两个侧面件，平的头部件被放置在所述侧面件上。

在US 2012/0052365 A1中公开了一种锂-离子-电池，所述锂-离子-电池具有壳体以及两个或者多个布置在其中的电池单池。在此，所述电池单池共同与正极收集器(Kollektor)以及负极收集器连接。

发明内容

提出了一种电池单池，所述电池单池包括单池壳体，电极单元被布置在所述单池壳体中。在此，所述电极单元具有与负极端子电连接的阳极和与正极端子电连接的阴极。所述单池壳体具有第一壳体件和第二壳体件。所述第一壳体件形成所述负极端子，并且，所述第二壳体件形成所述正极端子。在此，绝缘元件被设置，所述绝缘元件将所述第一壳体件与所述第二壳体件电绝缘。

根据本发明，负的连接器元件以及正的连接器元件被设置在所述单池壳体之内，所述负的连接器元件与所述阳极并且与所述第一壳体件电连接，所述正的连接器元件与所述阴极并且与所述第二壳体件电连接。在此，所述负的连接器元件以及所述正的连接器元件被形状配合地保持在所述绝缘元件中。

根据本发明的、一种有利的方案，所述第一壳体件以及所述第二壳体件也被形状配合地保持在所述绝缘元件中。

优选地，所述阳极与所述负的连接器元件材料闭合地连接。因此，所述阳极与所述负的连接器元件电连接并且机械连接。同样地，所述阴极与所述正的连接器元件优选材料闭合地连接。因此，所述阴极与所述正的连接器元件电连接并且机械连接。

优选地，所述负的连接器元件与所述第一壳体件材料闭合地连接。因此，所述负的连接器元件与所述第一壳体件电连接并且机械连接。同样地，所述正的连接器元件与所述第二壳体件优选材料闭合地连接。因此，所述正的连接器元件与所述第二壳体件电连接并且机械连接。

根据本发明的、一种有利的改型方案，所述绝缘元件将所述负的连接器元件与所述阴极电绝缘，和/或，所述绝缘元件将所述正的连接器元件与所述阳极电绝缘。此外，所述绝缘元件有利地将所述负的连接器元件与所述正的连接器元件电绝缘。

也提出了一种用于制造电池单池的方法，所述方法包括下面提到的步骤。

首先，将第一连接器元件与电极单元的第一电极连接。在此，所述第一连接器元件能够是负的连接器元件或者正的连接器元件。所述第一电极能够是阳极或者阴极。因而，可选地，负的连接器元件与阳极连接，或者，正的连接器元件与阴极连接。

此后，将所述第一连接器元件如此插入至绝缘元件中，使得所述第一连接器元件被形状配合地保持在所述绝缘元件中。

随后，将第二连接器元件如此插入至所述绝缘元件中，使得所述第二连接器元件被形状配合地保持在所述绝缘元件中。当第一连接器元件是负的连接器元件时，那么，第二连接器元件是正的连接器元件。当第一连接器元件是正的连接器元件时，那么，第二连接器元件是负的连接器元件。

此后，将所述第二连接器元件与所述电极单元的第二电极连接。当第一电极是阳极时，那么，第二电极是阴极。当第一电极是阴极时，那么，第二电极是阳极。

随后，将第一壳体件和第二壳体件如此插入至所述绝缘元件中，使得所述壳体件形成单池壳体，所述单池壳体包围所述电极单元，并且，使得所述绝缘元件将所述壳体件彼此电绝缘。

此后，将所述第一连接器元件与所述第一壳体件，并且，将所述第二连接器元件与所述第二壳体件连接，使得所述第一电极与所述第一壳体件电连接，并且，使得所述第二电极与所述第二壳体件电连接。

然后，所述第一壳体件形成第一端子，并且，所述第二壳体件形成第二端子。当第一电极是阳极并且第二电极是阴极时，那么，第一端子是负极端子并且第二端子是正极端子。当第一电极是阴极并且第二电极是阳极时，那么，第一端子是正极端子并且第二端子是负极端子。

优选地，所述第一壳体件以及所述第二壳体件被形状配合地插入至所述绝缘元件中。

优选地，所述连接器元件材料闭合地、尤其是借助激光焊接或者超声波焊接与所述电极连接。

同样地，所述连接器元件优选材料闭合地、尤其是借助激光焊接或者超声波焊接与所述壳体件连接。

有利地，根据本发明的电池单池在电动车辆(EV)中、在混合动力车辆(HEV)中、在插电式混合动力车辆(PHEV)中、在固定电池中(尤其为了在家庭中的电网稳定)、在海洋应用中(例如，就造船业而言或者在喷气式滑水橇中)的电池中或者在航空应用中(尤其是就飞机制造业而言)的电池中得到使用。其他的应用也是能够设想的。

发明优点

在根据本发明的电池单池中，存在于单池壳体之内的体积比就从现有技术中已知的电池单池而言被更有效的使用。尤其节省了空间，因为绝缘元件承担了多种功能。一方面，所述绝缘元件用于将电极、连接器元件以及不同极性的壳体件彼此电绝缘。另一方面，所述绝缘元件也用于形状配合地接收并且保持所述连接器元件以及所述壳体件。此外，类似于传统的保持器(Retainer)，所述绝缘元件用于电极单元在单池壳体之内的定位。有利地，也减少了所需构件的数量。电池单池包括仅一个电极单元、两个连接器元件、两个壳体件以及一个绝缘元件。由此，所述电池单池也具有更牢固的设计。

借助根据本发明的方法，电池单池的制造(尤其是装配)也有利地被简化。尤其地，实现了电极在电池单池的壳体件处的、相对简单的连接，所述壳体件被构造为端子。在此，在壳体件已经闭合成单池壳体之后，连接器元件借助激光焊接穿过所述壳体件与这些壳体件焊接。

附图说明

本发明的实施方式参照附图以及下面的描述被更详细地阐述。

附图示出：

图1电池单池的示意性的剖面图，

图2绝缘元件的立体图，

图3用于制造电池单池的装配步骤，

图4电池单池的立体图，以及

图5来自图4的电池单池的剖面图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的、下面的描述中，以相同的附图标记表示相同的或者相似的元件，其中，在个别情况下，放弃了对这些元件的重复描述。所述附图仅仅示意性地示出本发明的主题。

图1示出电池单池2的示意性的剖面图。电池单池2包括单池壳体3，所述单池壳体被导电地实施。单池壳体3具有第一壳体件61和第二壳体件62，所述壳体件通过环绕的绝缘元件80彼此电绝缘。壳体件61、62由金属、例如由铝制成。第一壳体件61形成负极端子11，并且，第二壳体件62形成正极端子12。电池单池2所提供的电压能够通过端子11、12被截取。此外，电池单池2也能够通过端子11、12被充电。

电极单元10被布置在电池单池2的单池壳体3之内，所述电极单元具有两个电极，即，阳极21和阴极22。当前，电极单元10被构造为电极绕组，并且，阳极21和阴极22被分别箔状地实施并且在中间放置分隔部18情况下被缠绕成电极绕组。也能够设想的是，电极单元10被构造为电极堆叠，其中，阳极21的层和阴极22的层在中间分别放置分隔部18的层的情况下被彼此重叠地堆叠。

阳极21包括阳极的活性材料41，所述阳极的活性材料被箔状地实施。此外，阳极21包括放电器31，所述放电器也被箔状地构造。阳极21的阳极活性材料41和放电器31被平面地、相互紧靠地放置(aneinander gelegt)，并且彼此连接。因此，阳极21被箔状地构造。

阴极22包括阴极的活性材料42，所述阴极的活性材料被箔状地实施。此外，阴极22包括放电器32，所述放电器也被箔状地构造。阴极22的阴极活性材料42和放电器32被平面地、相互紧靠地放置并且彼此连接。因此，阴极22也被箔状地构造。

阳极21的放电器31被导电地实施并且由金属(例如，铜)制成。阳极接触金属箍(Anodenkontaktfahnen)从阳极21的放电器31伸出来，所述阳极接触金属箍与负的连接器元件51电连接。负的连接器元件51与第一壳体件61电连接。因此，阳极21通过负的连接器元件51与电池单池2的负极端子11电连接。

阴极22的放电器32被导电地实施并且由金属(例如，铝)制成。阴极接触金属箍从阴极22的放电器32伸出来，所述阴极接触金属箍与正的连接器元件52电连接。正的连接器元件52与第二壳体件62电连接。因此，阴极22通过正的连接器元件52与电池单池2的正极端子12电连接。

图2示出绝缘元件80的立体图。绝缘元件80具有环绕的框架，所述框架具有H-形的横截面。第一接收区域81和第二接收区域82被形成在绝缘元件80的端面处。在这里所示出的视图中，只有第一接收区域81是能够看到的，所述第一接收区域用于接收负的连接器元件51。第二接收区域82在这个视图中被遮盖，所述第二接收区域用于接收正的连接器元件52。当前，绝缘元件80注塑技术地由塑料制成，并且，旋转对称以及镜面对称地被构造。

在部分图3a)、3b)和3c)中，图3示出了用于制造电池单池2的装配步骤。方法准备地(Verfahrensvorbereitend)，电极单元10被提供。阴极22和阳极21在端面处并排地从电极单元10突出。同样地，连接器元件51、52，绝缘元件80以及壳体件61、62被提供。

部分图3a)示出了电极单元10，而阴极22与正的连接器元件52连接。在此，阴极22的阴极接触金属箍与正的连接器元件52焊接，尤其借助超声波焊接。当前，正的连接器元件52由铝制成并且实心地被实施。由此，正的连接器元件52能够排出在焊接操作时产生的热量

以及之后传递作用在单池壳体3上的力，以便保护电池单池2。

随后，正的连接器元件52被插入至绝缘元件80的第二接收区域82中。由此，正的连接器元件52被形状配合地保持在绝缘元件80中。电极单元10也被接收在绝缘元件80中。部分图3b)示出将正的连接器元件52插入至第二接收区域82中之后的状态。

随后，负的连接器元件51被插入至绝缘元件80的第一接收区域81中。由此，负的连接器元件51也被形状配合地保持在绝缘元件80中。部分图3c)示出将负的连接器元件51插入至第一接收区域81中之后的状态。

此后，阳极21的阳极接触金属箍与负的连接器元件51借助焊接、尤其是借助超声波焊接连接。当前，负的连接器元件51由铜制成并且实心地被实施。由此，负的连接器元件51能够排出在焊接操作时产生的热量

以及之后传递作用在单池壳体3上的力，以便保护电池单池2。

随后，第一壳体件61和第二壳体件62从相对的侧被插入至绝缘元件80中。在此，壳体件61、62被形状配合地保持在绝缘元件80中。然后，壳体件61、62形成单池壳体3，所述单池壳体包围电极单元10。绝缘元件80将壳体件61、62彼此电绝缘。

此后，负的连接器元件51与第一壳体件61连接，并且，正的连接器元件52与第二壳体件62连接。在此，连接器元件51、52借助激光焊接从外部(即，穿过壳体件61、62)与壳体件61、62焊接。

图4示出这样制造的电池单池2的立体图。电极单元10的阳极21与第一壳体件61电连接，所述阳极形成电池单池2的负极端子11。电极单元10的阴极22与第二壳体件62电连接，所述阴极形成电池单池2的正极端子12。

图5示出来自图4的电池单池2的剖面图。如已经提到的，绝缘元件80具有H-形的横截面，壳体件61、62被形状配合地接收在所述横截面中。在此，绝缘元件80将壳体件61、62彼此电绝缘。

负的连接器元件51被形状配合地保持在绝缘元件80的第一接收区域81中，并且，正的连接器元件52被形状配合地保持在绝缘元件80的第二接收区域82中。绝缘元件80将负的连接器元件51与阴极22电绝缘。绝缘元件80也将正的连接器元件52与阳极21电绝缘。

本发明不限于这里所描述的实施例和其中所突出的方面。更确切地说，在所说明的范围之内，多种变型方案都是可能的，所述变型方案在技术人员的处理的框架中。

Claims (10)

1.电池单池(2)，包括单池壳体(3)，电极单元(10)被布置在所述单池壳体中，其中，所述电极单元(10)具有与负极端子(11)电连接的阳极(21)和与正极端子(12)电连接的阴极(22)，其中，所述单池壳体(3)具有第一壳体件(61)和第二壳体件(62)，所述第一壳体件形成所述负极端子(11)，所述第二壳体件形成所述正极端子(12)，其特征在于，负的连接器元件(51)以及正的连接器元件(52)被设置在所述单池壳体(3)之内，所述负的连接器元件与所述阳极(21)并且与所述第一壳体件(61)电连接，所述正的连接器元件与所述阴极(22)并且与所述第二壳体件(62)电连接，

其中设置绝缘元件(80)，该绝缘元件具有环绕的框架，所述框架具有H-形的横截面，

其中正的连接器元件(52)和负的连接器元件(51)分别被插入到绝缘元件(80)的第一接收区域(81)和第二接收区域(82)中，

其中第一壳体件(61)和第二壳体件(62)从相对的侧被插入至所述绝缘元件(80)中，

从而使得所述绝缘元件(80)一方面用于将阳极(21)和阴极(22)、正的连接器元件(52)和负的连接器元件(51)以及不同极性的第一壳体件(61)和第二壳体件(62)彼此电绝缘，另一方面也用于形状配合地接收并且保持所述正的连接器元件(52)和负的连接器元件(51)以及所述第一壳体件(61)和第二壳体件(62)。

2.根据权利要求1所述的电池单池(2)，其特征在于，所述阳极(21)与所述负的连接器元件(51)材料闭合地连接，和/或，所述阴极(22)与所述正的连接器元件(52)材料闭合地连接。

3.根据权利要求1或2所述的电池单池(2)，其特征在于，所述负的连接器元件(51)与所述第一壳体件(61)材料闭合地连接，和/或，所述正的连接器元件(52)与所述第二壳体件(62)材料闭合地连接。

4.根据权利要求1或2所述的电池单池(2)，其特征在于，所述绝缘元件(80)将所述负的连接器元件(51)与所述阴极(22)和/或将所述正的连接器元件(52)与所述阳极(21)电绝缘。

5.用于制造根据权利要求1至4中任一项所述的电池单池(2)的方法，所述方法包括以下步骤：

a.将第一连接器元件(51、52)与电极单元(10)的第一电极(21、22)连接；

b.将所述第一连接器元件(51、52)插入至绝缘元件(80)中，使得所述第一连接器元件(51、52)形状配合地保持在所述绝缘元件(80)中；

c.将第二连接器元件(51、52)插入至所述绝缘元件(80)中，使得所述第二连接器元件(51、52)形状配合地保持在所述绝缘元件(80)中；

d.将所述第二连接器元件(51、52)与所述电极单元(10)的第二电极(21、22)连接；

e.将第一壳体件(61)和第二壳体件(62)如此插入至所述绝缘元件(80)中，使得所述壳体件(61、62)形成单池壳体(3)，所述单池壳体包围所述电极单元(10)，并且，使得所述绝缘元件(80)将所述壳体件(61、62)彼此电绝缘；

f.将所述第一连接器元件(51、52)与所述第一壳体件(61)以及将所述第二连接器元件(51、52)与所述第二壳体件(62)连接，使得所述第一电极(21、22)与所述第一壳体件(61)电连接，所述第一电极形成第一端子(11、12)，并且，使得所述第二电极(21、22)与所述第二壳体件(62)电连接，所述第二电极形成第二端子(11、12)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述连接器元件(51、52)材料闭合地与所述电极(21、22)连接。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述连接器元件(51、52)借助激光焊接或者超声波焊接与所述电极(21、22)连接。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述连接器元件(51、52)材料闭合地与所述壳体件(61、62)连接。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其中，所述连接器元件(51、52)借助激光焊接或者超声波焊接与所述壳体件(61、62)连接。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单池(2)在电动车辆(EV)中、在固定电池中、在海洋应用中的电池中或者在航空应用中的电池中的使用。

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