專利名稱：用于制造電池單體的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于制造電池單體的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，已知高伏電池、例如鋰離子電池用于車輛應(yīng)用，所述電池特別是由 多個電串聯(lián)和/或并聯(lián)的單體構(gòu)成。在此，在雙極單體中，電觸點、即正極和負極直接地置 于殼體的相互電絕緣的部分上。由P810600(官方文件登記號為102007063181. 4)已知一種用于電池的單體、特別 是扁平單體，所述單體具有設(shè)置在單體殼體內(nèi)的電極堆/電極組。單體殼體具有兩個對置 的殼體側(cè)壁以及設(shè)置在這兩個殼體側(cè)壁之間的電絕緣的邊框。電極堆的電接觸直接在單體 殼體的對置的殼體側(cè)壁、特別是平面?zhèn)壬蠈崿F(xiàn)。在此，所述接觸以用于制造單體的方法、特 別是在單體的安裝狀態(tài)下借助焊透所屬的外側(cè)來實現(xiàn)，以便膜電極的位于內(nèi)部的極觸點向 外接觸/觸點接通。然而不利的是在焊接過程期間熱量被輸入單體殼體的內(nèi)部，該熱量輸入可能會 損害或破壞設(shè)置在單體殼體中的部件，例如電極堆。所以需要用于保護溫度敏感的部件的 措施，其導(dǎo)致提高了材料耗費、時間耗費，以及由此提高了成本費用。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是提出一種用于制造單體的改進的方法。根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過具有在權(quán)利要求1中給出的特征的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明有利的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求的主題。在用于制造電池單體的本發(fā)明方法中，所述單體具有設(shè)置在單體殼體中的電極 堆，所述單體殼體包括兩個導(dǎo)電的殼體側(cè)壁和一設(shè)置在所述殼體側(cè)壁之間的、沿邊緣側(cè)環(huán) 繞的電絕緣的邊框。在此，每一種極性的導(dǎo)電凸耳(Stromableiterfahne)分別組成所述電 極堆的各一個極觸點，并且在極觸點和殼體側(cè)壁之間形成能導(dǎo)電的連接。根據(jù)本發(fā)明，在所 述單體的打開狀態(tài)下建立所述能導(dǎo)電的連接。打開狀態(tài)特別是理解成所述殼體側(cè)壁未固定在所述邊框上，其中電極堆可以設(shè) 置在所述邊框中。通過將電極堆設(shè)置在沿邊緣側(cè)環(huán)繞的、特別是電絕緣的所述邊框中，能以有利的 方式省卻附加的絕緣布置結(jié)構(gòu)。此外，還使單體易于操作或安全地設(shè)計了單體的可操作性。 通過根據(jù)本發(fā)明的、極觸點與殼體側(cè)壁在單體的打開狀態(tài)下的能導(dǎo)電的連接，存在隨后控 制接合位置的可能性。此外，通過所提出的接觸還能在沒有昂貴的密封措施的情況下從單 體的內(nèi)部向外引導(dǎo)電極堆的極觸點。在本發(fā)明的一種改進方案中，在將所述電極堆設(shè)置在邊框中之前，將一個極觸點 與一個殼體側(cè)壁以能導(dǎo)電的方式進行連接，這一點導(dǎo)致了較少的技術(shù)費用，因為僅須將余 下的極觸點在將電極堆設(shè)置在邊框中之后與所屬的殼體側(cè)壁電連接。
在將所述電極堆設(shè)置在邊框中之后，至少使余下的極觸點與所屬的殼體側(cè)壁以能 導(dǎo)電的方式進行連接?？蛇x地，還能在設(shè)置電極堆后使兩個極觸點與殼體側(cè)壁以能導(dǎo)電的 方式進行連接。一方面，特別是能以焊接方法既在將電極堆設(shè)置在邊框中之前也在將電極堆設(shè)置 在邊框中之后形成極觸點與殼體側(cè)壁的能導(dǎo)電的連接，其中在焊接方法期間形成一個或多 個焊縫和/或焊點。以優(yōu)選的方式，在焊接方法中，所述殼體側(cè)壁在電極堆的形成極觸點的 導(dǎo)電凸耳的深度上進一步局部熔融，從而特別是在一個步驟中，利用一焊縫和/或一焊點 使所有形成極觸點的導(dǎo)電凸耳以及相應(yīng)的導(dǎo)電的殼體側(cè)壁相互焊接。通過所形成的材料融 合的連接，形成具有低的結(jié)電阻的能導(dǎo)電的連接，所述結(jié)電阻具有高載流能力。另一方面，能以組合的焊-壓接合法、例如超聲波焊接法形成殼體側(cè)壁和極觸點 之間的能導(dǎo)電的連接。由此除了焊接工藝方法的優(yōu)點外，一方面通過壓接實現(xiàn)了可靠的接 合過程，另一方面通過超聲波焊接法避免或至少減少了輸入到電極堆中的熱量。在本發(fā)明的另一種有利的改進方案中，在所述極觸點與殼體側(cè)壁之間形成能導(dǎo)電 的連接之前插入一由附加材料制成的單獨的膜，或者將其施加到殼體側(cè)壁的朝向極觸點的 一側(cè)上，從而改善了極觸點與殼體側(cè)壁的連接。在此，電極堆包括多個電極、優(yōu)選膜電極，其中所述電極通過隔離件、優(yōu)選隔離膜 彼此絕緣地分隔開。在此，選擇銅膜和/或鋁膜或由這種合金制成的膜作為膜電極。以特別的方式，將各個膜電極的向所述電極堆外部引導(dǎo)的邊緣區(qū)域用作導(dǎo)電凸 耳，由此能省卻膜電極和導(dǎo)電凸耳的高成本的接觸。同時，這種類型的接觸非常可靠地防止 受到至少多種影響、特別是外部影響，如碰撞或振動。根據(jù)本發(fā)明的一種適合的改進方案，在邊框中加工出兩個彼此電絕緣的且彼此間 隔開的材料回縮部，其中相同極性的導(dǎo)電凸耳被放入所述材料回縮部中。在此，所述材料回 縮部的沿所述膜電極的堆疊方向測量的凈高度選擇成小于或等于未受影響地相互堆疊的 所屬導(dǎo)電凸耳的相應(yīng)厚度，而所述材料回縮部的平行于膜電極的扁平側(cè)測量的深度選擇成 大于或等于所屬導(dǎo)電凸耳的相應(yīng)長度。由此，導(dǎo)電凸耳被可靠地保持在材料回縮部中。在本發(fā)明的一種設(shè)計方案中，為了確保單體的機械穩(wěn)定性和密封性，防止雜質(zhì)進 入單體殼體中或者材料從單體殼體中出去，殼體側(cè)壁在形成能導(dǎo)電的連接之后被力鎖合 地、材料融合地和/或形狀鎖合地固定在邊框上，從而使單體然后能用電解質(zhì)填充。通過所述措施中的一個或多個，在成本經(jīng)濟地制造時能簡化單體殼體的結(jié)構(gòu)，從 而能提高防振性進而穩(wěn)定性、使用壽命以及由此又提高了應(yīng)用多樣性。此外，通過在打開的 單體上的簡單的接觸，能控制接合位置，從而特別是在制造期間能減少廢品。此外，通過導(dǎo) 電凸耳的用于形成極觸點的材料融合的接觸以及通過所述導(dǎo)電凸耳與殼體側(cè)壁的材料融 合的連接，改善了載流能力。然而也沒有減弱單體的單體殼體的氣密性，因為極觸點沒有發(fā) 生接觸穿過(Kontaktdurchfuhrung)。
下面借助附圖詳細闡述本發(fā)明的有利的設(shè)計方案。其中示出了 圖1示意性示出在打開狀態(tài)下的單體，圖2示意性示出用于實施焊_壓接合法的裝置，
圖3示意性示出根據(jù)圖1的打開的單體的第一透視圖和用于實施焊-壓接合法的 裝置在焊接過程期間的布置，圖4示意性示出根據(jù)圖1的打開的單體的第二透視圖和用于實施焊-壓接合法的 裝置在焊接過程期間的布置，圖5示意性示出電極堆在借助用于實施焊_壓接合法的裝置與殼體側(cè)壁形成能導(dǎo) 電的連接的焊接過程期間的透視圖，和圖6示意性示出圖5中的局部的放大圖。
具體實施例方式在所有附圖中，相應(yīng)的部件具有相同的附圖標記。圖1示出了一在打開狀態(tài)下的、設(shè)計成框架扁平單體的單體1。單體1包括一設(shè)置在單體殼體中的電極堆2，其中單體殼體具有兩個導(dǎo)電的殼體 側(cè)壁3、特別是平面?zhèn)群鸵辉O(shè)置在殼體側(cè)壁3之間的、沿邊緣側(cè)環(huán)繞的電絕緣邊框4。在此，電極堆2特別是由膜電極(未詳細示出)形成，其中在電極堆2的中間區(qū)域 中，不同極性的膜電極、特別是鋁膜和/或銅膜和/或由金屬合金制成的膜相互堆疊并借助 未詳細示出的隔離件、特別是隔離膜彼此電絕緣。在膜電極的突出于電極堆2的中間區(qū)域的邊緣區(qū)域、即導(dǎo)電凸耳 2. 1 (Stromabieiterfahne)中，相同極性的膜電極彼此電連接并形成電極堆2的極觸點P。在邊緣側(cè)環(huán)繞電極堆2的邊框4具有兩個彼此間隔開的、對置的材料回縮部4. 1， 在此所述材料回縮部4. 1如此設(shè)計，使得由導(dǎo)電凸耳2. 1形成的極觸點P能設(shè)置在材料回 縮部4. 1中。材料回縮部4. 1的凈高度特別是設(shè)計成使得所述凈高度等于或小于未受影響 地相互堆疊的導(dǎo)電凸耳2. 1的相應(yīng)厚度。材料回縮部4. 1的深度等于或大于導(dǎo)電凸耳2. 1 的相應(yīng)長度。通過邊框4的電絕緣的設(shè)計，由導(dǎo)電凸耳2. 1形成的不同極性的極觸點P彼此電 絕緣，從而能以有利的方式省卻用于電絕緣的附加布置結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，在單體1的所示出的打開狀態(tài)下形成極觸點P與殼體側(cè)壁3的能導(dǎo) 電的連接。在此，所示出的打開狀態(tài)尤其是指其中殼體側(cè)壁3未固定在邊框4上而電極堆 2穿過邊框4或者設(shè)置在所述邊框4中的狀態(tài)。為了形成所述能導(dǎo)電的連接，特別是使用在圖3至圖6中詳細闡述的焊接方法和 /或焊-壓接合法。在形成所述能導(dǎo)電的連接后，以未詳細示出的方式、例如借助粘接和/或連接元 件將殼體側(cè)壁3材料融合、形狀鎖合和/或力鎖合地固定在邊框4上，以便實現(xiàn)殼體側(cè)壁3 和邊框4間的連接的高穩(wěn)定性。所述連接元件尤其是指鉚接件、殼體側(cè)壁3的至少在邊緣側(cè)環(huán)繞接合所述邊框的 凸耳狀延長部和/或形成在所述邊框上的保持元件。為了形成形狀鎖合和/或力鎖合的連 接，殼體側(cè)壁3和/或邊框4優(yōu)選具有與各連接元件相應(yīng)的形狀或缺口(未詳細示出)。由于殼體側(cè)壁3材料融合、形狀鎖合和/或力鎖合地固定在邊框4上，除了高穩(wěn)定 性以外還導(dǎo)致密封地形成單體殼體，從而沒有雜質(zhì)能進入該單體殼體中。此外還確保了 在 將殼體側(cè)壁3固定在邊框4上后填入的電解質(zhì)不會出來，由單體1形成的未詳細示出的電池的周圍環(huán)境不受到損害。圖2示出用于實施焊_壓接合法的焊接裝置5。所述焊接裝置5尤其是指包括超 聲焊極/超聲震蕩單元5. 1和鐵砧5. 2的超聲波焊接裝置。為了使極觸點P與殼體側(cè)壁3以能導(dǎo)電的方式連接，根據(jù)圖3和圖4，電極堆2穿 過邊框4，而形成極觸點P的導(dǎo)電凸耳2. 1彼此上下堆疊并平面地放在各所屬的單體側(cè)壁3 的內(nèi)側(cè)上。導(dǎo)電凸耳2. 1相對于電極堆2的中間區(qū)域的在此必要的相對彎曲通過所使用的 膜電極的柔性來實現(xiàn)。為了將導(dǎo)電凸耳2. 1焊接成極觸點P且為了同時使導(dǎo)電凸耳2. 1與殼體側(cè)壁3相 焊接，將放在殼體側(cè)壁3的內(nèi)側(cè)上的極觸點P和殼體側(cè)壁3布置在超聲焊極5. 1和鐵砧5. 2 之間并由引入的壓擠力Fp進行壓接。同時超聲焊極5. 1產(chǎn)生一頻率在超聲波范圍內(nèi)的震 蕩S，從而使極觸點P和殼體側(cè)壁3在大摩擦下相對運動。通過在此形成的大量摩擦熱，形 成焊縫(未示出)或焊點(未示出)，從而在極觸點P和殼體側(cè)壁3之間形成材料融合的能 導(dǎo)電的連接。特別是通過多個成串和/或并行設(shè)置的焊縫和/或焊點，實現(xiàn)了殼體側(cè)壁3與極 觸點P之間的平面的、能導(dǎo)電的連接。替代地，除了超聲波焊接方法以外，另一種未詳細示出的、在現(xiàn)有技術(shù)中已知的 焊-壓接合法也適用于所述制造。在此，例如可以是電容放電焊接、電阻壓力焊、電點焊或 電滾壓縫焊。根據(jù)本發(fā)明的一種未示出的改進方案，導(dǎo)電凸耳2. 1在一單獨的方法中在與殼體 側(cè)壁3形成能導(dǎo)電的連接之前壓接和/或焊接成極觸點P。在本發(fā)明的另一種未示出的設(shè)計方案中，可在例如銅制的極觸點P與例如鋁制的 殼體側(cè)壁3之間附加地插入一例如鎳制的單獨的膜(未示出)，以便在焊接過程期間在極觸 點P和殼體側(cè)壁3之間實現(xiàn)改善的連接。替代地，所述膜同樣可以施加在殼體側(cè)壁3的朝 向極觸點P的一側(cè)上。此外，在本發(fā)明的一種有利的改進方案中，在極觸點P和殼體側(cè)壁3之間還能設(shè)置 一電絕緣膜(未示出)，或殼體側(cè)壁3在一側(cè)能設(shè)計有電絕緣層，從而只在焊接過程中才形 成極觸點P與殼體側(cè)壁3的電接觸。此外，所述絕緣膜或絕緣層還優(yōu)選用于防止殼體側(cè)壁 3受到例如由于與在單體1中的電解質(zhì)接觸而引起的腐蝕。在圖5和圖6中借助電極堆2在借助用于實施焊_壓接合法的焊接裝置5與殼體 側(cè)壁3以能導(dǎo)電的方式相連接的焊接過程期間的透視圖示出了本發(fā)明的一種有利的設(shè)計方案。在此，在單體1的打開狀態(tài)——其中電極堆2還未穿過邊框4或設(shè)置在所述邊框 中——下，電極堆2的通過導(dǎo)電凸耳2. 1形成的極觸點P與所屬的單體側(cè)壁3以能導(dǎo)電的 方式相連接，從而在電極堆2穿過邊框4后，僅余下的極觸點P必須與另一單體側(cè)壁3以能 導(dǎo)電的方式相連接。特別是通過由此造成的、對電極堆的簡單操作，簡化了單體1的制造。為了形成所述能導(dǎo)電的連接，除了所介紹的超聲波焊接方法外還能使用此外由現(xiàn) 有技術(shù)已知的焊-壓接合法。也能使用具有高熱量輸入的焊接方法、例如激光焊接法，因為 在所示布置結(jié)構(gòu)中確保了良好的散熱并能借助簡單的、未詳細介紹的措施附加地擴大該良 好的散熱。
附圖標記列表
1單體
2電極堆
2.1導(dǎo)電凸耳
3殼體側(cè)壁
4邊框
4. 1材料回縮部
5焊接裝置
5. 1超聲焊極
5. 2鐵砧
Fp壓擠力
P極觸點
S震蕩
權(quán)利要求
一種用于制造電池單體(1)的方法，所述單體具有設(shè)置在單體殼體內(nèi)的電極堆(2)，其中所述單體殼體包括兩個導(dǎo)電的殼體側(cè)壁(3)和一設(shè)置在這兩個殼體側(cè)壁之間的、沿邊緣側(cè)環(huán)繞的電絕緣的邊框(4)，其中每一種極性的導(dǎo)電凸耳(2.1)各組成所述電極堆(2)的一個極觸點(P)，并在所述極觸點(P)和殼體側(cè)壁(3)之間形成能導(dǎo)電的連接，其特征在于，在所述單體(1)的打開狀態(tài)下建立所述能導(dǎo)電的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在將所述電極堆(2)設(shè)置在所述邊框(4) 中之前，將一個極觸點(P)與一個殼體側(cè)壁(3)以能導(dǎo)電的方式進行連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在將所述電極堆(2)設(shè)置在所述邊框(4) 中之后，至少將一個極觸點(P)與一個殼體側(cè)壁(3)以能導(dǎo)電的方式進行連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，以一焊接方法和/或以一組合的焊_壓接 合法形成所述殼體側(cè)壁(3)與極觸點(P)的所述能導(dǎo)電的連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述焊接方法期間產(chǎn)生一個或多個焊 縫和/或焊點。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在所述焊-壓接合法期間產(chǎn)生一個或多個 焊縫和/或焊點，并壓接所述極觸點(P)和殼體側(cè)壁(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，特別是在一個步驟中，利用一個焊縫和/ 或一個焊點使所有形成極觸點(P)的導(dǎo)電凸耳(2. 1)以及相應(yīng)的導(dǎo)電的殼體側(cè)壁(3)相互焊接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當在所述極觸點(P)和殼體側(cè)壁(3)之間 形成所述能導(dǎo)電的連接之前，插入一由附加材料制成的單獨的膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述電連接之前，在所述殼體側(cè)壁 (3)的朝向所述極觸點(P)的一側(cè)上施加一由附加材料制成的膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，設(shè)置在單體殼體中的電極堆(2)包括多 個電極、優(yōu)選膜電極，其中所述電極通過隔離件、優(yōu)選隔離膜彼此絕緣地分隔開。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，將各個膜電極的向所述電極堆(2)外部 引導(dǎo)的邊緣區(qū)域用作導(dǎo)電凸耳(2. 1)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，將銅膜和/或鋁膜或由這種合金制成的 膜用作膜電極。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述邊框(4)中加工出兩個彼此電絕 緣的且彼此間隔開的材料回縮部(4. 1)，其中相同極性的導(dǎo)電凸耳(2. 1)被放入所述材料 回縮部(4. 1)中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，將所述材料回縮部(4.1)的沿所述膜電 極的堆疊方向測量的凈高度選擇成小于或等于未受影響地相互堆疊的所屬導(dǎo)電凸耳(2. 1) 的相應(yīng)厚度，而將所述材料回縮部的平行于膜電極的扁平側(cè)測量的深度選擇成大于或等于 所屬導(dǎo)電凸耳(2. 1)的相應(yīng)長度。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在形成所述能導(dǎo)電的連接之后，將所述 殼體側(cè)壁(3)力鎖合、材料融合和/或形狀鎖合地固定在所述邊框(4)上，并用電解質(zhì)填充 所述單體(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于制造電池單體(1)的方法，所述單體具有設(shè)置在單體殼體內(nèi)的電極堆(2)，其中所述單體殼體包括兩個導(dǎo)電的殼體側(cè)壁(3)和一設(shè)置在其間的、沿邊緣側(cè)環(huán)繞的電絕緣的邊框(4)，其中每一種極性的導(dǎo)電凸耳(2.1)分別組成所述電極堆(2)的各一個極觸點(P)，并且在所述極觸點(P)和殼體側(cè)壁(3)之間形成能導(dǎo)電的連接。在所述單體(1)的打開狀態(tài)下形成所述能導(dǎo)電的連接。
文檔編號H01M2/20GK101946345SQ200980104776
公開日2011年1月12日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月23日
發(fā)明者D·施勒特爾, J·邁因斯歇爾 申請人:戴姆勒股份公司