儲(chǔ)能裝置及制造儲(chǔ)能裝置的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，該電化學(xué)儲(chǔ)能裝置具有：儲(chǔ)能單電池（10），其帶有電極棧和殼體；至少一個(gè)電流導(dǎo)體（12），其具有與儲(chǔ)能單電池（10）的電極棧導(dǎo)電連接的第一接觸部（12a）和至少部分地布置在儲(chǔ)能單電池（10）殼體外部的第二接觸部（12b）。此外，還布置了至少一個(gè)接觸元件（14），其具有與電流導(dǎo)體（12）的第二接觸部（12b）導(dǎo)電連接且優(yōu)選用超聲波平面焊接的第一接觸部（14a），和用于電接觸儲(chǔ)能裝置的第二接觸部（14b）。電流導(dǎo)體（12）的第一接觸部（12a）和第二接觸部（12b）首先基本上彼此垂直并且電流導(dǎo)體（12）的第二接觸部（12b）在與接觸元件（14）的第一接觸部（14a）焊接在一起后，要彎曲使得其基本上平行于電流導(dǎo)體（12）的第一接觸部（12a）。
【專(zhuān)利說(shuō)明】?jī)?chǔ)能裝置及制造儲(chǔ)能裝置的方法
[0001]本申請(qǐng)使用2011年8月17日提出的德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)DE102011110814.2的優(yōu)先權(quán)。具有優(yōu)先權(quán)的申請(qǐng)DE102011110814.2的全部?jī)?nèi)容在此通過(guò)引用的方式并入本申請(qǐng)。
[0002]本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)能裝置，特別是電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，以及制造此類(lèi)儲(chǔ)能裝置的方法。
[0003]電化學(xué)儲(chǔ)能裝置通常具有至少一個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能單電池(通常也被稱(chēng)為電化學(xué)電池或伽伐尼電池)、至少一個(gè)電流導(dǎo)體、用以容納儲(chǔ)能單電池和電流導(dǎo)體的殼體、以及至少一個(gè)接觸元件。傳統(tǒng)上，電化學(xué)儲(chǔ)能單電池具有電極棧，該電極棧具有由至少兩個(gè)電極和布置在這些電極間的電解質(zhì)所組成的排列且至少部分地由殼體包圍。電極棧的兩個(gè)電極或電極組分別與電流導(dǎo)體導(dǎo)電連接，所述電流導(dǎo)體將電能輸送到儲(chǔ)能單電池中或?qū)㈦娔軓膬?chǔ)能單電池輸送出來(lái)。電流導(dǎo)體又分別與導(dǎo)電的接觸元件連接，所述接觸元件被用于電連接(例如在具有多個(gè)儲(chǔ)能裝置的電池組排列內(nèi)的)儲(chǔ)能裝置。
[0004]本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種改進(jìn)的儲(chǔ)能裝置，特別是將接觸元件緊湊地連接到電流導(dǎo)體的改進(jìn)型儲(chǔ)能裝置。
[0005]此任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求1所述特征的儲(chǔ)能裝置得以實(shí)現(xiàn)。上述任務(wù)通過(guò)具有權(quán)利要求12所述特征的、制造儲(chǔ)能裝置的方法也是可實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施形式和改進(jìn)方案在相應(yīng)的從屬權(quán)利要求中給出。
[0006]本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置具有帶電極棧和殼體的儲(chǔ)能單電池；至少一個(gè)電流導(dǎo)體，該電流導(dǎo)體具有與儲(chǔ)能單電池的電極棧導(dǎo)電連接的第一接觸部和至少部分布置在儲(chǔ)能單電池殼體外部的第二接觸部；和至少一個(gè)接觸元件，該接觸元件具有與電流導(dǎo)體的第二接觸部導(dǎo)電連接的第一接觸部和用于電接觸儲(chǔ)能裝置的第二接觸部。根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的特征在于，電流導(dǎo)體的第一接觸部和第二接觸部基本上彼此平行。
[0007]在本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置中，電流導(dǎo)體的第二接觸部(其與接觸元件的第一接觸部導(dǎo)電連接)基本上平行于電流導(dǎo)體的第一接觸部(其與儲(chǔ)能單電池的電極棧導(dǎo)電連接)。通過(guò)這種措施有可能的是，簡(jiǎn)單而緊湊地建立在電流導(dǎo)體與接觸元件之間的連接。特別是與具有電流導(dǎo)體(其接觸部基本上彼此垂直)的傳統(tǒng)儲(chǔ)能裝置相比，根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)得更加緊湊，因?yàn)樵诮佑|元件(特別是其第二接觸部)到儲(chǔ)能單電池間的距離更近從而更節(jié)省空間。
[0008](電化學(xué))儲(chǔ)能裝置在本發(fā)明中被理解成這樣一種設(shè)備，該設(shè)備特別可以吸收電能，存儲(chǔ)電能，并將電能重新釋放出來(lái)，特別是利用電化學(xué)過(guò)程。儲(chǔ)能單電池在本發(fā)明中被理解成儲(chǔ)能裝置自身閉合的功能單位，其自身也可以吸收電能，存儲(chǔ)電能，并將電能重新釋放出來(lái)，特別是利用電化學(xué)過(guò)程。本發(fā)明中的儲(chǔ)能裝置可具有一個(gè)儲(chǔ)能單電池或多個(gè)儲(chǔ)能單電池。
[0009]儲(chǔ)能單電池例如可以是，但不只是伽伐尼一次電池或二次電池(在本申請(qǐng)的框架中，一次電池或二次電池不作區(qū)分統(tǒng)稱(chēng)電池單元且由其構(gòu)成的儲(chǔ)能裝置被稱(chēng)為電池組或電池組裝置)、燃料電池、高性能電容器、或其它類(lèi)型的儲(chǔ)能單電池。特別是在這種情況下，儲(chǔ)能單電池應(yīng)被理解為電化學(xué)儲(chǔ)能單電池，其可將能量以化學(xué)能形式存儲(chǔ)，以電能形式輸出給用電器且優(yōu)選也可以電能形式存儲(chǔ)來(lái)自充電器的能量。伽伐尼電池和燃料電池是所述電化學(xué)儲(chǔ)能器的重要示例。
[0010]電化學(xué)儲(chǔ)能單電池優(yōu)選具有:活性區(qū)域或活性部分(電化學(xué)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)過(guò)程在該活性區(qū)域中進(jìn)行)，以及，用于隔離活性部分和周?chē)h(huán)境的殼體?；钚圆糠謨?yōu)選具有電極棧，該電極棧由通過(guò)電極、活性層、分離層以及分離層所容納的電解質(zhì)構(gòu)成的電極排列組成。電極優(yōu)選以板狀或箔狀結(jié)構(gòu)構(gòu)建并且優(yōu)選基本上彼此平行布置(棱柱型儲(chǔ)能單電池)。電極排列也可以是卷繞的且具有的形狀基本上為圓柱形(圓柱形儲(chǔ)能單電池)。電極棧這一術(shù)語(yǔ)也應(yīng)包括電極卷?；钚詫雍头蛛x層至少部分地被設(shè)置成單獨(dú)的箔片或電極的涂層。儲(chǔ)能單電池的電解質(zhì)優(yōu)選具有鋰離子。在本發(fā)明中，殼體是一種裝置，其適用于防止化學(xué)品從電極棧中泄漏到周?chē)h(huán)境中并保護(hù)電極棧的部件免受外部影響的損害。殼體可以由一個(gè)或多個(gè)模制件構(gòu)成和/或構(gòu)建成箔狀。此外殼體還可以是單層或多層結(jié)構(gòu)。殼體最好由不透氣且電絕緣的材料或?qū)訝顝?fù)合物制成。
[0011]電化學(xué)儲(chǔ)能單電池優(yōu)選設(shè)置有至少兩個(gè)電流導(dǎo)體或與至少兩個(gè)電流導(dǎo)體相連，這些電流導(dǎo)體被當(dāng)作儲(chǔ)能單電池的電極。所述電流導(dǎo)體分別與儲(chǔ)能單電池的電極棧的電極導(dǎo)電連接或由它們自身構(gòu)成。在本發(fā)明的框架中，電流導(dǎo)體應(yīng)被理解成單獨(dú)的組件，該組件與儲(chǔ)能單電池的電極，優(yōu)選與從殼體突出的電極截段導(dǎo)電連接，還應(yīng)被理解成由電極本身，優(yōu)選是由從殼體突出的電極截段本身構(gòu)成的電流導(dǎo)體?？梢园央娏鲗?dǎo)體看作儲(chǔ)能單電池的組件，也可以把它看作儲(chǔ)能單電池不同組件中的一個(gè)。所述至少兩個(gè)電流導(dǎo)體優(yōu)選布置在儲(chǔ)能單電池的同一側(cè)；但是也可將它們布置在不同側(cè)，優(yōu)選布置在儲(chǔ)能單電池的相反側(cè)。
[0012]儲(chǔ)能裝置的電流導(dǎo)體分別具有第一接觸部，其與儲(chǔ)能單電池的電極棧導(dǎo)電連接。電流導(dǎo)體的第一接觸部可全部位于儲(chǔ)能單電池的殼體內(nèi)，也可一部分位于該殼體內(nèi)而另一部分位于該殼體外，還可全部位于該殼體外。此外，電流導(dǎo)體還分別具有布置在儲(chǔ)能單電池殼體外的第二接觸部。第二接觸部?jī)?yōu)選構(gòu)建成板狀。電流導(dǎo)體的板狀第二接觸部?jī)?yōu)選具有基本一致的厚度或材料強(qiáng)度。第二接觸部用于導(dǎo)電連接儲(chǔ)能裝置的接觸元件。無(wú)論如何要將電流導(dǎo)體的第二接觸部至少部分布置在儲(chǔ)能單電池的殼體外。
[0013]儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能單電池和電流導(dǎo)體優(yōu)選安裝在殼體中。從這點(diǎn)上而言，殼體是這樣一種結(jié)構(gòu)裝置，其適合于將儲(chǔ)能單電池和一個(gè)或多個(gè)電流導(dǎo)體容納在其中，并使它們機(jī)械穩(wěn)定，和/或阻止電化學(xué)儲(chǔ)能單電池的組件與環(huán)境之間的物質(zhì)傳輸或使兩者間不易進(jìn)行物質(zhì)傳輸。穩(wěn)定性特別是但不只是在制造具有多個(gè)儲(chǔ)能裝置的電池組排列過(guò)程中有利。術(shù)語(yǔ)殼體不僅應(yīng)該包括基本上整個(gè)包圍儲(chǔ)能單電池和電流導(dǎo)體的裝置，而且還應(yīng)該包括僅僅部分地支撐上述組件(類(lèi)似于一個(gè)框)的裝置。殼體可優(yōu)選構(gòu)建成一件式的或多件式的。優(yōu)選地，所述殼體也適合且被設(shè)計(jì)成用于特別是在以不期望的方式交換能量時(shí)，特別是交換非電能形式的能量(例如熱能或機(jī)械能)時(shí)，防止儲(chǔ)能裝置與環(huán)境進(jìn)行不期望的能量交換，或使兩者間不易進(jìn)行不期望的能量交換。
[0014]在本發(fā)明中，接觸元件被理解成這種裝置，其適合于在儲(chǔ)能裝置的周?chē)c儲(chǔ)能裝置的電流導(dǎo)體(殼體內(nèi)部)間建立導(dǎo)電連接。儲(chǔ)能裝置經(jīng)此導(dǎo)電連接可將電能存儲(chǔ)在儲(chǔ)能單電池內(nèi)(充電過(guò)程)以及將儲(chǔ)能單電池中的電能輸出給用電器(放電過(guò)程)。儲(chǔ)能裝置上接觸元件的個(gè)數(shù)與儲(chǔ)能裝置上電流導(dǎo)體的個(gè)數(shù)一致。優(yōu)選地，儲(chǔ)能裝置具有兩個(gè)電流導(dǎo)體以及分別與每個(gè)電流導(dǎo)體連接的接觸元件。[0015]儲(chǔ)能裝置的接觸元件分別具有第一接觸部，該接觸部用于導(dǎo)電連接儲(chǔ)能裝置的電流導(dǎo)體。所述第一接觸部?jī)?yōu)選構(gòu)建成板狀。接觸元件的板狀第一接觸部?jī)?yōu)選具有基本一致的厚度或材料強(qiáng)度。接觸元件的第一接觸部的形狀和尺寸大小優(yōu)選與電流導(dǎo)體的第二接觸部的形狀和尺寸大小一致。此外儲(chǔ)能裝置的接觸元件還分別具有第二接觸部。第二接觸部?jī)?yōu)選設(shè)計(jì)成基本上為圓柱形。第二接觸部用作儲(chǔ)能裝置的電極以導(dǎo)電連接例如電池組排列內(nèi)部與儲(chǔ)能裝置的周?chē)h(huán)境。接觸元件的第一接觸部和第二接觸部?jī)?yōu)選構(gòu)建成集成式或整體式彼此相連?；蛘咭部蓪⒔佑|元件的第一接觸部和第二接觸部制成獨(dú)立組件并彼此導(dǎo)電連接。接觸元件的第一接觸部?jī)?yōu)選至少部分布置在儲(chǔ)能裝置的上述殼體內(nèi)。接觸元件的第二接觸部?jī)?yōu)選至少部分布置在儲(chǔ)能裝置的上述殼體外。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，電流導(dǎo)體的第一和第二接觸部基本上彼此平行排列。電流導(dǎo)體接觸部的平行取向是指儲(chǔ)能裝置已制成并組裝好的狀態(tài)下，而不是指制造過(guò)程中的各個(gè)階段下。就這點(diǎn)而言，基本上平行排列應(yīng)被理解成電流導(dǎo)體接觸部的完全平行取向且電流導(dǎo)體接觸部以不超過(guò)±10°的，優(yōu)選不超過(guò)±5°的角度范圍彼此對(duì)齊。在本申請(qǐng)中，電流導(dǎo)體接觸部的平行排列還優(yōu)選涉及由主延伸方向確定的平面。
[0017]電流導(dǎo)體的兩個(gè)接觸部?jī)?yōu)選構(gòu)建成一體式或整體式地彼此相連?？蛇x地，也可將它們制成獨(dú)立組件并彼此導(dǎo)電連接。電流導(dǎo)體的第一和第二接觸部?jī)?yōu)選直接或經(jīng)連接部彼此相連。
[0018]電流導(dǎo)體的第一接觸部和第二接觸部?jī)?yōu)選有間距地布置。兩平行接觸部之間的間隙優(yōu)選為空的或被空氣充滿(mǎn)?？蛇x地，可在電流導(dǎo)體的基本平行的接觸部之間的間隙中布置電絕緣材料。在一個(gè)可選擇的實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的接觸部基本上無(wú)間隙地或彼此面接觸地布置。
[0019]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第一接觸部或整個(gè)電流導(dǎo)體通過(guò)從儲(chǔ)能單電池的殼體突出的、電極棧的電極截段構(gòu)成。可選地，也有這種可能，即電流導(dǎo)體的第一接觸部作為獨(dú)立組件與從儲(chǔ)能單電池的殼體突出的、電極棧的電極截段導(dǎo)電連接。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第一接觸部和第二接觸部經(jīng)連接部彼此導(dǎo)電連接，所述連接部基本上呈U型地彎曲。
[0021]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第一接觸部和第二接觸部經(jīng)連接部彼此導(dǎo)電連接，所述連接部布置在電流導(dǎo)體的第一接觸部上的和/或在儲(chǔ)能單電池的電極棧堆疊方向上的偏離中心的位置處，優(yōu)選布置在側(cè)邊處。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第二接觸部與接觸元件的第一接觸部焊接在一起，優(yōu)選用超聲波焊接。特別優(yōu)選的是，同時(shí)將電流導(dǎo)體的第二接觸部與接觸元件的第一接觸部基本上平面焊接在一起。
[0023]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第二接觸部連同在電流導(dǎo)體第二接觸部的遠(yuǎn)離接觸元件第一接觸部的一側(cè)上的犧牲板(Opferblech)與接觸元件的第一接觸部焊接在一起。通過(guò)所述犧牲板可保護(hù)電流導(dǎo)體或其第二接觸部在與接觸元件的第一接觸部焊接時(shí)免受損害，特別是免受機(jī)械性損害。
[0024]在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施形式中，接觸元件的第二接觸部布置在接觸元件的第一接觸部的基本居中的位置。將接觸元件的第二接觸部布置在第一接觸部的相對(duì)居中的位置可簡(jiǎn)化接觸元件的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)。居中的布置優(yōu)選涉及與接觸元件的第一接觸部和電流導(dǎo)體的第二接觸部之間的連接方向垂直的平面。
[0025]優(yōu)選地，接觸元件的第二接觸部被設(shè)計(jì)成并且被布置成基本上垂直于電流導(dǎo)體的第二接觸部。
[0026]本發(fā)明也涉及具有多個(gè)根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的電池組排列，其接觸元件彼此電連接。多個(gè)儲(chǔ)能裝置的接觸元件通過(guò)接觸元件的第二接觸部進(jìn)行連接。接觸元件可選擇性地采用并聯(lián)方式或串聯(lián)方式進(jìn)行電連接。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置或具有多個(gè)所述儲(chǔ)能裝置的電池組排列優(yōu)選用于具有電力驅(qū)動(dòng)或混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛中。
[0028]此外，本發(fā)明還涉及制造儲(chǔ)能裝置的方法，其中電流導(dǎo)體具有與儲(chǔ)能單電池的電極棧導(dǎo)電連接的第一接觸部和至少部分從儲(chǔ)能單電池的殼體突出的第二接觸部，該電流導(dǎo)體與接觸元件的第一接觸部導(dǎo)電連接以電接觸儲(chǔ)能裝置。在這種情況下，電流導(dǎo)體的第二接觸部在與接觸元件的第一接觸部連接之前以及連接時(shí)，基本垂直于電流導(dǎo)體的第一接觸部并且與接觸元件的第一接觸部連接后以如下方式彎曲，即使得電流導(dǎo)體的第一接觸部和第二接觸部基本上彼此平行。
[0029]此方法特別適用于制造上面所描述的根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置。此制造方法的優(yōu)點(diǎn)、術(shù)語(yǔ)的定義和優(yōu)選實(shí)施形式與根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置的優(yōu)點(diǎn)、術(shù)語(yǔ)的定義和優(yōu)選實(shí)施
形式一致。
[0030]用根據(jù)本發(fā)明的制造方法還可以簡(jiǎn)單的方式緊湊地將接觸元件連接到儲(chǔ)能裝置的電流導(dǎo)體。電流導(dǎo)體的第二接觸部可相當(dāng)簡(jiǎn)單地導(dǎo)電連接接觸元件的第一接觸部，原因在于電流導(dǎo)體的兩接觸部之間的方向基本垂直，故很容易進(jìn)入連接區(qū)域。在連接后要彎曲電流導(dǎo)體的第二接觸部和接觸元件的第一接觸部，使得電流導(dǎo)體的兩個(gè)接觸部基本上彼此平行并由此可實(shí)現(xiàn)上述與根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置有關(guān)的緊湊化結(jié)構(gòu)。
[0031]在這種情況下，電流導(dǎo)體和接觸元件相互連接的接觸部的彎曲被理解成任意形式的變形，這種形式會(huì)使組件發(fā)生塑性變形，即使組件永久變形或使組件發(fā)生彈性變形。在彎曲過(guò)程中，優(yōu)選只使電流導(dǎo)體或電流導(dǎo)體的一部分變形。在本發(fā)明的另一實(shí)施形式中，除了使電流導(dǎo)體或電流導(dǎo)體的一部分變形外也可使接觸元件或接觸元件的一部分變形。
[0032]電流導(dǎo)體的兩個(gè)接觸部因彎曲所致的并且基本上平行的取向在這種情況下應(yīng)與上面詳細(xì)描述的內(nèi)容一致，其涉及根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能裝置及其各種不同的優(yōu)選實(shí)施形式。
[0033]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第二接觸部與接觸元件的第一接觸部焊接在一起，優(yōu)選使用超聲波焊接。
[0034]優(yōu)選地，將電流導(dǎo)體的第二接觸部與接觸元件的第一接觸部基本上平面地焊接在一起。
[0035]在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施形式中，電流導(dǎo)體的第二接觸部連同在電流導(dǎo)體第二接觸部的遠(yuǎn)離接觸元件第一接觸部的一側(cè)的犧牲板與接觸元件的第一接觸部焊接在一起。
[0036]焊接時(shí)，電流導(dǎo)體的第二接觸部和接觸元件的第一接觸部?jī)?yōu)選大致水平地對(duì)齊或大致垂直地對(duì)齊。
[0037]本發(fā)明的前述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下面所描述的優(yōu)選實(shí)施例和附圖中可犾悉。圖中顯不:
[0038]圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置的示意性透視圖；[0039]圖2為示意性的經(jīng)過(guò)放大的側(cè)視圖，其示出了電流導(dǎo)體與圖1中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置的接觸元件的連接；
[0040]圖3A-C為示意性的透視圖，其用以說(shuō)明圖1中根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的儲(chǔ)能裝置的制造。
[0041]圖1和圖2示出了電化學(xué)儲(chǔ)能裝置的部件。在所示實(shí)施例中示出了鋰離子電池，其用以供給和驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車(chē)輛。
[0042]儲(chǔ)能裝置具有電化學(xué)儲(chǔ)能單電池10，該儲(chǔ)能單電池以已知的方式包含具有殼體的扁平電極棧。電極棧的電極截段分別從儲(chǔ)能單電池10的殼體向上伸出。陽(yáng)極電極的從殼體伸出的電極截段與第一電流導(dǎo)體12導(dǎo)電連接，并且電極棧的陰極電極的從殼體伸出的電極截段與第二電流導(dǎo)體12導(dǎo)電連接。這兩個(gè)電流導(dǎo)體12和它們的其它連接的實(shí)施形式大體相同。
[0043]電流導(dǎo)體12朝儲(chǔ)能單電池10或電極棧的堆疊方向或厚度方向(圖2中右/左方向)基本上被布置在中心處。電流導(dǎo)體12分別具有第一接觸部12a，該第一接觸部與儲(chǔ)能單電池10的電極棧的陽(yáng)極電極或陰極電極導(dǎo)電連接，例如釬焊或焊接在一起或者還可整體式地與它們組合在一起。此外，電流導(dǎo)體12還分別具有第二接觸部12b，所述第二接觸部與接觸元件14導(dǎo)電連接。
[0044]在儲(chǔ)能裝置制成的狀態(tài)下，電流導(dǎo)體12的第一和第二接觸部12a、12b基本上彼此平行(在大約±5°的范圍內(nèi))，特別如圖2所示。在這種情況下，兩個(gè)接觸部12a、12b有間距地布置，其中間隙為空或可用電絕緣材料填充，并且經(jīng)連接部12c彼此連接。電流導(dǎo)體12的兩個(gè)接觸部12a、12b連同連接部12c—起構(gòu)成近似U型的結(jié)構(gòu)。電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b也被稱(chēng)為導(dǎo)體接線(xiàn)片。
[0045]電流導(dǎo)體12的連接部12c布置在電流導(dǎo)體12的第一接觸部12a上的和在儲(chǔ)能單電池10的電極棧堆疊方向(圖2中右/左方向)上的、儲(chǔ)能單電池10的邊緣區(qū)域處，即布置在側(cè)邊處。可選擇地，也可將所述連接部12c從儲(chǔ)能單電池10的邊緣區(qū)域移至儲(chǔ)能單電池的中心。如圖1所示，儲(chǔ)能裝置的兩個(gè)電流導(dǎo)體12 (其與儲(chǔ)能單電池10的電極棧相連)彼此非對(duì)稱(chēng)地布置。也就是說(shuō)，這兩個(gè)電流導(dǎo)體12的連接部12c位于儲(chǔ)能單電池10的、彼此遠(yuǎn)離的邊緣區(qū)域。
[0046]如圖2所示，電流導(dǎo)體12與其各部分12a_c由導(dǎo)電材料(例如金屬)整體式制成。
[0047]通過(guò)電流導(dǎo)體12的兩個(gè)接觸部12a、12b這種大致平行的布置使得接觸元件14布置得離儲(chǔ)能單電池10相當(dāng)近。這樣使得儲(chǔ)能裝置的結(jié)構(gòu)緊湊并且節(jié)省空間。
[0048]電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b大致為板狀結(jié)構(gòu)并且用于導(dǎo)電連接上面已提到的接觸元件14，所述接觸元件用作儲(chǔ)能裝置的電極并且在下面會(huì)對(duì)其作更加詳細(xì)的描述。
[0049]由儲(chǔ)能單電池10和電流導(dǎo)體12組成的排列在側(cè)面和底側(cè)(圖1中的下部)用電絕緣的、一件式或多件式的、例如PET材質(zhì)的絕緣箔16包裹。此外，由絕緣箔16包裹的結(jié)構(gòu)單元被容納在使所述單元穩(wěn)定的殼體(未示出)中。此殼體例如具有電池組件杯套，其由金屬材質(zhì)經(jīng)深拉或冷擠壓制成。在所述電池組件杯套的上側(cè)用電池蓋帽將其密封，其中電池蓋帽與電池組件杯套例如焊接或釬焊在一起。
[0050]通過(guò)電池帽蓋中的開(kāi)口將接觸元件14引出儲(chǔ)能裝置。接觸元件14由導(dǎo)電材質(zhì)，例如金屬制成。為了電絕緣和優(yōu)選氣密密封殼體的目的，在接觸元件14和電池蓋帽之間的電池蓋帽的穿通開(kāi)口中分別布置例如環(huán)狀的、電絕緣材質(zhì)的密封件。此外還可在電池帽蓋下部布置另外一個(gè)電絕緣材質(zhì)的絕緣元件。
[0051]接觸元件14分別具有第一接觸部14a和第二接觸部14b。接觸元件14的第一接觸部14a大致為板狀結(jié)構(gòu)并被用于機(jī)械連接及導(dǎo)電連接電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b。接觸元件14的第二接觸部14b大致為圓柱形結(jié)構(gòu)并用作儲(chǔ)能裝置的電極例如用以(串行或并行)連接電池組排列的其它儲(chǔ)能裝置。接觸元件14的第一和第二接觸部14a、14b彼此直接相連或集成式/整體式地相互連接構(gòu)成。
[0052]接觸元件14的第一接觸部14a與電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b使用超聲波基本上平面地焊接在一起，這將在下面作更詳細(xì)的描述。
[0053]如圖2所示，將電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b與接觸元件14的第一接觸部14a焊接在一起時(shí)要額外使用一塊所謂的犧牲板18。所述犧牲板18布置在電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b的、遠(yuǎn)離接觸元件14的第一接觸部14a —側(cè)，其目的是保護(hù)電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b在焊接過(guò)程中不被超聲波焊接導(dǎo)致設(shè)備損害(例如破裂)。
[0054]現(xiàn)在將參考圖3A、3B和3C詳細(xì)描述制造儲(chǔ)能裝置的方法的一部分。在這種情況下，儲(chǔ)能裝置的相同組件用和圖1和圖2中一樣的標(biāo)記來(lái)標(biāo)識(shí)。
[0055]如圖3A-C所示，電流導(dǎo)體12首先要設(shè)計(jì)成使得其兩個(gè)接觸部12a、12b基本上彼此垂直。將電極箔從儲(chǔ)能單電池10中引出并且合在一起或者將相應(yīng)預(yù)制的電流導(dǎo)體與儲(chǔ)能單電池10的電極棧相連。
[0056]然后，電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b可分別與接觸元件14以及位于遠(yuǎn)離第二接觸部12b —側(cè)的犧牲板18匯集(見(jiàn)圖3A、3B)。接著，將電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b分別與接觸元件14的第一接觸部14a以及犧牲板18平面地焊接在一起。
[0057]所述焊接工序例如用超聲波焊接設(shè)備來(lái)實(shí)施，這些工序?qū)?zhuān)業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)基本上是已知的。如圖3C所示，所述超聲波焊接設(shè)備特別是具有:發(fā)電機(jī)(未示出)，該發(fā)電機(jī)將電源電壓轉(zhuǎn)換成高頻；轉(zhuǎn)換器(未示出)，該轉(zhuǎn)換器例如借助壓電效應(yīng)或磁致伸縮效應(yīng)將高頻率功率轉(zhuǎn)換成超聲波；變幅器20，該變幅器將機(jī)械振動(dòng)傳給超聲波發(fā)生器22 ;超聲波發(fā)生器22自身；以及，砧座24，該砧座優(yōu)選以壓力將待焊接工件12、14、18置于其自身和超聲波發(fā)生器22之間。板狀工件(部件)12b、14a、18的焊接通過(guò)分子摩擦來(lái)進(jìn)行，該分子摩擦是由機(jī)械振動(dòng)引起的，超聲波發(fā)生器22將機(jī)械振動(dòng)傳給一同處于壓力下的工件部件12b、14a、18。分子摩擦產(chǎn)生熱，所產(chǎn)生的熱又將工件材料軟化或熔化。
[0058]如圖3C所示，在超聲波焊接過(guò)程中，焊接設(shè)備22、24基本上為水平取向。這就是說(shuō)，電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b、接觸元件14的第一接觸部14a和犧牲板18在焊接過(guò)程中都基本上為垂直取向。
[0059]在按所描述的那樣將連接元件14與儲(chǔ)能裝置的電流導(dǎo)體12焊接在一起后，使電流導(dǎo)體12的第二接觸部12b連同焊接在其上的第一接觸部14a和犧牲板18 —起彎曲(見(jiàn)圖2中的箭頭)，從而使得電流導(dǎo)體12的兩個(gè)接觸部12a、12b分別具有想要的、基本上平行的取向方向，如上文結(jié)合圖2所述的一樣。
【權(quán)利要求】
1.一種儲(chǔ)能裝置，所述儲(chǔ)能裝置具有: 儲(chǔ)能單電池(10)，其具有電極棧和殼體； 至少一個(gè)電流導(dǎo)體(12)，其具有與所述儲(chǔ)能單電池(10)的電極棧導(dǎo)電連接的第一接觸部(12a)和至少部分地布置在所述儲(chǔ)能單電池(10)的殼體外部的第二接觸部(12b);以及 至少一個(gè)接觸元件(14)，其具有與所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)導(dǎo)電連接的第一接觸部(14a)和用于電接觸所述儲(chǔ)能裝置的第二接觸部(14b)， 其特征在于， 所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)和第二接觸部(12b)基本上彼此平行。
2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)通過(guò)從所述儲(chǔ)能單電池(10)的殼體伸出的所述電極棧的電極截段構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)通過(guò)從所述儲(chǔ)能單電池(10 )的殼體伸出的所述電極棧的電極截段構(gòu)成。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)和第二接觸部(12b)經(jīng)連接部(12c)彼此導(dǎo)電連接，所述連接部基本上呈U型地彎曲。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)和第二接觸部(12b)經(jīng)連接部(12c)彼此導(dǎo)電連接，所述連接部布置在所述電流導(dǎo)體(12) 的第一接觸部(12a)上偏離中心的位置處，優(yōu)選布置在側(cè)邊處。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)和第二接觸部(12b)經(jīng)連接部(12c)彼此導(dǎo)電連接，所述連接部布置在所述儲(chǔ)能單電池(10)的電極棧堆疊方向上偏離中心的位置處，優(yōu)選布置在側(cè)邊處。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)焊接在一起，優(yōu)選為基本上平面地焊接，特別優(yōu)選為用超聲波焊接。
8.如權(quán)利要求7所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)連同在所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)的遠(yuǎn)離所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)的一側(cè)上的犧牲板(18)與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)焊接在一起。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，其特征在于，所述接觸元件(14)的第二接觸部(14b)被設(shè)計(jì)并布置在所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)的中心處和/或基本垂直于所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)。
10.一種電池組排列，具有多個(gè)如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置，所述電池組排列的接觸元件(14)彼此導(dǎo)電連接。
11.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置或如權(quán)利要求10所述的電池組排列的用途，用于電力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛或混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。
12.一種用于制造儲(chǔ)能裝置的方法，特別是用于制造如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的儲(chǔ)能裝置的方法，其中電流導(dǎo)體(12)具有與儲(chǔ)能單電池(10)的電極棧導(dǎo)電連接的第一接觸部(12a)和至少部分地從儲(chǔ)能單電池(10)的殼體伸出的第二接觸部(12b)，所述電流導(dǎo)體(12)與接觸元件(14)的第一接觸部(14a)導(dǎo)電連接以電接觸所述儲(chǔ)能裝置，其中所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)在與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)連接之前以及連接時(shí)基本上垂直于所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)，并且在與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)連接后彎曲，從而使得所述電流導(dǎo)體(12)的第一接觸部(12a)和第二接觸部(12b)基本上彼此平行。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)焊接在一起,優(yōu)選用超聲波焊接。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)基本上平面地焊接在一起。
15.如權(quán)利要求13或14所述的方法，其特征在于，所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)連同在所述電流導(dǎo)體(12)的第二接觸部(12b)的遠(yuǎn)離所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)的一側(cè)上的犧牲板(18)``與所述接觸元件(14)的第一接觸部(14a)焊接在一起。
【文檔編號(hào)】H01M2/30GK103891006SQ201280050968
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年8月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月17日
【發(fā)明者】喬格·凱瑟, 詹斯·邁因斯歇爾, 克勞斯-魯伯特·霍恩桑納, 哈拉爾德·賴(lài)歇, 亞歷山大·霍尼格 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司