本發(fā)明涉及用于制造棱柱形電池組電池（prismatischen Batteriezelle）的方法，其中所述電池組電池具有陰極層、陽極層和至少兩個(gè)隔膜層（Separatorlagen）。

本發(fā)明此外涉及按照本方法制造的棱柱形電池組電池以及車輛，在所述車輛中裝有這樣的棱柱形電池組電池。

背景技術(shù)：

在汽車領(lǐng)域中使用的鋰離子蓄電池出于容積有效值的原因經(jīng)常具有棱柱形形狀。例如平坦地壓制的電池組繞組（jelly rolls（極組））位于電池殼體的內(nèi)部中，所述電池組繞組由陽極、陰極以及由隔膜分層卷成。電池殼體在插入電池組繞組之后并且在以耐壓的方式封閉之前用液態(tài)電解質(zhì)填充。US 8,641,015 B2例如提供具有四個(gè)布置于其中的電池組繞組的這樣的棱柱形電池組電池。

例如如下對(duì)電極進(jìn)行電接觸：兩個(gè)電極不是恰好合適地被重疊地放置，而是朝卷繞軸的方向輕微地偏移，其中在本公開的范圍內(nèi)陰極和陽極被稱作所述電極。該方法例如在DE 10 2012 213 420 A1中被描述。因此，可以在電池組繞組的開放式窄面（Schmalseite）處量取相應(yīng)電極的負(fù)電壓，并且在在相對(duì)的另一開放式窄面處量取相應(yīng)電極的正電壓。利用所焊接的條狀板材制件、所謂的集流體接觸凸出的薄膜條，其中所述板材制件由銅或鋁組成。在電池殼體內(nèi)部中接觸集流體以及電流路徑向外穿過電池殼體變得要求非常高。在將電池組繞組插入到電池殼體中之后并且在將電池殼體封閉之后，通過在電池殼體的蓋中的小開口用電解質(zhì)填充所述電池殼體。作為在制造電池組電池時(shí)的最后的工藝之一，利用封閉元件（Verschlusselement）封閉所述開口。

由US 5,552,239和 JP 2009-266737已知極組的其他示例。

由US 2012/0189888已知一種鋰離子電池組電池，其中陰極層和陽極層與介于其間安置的隔膜（Separator）一起螺旋形地被卷繞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明優(yōu)點(diǎn)

用于制造棱柱形電池組電池的按照本發(fā)明的方法，其中所述棱柱形電池組電池具有陰極層、陽極層和兩個(gè)隔膜層，所述方法包括以下步驟：

a）將具有陰極層、陽極層和兩個(gè)隔膜層的起始裝置（Startanordnung）圍繞卷繞軸卷繞，用以制造電池組繞組，其中陰極層和陽極層分別具有縱向側(cè)和橫向側(cè)，并且利用與卷繞軸平行的橫向側(cè)來卷繞，

b）將電池組繞組插入到電池殼體中，

c）將陰極層與陽極層的連接面與集電器接觸，

d）用液態(tài)電解質(zhì)填充電池殼體，和

e）封閉電池殼體。

在此，按照本發(fā)明規(guī)定，陰極層和陽極層在輸送給起始裝置期間分別在其縱向側(cè)之一處被裁剪用以形成連接面。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，不再需要未經(jīng)涂覆的長(zhǎng)的電極邊緣。有利地，僅僅連接面可以保持無活性材料。這導(dǎo)致更多的容量、更高的能量密度并且導(dǎo)致材料成本節(jié)省。

步驟的時(shí)間順序原則上是任意的，在所述步驟中將電池組繞組插入到電池殼體中，將陰極層和陽極層與集電器接觸，并且用液態(tài)電解質(zhì)填充電池殼體。

按照一種有利的實(shí)施方式，剛好一個(gè)電池組繞組被插入到電池殼體中，其中所述電池組繞組具有剛好一個(gè)陰極層和剛好一個(gè)陽極層。這導(dǎo)致在焊接時(shí)較低的成本，因?yàn)閮H還有一個(gè)唯一的電池組繞組必須被焊接到放電器（Stromableiter）上。這尤其導(dǎo)致在集電器處的材料節(jié)省，因?yàn)樗黾娖鞑槐卦俳柚诜种П灰蚨鄠€(gè)電池組繞組。在生產(chǎn)工藝中也可以看到優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槿绻嬖谳^少的單構(gòu)件（Einzelteile），那么另外的工作步驟省去?？梢允褂妹侩姌O一個(gè)唯一的未分支的集電器。集電器的輪廓可以被改變，由此所述集電器同樣可以更簡(jiǎn)單地被制造。陰極層和陽極層在本公開的范圍內(nèi)可以被稱作陰極或者陽極或共同地也被稱作電極。

按照一種有利的實(shí)施方式，陽極層和陰極層的縱向側(cè)在起始裝置中相疊地被布置，其中在所述縱向側(cè)處構(gòu)造連接面。因此，陰極層和陽極層的連接面處于相同的側(cè)上。

此外優(yōu)選地使陰極層和陽極層的連接面在起始裝置中彼此偏移地布置。通過在空間上分離連接面，可以保證陰極和陽極的電絕緣。反極式（gegenpoligen）連接面彼此的最大偏移是特別優(yōu)選的，其中每個(gè)連接面總是剛好被布置在兩個(gè)反極式連接面之間。

在輸送給起始裝置期間對(duì)陰極層和陽極層的裁剪優(yōu)選地借助于激光器進(jìn)行。在此優(yōu)點(diǎn)是造型的自由選擇。此外，激光器可以直接地被集成到卷繞機(jī)中。由此得到最小的次品率。在卷繞中各個(gè)接觸凸起部的偏移因此可以精確地被補(bǔ)償?？商娲乜梢砸?guī)定，利用沖壓工具執(zhí)行連續(xù)的沖裁。沖壓工具在此可以集成在卷繞機(jī)中。可替代地，沖裁可以被設(shè)置為外部工藝。

通過裁剪電極的縱向側(cè)來成形電極的輪廓。在此，作為連接面形成從陰極層和陽極層的縱向側(cè)優(yōu)選地凸出的凸起部，其中使所述凸起部與集電器電接觸。在裁剪連接面時(shí)，優(yōu)選地僅僅陰極層和陽極層的未經(jīng)涂覆的材料被切去。

按照一種特別有利的實(shí)施方式，在步驟b）中，電池組繞組被插入到電池殼體中，使得填充開口和/或保險(xiǎn)片（Berstmembran）與卷繞軸對(duì)準(zhǔn)（in der Flucht der Wickelachse liegen）。如果填充開口與卷繞軸對(duì)準(zhǔn)，那么電池組繞組在用液態(tài)電解質(zhì)填充時(shí)需要較少的時(shí)間來吸足。在通過填充開口填充時(shí)液體的流動(dòng)方向在此理想地與卷繞軸平行。即使在電池組電池?fù)p害的情況下，由此形成的動(dòng)力（Dynamik）的主要方向也與卷繞軸平行。因此使得容易的是，在超壓時(shí)液體或氣體在裂開開口處流出。用“與卷繞軸對(duì)準(zhǔn)（in der Flucht der Wickelachse）”表示：填充開口要么處于卷繞軸上要么與所述卷繞軸有小的間隔。

可以規(guī)定，此外在起始裝置中設(shè)置卷繞中插板。在步驟a）中，在此圍繞卷繞中插板卷繞。卷繞中插板例如被構(gòu)造具有矩形橫截面的平板，所述橫截面具有較長(zhǎng)的第一側(cè)和較短的第二側(cè)。卷繞中插板例如由塑料制成，尤其由可焊接的和/或可粘合的耐電解質(zhì)（elektrolytbest?ndigen）的塑料制成。

在此規(guī)定，在步驟a）中首先將陰極層和陽極層和兩個(gè)隔膜層固定在卷繞中插板處。陽極和陰極在焊接面處與卷繞中插板焊接或被粘接到所述卷繞中插板上。隔膜同樣被固定、例如粘合在卷繞中插板處。

可以規(guī)定，在卷繞之后將卷繞中插板移除，這導(dǎo)致電池組繞組的能量密度的提高。對(duì)于卷繞中插板保留在電池組繞組中的情況，卷繞中插板在本發(fā)明的范圍中也可以被稱作卷繞芯（Wickelkern）。

按照一種優(yōu)選的實(shí)施方式，卷繞軸與卷繞中插板的較短的側(cè)平行，使得起始裝置圍繞卷繞中插板的較短的側(cè)被卷繞。在該實(shí)施方式中，陰極層和陽極層經(jīng)由面被固定在卷繞中插板處，所述面在卷繞中插板的較短的側(cè)上延伸。

按照另一方面，提供棱柱形電池組電池，所述電池組電池按照所描述的方法之一得以制造。在本方法的范圍內(nèi)所描述的特征相應(yīng)地同樣適用于按照所述方法制造的棱柱形電池組電池。

按照本發(fā)明，此外提供具有電池組的機(jī)動(dòng)車輛，其中電池組具有至少一個(gè)這樣的電池組電池。電池組在此優(yōu)選地與機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連接。機(jī)動(dòng)車輛可以被構(gòu)成為純電動(dòng)車輛并且包括僅僅電的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)?？商娲兀瑱C(jī)動(dòng)車輛可以被裝備為混合動(dòng)力車輛，所述混合動(dòng)力車輛包括電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和內(nèi)燃機(jī)。在一些變型方案中可以規(guī)定，混合動(dòng)力車輛的電池組在內(nèi)部可以經(jīng)由發(fā)電機(jī)被加載內(nèi)燃機(jī)的多余的能量?？稍谕獠砍潆姷幕旌蟿?dòng)力車輛（PHEV、插電式混合動(dòng)力車輛（plug-in hybrid electric vehicle））附加地規(guī)定經(jīng)由外部電網(wǎng)對(duì)電池組充電的可能性。

附圖說明

在附圖中示出并且在隨后的描述中進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。

圖1以透視圖示出按照現(xiàn)有技術(shù)的棱柱形電池組電池，

圖2示出卷繞中插板（Wickelschwert），

圖3示出按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式的起始裝置，

圖4A、4B以俯視圖以比較方式示出傳統(tǒng)的和按照本發(fā)明的電極層，

圖5A、5B按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式以剖面圖和側(cè)向俯視圖示出電池組繞組，和

圖6A和6B以側(cè)向俯視圖以比較方式示出傳統(tǒng)的和按照本發(fā)明的蓋組。

在本發(fā)明實(shí)施例的隨后的描述中，相同的或類似的組件和元件用相同的或類似的附圖標(biāo)記表示，其中在個(gè)別情況下放棄所述組件或元件的重復(fù)的描述。圖僅僅示意性地示出本發(fā)明的主題。

具體實(shí)施方式

圖1按照現(xiàn)有技術(shù)以透視圖示出棱柱形電池組電池10'。

為了清楚起見，棱柱形電池組電池10'在無電池殼體的情況下被示出，并且包括四個(gè)緊密地并排布置的電池組繞組12'和蓋組46'，其中蓋組46'包括兩個(gè)端子14'，由此棱柱形電池組電池10'從外被電接觸。

此外，填充開口16'和保險(xiǎn)片18'被分配給蓋組46'。填充開口16'和保險(xiǎn)片18'基本上位于蓋板47'的中心，而端子14'外圍地被放置在蓋板47'上。電池組繞組12'被插入到電池殼體中，并且用液態(tài)電解質(zhì)填充。通過箭頭表明液態(tài)電解質(zhì)的流入方向20'。液態(tài)電解質(zhì)在圖1中在此經(jīng)由填充開口16'垂直地被注入，并且然后水平地到達(dá)電池組繞組12'中，其中所述電池組繞組12'吸足液態(tài)電解質(zhì)。此后利用蓋組46'對(duì)電池殼體進(jìn)行封閉。

圖2示出卷繞中插板26。卷繞中插板26例如由塑料板48構(gòu)成。塑料板48具有矩形基面（Grundfl?che），所述基面具有較長(zhǎng)的側(cè)50和較短的側(cè)52。傳統(tǒng)的卷繞方向60'圍繞較長(zhǎng)的側(cè)50。建議卷繞方向60圍繞較短的側(cè)52。卷繞軸40在此平行于較短的側(cè)52被布置。

圖3示出起始裝置22，所述起始裝置（Startanordnung）具有卷繞中插板26、兩個(gè)隔膜層28、陰極層30和陽極層32，其中卷繞中插板26如參考圖2所述的那樣來構(gòu)成。示出沿著來自圖2的卷繞軸的剖面圖。起始裝置22的卷繞方向60用箭頭示出。陰極層30和陽極層32經(jīng)由焊接面54、56被固定在卷繞中插板26處。兩個(gè)隔膜層28彼此相對(duì)地粘接到卷繞中插板26上，并且將陰極層30和陽極層32彼此絕緣。

圖4A示出傳統(tǒng)的電極30'、32'，所述電極30'、32'具有連接面36'、38'，所述連接面36'、38'完全地在電極30'、32'的縱向側(cè)70'上延伸，其中縱向側(cè)70'長(zhǎng)于橫向側(cè)72'。

在圖4B中示出按照本發(fā)明的電極30、32，其中所述電極30、32具有被構(gòu)造為小凸起部（F?hnchen）74的連接面36、38，所述連接面36、38在電極30、32的橫向側(cè)72上延伸。傳統(tǒng)的電極30'、32'的可以用活性材料涂覆的面64'與按照本發(fā)明的電極30、32的可以用活性材料涂覆的面64是相同大小的。因?yàn)檫B接面36、38的大小相對(duì)于傳統(tǒng)的電極減小，所以在按照本發(fā)明的電極30、32情況下存在較低的容重（Volumengewicht），這提高棱柱形電池組電池10（這里未示出）的能量密度。

陰極層30和陽極層32從連續(xù)帶（Endlosb?ndern）被輸送給卷繞裝置并且在此以示出的形式被裁剪。借助于激光器從具有未經(jīng)涂覆的材料的條剪下小凸起部74。在此，小凸起部74之間的間隔a被維持恒定的，或者輕微地被增大，以便在卷繞時(shí)考慮卷繞半徑增大。因此，由極組的增加的半徑?jīng)Q定地，各個(gè)小凸起部74的間隔a被適配（angepasst），以便保證在卷起的狀態(tài)中小凸起部74重疊（überdeckung）。在卷繞裝置中，相對(duì)于陽極層32的小凸起部最大偏移地并且相疊地布置陰極層30的小凸起部74，以便獲得在圖5B中的電池組繞組12。

可以在工作進(jìn)程（Arbeitsgang）中在卷繞之前在外部利用激光器進(jìn)行切割。但是激光器也可以直接地被安裝在卷繞機(jī)中，以便排成行地（inline）剪制小凸起部74。最后的變型方案可以被優(yōu)選。

卷繞在此不必必然地圍繞卷繞中插板26進(jìn)行。在一些實(shí)施方式中，隔膜層28、陰極層30和陽極層32在無卷繞中插板26的情況下被卷起。

對(duì)于在卷繞時(shí)使用了卷繞中插板26的情況，所述卷繞中插板26可以在卷繞工藝之后被移除或者保留在電池組繞組12中。優(yōu)選地，所述卷繞中插板被移除，以便減小棱柱形電池組電池10的容重。在移除卷繞中插板26的情況下，所述卷繞中插板26利用夾具（Spannvorrichtung）優(yōu)選地由金屬制成。于是可以通過在卷繞開始時(shí)抓住隔膜層28進(jìn)行卷繞。在結(jié)束卷繞之后，夾具開啟并且減少開口度（Spannweite）。因此，抽出是可能的。具有這種機(jī)械裝置的卷繞中插板由現(xiàn)有技術(shù)是已知的。

圖5A示出電池組繞組12的剖面圖，所述電池組繞組12在對(duì)圖3中示出的起始裝置22進(jìn)行卷繞之后形成。卷繞中插板26位于電池組繞組12的中間。圍繞卷繞中插板26有卷繞層（gewickelten Lagen）62。在此，卷繞層62的最外層是隔膜層28。

圖5B示出電池組繞組12的側(cè)向俯視圖，所述電池組繞組12在對(duì)圖3中示出的起始裝置22進(jìn)行卷繞之后形成。在圖5A中示出的裝置在此旋轉(zhuǎn)90°地示出。連接面36、38的小凸起部74側(cè)向地從卷繞層62中凸出，使得與蓋組46的接觸可以如在圖6A中示出的那樣進(jìn)行，其中將連接面36、38與相應(yīng)的集電器42、44焊接。陰極層30和陽極層32的小凸起部74在此以間隔a/2布置。

圖6A以分解圖示出具有按照本發(fā)明的蓋組46和電池組繞組12的棱柱形電池組電池10。蓋組46具有蓋板47以及陰極的第一集電器42和陽極的第二集電器44，其中所述蓋板47具有在其上布置的填充開口16、保險(xiǎn)片18和端子14。

電池組繞組12可以被插入到電池殼體（未示出）中，使得液態(tài)電解質(zhì)的流入方向20與填充開口16并且與保險(xiǎn)片18平行。

此外，有利地僅僅一個(gè)唯一的電池組繞組12被布置在棱柱形電池組電池10的殼體中，這意味著能量密度的提高。

圖6A和圖6B此外示出電池組繞組12與蓋組46的端子14的接觸的路徑縮短，所述路徑縮短利用按照本發(fā)明的實(shí)施方式（圖6A）相比于現(xiàn)有技術(shù)（圖6B）得出。

在按照本發(fā)明的實(shí)施方式中，集電器42、44被構(gòu)造成短的和直的，因?yàn)槎俗?4與連接面36、38相對(duì)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，連接面36'、38'不相對(duì)于端子14'布置，而是布置在電池組繞組12'的側(cè)面，使得集電器42'、44'相應(yīng)地較長(zhǎng)并且此外必須被成型。

本發(fā)明不局限于這里所描述的實(shí)施例和其中強(qiáng)調(diào)的方面。更確切地說，在通過權(quán)利要求說明的范圍之內(nèi)大量的修改是可能的，所述修改處于技術(shù)人員的處理（Handeln）范圍內(nèi)。