電池單池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池單池，例如鋰離子單池。本發(fā)明尤其涉及一種具有改良的功能性的電池單池。
【背景技術(shù)】
[0002]電池，例如鋰離子電池，在很多日常應(yīng)用中被廣泛推廣。所述電池例如被用于電腦(如筆記本電腦)、移動(dòng)電話、智能手機(jī)和其他用途。在目前正在大力推進(jìn)的車輛、例如機(jī)動(dòng)車的電氣化中，這種電池也有優(yōu)點(diǎn)。
[0003]應(yīng)用到例如車輛用途中的鋰離子電池通常由于體積有效值的緣故而具有棱柱形的形狀。于是，在殼體內(nèi)部存在平面地?cái)D壓的繞組，該繞組可以具有相應(yīng)的電極膜片。特別地，就這樣的電化學(xué)的儲(chǔ)能器而言，要裝入功能元件通常是很困難的。
[0004]文獻(xiàn)W0 2012/1215468 A1公開(kāi)了一種電化學(xué)的儲(chǔ)能器，其具有圓柱形的形狀，并且在此在其上側(cè)面具有電極接頭。在此，在電極接頭中布置有熱敏電阻，以便因此根據(jù)該文獻(xiàn)簡(jiǎn)化生產(chǎn)工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主題是一種電池單池，其具有單池殼體，該單池殼體限定用于容納電化學(xué)的單池單元的單池室，其中，在單池室內(nèi)的電池單池具有絕緣元件，或者其中，單池殼體具有利用封閉元件封閉的、用于注入液態(tài)電解質(zhì)的注入孔，其中，至少一個(gè)用于控制或監(jiān)測(cè)電池單池的功能元件布置在封閉元件或絕緣元件中。
[0006]前述電池單池使得改善了的功能性成為可能，尤其是就其監(jiān)測(cè)和/或就其控制而言。
[0007]在此，在本發(fā)明的意義下，電池可以是原電池或者以有利的方式是二級(jí)電池，例如尤其是可再次充電的蓄電池。例如電池可以是基于鋰的電池，例如鋰離子電池或鋰離子蓄電池。由此，電池單池可以相應(yīng)地例如是鋰離子單池。
[0008]這種電池單池具有單池殼體。單池殼體可以例如由塑料或由金屬制成，如這對(duì)于單池殼體而言原則上是已知的。
[0009]在此，單池殼體限定用于容納電化學(xué)的單池單元的單池室，在該單池室中布置了一個(gè)或多個(gè)單池單元。由此，可以設(shè)置僅一個(gè)單池單元，或以有利的方式設(shè)置多個(gè)單池單元。在此，所述單池單元中的一個(gè)或多個(gè)可以設(shè)計(jì)成棱柱形的形狀。在這種情況下，在殼體內(nèi)部中可以存在也被稱為繞組元件的平面地?cái)D壓的繞組，該繞組具有例如鋁膜片和銅膜片，所述膜片涂有活性的陰極材料或陽(yáng)極材料。此外，可以設(shè)置兩個(gè)例如設(shè)計(jì)成隔膜的塑料膜片，這些塑料膜片將陽(yáng)極和陰極分隔開(kāi)。原則上單池單元可以理解為一種具有陰極、陽(yáng)極和分隔片的結(jié)構(gòu)。特別地，通過(guò)設(shè)置繞組元件，可以最佳地利用位于單池殼體中的體積，并由此實(shí)現(xiàn)大的特定體積的容量。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)單池單元、例如設(shè)計(jì)為膜片繞組的繞組元件的陽(yáng)極或陰極的電接觸，可以例如將兩個(gè)設(shè)計(jì)成陰極或陽(yáng)極的膜片并非精確匹配地彼此相鄰地放置，而是在繞組軸線的方向上輕微錯(cuò)開(kāi)地放置。由此可以在繞組元件的開(kāi)放的窄面上分接負(fù)電壓，在另一對(duì)置的窄面上分接相應(yīng)的膜片或電極的正電壓。接觸可以例如利用突出的例如由相應(yīng)的膜片材料制成的膜片條、利用焊接的條狀的板條、所謂的集電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，單池單元或多個(gè)單池單元可以通過(guò)集電器再次與電觸點(diǎn)、例如連接銷連接。由此，集電器尤其可以理解為這樣的一種部件，其使得不同電池單池或同一極性的電池單池的不同區(qū)域彼此連接或可以連接在電池單池的一個(gè)區(qū)域上，以便因此實(shí)現(xiàn)例如共同引出或引入電流。在此，電觸點(diǎn)或連接銷可以延伸通過(guò)殼體，或用作電極的純粹外部的觸點(diǎn)。
[0011 ] 為防止在單池殼體內(nèi)部中短路，并由此實(shí)現(xiàn)電池單池?zé)o故障地工作，在單池殼體內(nèi)部中設(shè)置一個(gè)絕緣元件，或有利地設(shè)置多個(gè)絕緣元件。這些絕緣元件可以例如用于且不局限于用于使集流器或集電器或者其他導(dǎo)電部件例如且不局限于和可以金屬地設(shè)計(jì)的殼體絕緣。
[0012]單池殼體可以例如具有殼體基體。殼體基體可以例如設(shè)計(jì)成盆形，并且在此例如具有壁部區(qū)域和底部區(qū)域。在此，殼體基體可以一體或多件地設(shè)計(jì)，而不脫離本發(fā)明的框架。與殼體基體的具體形狀無(wú)關(guān)，所述殼體基體可以具有殼體開(kāi)口，該殼體開(kāi)口可以通過(guò)殼體蓋封閉。由此可以實(shí)現(xiàn)特別簡(jiǎn)單地生產(chǎn)電池單池，因?yàn)橛性吹碾姵亟M件例如單池單元可以以簡(jiǎn)單的方式插入到單池殼體或殼體基體中，于是單池殼體可以通過(guò)將殼體蓋固定在殼體開(kāi)口或殼體基體上而被封閉。
[0013]在生產(chǎn)這種電池單池時(shí)，單池殼體可以在插入單池單元之后、例如插入單池繞組或繞組元件之后，并且尤其是在利用殼體蓋封閉殼體基體之后，被注入液態(tài)電解質(zhì)。這例如可以通過(guò)可封閉的開(kāi)口而實(shí)現(xiàn)，該開(kāi)口僅需具有小于10mm范圍內(nèi)的尺寸、例如5mm或更小，并可以通過(guò)合適的封閉元件封閉。但是，注入孔的位置以對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言易理解的方式不局限于前述的位置。原則上，這種注入孔的封閉可以通過(guò)使用鉚接、特別是焊接的注入塞或通過(guò)擠壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0014]為了實(shí)現(xiàn)對(duì)電池單池特別有利的監(jiān)測(cè)和/或控制，規(guī)定:將用于控制或監(jiān)測(cè)電池的功能元件布置在封閉元件中或絕緣元件中。在此，在本發(fā)明的意義下，可以僅存在前述絕緣元件和封閉元件中的一個(gè)，或可以存在兩個(gè)所述部件，而不脫離本發(fā)明的框架。此外，原則上本發(fā)明還在使用功能元件的情況下得以描述，其中，本發(fā)明也包括設(shè)置多個(gè)相同的或不同的功能元件，這些功能元件可以根據(jù)需要被定位。此外，本發(fā)明包括可以監(jiān)測(cè)、控制或監(jiān)測(cè)且控制電池單池的功能元件。該設(shè)計(jì)方案以特別有利的方式實(shí)現(xiàn)了電池單池的監(jiān)測(cè)或控制。
[0015]具體地，功能元件或多個(gè)功能元件的上述定位為將這種部件整合到電池單池中提供了特別有利的解決方案。這實(shí)現(xiàn)了特別有利地監(jiān)測(cè)或控制電池單池的構(gòu)造，所述電池單池也可以稱為智能單池或安全單池。待整合的功能元件通過(guò)狀態(tài)查詢的可行性、電池單池的可控性和/或可開(kāi)關(guān)性提供了生產(chǎn)本身安全的單池的基礎(chǔ)，即這樣的單池，其至少部分自身地包括關(guān)于監(jiān)測(cè)或控制所需的部件。由此，這種電池單池可以為防止不希望的過(guò)載做出大的自身貢獻(xiàn)，或者例如允許及早發(fā)現(xiàn)正在形成的損失情況。另一優(yōu)點(diǎn)是可以直接緩解無(wú)法阻止的損失情況。
[0016]在此，功能元件或多個(gè)功能元件可以特別是機(jī)械地固定和密封在相應(yīng)的位置上。這例如可以以玻璃密封件或塑料密封件的形式實(shí)現(xiàn)，原則上這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的。此外可能的是，通過(guò)焊接工藝材料配合地機(jī)械地固定和密封所述功能元件。
[0017]就將功能元件連接到封閉元件上而言，該功能元件可以例如借助激光焊接、成型例如鉚接或粘接與封閉元件連接，其中，可以使用相應(yīng)的連接技術(shù)，以便將封閉元件固定在殼體上。
[0018]就將功能元件連接到絕緣元件上而言，連接到相應(yīng)的、尤其是由塑料形成的部件中例如可以在生產(chǎn)絕緣元件期間進(jìn)行，正如下面示例地闡述的那樣。
[0019]通過(guò)如上述方式定位功能元件，可以將所述功能元件整合到已有的、且在電池單池中通常本來(lái)就必需的組件內(nèi)。這有下述優(yōu)點(diǎn)，即為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械地固定或定位不需要其他部件。由此可以以特別簡(jiǎn)單且低成本的方式實(shí)現(xiàn)電池單池的生產(chǎn)。
[0020]此外，由于功能元件可以通過(guò)封閉元件或絕緣元件蓋住并且因此被保護(hù)，因此對(duì)功能元件在耐介質(zhì)性(Medienbestjindigkeit)、例如耐電解質(zhì)性和緊密性方面的要求較低。
[0021]另一主要優(yōu)點(diǎn)在于，為了整合功能元件在電池單池內(nèi)部不需要或僅需要非常小的其他結(jié)構(gòu)空間。由此，為了為整合功能元件創(chuàng)造空間不需要縮小單池單元。由此優(yōu)選地，電池單池的容量即使在將多個(gè)功能元件整合到電池單池中的情況下也不受到消極影響，或這種影響可以至少保持在很小的程度。例如可以以犧牲殼體為代價(jià)而增大封閉元件的尺寸，從而可以無(wú)困難地為功能元件創(chuàng)造空間。因此可以以特別有利的方式實(shí)現(xiàn)改善電池單池的安全性和/或功率。
[0022]此外，上述解決方案具有下述優(yōu)點(diǎn)，即在安裝時(shí)功能元件損壞或破壞的風(fēng)險(xiǎn)被最小化。由此可以在生產(chǎn)時(shí)使得有缺陷的電池單池的廢品最少化，這進(jìn)一步降低了電池單池的生產(chǎn)成本。就將功能元件整合到封閉塞中而言，其可以通過(guò)下述方式實(shí)現(xiàn)，即在生產(chǎn)電池單池時(shí)功能元件在最后的安裝步驟中才被組裝。就將功能元件整合到絕緣元件中而言，絕緣元