蓄電池單池和用于封閉蓄電池單池的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄電池單池（10），其具有單池殼體（12）、兩個電極、電解質(zhì)材料以及兩個電觸點(diǎn)，所述單池殼體具有殼體容器（14）和殼體蓋（16）；所述兩個電極布置在所述殼體容器（14）的內(nèi)部區(qū)域中；所述電解質(zhì)材料布置在所述殼體容器（14）的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍所述電極；所述兩個電觸點(diǎn)分別與所述電極其中之一電耦接并且從所述殼體容器（14）的內(nèi)部區(qū)域穿過所述殼體蓋（16）延伸到所述單池殼體（12）的外部的區(qū)域中，其中所述殼體蓋（16）在外棱邊上具有搭接區(qū)域（18），所述殼體蓋（16）和所述殼體容器（14）的邊緣區(qū)域彼此平行地布置在所述搭接區(qū)域中，其中在所述搭接區(qū)域（18）中形成卷邊縫（20），以便封閉所述單池殼體（12）。
【專利說明】蓄電池單池和用于封閉蓄電池單池的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蓄電池單池，所述蓄電池單池具有單池殼體、兩個電極、電解質(zhì)材料以及兩個電觸點(diǎn)，所述單池殼體具有殼體容器和殼體蓋；所述電極布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中；所述電解質(zhì)材料布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍電極；所述電觸點(diǎn)分別與其中一個電極電耦接并且從殼體容器的內(nèi)部區(qū)域穿過殼體蓋延伸到單池殼體的外部的區(qū)域中。
[0002]此外，本發(fā)明涉及一種用于封閉蓄電池單池的方法，其中所述蓄電池單池具有單池殼體、兩個電極、電解質(zhì)材料以及兩個電觸點(diǎn)，所述單池殼體具有殼體容器和殼體蓋；所述電極布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中；所述電解質(zhì)材料布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍電極；所述電觸點(diǎn)分別與其中一個電極電耦接并且從殼體容器的內(nèi)部區(qū)域穿過殼體蓋延伸到單池殼體的外部的區(qū)域中。

【背景技術(shù)】
[0003]蓄電池單池是電化學(xué)能量存儲器和能量轉(zhuǎn)換器。在蓄電池放電時存儲的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能。所述電能能夠被與蓄電池電耦接的用電器使用。
[0004]在機(jī)動車中蓄電池此外用于為前照燈、車上電器和用于起動內(nèi)燃機(jī)的起動器供應(yīng)電流。在電動車或者混合動力車中，蓄電池附加地用作用于機(jī)動車電驅(qū)動的能量存儲器。
[0005]在機(jī)動車中使用的蓄電池(例如鋰離子電池)由于體積效率經(jīng)常具有棱柱形狀。平板壓制的線圈位于殼體的內(nèi)部中，所述線圈由鋁箔、銅箔以及兩個用作隔膜的塑料或者陶瓷箔卷成。在此，以反應(yīng)的陰極或者陽極材料涂覆所述鋁箔和銅箔。在引入線圈之后并且在氣密性地封閉之前以液態(tài)電解質(zhì)充滿所述殼體。
[0006]線圈的陰極和陽極箔不是精確配合，而是輕微地彼此錯開放置，以便實(shí)現(xiàn)兩個薄膜的電接觸。因此，在各個薄膜上在線圈的一個敞開的窄面上獲取負(fù)電壓、在另一個對置的窄面上獲取正電壓。以焊接的由銅和/或鋁制成的條形板件、所謂的電流集電極實(shí)現(xiàn)突出的薄膜條的接觸。蓄電池的單池殼體通常具有例如由鋁或者不銹鋼制成的殼體容器和殼體蓋。在上述電流集電極在單池殼體的內(nèi)部中接觸時和在穿過所述殼體向外實(shí)施電路時需要注意不同的方面。因此，電路首先必須對金屬單池殼體電絕緣。此外，必須保證通過單池殼體實(shí)施電流的密封性。尤其必須避免例如位于單池殼體中的電解質(zhì)材料溢出到環(huán)境中。此夕卜，所述單池殼體應(yīng)該能夠承受作用到單池殼體上的機(jī)械負(fù)荷(主要是通過多個蓄電池單池夾緊成電池組件產(chǎn)生的內(nèi)部壓力和壓緊力)而沒有其他損害。因?yàn)樵跈C(jī)動車中使用大量的蓄電池單池，對于單池殼體的密封以及對于承受在殼體容器對殼體蓋的交接點(diǎn)處的機(jī)械負(fù)荷的成本低廉的解決方案是值得期望的。
[0007]在已知的蓄電池單池中，借助激光焊縫來連接殼體容器和殼體蓋。所述激光焊縫在此也承擔(dān)密封單池殼體的功能。對于激光焊縫的問題在于，在焊接過程中能夠出現(xiàn)所謂的焊縫(焊接凸起)。該焊縫妨礙蓄電池單池彼此配合的貼靠。由于蓄電池單池的外表面不完全平整地彼此貼靠的事實(shí)，不能夠保證蓄電池單池正確地裝配成電池組件。此外，單池殼體能夠通過由焊接過程產(chǎn)生的熱作用而變形。該變形對蓄電池單池的裝配產(chǎn)生附加地不利的影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明因此提供了一種蓄電池單池，所述蓄電池單池具有單池殼體、兩個電極、電解質(zhì)材料以及兩個電觸點(diǎn)，所述單池殼體具有殼體容器和殼體蓋；所述電極布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中；所述電解質(zhì)材料布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍電極；所述電觸點(diǎn)分別與其中一個電極電耦接并且從殼體容器的內(nèi)部區(qū)域穿過殼體蓋延伸到單池殼體的外部的區(qū)域中，其中殼體蓋在外棱邊上具有搭接區(qū)域，殼體蓋和殼體容器的邊緣區(qū)域彼此平行地布置在所述搭接區(qū)域中，其中在搭接區(qū)域中形成卷邊縫，以便封閉所述單池殼體。
[0009]此外，本發(fā)明提供了一種用于封閉蓄電池單池的方法，其中所述蓄電池單池具有單池殼體、兩個電極、電解質(zhì)材料以及兩個電觸點(diǎn)，所述單池殼體具有殼體容器和殼體蓋；所述電極布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中；所述電解質(zhì)材料布置在殼體容器的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍電極；所述電觸點(diǎn)分別與其中一個電極電耦接并且從殼體容器的內(nèi)部區(qū)域穿過殼體蓋延伸到單池殼體的外部的區(qū)域中，其中殼體蓋如此布置在殼體容器上，從而使得殼體蓋的外棱邊和殼體容器的邊緣區(qū)域彼此平行地布置在所述搭接區(qū)域中，并且其中通過殼體蓋和殼體容器的卷邊在搭接區(qū)域中形成卷邊縫，以便封閉所述單池殼體。
[0010]在本發(fā)明的意義中，殼體蓋和殼體容器的卷邊理解為殼體蓋和殼體容器彼此共同彎曲。
[0011]不同于焊接過程，通過在搭接區(qū)域中卷邊不會產(chǎn)生縫或者凸起。因此，蓄電池單池的外表面在多個蓄電池單池夾緊成電池組件時能夠平整地彼此貼靠。這實(shí)現(xiàn)了電池組件的正確裝配。
[0012]此外，在卷邊過程中不產(chǎn)生能夠?qū)е聠纬貧んw變形的相關(guān)的熱量。由此附加地保證了蓄電池單池的外表面能夠完全平整地彼此貼靠。
[0013]此外，卷邊縫具有高的機(jī)械穩(wěn)定性。由此能夠由蓄電池單池承受高的機(jī)械負(fù)荷，而不損害在殼體容器和殼體蓋之間的連接。此外，能夠非常簡單和成本低廉地制造所述卷邊縫。
[0014]當(dāng)通過殼體蓋和殼體容器的卷邊在搭接區(qū)域中形成卷邊縫時是尤其優(yōu)選的。
[0015]在搭接區(qū)域中，殼體蓋和殼體容器基本上彼此平行地布置。在此，通過殼體蓋和殼體容器在搭接區(qū)域中共同的彎曲產(chǎn)生所述卷邊縫。因此能夠可靠地封閉在殼體容器和殼體蓋之間的接口。
[0016]在另一種實(shí)施方式中，在殼體蓋和殼體容器之間至少在搭接區(qū)域中布置有塑料層O
[0017]通過塑料層夾緊在殼體蓋和殼體容器之間能夠更好和更可靠地密封蓄電池單池。因此能夠例如避免位于蓄電池單池中的電解質(zhì)材料從蓄電池單池中溢出。
[0018]根據(jù)另一種實(shí)施方式，由殼體容器的一部分形成卷邊縫的外部包覆面。
[0019]在該實(shí)施方式中，通過殼體蓋和殼體容器的卷邊沿殼體蓋中心的方向或者說沿殼體蓋的方向形成卷邊縫。在此卷邊縫在搭接區(qū)域中構(gòu)成。
[0020]在另一種實(shí)施方式中，由殼體蓋的一部分形成卷邊縫的外部包覆面。
[0021]在該實(shí)施方式中，通過殼體蓋和殼體容器的卷邊沿背離殼體蓋中心的方向或者說沿殼體容器的方向產(chǎn)生卷邊縫。殼體容器優(yōu)選如此彎曲，從而多個蓄電池單池的外表面能夠齊平地彼此貼靠。
[0022]根據(jù)另一種實(shí)施方式，卷邊縫的外部包覆面基本上與單池殼體的側(cè)面的殼體壁對齊。
[0023]與是否通過殼體蓋和殼體容器的卷邊沿殼體蓋中心的方向或者沿背離殼體蓋中心的方向制造卷邊縫無關(guān)，保證卷邊縫的外部包覆面與單池殼體的側(cè)面的殼體壁對齊。由此保證蓄電池單池的外表面彼此完全平整地貼靠。這實(shí)現(xiàn)了蓄電池單池正確地裝配成電池組件。
[0024]在另一種實(shí)施方式中，在殼體蓋中與卷邊縫相鄰地構(gòu)造翻邊。
[0025]通過所述翻邊能夠再次加固卷邊縫并且進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在殼體蓋和殼體容器之間的連接。因此得出蓄電池單池的提高的穩(wěn)定性和可靠性。
[0026]在所述方法的一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，在將殼體蓋布置在殼體容器上之前至少在搭接區(qū)域中將塑料層如此布置在殼體蓋和/或殼體容器上，從而在封閉單池殼體之后，使得所述塑料層布置在殼體蓋和殼體容器之間。
[0027]塑料層能夠涂覆在殼體蓋和/或殼體容器上。因此能夠可靠地密封蓄電池單池。避免電解質(zhì)材料從蓄電池單池中溢出。
[0028]根據(jù)所述方法的另一種實(shí)施方式，通過沿殼體蓋的方向彎曲搭接區(qū)域來形成卷邊縫。
[0029]在該實(shí)施方式中，殼體蓋和殼體容器在搭接區(qū)域中沿殼體蓋或者說殼體蓋中心的方向卷邊。因此，在側(cè)面的殼體壁上不會產(chǎn)生凸起的縫。蓄電池單池的側(cè)面在裝配成電池組件時彼此平整地貼靠。
[0030]根據(jù)所述方法的另一種實(shí)施方式，通過沿殼體容器的方向彎曲搭接區(qū)域來形成卷邊縫。
[0031]在此，殼體蓋和殼體容器在搭接區(qū)域中沿殼體容器的方向或者說沿背離殼體蓋中心的方向卷邊。蓄電池單池的側(cè)面在此優(yōu)選如此彎曲，即單池的側(cè)面在夾緊成電池組件時能夠完全平整地彼此貼靠。
[0032]可以理解，對應(yīng)于按照本發(fā)明的方法，所述按照本發(fā)明的裝置的特征、特性和優(yōu)點(diǎn)也適用或者說能夠應(yīng)用。
[0033]此外可以理解，能夠不僅以各個指出的組合、也以其他組合或者單獨(dú)地使用前面提到的和后面尚待闡述的特征，而并沒有離開本發(fā)明的范疇。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1以示意圖的形式示出了按照本發(fā)明以卷邊縫封閉的蓄電池單池；
圖2示出了卷邊縫的不同的實(shí)施方式；并且
圖3示出了用于闡述按照本發(fā)明的方法的實(shí)施方式的框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]在圖1中示意地示出了蓄電池單池并且通常以10表示。蓄電池單池10具有帶有殼體容器14和殼體蓋16的單池殼體12。例如在圖1中未示出的單池線圈位于所述單池殼體12的內(nèi)部中，所述單池線圈由鋁箔、銅箔以及兩個用作隔膜的塑料或者陶瓷箔卷成。以活性陰極和陽極材料涂覆鋁箔和銅箔。此外，例如包圍單池線圈的電極的電解質(zhì)材料位于殼體容器14的內(nèi)部區(qū)域中。通過由銅和/或鋁焊接的電觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)單池線圈的電極接觸。在圖1中未示出的電觸點(diǎn)從布置在殼體容器14的內(nèi)部區(qū)域中的電極穿過殼體蓋16延伸到在單池殼體12的外部的區(qū)域中。
[0036]在構(gòu)造蓄電池單池10時需要注意可靠地密封單池殼體12。例如必須避免位于單池殼體12中的電解質(zhì)材料泄出并且進(jìn)而到達(dá)在蓄電池單池10的外部的區(qū)域中。此外應(yīng)該如此構(gòu)造單池殼體12，從而也能夠承受高的機(jī)械負(fù)荷而沒有其他損害。例如由蓄電池單池10的內(nèi)部壓力或者也由多個蓄電池單池10形成電池組件的夾緊產(chǎn)生所述機(jī)械負(fù)荷。密封的功能和承受機(jī)械負(fù)荷對在殼體容器14和殼體蓋16之間的交接點(diǎn)提出尤其高的要求。
[0037]在已知的蓄電池單池中，殼體容器14和殼體蓋16彼此焊接，以便能夠滿足上述要求。當(dāng)然在焊接過程中通常形成所謂的焊縫。此外，單池殼體由于通過焊接過程產(chǎn)生的熱能夠變形。由此妨礙蓄電池單池彼此平整地鄰接。因此不能夠正確裝配電池組件。
[0038]因此，殼體蓋16按照本發(fā)明在外棱邊上具有搭接區(qū)域18，在所述搭接區(qū)域中殼體蓋16和殼體容器14的邊緣區(qū)域彼此平行地布置。殼體蓋16和殼體容器14在搭接區(qū)域18中卷邊并且進(jìn)而形成卷邊縫20。換言之，殼體蓋16和殼體容器14在搭接區(qū)域18中彼此共同彎曲。在此在該實(shí)施例中，通過殼體蓋16和殼體容器14的卷邊沿殼體蓋中心22的方向或者說沿殼體蓋16的方向形成卷邊縫20。此外如此構(gòu)成卷邊縫20，從而卷邊縫20的外部包覆面基本上與單池殼體12的側(cè)面的殼體壁24對齊。因此，多個蓄電池單池10的側(cè)面的殼體壁24能夠平整地彼此貼靠放置。多個蓄電池單池10因此能夠沒有問題地夾緊成電池組件。
[0039]此外在搭接區(qū)域18中，塑料薄膜能夠夾緊在殼體蓋16和殼體容器14之間。借助該塑料薄膜能夠改善單池殼體12的密封。電解質(zhì)材料進(jìn)而不能夠從單池殼體12溢出。
[0040]此外，卷邊縫20引起了單池殼體12的附加的機(jī)械加固并且進(jìn)而引起了相對于機(jī)械負(fù)荷的更高的穩(wěn)定性，所述機(jī)械負(fù)荷例如能夠在蓄電池單池10的堆疊中產(chǎn)生。
[0041]圖2示出了卷邊縫20的不同的實(shí)施方式。尤其示出了卷邊縫20a的不同的造型，所述在左上方的造型在圖1中示出。然而，在圖2中描述的卷邊縫20a的實(shí)施方式也能夠類似地應(yīng)用到圖1所示的卷邊縫20b上。
[0042]在圖2a中示出了卷邊縫20的一種實(shí)施方式，其中由殼體容器14的一部分形成卷邊縫20的外部包覆面。因此，在側(cè)面的殼體壁24上不出現(xiàn)干擾的凸起，所述凸起阻礙蓄電池單池10彼此配合地貼靠。在圖2b的卷邊縫20的實(shí)施方式中，由殼體蓋16的一部分形成卷邊縫20的外部包覆面。為了卷邊縫20的外部包覆面基本上與側(cè)面的殼體壁24對齊，殼體容器14在卷邊縫20的區(qū)域中具有彎曲部26。因此，蓄電池單池10在該實(shí)施方式中也能夠平整地彼此堆疊并且進(jìn)而例如正確地夾緊成電池組件。
[0043]在圖2c和圖2d中示出的實(shí)施方式主要對應(yīng)于在圖2a和2b中描述的實(shí)施方式。當(dāng)然，圖2c和2d的實(shí)施方式附加地具有翻邊28，所述翻邊構(gòu)造在殼體蓋16中并且鄰接卷邊縫20。翻邊28產(chǎn)生蓄電池單池10的更高的機(jī)械穩(wěn)定性。能夠更好地承受例如在蓄電池單池10堆疊時產(chǎn)生的機(jī)械負(fù)荷。
[0044]在圖3中示出了用于闡述按照本發(fā)明的方法30的實(shí)施方式的簡圖。方法30用于借助卷邊縫20封閉蓄電池單池10。
[0045]在步驟32中首先將塑料層布置在殼體蓋16和/或殼體容器14上。該塑料層用于更好地密封單池殼體12。為此，塑料層優(yōu)選布置在搭接區(qū)域18中。附加地，塑料層也能夠涂覆在殼體蓋16和殼體容器14的其他區(qū)域中。在此需要注意，如此布置塑料層，從而塑料層在單池殼體12封閉之后至少在搭接區(qū)域18中布置在殼體蓋16和殼體容器14之間。因此能夠可靠地密封蓄電池單池10。避免了電解質(zhì)材料的溢出。
[0046]在步驟34中，殼體蓋16如此布置在殼體容器14上，從而殼體蓋16的外棱邊和殼體容器14的邊緣區(qū)域在搭接區(qū)域18中彼此平行地布置。
[0047]接著，在步驟36中封閉單池殼體12，方法是殼體蓋16和殼體容器14在搭接區(qū)域18中卷邊。通過卷邊在搭接區(qū)域18中形成卷邊縫20。在此，能夠通過殼體蓋16和殼體容器14的卷邊沿殼體蓋中心22的方向或者沿背離殼體蓋中心22的方向產(chǎn)生卷邊縫20。
[0048]附加地，在殼體蓋中能夠構(gòu)造翻邊(Sicke) 28，以便提高蓄電池單池10的機(jī)械穩(wěn)定性。
【權(quán)利要求】
1.蓄電池單池(10)，其具有: -單池殼體(12)，所述單池殼體具有殼體容器(14)和殼體蓋(16)； -兩個電極，所述兩個電極布置在所述殼體容器(14)的內(nèi)部區(qū)域中； -電解質(zhì)材料，所述電解質(zhì)材料布置在所述殼體容器(14)的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍所述電極；以及 -兩個電觸點(diǎn)，所述兩個電觸點(diǎn)分別與所述電極其中之一電耦接并且從所述殼體容器(14)的內(nèi)部區(qū)域穿過所述殼體蓋(16)延伸到所述單池殼體(12)的外部的區(qū)域中，其中所述殼體蓋(16)在外棱邊上具有搭接區(qū)域(18)，所述殼體蓋(16)和所述殼體容器(14)的邊緣區(qū)域彼此平行地布置在所述搭接區(qū)域中，其中在所述搭接區(qū)域(18)中形成卷邊縫(20)，以便封閉所述單池殼體(12)。
2.按權(quán)利要求1所述的蓄電池單池，其中通過所述殼體蓋(16)和所述殼體容器(14)的卷邊在所述搭接區(qū)域(18 )中形成所述卷邊縫(20 )。
3.按權(quán)利要求1或2所述的蓄電池單池，其中在所述殼體蓋(16)和所述殼體容器(14)之間至少在所述搭接區(qū)域(18)中布置有塑料層。
4.按權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池，其中通過所述殼體容器(14)的一部分形成所述卷邊縫(20)的外部包覆面。
5.按權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池，其中通過所述殼體蓋(16)的一部分形成卷邊縫(20)的外部包覆面。
6.按權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池，其中所述卷邊縫(20)的外部包覆面基本上與所述單池殼體(12)的側(cè)面的殼體壁(24)對齊。
7.按權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池，其中在所述殼體蓋(16)中與所述卷邊縫(20 )相鄰地構(gòu)造翻邊(28 )。
8.用于封閉蓄電池單池(10)的方法(30)，其中所述蓄電池單池(10)具有單池殼體(12)、兩個電極、電解質(zhì)材料和兩個電觸點(diǎn)，所述單池殼體具有殼體容器(14)和殼體蓋(16);所述兩個電極布置在所述殼體容器(14)的內(nèi)部區(qū)域中；所述電解質(zhì)材料布置在所述殼體容器(14)的內(nèi)部區(qū)域中并且包圍所述電極；所述兩個電觸點(diǎn)分別與所述電極其中之一電耦接并且從所述殼體容器(14)的內(nèi)部區(qū)域穿過所述殼體蓋(16)延伸到所述單池殼體(12)的外部的區(qū)域中，其中所述方法具有以下步驟: -將所述殼體蓋(16)如此布置在殼體容器(14)上，從而所述殼體蓋(16)的外棱邊和所述殼體容器(14)的邊緣區(qū)域彼此平行地布置在搭接區(qū)域(18)中；并且 -通過所述殼體蓋(16)和所述殼體容器(14)的卷邊在所述搭接區(qū)域(18)中形成卷邊縫(20)，以便封閉所述單池殼體(12)。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中在將所述殼體蓋(16)布置在所述殼體容器(14)上之前至少在所述搭接區(qū)域(18)中如此將塑料層布置在所述殼體蓋(16)和/或所述殼體容器(14 )上，從而在封閉所述單池殼體(12 )之后，使得所述塑料層布置在所述殼體蓋(16 )和所述殼體容器(14)之間。
10.按權(quán)利要求8或9所述的方法，其中通過沿所述殼體蓋(16)的方向彎曲所述搭接區(qū)域(18)來形成所述卷邊縫(20)。
11.按權(quán)利要求8或9所述的方法，其中通過沿所述殼體容器(14)的方向彎曲所述搭接區(qū)域(18)來形成所述卷邊縫(20)。
【文檔編號】H01M2/02GK104488108SQ201380037795
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月16日
【發(fā)明者】艾興多夫 A., 齊韋茨 M., 德龐特 R., 戈森 B., 法伊格爾 M., 貝格 A. 申請人:羅伯特·博世有限公司