蓄能器電芯和用于制造蓄能器電芯的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種特別是鋰離子蓄電池的蓄能器電芯(1)，包括外殼(2)、密封地封閉外殼(2)的蓋(3)、至少一個設(shè)置在外殼(3)內(nèi)具有正集電極(5)和負(fù)集電極(6)的電化學(xué)元件(4)、外殼(2)或蓋(3)的外表面上與正集電極(5)連接的正電流分接點(7)和外殼(2)或蓋(3)的外表面上與負(fù)集電極(6)連接的負(fù)電流分接點(8)，其中，蓋(3)和外殼(2)借助薄的塑料層(11)連接，其中，塑料層(11)附著在外殼(2)和蓋(3)上。
【專利說明】蓄能器電芯和用于制造蓄能器電芯的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種特別是構(gòu)造為鋰離子蓄電池的蓄能器電芯。該蓄能器電芯優(yōu)選在 汽車中使用。蓄能器電芯在汽車中特別是用于通過電動機驅(qū)動汽車。

【背景技術(shù)】
[0002] 先前已知的蓄能器電芯一般具有硬殼。這種硬殼至少由外殼和密封地封閉外殼的 蓋組成。處于外殼內(nèi)部的是例如作為電極線圈構(gòu)成的電化學(xué)元件。電化學(xué)元件具有兩個集 電極，它們穿過蓋導(dǎo)向蓄能器電芯的表面。蓋通常與外殼焊接。在蓋與外殼之間的焊縫的 設(shè)置相對復(fù)雜，因為焊縫必須非常精確地設(shè)置，以便使其側(cè)面不從外殼凸起。一般將多個蓄 能器電芯組成一個蓄能器模塊。在此，蓄能器電芯彼此無間隙地并排排列。在焊縫側(cè)面凸 起時，單個蓄能器電芯彼此不能精確地并排排列。此外，凸起的焊縫會導(dǎo)致兩個相鄰的蓄能 器電芯之間不希望的觸通。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在依據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1特征的蓄能器電芯中，為在蓋與外殼之間進行連 接，取代焊縫使用塑料層，該塑料層借助納米模制與外殼和蓋連接。塑料層的熔點明顯低于 外殼或蓋的熔點，從而不會產(chǎn)生外殼或蓋的熔融。這使得，塑料層可以非常精確地設(shè)置在蓋 與外殼之間的間隙內(nèi)。與傳統(tǒng)的焊縫相反，塑料層在側(cè)面不從外殼凸起，從而多個依據(jù)本發(fā) 明的蓄能器電芯可以彼此無間隙地并排排列。此外，塑料層形成蓋與外殼之間的電絕緣。依 據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯通過使用納米模制工藝可以成本低廉地制造并實現(xiàn)蓄能器電芯的 緊密且堅固的結(jié)構(gòu)。相鄰蓄能器電芯之間的短路得到有效避免。此外，塑料層實現(xiàn)了蓋與 外殼之間非常緊密的連接并因此延長蓄能器電芯的使用壽命。這些優(yōu)點通過依據(jù)本發(fā)明的 特別是構(gòu)造為鋰離子蓄電池的蓄能器電芯達到，該蓄能器電芯包括外殼、密封地封閉外殼 的蓋和至少一個設(shè)置在外殼內(nèi)的電化學(xué)元件。電化學(xué)元件具有正集電極和負(fù)集電極。在外 殼或蓋的表面上構(gòu)成正電流分接點和負(fù)電流分接點。特別是作為端子構(gòu)成的兩個電流分接 點處于蓋的外表面上。正集電極與正電流分接點連接。負(fù)集電極與負(fù)電流分接點連接。蓋 借助薄塑料層與外殼連接，其中，塑料層附著在外殼和蓋上。塑料層在此特別是全面且無空 隙地環(huán)繞蓋地構(gòu)成并填充蓋與外殼之間的間隙。
[0004] 從屬權(quán)利要求給出了本發(fā)明的改進方案。
[0005] 優(yōu)選地規(guī)定，電化學(xué)元件通過至少一個集電極固定在蓋上。特別是兩個集電極固 定在蓋上，從而例如作為電極線圈構(gòu)成的電化學(xué)元件可以懸掛在蓋上并與蓋共同插入外殼 內(nèi)。
[0006] 蓋和外殼優(yōu)選由金屬制成。由此確保塑料層的熔化溫度明顯低于外殼和蓋的熔化 溫度。在納米模制工藝中因此不出現(xiàn)外殼或蓋的熔融。
[0007] 電化學(xué)元件優(yōu)選作為電極線圈構(gòu)成。電極線圈由兩個交錯纏繞的金屬箔組成。每 一個箔與一個集電極連接。電化學(xué)元件特別是作為鋰離子蓄電池構(gòu)成。特別是在這種類型 的蓄電池中，外殼需要密封且穩(wěn)定地構(gòu)造。
[0008] 外殼特別是單件式構(gòu)成并包括底部。底部與蓋相對地設(shè)置。外殼的外周面處于底 部與蓋之間。外周面與底部特別是一體地制成。蓋特別是實施為扁平的部件并優(yōu)選封閉外 殼唯一敞開的一側(cè)。
[0009] 蓋有利地裝入外殼內(nèi)。在蓋上限定有環(huán)繞的側(cè)面。蓋略小于外殼內(nèi)的開口，從而 蓋可以裝入外殼內(nèi)。外殼的外周面在此覆蓋蓋的側(cè)面。塑料層處于在蓋的側(cè)面與外殼的外 周面之間的間隙中。
[0010] 蓋的橫截面可以具有不同的形狀。為此優(yōu)選蓋地規(guī)定，側(cè)面的至少一個棱邊是倒 角的。作為對倒角的棱邊的代替或附加，可以在側(cè)面中構(gòu)造階部。
[0011] 具有蓋的外殼優(yōu)選棱柱形。棱柱形狀可以使多個蓄能器電芯相互并排排列成一個 蓄能器電芯模塊。特別有利地選擇方形形狀。蓋形成棱柱形形狀或方形形狀的面。
[0012] 本發(fā)明此外涉及一種用于制造蓄能器電芯的方法。該方法至少包括以下步驟：（i) 提供外殼，（ii)提供蓋，（iii)將具有正集電極和負(fù)集電極的至少一個電化學(xué)元件設(shè)置在 外殼內(nèi)，（iv)將薄的塑料層施加在蓋和/或外殼上并且塑料層至少局部熔化，從而塑料層 附著在外殼和蓋上并且蓋與外殼密封地連接，或（V)將薄塑料層噴入蓋與外殼之間，從而 塑料層附著在外殼或蓋上并且蓋與外殼密封連接。
[0013] 依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯的從屬權(quán)利要求以及在該蓄能器電芯的范圍內(nèi)提出的 設(shè)計相應(yīng)地具有對于依據(jù)本發(fā)明的方法的有利應(yīng)用。
[0014] 特別地規(guī)定，塑料層借助納米模制工藝熔化。
[0015] 此外優(yōu)選地規(guī)定，蓋和/或外殼在施加塑料層之前被蝕刻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 下面參照附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細(xì)說明。其中：
[0017] 圖1示出依據(jù)所有實施例處于打開狀態(tài)下的依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯；
[0018] 圖2示出依據(jù)第一實施例的依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯的蓋；
[0019] 圖3示出依據(jù)第二實施例的依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯的蓋；
[0020] 圖4示出依據(jù)第三實施例的依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯的蓋；以及
[0021] 圖5示出依據(jù)第四實施例的依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯的蓋。

【具體實施方式】
[0022] 借助圖1描述依據(jù)本發(fā)明的蓄能器電芯1對所有實施例通用的結(jié)構(gòu)。圖2-5以剖 視圖示出依據(jù)實施例1-4的蓄能器電芯1的細(xì)節(jié)。相同的或功能上相同的部件在所有實施 例中均具有相同的附圖標(biāo)記。
[0023] 依據(jù)圖1，蓄能器電芯包括外殼2。外殼2也稱為容器（Can)。外殼2借助蓋3封 閉。蓋3也稱為蓋板。外殼2內(nèi)設(shè)置有構(gòu)造為電極線圈的電化學(xué)元件4。電化學(xué)元件4在 該實施例中是鋰離子蓄電池。
[0024] 電化學(xué)兀件4包括一個正集電極5和一個負(fù)集電極6。兩個集電極5、6固定在蓋 3的內(nèi)側(cè)上。兩個集電極5、6穿過蓋3通向外部。蓋3的外側(cè)上設(shè)置有正電流分接點7和 負(fù)電流分接點8。兩個電流分接點7、8構(gòu)造為螺旋端子。
[0025] 外殼2方形地構(gòu)造并由底部9和外周面10組成。與正方形的形狀相應(yīng)，外周面10 具有四個單獨的面。蓋3與底部9相對。
[0026] 圖1示出蓄能器電芯1部分敞開的狀態(tài)。在安裝過程中，電化學(xué)元件4通過兩個 集電極5、6與蓋3連接。由蓋3和電化學(xué)元件4組成的單元插入外殼2內(nèi)，從而蓋3封閉 外殼2。
[0027] 為在蓋3與外殼2之間產(chǎn)生連接使用薄的塑料層11。塑料層11施加在蓋3的環(huán) 繞的側(cè)面12上和/或在內(nèi)側(cè)施加在外殼2外周面10上或噴入間隙內(nèi)。為此優(yōu)選首先將外 殼2和/或蓋3的金屬蝕刻，以便使表面起毛。然后將蓋3定位在外殼2內(nèi)并進行納米模 制工藝。在該過程中，塑料層11至少局部熔融，從而蓋3與塑料層11之間以及外殼2與塑 料層11之間產(chǎn)生連接。
[0028] 圖2-5分別示出封閉的蓄能器電芯1剖視圖的一部分?？梢苑謩e看出外殼2的外 周面10的上部分、蓋3和塑料層11。蓋3略小于外殼2中的開口，從而蓋3可以裝入外殼 2內(nèi)。在蓋3上限定有環(huán)繞的側(cè)面12。在矩形的蓋3中，環(huán)繞的側(cè)面12由四個單獨的面組 成。正如從圖2-5所看到的那樣，側(cè)面12與外周面10的內(nèi)側(cè)相對。塑料層11處于外周面 10與側(cè)面12之間的間隙內(nèi)。
[0029] 在依據(jù)圖2-4的前三個實施例中，側(cè)面12筆直且平行于外周面10地構(gòu)造。由此 形成具有完全由塑料層11填充的厚度一致的間隙。
[0030] 在按照圖3的第二實施例中，側(cè)面12的外棱邊倒角。通過倒角的構(gòu)造調(diào)整側(cè)面12 的高度。圖3和4示出替代的構(gòu)造，其中棱邊倒圓或形成階部。
[0031] 在圖5的第四實施例中，蓋3僅在其下端與外殼2連接。
[0032] 在所有實施例中，塑料層10優(yōu)選全面環(huán)繞整個蓋3地延伸，從而蓋3無間隙且密 封地與外殼2連接。在利用納米模制工藝產(chǎn)生連接時，外殼2和蓋3不熔融。外殼2的限 定的外面由此保持不變，從而多個所示的蓄能器電芯1可以毫無問題地彼此并排排列。
【權(quán)利要求】
1. 特別是鋰離子蓄電池的蓄能器電芯（1)，包括 -外殼（2)， -密封地封閉外殼（2)的蓋（3)， -至少一個設(shè)置在所述外殼（2)內(nèi)具有正集電極（5)和負(fù)集電極（6)的電化學(xué)元件 ⑷， -在所述外殼（2)或所述蓋（3)的外表面上與所述正集電極（5)連接的正電流分接點 (7)，以及 -在所述外殼（2)或所述蓋（3)的外表面上與所述負(fù)集電極（6)連接的負(fù)電流分接點 ⑶， -其中，所述蓋（3)和所述外殼（2)借助薄的塑料層（11)連接，其中，所述塑料層（11) 附著在外殼（2)和蓋（3)上。
2. 按權(quán)利要求1所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述電化學(xué)元件（4)通過至少一個集 電極（5、6)固定在蓋（3)上。
3. 按前述權(quán)利要求之一所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述蓋⑶和所述外殼⑵由 金屬制成。
4. 按前述權(quán)利要求之一所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述塑料層（11)全面環(huán)繞所 述蓋（3)設(shè)置。
5. 按前述權(quán)利要求之一所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述外殼（2)包括與所述蓋 (3)相對的底部（9)和將所述蓋（3)與所述底部（9)連接的外周面（10)。
6. 按權(quán)利要求5所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述蓋⑶裝入所述外殼⑵內(nèi)，從 而所述蓋⑶的環(huán)繞的側(cè)面（12)由所述外殼（2)的外周面（10)覆蓋并且所述塑料層（11) 設(shè)置在所述側(cè)面（12)與所述外周面（10)之間。
7. 按前述權(quán)利要求之一所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述外殼（2)構(gòu)造為棱柱形， 特別是方形，其中所述蓋（3)形成棱柱形狀的面。
8. 用于制造特別是鋰離子蓄電池的蓄能器電芯（1)的方法，包括以下步驟： -提供外殼（2)， _提供蓋（3)， -將具有正集電極（5)和負(fù)集電極（6)的至少一個電化學(xué)元件（4)設(shè)置在所述外殼（2) 內(nèi)， -將薄的塑料層（11)施加在所述蓋（3)和/或所述外殼（2)上并至少局部熔化所述塑 料層（11)，從而所述塑料層（11)附著在所述外殼（2)和所述蓋（3)上并且所述蓋（3)與所 述外殼（2)密封地連接，或 -將薄的塑料層（11)噴入所述蓋（3)與所述外殼（2)之間，從而所述塑料層（11)附著 在所述外殼（2)和所述蓋（3)上并且所述蓋（3)與外殼（2)密封地連接。
9. 按權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述塑料層（11)借助納米模制工藝施加或 噴入。
10. 按權(quán)利要求8或9之一所述的蓄能器電芯，其特征在于，所述外殼⑵和/或所述 蓋（3)在施加塑料層（11)之前被蝕刻。
【文檔編號】H01M2/08GK104112829SQ201410306608
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月15日
【發(fā)明者】H·芬克 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社