電化學(xué)蓄能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電化學(xué)蓄能器以及一種用于制造該蓄能器的方法。本發(fā)明尤其是涉及一種比如像鋰離子蓄電池的電化學(xué)蓄能器，所述電化學(xué)蓄能器具有單池殼體的改進(jìn)的絕緣部。
【背景技術(shù)】
[0002]電化學(xué)蓄能器、比如像鋰離子蓄電池，在許多日常應(yīng)用中得到廣泛普及。其例如在比如像筆記本電腦的計算機(jī)、移動電話、音樂播放器、智能手機(jī)中和在比如像在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中的其他用途中進(jìn)行應(yīng)用。這類蓄電池在當(dāng)前大力推進(jìn)的車輛電氣化中提供了好處，所述車輛是比如像混合動力汽車、插電式混合動力汽車、純電動汽車、微型混合動力汽車的機(jī)動車。
[0003]由文獻(xiàn)US 2003/0228515 Al公開了一種電化學(xué)元件，所述電化學(xué)元件具有由兩個或者更多個單池構(gòu)成的堆，所述單池布置在由金屬板構(gòu)成的殼體中。利用絕緣材料涂覆金屬板的內(nèi)側(cè)面。
[0004]此外，文獻(xiàn)KR 2012-0060315公開了一種次級蓄電池。這類蓄電池包括具有樹脂層和金屬層的蓄電池殼體。
[0005]此外，由文獻(xiàn)KR 2009-0010410公開了一種用于次級蓄電池的殼體，其中在殼體的內(nèi)側(cè)面和電極結(jié)構(gòu)的外側(cè)面之間布置有聚合物薄膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主題為電化學(xué)蓄能器，其具有用于容納至少一個單池單元的殼體，其中所述殼體構(gòu)造成用于布置所述單池單元的容納腔，其中由電絕緣材料至少部分地覆蓋所述殼體的朝向所述容納腔的表面，其中所述殼體此外還具有用于將流體電解質(zhì)注入到所述容納腔中的開口，并且其中通過所述電絕緣材料的兩個相互搭接的端部區(qū)域覆蓋所述開口。
[0007]上述電化學(xué)蓄能器能夠以簡單的且以成本廉價的方式實現(xiàn)蓄電池殼體的、尤其是密封環(huán)繞的內(nèi)絕緣部。
[0008]在此，電化學(xué)蓄能器尤其可以理解為蓄電池或者說蓄電池單池，比如像初級蓄電池或者說次級蓄電池、也就是可再次充電的蓄電池組(Akkumulator)。鋰離子蓄電池組或者說鋰離子蓄電池可以被稱為蓄電池組的非限定性的示例。
[0009]在此，所述電化學(xué)蓄能器包括一殼體、尤其是單池殼體，所述單池殼體用于將至少一個單池單元容納在用于至少一個單池單元的、由所述殼體構(gòu)成的容納空間中。在此，僅僅設(shè)置一個單池單元，或者在未脫離本發(fā)明范疇的情況下可以設(shè)置多個單池單元。在此可以如現(xiàn)有技術(shù)公開的那樣基本上設(shè)計一個或者多個電化學(xué)的單池單元，并且可以具有陽極、陰極、隔板(Separator)和電解質(zhì)。對于鋰離子蓄電池的示例性的情況來說，陽極例如可以包括或者由金屬的鋰或者由嵌入或者說加入鋰離子并且再次去除或者說排出鋰離子的材料制成。這種陽極材料例如可以施加、比如像涂布到電導(dǎo)體上。示例性的陽極材料包括石墨和鈦酸鋰(Lithiumtitanat)。同樣對于鋰離子蓄電池的純粹示例性的情況來說，陰極可以相應(yīng)地例如具有鎳錳鈷氧化物(NMC)和氧化鋰鈷(LiCoO2)或者可以設(shè)計由這些材料構(gòu)成，并且同樣施加到電導(dǎo)體上。在此，所述陰極材料和陽極材料同樣存在于粘合劑(Binder)中，比如像聚偏二氟乙烯(PVDF)大致與導(dǎo)電添加劑一起，所述導(dǎo)電添加劑比如像導(dǎo)電的碳化合物如石墨。
[0010]電解質(zhì)同樣也可以以本身公開的方式例如包括固體電解質(zhì)或者溶劑，在所述固體電解質(zhì)或者溶劑中溶解一種或者多種可導(dǎo)電的鹽。例如可以應(yīng)用非質(zhì)子的溶液比如像碳酸乙烯酯、異丙二醇碳酸酯、碳酸二甲酯或者碳酸二乙酯。此外，作為可導(dǎo)電的鹽可以使用六氟磷酸鋰(LiPF6)。例如所述電解質(zhì)可以位于隔板的孔隙中。所述隔板例如可以是尤其多孔的、例如由聚丙烯構(gòu)成的塑料薄膜。
[0011]殼體例如用于保護(hù)上述單池單元免受外界影響。所述殼體例如可以具有槽形的基體，并且在此大致包括底面和一個或者多個壁區(qū)域。所述基體在此可以具有開口，通過蓋板元件可以封閉所述開口。所述殼體或者說尤其所述基體在此具有容納腔，設(shè)計所述容納腔以容納一個或者多個單池單元或者說將一個或者多個單池單元布置在所述容納腔中。
[0012]通常尤其當(dāng)殼體由導(dǎo)電材料制成時，所述殼體具有與兩個電極其中之一相同的電化學(xué)電勢，這是由于在這些部件之間通常存在一種導(dǎo)電連接。尤其是當(dāng)多個這類蓄能器一起組合成模塊時，所述殼體必須是無電勢的或者說是相互絕緣的，否則在單池之間會發(fā)生不期望的電流的流動，這會造成危害并且影響蓄能器的運(yùn)行。
[0013]為了防止發(fā)生這些情況，由電絕緣材料至少部分地、優(yōu)選完全地覆蓋所述殼體的朝向所述容納腔的表面。在此，電絕緣材料可以尤其是這樣一種材料，通過所述殼體大致與電極接觸，所述材料防止了形成所述殼體的產(chǎn)生干擾作用的電氣電勢，或者說所述材料防止了電場從電極擴(kuò)展到所述殼體上。純粹示例性地且不加任何限定地，所述電絕緣材料能夠具有具體的大于或者等于15歐姆的電阻、O r>2的相對介電常數(shù)和/或大于10kV/mm的擊穿電壓。在此，至少部分地覆蓋尤其可以意味著，至少如此進(jìn)行覆蓋，使得可以通過電解液防止在正常運(yùn)行中殼體負(fù)面的電化學(xué)影響。以優(yōu)選的方式，由電絕緣材料完全地覆蓋所述殼體的朝向所述容納腔的表面，以便特別可靠地防止上述負(fù)面影響。
[0014]在此，由于電絕緣材料能夠至少部分地、尤其是完全地覆蓋所述殼體的朝向所述容納腔的表面，具體來說通過電絕緣材料使容納腔與殼體分開，可以進(jìn)一步歸結(jié)于液態(tài)電解質(zhì)，這能夠為蓄能器的運(yùn)行和制造帶來益處。尤其在使用液態(tài)電解質(zhì)時，環(huán)繞封閉的進(jìn)而密封的絕緣部是有利的，從而通過在電解質(zhì)橋上的電極元件防止了殼體的電氣影響。在此有利地如此選擇所述絕緣材料，使得其耐電解質(zhì)化學(xué)性，并且由此不會被電解質(zhì)施加負(fù)面影響。
[0015]如上文所述，殼體的內(nèi)絕緣部在此具有相對于外絕緣部顯著的優(yōu)點。
[0016]因此對外絕緣部的要求尤其是高，這是由于所述外絕緣部應(yīng)經(jīng)得住必要時出現(xiàn)的化學(xué)試劑并且進(jìn)一步尤其是經(jīng)得住機(jī)械應(yīng)力。通常使用的外絕緣部，比如像涂料(Lackierung)、收縮軟管(Schlauche)因此必須滿足其較高的穩(wěn)定性方面的要求。在此與布置在殼體外部的絕緣部相反，對于位于內(nèi)部的絕緣部、具體來說對于存在于殼體的朝向單池單元的側(cè)面上的絕緣部幾乎完全地防止了尤其是通過機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的危險。
[0017]此外尤其是對于也被稱作硬盒(Hard Case)的殼體，能夠?qū)⑵涮貏e出色而且穩(wěn)定的特性與內(nèi)絕緣部的優(yōu)點結(jié)合起來。
[0018]相對于通常能夠用作外部涂料的涂料，內(nèi)絕緣部例如不需要附加的工藝步驟并且尤其不需要干燥時間。由此能夠縮小制造成本。由于絕緣部承受較小的機(jī)械應(yīng)力，此外能夠?qū)⑵湓O(shè)計為具有較小機(jī)械穩(wěn)定性并且構(gòu)造成比較薄的，而這也能夠節(jié)省成本并且提高蓄電池模塊的能量密度。
[0019]如上文所述，在上述蓄能器中通常使用液態(tài)電解質(zhì)，為了將其注入到殼體中，所述殼體包括用于將電解質(zhì)注入到所述容納腔中的開口。該開口例如能夠用于大致利用插管將液態(tài)電解質(zhì)輸送到殼體中。為了特別可靠地且密封地將電絕緣部也設(shè)計在用于電解質(zhì)的注入開口區(qū)域中，通過所述電絕緣材料的兩個相互搭接的端部區(qū)域覆蓋所述開口。
[0020]將所述開口設(shè)計成被所述電絕緣材料的兩個相互搭接的端部區(qū)域覆蓋在此可以尤其是意味著，通過所述絕緣材料的兩個上下放置的層覆蓋所述開口。在此，在開口區(qū)域中如此存在電絕緣材料的兩個層中的任一層的端部區(qū)域，使得能夠大致通過插管相互擠開所述層，從而使得所述插管在不損壞電絕緣材料的情況下能夠在端部處沿著所述層導(dǎo)引到殼體內(nèi)部區(qū)域中。
[0021]通過這種設(shè)計能夠使得以特別簡便的方式使得在用于電解質(zhì)的注入開口區(qū)域也存在可靠的電絕緣部