用于能量存儲(chǔ)單元的封蓋、包括所述封蓋的能量存儲(chǔ)單元以及用于這樣的能量存儲(chǔ)單元 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于能量存儲(chǔ)單元的封蓋(40)，其在外殼(20)的一端插入，單元的電容性元件(30)設(shè)置于外殼(20)中，封蓋包括至少一個(gè)側(cè)壁(43)以及兩個(gè)端面(41、42)，至少一個(gè)側(cè)壁(43)設(shè)置與外殼的至少一個(gè)側(cè)壁相對(duì)，其特征在于，在封蓋中提供了多個(gè)凹部(46、48)，至少一個(gè)第一凹部(46)在側(cè)壁(43)上以及端面(41)上開(kāi)口，而且至少一個(gè)第二凹部(48)在側(cè)壁(43)上以及另一個(gè)端面(42)上開(kāi)口，一個(gè)第一凹部或者多個(gè)第一凹部在一個(gè)第一部分或者多個(gè)第一部分中在側(cè)壁(43)上開(kāi)口，一個(gè)第一部分或者多個(gè)第一部分在側(cè)壁的外圍部分之上延伸，同時(shí)一個(gè)第二凹部或者多個(gè)第二凹部(48)在一個(gè)第二部分或者多個(gè)第二部分中在側(cè)壁(43)上開(kāi)口，一個(gè)第二部分或者多個(gè)第二部分在側(cè)壁的外圍部分之上延伸。
【專利說(shuō)明】用于能量存儲(chǔ)單元的封蓋、包括所述封蓋的能量存儲(chǔ)單元 以及用于這樣的能量存儲(chǔ)單元的制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的【技術(shù)領(lǐng)域】為電能存儲(chǔ)單元。
[0002] 更特別地，本發(fā)明涉及能量存儲(chǔ)單元的封蓋、能量存儲(chǔ)單元以及這樣的能量存儲(chǔ) 單元的制造方法。
[0003] 在本發(fā)明的范圍內(nèi)，"電能存儲(chǔ)單元"意即電容器（即包括兩個(gè)電極和絕緣體的無(wú) 源系統(tǒng)），或者超級(jí)電容器（即包括至少兩個(gè)電極、電解質(zhì)以及至少一個(gè)分隔部分的無(wú)源系 統(tǒng)），或者電池（即包括陽(yáng)極、陰極以及在陽(yáng)極與陰極之間的電解質(zhì)溶液的系統(tǒng)），例如鋰電 池類型。

【背景技術(shù)】
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)（特別是從文獻(xiàn)中）公開(kāi)了包括封蓋的能量存儲(chǔ)單元，所述封蓋被置于 能量存儲(chǔ)單兀的外殼內(nèi)部，位于外殼的開(kāi)口端，所述封蓋包括意圖位于外殼的側(cè)壁內(nèi)的側(cè) 壁，與外殼的側(cè)壁相對(duì)。在封蓋的側(cè)壁中制作了凹槽，并且外殼的側(cè)壁被鍛壓以適合凹槽而 且在封蓋的端部向后折疊，保持能量存儲(chǔ)單元的外殼閉合。
[0005] 例如，文獻(xiàn)EP 2 104 122描述了機(jī)械折曲或者封固（bouterollage)的步驟，由 將管狀外殼變形以便將其對(duì)著封蓋折疊組成。然后將彈性體類型的密封部件（比如墊片 (joint))在封蓋和外殼之間壓縮，以確保對(duì)于液體和氣體的密封。
[0006] 這樣的能量存儲(chǔ)單元閉合得令人滿意。然而，為了能夠增加一般包括多個(gè)能量存 儲(chǔ)單元的能量存儲(chǔ)模塊的體積容量，目標(biāo)是減小每個(gè)能量存儲(chǔ)單元的外殼的體積。
[0007] 因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種確保存儲(chǔ)單元的令人滿意的閉合的封蓋，同時(shí) 減小外殼的體積并且相應(yīng)地增加單元的體積容量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為該目標(biāo)而提出了一種用于能量存儲(chǔ)單元的封蓋，意圖在外殼的一端插入，單元 的電容性元件（盤繞元件）置于外殼中，封蓋包括至少一個(gè)側(cè)壁以及兩個(gè)端面，封蓋的至少 一個(gè)側(cè)壁放置為與外殼的至少一個(gè)側(cè)壁相對(duì)，在封蓋中設(shè)置了多個(gè)凹部，至少一個(gè)第一凹 部在側(cè)壁及端面上開(kāi)口，以及至少一個(gè)第二凹部在側(cè)壁和另一個(gè)端面上開(kāi)口，一個(gè)第一凹 部或者多個(gè)第一凹部在一個(gè)第一部分或者多個(gè)第一部分中在側(cè)壁上開(kāi)口，一個(gè)第一部分或 者多個(gè)第一部分在一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的沿周長(zhǎng)的部分上延布，同時(shí)一個(gè)第二凹部或者 多個(gè)第二凹部在一個(gè)第二部分或者多個(gè)第二部分中上開(kāi)口，一個(gè)第二部分或者多個(gè)第二部 分在一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的沿周長(zhǎng)的部分上延布。
[0009] 為了使根據(jù)本發(fā)明的封蓋和外殼可靠封合，外殼的側(cè)壁在位于（位于封蓋的端部 的）凹部（開(kāi)在封蓋的外端面）對(duì)面的部分向該凹部（開(kāi)在封蓋的外端面）折疊，而且外 殼在位于其他凹部（開(kāi)在封蓋的內(nèi)端面的凹部）的面的部分折曲。
[0010] 以此方式設(shè)置封蓋可減小其厚度，因?yàn)閮蓚€(gè)凹部的深度的和可以小于在側(cè)面部分 完整地制作的凹槽的厚度。這樣的凹槽其實(shí)需要特定的最小深度限制，使得從外殼的側(cè)壁 向內(nèi)折疊的側(cè)壁可以嵌入凹槽，該限制隨著根據(jù)本發(fā)明的封蓋結(jié)構(gòu)消失。
[0011] 另外，根據(jù)本發(fā)明的封蓋的結(jié)構(gòu)防止了向內(nèi)折疊的外殼側(cè)壁端部的起伏，如果封 蓋的凹部在封蓋的整個(gè)周長(zhǎng)上延布，則所述起伏可能出現(xiàn)。實(shí)際上，在外殼的側(cè)壁于封蓋的 端部處向內(nèi)折疊的情況下，外殼的直徑在其端部減小，當(dāng)外殼在其整個(gè)周長(zhǎng)上向內(nèi)折疊時(shí)， 導(dǎo)致對(duì)于封蓋端面的法線方向上的起伏出現(xiàn)。因?yàn)榘疾恐辉诜馍w的周長(zhǎng)的部分之上延布， 封蓋在其端部的直徑減小變小，而且起伏的現(xiàn)象減弱或者甚至消除。
[0012] 同樣，因?yàn)橛糜谘刂粋€(gè)方向支撐封蓋的凹部以及沿著相對(duì)的方向支撐封蓋的凹 部是不相關(guān)的，所以其可以獨(dú)立地設(shè)計(jì)，使得它們更好地適應(yīng)單元工作的相對(duì)需要。實(shí)際 上，作為可能施加到單元上的力的函數(shù)，在不同的端面上的凹部開(kāi)口的尺寸和數(shù)量可以制 作為不對(duì)稱的。這樣，可以提供更多凹部的外部端面或者具有比內(nèi)部端面更大的全部角度 方向部分的凹部，因?yàn)橛捎趩卧谄涫褂脡勖陂g的超壓而引起的力可能是非常大的。
[0013] 同樣明顯的是，根據(jù)本發(fā)明的封蓋更簡(jiǎn)單并且易于制造，因?yàn)榕c帶來(lái)脫模問(wèn)題的 包括凹槽的封蓋相反，其可以簡(jiǎn)單地成形。
[0014] 同樣顯然的是，根據(jù)該實(shí)施方式的封蓋不必裝配封蓋與電容性元件的組件（其一 般由激光焊接完成，比現(xiàn)有技術(shù)更復(fù)雜），因?yàn)椋](méi)有凹部的）端面的一些部分具有與現(xiàn)有 技術(shù)相同的配置并且延伸得與盤繞元件一樣遠(yuǎn)，確保在盤繞元件和封蓋之間的優(yōu)良的電傳 導(dǎo)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的封蓋可以包括下述特性中的一個(gè)或者多個(gè)：
[0016] -側(cè)壁的（分別設(shè)置有第一凹部和第二凹部的）第一部分和第二部分分開(kāi)，尤其 避免使封蓋的區(qū)域變脆。換句話說(shuō)，凹部在對(duì)應(yīng)于端面的平面上呈角度方向地偏移。因此， 它們并不沿著對(duì)于端面的法線方向完全疊置而是可以重疊。這意味著，沿著對(duì)于端面的法 線方向的在側(cè)壁之上延伸以與第一凹部（或者第二凹部）相交的直線也可以與第二（或者 第一）凹部相交。如果兩個(gè)凹部疊置，任何與（第一，或者第二）凹部相交的直線會(huì)與另一 個(gè)（第二，或者第一）凹部相交。如果兩個(gè)凹部重疊，直線的一部分會(huì)與另一個(gè)凹部相交， 盡管其他部分不會(huì)與另一個(gè)凹部相交。
[0017] -優(yōu)選地，凹部設(shè)置以便交錯(cuò)。它們沿著對(duì)于端面的法線方向完全不疊置并且不顯 示出共有的角度部分。這樣，沿著對(duì)于端面的法線方向在側(cè)壁之上延伸、與給定凹部相交的 任何直線不與其他凹部相交，
[0018] -(沿著對(duì)于端面的法線方向的）至少一個(gè)（或者其中一個(gè)）第一凹部或者多個(gè)第 一凹部與至少一個(gè)（或者其中一個(gè)）第二凹部或者多個(gè)第二凹部的深度的和可以大于封蓋 的厚度（在該方向上），允許設(shè)計(jì)的額外自由度以進(jìn)一步減小封蓋的厚度。特別地，凹部可 以每個(gè)構(gòu)成多于封蓋的一半高度，
[0019] -作為變化，封蓋的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁可以包括中間部分，該中間部分在封蓋 的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的整個(gè)周長(zhǎng)上延布并且沒(méi)有凹部，以更好地確保封蓋的密封，
[0020] -至少一個(gè)凹部可以具有常量的深度（沿著對(duì)于端面的法線方向）。作為變化，至 少一個(gè)凹部可以具有可變的深度。例如，其可以具有在一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁中的圓弧或 者波浪的輪廓，
[0021] -沿著對(duì)于側(cè)壁的法線方向的凹部的尺寸可以是常數(shù)或者可變的，
[0022] -例如，封蓋可以是大體圓柱形式，端面形成圓柱的底。其也可以是平行六面體形 式，
[0023] -封蓋至少部分地由導(dǎo)電材料制作，尤其是金屬材料。例如，封蓋也可以部分地或 者完全地由塑料材料制作。
[0024] 本發(fā)明還涉及一種能量存儲(chǔ)單元，其包括電容性元件以及至少一個(gè)封蓋，電容性 兀件放在外部外殼中，外部外殼包括至少一個(gè)側(cè)壁，外部外殼的至少一個(gè)側(cè)壁圍繞電容性 元件并且在其端部中的至少一個(gè)處開(kāi)口，每個(gè)封蓋在外殼的一個(gè)開(kāi)口端或者多個(gè)開(kāi)口端處 插入到外殼中，至少一個(gè)封蓋是根據(jù)本發(fā)明的，而且外殼的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的輪廓 遵從封蓋的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的輪廓。
[0025] 外殼可以在其端部中的一個(gè)處閉合或者在其端部中的每一個(gè)處附接到封蓋，所述 封蓋中的一個(gè)或者兩個(gè)封蓋是根據(jù)本發(fā)明的。
[0026] 存儲(chǔ)單元可以包括介于封蓋的側(cè)壁與外殼的側(cè)壁之間的密封墊片。
[0027] 外殼優(yōu)選由導(dǎo)電材料制作，尤其是金屬。其也可以由包括導(dǎo)電涂層的絕緣材料制 作。
[0028] 本發(fā)明還涉及用于存儲(chǔ)單元的制造方法，包括：
[0029] -外部外殼包括聯(lián)接區(qū)域，外部外殼在其端部中的至少一個(gè)處開(kāi)口，
[0030] -在外部外殼的開(kāi)口端中插入的根據(jù)本發(fā)明的至少一個(gè)封蓋，封蓋包括聯(lián)接區(qū)域， 聯(lián)接區(qū)域包括封蓋的凹部的至少一個(gè)壁，封蓋放置使得聯(lián)接區(qū)域彼此相對(duì)，該方法包括閉 合步驟，閉合步驟包括向存儲(chǔ)單元的外部外殼施加壓縮力，使得外部外殼在聯(lián)接區(qū)域的水 平上接觸封蓋，以便通過(guò)形式的協(xié)同來(lái)用封蓋閉合外部外殼的開(kāi)口端。
[0031] 封蓋以及外殼可以通過(guò)折曲和/或機(jī)械鍛壓（可選地，還隨著貼合劑的介入）組 裝。
[0032] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，閉合步驟包括向外部外殼施加無(wú)接觸的磁-機(jī)械力。
[0033] 作為在制造期間使用的參數(shù)的函數(shù)，該過(guò)程包括：
[0034] ?將封蓋以及外部外殼折曲，或者
[0035] ?焊接外部外殼以及封蓋，其情況中存在著兩個(gè)部件的材料的連續(xù)性以及原子從 一個(gè)部件到另一個(gè)部件的擴(kuò)散。
[0036] 因此，特別地，該方法使得由具有不同熔點(diǎn)的導(dǎo)電材料制作的工件的組裝成為可 能，而這用傳統(tǒng)的焊接設(shè)備是不可能的。
[0037] 根據(jù)本發(fā)明的方法的益處如下所述：
[0038] ?閉合步驟的時(shí)長(zhǎng)非常短，一般小于一秒，允許該方法適應(yīng)大批量生產(chǎn)；
[0039] ?構(gòu)成存儲(chǔ)單元的工件的溫度上升非常低，一方面使得位于外部外殼內(nèi)部的一個(gè) 盤繞元件或者多個(gè)盤繞元件不會(huì)發(fā)生損壞，而另一方面允許在閉合步驟之前采取一些步驟 (例如浸透）的可能性，防止用于將單元閉合的額外步驟。
[0040] ?在閉合步驟期間，在封蓋和外部外殼之間的界面處出現(xiàn)的弛豫使得其導(dǎo)致氣體 噴射（堪比等離子體），這磨光（escape) 了待組裝的表面：因此，在閉合步驟之前準(zhǔn)備外部 外殼以及封蓋的表面是不必要的；
[0041] ?與執(zhí)行該方法相關(guān)的成本仍然很低，因?yàn)?，一方面用于?zhí)行閉合步驟的工具可以 在不同直徑的外部外殼以及封蓋中使用，而另一方面該工具的維護(hù)操作得到了限制，因?yàn)?該工具沒(méi)有移動(dòng)部分，限制了其磨損。
[0042] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，磁-機(jī)械力是通過(guò)用于產(chǎn)生磁脈沖的設(shè)備的手段施加的， 該方法包括用于放置外殼與封蓋的步驟，使得它們被發(fā)生設(shè)備（尤其是設(shè)備的電感器）至 少部分地圍繞。通過(guò)外殼的壁在外殼上的壓縮，這限制了包含在外殼中的盤繞元件的劣化 風(fēng)險(xiǎn)。電感器尤其包括線圈，線圈設(shè)置使得在封蓋以及外殼的聯(lián)接區(qū)域的水平部分地圍繞 存儲(chǔ)單元。
[0043] 脈沖優(yōu)選在5和20kJ之間的能量產(chǎn)生。電感器尤其用在5和6kV之間的電壓以 及下述電流供應(yīng)：
[0044] ?在150A和250A之間以執(zhí)行折曲，
[0045] ?在450A和600A之間以執(zhí)行焊接。
[0046] 封蓋以及外殼優(yōu)選置于設(shè)備中，使得無(wú)接觸的壓縮力只在聯(lián)接區(qū)域的水平施加到 封蓋以及外殼。
[0047] 該方法還可以包括，在閉合步驟之前的、由在封蓋以及外部外殼的聯(lián)接區(qū)域之間 放置（例如由塑料材料（例如聚合物或者彈性體或者聚合物與彈性體的混合）或者陶瓷制 作的）墊片構(gòu)成的步驟：該墊片確保下述兩個(gè)功能中的至少一個(gè)：
[0048] ?在封蓋與外部外殼之間的界面處的密封，
[0049] ?封蓋以及外部外殼的電絕緣，尤其是當(dāng)外部外殼以及封蓋都包括導(dǎo)電材料時(shí)。
[0050] 當(dāng)封蓋以及外部外殼是導(dǎo)電的時(shí)，墊片的存在尤其必要。
[0051] 該方法還可以包括，在閉合步驟之前的、由在外殼的至少一個(gè)聯(lián)接區(qū)域處在外部 外殼的外部外圍面上淀積導(dǎo)電材料層構(gòu)成的步驟。外殼將單元的兩個(gè)終端電絕緣而不用墊 片的幫助。或者，可以通過(guò)使用多層材料來(lái)避免墊片的出現(xiàn)以便省略這樣的步驟，多層材料 包括至少一層電絕緣內(nèi)部層以及另一個(gè)導(dǎo)電層。
[0052] 該方法還包括，在閉合步驟之前的、意圖放在外部外殼中的電容性元件的浸透步 驟。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0053] 本發(fā)明的其他特性、目標(biāo)和益處將從下面的描述中顯露，其純粹是示意性的而不 是限制性的而且必須參照所附附圖來(lái)考慮，其中：
[0054] -圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的步驟，
[0055] -圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的單元的封蓋的透視圖表示，
[0056] -圖3是來(lái)自圖2的封蓋的用根據(jù)本發(fā)明的方法裝配的單元的部分的截面表示；
[0057] -圖4示出了用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的制造設(shè)備的示例。

【具體實(shí)施方式】
[0058] 現(xiàn)在將參考附圖更具體地描述根據(jù)本發(fā)明的不同目的。在這些不同的附圖中，方 法和設(shè)備的相同元素具有相同的附圖標(biāo)記。
[0059] 參考圖1，這示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式。該方法制作了電能存儲(chǔ)單元， 其包括盤繞元件30、外部外殼20以及封蓋40,外部外殼20在其端部中的一個(gè)開(kāi)口。
[0060] 第一步驟（參考100)由將封蓋40和盤繞元件30連接組成。封蓋40設(shè)置在盤繞 元件30上，而且在封蓋40和盤繞元件30之間的界面進(jìn)行焊接，比如通過(guò)透明激光焊接。
[0061] 第二步驟（參考200)由將連接至封蓋的盤繞元件浸透在電解質(zhì)中。
[0062] 第三步驟（參考300)由將連接至封蓋的盤繞元件置于外部外殼中。
[0063] 第四步驟（參考400)由用封蓋閉合外部外殼的開(kāi)口端構(gòu)成。該方法可以包括閉 合步驟的不同變化，例如作為構(gòu)成封蓋以及外部外殼的材料的函數(shù)。
[0064] 下文將描述這些不同的變化，并且在全部情況中都包括對(duì)于外殼的壓縮力的施 力口，使得其機(jī)械地適合封蓋。壓縮力的施加可以例如通過(guò)磁脈沖產(chǎn)生而達(dá)到。
[0065] 本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，浸透步驟可以在閉合步驟之前執(zhí)行。實(shí)際上，閉合步驟 是（幾乎）低溫下進(jìn)行的，使得點(diǎn)燃電解質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn)得到限制。然而其也可以在閉合步驟之 后執(zhí)行。
[0066] 參考圖3,這示出了通過(guò)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式而制作的能量存儲(chǔ)單 J Li 〇
[0067] 存儲(chǔ)單元包括外部外殼20、盤繞元件30以及兩個(gè)封蓋40。
[0068] 外部外殼20是兩個(gè)端部開(kāi)口的管。
[0069] 在圖2中以更多細(xì)節(jié)顯示的每個(gè)封蓋40具有下述特性。
[0070] 其具有大體圓柱形的形式,具有兩個(gè)端面41 (外部）和42 (內(nèi)部）以及側(cè)壁43,兩 個(gè)端面尤其形成圓柱的底。該封蓋包括第一組凹部46和第二組凹部48,第一組凹部46同 時(shí)開(kāi)在側(cè)壁和外部端面41上，第二組凹部48同時(shí)開(kāi)在側(cè)壁43和內(nèi)部端面42上。如同圖2 明顯示出的，這些凹部不延伸超過(guò)封蓋的整個(gè)周長(zhǎng)周界，而是交錯(cuò)或者有角度地偏移，特別 地，第一組的凹部在側(cè)壁的第一部分中延伸，同時(shí)第二組的凹部在側(cè)壁的第二部分中延伸， 并與第一組錯(cuò)開(kāi)而不重疊。這樣，第一組凹部46的底面47形成第一軸向肩部，同時(shí)第二組 凹部48的底面49形成第二對(duì)立軸向肩部，當(dāng)電能存儲(chǔ)單元經(jīng)歷下文詳細(xì)描述的根據(jù)本發(fā) 明的方法時(shí)以及當(dāng)外殼20變形以匹配封蓋的形狀時(shí)，這些肩部，如圖4所示，至少軸向地使 外部外殼與封蓋相對(duì)彼此不移動(dòng)。該實(shí)施方式是有益的，因?yàn)槠錅p小了封蓋的體積并且簡(jiǎn) 化了其制造。
[0071] 第一組和第二組凹部46、48的厚度（沿著端面的法線方向）是相等的，而且這些 厚度中的每一個(gè)在該方向上低于封蓋的高度的一半，使得封蓋的側(cè)壁具有在凹部之間的沿 其完整的周長(zhǎng)上延布的中間部分51，以容易確保封蓋/外殼結(jié)合的密封。然而，（同組或兩 個(gè)組）不同的凹部的厚度可以是不同的。第一組的至少一個(gè)凹部的厚度與第二組的至少一 個(gè)凹部的厚度的和也可以大于封蓋的高度，允許甚至更大的厚度減小。
[0072] 顯然圖2的封蓋包括在封蓋側(cè)壁的大約相等的角度方向上延伸的第一組凹部和 第二組凹部。然而，兩組中的一個(gè)（尤其是第一組）的凹部的角度的和可以大于另一組中 凹部的角度的和。每個(gè)組的凹部的數(shù)量也可以變化。第一組的凹部的數(shù)量也可以不同于第 二組的凹部的數(shù)量。
[0073] 相似地，凹部46、48具有沿著相對(duì)于端面的法線方向的厚度以及沿著相對(duì)于側(cè)壁 的法線方向的深度，它們可以是固定值，但是也可以是厚度和/或深度可變的。
[0074] 封蓋40和外部外殼20是由導(dǎo)電材料（比如金屬）制作的。
[0075] 在圖3示出的示例中，外部外殼的兩端不是完全一樣地閉合的。實(shí)際上，存儲(chǔ)單元 包括在封蓋40和外部外殼20的下端21之間的環(huán)形墊片60,而在封蓋40和外部外殼20的 上端22之間不存在墊片。
[0076] 顯然，外殼不限于已經(jīng)描述的。例如，外殼可以包括側(cè)壁并且其端部中的一個(gè)是封 閉的。其也可以具有不是圓柱的而是平行六面體的橫截面。然而其必須具有形式與封蓋的 壁的形狀對(duì)應(yīng)的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁。
[0077] 用以獲得圖3所示的存儲(chǔ)單元的方法如下所述：
[0078] -在盤繞元件30上連接（放置以及焊接）封蓋40，
[0079] -將連接至封蓋40的盤繞元件30浸透在電解質(zhì)中，
[0080] -將連接至封蓋40的盤繞元件30置于外部外殼20中，然后
[0081] -對(duì)于外部外殼20的下端21 :
[0082] ?將環(huán)形墊片60放置在封蓋40上（或者在外部外殼與封蓋之間），
[0083] ?產(chǎn)生在外部外殼20的下端21的水平吸拉的磁力，以便將下端21變形使得其匹 配封蓋40的外圍面的形狀并且機(jī)械地適合封蓋40的外圍面，
[0084] -對(duì)于外部外殼20的上端22 :
[0085] ?產(chǎn)生在上端22的水平的脈沖磁力，以便將上端22變形使得其匹配封蓋40的外 圍面的形狀并且將其焊接到封蓋40的外圍面。
[0086] 在下端21的水平面制作的封蓋/外殼結(jié)合由磁脈沖折曲，同時(shí)在上端22的水平 面制作的封蓋/外殼結(jié)合由磁脈沖焊接。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，甚至無(wú)需墊片的情況 下，在上端22的水平的制作的封蓋/外殼結(jié)合可以由磁脈沖折曲。實(shí)際上，制作焊接或者 折曲類型的結(jié)合取決于用以制作結(jié)合的能量。顯然，外殼被變形是因?yàn)?，隨著力施加到全部 存儲(chǔ)單元上而且封蓋是固體部件，其不經(jīng)歷大量變形，但是外殼具有中間間隙而且可以從 而在該間隙的水平收縮。
[0087] 圖4示出了用于執(zhí)行上述方法的設(shè)備的實(shí)施方式。該設(shè)備包括壓縮器，壓縮器用 于向包括能量存儲(chǔ)單元的部件中的一個(gè)施加無(wú)接觸的壓縮力。這使得封蓋與外部外殼機(jī)械 地相適合，以便通過(guò)外部外殼與封蓋之間的形狀配合來(lái)閉合存儲(chǔ)單元。
[0088] 在圖4所示的實(shí)施方式中，壓縮器由電感器（比如線圈）構(gòu)成，其能夠施加無(wú)接觸 的磁-機(jī)械力。電感器例如是線圈。
[0089] 該設(shè)備包括連接至線圈50的發(fā)生器（未顯示）。待閉合的存儲(chǔ)單元被置于線圈 50的中心，使得線圈的繞組部分地將其圍繞。
[0090] 現(xiàn)在將參考之前描述的存儲(chǔ)單元來(lái)描述該設(shè)備的操作原理，包括：
[0091] -外部外殼20,外部外殼20包括接合面23A、23B(由外殼的側(cè)壁的內(nèi)部面構(gòu)成），
[0092] -兩個(gè)封蓋40,每一個(gè)包括由封蓋的側(cè)壁43以及平行于端面的凹部的壁47、49構(gòu) 成的聯(lián)接區(qū)域，每個(gè)封蓋40被放置在外部外殼的開(kāi)口端的水平面，如前所述。
[0093] 為了完成存儲(chǔ)單元的閉合，聯(lián)接區(qū)域23A、43 - 47 - 49 ;23B、43 - 47 - 49彼此相對(duì) 的放置。
[0094] 封蓋40與外部外殼20臨時(shí)性地彼此固定。該固定可以以臨時(shí)性固定的各種方式 執(zhí)行，比如參考圖4描述地并且允許封蓋40在外部外殼20上的足夠的貼合。
[0095] 封蓋40以及外部外殼20放置在線圈50的中心。通過(guò)可用的方式，只有接合區(qū)域 23A、23B ;相對(duì)的43 - 47 - 49可以置于線圈的中心。換句話說(shuō)，可以設(shè)置為，在線圈中只具 有外部外殼與封蓋疊置的外圍表面的外殼區(qū)域。這實(shí)際上防止了外部外殼20對(duì)盤繞兀件 30的壓縮而可能損壞盤繞元件30。
[0096] -旦存儲(chǔ)單元放置到了適當(dāng)?shù)奈恢?，發(fā)生器（已充電）在非常短的時(shí)間內(nèi)在線圈 50中釋放大量能量。線圈取向使得力具有本質(zhì)上是徑向的方向。
[0097] 外部外殼20的接合區(qū)域23A、23B在封蓋40的接合區(qū)域43、47、49的方向上以相 當(dāng)?shù)乃俣韧钩?。外部外?0的接合區(qū)域23配合封蓋尤其是其凹部46、48的形狀。
[0098] 參考圖4描述的設(shè)備以150到600 m/s的速度將外部部件凸出到內(nèi)部部件上。
[0099] 關(guān)于脈沖的發(fā)生設(shè)備的工作的基本信息如下：
[0100] -最大能量：25kJ，
[0101] _ 頻率：15kHz，
[0102] -電容：300 至 800 μ F，
[0103] -電壓：5_6kV。
[0104] 作為磁-機(jī)械脈沖的發(fā)生設(shè)備的使用參數(shù)的函數(shù)，磁-機(jī)械脈沖的發(fā)生設(shè)備可以 用以折曲或者焊接：
[0105] -功率：
[0106] ?折曲：8kJ，
[0107] ?焊接：15 至 18kJ,
[0108] -電流：
[0109] ?折曲：150A - 250A,
[0110] ?焊接：450 至 600A。
[0111] 執(zhí)行通過(guò)磁-機(jī)械力的手段的根據(jù)本發(fā)明的方法使得具有特定技術(shù)特性的存儲(chǔ) 單元的制造成為可能，所述特定技術(shù)特性是沒(méi)有從基于焊接、折曲或者甚至貼合的從前的 制造方法獲得的存儲(chǔ)單元中發(fā)現(xiàn)。特別地，使用根據(jù)本發(fā)明的方法和設(shè)備得到的存儲(chǔ)單元 不具有與進(jìn)行機(jī)械折曲的工具相接觸的痕跡。實(shí)際上，通過(guò)磁脈沖的折曲是沒(méi)有接觸工具 (與滾壓不同）而且沒(méi)有金屬狀態(tài)的改變（與焊接和釬焊不同）地發(fā)生的。然而，根據(jù)本發(fā) 明的存儲(chǔ)單元可以通過(guò)折曲或者機(jī)械鍛壓組裝。
[0112] 顯然，用磁-機(jī)械力來(lái)進(jìn)行閉合步驟所得到的存儲(chǔ)單元的金相學(xué)周密分析觀察到 在焊接或者折曲界面上的震蕩波的傳播中固有的小波。同樣，與使用機(jī)械折曲的現(xiàn)有技術(shù) 的方法不同，不存在在焊接或者折曲界面上的紋理（grain)取向的變化。
[0113] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，對(duì)于上述設(shè)備和方法可以做出許多修改而不會(huì)實(shí)質(zhì)上 偏離在此展現(xiàn)的新的想法。因此，顯然上面給出的示例僅僅是特定的說(shuō)明而不在任何意義 上是限制性的。因此，該類型的全部修改應(yīng)當(dāng)包含在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于能量存儲(chǔ)單元的封蓋（40)，其在外殼（20)的一端插入，所述單元的電容性 元件（30)置于外殼（20)中，所述封蓋包括至少一個(gè)側(cè)壁（43)以及兩個(gè)端面（41、42)，至少 一個(gè)側(cè)壁（43)放置為與所述外殼的至少一個(gè)側(cè)壁相對(duì)，其特征在于，在所述封蓋中制作了 多個(gè)凹部（46、48)，至少一個(gè)第一凹部（46)開(kāi)口在所述封蓋的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁（43) 以及端面（41)上，而且至少一個(gè)第二凹部（48)開(kāi)口在所述封蓋的一個(gè)或者多個(gè)側(cè)壁（43) 以及另一個(gè)端面（42)上，一個(gè)或者多個(gè)第一凹部（46)在所述封蓋的一個(gè)或者多個(gè)第一部 分中在一個(gè)或者多個(gè)側(cè)壁（43)上開(kāi)口，所述一個(gè)或者多個(gè)第一部分在所述一個(gè)或者多個(gè) 側(cè)壁的周長(zhǎng)的部分上延布，同時(shí)一個(gè)或者多個(gè)第二凹部（48)在一個(gè)第二部分或者多個(gè)第 二部分中在一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁（43)上開(kāi)口，所述一個(gè)第二部分或者多個(gè)第二部分在 所述一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的周長(zhǎng)的部分上延布。
2. 根據(jù)之前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的封蓋，其中所述側(cè)壁的第一部分與第二部分在對(duì)應(yīng)于 所述端面的平面中至少部分地有角度地偏移。
3. 根據(jù)之前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的封蓋，其中第一凹部與第二凹部（46,48)為交錯(cuò)設(shè) 置。
4. 根據(jù)之前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的封蓋，其中對(duì)于至少一個(gè)端面的法線方向， 至少一個(gè)第一凹部以及第二凹部的深度的和大于在所述方向上封蓋的厚度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的任一項(xiàng)所述的封蓋，其中所述封蓋的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè) 壁包括中間部分（51)，中間部分（51)在所述封蓋的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁（43)的整個(gè)周 長(zhǎng)上延布并且沒(méi)有凹部。
6. 根據(jù)之前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的封蓋，其具有基本圓柱的形式而且其端面 (41，42)形成圓柱的底。
7. 根據(jù)之前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的封蓋，其至少部分地由導(dǎo)電材料制作，尤其 是金屬材料。
8. -種能量存儲(chǔ)單元（10)，包括電容性元件（30)以及至少一個(gè)封蓋（40)，電容性元件 (30)放在外部外殼（20)中，外部外殼（20)包括至少一個(gè)側(cè)壁，外部外殼（20)的至少一個(gè) 側(cè)壁圍繞所述電容性元件并且在其至少一個(gè)端部開(kāi)口，每個(gè)封蓋在所述外殼的一個(gè)開(kāi)口端 或者多個(gè)開(kāi)口端處插入到外殼中，至少一個(gè)封蓋（40)是根據(jù)之前的權(quán)利要求中的任何一 項(xiàng)的，而且所述外殼的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè)壁的輪廓配合所述封蓋的一個(gè)側(cè)壁或者多個(gè)側(cè) 壁的輪廓。
9. 根據(jù)之前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的單元，其中外殼（20)至少部分地由導(dǎo)電材料制作，尤 其是金屬材料。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8和9中的任一項(xiàng)所述的單元，其包括墊片（60)，墊片（60)在封蓋 (40)的側(cè)壁（43)與所述外殼的側(cè)壁之間介入。
11. 一種用于根據(jù)權(quán)利要求8到10中的任一項(xiàng)所述的存儲(chǔ)單元（10)的制造方法，其特 征在于其包括： -外部外殼（20)包括接合區(qū)域（23A、23B)，所述外部外殼在其至少一個(gè)端部開(kāi)口， -根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)的在外部外殼（20)的開(kāi)口端中插入的至少一個(gè)封 蓋（40)，所述封蓋包括接合區(qū)域，所述接合區(qū)域包括所述封蓋的凹部（46、48)的至少一個(gè) 壁（47、49)，所述封蓋放置使得所述接合區(qū)域彼此相對(duì)， 所述方法包括閉合步驟，所述閉合步驟包括向所述存儲(chǔ)單元的外部外殼（20)施加壓 縮力，使得外部外殼（20)在所述接合區(qū)域（23A、23B、43、47、49)的水平面上接觸所述封蓋， 以便通過(guò)形狀的配合來(lái)用所述封蓋閉合所述外部外殼的開(kāi)口端。
12.根據(jù)之前一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述閉合步驟包括向外部外殼（20)施加 無(wú)接觸的磁-機(jī)械力。
【文檔編號(hào)】H01G9/10GK104094441SQ201380008176
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月7日
【發(fā)明者】E·維涅拉斯 申請(qǐng)人:布魯技術(shù)公司