具有用于殼體接觸的集電器的電池單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池單元，尤其是鋰離子電池單元。本發(fā)明還涉及一種具有這種電池單元的機(jī)動車。
【背景技術(shù)】
[0002]電池單元，有時也叫做蓄電池單元，用于化學(xué)地存儲可供使用的電能。如今已經(jīng)使用電池單元用于大量移動設(shè)備的能量供給。電池單元未來應(yīng)該主要用于陸上和水上的移動的電動運(yùn)輸工具或混合動力運(yùn)輸工具的能量供給，或用于固定地中間存儲來自可選的能量源的電能。
[0003]為此大多情況下將大量的電池單元組合成多個電池組。為了在此情況下盡可能高效地利用可供使用的組容積，尤其針對這種目的使用具有棱柱形的、例如立方體形狀的電池單元。
[0004]由于其可能很高的能量密度、熱穩(wěn)定性以及缺少的記憶效應(yīng)，對于要求嚴(yán)格的應(yīng)用，例如用于機(jī)動車的存儲器解決方案，大多采用一種鋰離子蓄電池技術(shù)，其由于未來電動交通的高的經(jīng)濟(jì)意義目前正在緊鑼密鼓地改進(jìn)。
[0005]已經(jīng)存在很多不同類型的電池單元，尤其是鋰離子電池單元，以及尤其是具有棱柱形狀的電池單元。但是，這種傳統(tǒng)的電池單元大多具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中，為了組裝整個電池單元使用大量不同的單個件。這樣大量的具有不同形狀、功能和由不同材料制成的單個件要求使用不同的制造技術(shù)和設(shè)備。此外必須在制作電池單元時始終在它們的整體性上提供大量不同的單個構(gòu)件，這要求這些單個構(gòu)件制作的協(xié)作以及適當(dāng)?shù)膬Σ?。所有這些會導(dǎo)致在制造電池單元時的提高的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]借助于本發(fā)明的實(shí)施方式可以尤其減小用于組裝電池單元所需的單個構(gòu)件的數(shù)目。
[0007]提出一種電池單元、尤其鋰離子電池單元，其至少具有一卷繞元件、一電解質(zhì)、兩個集電器和一殼體。卷繞元件包括一被卷繞的堆疊件，所述堆疊件由一以陽極材料覆層的銅箔、一以陰極材料覆層的鋁箔以及兩個用作隔膜的塑料膜形成。集電器中的一個集電器由銅制成并且與卷繞元件的銅箔能導(dǎo)電地連接，例如焊接。第二集電器由鋁制成并且與卷繞元件的鋁箔能導(dǎo)電地連接。所述殼體具有一金屬性容器和一金屬性蓋組件。所述容器具有一開口，通過該開口能夠在制造所述電池單元期間將所述卷繞元件和所述兩個集電器置入到殼體中。所述蓋組件構(gòu)造用于氣密地且壓力密封地關(guān)閉所述容器的開口。在所述蓋組件上構(gòu)造有一貫通引導(dǎo)組件，以便使能導(dǎo)電的接觸組件通過所述蓋組件貫通引導(dǎo)出所述殼體，所述能導(dǎo)電的接觸組件分別與集電器中的一個集電器在殼體內(nèi)部中接觸。在此，所提出的電池單元的特征在于:集電器中的一個集電器以如下方式構(gòu)造和布置，即，該集電器直接與所述殼體處于機(jī)械式的以及能導(dǎo)電的接觸中。該集電器表示為殼體接觸集電器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的電池單元的實(shí)施方式尤其基于下列構(gòu)思和認(rèn)識:
在電池單元中，卷繞元件以它的由不同金屬箔和處于這些金屬箔之間的隔膜構(gòu)成的堆疊件與潤濕該堆疊件的電解質(zhì)一起用于能量的化學(xué)存儲，其中，所述化學(xué)存儲的能量可以通過電極上的適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)以電能的形式提供。
[0009]集電器用于:在卷繞元件的電極與引導(dǎo)出電池單元?dú)んw的并且能從外部接觸的接觸組件之間建立電接觸。為此分別將一集電器安置、優(yōu)選焊接在卷繞元件的金屬箔中的一個金屬箔上。為了避免在一集電器與卷繞元件的一安置在該集電器上的金屬箔之間的接觸應(yīng)力和由此產(chǎn)生地避免電池單元效率的減少，一集電器應(yīng)當(dāng)優(yōu)選由與它接觸的金屬箔那樣的相同金屬制成。因?yàn)樵诰砝@元件中使用的金屬箔必須由不同的金屬制成，以便能夠滿足它們的對于電池單元而言的作為陽極或作為陰極的功能，所以設(shè)置在電池單元中的兩個集電器由此也應(yīng)當(dāng)由不同的金屬制成。由此，在制作電池單元時必須或至少有利的是提供集電器的兩個不同的形式，這兩個不同的形式至少在所使用的材料方面是不同的。
[0010]還觀察到在電池單元的情況下可以是有利的是:所述金屬性殼體被置于就像其中接收的卷繞元件的電極之一那樣的相同的電位上。為了實(shí)現(xiàn)該目的，在常規(guī)的電池單元中大多使用附加的構(gòu)件，這些附加的構(gòu)件應(yīng)當(dāng)引起貫穿引導(dǎo)穿過所述蓋組件的接觸組件與所述金屬性蓋組件之間的電連接。在此因?yàn)楸仨毚_保朝向所述蓋組件進(jìn)而朝向與該蓋組件處于電接觸中的殼體地僅僅建立與卷繞元件的電極中的僅一個電極的電接觸，以便避免電池單元的短路，所以必須涉及適當(dāng)?shù)念A(yù)備。尤其地，分別與接收在殼體內(nèi)部中的集電器中的一個集電器處于接觸中的兩個接觸組件必須要么以不同方式構(gòu)建，要么必須提供不同的附加構(gòu)件，以便確保兩個接觸組件中的僅一個接觸組件與蓋組件或殼體電接觸。這意味著必須提供大量不同的構(gòu)件。
[0011]現(xiàn)在從前面闡釋的出發(fā)會認(rèn)識到:電池單元的兩個集電器無論如何都必須以兩個不同的設(shè)計(jì)方案來提供，與之相反，電池單元的尤其就像它們的接觸組件那樣的、不與電解質(zhì)直接接觸的另外的部件原理上可以由相同的材料制成，從而使得對于這些部件而言不是絕對必須提供不同的構(gòu)件。
[0012]因此提出:電池單元的集電器適當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)，從而使得借助于所述集電器中的一個集電器創(chuàng)立了殼體與電極中的一個電極之間的電接觸。為此，所述集電器中的一個集電器構(gòu)造為殼體接觸集電器并且在它的形狀上以如下方式適配，即，在組裝完成的電池單元中產(chǎn)生該集電器和殼體之間的機(jī)械式的并且能導(dǎo)電的接觸。另外的集電器以如下方式構(gòu)造，即，不產(chǎn)生與殼體的這樣的機(jī)械式的以及能導(dǎo)電的接觸。與之相應(yīng)，利用兩個待提供作為不同構(gòu)件的集電器已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn):將電池單元的殼體置于卷繞元件的電極之一的電位上，而為該目的不必提供其他的構(gòu)件。
[0013]優(yōu)選地，所述殼體接觸集電器以如下方式構(gòu)造，即，它直接與容器機(jī)械式地并且能導(dǎo)電地接觸。此外，所述殼體接觸集電器優(yōu)選以如下方式構(gòu)造，即，它不與蓋組件機(jī)械式地并且能導(dǎo)電地接觸。因?yàn)樗鋈萜骱退錾w組件在電池單元組裝完成時無論如何有規(guī)律地彼此處于電接觸中，所以足夠的是:與這兩個部件中的一個部件建立與卷繞元件的內(nèi)置電極中的一個的接觸。在此，借助于所述殼體接觸集電器的電接觸相對于容器與相對于蓋組件相比可以大多較簡單地實(shí)現(xiàn)。此外可以在容器還打開的情況下可視地檢查殼體接觸集電器是否正確地裝配并且與容器建立了預(yù)期的接觸，與之相反，在會建立與蓋組件的接觸的殼體接觸集電器的情況下，這樣的檢查至少在視覺上不再可行，如果所述蓋組件閉合了所述殼體。
[0014]在一有利的設(shè)計(jì)方案中，所述殼體接觸集電器具有一板形區(qū)域，所述板形區(qū)域平行于所述蓋組件延伸并且所述板形區(qū)域以它的邊緣與所述容器的內(nèi)表面處于機(jī)械式的以及能導(dǎo)電的接觸中。一般性地，電池單元的集電器經(jīng)常具有L形狀，其中，長腿沿電池單元的縱向方向，也就是平行于所述電池單元的殼體的側(cè)壁延伸并且與卷繞元件的金屬箔中的一個金屬箔焊接，與之相反，較短的腿橫向于此地并且平行于所述蓋組件延伸。較短的腿在此大多被向外去地貫穿引導(dǎo)穿過所述蓋組件的接觸組件接觸。集電器在此可以以簡單的方式例如由一板材彎出并且由此是一件式的。集電器的較短的腿在此情況下可以簡單地以適當(dāng)?shù)姆绞綐?gòu)造有板形區(qū)域，從而使得該較短的腿在電池單元組裝好的情況下機(jī)械式地碰到殼體上、優(yōu)選容器上并且與其建立一電接觸。
[0015]在此，殼體接觸集電器的板形區(qū)域的寬度可以優(yōu)選地以如下方式定尺寸，即，該寬度相應(yīng)于容器的兩個相對置的內(nèi)壁之間的寬度。由此，所述殼體接觸集電器在裝入所述殼體中時以它的邊緣與殼體的內(nèi)壁接觸并且在此支撐在容器的兩個相對置的內(nèi)壁上。
[0016]在此，所述殼體接觸集電器的板形區(qū)域的邊緣區(qū)域可以朝平行于容器的側(cè)壁的方向彎曲。這樣的彎曲例如可以以90°的角度進(jìn)行。通過彎曲的邊緣區(qū)域可以實(shí)現(xiàn):殼體接觸集電器的板形區(qū)域不以構(gòu)成該板形區(qū)域的板材的銳利棱邊碰到所述殼體上，而是以彎曲的邊緣區(qū)域大面積地貼靠在所述殼體上。由此可以避免局部的、過量的面擠壓。尤其當(dāng)不僅殼體而且集電器由金屬板材構(gòu)成并且所述殼體接觸集電器的金屬板材具有與殼體的金屬板材不同的厚度并且由此也具有不同的機(jī)械穩(wěn)定性時，于是可以通過所述殼體接觸集電器的板形區(qū)域的邊緣區(qū)域的適當(dāng)構(gòu)造來避免由于過量面擠壓的在所述殼體接觸集電器和/或殼體上的損壞。
[0017]電池單元的被描述的特征以及電池單元的部件的設(shè)計(jì)方案、尤其所述集電器尤其適合于在電池單元中使用，這些電池單元的殼體具有棱柱形狀。
[0018]要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的電池單元的可能的特征和優(yōu)點(diǎn)在此參照不同的實(shí)施方式進(jìn)行描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，單個的特征可以以適當(dāng)?shù)姆绞较嗷ソM合或替換，以便以這種方式實(shí)現(xiàn)