CN101772852B - 用于电接触的电池组的单体电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电池组的单体电池(1)，所述单体电池包括设置在单体电池壳体(2)内的电极(6)、优选电极箔，其中，在每个电极(6)上导电地设置有一导耳(9)，至少具有不同极性的电极(6)通过隔离件(8)、优选隔离箔电绝缘地分隔开。具有相同极性的导耳(9)与一极(10)导电地连接。每个极(10)与所述单体电池壳体(2)的外侧部(4)的导电区域导电地连接，其中，具有不同极性的两个相关区域彼此电绝缘。设置在相关区域的极耳(3)自由地从所述单体电池壳体(2)伸出。

Description

用于电接触的电池组的单体电池
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的电池组的单体电池，所述单体电池具有设置在单体电池壳体内的电极、优选电极箔，其中，在每个电极上导电地设置有一导耳(Stromableiterfahnen)，至少具有不同极性的电极通过隔离件、优选通过隔离箔彼此绝缘地分隔开，所述导耳与极导电地连接，所述单体电池例如用于能源技术，在此特别是用于至少支持电池工作驱动的车辆技术，这被认为是已知的。
背景技术
特别是如在DE 42 40 339 C1中已知的单体电池设计成扁平型单体电池，涂敷有起电化学作用的材料的铝箔和铜箔设计成电极箔。所述电极箔组合成电极叠层体，其中，各个电极箔通过隔离件、优选箔彼此空间隔离和电隔离。为了使电极箔与外部接触，将穿过单体电池壳体的导耳焊接到电极箔上。因为单体电池的单体电池壳体通常由金属、优选铝制成，所以导耳此外必须在穿过区域电绝缘。单体电池壳体在穿过区域的密封仅能非常困难地且非常复杂地制造。特别是，所述问题不仅涉及抗挤压强度而且还涉及防潮。因此，湿气进入被认为是一个需要非常复杂地解决的非常困难的问题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电池组的单体电池，这改善了单体电池壳体的密封性，并且尽可能降低了制造成本。
根据本发明，所述目的通过在权利要求1中给出的特征来实现。本发明的有利的改进方案是从属权利要求的对象。
根据本发明的电池组的单体电池包括设置在单体电池壳体内的电极、优选电极箔。在此，在每个电极上导电地设置有导耳。至少具有不同极性的电极通过隔离件、优选隔离箔电绝缘地分隔开，其中，所述导耳与极导电地连接。根据本发明，单体电池的每个极与所述单体电池壳体的外侧部的导电区域导电地连接，并且设计成外侧部的耳形延长件，即设计成所谓的极耳。
通过使极与优选扁平型单体电池的单体电池壳体的至少一个外侧部--优选单体电池壳体的两个平的侧部--的彼此电绝缘的区域直接接触，部分地延伸超过电池体部的金属电池壁可以用作极耳。由此，为了可以将多个单体电池连接成一个电池组，特别是通过点焊接彼此连接多个优选耳形的延长件，以实现电串联的目的。
以有利的方式，壳体侧壁特别是利用涂层和/或薄膜来电绝缘，以便提高除极耳以外的区域的操作安全性。
以有利的方式，可以通过模制来实现特殊的极耳横截面，例如用于提高载流量以及用于提高稳定性。
为此，以特别的方式，所述极耳单片式地(monolithisch)与相应外侧部的相关区域连接。
以特别的方式，单体电池的极耳设置在单体电池壳体的一个细长侧上，在此特别是设置在对置的角部区域，其中，极耳以相同的方向从细长侧伸出，以便更容易接近。
为了能够使多个单体电池简单且可靠地相互连接，极耳以有利的方式具有在其共同布置的方向上测量的宽度，所述宽度小于相关的细长侧的相应长度的一半、优选小于五分之一、特别优选小于十分之一。
根据本发明的一种有利的改进方案，对于多个电极、特别是电极箔，单体电池的相关导耳被焊接和/或压装成一个极。由此，在没有复杂的密封措施的情况下，可以将一个或多个极从单体电池的内部引到外部。在此，所述接触特别是借助于通焊(Durchschweiβen)相关的外侧部来实现，以便使位于内部的电极箔与外部接触。
以特别的方式，每个电极箔的、向电极叠层体的外部延伸的边缘区域用作导耳，由此省去了电极箔与导耳的复杂接触。同时，这种类型的接触能够至少非常可靠地防止很多特别是外部的影响，例如撞击或振动。
通过设置一电绝缘的塑料膜、特别是在边缘侧环绕的框架，使单体电池的操作变得更加容易或者以更为安全的方式设计。
在本发明的一种改进方案中，在单体电池壳体的两个导电的平的侧部之间设置有一在边缘侧环绕的且电绝缘的框架，所述框架具有两个彼此绝缘的且彼此间隔开的材料凹部(Materialrücknahmen)。在所述材料凹部中分别设置有具有同一极性的导耳。以有利的方式，所述材料凹部的在电极的堆叠方向上测量得到的净高度小于或等于未受影响地彼此堆叠的相关导耳的相应高度，并且所述材料凹部的沿平行于电极箔的平的侧部测量得到的深度大于或等于相关导耳的相应长度。由此，导耳可靠地固定在材料凹部中并且特别是在框架和外侧部/平的侧部之间紧密连接时能够导电地利用所述外侧部/平的侧部压装。
根据本发明的一种有利的改进方案，在单体电池壳体和在电极叠层体上的“+”或“-”极之间的电连接只有在组装单体电池壳体期间以及特别是在组装单体电池壳体之后才从外部通过焊接工艺和/或压制工艺形成，以优选的方式借助于激光焊接法形成。
以优选的方式，在焊接工艺中，部分地熔融相关的外侧部的壳体壁以及进一步沿深度方向部分地熔融电极叠层体的导耳，由此可以形成材料配合/锁合(stoffschlüssig)连接。
根据本发明的一种有利的改进方案，在电极的堆叠方向上观察，焊缝包括全部导耳，或者所述焊缝穿过所述全部导耳。
根据本发明的一种改进方案，在电极的堆叠方向上观察，焊缝不仅包括全部导耳而且还包括单体电池的单体电池壳体的相应的导电外侧部，或者所述焊缝穿过所述全部导耳和外侧部。
在本发明的一种有利的改进方案中，单体电池壳体--特别是铝壳体--的相应的平的侧部与作为极的铜箔的连接可以通过插入由附加材料--例如镍--制成的箔来改善。
根据本发明的一种有利的改进方案，只有在最终焊接过程结束后，所述极才接通到单体电池壳体的相应的外侧部、特别是平的侧部上。此外，按照所述，可以通过可变的接触位置来降低空间需求；实现了更好的接触冷却；并且通过多功能元件设计一一绝缘/壳体/电接触等--减少了元件数量；通过在封闭的单体电池壳体上的简单接触减少了废品数量。此外，可以更为容易地制造气密地封闭的单体电池壳体，从而能够制造防潮的单体电池壳体。
附图说明
下面参考附图详细阐述本发明的实施例，其中：
图1示意性示出具有以耳形的方式延长的壳体侧壁的扁平型单体电池的透视图，
图2示意性示出设计成扁平型单体电池的单体电池的俯视图，
图3示出在图2中示出的扁平型单体电池的剖视图，和
图4示意性示出单体电池的电池模组，所述单体电池设计成扁平型单体电池并且彼此连接。
具体实施方式
相应的部件在所有附图中具有相同的附图标记。
图1示出了设计成扁平型单体电池的单体电池1。单体电池1具有例如由铝制成的单体电池壳体2。单体电池壳体2由两个彼此平行设置的且彼此对应的外侧部4(也称为壳体板或壳体侧部)形成。在单体电池壳体2中设置有一在图3中示出的电极叠层体。
单体电池壳体2的外侧部4如此与电极叠层体连接，使得所述外侧部与电极叠层体导电地连接。在此，单体电池壳体2的两个外侧部4彼此电绝缘并具有不同的极性。
在外侧部4上分别形成有耳形延长件、即所谓的极耳3，以用于电接触。极耳3单片式地与相关的外侧部4连接并自由/独立地(freistehend)从单体电池壳体2伸出。在此，极耳3特别是从相关的外侧部4的细长侧的边缘伸出。
极耳3在各个外侧部4上设置在单体电池壳体2的对置的角部区域。
极耳3的所测量的宽度小于相应的外侧部4的十分之一。极耳3的在其共同布置的方向上测量的另一适合的宽度小于相关的外侧部4的相应长度的一半，优选小于外侧部4的相应长度的五分之一。
所设置的极耳3--一正极和一负极--用于引导用于输出由单体电池1产生的电压的接触元件。导电的外侧部4、特别是平的侧部借助在边缘侧围绕单体电池1的框架5彼此分隔开并且特别是彼此电绝缘。为此，在边缘侧环绕的框架5例如由塑料制成，并具有电绝缘特性。附加地，导电的外侧部4例如利用涂层和/或塑料膜与外部电绝缘，以便能在除极耳3以外的区域安全地操作。
图2示出了根据图1的设计成扁平型单体电池的单体电池1的俯视图。所述单体电池具有在导电的外侧部4上形成的极耳3。
图3示出了单体电池1的在图2中示出的俯视图的剖视图。
单体电池1包括设置在单体电池壳体2内的电极6、特别是电极箔，所述电极箔组合成电极叠层体7。电极6设计成涂敷有起电化学作用的材料的铝箔和/或铜箔和/或由这种合金制成的箔。
具有不同极性的电极6通过隔离件8、特别是隔离箔彼此电绝缘地分隔开。所述隔离件8例如设计成塑料膜、特别是电绝缘膜。
在每个电极6上导电地形成导耳9。各个导耳9设计成各个电极6的向外延伸的边缘区域。为此，电极6通过导耳9导电地焊接和/或压装到极10。在应用焊接工艺时，在电极叠层体7的方向上观察，焊缝包括全部导耳9，并且所述焊缝穿过导耳9。
每个极10与单体电池壳体2的外侧部4的一个区域导电地连接。所述区域设计成外侧部4的耳形延长部并且形成极耳3。电接触借助通焊和/或压装邻接的外侧部4通过位于单体电池壳体2内的电极6引导至外部。如果电接触借助于焊接来实现，则焊缝包括全部导耳9以及其邻接的单体电池1的导电的外侧部4。
由于电极6以及压装和/或焊接到极10的导耳9贴靠在外侧部上，通过单体电池1的充电和放电产生的热量可以通过外侧部4和特别是通过自由伸出的极耳3排出。
在单体电池壳体2的两个导电的外侧部4之间设置有在边缘侧环绕的且电绝缘的框架5。所述电绝缘的框架5具有两个彼此电绝缘的且对置地彼此间隔开的材料凹部5.1。在所述材料凹部5.1中彼此电绝缘地分别设置有具有同一极性的导耳9。
材料凹部5.1的净高度h设计成使得，所述净高度等于或小于未受影响地彼此堆叠的相关导耳9的相应高度。材料凹部5.1的深度t等于或大于导耳9的相应长度。
导耳9固定在材料凹部5.1中，并且特别是在框架5和外侧部4之间连接时能够导电地利用所述外侧部4压装。借助焊接工艺、例如激光焊接法能够使导电外侧部4和电极叠层体7的导耳9彼此连接。在此，外侧部4和电极叠层体7部分地彼此熔融在一起。
此外，在本发明的一种设计方案中，可以在极10和外侧部4之间设置一电绝缘箔(未详细示出)，或者在外侧部4的一侧设计电绝缘层，从而极10与外侧部4的电接触只有在外侧部4与极10焊接时才形成。
在图4中示出了单体电池1的电池模组11，所述单体电池设计成扁平型单体电池并且彼此连接。
在此，单体电池1平面平行地并排设置，其中，具有相同极性的单体电池1的各个单体电池壳体2的外侧部4彼此靠接。在此，单体电池1这样对齐，使得其极耳3设置在电池模组11的一个纵向侧部12上。单体电池1还能够以未详细示出的方法和方式这样对齐，使得其极耳3在电池模组11的对置的纵向侧部上从各个单体电池壳体2伸出。
为了电连接、特别是串联连接单体电池1，彼此邻接的单体电池1通过其极耳3彼此电连接。为此，两个彼此邻接的单体电池1的、具有相同极性的、直接邻接的极耳3借助点焊接工艺或者另一适合的焊接工艺或压制工艺形配合/锁合(formschlüssig)且材料配合地彼此连接。通过这种连接，避免了使用附加元件，例如导电轨(Stromleiterschienen)、电池连接器和/或电池连接片。在此，在端侧或边缘侧限定电池模组11的单体电池1的每一个极耳3没有电接触。具有不同极性的极耳3设计成用于输出由电池组产生的电压的连接点。

Claims (18)

1.一种电池组的单体电池(1)，所述单体电池包括设置在单体电池壳体(2)内的电极(6)，其中，在每个电极(6)上导电地设置有一导耳(9)，至少具有不同极性的电极(6)通过隔离件(8)电绝缘地分隔开，所述导耳(9)与极(10)导电地连接，其特征在于，每个极(10)与所述单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)的导电区域导电地连接，分别具有不同极性的两个区域彼此电绝缘，并且在所述区域设置有极耳(3)，所述极耳自由地从所述单体电池壳体(2)伸出，所述单体电池壳体(2)具有两个导电的平的外侧部(4)和一设置在所述两个导电的平的外侧部之间的、在边缘侧环绕的、电绝缘的框架(5)，并且所述框架具有两个彼此绝缘的且彼此间隔开的材料凹部(5.1)，在所述材料凹部(5.1)中分别设置有具有同一极性的导耳(5)，其中，所述材料凹部(5.1)的在所述电极(6)的堆叠方向上测量得到的净高度小于或等于未受影响地彼此堆叠的相关导耳(9)的相应高度，并且所述材料凹部的平行于所述单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)测量得到的深度大于或等于相关导耳(9)的相应长度。
2.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，所述极耳(3)单片式地与所述单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)的相关区域连接。
3.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，具有不同极性的区域分别是扁平型单体电池的单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)。
4.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述单体电池(1)的极耳(3)分别沿着所述单体电池壳体(2)的一个细长侧以相同的方向从所述单体电池壳体伸出。
5.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述极耳(3)设置在所述单体电池壳体(2)的一个边缘侧的对置的角部区域。
6.根据权利要求5所述的单体电池，其特征在于，所述极耳(3)设置在所述单体电池壳体(2)的细长侧的对置的角部区域，并且具有在其共同布置的方向上测量的宽度，所述宽度小于所述细长侧的相应长度的一半。
7.根据权利要求6所述的单体电池，其特征在于，所述宽度小于所述细长侧的相应长度的五分之一。
8.根据权利要求7所述的单体电池，其特征在于，所述宽度小于所述细长侧的相应长度的十分之一。
9.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，在所述单体电池壳体(2)内的多个具有相同极性的电极(6)中，每一极性的导耳(9)与所述单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)的相关导电区域导电地连接。
10.根据权利要求1所述的单体电池，其特征在于，具有极性的导耳(9)直接地与单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)焊接和/或压装在一起。
11.根据权利要求10所述的单体电池，其特征在于，具有极性的导耳(9)直接地与扁平型单体电池的单体电池壳体(2)的导电的平的外侧部(4)焊接和/或压装在一起。
12.根据权利要求10所述的单体电池，其特征在于，极(10)的导耳(9)导电地彼此压装和/或焊接在一起。
13.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述导耳(9)是各个电极(6)的、向电极叠层体(7)的外部延伸的边缘区域。
14.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述电极(6)是铜箔和/或铝箔或由这种合金制成的箔。
15.根据权利要求10或11所述的单体电池，其特征在于，在所述电极(6)的堆叠方向上观察，焊缝包括全部导耳(9)，或者所述焊缝穿过所述全部导耳。
16.根据权利要求12所述的单体电池，其特征在于，在所述电极(6)的堆叠方向上观察，焊缝包括全部导耳(9)和所述单体电池(1)的相应的导电的平的外侧部(4)，或者所述焊缝穿过所述全部导耳和导电的平的外侧部。
17.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述电极(6)是电极箔。
18.根据权利要求1或2所述的单体电池，其特征在于，所述隔离件(8)是隔离箔。
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