CN102341933A - 用于电能的存储元件和用于制造存储块的方法 - Google Patents

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Abstract

用于电能的存储元件(101、305、501)的能量导电体(103、104、502)的布置或形状设计具有特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)，在该存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块时，或在将存储块连接在装配有相应的接触或保持元件的耗能器或供能器时，所述布置或形状设计元件防止存储元件或多个存储元件的极性反接。

Description

用于电能的存储元件和用于制造存储块的方法
技术领域
本发明涉及用于电能的存储元件和用于制造由该存储元件构成的存储块的方法。
背景技术
在许多技术领域中以不同的形式使用用于电能的存储元件。此存储元件的重要的示例例如是电容器或另外的原电池。
在许多应用中，例如在太阳能时钟和类似的产品中，电容器优选地作为存储元件。对于另外的应用，例如用于如移动电话或笔记本计算机和类似产品的便携式小装置，则基于原电池原理的存储元件是有利的。
所提及的如基本上所有类型的用于电能的存储元件可直接与耗能器连接，或者与另外的—通常同类的—存储元件组装为所谓的存储块(电池)。在存储元件并联的情况中，在同极性的电极相互连接时，通过互连使存储块的存储能力(容量)提高。互连的电极之间的电压在并联时保持不变。
在串联的情况中，在不同极性的电极相互链状连接时，存储块的未连电极之间的电压提高。根据各应用的要求，通常将存储元件并联或串联为存储块，或直接将存储元件连接在耗能器上。
在此类存储元件的所有使用形式中，避免电极的意外极性反接。此问题的出现是因为也称为导电体或导电板的电极经常构造为简单的板，所述板经常简单地从通常薄膜状的存储元件封装或存储块封装凸出，以通过形配合(formschlüssig)、力配合(kraftschlüssig)或材料接合(stoffschlüssig)地连接在此导电板上的接触元件而连接在耗能器上或(在充电过程中)连接在能量源上，或(在存储块的构建中)与另外的存储元件的导电体电连接。
如果发生此极性反接，即在存储元件的导电体之间或在导电体和耗能器或能量源的连接元件之间发生不正确的电连接，则此错误的典型后果为通过过压或短路而损坏使用系统或存储元件。
发明内容
现在，本发明的任务在于，给出用于避免此错误的技术教导。根据本发明，此任务通过根据独立权利要求的用于电能的存储元件以及用于由该存储元件制造存储块的方法解决。
本发明的有利的改进方案形成了从属权利要求的对象。
根据本发明，提供了用于电能的存储元件，所述存储元件带有至少两个电极性相反的导电体，用于引导存储在存储元件内的能量，其中导电体的至少一个的布置或形状设计具有特别的布置或形状设计元件。在根据本发明的存储元件与另外的同类的存储元件组装为存储块时，或在将此存储元件或由此存储元件组装的存储块连接在装配有相应的接触或绝缘元件的耗能器或供能器时，所述布置或形状设计元件防止存储元件或多个存储元件的极性反接。
结合当前的实施方式，布置元件或形状设计元件应理解为：各可想象类型的用于构造此概念所涉及的对象的布置或形式。此概念的复数使用不意味着在本发明的每个实施方式中必须使用多个此元件。但不应在任何情况下排除多个此元件的使用。
在此存储元件的有利的实施方式中，存储元件的至少一个导电体的布置或形状设计单独地或与相应的接触或绝缘元件组合地支持了将存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块。
此外特别优选的是带有如下至少一个导电体的存储元件，所述导电体的特别的布置或形状设计元件对应于与此导电体的极性的编码(Kodierung)相对应的几何模式。
特别地对于构建存储块，带有至少一个导电体的存储元件是特别优选的，即所述导电体构造为使其在此存储元件组装为存储块时通过接触元件与另外的同类的存储元件电连接，或可借助于绝缘元件与另外的同类的存储元件电绝缘，且所述导电体的特别的布置或形状设计元件在此存储元件的规定的组装时接合在接触元件或绝缘元件的相应的布置或形状设计中，以避免存储元件的极性反接。
此存储元件的特别有利的改进方案具有至少一个导电体，所述导电体的特别的布置或形状设计元件构造为凸块或孔或者此凸块或孔的几何模式或布置，它在此存储元件的规定的组装时接合在相应的凸块或相应的孔内或接合在接触元件内或绝缘元件内的此凸块或孔的几何模式或布置内。
此外，特别优选的是带有至少一个导电体的存储元件，所述导电体的特别的布置或形状设计元件构造为使其—单独地或与相应的接触元件或绝缘元件组合地—防止存储元件的不正确组装，或在存储元件的不正确组装时防止不正确的电接触，或至少导致存在已组装的存储块的形状与其规定形状的明显偏差。
另外的特别的优点在根据本发明的带有至少一个导电体的存储元件中得到，所述导电体的布置或特别的布置或形状设计元件构造为使其—单独地或与相应的接触元件或绝缘元件组合地—在存储元件组装为存储块时支持或迫使存储元件规定的定位。
此优点可特别地在存储元件中实现，即在所述存储元件中形状和/或凸块和/或孔的布置在存储元件组装为存储块时支持或迫使存储元件规定的定位。
根据本发明，此外提供了用于由多个用于电能的存储元件制造存储块的方法，所述存储元件带有至少两个电极性相反的电导体以用于引导存储在各存储元件内的能量，其中存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块，然后导电体的至少一个或这些存储元件的至少一些的布置或形状设计在组装前装配有特别的布置或形状设计元件，所述布置或形状设计元件在将此存储元件组装为存储块时防止存储元件的极性反接。
在此方面，特别优选的是用于制造存储块的方法，其中在组装时存储元件在存储块内的规定的定位通过导电体的至少一个或此存储元件的至少一些的布置或形状设计支持。
附图说明
在下文中根据优选实施例借助于附图进一步描述本发明。
其中，
图1示出了根据现有技术的用于电能的存储元件的外观的示例；
图2示出了根据本发明的用于电能的存储元件的实施例；
图3示出了根据本发明的用于电能的存储元件(电池单元)的实施例，所述存储元件带有与其连接的接触或绝缘元件以构建存储块(电池块)；
图4示出了图3中所示的根据本发明的用于电能的存储元件(电池单元)的实施例的分解图，所述存储元件带有与其连接的接触或绝缘元件以构建存储块(电池块)；
图5示出了根据本发明的用于电能的存储元件的实施例的导电体的放大图；以及
图6示出了根据本发明的用于电能的存储元件的实施例的俯视图。
具体实施方式
根据本发明提供了一种用于电能的存储元件(101、305)，所述存储元件带有至少两个电极性相反的电导体(103、104)，以用于引导存储在存储元件内的能量，其中导电体(103、104)的至少一个的布置或形状设计具有特别的布置或形状设计元件(202、203)。在将根据本发明的存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块时，或在将此存储元件或由此存储元件构成的存储块连接在装配有相应的接触或绝缘元件的耗能器或供能器时，所述特别的布置或形状设计元件(202、203)防止存储元件或多个存储元件的极性反接。
如在图1中作为示例示出的所谓的袋单元(Pouch-Zelle)或咖啡袋单元(Coffeebag-Zelle)，导电板(103、104)的通常很简单的构造带有明显的混淆风险，这在实践中经常导致存储元件的极性反接，即导致存储元件的导电体之间或导电体和连接在其上的电触点之间的不正确的电连接。此存储元件通常是电化学(原)电池，其电化学有效内容物经常由薄膜状封装(102)包围，电端子(也称为导电体、电极或类似术语)被引出通过所述封装。
但本发明也可与另外的存储元件组合地实现，例如与电容器组合地实现，且本实施方式因此在意义上适用于所有类型的电存储元件和由该存储元件构成的存储块。在此导电体上，电压经常通过形配合、力配合或材料接合地连接在导电板上的接触元件获取。所述接触元件可单侧或双侧连接在导电体上。
通常，接触元件位于导电体的一侧上，且绝缘元件或保持元件位于另一侧上。这样的保持元件可用于将接触元件靠着导电体压紧，或将存储元件或存储块以另外的方式在使用中稳定地放置。此保持元件在此通常是绝缘元件，除非导电体例如应引导装置壳体的电势。
在使用单独的电池单元时，接触元件直接或间接地与用电负载或电源连接。在存储块(电池、电池块等)的情况中，根据使用要求，接触和绝缘元件用于并联或串联构建在存储块内的存储元件。
根据图3和图4显见，接触和绝缘元件(304、306、307)的合适的组合可如何以与根据本发明的存储元件(305)的导电体的合适的连接用于以根据本发明的存储元件的并联或串联而简单构建存储块。
如果例如通过将多个图3和图4中图示的由存储元件(305)以及接触和绝缘元件(304、306、307)堆叠来构造存储元件的串联，则为此应例如将导电的接触元件(304)施加在负导电体(阴极)的上侧上，且将正导电体(阳极)的上侧以绝缘元件(306)覆盖。
如果现在，如根据本发明在此实施例中设置的，使得在接触或绝缘元件(304、402、416)上施加的凸块(401、414)与设置在根据本发明的此实施例的导电体上的孔(406、413)的间距和大小相匹配，则此措施防止不正确的电接触，因为在组装存储块时使得难于进行或甚至防止意外的不正确的存储元件的定向，或至少立即使其受到关注。
根据本发明的教示也导致在以串联的方式构建存储块时仅可将不同极性的导电体相互连接。相应的情况也适用于并联构建存储块时，此时重要的是使得仅相同极性的导电体相互连接。
相应的情况也适用于本发明的另外的实施方式，其中作为凸块和孔的替代或者作为此凸块或孔的几何模式或布置的替代，可使用至少一个导电体(103、104)或接触或绝缘元件的其他类型的布置或形状设计或者此导电体或接触或绝缘元件的布置或形状设计的其他类型的组合与其他类型的特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204)，它在将此存储元件与另外的、特别是同类的存储元件组装为存储块时或在将存储元件或由此存储元件制成的存储块连接在装配有相应的接触或绝缘元件的耗能器或供能器时，防止原电池或电池单元的极性反接。
本发明的重要的构思在于—换言之本发明的重要的构思表现为—导电体、连接在该导电体上的接触元件和/或连接在该导电体上的绝缘或保持元件具有“几何编码”，这防止或甚至排除了电池单元的极性反接。如果根据本发明的电池单元被相反侧地(即不正确地)安装，则根据本发明的导电体、接触元件、绝缘或保持元件的特征，该特征将电极的电极性“以几何方式”编码—即借助于其特别的布置或形状设计元件编码—防止了存储元件的电接触和/或组装或安装，或例如通过存储元件在存储块内的偏心或偏移的布置向安装者明确且明显地通报了错误。
用于电极性的几何编码的元件，即导电体(103、104)的布置或形状设计，或其特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)，或与导电体一起使用的接触元件、绝缘或保持元件的相应的布置或形状设计元件(401、403、408、410、414、415)可在此—根据本发明的实施方式—例如是具有下述特征的样式，该样式具有可变间距或数量的孔、凹口、凸起、凸块、鼻部、槽、片或类似的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、401、403、404、405、406、407、408、410、412、413、414、415)。当然，导电体的大小、形状或特别布置(在电池单元上的角度、位置等)或其特别的形状设计本身(分叉、弯曲等)可已经表现了极性的这种“几何编码”，其仅在相对于相应的适配件、例如相应的接触或绝缘元件而位置正确地布置存储元件时，才按预期地接合在此适配件的相应的布置和形状元件内。
特别有利地，当根据本发明的导电体的编码已在存储元件的制造过程结束之前完成时，本发明发生作用，因为以此措施可在进一步的制造过程中防止存储元件的极性反接。在不可能实现此举措的情况下，合适的是在组装存储块前对原来未提供有编码的导电体的存储元件进行导电体编码，以防止组装时极性反接。
如在图2、图3、图4、图5和图6中所示的平坦的袋单元的示例，本发明可使用简单的孔样式(202、203)或(406、413)实现，所述孔样式根据使用情况和本发明的实施方式与相应的接触或绝缘元件(304、306、307、402、409、411、416)中的相应的孔样式和/或凸块样式(301、302、303、401、403、408、410、412、414、415)匹配。
图5以细节示出了接触或绝缘元件(505)的凸块(504)或孔(503)如何与和此元件仅机械连接或也电连接的存储元件(501)的导电体(502)的相应的孔进行匹配。
在图6中在俯视图中示出了可如何通过简单地选择编码的孔(602、603)的不同的间距(S1、S2)来防止极性反接。如也在图4中所示，除了可能已存在的编码的或未编码的、根据本发明的实施方式如需要时仅用于稳定的安装的另外的孔(405、407、410、412、601、604)，这些编码的孔在需要时可容易地应用于导电体内。
在导电体的布置或形状设计元件和/或接触或绝缘元件的合适的实施的情况下得到了另外的优点，即根据本发明的存储元件通过其形状设计或布置，或通过其导电体(103、104、502)的至少一个的布置或形状设计而—单独地或与相应的接触或绝缘元件(402、409、411、416)一起—支持将存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块。这例如是如下情况，即袋单元或咖啡袋单元的形状支持堆叠为存储块，或导电体(103、104、502)或相应的接触或绝缘元件(402、409、411、416)的布置或形状设计支持堆叠为存储块，如在图3和图4中示出的实施例中所图示。
在此实施例中，凸块和孔的相互匹配的布置和尺寸甚至支持存储元件在组装为存储块时的规定的定位，因为此布置和形状设计元件的规定的相互接合是存储元件的规定的定位的强制性前提条件。

Claims (12)

1.一种用于电能的存储元件(101、305、501)，其带有至少两个电极性相反的导电体(103、104、502)，以用于引导存储在所述存储元件内的能量，其特征在于，
所述导电体(103、104、502)的至少一个的布置或形状设计具有特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)，所述布置或形状设计元件
a)在所述存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块时，或者
b)在将所述存储元件或由所述存储元件构成的存储块连接到装配有相应的接触或绝缘元件的耗能器或供能器时，
防止所述存储元件或所述存储块的极性反接。
2.根据权利要求1所述的存储元件，其形状设计或布置，或者其中至少一个其导电体(103、104、502)的布置或形状设计—单独地或与相应的接触或绝缘元件(402、409、411、416)共同地—支持将所述存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块。
3.根据权利要求1所述的存储元件，带有至少一个导电体，所述导电体的特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)对应于与此导电体的极性的编码相对应的几何样式。
4.根据前述权利要求中任一项所述的存储元件，带有至少一个导电体(103、104、502)，所述导电体：
a)配置为使其能够在该存储元件组装为存储块时，通过接触元件与另外的同类存储元件的导电体电连接，或借助于绝缘元件与另外的同类存储元件的导电体电绝缘，以及
b)其特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)在该存储元件(101、305、501)的规定的组装时接合在所述接触元件或所述绝缘元件的相应的布置或形状设计元件(401、403、408、410、414、415)中，以防止所述存储元件的极性反接。
5.根据权利要求4所述的存储元件，带有至少一个导电体，所述导电体的特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)配置为凸块或孔或者该凸块或孔的几何样式或布置，其在该存储元件的规定的组装时接合在相应的凸块或相应的孔内或者接合在所述接触元件中或所述绝缘元件中的该凸块或孔(301、302、303、401、403、408、410、412、414、415)的几何样式或布置内。
6.根据前述权利要求中任一项所述的存储元件，带有至少一个导电体，所述导电体的特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)配置为使其—单独地或与相应的接触元件或绝缘元件共同地—防止存储元件的不正确的组装。
7.根据前述权利要求中任一项所述的存储元件，带有至少一个导电体，所述导电体的特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)配置为使其—单独地或与相应的接触元件或绝缘元件共同地—在所述存储元件不正确组装时防止不正确的电接触。
8.根据前述权利要求中任一项所述的存储元件，带有至少一个导电体，所述导电体的布置或者特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)配置为使其—单独地或与相应的接触元件或绝缘元件共同地—在所述存储元件不正确组装时，导致已组装的存储块的形状与其规定形状存在明显偏差。
9.根据前述权利要求中任一项所述的存储元件，带有至少一个导电体，所述导电体的布置或者特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)配置为使其—单独地或与相应的接触元件或绝缘元件共同地—在存储元件组装为存储块时，支持或迫使所述存储元件规定的定位。
10.根据前述权利要求中任一项结合权利要求5所述的存储元件，其中在存储元件组装为存储块时，所述凸块和/或孔的形状和/或布置支持或迫使所述存储元件规定的定位。
11.一种用于由多个用于电能的存储元件制造存储块的方法，所述存储元件各自带有至少两个电极性相反的导电体(103、104)以用于引导存储在各存储元件内的能量，其特征在于，
a)所述存储元件与另外的同类存储元件组装为存储块，然后
b)全部或至少一些此存储元件的所述导电体(103、104)的至少一个的布置或形状设计在组装前已配置有特别的布置或形状设计元件(201、202、203、204、301、302、303、404、405、406、407、412、413)，所述布置或形状设计元件在将该存储元件组装为存储块时防止所述存储元件的极性反接。
12.根据权利要求11所述的制造存储块的方法，其中在组装时所述存储元件在存储块内的规定的定位通过全部或至少一些此存储元件的所述导电体(103、104)的至少一个的布置或形状设计支持。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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