CN103891004A - 蓄电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种优选用于电动车辆的蓄电设备(1)、特别是二次电池、尤其是高电压电池,其包括串接在一起的蓄电电解池(5)的至少一个叠层(3,4),其中相邻的蓄电电解池(5)的至少两个电解池极(18)优选通过至少一个电解池连接器(19,20)以导电的形式相互连接,其中至少一个电解池极(18)与电解池连接器(19,20)之间和/或至少一个电解池极(18)与至少一个汇流排之间和/或直接在两个电解池极(18)之间的连接由至少一个优选经表面冷压的铆接连接(21)形成。为了实现简单的生产,至少一个电解池连接器(19,20)具有U形剖面或Y形剖面。

Description

蓄电设备
本发明涉及一种蓄电设备,特别是一种二次电池,尤其是高电压电池,其优选用于电动车辆,包括:至少一个串接的蓄电电解池的叠层,其中相邻的蓄电电解池中的至少两个电解池极优选通过至少一个电解池连接器以导电的形式彼此连接,其中至少一个电解池极与电解池连接器和/或至少一个电解池极与至少一个汇流排之间和/或直接在两个电解池极之间的连接由至少一个优选经表面冷压的铆接连接形成。
高电压电池通常包括带有蓄电电解池的电池组,例如串接在一起的锂离子蓄电电解池,其中,电解池极通过电解池连接器相互电连接,所述电解池连接器通过激光焊接接头连接至电解池极。每个电池电解池的所述两个电解池极大多由于电化学材料属性而含有不同的材料,这产生了连接技术的问题。在频繁使用的激光焊接过程中,通常从电池的化学物(大多为Cu和Al)中伸出的电解池极层压片常常与附加的双金属电解池连接器(例如经过压缩处理的铝片或铜片)焊接在一起。直接焊接两种不同材料在技术上是特别复杂的,并对复杂的激光焊接过程带来了附加的问题,而这些问题在任何情况下均需要花费大量精力进行监视。
DEl02009035463A1公开了一种蓄电设备,其具有多个平面、大致为板状的单独的电池电解池。所述单独的电池电解池堆叠成一电解池组,并被电池壳体包围。所述单独的电池电解池是以平面框架设计的方式由金属板和一由绝缘材料制成的框架所形成的。
从WO2008/04875lA2中已知一种电池模块,其具有多个串接成为叠层的板状蓄电电解池,其中电解池被壳体覆盖。
WO2010/053689A2描述了一种具有壳体和多个彼此相邻布置的锂离子电解池的电池装置。导热、电绝缘的流体流过所述壳体以用于冷却的目的。
从WO2010/067944A1中已知一种蓄电设备,其具有相邻布置的蓄电电解池组,其中蓄电电解池采用冷却空气冷却。
DE2705050A1描述了一种电池配置,其具有至少一个包括正和负电池连接的原电池、以及一以螺旋形式卷绕成圆筒形状的正电极与负电极材料,其中所述电极材料之间与所述极的连接通过机械点接触连接来进行。
从DE102004003066A1中已知一种带有若干电解池容器的棱形蓄电电池,其中在每个电解池容器中容纳有板叠层。接触连接板分别沿板叠层之间的电解池容器的中间壁延伸,其中在中间壁上彼此相对的接触连接板通过中间壁以导电的方式相互连接,且板叠层与相关联的接触连接板之间的接触是通过焊接以导电方式连接的。接触连接板通过中间壁的连接被布置成经冷压的铆接连接。
WO2011/144372A1描述了一种锂离子电池电解池以及一种用于产生电池电解池端子的导电接触的方法,其中端子以导电的形式通过如铆接方法的连接方法相互连接。
DE102009046505A1中已知一种用于将一第一电池电解池的电池极连接到第二电池电解池的电池极的方法,其中电池极借助于铆接(也称为加压铆紧接或者铆紧或tox铆紧)被连接以用于以正和非正的方式产生导电接触。
本发明的目标是避免这些缺点,并简化上述类型的可再充电蓄电设备的生产。
这将在本发明中通过使至少一个电解池连接器具有U形剖面或Y形剖面的方式来实现。
至少一个电解池极与至少一个电解池连接器之间和/或至少一个电池极与至少一个汇流排之间和/或直接在两个电解池极之间的连接是通过至少一个例如经过冷压的铆接连接而成,其中优选每个铆接连接包括若干相邻布置的接头。接头可以以多个平行的行的形式布置,其中至少两个相邻布置的行的接头可以布置成相对于彼此偏移。接头可以有一圆形轮廓(如圆形或椭圆形)或有角的轮廓(如矩形或三角形)。在不具有切削部分的圆形轮廓的情况下,可以防止三轴形变状态、以及因此防止材料的撕裂。进一步地,相比于有角的轮廓,不具有尖锐边缘的圆形轮廓没有尖锐边缘更有利于镀层,且由于提升的防水性和气密性而更加耐腐蚀,这对电连接特别重要。气密性在电连接的情况下对提升抗老化和耐腐蚀性尤其重要。
此外,至少一个接头可具有一结构。材料的负荷可以通过对接头的结构、形状和/或布置的选择而最小化。例如,接头可布置成2×4的矩阵布置。
铆接连接可以在冷却或温暖或加热的状态下进行。
为了节省部件,可以规定:至少一个电解池连接器由相互连接的电解池极的电解池极形成。
然而,当用不同于电解池极的电解池连接器元件来形成至少一个电解池连接器时,获得特别的优点。单独的电解池连接器元件产生了附加的表面,这可以改善热交换。特别是,当电解池连接器元件包括带有部分平行的脚的U形剖面或Y形剖面时,由于电解池极的向上伸出的平行凸耳不必弯折,因此蓄电电解池可以保持非常低的机械载荷。电解池极的平行排列的凸耳在整个接合过程中保持相同的长度,因此多于两个的电解池极可以相互连接(例如,使用具有U形剖面和/或Y形剖面的若干电解池连接器元件)而不必后续使凸耳具有相同长度。此外,在铆接过程中,铆接工具能够对要铆接的部件正常地工作,因而没有向蓄电电解池引入剪切力。
在本发明的一个优选实施例中规定:将具有U形剖面和Y形剖面的电解池连接器以交替方式布置在相继的蓄电电解池之间。蓄电电解池的并行开关可利用带有U形电解池连接器(汇流排)来实现,其中两个蓄电电解池的两个同极电池分接头通过汇流排(U形汇流排)分别与具有相应相反极的两个另外的蓄电电解池连接。蓄电电解池的并行开关也可以直接通过相应的相反极来实现,其中两个蓄电电解池的同极电解池极被连接至相应相反极的另外的两个蓄电电解池(如1S2P:1x串联,2x并联)。通过电解池电压板的电解池电压分接附加地可用于电解池电压测量的测量分接。
在本发明一个特别优选的实施例中规定:相邻的蓄电电解池中的至少两个电解池极通过至少一个铆接连接而相互直接连接,并形成一个优选为Y形的电解池连接器。
铆接连接以气密的方式被密封,从而产生长期的抗腐蚀连接。至少一个电解池极可以包括一电镀层、优选镍涂层。铆接连接的一个优点是其对所用材料的电镀不敏感。
在铆接(加压铆紧、铆紧、TOX铆紧)中,两个或更多个片材通过阳模和阴模在本质上塑性地变形,从而产生片材之间的互锁连接。在电解池片材的连接期间,根据所选择的开关的类型,它们可在一个工作过程内彼此连接(例如,带有电解池连接器和电解池电压监视电缆的两个相应蓄电电解池的两个串联片材或3或4个并联片材),其中多个接头(铆接点)可通过同时使用多个工具放置在一个电解池极包(电解池极组)或若干电解池极包上。
在材料的铆接期间,较硬的材料应始终在铆接工具的阳模侧对齐而较软的材料在阴模侧对齐。较软的材料可以更大程度地变形,使得接头的外侧区域产生良好的变形并且产生牢固的连接。
多个接头实现了高的电流承载能力。
铆接连接允许电解池极与不同材料进行简单接触(例如,铜到铝,或相反)而无需附加的部件。此外,使非金属材料到导电合金以及到非金属材料的连接是可能的。
至少一个电解池极可以连接到至少一个电压分接元件,优选借助于铆接连接。例如,为了实现电压分接,电压分接元件可以被互铆,所述电压分接元件被布置成小板并且承载至少一个用于电解池电压分接的电缆。此外,用于监视单元和/或热传感器等的连接同样可以被互铆。汇流排可以同时充当电解池电压分接小板。
由于接头的位置与在例如激光焊接中的部件定位相比允许更高程度地分散,因此能达到更高的公差补偿水平。电解池极和蓄电电解池,尤其是密封接缝电解池(如袋状电池),并不需要求在窄公差带内生产。
至少两个电解池极可以具有不同的厚度,其中优选至少一个电解池极可以包括几个相互连接的电解池极层。
尤其是对于大部件数目而言,通过采用平行的多个工具同时铆接若干接头,可以实现简单且成本效率高的生产,其中仅仅需要检查容易控制的如材料壁厚、压力等非常少的影响变量。此外,至少一个变形和/或切割步骤(切割成一定大小,弯曲等)还可以在铆接过程中同时执行。
特别是在并行接合的情况下,为了在连接过程中防止短路或电流损耗,应使用不导电的接合工具。
铆接连接的一大优点是接头可以通过视觉进行检查。其相比于热连接如焊接或钎焊过程,另一的优点是没有向蓄电电解池引入热量。同时也防止了向蓄电电解池引入力。
特别有利的是,至少有一铆接连接被布置在一冷却空气通道中,其中铆接连接优选包括伸入冷却空气通道的冷却空气流中的至少一个接头。伸出的接头导致与冷却相关的表面积增加(例如在电解池极的直接空冷却的情况下)。伸出的接头附加地以增加湍流的方式作用,这对空气冷却期间的热传递产生了有利效果。通过有效利用部件,蓄电设备的体积能量密度因而得到提升。冷却效果可以通过选择接头的结构、形状和/或布置以及接合方向得以优化。
在一些安装情形中,可有利地在电解池极上放置带有向下开口的脚的U形电解池连接器,使得跨越电解池极的区域与脚相比与蓄电电解池分隔更远。该跨越两个电解池极的区域能够防止来自上方的铆压。为了仍能采用铆接工具,有利的是,该U形电解池连接器能够在跨越至少两个电解池极的区域中包括至少一个安装开口,其中优选将铆接连接布置在安装开口与蓄电电解池之间。铆接钳可从上面穿过安装开口被引入并且铆接连接的所需的铆接点可以被放置。
本发明适用于一次电池、二次电池、燃料电池和电容器以及它们的组合。
本发明将在下面通过参考附图进行说明,其中:
图1以从上方的斜视图示出了根据本发明的蓄电设备;
图2以沿图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图示出了蓄电设备;
图3以正视图示出了蓄电设备;
图4以从下面的斜视图示出了蓄电设备;
图5以斜视图示出了蓄电设备的蓄电设备模块;
图6以从下面的视图示出了该蓄电设备模块;
图7以斜视图示出了蓄电电解池的叠层;
图8以侧视图示出了该叠层;
图9以斜视图示出了蓄电设备模块的蓄电电解池的叠层;
图10以沿图9中的X-X线的剖视图示出了蓄电电解池的叠层;
图11以类似于图10的剖视图示出了该叠层的细节。
图12至图14以斜视图示出了不同的实施方案中的叠层的细节;
图15以斜视图示出了另一实施例中的叠层;
图16以斜视图示出了另一实施例中的叠层的细节;
图17以斜视图示出了另一实施例中的叠层;
图18示出了该叠层的细节;
图19以斜视图示出了铆接连接;
图20示出了第一实施例中的铆接连接的接头;
图21示出了第二实施例中的铆接连接的接头;以及
图22以剖视图示出了图20中的接头的细节。
存储设备1,其由例如二次电池构成,包括实施例中的7个蓄电设备模块2,其中每个蓄电设备模块2包括夹紧的蓄电电解池5的两个叠层3、4,所述蓄电电解池5彼此相邻布置。每个蓄电设备模块2的叠层3、4布置在两个刚性结构的波浪形板6之间,波浪形板6由金属如铝或者塑料制成,其中所述板6可以由模铸件来形成的。板6本身夹在蓄电设备1的前侧和后侧的两个支撑板7、8之间,其中前侧的支撑板7通过一钳紧螺钉9紧密连接到后侧的支撑板8。钳紧螺钉9分别位于板6的区域中。板6与支撑板7、8一起形成了蓄电设备模块2的支撑框架10。支撑板7、8包括开口以保持重量尽可能低。如在堆叠方向y上所示,钳紧螺钉9之间所定义的距离保证了蓄电电解池5以正确的定位和特定的预拉伸被安装,所述预拉伸在蓄电设备1在运行寿命中基本保持不变。由泡沫材料制成的相应的弹性绝缘层6a布置在板6和相邻的蓄电电解池5之间,该层使压力能够均匀和周密的分布。
蓄电设备1通过底板11在底部被密封。
蓄电设备1加上支撑框架10布置在壳体12中,其中冷却空气的流动路径布置在壳体12和蓄电设备1之间。引流区域13合并到壳体基底12a中以用于引导空气的流动,这如图2和图4所示。
每个蓄电电解池5均由一塑料盖14封闭,其中所述塑料盖14包括沿窄侧5a的突出的密封接缝16以用于电解池的中心平面15的区域中的大致密封。在两个相邻的蓄电电解池5的密封接缝16之间开出一个相应的腔17。
为了节省空间,每个蓄电设备模块2的两个相邻布置的叠层3、4以相互偏移且重叠的方式来布置。偏移V大约为蓄电电解池5的厚度D的一半。一个叠层3、4的蓄电电解池5的密封接缝16伸入了另一的叠层4、3的两个相邻蓄电电解池5的密封接缝16之间开口所开出的腔17中。因而该腔17可以通过容纳密封接缝16的一部分而被至少部分地应用。这对的内置空间尺寸以及体积能量密度具有非常有利的效果。两个叠层3、4之间的偏移V确保板6在蓄电设备1的纵向中心平面1a的区域中形成了台阶24。
电解池极18在上窄侧5a从塑料盖14伸出,该电解池极是通过U形和Y形电解池连接器19、20彼此连接。例如由单独的电解池连接器元件ZV形成的电解池连接器19、20与电解池极18之间的连接可以在铆接过程中设置成铆接连接21,该铆接连接包括一个或若干个接头21a。这通过相邻布置的多个接头而允许特别高的电流承载能力,并且基于接头以气密的形式被密封而允许长期耐腐蚀的连接,以及电解池极18与不同材料的的简单连接(铜到铝和相反),而不需额外的部件。2至4个片材可以借助于铆接过程相互电连接,其中铜、铝和钢材料特别适合于0.1mm-0.5mm的壁厚。电解池电压监视电缆22可选地在铆接过程中在一个工作步骤中利用电解池连接器19、20例如借助于上面配备有电缆的电解池电压小板同时连接至电解池极18。对于相同的总厚度可以采用相同工具。由于铆接连接21的接头21a的位置允许比例如激光焊接更加分散,因此获得较高的公差补偿水平。针对大工件数目,可以通过使用并行和多种工具实现简单并且具有成本效益的生产,其中仅存在少数的易于控制的影响变量如材料壁厚,压力等。由于伸入冷却空气通道27的接头21a,蓄电设备1的散热表面增大了,这对于电解池极18的直接空气冷却尤其重要。伸出的接头21a同样有助于增加湍流,这尤其提升了空气冷却期间的热传输。通过有效利用整体空间,接头21a由于其对冷却所具有的积极作用也有助于提升体积能量密度。
为了达到特别良好的体积能量密度,有必要将蓄电电解池5定位得尽可能接近彼此。为了这个目的,尽可能薄的热和电绝缘层23以例如箔结构的形式被布置蓄电电解池5之间,以防止相邻的蓄电电解池5之间在热过载期间出现多米诺效应。
空腔17同时形成冷却空气通道26、27。空腔17在两个叠层3、4之间的重叠部25的区域、即蓄电设备1的纵向中心平面1a的区域中形成第一冷却空气通道26,该冷却空气通道布置在所述的蓄电设备1的垂直轴z的方向上。密封接缝16形成用于空气流动的引流表面和散热表面。在电解池极18的区域中,第二冷却空气通道27由蓄电电解池5上侧的腔体17形成在与垂直轴z成法向并且与堆叠方向y成法向的的横轴x的方向上。
所述第一和第二冷却空气的通道26、27是用于冷却所述蓄电设备1的闭合冷却空气回路28的一部分,其中所述冷却空气回路28包括至少一个冷却空气风扇29和至少一个热交换器30。从冷却空气风扇29和热交换器30到达,冷却空气被供给到壳体12的在蓄电设备1的后侧和/或上侧的支撑板9的区域中或在电解池极18的区域中。该冷却空气流流经所述第二冷却空气的通道27并冷却电解池极18和电解池连接器19、20。冷却空气的至少一部分随后到达第一冷却空气通道26,其将冷却空气相对于垂直轴z向下引导。气流流过所有中间空间和腔17并消除了产生的热量。剩余的冷却空气也在蓄电设备1前侧的支撑板8与壳体12之间流动,到达壳体12的壳体底部12a,在那里被引流表面13引导至车辆的纵向中心平面ε并汇集于此。冷却空气然后被冷却空气风扇吸入并在热交换器30中冷却,然后被再次提供给在闭合冷却回路28中的蓄电设备1。
图12示出了叠层3的剖视图,其中两个相邻的蓄电电解池20的电解池极(电池分接头)18互相导电串联连接,所述电解池极承担了电解池连接器20的功能。电解池连接器20是由电解池极18本身形成的,所述电解池极18以Y形弯曲到一起并通过铆接连接21彼此连接。两个电解池极18与小板状的电压分接元件31铆接在一起。电解池极18或电池避雷器连接到相邻的蓄电电解池5的相反极。
图13和14示出了蓄电电解池5的相应并联连接的实施例,其中两个同极电解池极18可以与相反极的另外两个蓄电电解池5以及电压分接元件31连接在一起。
图15和16示出了蓄电电解池5的叠层3的另一实施例,其中所述蓄电电解池5由U形电解池连接器19或汇流排彼此连接。两个蓄电电解池5的同极电解池极18通过U形电解池连接器19(汇流排)与具有相反极的另外的蓄电电解池5连接。所述汇流排可同时用作电压分接元件。
如图15所示,U形电解池连接器也可以提供连接电池监视测量线的可能性。在图15中,电压分接元件31被示为是设置在U形剖面的分接头以用于具有电缆22的分接连接器。作为插头式连接的替代,其也可以提供与线的焊接。此外,分接头的连接可以通过电阻焊接、超声波紧凑焊接或通过分接头上的螺纹接头来形成。
电解池监视测量线在具有锂电池的电流能量储存电解池中从每个蓄电电解池5被引到监视单元中。该监视单元测量单独的电池电压。其在大多数情况下还能够平衡电解池电压失衡。
图16示出了借助于互铆电压分接元件31来连接电池监视测量线的另一可能性。
图17和18示出了具有U形电解池连接器19的实施例,所述U形电解池连接器19以相反顺序置于电解池极18上,即脚19a向下打开。为了使铆接工具能应用于电解池极18,安装开口35设置在U形电解池连接器19的跨越电解池极18的带状区域19b中,该安装开口用于引入铆接钳和从而执行铆接连接21。
图19示出了具有圆形接头21a的两个偏移行的铆接连接21。此例中带有最低热量损失的足够的电流监视的最低要求是4个接头21a。布置以两行偏移的8个接头21a被布置以用于足够的机械稳定性并改善传输电阻。可能作用于图19的下方的剥离应力被底部的行所截取,使得第二行不会受到任何机械应力,并且因此电导率也不会受到损害。
图20示出了具有大致圆形布局的铆接连接21的示例。另一方面,在图21中示出了具有矩形布局的铆接连接21。由于其耐腐蚀性、防水性和气密性、还有保护涂层的布置的属性、以及通过成形获得的材料的相对大的表面连接,优选供用作电连接的铆接连接21的圆形布局。
利用打开的阴模32的单步铆接的过程包括以下步骤(见图22):
1.在该方法的第一部分,重叠的片材A、B被阳模33塑性变形并压入阴模的腔中。通常被划分成两个或四个部分的阴模的壁34保持闭合。
2、一旦底部片材A接触到砧座35、即阴模的腔的底部,该材料将横向流动形成一个蘑菇形接头21a。在这个阶段中,阴模的壁34是按照箭头P在底板(图中未以进一步细节示出)上以滑动的方式向外压。在阳模33收缩以及工件去除后,阴模的壁34再次关闭,其中它们被弹簧力压缩。
此过程产生了接合材料的底切部C1(参见附图22)。该底切部C1、喉部宽度S1、剩余底部厚度ST是连接质量的特征。铆接过程的结果是视觉上吸引人的、稳健的以及可再现的连接。
为了达到良好的铆接连接21,较硬材料B应始终与阳模侧对齐而较软材料A与阴模32的砧座35对齐。较软材料A可以很大程度的变形,使得发生处于外部的“底部”的良好变形以及产生稳健的铆接连接21。
本发明是基于由二次电池形成的蓄电设备1来描述的。该蓄电设备1同样可以由一次电池、燃料电池或电容器形成。

Claims (22)

1.一种优选用于电动车辆的蓄电设备(1)、特别是二次电池、尤其是高电压电池,包括串接在一起的蓄电电解池(5)的至少一个叠层(3,4),其中相邻的蓄电电解池(5)的至少两个电解池极(18)优选通过至少一个电解池连接器(19,20)以导电的形式相互连接,其中至少一个电解池极(18)与电解池连接器(19,20)之间和/或至少一个电解池极(18)与至少一个汇流排之间和/或直接在两个电解池极(18)之间的连接由至少一个优选经表面冷压的铆接连接(21)形成,其特征在于,至少一个电解池连接器(19,20)具有U形剖面或Y形剖面。
2.根据权利要求1所述的蓄电设备(1),其特征在于,铆接连接(21)包括若干相邻布置的接头(21a)。
3.根据权利要求2所述的蓄电设备(1),其特征在于,接头(21a)布置成若干行,所述行彼此相叠布置并优选以相互偏移的方式布置。
4.根据权利要求1-3之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,铆接连接(21)的至少一个接头具有圆形、椭圆形、矩形或三角形的平面视图。
5.根据权利要求1-4之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个铆接连接(21)以气密的方式密封。
6.根据权利要求1-5之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个电解池极(18)和借助于铆接连接(21)连接连接到所述电解池极(18)的至少一个电解池连接器(19,20)包括多种金属材料。
7.根据权利要求1-6之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个电解池连接器(19,20)由相互相连的电解池极(18)的电解池极形成。
8.根据权利要求1-7之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个电解池连接器(19,20)是由不同于电解池极(18)的电解池连接器元件(ZV)形成的。
9.根据权利要求1-8之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个电解池连接器(19,20)包括两种不同的金属材料。
10.根据权利要求1-9之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,具有U形剖面和Y形剖面的电解池连接器(19,20)以交替方式布置在相继的蓄电电解池(5)之间。
11.根据权利要求1-10之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,相邻蓄电电解池(5)的两个两个电解池极(18)通过至少一个铆接连接(21)直接相互连接,且优选形成Y形电解池连接器(19)。
12.根据权利要求1-11之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个铆接连接(21)被布置在冷却空气的通道(27)中。
13.根据权利要求12所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个铆接连接(21)包括至少一个伸入冷却空气通道(27)的冷却空气流中的接头(21a)。
14.根据权利要求12或13所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个铆接连接(21)的至少一个接头(21a)被布置为产生湍流。
15.根据权利要求1-14之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,具有至少一个电解池极(18)的至少一个电解池电压监视电缆(22)也借助于铆接连接(21)以导电的形式连接。
16.根据权利要求1-15之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,蓄电设备(1)为一次电池、二次电池、电容器或燃料电池。
17.根据权利要求1-16之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个蓄电电解池(5)由袋状电池形成。
18.根据权利要求1-17之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少两个电解池极(18)具有不同的厚度,其中优选至少一个电解池极(18)包括相互连接的不同电解池极层。
19.根据权利要求1-18之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个电解池极(18)具有电镀层、优选镍涂层。
20.根据权利要求1-19之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个电压分接元件(31)优选借助于铆接连接(21)连接至至少一个电解池极(18)。
21.根据权利要求20所述的蓄电设备,其特征在于,电压分接元件(31)在铆接连接(21)的整个区域中延伸。
22.根据权利要求1-21之一所述的蓄电设备(1),其特征在于,至少一个优选为U形的电解池连接器(19)在跨越至少两个电解池极(18)的带状区域(19b)中包括至少一个安装开口(35),其中铆接连接(21)优选布置在安装开口(35)与蓄电电解池(5)之间。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106935927A (zh) * 2015-10-07 2017-07-07 三星Sdi株式会社 电池模块和包括其的车辆
CN107112577A (zh) * 2014-12-18 2017-08-29 雷诺两合公司 基本电池单元模块和用于存储电能的设备
CN112840502A (zh) * 2018-11-29 2021-05-25 宝马股份公司 具有调温装置的高压电池以及车辆
CN114447510A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 大众汽车股份公司 电池模块

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20140043502A (ko) * 2011-08-03 2014-04-09 에어 프로덕츠 앤드 케미칼스, 인코오포레이티드 이온성/이온발생 빗모양 코폴리머 조성물 및 이를 함유하는 퍼스널 케어 제품
FR3011130A1 (fr) * 2013-09-24 2015-03-27 Valeo Systemes Thermiques Systeme de refroidissement de batterie d'accumulateurs
DE102013020942A1 (de) * 2013-12-12 2015-06-18 Daimler Ag Verfahren zur Wartung, Reparatur und/oder Optimierung einer Batterie und Batterie mit einer Anzahl von elektrisch miteinander verschalteten Einzelzellen
AT515298B1 (de) 2014-01-31 2015-08-15 Avl List Gmbh Verbindungselement zum Kontaktieren von zumindest einem Zellpol einer Batteriezelle
DE102014205522B3 (de) 2014-03-25 2015-08-27 Magna Steyr Battery Systems Gmbh & Co Og Verfahren zum Verbinden mehrerer galvanischer Zellen mit Zellverbinder
AT515783B1 (de) 2014-06-06 2015-12-15 Avl List Gmbh Verfahren zur fertigung eines elektrischen energiespeichers
JP6442975B2 (ja) * 2014-10-22 2018-12-26 株式会社Gsユアサ 端子間接続体及び蓄電装置
CN105789502A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 比亚迪股份有限公司 一种电池模块外壳及其制备方法以及电池模组、电池包和电动汽车
CN105789500A (zh) * 2014-12-23 2016-07-20 比亚迪股份有限公司 电池的外壳及其制备方法以及电池、电池组、电池包和电动汽车
DE102016106835B3 (de) * 2016-04-13 2017-06-29 Peter Fischer Busbar mit einer Mehrzahl von Filmkondensatoren
JP6762156B2 (ja) * 2016-07-15 2020-09-30 株式会社エンビジョンAescジャパン 組電池及び組電池の製造方法
DE102016011787A1 (de) 2016-09-30 2017-04-06 Daimler Ag Zellblock für eine Kraftfahrzeugbatterie mit einem in dem Zellblock ausgebildeten Matrizenelement
DE102017203321A1 (de) * 2017-03-01 2018-09-06 Audi Ag Baukastensystem für Traktionsbatterien von Kraftfahrzeugen
DE102017211263A1 (de) 2017-06-19 2018-12-20 Robert Bosch Gmbh Akkupackvorrichtung
DE102020108699A1 (de) 2020-03-30 2021-09-30 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Speichereinrichtung zum Speichern von elektrischer Energie für ein Kraftfahrzeug
DE102020003886A1 (de) * 2020-06-29 2020-10-15 Daimler Ag Verfahren und Vorrichtung zum Bereitstellen einer Batterie für ein elektrisch betreibbares Kraftfahrzeug
KR20220012037A (ko) * 2020-07-22 2022-02-03 주식회사 엘지에너지솔루션 전극 리드와 전압 센싱부재 간의 연결을 단순화한 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5709965A (en) * 1994-04-13 1998-01-20 Saft Electrical interconnection system for electrochemical generators and batteries
DE202005013220U1 (de) * 2005-08-19 2005-12-22 Wagon Automotive Gmbh Blechformteil mit Durchsetzfügeverbindungen
US20100210153A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Stephan Mazingue-Desailly Device and method for connecting at least two electric terminals
CN101952996A (zh) * 2009-01-12 2011-01-19 A123系统公司 用于电池组系统的双金属母线跳线和相关的焊接方法
US20110020694A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery pack having welded cell tab and interconnect assembly
WO2011054586A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur verbindung eines batteriepols an einer ersten batteriezelle mit einem batteriepol an einer zweiten batteriezelle sowie batterie mit miteinander verbundenen batteriezellen und batteriesystem

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4049882A (en) 1976-02-11 1977-09-20 Union Carbide Corporation Battery assembly
JP2625041B2 (ja) * 1991-03-12 1997-06-25 日本碍子株式会社 高温電池装置
DE102004003066B4 (de) 2004-01-21 2008-01-03 Varta Automotive Systems Gmbh Prismatischer Akkumulator und Verfahren zur Herstellung desselben
JP5078282B2 (ja) * 2006-05-31 2012-11-21 三洋電機株式会社 組電池
US7531270B2 (en) 2006-10-13 2009-05-12 Enerdel, Inc. Battery pack with integral cooling and bussing devices
JP4710954B2 (ja) * 2008-10-14 2011-06-29 トヨタ自動車株式会社 端子部材および端子部材の製造方法
US20100104927A1 (en) 2008-10-29 2010-04-29 Scott Albright Temperature-controlled battery configuration
KR100937897B1 (ko) 2008-12-12 2010-01-21 주식회사 엘지화학 신규한 공냉식 구조의 중대형 전지팩
DE102009035463A1 (de) 2009-07-31 2011-02-03 Daimler Ag Batterie mit einer Vielzahl von plattenförmigen Batteriezellen
DE102010029011A1 (de) * 2010-05-17 2011-11-17 Sb Limotive Company Ltd. Lithium-Ionen-Batteriezelle sowie Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitfähigen Kontaktierung von Terminals von Batteriezellen
US9385360B2 (en) * 2010-08-10 2016-07-05 GM Global Technology Operations LLC Integrated stackable battery

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5709965A (en) * 1994-04-13 1998-01-20 Saft Electrical interconnection system for electrochemical generators and batteries
DE202005013220U1 (de) * 2005-08-19 2005-12-22 Wagon Automotive Gmbh Blechformteil mit Durchsetzfügeverbindungen
CN101952996A (zh) * 2009-01-12 2011-01-19 A123系统公司 用于电池组系统的双金属母线跳线和相关的焊接方法
US20100210153A1 (en) * 2009-02-13 2010-08-19 Stephan Mazingue-Desailly Device and method for connecting at least two electric terminals
US20110020694A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Gm Global Technology Operations, Inc. Battery pack having welded cell tab and interconnect assembly
WO2011054586A1 (de) * 2009-11-06 2011-05-12 Sb Limotive Company Ltd. Verfahren zur verbindung eines batteriepols an einer ersten batteriezelle mit einem batteriepol an einer zweiten batteriezelle sowie batterie mit miteinander verbundenen batteriezellen und batteriesystem

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107112577A (zh) * 2014-12-18 2017-08-29 雷诺两合公司 基本电池单元模块和用于存储电能的设备
CN106935927A (zh) * 2015-10-07 2017-07-07 三星Sdi株式会社 电池模块和包括其的车辆
CN112840502A (zh) * 2018-11-29 2021-05-25 宝马股份公司 具有调温装置的高压电池以及车辆
CN112840502B (zh) * 2018-11-29 2024-05-10 宝马股份公司 具有调温装置的高压电池以及车辆
CN114447510A (zh) * 2020-10-30 2022-05-06 大众汽车股份公司 电池模块

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Publication number Publication date
JP2014524107A (ja) 2014-09-18
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