CN104871338A - 储能电芯和用于制造储能电芯的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是构造为锂离子蓄电池的储能电芯(1)，其包括壳体(2)、密封地闭合壳体(2)的盖(3)、至少一个设置在壳体(2)中的具有正的集流器(5)和负的集流器(6)的电化学元件(4)，其中，壳体(2)包括与盖(3)对置的底部(9)和将盖(3)与底部(9)连接的罩面(10)，其中，盖(3)装入壳体(2)中，使得盖(3)的一圈侧面(11)被壳体(2)的罩面(10)覆盖，其中，盖(3)与罩面(10)焊接，并且其中，在罩面(10)处构造有至少一个用于支撑盖(3)的隆起部(13)，和/或其中，盖(3)与罩面(10)夹紧。

Description

储能电芯和用于制造储能电芯的方法
技术领域
本发明涉及一种特别是构造为锂离子蓄电池的储能电芯和一种用于制造该储能电芯的方法。储能电芯优选用在车辆中。在车辆中，储能电芯特别是用于通过电动马达驱动车辆。
背景技术
前述的储能电芯通常具有硬壳。硬壳由壳体和密封地闭合壳体的盖组成。在壳体的内部中存在有例如构造为电极卷(Elektrodenwickel)的电化学元件。电化学元件具有两个集流器，集流器穿过盖引导到储能电芯的表面处。盖通常与壳体焊接在一起。将焊缝设置在盖和壳体之间相对成本较高，因为焊缝必须非常精确地设置，以使其不会在侧向突出超过壳体。通常储能电芯中的多个组成储能模块。在此，储能电芯没有间隙地彼此串联。当焊缝在侧向突出超过壳体边缘时，各个储能电芯不能精确地彼此串联。此外，突出的焊缝可能导致在两个相邻的储能电芯之间的意外接触。
发明内容
在根据本发明的具有权利要求1所述特征的储能电芯中，将用于在盖和壳体之间密封地进行连接的焊缝设置到盖的一圈侧面和壳体的罩面之间的缝隙中。因此，盖不是安放到壳体上而是装入壳体中。由此，焊缝不会在侧向突出。为了简化装配和焊接工艺，根据本发明将盖固定在壳体中。通过将盖支撑在隆起部上和/或通过将盖夹紧在壳体中进行这种固定。根据本发明的储能电芯可成本低廉地制造并且在盖和壳体之间引起稳固且密封的连接。在此，通过避免焊缝突出可在储能电芯之间不出现短路的情况下密封地将储能电芯中的多个彼此堆叠起来。在盖和壳体之间的密封且工艺可靠的连接引起储能电芯的提高的使用寿命或很低的故障率。该优点通过根据本发明的特别是构造为锂离子蓄电池的储能电芯实现。储能电芯包括壳体、密封地闭合壳体的盖和至少一个设置在壳体中的电化学元件。电化学元件特别是构造为电极卷。在电化学元件处存在有正的集流器和负的集流器。壳体包括底部。底部与盖相对地设置。在底部和盖之间构造有壳体的罩面。罩面特别是与底部制成一体。盖装入壳体中，使得盖的一圈侧面被壳体的罩面覆盖。如果盖例如构造为矩形，则一圈侧面由四个单独的面组成。在盖的侧面和罩面之间插入焊缝。在罩面处构造有至少一个隆起部。隆起部用于支撑盖。作为隆起部的附加或替代，将盖与罩面夹紧。通过该隆起部和/或夹紧将盖相对于罩面固定，使得在后续处理(例如将盖与罩面焊接)中盖不向内滑落。在此，至少一个隆起部向内延伸。
从属权利要求说明了本发明的优选的改进方案。
优选地规定，至少一个隆起部由皱状部(Sicke)形成。皱状部构造在罩面中。由此，通过罩面的简单的变形制造隆起部。
有利的是，在罩面的至少两个相对而置的部位处设置隆起部，使得盖可靠地放置并且不能滑落。
优选整个周边地围绕盖设置焊缝，使得盖密封地与壳体连接。壳体和盖优选由金属制成。
壳体的罩面具有上部边缘。罩面的上部边缘优选朝盖弯折。边缘特别是沿着罩面的整个周边朝盖弯折。通过罩面的边缘的弯折使在盖的侧面和壳体的罩面之间的缝隙尽量向内移动。由此在壳体的侧向有效地避免了焊缝突出。将盖支撑在隆起部上和/或将盖夹紧防止了在弯折边缘期间盖的滑落。
储能电芯优选包括与正的集流器连接的正的电流输出端(Stromabgriff)和与负的集流器连接的负的电流输出端。正的电流输出端和负的电流输出端优选位于壳体的外表面或盖的外表面上。特别有利地规定，正的电流输出端和负的电流输出端设置在盖上。由此，电流从两个集流器穿过盖传导到两个电流输出端。
优选地规定，电化学元件通过集流器中的至少一个固定在盖处。特别是两个集流器固定在盖处，使得电化学元件悬挂在盖处并且可与盖一起推入壳体中。
带有盖的壳体优选构造为棱柱形。棱柱形的形状允许多个储能电芯彼此紧密地串联成储能电芯模块。特别有利地选择方形的形状。盖形成棱柱形或方形形状的面。
此外，本发明包括一种用于制造储能电芯的方法。该方法包括以下步骤：(i)提供带有底部和与底部固定地连接的罩面的壳体，(ii)将具有正的集流器和负的集流器的电化学元件装入壳体中，(iii)装入盖，其中，盖的一圈侧面被壳体的罩面覆盖，(iv)将焊缝设置在盖的一圈侧面和罩面之间。在设置焊缝之前盖已经固定在罩面中。为此，在罩面处构造有至少一个隆起部。盖放在至少一个隆起部上。作为隆起部的替代或附加而规定，在设置焊缝之前将盖与罩面夹紧。
通过在设置焊缝之前将盖固定在罩面中，可将罩面的边缘向内、即朝向盖弯折。在弯折边缘的情况下盖不会滑落，因为盖由于其夹紧和/或由于至少一个隆起部而被固定。
为了将盖夹紧在罩面中，特别优选地规定，在装入之前使盖弯曲。在装入盖期间或装入盖之后盖发生变形、特别是完全弯曲。通过盖的变形，盖借助于其固有应力夹紧在壳体的罩面中。
根据本发明的储能电芯的从属权利要求和在根据本发明的储能电芯的范围中介绍的有利的设计方案相应有利地应用于根据本发明的方法。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明的两个实施例。其中：
图1示出了根据本发明的根据两个实施例的在打开状态下的储能电芯，
图2示出了根据本发明的根据第一实施例的储能电芯的示意性的细节，以及
图3示出了根据本发明的根据第二实施例的储能电芯的示意性的细节。
具体实施方式
借助图1针对两个实施例说明了根据本发明的储能电芯1的总体结构。在所有实施例中，相同的或功能相同的构件设有相同的附图标记。
根据图1，储能电芯包括壳体2。壳体2也称为罐。壳体2借助于盖3闭合。盖3也称为盖板。在壳体2中设置有构造为电极卷的电化学元件4。电化学元件4在本实施例中为锂离子蓄电池。
电化学元件4包括正的集流器5和负的集流器6。两个集流器5、6固定在盖3的内侧处。两个集流器5、6穿过盖3向外引导。在盖外侧12上设置有正的电流输出端7和负的电流输出端8。两个电流输出端7、8构造为螺旋式端子。
壳体2为方形并且由底部9和罩面10组成。相应于方形的形状，罩面10具有四个单独的面。盖3与底部9对置。
图1示出了储能电芯1的部分地打开的状态。在装配过程中，电化学元件4通过两个集流器5、6与盖3连接。将由盖3和电化学元件4组成的单元推入到壳体2中，使得盖3闭合壳体2。在壳体2和盖3之间的缝隙14(参见图2和图3)中设置焊缝。
盖3具有一圈侧面11。此外，在盖3处限定有盖外侧12。在盖外侧12上存在有两个电流输出端7、8。盖外侧12特别是垂直于一圈侧面11。一圈侧面11与壳体2的罩面10的内侧对置。
图2以示意性的简化的视图示出了根据第一实施例的储能电芯1。为了简化图示，隐去了在盖12上的电流输出端7、8。可以看到，在罩面10处构造有隆起部13。隆起部13由皱状部形成。装入到壳体2中的盖3放在隆起部13上。
图3以示意性的简化的视图示出了根据第二实施例的储能电芯1的一部分。在第二实施例中同样设置有隆起部13作为用于盖3的支撑。此外，在第二实施例中盖13夹紧在壳体2中。为此，盖3首先向外拱曲。通过沿所示的方向16作用到盖3上的力使盖3完全弯曲。通过盖3的完全弯曲，盖3夹紧在壳体2中。
为了将盖3固定在壳体2中，也可仅使用两个变型方案中的一个，即，使用隆起部13或者使盖3夹紧。
此外，图3示出了罩面10的上部边缘15。在借助于隆起部13和/或借助于夹紧将盖3固定在壳体2中之后，使边缘15向内、即朝向盖3弯折。
通过弯折边缘15使在一圈侧面11和罩面10之间的缝隙14向内移动。在缝隙14中设置焊缝以用于将盖3与壳体2连接。在此，焊缝尽量向内，从而避免焊缝的侧向的突出。
根据本发明，在边缘15变形期间盖3不会滑落，因为盖3放在隆起部13上和/或夹紧在壳体2中。

Claims (10)

1.一种储能电芯(1)，其特别是构造为锂离子蓄电池，所述储能电芯包括
-壳体(2)，
-密封地闭合所述壳体(2)的盖(3)，
-至少一个设置在所述壳体(2)中的具有正的集流器(5)和负的集流器(6)的电化学元件(4)，
-其中，所述壳体(2)包括与所述盖(3)对置的底部(9)和将所述盖(3)与所述底部(9)连接的罩面(10)，
-其中，所述盖(3)装入所述壳体(2)中，使得所述盖(3)的一圈侧面(11)被所述壳体(2)的罩面(10)覆盖，
-其中，所述盖(3)与所述罩面(10)焊接，并且
-其中，在所述罩面(10)处构造有至少一个用于支撑所述盖(3)的隆起部(13)，和/或其中，所述盖(3)与所述罩面(10)夹紧。
2.根据权利要求1所述的储能电芯，其特征在于，所述隆起部(13)由在所述罩面(10)中的皱状部形成。
3.根据上述权利要求中任一项所述的储能电芯，其特征在于，在所述罩面(10)的至少两个对置的部位处分别构造有至少一个隆起部(13)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的储能电芯，其特征在于，所述盖(3)在整个周边上与所述罩面(10)焊接。
5.根据上述权利要求中任一项所述的储能电芯，其特征在于，所述罩面(10)的边缘(17)朝向所述盖(3)弯折。
6.根据上述权利要求中任一项所述的储能电芯，其特征在于，在所述壳体(2)的外表面或所述盖(3)的外表面上的与所述正的集流器(5)连接的正的电流输出端(7)，和在所述壳体(2)的外表面或所述盖(3)的外表面上的与所述负的集流器(6)连接的负的电流输出端(8)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的储能电芯，其特征在于，所述电化学元件(4)通过所述集流器(5、6)中的至少一个集流器固定在所述盖(3)处。
8.一种用于制造特别是构造为锂离子蓄电池的储能电芯(1)的方法，其包括以下步骤：
-提供具有底部(9)和与所述底部(9)固定地连接的罩面(10)的壳体(2)，
-将具有正的集流器(5)和负的集流器(6)的电化学元件(4)装入所述壳体(2)中，
-装入盖(3)，其中，所述盖(3)的一圈侧面(11)被所述壳体(2)的罩面(10)覆盖，
-在所述盖(3)的一圈侧面(11)和所述罩面(10)之间设置焊缝(16)，
-其中，在所述罩面(10)处构造有至少一个隆起部(13)，并且所述盖(3)放到所述至少一个隆起部(13)上，和/或
-其中，在设置焊缝之前将所述盖(3)与所述罩面(10)夹紧。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在设置焊缝之前将所述罩面(10)的边缘(17)朝向所述盖(3)弯折。
10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，其特征在于，在装入之前使所述盖(3)弯曲，其中，在装入期间或装入之后在所述盖(3)中的弯曲部发生变形，使得所述盖(3)与所述罩面(10)夹紧。
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