CN105900264B - 电化学蓄电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电化学蓄电池，其包括至少一个壳体、至少一个设置在所述壳体中的电化学电池以及至少两个用于电接触蓄电池的电连接端子，其中连接端子中的至少一个由至少两个相互连接的、不同的金属或金属合金的部段构成。本发明还涉及一种用于制造电化学蓄电池的方法。

Description

电化学蓄电池
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的电化学蓄电池。此外，本发明涉及一种根据权利要求12的前序部分的用于制造电化学蓄电池的方法。
这种电化学蓄电池用在许多技术领域中。本发明尤其涉及用于电动车和混合动力车的蓄电池领域。这些类型的蓄电池在效率、重量和制造成本方面提出了特殊要求。
本发明的目的是为大批量生产、尤其为在汽车技术应用中的自动化生产工艺更有效率地设计电化学蓄电池。还说明了用于制造这种蓄电池的改进方法。
此目的根据权利要求1通过一种电化学蓄电池得以实现，所述电化学蓄电池包括至少一个壳体、设置在所述壳体中的至少一个电化学电池单元以及用于电接触蓄电池的至少两个电连接端子，其中连接端子中的至少一个由相互连接的至少两个部段构成，所述至少两个部段由不同金属或金属合金形成。该至少一个连接端子能够例如由两个单独的、分别制造的金属件组成，它们形成连接端子的由不同金属或金属合金形成的两个部段。这种类型的连接端子(其也被称为双金属或多金属连接端子)能够更好地满足许多关于制造单独蓄电池以及具有多个单独蓄电池的蓄电池组的特殊要求。在实践中，许多问题都与用于构成电化学电池单元的化学物质的化学特性有关。为了防止腐蚀后果，用于生产连接端子的材料选择基于采用的电池单元技术类型局限于特定的材料。例如以串联方式连接多个蓄电池如今已通过例如可拧紧的电源汇流排或汇流条相互连接而实现。关于改进制造工艺，在许多情况下焊接或钎焊连接是更有利的。但由于用于连接端子的材料选择受到限制，在许多情况下不能这样连接或只能提高制造成本来连接。通过本发明的建议，连接端子中的至少一个由至少两个相互连接的、由不同金属或金属合金形成的部段构成能够可以说是将最适合于与电化学电池单元接触的材料转换成最适合于连接端子与其它蓄电池的连接端子的外部电连接的材料。
包括至少两个相互连接的、由不同金属或金属合金形成的部段的该至少一个连接端子能够形成为可拧紧式的连接端子或形成为无拧紧连接的连接端子。在提到的前一种情况下，连接端子能够以例如通过电源汇流排或汇流条的可拧紧连接与另一电化学蓄电池的连接端子连接。在提到的后一种情况下，所述连接能够例如通过对电源汇流排或汇流条的钎焊或焊接实现。
根据本发明的一个有利的进一步方案，仅所述连接端子的所述至少两个部段中的第一部段与设置在壳体中的至少一个电池单元的正端子或负端子以直接机械和电接触的方式连接。该连接端子的另一第二部段只通过所述第一部段间接地与所述电池单元端子连接。这样因此能够防止不期望的化学和/或电化学过程，否则由于连接端子的第一部段与电池单元端子的不同材料可能会出现这样不期望的化学和/或电化学过程。该第一部段能够例如由与电池单元端子的材料相同的材料构成，该第一部段与所述电池单元端子直接的机械和电接触。
根据本发明的一个有利的进一步方案，该连接端子的一个部段具有铜或由铜构成。该连接端子的另一部段具有铝或由铝构成。特别地，前面提到的与电池单元的正端子或负端子直接的机械和电接触的连接端子的第一部段能够具有铜或由铜构成。
一个有利的进一步方案，所述至少一个连接端子示出两个相互连接的、由不同金属或金属合金形成的部段之间的交界面，该交界面与壳体表面基本上平行，其中连接端子设置在所述蓄电池壳体的该壳体表面上。因此这一方面能够保证仅通过第一部段间接地连接到电池单元端子的连接端子的第二部段与电池单元端子充分地隔开。交界面可以是平坦的或不平坦的表面。特别地，交界面能够形成为分界面。因此基本上平行的分界面有助于制造多金属连接端子并且因此有助于制造整个电化学蓄电池。特别地，连接端子的由不同金属或金属合金形成的两个部段不需要例如通过旋转焊接相互连接，直到在制造过程中第一部段已经连接到电池单元的端子。
根据本发明的一个有利的进一步方案，该至少一个连接端子穿过蓄电池的壳体壁伸出。所述至少两个相互连接的、由不同金属或金属合金形成的部段的连接位置位于壳体内，或至少位于相对于壳体的外部环境密封的区域内。这具有以下优点：壳体保护两个相互连接的部段之间的连接处，以避免外部环境(尤其是湿气)的影响。
根据本发明的一个有利的进一步方案，该至少一个连接端子、尤其是至少两个相互连接的、由不同金属或金属合金形成的部段构成的连接端子是蓄电池的负连接端子。因此在某些蓄电池技术(例如锂电池单元)中，这能够在负连接端子的区域中防止特别不希望的后果。
一个有利的进一步方案，蓄电池的至少一个第二连接端子由蓄电池壳体的材料构成。该第二连接端子以及壳体能够例如由铝制成或具有铝。这使得能够更简单且更经济地制造这种蓄电池。尤其可规定，所述第二连接端子成型到蓄电池的壳体壁中。该第二连接端子从而成型为从壳体的外轮廓突出来，例如以旋转对称的、圆柱形、截头圆锥形或棱柱形的形式突出来。这使得能够提供特别经济的第二连接端子。特别地，因此不需要单独构件，也不需要连接到蓄电池上。
该蓄电池的壳体尤其可示出为棱柱形形状，例如基本上呈矩形形状，适用时具有倒圆的边缘和/或角部。
根据本发明的一个有利的进一步方案，蓄电池壳体中的所述至少一个电池单元是锂离子电池单元。这有利于为电动车和混合动力车提供在较小空间内具有高存储能力的蓄电池。
根据本发明的一个有利的进一步方案，至少一个、多个或所有连接端子具有旋转对称构造。
此外，最初说明的目的还根据权利要求12通过一种用于制造电化学蓄电池的方法得以实现，所述蓄电池包括至少一个壳体、设置在所述壳体中的至少一个电化学电池单元以及用于电接触蓄电池的至少两个电连接端子，其中连接端子中的至少一个由至少两个相互连接的、由不同金属或金属合金形成的部段构成，并且这些部段连接在一起。根据本发明的一个有利的进一步方案，所述至少两个由不同金属或金属合金形成的部段能够通过摩擦焊接工艺(例如旋转焊接)连接在一起。这有助于简单且经济地制造该至少双金属的连接端子。特别地，所述连接端子能够由两个或更多个部段预制成，并且随后安装到蓄电池中。
所述旋转焊接尤其能够以这样的方式实现，在连接之前，所述连接端子的至少两个部段以旋转运动相对于彼此运动并且在过程中相互挤压。这样产生热量，其最终导致这两个部段焊接在一起。旋转焊接因此是摩擦焊接的一种特殊形式。在旋转运动期间，要么该连接端子的一个部段被固定，而另一个部段运动，要么这两个部段能够朝向彼此运动。旋转运动可以是沿相同旋转方向的持续旋转运动，或者是具有交替旋转方向的旋转运动。
接下来下面将参照附图通过实施例来更详细地阐述本发明。
其中：
图1以等距视图示出了电化学蓄电池；
图2以剖视图示出了图1的电化学蓄电池的一部分；以及
图3以等距视图示出了电化学蓄电池的另一实施例。
在图中使用相同的附图标记表示相应的元件。
图1示出了电化学蓄电池1，其具有棱柱形的、即基本上矩形的壳体2。在所述壳体2的一个壳体壁3上，两个电连接端子4、5从蓄电池1的壳体2突出来。连接端子4、5与设置在壳体内的一个或多个电化学电池单元电连接。连接端子4可以具有例如在图1中可看到的圆柱形形状。另一连接端子5示出为更复杂的形状，其下面将参照图2的剖视图更详细地进行阐述。
该连接端子5构造为具有至少两个相互连接的、由不同的金属或金属合金形成的部段的连接端子。这在图2中通过连接端子的上部段11和布置在下方的连接端子的下部段10示出。在部段10、11之间可看到分界面12，它基本上平行于壳体壁3或壳体壁3的相应外表面延伸。上部段11例如由铝构成，而下部段10由铜构成。下部段10通过金属带8、9(例如铜带)与设置在壳体2中的锂离子电池单元6的电端子7连接。
这些构件8、9、10尤其由相同的金属材料构成。它们例如可以通过焊接连接在一起。连接端子5的上部段11可以通过旋转焊接而焊接到下部段10上。
该壳体2可以尤其由金属的、即可导电的材料构成。由于此原因，密封件13由电绝缘材料、尤其是塑料材料制成。连接端子5穿过密封件13插入壳体壁3的壳体开口中并此外相对于壳体密封。密封件13尤其防止外部环境对壳体2内部的构件或对连接端子5的部段10、11之间的连接位置产生影响。连接端子5的上部段11可以额外地通过垫圈14保持在密封件13中，以保护并且机械支撑密封件13。
图3示出了电化学蓄电池的另一实施例，其与图1的实施例的不同之处在于连接端子4的不同实施例。可以看到，从上面看时连接端子4具有矩形轮廓。连接端子4可以由壳体2的材料(例如铝)制成，并且通过成型工艺直接形成在壳体壁3上。这样，无需将第二连接端子4作为单独构件来制造和安装。

Claims (16)

1.一种电化学蓄电池(1)，所述电化学蓄电池包括：
至少一个壳体(2)；
至少一个电化学电池单元(6)，其设置在所述至少一个壳体(2)中；以及
至少两个电连接端子(4，5)，其用于电接触所述电化学蓄电池(1)，其中，所述至少两个电连接端子(4，5)中的至少一个电连接端子由相互连接的至少两个部段(10，11)形成，所述至少两个部段(10，11)由不同金属或金属合金形成并且在交界面处相连，其中所述交界面位于限定在所述至少一个壳体的壳体壁中的通道内，其中，紧固组件在所述通道和所述至少一个电连接端子之间延伸，其中所述至少一个电连接端子关于所述至少一个电连接端子的中心轴线旋转对称，其中，相互连接的所述至少两个部段中的上部部段从所述交界面延伸到所述上部部段的上表面并且突出超过所述紧固组件，并且其中相互连接的所述至少两个部段中的下部部段包括法兰，所述法兰从所述下部部段的下表面朝向所述交界面延伸，其中所述下表面基本上平行于所述交界面在所述法兰的沿直径的相对两侧之间延伸，并且其中所述至少一个电连接端子包括另外的法兰，所述另外的法兰形成在所述上部部段中并且形成在所述上表面和所述交界面之间，并且其中所述另外的法兰沿着所述中心轴线从所述另外的法兰的中间表面朝向所述交界面延伸，其中所述中间表面轴向位于所述上表面和所述交界面之间。
2.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，相互连接的所述至少两个部段(10，11)中的所述下部部段(10)与所述至少一个电化学电池单元(6)的正端子或负端子(7)以直接机械和电接触的方式连接，并且所述上部部段(11)通过所述下部部段(10)间接地与所述至少一个电化学电池单元(6)的所述正端子或所述负端子(7)连接。
3.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，相互连接的所述至少两个部段中的一个部段(10，11)具有铜或由铜构成，而相互连接的所述至少两个部段中的另一部段(10，11)具有铝或由铝构成。
4.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，所述交界面(12)基本上平行于所述壳体壁延伸。
5.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，所述至少一个电连接端子(4，5)相对于所述至少一个壳体(2)密封。
6.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，所述至少一个电连接端子(4，5)是所述电化学蓄电池(1)的负连接端子。
7.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，所述至少两个电连接端子中的至少一个另外的电连接端子(4)由所述电化学蓄电池(1)的壳体材料形成。
8.根据权利要求7所述的电化学蓄电池，其中，所述至少一个另外的电连接端子(4)模制成型到所述电化学蓄电池(1)的所述壳体壁(3)中，使得所述至少一个另外的电连接端子(4)从所述至少一个壳体(2)的外轮廓突出来。
9.根据权利要求1所述的电化学蓄电池，其中，所述至少一个电化学电池单元(6)是锂离子电池单元。
10.根据权利要求1所述的电化学蓄电池(1)，其中，所述至少两个电连接端子(4，5)设置在所述至少一个壳体(2)的第一壳体壁(3)上，
其中，相互连接的所述至少两个部段中的所述下部部段从所述交界面延伸到所述下部部段的所述下表面，其中，所述下表面连接到所述至少一个电化学电池单元的正端子或负端子；并且
其中，所述紧固组件包括：
垫圈，所述垫圈绕所述至少一个电连接端子的外周设置，其中，所述垫圈位于所述上部部段的所述上表面和所述交界面之间；以及
绝缘体，所述绝缘体绕所述至少一个电连接端子的所述外周设置，其中，所述绝缘体从所述下部部段的所述下表面延伸并且突出超过所述交界面；
其中，所述绝缘体绕所述垫圈的外周设置并且沿所述垫圈的高度延伸；
其中，当所述另外的法兰在所述上部部段中形成时，所述垫圈相对于所述至少一个电连接端子的所述中心轴线而轴向设置在所述另外的法兰和所述绝缘体的接收表面之间，
其中，所述绝缘体为单件部件，
其中，所述另外的法兰的径向尺寸基本上平行于所述交界面延伸。
11.根据权利要求1所述的电化学蓄电池(1)，其中，所述至少一个壳体(2)为棱柱形壳体，
所述上部部段包括在所述另外的法兰和所述上表面之间延伸的连接部分，并且其中，所述连接部分在所述另外的法兰处的径向尺寸小于所述上部部段在所述交界面处的径向尺寸。
12.一种电化学蓄电池(1)，所述电化学蓄电池包括：
至少一个壳体(2)；
至少一个电化学电池单元(6)，其设置在所述至少一个壳体(2)中；以及
至少两个电连接端子(4，5)，其用于电接触所述电化学蓄电池(1)，其中，所述至少两个电连接端子(4，5)中的至少一个电连接端子由相互连接的至少两个部段(10，11)形成，所述至少两个部段(10，11)由不同金属或金属合金形成并且在交界面处相连，其中所述交界面位于限定在所述至少一个壳体的壳体壁中的通道内，其中，绝缘体在所述通道和所述至少一个电连接端子之间延伸，其中所述至少一个电连接端子相对于所述至少一个电连接端子的中心轴线旋转对称，其中，相互连接的所述至少两个部段中的上部部段从所述交界面延伸到所述上部部段的上表面并且突出超过所述绝缘体，并且其中相互连接的所述至少两个部段中的下部部段包括法兰，所述法兰从所述下部部段的下表面朝向所述交界面延伸，其中所述下表面基本上平行于所述交界面在所述法兰的沿直径的相对两侧之间延伸，
其中，所述至少一个电连接端子包括另外的法兰，所述另外的法兰形成在所述上部部段中并且形成在所述上表面和所述交界面之间，并且其中所述另外的法兰沿着所述中心轴线从所述另外的法兰的中间表面朝向所述交界面延伸，其中所述中间表面轴向位于所述上表面和所述交界面之间。
13.一种用于制造电化学蓄电池(1)的方法，所述方法包括：
提供至少一个壳体(2)，其中至少一个电化学电池单元(6)设置在所述至少一个壳体(2 )中，并且，用于电接触所述电化学蓄电池(1)的至少两个电连接端子(4，5)从所述至少一个壳体延伸；
由至少两个部段(10，11)形成所述至少两个电连接端子(4，5)中的至少一个电连接端子，所述至少两个部段(10，11)由不同金属或金属合金形成，其中，由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段在交界处连接；以及
将所述至少一个电连接端子设置在限定于所述至少一个壳体的壳体壁中的通道内，其中所述交界面设置在所述通道内，其中紧固组件在所述通道和所述至少一个电连接端子之间延伸，其中所述至少一个电连接端子关于所述至少一个电连接端子的中心轴线旋转对称，其中，由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段中的上部部段从所述交界面延伸并且突出超过所述紧固组件，并且其中由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段中的下部部段包括法兰，所述法兰从所述下部部段的下表面朝向所述交界面延伸，其中所述下表面基本上平行于所述交界面在所述法兰的沿直径的相对两侧之间延伸，
其中，所述至少一个电连接端子包括另外的法兰，所述另外的法兰形成在所述上部部段中并且形成在所述上部部段的上表面和所述交界面之间，并且其中所述另外的法兰沿着所述中心轴线从所述另外的法兰的中间表面朝向所述交界面延伸，其中所述中间表面轴向位于所述上表面和所述交界面之间。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述方法包括通过摩擦焊接工艺将由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段(10，11)在所述交界面处连接在一起；
所述方法还包括将所述下部部段的所述下表面连接到所述至少一个电化学电池单元的正端子或负端子，其中，所述下表面基本上平行于所述壳体壁延伸，
其中所述紧固组件包括垫圈和绝缘体，所述垫圈绕所述上部部段的外周设置，所述绝缘体绕所述垫圈的外周设置，其中所述绝缘体从所述下表面沿着所述垫圈的高度延伸，
其中所述垫圈位于所述上部部段的所述上表面和所述交界面之间；并且所述绝缘体是从所述下部部段的所述下表面延伸并且突出超过所述交界面的单件部件；
其中所述上部部段包括在所述另外的法兰和所述上表面之间延伸的连接部分，并且其中，所述连接部分在所述另外的法兰处的径向尺寸小于所述上部部段在所述交界面处的径向尺寸；并且
其中，所述下部部段从所述交界面延伸到所述下部部段的所述下表面。
15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述至少两个电连接端子(4，5)布置在所述至少一个壳体(2)的第一壳体壁(3)上。
16.一种用于制造电化学蓄电池(1)的方法，所述方法包括：
提供至少一个壳体(2)，其中至少一个电化学电池单元(6)设置在所述至少一个壳体(2 )中，并且，用于电接触所述电化学蓄电池(1)的至少两个电连接端子(4，5)从所述至少一个壳体延伸；
由至少两个部段(10，11)形成所述至少两个电连接端子(4，5)中的至少一个电连接端子，所述至少两个部段(10，11)由不同金属或金属合金形成，其中，由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段在交界处连接；以及
将所述至少一个电连接端子设置在限定于所述至少一个壳体的壳体壁中的通道内，其中所述交界面设置在所述通道内，其中绝缘体在所述通道和所述至少一个电连接端子之间延伸，其中所述至少一个电连接端子关于所述至少一个电连接端子的中心轴线旋转对称，其中，由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段中的上部部段从所述交界面延伸并且突出超过所述绝缘体,并且其中由不同金属或金属合金形成的所述至少两个部段中的下部部段包括法兰，所述法兰从所述下部部段的下表面朝向所述交界面延伸，其中所述下表面基本上平行于所述交界面在所述法兰的沿直径的相对两侧之间延伸；
其中，所述至少一个电连接端子包括另外的法兰，所述另外的法兰形成在所述上部部段中并且形成在所述上部部段的上表面和所述交界面之间，并且其中所述另外的法兰沿着所述中心轴线从所述另外的法兰的中间表面朝向所述交界面延伸，其中所述中间表面轴向位于所述上表面和所述交界面之间。
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