CN106716673B - 用于棱柱形电池的优化的电池盖和电流夹 - Google Patents

用于棱柱形电池的优化的电池盖和电流夹 Download PDF

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Abstract

电池盖，所述电池盖用于棱柱形电池、尤其是用于锂基电池，所述电池盖具有：盖板(6)，所述盖板包括下侧(6d)、上侧(6e)和至少一个导电空隙(6a、6b)；设置在上侧(6e)上的两个电接头(2、4)；第一和第二电流夹(1、3)，所述第一和第二电流夹与盖板(6)能在各自设置在下侧(6d)上的连接区域中连接，其中，在导电空隙(6a、6b)中设置电导体(2a、4a)，电接头(2、4)和电流夹(1、3)利用所述电导体可接触导通，其特征在于，盖板(6)在至少一个所述连接区域中具有与导电空隙(6a、6b)间隔开距离的连接空隙(6c)，至少一个所述电流夹(1、3)在连接空隙(6c)中能与盖板(6)形锁合地连接，盖板(6)尤其是在如下区段中具有至少基本上平的上侧(6e)，连接区域在所述区段中设置在下侧上。

Description

用于棱柱形电池的优化的电池盖和电流夹
技术领域
本发明涉及一种用于棱柱形电池的具有电流夹的电池盖。
背景技术
这种装置由文献US 2012 148 909 A已知。
以下结合用于可移动应用的电化学的蓄能电池(尤其是作为用于机动车中的驱动马达的蓄能装置)说明本发明，这不可理解为将本发明限制于这种应用。
对用于可移动应用的蓄能电池的贮能密度提出高的要求，因为蓄能器的贮能密度和因此重量对这种蓄能器的可用性有大的影响。蓄能电池具有电化学活性的部分(所谓的电池堆或电池卷)，能量可直接存储在所述部分中，并且所述蓄能电池具有惰性部分。另外，壳体装置以及用于导入和导出对活性部分的电荷的电导体属于蓄能器的惰性部分。尤其是可以通过改进电池化学或通过减小惰性部分的结构空间需求来实现提高蓄能电池的功率密度。
由US 2012 148 909 A已知一种蓄能电池，在该蓄能电池中，电流夹以形锁合连接的形式与电池盖连接。电池盖为此具有拱形的表面，电流夹能在其上端部上插入到所述表面中。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进的用于棱柱形电池的具有电流夹的的电池盖。
为此，本发明提出一种电池盖，所述电池盖用于棱柱形电池，所述电池盖具有：盖板，所述盖板具有下侧、上侧和至少一个导电空隙；设置在所述上侧上的两个电接头；第一和第二电流夹，所述第一和第二电流夹能与盖板在各自设置在下侧上的连接区域中连接；其中，在导电空隙中设置有电导体，电接头和电流夹利用所述电导体可接触导通，其特征在于，所述盖板在至少一个所述连接区域中具有与导电空隙间隔开距离的连接空隙，至少一个所述电流夹在所述连接空隙中能与盖板形锁合地连接，盖板在如下区段中具有平的上侧，连接区域在所述区段中设置在下侧上，所述盖板具有多个连接空隙，其中，所述连接空隙不对称地设置。
电池盖设置用于容纳至少一个、但优选两个电流夹和电接头，以便能实现与电化学的存储电池的电接触导通。在本发明的意义中，电流夹在此可理解为如下装置，所述装置与棱柱形蓄能电池电接触导通并且将电流从该电池导出或者将电流传导至该电池。这种蓄能电池尤其是构成为堆叠电池、折叠电池或所谓的果冻卷电池并且相对于基本上圆柱形的存储电池具有方形的基本轮廓。这种方形电池尤其是也可以称为袋电池或咖啡袋电池。尤其是具有金属壳体、塑料壳体或具有由至少所述两种材料制成的壳体(所谓的混合壳体)的该几何形状的电池也属于这种方形电池。
就本发明而言，等效地使用术语——电池堆和电池卷，因为尤其是阳极/阴极的分层类型尤其是(分层、堆叠或卷绕)对于本发明具有次要意义。
电流夹优选能与电接头连接，其中，电接头设置用于向外部与存储电池接触导通并且尤其是构成为存储电池的所谓的极。在此，内部可关于电池堆(阳极-阴极-分层)理解。该电池堆能在外罩或壳体中被容纳，并且包围该壳体或该外罩的环境可理解为“外部”。
此外，电池盖具有包括下侧和上侧的盖板。在盖板的上侧上设置有至少一个、但优选两个电接头。在盖板的下侧上设置有尤其是一个、但优选两个电流夹。
该盖板具有导电空隙。电流夹能穿过该导电空隙利用电导体或导电区段与在盖板的上侧上的电接头连接。
为了与电流夹连接、尤其是为了与电流夹机械连接，所述盖板具有连接区域。在该连接区域中设置有导电空隙。导电空隙从盖板的下侧延伸至盖板的上侧。按照本发明，盖板除了导电空隙之外具有至少一个连接空隙。优选地，该连接空隙与导电空隙间隔开距离地设置。更优选地，至少一个所述电流夹在连接空隙中能与盖板形锁合地连接。
在此，电流夹与盖板的这种形锁合连接也可理解为间接连接。优选地，间接连接是通过中间件或适配件的连接，从而盖板至少局部不能直接通过电流夹被接触导通。
更优选地，盖板尤其是在与在下侧上的连接区域相对置的区段中具有至少基本上平的或扁平的上侧。优选地，对置的区域可理解为至少与下侧直接相对置的区域。优选地，盖板的至少在直接包围连接区域的区域中的下侧与在连接区域内的设置用于与电流夹直接或间接地接触导通的平面之间的距离小于盖板在连接区域中的壁厚的两倍、优选小于所述壁厚的1.5倍并且优选小于所述壁厚的1倍。
在本发明的意义中，盖板优选可理解为薄壁的纵长延伸的构件。优选地，盖板构造成尤其是薄壁的板构件。更优选地，盖板具有铝或钢材作为组成部分或由这种材料制成。尤其是由于盖板沿高度方向具有平的上侧/面，所以沿该高度方向的结构空间需求减少。
由现有技术已知如下电池盖，所述电池盖在盖板与电流夹之间的连接区域中具有盖板的三维成形，以便建立电流夹与盖板之间的形锁合连接。按照本发明，在电流夹与盖板之间的形锁合连接通过连接空隙实现，而不用为此使盖板三维地成形，尤其是由此可实现改进的蓄能电池。
在本发明的意义中，棱柱形电池尤其是可理解为锂基的蓄能电池、尤其是锂离子蓄能电池。该存储电池的突出优点优选在于其结构形式。就结构形式而言，至少区分基本上圆柱形的卷绕的存储电池和棱柱形的折叠的、层状的存储电池以及所谓的果冻卷电池。本发明优选涉及基本上方形的或棱柱形的存储电池。
在本发明的意义中，电接头可理解为蓄能电池的用于向蓄能电池外部输出或接收电功率的正极和负极。
在本发明的意义中，电流夹可理解为如下装置，该装置一方面与棱柱形电池电接触导通并且另一方面将电荷输出到电接头上或从所述电接头接收电荷。更优选地，这种电流夹具有至少一个、但优选两个导体臂。更优选地，所述导体臂设置用于与棱柱形电池电接触导通。更优选地，电流夹朝盖板的方向具有接触遮盖面。优选地，电流夹具有U形的横截面，在所述横截面中，导体臂是U的支腿并且遮盖面区段将两个导体臂相互连接。尤其是在装配时电流夹可能相对于盖板扭转。通过按照本发明的在电流夹与盖板之间的形锁合连接来防止这点。
优选地，电流夹由铝材料制成或具有至少铝作为组成部分。更优选地，第二电流夹具有铜作为组成部分或由铜制成。将铜和铝用于电流夹已经被证实为有利的，因为铜和铝一方面具有良好的导电能力并且另一方面具有良好的可变形性。
在一种优选的实施方式中，电流夹能间接或非直接地与盖板连接。在本发明的意义中，电流夹与盖板的间接或非直接的连接可理解为，电流夹一方面与适配板接触导通并且该适配板另一方面与盖板接触导通。优选地，适配板具有绝缘材料作为组成部分，或由这样的电绝缘材料制成。优选地，从电流夹至电接头的电流传导通过电导体发生，所述电导体延伸通过导电空隙。在此，电导体不仅可以与电流夹并且也可以与电接头材料锁合地连接。更优选地，电导体与电接头一件式地构成。尤其是通过定义经由电流夹与电接头之间的电导体的电传导能够以有利的方式防止盖板与电流夹之间的泄漏电流。
在一种优选的实施方式中，盖板在设置有连接区域的区段中具有壁厚T。用于在盖板中容纳电流夹的连接空隙具有深度t。深度t优选小于壁厚T。所述连接空隙优选构成为在盖板中的槽。更优选地，槽可理解为如下空隙，所述空隙不完全中断盖板。更优选地，连接空隙可以通过成形过程引入到盖板中。尤其是由于不连续的连接空隙，盖板的强度和刚度仅轻微地被影响并且电流夹能可靠地容纳在盖板上。
在一种优选的实施方式中，盖板在设置有连接区域的区段中具有壁厚T。用于容纳电流夹的空隙具有深度t。深度t优选与壁厚T一样大。尤其是由于深度t和壁厚T一样大，连接空隙完全延伸通过盖板。连接空隙优选构造为在盖板中的缺口。更优选地，连接空隙从盖板的下侧延伸至盖板的上侧。尤其是通过完全打断盖板的连接空隙，能够实现电流夹在盖板上的特别可靠的保持。
在一种优选的实施方式中，电流夹在其与盖板或适配板接触导通的区段中具有电绝缘的涂层。该电绝缘的涂层优选能与电流夹材料锁合地连接。更优选地，这种电绝缘的涂层可理解为具有塑料、尤其是塑料颗粒的涂层或可理解为一种喷漆。尤其是通过在电流夹与盖板之间或在电流夹与适配板之间的接触区域中的电绝缘的涂层，能够实现电流夹与盖板之间的改善的电绝缘。
在一种优选的实施方式中，至少一个所述电接头能与电流夹连接。更优选地，该电接头相对于盖板电绝缘。更优选地，为了电接头与盖板之间的电绝缘而设置绝缘材料。更优选地，电接头和电流夹能材料锁合地相互连接。更优选地，电接头具有电导体，所述电导体延伸通过盖板的电流空隙并且该电导体优选能与电接头材料锁合地连接或优选与该电接头一件式构成。更优选地，多个所述电接头相对于盖板电绝缘。尤其是通过电接头相对于盖板的电绝缘，可防止电接头与盖板之间的泄漏电流，或者盖板能够保持无电压。
在一种优选的实施方式中，至少一个所述电流夹具有铜或铜合金作为组成部分或者由所述材料制成，并且与该电流夹可连接的电接头具有铝或铝合金作为组成部分或者由铝或铝合金制成。电流夹和电接头优选能材料锁合或形锁合地相互连接。材料锁合的连接优选构造为熔焊连接或钎焊连接。尤其是通过使用铜/铝材料混合物能够实现使电接头和电流夹与相应的要求良好地适配。尤其是通过Alu/Alu或Cu/Cu连接能够实现电流夹与电接头的特别可靠的连接。
在一种优选的实施方式中，电流夹具有接触遮盖面，所述接触遮盖面设置用于与盖板或适配板机械地接触导通。此外，电流夹具有至少一个导体臂，所述至少一个导体臂设置用于与电化学的存储电池电接触导通。在此，导体臂优选在导体区段内与电化学的存储电池接触导通。电流夹尤其是从接触遮盖面出发以与该遮盖面成至少接近90°的角度或者说垂直于该遮盖面延伸。
此外，电流夹优选具有至少两个导体臂，所述导体臂连同接触面尤其是构成U形的横截面。在导体区段的朝向接触面的端部与接触遮盖面之间的距离K尤其是≥电流夹在接触遮盖面的区域中的壁厚L的1倍。优选地，所述距离K>L的2倍，优选>L的3倍并且特别优选>L的4倍。此外，所述距离K<L的15倍，优选<L的12倍，优选<L的10倍并且特别优选<L的8倍。已证明的是，过小的距离K在通过导体臂与电化学的存储电池接触导通时可能导致问题，大的距离K另一方面导致提高的结构空间需求。从所述范围中选择距离K尤其是一方面导致通过导体臂与电化学的存储电池的良好的接触导通并且另一方面导致小的结构空间需求。
在一种优选的实施方式中，盖板具有多个连接空隙。盖板优选具有两个或更多个连接空隙。更优选地，所述连接空隙与导电空隙对称地间隔开距离地设置或相对于该导电空隙对称地设置。连接空隙优选设置在电流夹与盖板之间或盖板与适配板之间的接触面的边缘区域中。尤其是通过两个或更多个连接空隙的对称的构造方案，能够实现特别简单地装配电流夹。
更优选地，所述连接空隙不对称地设置。尤其是通过连接空隙的不对称的布置结构或构造方案，能够实现电流夹(正极/负极)与盖板的单一明确的配置。
在一种优选的实施方式中，适配板具有用于容纳电流夹的适配空隙。更优选地，适配板对置于具有适配空隙的一侧具有突起部或隆起部，所述突起部或隆起部设置用于嵌接到在盖板上的连接空隙中。
适配空隙优选具有T形的结构。适配空隙优选可理解为完全延伸通过适配板的空隙，适配空隙优选可理解为不完全延伸通过适配板的空隙。尤其是通过适配空隙的T形的构造方案，一方面能够实现电流夹相对于适配板的可靠固定并且另一方面能够实现电流夹与适配板的单一明确的配置。
在一种优选的实施方式中，所述连接空隙中的至少一个连接空隙、优选多个或所有连接空隙延伸直至盖板的边缘。这种连接空隙尤其是可理解为边缘开口的空隙。因此，这种边缘开口的连接空隙优选从盖板内延伸直至该盖板的边缘。
附图说明
本发明其它的实施方式和特征在以下部分示意性的图中示出。其中：
图1示出按照本发明的电池盖的透视分解图；
图2示出盖板连同适配板的详细视图；
图3示出按照本发明的电池盖的透视图。
具体实施方式
图1示出按照本发明的电池盖的分解视图。基板6具有上侧6e和下侧6d。电接头2、4设置在上侧6e上。所述电接头2、4分别具有电导体2a、4a。所述电导体2a、4a通过导电空隙6a和6b引导通过盖板6。在盖板的下侧6d上设置有电流夹1、3。
电流夹1、3不直接与盖板6接触导通，而是分别通过适配板5a、5b与盖板接触导通。适配板5a、5b分别构成与盖板6的形锁合连接。适配板5a、5b为此嵌接到连接空隙6c中。电流夹1由铝基合金制成。电流夹3具有铜作为组成部分或由铜制成。导体臂1a、1b、3a、3b从相应的遮盖面1c、3c出发沿垂直方向延伸。
所述导体臂在其内侧上具有用于与电化学的存储电池(未示出)电接触导通的接触面1d、3d。在此，对置的导体臂1a、3a同样具有接触面，但这些接触面在示出的图中不可见。导体臂在遮盖面1c、3c的区域中具有壁厚L。用于在导体臂上与电化学的存储电池接触导通的区域分别延伸直至导体臂的朝向遮盖面的端部1e、3e。在遮盖面1c、3c与相应的端部1e、3e之间出现距离K。电接头分别被电绝缘的外罩7a、7b包围。在此，所述外罩7a、7b也延伸经过导电空隙6a、6b。
在图2中示出盖板6与适配板5a之间的连接区域的透视图。按意义，所述实施方式同样适用于盖板6与适配板5b之间的连接区域。适配板6具有两个连接空隙6c。连接空隙6c与导电空隙6a间隔开距离并且连接空隙相对于该导电空隙对称地设置。连接空隙6c作为边缘开口的空隙设置在盖板6中。适配板5a具有T形的用于容纳电流夹1(未示出)的空隙5a.1。
在用于容纳电流夹的空隙5a.1的对置的侧上，适配板5a具有突起部5a.2。突起部5a.2在此设置用于与空隙6c形锁合地连接。盖板6中的空隙6c具有深度t。盖板6在其与电流夹并且因此也与适配板5a可连接的区域中具有壁厚T。连接空隙6c不完全延伸通过盖板6。适配板5a设置在盖板的下侧6d上。盖板的上侧6e至少在与适配板的连接区域中具有平的走向。
在图3中以透视图示出组装的电池盖。所述电池盖具有包括上侧6e和下侧6d的盖板6。在此，盖板6在电接头2、4的区域中具有上侧6e的平的走向。电流夹1、3分别具有两个导体臂1a、1b、3a、3b。由铝合金制成的电流夹1在电连接区域10中与盖板6导电地连接。此外，电流夹1通过适配板5a与盖板6形锁合地连接。电流夹3通过适配板5b与盖板6连接。电接头2、4设置在盖板6的上侧6e上。在区域11中，电流夹3不具有与盖板6的导电连接。

Claims (20)

1.电池盖，所述电池盖用于棱柱形电池，所述电池盖具有：
盖板(6)，所述盖板具有下侧(6d)、上侧(6e)和至少一个导电空隙(6a、6b)；
设置在所述上侧(6e)上的两个电接头(2、4)；
第一和第二电流夹(1、3)，所述第一和第二电流夹能与盖板(6)在各自设置在下侧(6d)上的连接区域中连接；
其中，在导电空隙(6a、6b)中设置有电导体(2a、4a)，电接头(2、4)和电流夹(1、3)利用所述电导体可接触导通，
其特征在于，所述盖板(6)在至少一个所述连接区域中具有与导电空隙(6a、6b)间隔开距离的多个连接空隙(6c)，所述连接空隙相对于所述导电空隙不对称地设置，至少一个所述电流夹(1、3)在所述连接空隙(6c)中能与盖板(6)形锁合地连接，盖板(6)在如下区段中具有平的上侧(6e)，连接区域在所述区段中设置在下侧上。
2.按照权利要求1所述的电池盖，其特征在于，电流夹(1、3)能与适配板(5a、5b)连接，盖板(6)能与适配板(5a、5b)在连接区域中形锁合地连接。
3.按照权利要求1所述的电池盖，其特征在于，盖板(6)在设置有连接区域的区段中具有壁厚T，用于容纳电流夹(1、3)或适配板(5a、5b)的连接空隙(6c)具有深度t，并且深度t小于壁厚T。
4.按照权利要求1所述的电池盖，其特征在于，盖板在设置有连接区域的区段中具有壁厚T，用于容纳电流夹(1、3)或适配板(5a、5b)的连接空隙(6c)具有深度t，并且深度t与壁厚T一样大。
5.按照权利要求1至4之一所述的电池盖，其特征在于，至少一个所述电流夹(1、3)在其与盖板接触导通的区段(1c、3c)中具有电绝缘的涂层。
6.按照权利要求5所述的电池盖，其特征在于，所述电接头(2、4)中的一个电接头能与电流夹(1、3)连接，该电接头(2、4)相对于盖板电绝缘，该电接头(2、4)能与电流夹(1、3)材料锁合地相互连接。
7.按照权利要求1至4之一所述的电池盖，其特征在于，至少一个所述电流夹(1、3)具有铜或铜合金作为组成部分或由铜或铜合金制成，而与该电流夹(1、3)连接的电接头具有铝或铝合金作为组成部分或由铝或铝合金制成。
8.按照权利要求1至4之一所述的电池盖，其特征在于，电流夹(1、3)具有接触遮盖面(1c、3c)和至少一个导体臂(1a、1b、3a、3b)，盖板(6)或适配板(5a、5b)能与所述接触遮盖面机械地接触导通，所述至少一个导体臂从接触遮盖面(1c)出发沿与所述接触遮盖面垂直的方向延伸，电流夹(1、3)在接触遮盖面(1c)的区域中具有壁厚L，导体臂(1a、1b、3a、3b)在导体区段中设置用于与棱柱形电池电接触导通，在导体区段的朝向接触遮盖面的端部(1e、3e)与接触遮盖面(1c、3c)之间的距离K大于/等于壁厚L的1倍，并且此外所述距离K小于壁厚L的15倍。
9.按照权利要求2所述的电池盖，其特征在于，适配板(5a、5b)具有用于容纳电流夹(1、3)的适配空隙(5a.1)，所述适配空隙(5a.1)具有T形的造型。
10.按照权利要求1至4之一所述的电池盖，其特征在于，至少一个所述连接空隙(6c)延伸直至盖板(6)的边缘。
11.按照权利要求1所述的电池盖，其特征在于，所述棱柱形电池是锂基电池。
12.按照权利要求8所述的电池盖，其特征在于，在导体区段的朝向接触遮盖面的端部(1e、3e)与接触遮盖面(1c、3c)之间的距离K大于壁厚L的2倍。
13.按照权利要求8所述的电池盖，其特征在于，在导体区段的朝向接触遮盖面的端部(1e、3e)与接触遮盖面(1c、3c)之间的距离K大于壁厚L的3倍。
14.按照权利要求8所述的电池盖，其特征在于，在导体区段的朝向接触遮盖面的端部(1e、3e)与接触遮盖面(1c、3c)之间的距离K大于壁厚L的4倍。
15.按照权利要求8所述的电池盖，其特征在于，所述距离K小于壁厚L的12倍。
16.按照权利要求8所述的电池盖，其特征在于，所述距离K小于壁厚L的10倍。
17.按照权利要求8所述的电池盖，其特征在于，所述距离K小于壁厚L的8倍。
18.按照权利要求10所述的电池盖，其特征在于，该连接空隙是边缘开口的空隙。
19.电化学的蓄能装置，所述蓄能装置具有至少一个按照上述权利要求1至18之一所述的电池盖。
20.按照权利要求19所述的电化学的蓄能装置，其特征在于，所述蓄能装置是具有多个这种电池盖的蓄电池。
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