CN108206260A - 具有结构空间优化的电极接线的电能存储器 - Google Patents
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Abstract
描述具有结构空间优化的电极接线的电能存储器、尤其是电池组电池。该电能存储器(1)具有平面的电极(3)、从电极(3)侧向地伸出的标志部(7)以及外部端子(9)。多个电极区域分别相叠地堆叠成电极堆(14)。标志部(7)中的多个标志部相叠地布置成标志部堆(15)并且分别材料配合地彼此连接并且与外部端子(9)中的相关的外部端子连接。所述能量存储器的特色在于,标志部堆(15)的与相关的外部端子(9)连接的标志部(7)中的大多数中的每个标志部(7)与分别相邻的标志部(7)材料配合地在如下区域中连接,在所述区域中该标志部(7)在相对于相关的外部端子(9)的表面(11)倾斜了角度(α)的方向上延伸。
Description
技术领域
本发明涉及一种电能存储器、尤其是电池组电池。
背景技术
例如电池组或功率电容器(“超级电容器(Supercaps)”)形式的电能存储器不仅被使用在移动应用中而且被使用在固定应用中。尤其是在诸如电动车辆或混合动力车辆中或移动设备、如便携式计算机、移动电话等中的能量存储之类的移动应用中有利的是,使能量存储器的必需的结构空间最小化,即使能量存储器的体积效率最大化。能量存储器的结构空间在此受能量存储器的多个不同的部件影响,尤其是受所使用的电极的体积、处于这些电极之间的活性或电解质或介电材料的体积以及电池组内部的接线布置影响,电极利用该接线布置与要从外部接触的外部端子电连接。
在JP 2015-176701 A中描述了一种能量存储器设备以及一种用于制造该能量存储器设备的方法。
发明内容
本发明的实施方式可以有利地实现提供具有小体积和高体积效率的电能存储器。此外,能量存储器可以成本低地被制造。
根据本发明的一个方面,提出一种电能存储器,其具有至少两个平面的电极,从电极侧向地伸出的标志部以及至少两个外部端子。多个电极区域在此分别被相叠地堆叠成电极堆。所述标志部中的多个标志部相叠地被布置成标志部堆并且分别材料配合地(stoffschlüssig)彼此连接并且与所述外部端子中的相关的外部端子连接。该能量存储器的特色在于,标志部堆的与相关的外部端子连接的标志部中的大多数中的每个标志部与分别相邻的标志部材料配合地在如下区域中连接,在该区域中标志部在倾斜于相关的外部端子的表面的方向上延伸。
关于本发明的实施方式的构思尤其可以被视为基于随后所描述的思想和认识。
电池组电池、功率电容器等等形式的电能存储器大多具有至少两个电极,常常也具有多个电极。这些电极在此是平面的并且利用导电材料、大多金属、诸如铜或铝来实施。例如,电极可以以例如具有几微米直至几十微米的厚度的薄箔的形式来构造。电极的平面的延伸在此可以为许多平方厘米直至若干平方分米或甚至平方米。相邻的电极在此在通常情况下通过间隙彼此间隔开,其中间隙大多明显厚于电极,根据结构类型典型地在50μm到1mm的范围中。在电池组电池的情况下,该间隙一般而言以活性的、即在化学上可逆地暂时存储电能的材料或电解质材料来填充。在此,每个电极大多与其覆层导电连接并且在电极之间大多布置有电绝缘体,该电绝缘体允许离子传导。在电容器的情况下,间隙一般而言以电介质来填充。
为了一方面能够在能量存储器中存储足够的能量并且为了另一方面能够提取具有高功率的能量,将电极区域堆叠成堆。在软包类型的电池组电池的情况下,例如至少两个大面积的电极交错卷绕(ineinander gewickelt),使得其不同的电极区域形成所期望的电极堆。在其他类型的电池组电池的情况下,可以将多个单独的电极相叠地堆叠并且形成电极堆。活性材料和/或电解质或电介质处于电极区域之间,其例如可以通过不同的覆层技术被施加到形成电极的箔上。
为了能够从外部电接触电极区域,在电极处大多侧向地设置有布置在电极的边缘处的平面的附加部(Fortsätze),所述附加部被称作标志部(Flaggen)或标记部(Fahnen)。所述标志部是导电的并且一般而言与电极整体地被构造。例如,利用箔形成的电极可以在其侧边缘处具有箔的突出的部分,所述突出的部分在形状上合适地被切割并且所述突出的部分在完成的电能存储器中不是用活性材料或者电解质或电介质来涂覆,而是在所述突出的部分中例如箔的金属露出。
为了能够将相邻的电极区域彼此电连接并且与外部端子之一电连接,电极堆的相邻的电极区域的标志部也被堆叠成堆,在本文中被称作标志部堆。常规地,在此从不同的电极伸出的多个标志部被联合成堆并且侧向地被积聚到外部端子之一的表面上。在此,所有标志部的至少端部在外部端子的表面的区域中彼此邻近并且至少在那里彼此平行地伸展。在这样的布置中,标志部的端部于是可以彼此且与外部端子焊接或以其他方式电连接。
术语“外部端子”在此上下文中应宽泛地理解并且不仅可以涉及露出的导电端子、诸如金属端子,所述端子能够直接从电能存储器之外被接触,以便例如将相邻的能量存储器彼此电连接。但也可以涉及通向这样的露出的端子的电导体、诸如箔或金属板,该电导体在电能存储器的内部中伸展。
不过,如下面参考图1和图2详细解释的那样,对于标志部和外部端子的电连接的所描述的常规使用的方式而言需要相对多的结构空间。
因此提出如何将相邻的标志部和外部端子彼此连接的方式和方法以及尤其是以特殊的方式设计标志部关于其接线的几何设计方案和布置,以便能够将所述标志部和外部端子以节约结构空间的方式彼此连接。
尤其是提出:并非全部朝向相关的外部端子来引导标志部堆的标志部并且将所述标志部在那里彼此平行伸展地彼此连接并且与外部端子连接。替代于此,至少标志部堆的标志部的大多数、例如多于50%、优选地多于90%的标志部应当彼此连接并且与相关的外部端子连接,使得相邻的标志部材料配合地彼此连接的区域并不平行于外部端子的表面而且倾斜于该表面伸展。在标志部的延伸方向与外部端子的表面的延伸方向之间的角度α在此对于软包电池(Pouch-Zellen)而言可以典型地在0.5°和20°之间,优选地在1°和10°之间。角度数据在此至少涉及标志部的如下区域,在该区域中该标志部与相邻的标志部材料配合地连接。在电极例如单独地相叠地堆叠的不同于软包电池的电池类型的情况下,标志部中的至少几个标志部可以至少在接合区域中相对于外部端子甚至以直至90°或者甚至直至110°的明显更大的角度延伸。在此,标志部可以来自电极之一,例如首先在平行于电极的延伸的方向上延伸并且然后朝向外部端子弯曲地伸展,以便在外部端子附近然后被接合到相邻的标志部上。
由于标志部堆的相邻的标志部相对于彼此以及相对于外部端子的表面的所描述的布置,所述标志部可以以非常节约空间的方式彼此连接。
根据一种实施方式,标志部堆的不同的标志部不同远地伸出所分配的电极的边缘外。换言之,标志部突出电极的侧边缘外的长度可以并非对于标志部堆的所有标志部而言是相同的,如常规地情况大多如此,而是标志部中的一些标志部可以短于相同标志部堆的其他标志部。由此,如下面参考附图直观地解释的那样,相邻的标志部可以有利地被布置,使得所述标志部可以简单地且节约结构空间地彼此连接。
尤其是,根据一种实施方式,相较于标志部堆的靠近外部端子的标志部,该标志部堆的远离外部端子的标志部伸出所分配的电极的边缘外没那么远。换言之,远离端子的标志部可以短于靠近端子的标志部。
远离端子的标志部在此被理解为标志部堆的如下标志部,所述标志部的相关的电极在如下平面中延伸,所述平面相较于相同标志部堆的靠近端子的标志部在其中延伸的平面更远离相关的外部端子在其中延伸的平面。换言之,相较于在标志部堆中被布置在更里面的电极区域,在标志部堆中被布置在更外面的、即更远离外部端子的平面布置的电极区域可以优选地具有更短的标志部。
由此可以实现,使相邻的标志部重叠,使得所述标志部可以以简单的且节约空间的方式材料配合地彼此连接。
根据一种实施方式,标志部堆的远离外部端子的标志部可以在所述标志部与分别相邻的标志部材料配合地连接的连接区域中相较于该标志部堆的靠近外部端子的标志部在其连接区域中可以相对于相关的外部端子的表面以更大的角度来布置。
换言之,标志部堆的位于更外面的标志部相较于位于更里面的标志部可以相对于相关的外部端子的表面更倾斜地伸展,并且在此也在大大倾斜于相关的外部端子的表面伸展的连接区域中与分别相邻的标志部连接。连接区域相对于相关的外部端子的表面伸展的倾斜角度在此可以从靠近端子的标志部朝向远离端子的标志部连续地增大,例如从针对靠近外部端子的标志部的小于5°、优选地小于2°的非常小的角度直至朝向针对远离外部端子的标志部的例如大于10°、可能甚至大于20°的最大角度增大。最大角度在此可能由于如下原因向上被限制:在标志部之内的弯曲角度过大时可能出现在该标志部处、尤其是在形成该标志部的箔处的损坏。或由于如下原因:较大的角度将导致电极的被涂覆的部分处的弯曲半径,所述弯曲半径在制造时或尤其是在电池组的使用寿命期间可能引起覆层的损坏电池功能的改变、诸如覆层从电极的金属箔脱离。标志部堆的标准部由此可以简单地且节约空间地彼此连接。
根据一种实施方式,标志部堆的远离外部端子的标志部的被定向为远离电极堆的棱边相较于更靠近外部端子的标志部的相应的棱边具有到电极堆的更小的距离,并且相邻的标志部在此沿着其棱边之一材料配合地彼此连接。换言之,(例如关于垂直竖立的电池组电池)从更靠近外部端子的平面的电极伸出的标志部相较于更远离地布置的电极的标志部向上更远地延伸。相邻的标志部于是在两个标志部的不太远离的棱边处或沿着该棱边彼此材料配合地连接。
根据一种实施方式,标志部堆的相邻的标志部在所述标志部彼此材料配合地连接的连接区域中局部地被弯曲,使得所述标志部彼此平行地伸展。
换言之,即标志部堆的相邻的标志部可以在远的子区域中相对于彼此以锐角伸展,因为所述标志部从不同的电极区域伸出,所述电极区域在与外部端子的平面不同远地间隔开的平面中延伸,并且所述标志部朝向相关的外部端子倾斜地被引导。在此,尤其是远离外部端子的相邻的标志部在远离相关的外部端子的连接区域中彼此连接。由于尤其是这些标志部也应是大面积的并且因此能充分承载电流地彼此连接,所以可以有利的是,将标志部不是相对于彼此以锐角伸展地彼此连接,而是使这些标志部的端部在该连接区域中事先弯曲,使得所述标志部至少在例如0.5mm到2cm、优选地1mm到5mm的短的长度上彼此平行地伸展。在这样的彼此平行地伸展的连接区域中,所述标志部于是可以简单地且平面地材料配合地优选地通过接合方法在没有附加材料的情况下彼此连接。
在将附加材料用于接合连接时,各个金属箔也可能在接合之前相对于彼此具有距离或以一角度在无平行区域的情况下通向彼此。
根据一种实施方式,标志部可以分别被堆叠成两个标志部堆,所述标志部堆被布置在相关的外部端子的对置的侧上并且分别与该外部端子的对置的表面之一材料配合地连接。
换言之,标志部堆不仅可以被布置在相关的外部端子的一侧上,而且要彼此电连接的电极的标志部可以被联合成两个堆,并且相关的外部端子于是被中间安置(zwischengelagert)在这两个堆之间并且与相应的标志部电连接。由此可以进一步减小必需的结构空间。
根据一种实施方式,标志部堆的标志部可以沿着多个至少局部地彼此平行的线彼此连接并且与相关的外部端子连接。换言之,标志部堆的标志部例如可以不通过单个平面的连接彼此连接。替代于此,可以规定,将标志部经由线状的区域彼此连接。这样的线状的连接可以有助于在所连接的标志部与外部端子之间的小的过渡电阻并且可以借助不同的技术简单地且可靠地来实施。
根据一种实施方式,标志部堆的标志部通过热接合彼此连接并且与相关的外部端子连接。热接合实现在同时小的过渡电阻或接触电阻的情况下标志部与外部端子的机械稳定的材料配合的连接。
可以使用不同类型的热接合,所述不同类型的热接合可以不仅在部件之间的电连接的建立的方式方面而且在该连接的由此得到的结构特性方面在细节上不同。
例如,标志部堆的标志部可以通过焊接彼此连接并且与相关的外部端子连接。通过焊接,标志部可以非常稳定地且长期可靠地与外部端子连接,这尤其是在如在机动车中的应用的情况下出现的振动密集的条件下是有利的。
尤其是,标志部堆的标志部可以通过焊接在没有添加焊接附加材料的情况下彼此连接并且与相关的外部端子连接。原则上,部件可以在添加焊接附加材料的情况下彼此焊接,所述焊接附加材料在焊接过程期间例如以焊接线或消耗的焊接电极的形式被输送并且部分地积聚在焊接的区域中。然而,为了将标志部彼此焊接并且与外部端子焊接,可以有利的是,舍弃焊接附加材料并且仅仅通过使要焊接的部件的材料熔融来引起焊接。由此,得到的焊接连接可以特别稳定地并且低电阻地被产生。
在一种具体的设计方案中,标志部堆的标志部可以通过借助高能辐射的焊接彼此连接并且与相关的外部端子连接。高能辐射用于局部地加热要焊接的部件并且可以位置非常精确地和准确计量地被射入。这可以在电能存储器、如尤其是电池组电池的制造中不仅实现部件的节约空间的焊接而且实现其他热敏感的部件、诸如电池化学物质(Zellchemie)的保护。
例如,标志部和外部端子可以通过激光束焊接或电子束书焊接彼此连接。激光束焊接尤其允许非常快速的焊接并且在工业上非常良好地被试验并且可以成本低地实现。电子束焊接尤其允许到要焊接的部件中的非常小的热输入。不仅激光焊接而且电子束焊接导致制造决定的典型的结构特性,所述特性在完成的焊接部位处可以被识别出。
尤其是可以有利的是,将标志部堆的标志部通过借助无力的(kraftfrei)焊接方法的焊接彼此连接并且与相关的外部端子连接。无接触地执行的并且因此无力的焊接方法、诸如所提及的激光焊接或电子束焊接实现部件、诸如薄的、箔状的标志部在焊接期间不承受机械负荷并且因此不由于机械力而变形,在所述焊接方法中没有焊接设备与要焊接的部件机械接触并且因此也没有力可以施加到要焊接的部件上。这有助于得到的焊接连接的质量并且可以在结构上借助于完成的焊接连接来识别。箔的位置可能还是可以事先通过夹紧装置来产生并且由此将力导入箔中。
指出:本发明的可能的特征和优点中的一些在本文中参考不同的实施方式来描述。本领域技术人员认识到,所述特征可以以合适的方式被组合、适配或替换,以便得到本发明的另外的实施方式。
附图说明
随后参照所附的附图来描述本发明的实施方式,其中附图和说明书均不应被解释为限制本发明。
图1示出具有对放电器的单侧接触的常规电能存储器的剖面图。
图2示出在图1中所标记的区域A中的电极接线的放大视图。
图3示出根据本发明的电能存储器的透视图。
图4示出根据本发明的电能存储器的电极接线的放大剖面图。
图5示出根据本发明的电能存储器的电极接线的侧面俯视图。
这些图仅仅是示意性的而不是按正确比例的。相同的附图标记在所述图中表示相同的或起相同作用的特征。
具体实施方式
图1示出常规电能存储器101的剖面图。电池组电池形式的能量存储器101包括多个平面的电极103,所述电极彼此间隔开并且彼此平行地被布置成电极堆114,并且在所述电极之间中间安置活性材料105。箔状的金属电极103中的每一个在其上侧边缘处具有标志部107。同样箔状的标志部107与电极103电连接并且优选地整体地连接并且从该电极朝向电外部端子109伸出。所述电极103、所述活性材料105、所述标志部107以及外部端子109的大部分被容纳在壳体(未示出)中。
在图2中放大地示出了图1中的虚线标记的区域A,在该区域中电极103经由其标志部107彼此接线并且与外部端子109接线。在常规电能存储器101中,所有标志部107是基本上同样长的。然而由于标志部107从不同的电极103出发并且必须从相应的电极103的边缘出发倾斜地朝向电外部端子109被引导,所述电极距外部端子109所布置的平面处于不同的距离处,所以标志部107的不同长度的子区域与外部端子109的表面111重叠。在此,相应的标志部107必须从越远离的电极109直至朝向外部端子109的表面111越远地被引导,重叠就越短。在要与外部端子109连接的标志部堆115的所有标志部107彼此重叠的重叠区域113中,标志部107平行于外部端子109的表面111伸展并且在那里例如经由焊接部117彼此连接并且与外部端子109连接。
基于电极103如何经由其标志部107以常规方式被接线和焊接到外部端子109上的方式,产生相对大的结构形式,因为一方面从不同的电极103伸出的(abragend)标志部必须不同远地被引导到外部端子109上并且另一方面在那里然后必须充分重叠,以便能够构造焊接部117。
为了缩小结构空间,提出电极接线的替代方式。
图3示出具有这样的电极接线的电能存储器1的透视图。多个平面的电极3(包括位于其间的活性材料5在内)相叠地堆叠并且被联合成电极堆14'、14''。电极3由导电材料、尤其是金属、诸如铜或铝以及其合金构成。电极3可以被构造为薄箔。从所述电极3中的每一个电极在上侧伸出的标志部7倾斜地朝向电外部端子9被引导。远离外部端子的标志部7'在此相对于相关的电极3的延伸平面以较大的角度α作为靠近端子的标志部7''伸展。多个标志部7在此被联合成两个标志部堆15'、15'',所述标志部堆分别被引导到外部端子9的相对的表面11'、11''。
然而不同的标志部7并不如在常规的电极接线中那样以标志部的端部区域全部彼此平行并且平行于外部端子109的表面111伸展地在单个位置处经由那里所设置的焊接部117彼此焊接并且与外部端子109焊接。尤其是,不同的标志部7并不全部是同样长的。
替代于此,远离外部端子的标志部7'明显更短,即例如小于靠近外部端子的标志部7''的一半长。在此,如在图4中以侧视图所说明的那样,两个直接相邻的标志部7的焊接17在大多数的标志部7的情况下在如下区域中进行,在所述区域中这两个标志部7还未与外部端子9邻接并且在所述区域中标志部7尤其是在倾斜于相关的外部端子9的表面11的方向上延伸。
相邻的标志部7的焊接17在此可以分别局部地、即在一定程度上点状地在如下区域中进行,在该区域中所述标志部直接彼此邻接或邻近。必要时,要焊接的标志部7中的至少一个标志部在此可以局部地被弯曲,使得该标志部至少在如下区域中平行于相邻的标志部7伸展,使得两个标志部7可以平面地彼此邻近并且因此能够简单地平面地彼此焊接。
替代地,焊接部17也可以线状地来构造,如在图3的示例中所示出的。线状的焊接部17在此从位于最外面的、最远离外部端子的且因此最短的标志部7'''朝向位于最里面的、最靠近外部端子的且因此最长的标志部7''''延伸并且在此相继地将分别相邻的标志部7对连接。有利地,多个线状的焊接部17可以在单个标志部堆15上延伸并且因此不仅提高连接的机械稳定性而且降低该连接的电阻。
作为另外的替代方案,如在图5中以俯视图所说明的那样,线状的焊接部17可以曲折地在标志部堆15的标志部7的局部地重叠的端部区域上延伸并且因此产生大面积的并且由此稳定的且低电阻的连接。
焊接部17优选地可以通过激光束焊接产生。但也可以使用其他焊接方法、尤其是利用高能辐射的其他无力的焊接方法、诸如电子束焊接。还可以设想利用高能辐射的其他焊接方法、诸如等离子焊接、MIG(利用惰性气体的金属焊接)、MAG(利用活性气体的金属焊接)等。
尤其是在使用无力焊接方法时,存在如下潜能:利用相应的工艺策略产生如在常规使用的超声焊接中那样明显更少的颗粒。这样的颗粒可能是例如在电池组电池中的短路的原因并且因而产生所谓的0km故障。
此外,由于执行焊接、尤其是激光束焊接或电子束焊接而损坏能量存储器的其他部件、例如电池组电池中的敏感的电池化学物质的风险可以利用为此被优化的布置来减小。例如,如下方向可以关于激光束的定位角(Anstellwinkel)来优化,使得另外的重叠的标志部7总是可以用作电池化学物质的保护装置,在该方向上激光焊接束在焊接时被对准标志部7。
此外,在标志部堆15处进行焊接的顺序可以被优化,使得到能量存储器中并且尤其是到能量存储器的热敏感的部件中的局部热输入最小化。
激光扫描器的使用此外实现优化的工艺策略、如摆动或其他高速焊接。
由于不同的标志部7的与常规的电极接线相比被改变的几何结构以及标志部7之间的以其他方式并且尤其是在其他位置处构造的电连接,可以通过在本文中所介绍的在电能存储器1、尤其是电池组电池中的电极接线显著地节约体积。由此可以提高能量存储器1的体积效率。此外,由于外部的标志部7'被构造为短于内部的电极7'',所以与常规的电极接线相比可以节约材料。由此,能量存储器1的功率重量比可以被增高,这例如在机动车中的应用中可以有助于更低的能耗。此外,在制造能量存储器时的材料成本可以降低。
所提出的特殊类型的电极接线适合于针对各种各样的使用领域的电能存储器1。例如,用于电动力以及用于消费电子设备、集中式或分散式能量存储、航空和航天等的电池组电池可以配备有所述电极接线。将该电极接线使用在诸如高功率电容器之类的其他电能存储器中也可以是令人感兴趣的。
最后要指出的是,术语、如“具有”、“包括”等并不排除其他元件或者步骤并且术语、如“一”或“一个”并不排除多个。在权利要求中的附图标记不应被视为限制。
Claims (13)
1.一种电能存储器(1),具有:
平面的电极(3);
从所述电极(3)侧向地伸出的标志部(7);
外部端子(9);
其中多个电极区域分别相叠地堆叠成电极堆(14);
其中所述标志部(7)中的多个标志部相叠地布置成标志部堆(15)并且分别材料配合地彼此连接并且与所述外部端子(9)中的相关的外部端子连接;
其特征在于,
标志部堆(15)的与所述相关的外部端子(9)连接的标志部(7)中的大多数中的每个标志部(7)与分别相邻的标志部(7)材料配合地在如下区域中连接,在所述区域中该标志部(7)在相对于所述相关的外部端子(9)的表面(11)倾斜了角度(α)的方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的不同的标志部(7)不同远地伸出所分配的电极(3)的边缘外。
3.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中相较于标志部堆的靠近外部端子的标志部(7''),所述标志部堆(15)的远离外部端子的标志部(7')伸出所分配的电极(3)的边缘没那么远。
4.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的远离外部端子的标志部(7')在该标志部与分别相邻的标志部(7)材料配合地连接的连接区域中相较于所述标志部堆(15)的靠近外部端子的标志部(7'')在其连接区域中相对于所述相关的外部端子(9)的表面(11)以更大的角度来布置。
5.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的远离外部端子的标志部(7')的被定向为远离所述电极堆(14)的棱边相较于更靠近外部端子的标志部(7'')的相应的棱边具有到所述电极堆(14)的更小的距离,并且相邻的标志部沿着其棱边之一材料配合地彼此连接。
6.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的相邻的标志部(7)在所述标志部彼此材料配合地连接的连接区域中局部地被弯曲,使得所述标志部彼此平行地伸展。
7.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部(7)分别堆叠成两个标志部堆(15',15''),所述标志部堆被布置在所述相关的外部端子(9)的对置的侧(11',11'')上并且分别与所述相关的外部端子的对置的表面(11',11'')之一材料配合地连接。
8.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的标志部(7)沿着多个至少局部地彼此平行的线彼此连接并且与所述相关的外部端子(9)连接。
9.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的标志部(7)通过热接合彼此连接并且与所述相关的外部端子(9)连接。
10.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的标志部(7)通过焊接彼此连接并且与所述相关的外部端子(9)连接。
11.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的标志部(7)通过焊接在不添加焊接附加材料的情况下彼此连接并且与所述相关的外部端子(9)连接。
12.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的标志部(7)通过借助高能辐射的焊接彼此连接并且与所述相关的外部端子(9)连接。
13.根据上述权利要求之一所述的电能存储器,其中标志部堆(15)的标志部(7)通过借助无力的焊接方法的焊接彼此连接并且与所述相关的外部端子(9)连接。
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018125110A (ja) * | 2017-01-31 | 2018-08-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 二次電池 |
CN117062687A (zh) * | 2021-02-23 | 2023-11-14 | 罗芬新纳激光有限公司 | 将金属箔堆叠激光焊接到金属基底 |
DE102022001865A1 (de) | 2022-05-27 | 2022-08-04 | Mercedes-Benz Group AG | Elektrochemische Einzelzelle und Verfahren zum Herstellen einer elektrochemischen Einzelzelle |
Citations (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000058012A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-25 | Japan Energy Corp | 扁平型電池及びその製造方法 |
JP2000311665A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池およびその製造方法 |
EP1079449A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-02-28 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Storage battery and method of fabricating the same |
CN101140983A (zh) * | 2006-09-08 | 2008-03-12 | Nec东金株式会社 | 层叠电池的制造方法 |
US20100068619A1 (en) * | 2005-01-28 | 2010-03-18 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical Cell With Improved Internal Contact |
US20100203371A1 (en) * | 2007-07-23 | 2010-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery |
CN201877505U (zh) * | 2010-11-15 | 2011-06-22 | 江苏双登集团有限公司 | 一种二次电池用正负极集流体 |
EP2485298A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stack type battery and method of manufacturing the same |
CN104241581A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 住友电气工业株式会社 | 引线部件 |
JP2015176701A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 |
US20150318534A1 (en) * | 2010-02-19 | 2015-11-05 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrode assembly having compact electrode tabs and secondary battery using the same |
CN107112450A (zh) * | 2015-01-21 | 2017-08-29 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有塑料构件的电池单池以及电池 |
CN107851742A (zh) * | 2015-09-15 | 2018-03-27 | Nec能源元器件株式会社 | 电池 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6986827B2 (ja) * | 2015-02-12 | 2021-12-22 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 蓄電装置及び電子機器 |
WO2016152372A1 (ja) * | 2015-03-23 | 2016-09-29 | 株式会社 豊田自動織機 | 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 |
KR101870314B1 (ko) * | 2015-04-16 | 2018-06-22 | 주식회사 엘지화학 | 전극 탭들과 전극 리드의 탭-리드 결합부가 공간부에 위치하는 전극조립체 |
JP6522418B2 (ja) * | 2015-05-15 | 2019-05-29 | 三洋電機株式会社 | 角形二次電池及びそれを用いた組電池、並びにその製造方法 |
DE102015209045A1 (de) * | 2015-05-18 | 2016-11-24 | Robert Bosch Gmbh | Akkumulatorzelle und Verfahren zur Herstellung desselben |
KR101809208B1 (ko) * | 2015-06-16 | 2017-12-14 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지 및 그 제조방법 |
US10998537B2 (en) * | 2015-08-31 | 2021-05-04 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Battery |
JP6779905B2 (ja) * | 2015-11-25 | 2020-11-04 | 株式会社エンビジョンAescエナジーデバイス | 電気化学デバイス |
-
2016
- 2016-12-16 DE DE102016225252.6A patent/DE102016225252A1/de not_active Withdrawn
-
2017
- 2017-12-15 CN CN201711349646.0A patent/CN108206260B/zh active Active
- 2017-12-18 US US15/844,892 patent/US10714714B2/en active Active
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000058012A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-25 | Japan Energy Corp | 扁平型電池及びその製造方法 |
JP2000311665A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-07 | Mitsubishi Chemicals Corp | 二次電池およびその製造方法 |
EP1079449A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-02-28 | SANYO ELECTRIC Co., Ltd. | Storage battery and method of fabricating the same |
US20100068619A1 (en) * | 2005-01-28 | 2010-03-18 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical Cell With Improved Internal Contact |
CN101140983A (zh) * | 2006-09-08 | 2008-03-12 | Nec东金株式会社 | 层叠电池的制造方法 |
CN102104132A (zh) * | 2006-09-08 | 2011-06-22 | Nec能源元器件株式会社 | 层叠电池 |
US20100203371A1 (en) * | 2007-07-23 | 2010-08-12 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Battery |
US20150318534A1 (en) * | 2010-02-19 | 2015-11-05 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Electrode assembly having compact electrode tabs and secondary battery using the same |
CN201877505U (zh) * | 2010-11-15 | 2011-06-22 | 江苏双登集团有限公司 | 一种二次电池用正负极集流体 |
EP2485298A1 (en) * | 2011-02-04 | 2012-08-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stack type battery and method of manufacturing the same |
CN104241581A (zh) * | 2013-06-17 | 2014-12-24 | 住友电气工业株式会社 | 引线部件 |
JP2015176701A (ja) * | 2014-03-14 | 2015-10-05 | 株式会社豊田自動織機 | 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 |
CN107112450A (zh) * | 2015-01-21 | 2017-08-29 | 罗伯特·博世有限公司 | 具有塑料构件的电池单池以及电池 |
CN107851742A (zh) * | 2015-09-15 | 2018-03-27 | Nec能源元器件株式会社 | 电池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180175336A1 (en) | 2018-06-21 |
CN108206260B (zh) | 2022-08-26 |
US10714714B2 (en) | 2020-07-14 |
DE102016225252A1 (de) | 2018-06-21 |
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