CN109773074A - 制造用于电池单池的单池壳体的方法和电池单池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造用于电池单池的单池壳体的方法，所述方法包括下述步骤：提供具有至少近似圆形的横截面的管元件（60）；将两个芯轴（70）施加到在所述管元件（60）的内侧上的、沿直径相对置的区域上；使所述两个芯轴（70）彼此远离地移动，由此所述管元件（60）变形并且获得至少近似矩形的横截面，所述横截面具有第一前侧（33）、相对置的第二前侧（34）、第一端侧（35）和相对置的第二端侧（36）；封闭所述管元件（60）的第一底面。本发明也涉及一种电池单池，其包括借助于根据本发明的方法进行制造的单池壳体。

Description

制造用于电池单池的单池壳体的方法和电池单池

技术领域

本发明涉及一种用于由管元件来制造用于电池单池的单池壳体的方法。本发明也涉及一种电池单池，所述电池单池包括借助于根据本发明的方法来制造的单池壳体。

背景技术

电池单池、特别是锂离子单池和锂固态单池通常具有棱柱形的或矩形的单池壳体。在此，多个电池单池在电池模块中在空间上彼此并排地布置，并且彼此串联地电连接。特别地，矩形的单池壳体可以在空间上紧密地并排地布置，而不会在相邻的电池单池之间产生未使用的自由空间。

用于电池单池的单池壳体例如由金属、特别是铝制成。为了避免电池模块内的相邻电池单池之间的短路并且为了防止电池模块的邻接的部件上的电压，可以在外部对金属的单池壳体进行电绝缘。

用于电池单池的单池壳体例如通过冲挤(Fließpressen)、特别是反向冲挤来制造。在此，用于制造单池壳体的特别的金属材料借助于盖印（Stempel）变形。反向冲挤的一种特殊的实施方式是杯形件反向冲挤（Napfrückwärtsfließpressen）。

用于电池单池的单池壳体可以例如也通过深冲进行制造。在此，用于制造单池壳体的特别的金属材料借助于合适的工具在压机中变形。

从US 2009/0206096 A1中已知一种用于制造棱柱形的壳体的、根据本类型的方法。如此制造的壳体除其他外可以用作用于电池单池的单池壳体。在此，首先使具有圆形的横截面的管元件如此变形，从而产生矩形的横截面。随后，管元件的底面利用底部元件以及利用盖元件进行封闭。因此，产生了三件式地构造的壳体。

发明内容

提出了一种用于制造用于电池单池的、特别是棱柱形的单池壳体的方法。所述方法包括下述步骤：

首先，提供具有至少近似圆形的横截面的管元件。所述管元件具有例如空心柱体的形状并且相对于纵向轴线旋转对称地构造。管元件也可以具有不同的横截面、例如椭圆形或矩形，但是沿纵向轴线应具有保持不变的横截面。管元件的、面向纵向轴线的侧面在下面被称为内侧。管元件的、相对置的、背向纵向轴线的侧面在下面被称为外侧。

随后，将两个芯轴施加到在管元件的内侧上的、沿直径相对置的区域上。在此，芯轴优选被构造为矩形，并且沿着纵向轴线至少大致在管元件的整个长度上延伸。

随后，两个芯轴彼此远离地移动。由此管元件变形并且获得至少近似矩形的横截面，所述横截面具有第一前侧、相对置的第二前侧、第一端侧和相对置的第二端侧。

在此，芯轴贴靠在管元件的两个端侧上。所述端侧具有比前侧更小的扩张（Ausdehnung）。在两个芯轴和两个前侧的中央区域之间首先产生空腔。

随后，封闭管元件的第一底面。在此，第一底面垂直于两个端侧并垂直于两个前侧。于是，封闭的第一底面形成单池壳体的底部。

由此，形成了杯状或罐状构造的、矩形的单池壳体，该单池壳体被设计为单件式。也就是说，单池壳体由单个管元件制成。为了制造电池单池，随后将电极单元引入到单池壳体中，并且同样也封闭与第一底面相对置的第二底面。

根据本发明的一种有利的设计方案，在管元件变形之前，在管元件的、相对于芯轴的外侧上分别施加一个夹钳。因此，管元件分别在芯轴和夹钳之间的两个位置上被夹紧并力锁合地保持。

管元件可以例如通过辊压制造并无缝地制成。然而，管元件也可以通过沿纵向焊缝焊接板材来进行制造，其中纵向焊缝笔直地并且平行于纵向轴线延伸。在这种情况下，优选如此施加两个芯轴和两个夹钳，使得管元件的纵向焊缝位于芯轴和夹钳之间。

根据本发明的一种有利的设计方案，在管元件变形之后，将填充件引入到芯轴之间。在此，将填充件引入到空腔中，该空腔在管元件的两个芯轴和两个前侧的中央区域之间产生。填充件具有矩形的横截面并且至少近似完全地填充所述空腔。

根据本发明的一种有利的改进方案，在管元件变形之后，分别将一个压印钳压靠到管元件的第一前侧和第二前侧上。因此，管元件的前侧夹紧在两个冲压夹钳和两个芯轴之间，并且必要时也夹紧在两个压印钳和填充件之间。

通过将所述压印钳在两侧上压靠到管元件的两个前侧上，对管元件的矩形的横截面进行校准。由此，尤其最小化管元件从矩形的横截面朝向先前的横截面的方向的回弹。

根据本发明的一种优选的设计方案，为了封闭管元件的第一底面而使管元件的前侧的端部区域借助于滑动件彼此压靠。随后，前侧的端部区域彼此连接并形成单池壳体的底部。

优选地，两个前侧的彼此压靠的端部区域在此以材料锁合的方式彼此连接、特别是焊接。由此产生横向焊缝，该横向焊缝沿着单池壳体的底部延伸。

在单池壳体的底部形成两个三角形的袋状部，所述袋状部最初从单池壳体在相反的方向上突出。然后将两个袋状部弯曲180°，并且由此折叠到单池壳体的底部上。从食品工业已知特别是用于饮料的包装，其以类似的方式折叠。

根据本发明的一种优选的改进方案，在电池单池的制造中，管元件的、与第一底面相对置的第二底面借助于盖进行封闭。因此，单池壳体完全关闭。

根据本发明的一种有利的设计方案，管元件如此变形，使得管元件的壁厚在此减少。因此，管元件在垂直于纵向轴线的方向上扩张，由此使得壁厚减小。

也提出一种电池单池，所述电池单池包括借助于根据本发明的方法来制造的单池壳体。电池单池例如是锂离子单池。

本发明的优点

借助于根据本发明的方法，能够成本低廉地制造用于电池单池的单池壳体。此外，根据本发明的方法还允许制造具有相对小的壁厚以及具有小的棱边半径的单池壳体。根据本发明的方法不需要传统意义上的、用于使管元件变形的盖印。因此，可以制造具有相对大的长度的单池壳体，所述单池壳体由于利用传统的变形工艺的盖印的、过低的屈曲刚度（Knicksteifigkeit）而不能制造。因此，待制造的单池壳体的几何尺寸几乎可自由地选择。单池壳体也可以由经涂层的板材制成。

附图说明

借助于附图和下面的描述详细阐述本发明的实施方式。

其中：

图1示出了具有圆形的横截面的管元件的透视图；

图2示出了直接在变形之前的、图1中的管元件的俯视图；

图3示出了在变形之后的、具有矩形的横截面的、图2中的管元件的俯视图；

图4示出了当封闭底面时穿过图3的管元件的截面；

图5示出了穿过具有封闭的底面的、图3的管元件的截面，以及

图6示出了电池单池的部分透明的透视图。

具体实施方式

在本发明的实施方式的下述说明中，利用相同的附图标记表示相同的或相似的元件，其中，在单个情况中省去对这些元件的重复说明。所述附图仅示意地展示了本发明的主题。

图1示出了具有圆形的横截面的管元件60的透视图。管元件60当前设计成空心柱体的形式并且相对于纵向轴线A旋转对称。

管元件60具有面向纵向轴线A的内侧61和背向纵向轴线A的、相对置的外侧62。管元件60具有壁厚D。此外，管元件60沿着纵向焊缝66进行焊接，所述纵向焊缝笔直地并且平行于纵向轴线A延伸。

图2示出了直接在变形之前的、图1中的管元件60的俯视图。两个芯轴70施加在管元件60的内侧61上的、沿直径相对置的区域上。在此，芯轴70被构造为矩形并且沿着纵向轴线A大致在管元件60的整个长度上延伸。

在管元件60的外侧62上，夹钳72分别与每个芯轴70相对置地施加。因此，管元件60分别在芯轴70和夹钳72之间的两个位置上被夹紧并力锁合地保持。在此，管元件60的纵向焊缝66位于芯轴70和夹钳72之间。

图3示出了在变形之后的、具有矩形的横截面的、图2中的管元件60的俯视图。通过使两个芯轴70彼此远离地移动，使得管元件60变形。因此，管元件60获得矩形的横截面，所述横截面具有第一前侧33、相对置的第二前侧34、第一端侧35和相对置的第二端侧36。在此，芯轴70贴靠在管元件60的两个端侧35、36上，所述端侧具有比两个前侧33、34更小的扩张。管元件的纵向焊缝66当前位于第二端侧36上。

将填充件74引入到在两个芯轴70和两个前侧33、34的中央区域之间产生的空腔中。填充件74同样具有矩形的横截面并完全填充所述空腔。压印钳76分别压靠到管元件60的第一前侧33和第二前侧34上。因此，管元件60的前侧33、34夹紧在两个压印钳76和两个芯轴70之间以及夹紧在两个压印钳76和填充件74之间。

图4示出了当封闭所述管元件60的第一底面时沿着图3的剖面线S穿过管元件60的截面。在此，管元件60的第一底面垂直于两个端侧35、36并且垂直于两个前侧33、34。管元件60的纵向轴线A同样垂直于第一底面。

管元件60的端部区域在纵向轴线A的方向上突出超过芯轴70，超过压印钳76并且超过该图示中被遮盖的填充件74。为了封闭管元件60的第一底面，管元件60的前侧33、34的端部区域借助于滑动件78彼此压靠。在此，滑动件78的移动在朝向彼此的方向上并且垂直于纵向轴线A进行。

通过滑动件78的所述移动，由管元件60的前侧33、34的端部区域形成弯折部64，该弯折部与管元件60的第一底面呈直角地突出。在此处所示的图示中，所产生的弯折部64在此通过滑动件78以力锁合的方式保持。

随后，管元件60的前侧33、34的、彼此压靠的、形成弯折部64的端部区域以材料锁合的方式彼此连接、特别是焊接。通过管元件60的前侧33、34的端部区域彼此的这种连接，使得管元件60的第一底面封闭。图5示出了穿过具有封闭的底面的、图3的管元件60的截面。

管元件60的前侧33、34的端部区域的连接例如借助于电阻缝焊（Rollnahtschweiβen）进行，其中横向焊缝68被引入到弯折部64中。横向焊缝68垂直于前侧33、34并且垂直于纵向轴线A延伸。于是，管元件60的封闭的第一底面形成单池壳体3的底部31。由此，形成杯状或罐状构造的、矩形的单池壳体3，该单池壳体由管元件60制成并且被设计为单件式的。横向焊缝68沿单池壳体3的底部31延伸。

在连接所述管元件60的前侧33、34的端部区域之后，即在横向焊缝68被引入到弯折部64之后，弯折部64垂直地从管元件60的第一底面或从单池壳体3的底部31突出。然后将弯折部弯曲90°并因此平行于底部31地贴靠在该底部31上。

由此形成两个三角形的袋状部，所述弯折部64穿过所述袋状部延伸。两个袋状部最初在相反的方向上从单池壳体3突出。然后将两个袋状部弯曲180°，并且由此折叠到单池壳体3的底部31上。从食品工业已知特别是用于饮料的包装，其以类似的方式折叠。

为了制造电池单池2，随后将电极单元引入到单池壳体3中。随后，管元件60的与第一底面相对置的第二底面同样被封闭。在此，管元件60的第二底面当前借助于扁平的盖32封闭。因此，单池壳体3完全关闭并且电极单元被单池壳体3包围。

也将当前液态的电解质注入到单池壳体3中，然后该液态的电解质包围单池壳体3内的电极单元。例如，可以在放置所述盖32之前注入液态的电解质。即使在放置所述盖32之后也可以通过开口注入电解质，该开口例如设置在盖32中。所提到的开口在注入电解质之后能够封闭。

图6示出了具有构造为矩形的单池壳体3的电池单池2的、部分透明的透视图。所述电池单池2的单池壳体3具有六个侧面，所述六个侧面具有三种不一样大的面积，其中两个具有同样大的面积的侧面分别彼此相对置。具有最大面积的侧面是第一前侧33和第二前侧34。具有最小面积的侧面是第一端侧35和第二端侧36。具有中等大小的面积的、剩余的侧面是底部31和盖32。

电池单池2包括负端子11和正端子12。通过两个端子11、12可以截取由电池单池2提供的电压。此外，电池单池2也可以通过两个端子11、12充电。两个端子11、12在盖32上彼此间隔开地布置。当前，所述负端子11与所述第一端侧35相邻，并且所述正端子12与所述第二端侧36相邻。端子11、12与在此未示出的电极单元10电连接。

矩形的单池壳体3具有八个棱边。邻接单池壳体3的第一前侧33的四个棱边，其被称为第一前棱边51。邻接单池壳体3的第二前侧34的四个棱边，其被称为第二前棱边52。

矩形的单池壳体3具有四个另外的棱边，其分别邻接两个端侧35、36中的一个以及底部31和盖32。在此，第一纵向棱边41邻接盖32和第一端侧35。第二纵向棱边42邻接底部31和第一端侧35。第三纵向棱边43邻接盖32和第二端侧36。第四纵向棱边44邻接底部31和第二端侧36。

先前弯曲180°并因此折叠到单池壳体3的底部31上的两个袋状部位于第二纵向棱边42以及第四纵向棱边44上。在该图示中未示出所述袋状部以及弯折部64。

本发明不限制于在此所描述的实施例和其中所强调的方面。而是在由权利要求给出的范围内可以实现多种变型方案，所述变型方案处于本领域技术人员行事范围之内。

Claims (10)

1.用于制造用于电池单池（2）的单池壳体（3）的方法，所述方法包括下述步骤：

提供具有至少近似圆形的横截面的管元件（60）；

将两个芯轴（70）施加到在所述管元件（60）的内侧（61）上的、沿直径相对置的区域上；

使所述两个芯轴（70）彼此远离地移动，由此所述管元件（60）变形并且获得至少近似矩形的横截面，所述横截面具有第一前侧（33）、相对置的第二前侧（34）、第一端侧（35）和相对置的第二端侧（36）；

封闭所述管元件（60）的第一底面。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，

在所述管元件（60）变形之前，在管元件（60）的、与每个芯轴（70）相对置的外侧（62）上分别施加一夹钳（72）。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，

如此施加所述芯轴（70）和所述夹钳（72），使得所述管元件（60）的纵向焊缝（66）位于芯轴（70）和夹钳（72）之间。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，

在所述管元件（60）变形之后，将填充件（74）引入到所述芯轴（70）之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，

在所述管元件（60）变形之后，使压印钳（76）分别压靠所述第一前侧（33）和所述第二前侧（34）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，

为了封闭所述管元件（60）的第一底面而使所述前侧（33、34）的端部区域借助于滑动件（78）彼此压靠。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，

所述前侧（33、34）的、彼此压靠的端部区域以材料锁合的方式彼此连接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，

所述管元件（60）的、与所述第一底面相对置的第二底面借助于盖（32）封闭。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，

所述管元件（60）如此变形，使得所述管元件（60）的壁厚（D）减小。

10.电池单池（2），其包括借助于根据前述权利要求中任一项所述的方法进行制造的单池壳体（3）。