CN110313085A

CN110313085A - 具有至少一个电绝缘的电极材料层的电蓄能器单元和相应的制造方法

Info

Publication number: CN110313085A
Application number: CN201780087271.7A
Authority: CN
Inventors: R.哈芬布艾克; D.B.格雷纳; C.瓦格纳; M.里德曼
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-10-08
Also published as: DE102017202995A1; WO2018153533A1

Abstract

公开了一种电蓄能器单元（100），其包括至少一个第一极连接端（102）和第二极连接端（103）和第一电极材料的至少一个第一层（111），其中所述第一电极材料的至少一个第一层（111）与所述至少一个第一极连接端（102）电绝缘而且与所述至少一个第二极连接端（103）电绝缘。还公开了一种包括所公开的电蓄能器单元（100）的电蓄能器系统以及一种相应的用于所公开的电蓄能器单元（100）的制造方法。

Description

具有至少一个电绝缘的电极材料层的电蓄能器单元和相应的制造方法

技术领域

本公开从按照独立专利权利要求的前序部分所述的电蓄能器单元出发。

背景技术

在越来越增大的电气化、尤其是车辆的传动系越来越增大的电气化的过程中，越来越多地使用电池组或电池组包作为电蓄能器。这种存储器通常由大量电池组电池组成，这些电池组电池彼此电接线。在作为电蓄能器单元的电池组电池老化的过程中，尤其是这些电池组电池的机械特性和电特性、例如内电阻和作为最大可存储的或标称可存储的电荷量的电容量改变。这可能在更换单个或多个电蓄能器单元时导致可能的问题，通过电蓄能器中的内部措施也可能只是不足地或以大耗费地减轻这些问题。

发明内容

本发明的优点

公开了一种具有独立专利权利要求的特征性特征的电蓄能器单元，该电蓄能器单元包括至少一个第一极连接端和第二极连接端和第一电极材料的至少一个第一层。

在此，所述第一电极材料的至少一个第一层与所述至少一个第一极连接端电绝缘以及也与所述至少一个第二极连接端电绝缘。因此，例如可以使电容量或内电阻有针对性地与目标值适配，这在使用这样制造的电蓄能器单元的情况下简化了在电蓄能器之内的更换，该电蓄能器包括多个电蓄能器单元。此外，这样制造的电蓄能器单元在其机械特性方面并没有不同于或只是不显著地不同于已经在电蓄能器系统中装入的电蓄能器单元。例如，在使用堆叠方法来制造电池组电池的情况下可以规定：不执行各个堆叠层的接触或对于这些堆叠层来说不实施相应的接触面。

本发明的其它有利的实施方式是从属权利要求的主题。

适宜地，该电蓄能器单元包括电极组件，其中该电极组件还具有第一电极材料的至少一个第二层和第二电极材料的至少一个其他第一层，其中第一电极材料的至少一个第二层与第一极连接端导电连接并且第二电极材料的所述至少一个其他第一层与第二极连接端导电连接。因此，在不限制电蓄能器单元的功能性的情况下对该电蓄能器单元的简单的使用是可能的。

适宜地，该电蓄能器单元还具有第二电极材料的至少一个第二层，该至少一个第二层与所述至少一个第一极连接端电绝缘而且与所述至少一个第二极连接端电绝缘。因此，有利地保证了：这样制造的电蓄能器单元具有与完全被接触的电蓄能器单元相同的机械特性，这保证了装入到电蓄能器系统中的兼容性。

适宜地，第一电极材料的至少一个第一层被施加在导电的第一载体层上。因此，可以使用相同的材料、方法和机器，用于制造电绝缘的至少一个第一层，这因此不引起在到目前为止在用于电蓄能器单元的制造过程的耗费的变化并且能够实现：简单地集成到常规制造中。

有利地，第二电极材料的相应的层也构造在导电载体层上。

适宜地，第一载体层没有用于电接触的接触凸起部。因此，有利地，排除了第一电极材料的第一层与电蓄能器单元的极连接端或集流体的不意图的电接触，这简化了电蓄能器单元的制造过程并且提高了该制造过程的可靠性。这同样可以被应用于第二电极材料的载体层。有利地，在一个实施方式中可以规定：接触凸起部直接被用作极连接端。那么，如果载体层没有相应的接触凸起部，则该载体层可以与相应的极连接端电绝缘，其中该极连接端同样由相应的接触凸起部形成。

适宜地，第一载体层的面的其中最大的被构造为凸面。这例如也包括矩形面。因此保证了：可以可靠地执行该电蓄能器单元的制造过程。这同样可适用于第二电极材料的载体层。

适宜地，第一电极材料的至少一个第二层施加在导电的第二载体层上，其中在将第一载体层平行投影到第二载体层上时，第一载体层的被投影的面至少局部地处在作为投影平面的第二载体层的面之内。因此，有利地，降低了在载体层之间的电连接的概率并且同时减少了材料消耗。这同样可适用于第二电极材料的相应的载体层。

适宜地，该平行投影是正交投影。因此，在该段落中事先提到的优点例如能针对在电蓄能器单元的制造中使用的堆叠方法来实现，其中，多个层上下堆叠。

适宜地，第一载体层的材料和/或第二载体层的材料包括铝和/或铜。因此，有利地，保证了载体层与多种已经公知的阳极和阴极材料或电解液的兼容性。这同样可以被应用于第二电极材料的相应的载体层。

适宜地，该电蓄能器单元是软包电池。因此，之前所提到的优点可以被转用于电蓄能器单元的广泛的形式。

本发明的主题还是一种电蓄能器系统，该电蓄能器系统包括多个上文所描述的电蓄能器单元其中的至少一个电蓄能器单元以及电子控制单元，其中该电子控制单元被设立用于，监控所述至少一个电蓄能器单元。尤其是，该电子控制单元构造为电池组管理系统，该电池组管理系统可包括相应的装置，用于检测物理和/或化学参量、例如电流。因此，之前提到的优点可以在所描述的电蓄能器系统之内实现。

本发明的主题还是一种用于制造电蓄能器单元的方法，该方法具有在下文描述的步骤。在第一步骤中，在没有接触凸起部的导电的第一载体层上提供第一电极材料的至少一个第一层，在具有第一接触凸起部的导电的第二载体层上提供第一电极材料的至少一个第二层，和在具有另一接触凸起部的其他导电载体层上提供第二电极材料的至少一个其他第一层。紧接着，将第一电极材料的至少一个第二层借助于第一接触凸起部与该电蓄能器单元的第一极连接端导电连接，以及将第二电极材料的至少一个其他第一层借助于另一接触凸起部与该电蓄能器单元的第二极连接端导电连接。紧接着，将在没有接触凸起部的导电的第一载体层上的第一电极材料的至少一个第一层、在具有第一接触凸起部的导电的第二载体层上的第一电极材料的至少一个第二层和在具有另一接触凸起部的其他导电载体层上的第二电极材料的至少一个其他第一层引入到该电蓄能器单元的外壳中。替选地，也可以以相反的顺序进行引入到外壳中的步骤和导电连接的步骤。因此，上面提到的优点可以通过以上阐明的制造过程来实现。

电子控制单元尤其可以被理解为电子控制设备，该电子控制设备例如包括微控制器和/或专用硬件模块、例如ASIC，但是其中同样包括：个人计算机或者有存储器可编程的控制装置。

电蓄能器单元尤其可以被理解为电化学电池组电池和/或具有至少一个电化学电池组电池的电池组模块和/或具有至少一个电池组模块的电池组包。例如，电蓄能器单元可以是基于锂的电池组电池或者基于锂的电池组模块或者基于锂的电池组包。尤其是，电蓄能器单元可以是锂离子电池组电池或者锂离子电池组模块或者锂离子电池组包。此外，电池组电池的类型可以是锂-聚合物蓄电池、镍-金属氢化物蓄电池、铅-酸蓄电池、锂-空气蓄电池或者锂-硫蓄电池或十分普遍地可以是任意电化学成分的蓄电池。电容器也可能作为电蓄能器单元。

附图说明

本发明的有利的实施方式在附图中示出并且在随后的描述中进一步讲述。

其中：

图1示出了被公开的按照第一实施方式的电蓄能器单元的示意性纵剖面图；

图2示出了第一载体层的示意图；

图3示出了第一载体层到第二载体层上的正交投影的示意图；

图4示出了用于电蓄能器单元的电极组件的部分的示意图；和

图5示出了要求保护的按照第一实施方式的方法的流程图。

具体实施方式

在所有附图中，相同的附图标记表示相同的装置部件或相同的方法步骤。

图1示出了按照第一实施方式的被公开的电蓄能器单元100的示意性纵剖面图。在此，电蓄能器单元100被外壳101包围，第一极连接端102和第二极连接端103从该外壳伸出。还示出了第一电极材料的第一层111，该第一层与两个极连接端102、103电绝缘。第一电极材料的第一层111处在第一载体层109上，其中这两个元件都属于电极组件117。该电极组件还包括第一电极材料的第二层108和第二电极材料的其他第一层107，其中第一电极材料的第二层108借助于导电的第二载体层115通过导电体104与第一极连接端102导电连接。在此，导电的第二载体层115具有第一接触凸起部114。第二电极材料的其他第一层107借助于其他导电载体层116通过导电体105与第二极连接端103导电连接。在此，该其他导电载体层116具有另一接触凸起部113。此外，第一电极材料的第二层108和第二电极材料的其他第一层107通过隔板层106彼此电绝缘。电极组件117还包括第二电极材料的其他第二层112，所述其他第二层施加在其他第二载体层110上。所述其他第二载体层110与第一载体层109一样不具有接触凸起部并且因此同样与第一极连接端102和第二极连接端103电绝缘。如还从图1中可见的那样，载体层可以在两侧用电极材料覆层。如在图1中示出的那样，电极组件117可包括多个载体层，所述载体层具有多个电极材料层。

图2示出了导电的第一载体层200，第一电极材料的第一层201施加到该导电的第一载体层上。在此，第一载体层200不具有用于电接触的接触凸起部。还可见的是：不仅载体层200而且第一电极材料的第一层201都设计为矩形，也就是说设计为凸面。

图3示出了第一载体层302到第二载体层301上的正交投影的示意图。在此，与第一载体层302成直角的箭头306规定了投影方向，第一载体层302以该投影方向被投影到第二载体层301上，其中第一载体层302和第二载体层301彼此平行。如能看出并且通过虚线307标明的那样，第一载体层302的所投影的面处在作为投影平面的第二载体层301的面之内。因为在第一载体层302的点与其在第二载体层301中投影的像点之间的连接线与第二载体层301形成直角，所以在这种情况下涉及正交投影。此外，示出了施加在第一载体层302上的第一电极材料的第一层305。此外，示出了施加在第二载体层301上的第一电极材料的第二层304。

图4示出了用于电蓄能器单元、尤其是软包电池的电极组件400的部分的示意图。电极组件400具有第一电极材料的第一层412。第一隔板层413处在该第一层下方而第二隔板层411处在该第一层上方。此外，第一电极材料的第一层412的这里未明确示出的第一载体层没有用于电接触的连接凸起部。第二电极材料的其他第二层410连接到第二隔板层411上。在此，第二电极材料的其他第二层410的这里未明确示出的其他第二载体层没有用于电接触的连接凸起部。因此，这些层都与电蓄能器单元的这里未示出的极连接端电绝缘。第三隔板层409连接到第二电极材料的其他第一层410上。第一电极材料的第二层408连接到第三隔板层409上。第一电极材料的第二层408的这里未明确示出的第二载体层具有用于电接触、尤其是用于与这里未明确示出的极连接端导电连接的第一连接凸起部418。在第一电极材料的第二层408之后接下来是第四隔板层407。在该第四隔板层之后接下来是第二电极材料的其他第一层406。第二电极材料的其他第一层406的这里未明确示出的其他第一载体层具有用于电接触的另一连接凸起部419。在此之后接下来是第五隔板层405。在该第五隔板层405之后接下来是第一电极材料的第三层403。第一电极材料的第三层403的这里未明确示出的第三载体层具有用于电接触的第二连接凸起部404。在此之后接下来是第六隔板层402，第二电极材料的其他第三层401处在该第六隔板层上。第二电极材料的其他第三层401的这里未明确示出的其他第三载体层具有用于电接触的另一第二连接凸起部414。

图5示出了要求保护的用于制造按照第一实施方式的电蓄能器单元的方法的流程图。在此，在第一步骤S1中，在没有接触凸起部的导电的第一载体层109、200、302上提供第一电极材料的至少一个第一层111、201、305、412。此外，在具有第一接触凸起部106、303、418的导电的第二载体层115、301上提供第一电极材料的至少一个第二层108、304、408，而在具有另一接触凸起部113、419的其他导电载体层116上提供第二电极材料的至少一个其他第一层107、406。紧接着，在第二步骤S2中，第一电极材料的至少一个第二层108、304、408借助于第一接触凸起部106、303、418与电蓄能器单元100的第一极连接端102导电连接。此外，第二电极材料的所述至少一个其他第一层107、406借助于另一接触凸起部113、419与电蓄能器单元100的第二极连接端103导电连接。因此，在没有接触凸起部的导电的第一载体层109、200、302上的第一电极材料的至少一个第一层111、201、305、412与至少一个第一极连接端102和至少一个第二极连接端103电绝缘。紧接着，在第三步骤中，将在没有接触凸起部的导电的第一载体层109、200、302上的第一电极材料的至少一个第一层111、201、305、412、在具有第一接触凸起部106、303、418的导电的第二载体层115、301上的第一电极材料的至少一个第二层108、304、408和在具有另一接触凸起部113、419的其他导电载体层116上的第二电极材料的至少一个其他第一层107、406引入到电蓄能器单元100的外壳101中。

Claims

1.一种电蓄能器单元（100），所述电蓄能器单元包括至少一个第一极连接端（102）和第二极连接端（103）和第一电极材料的至少一个第一层（111、201、305、412），其特征在于，所述第一电极材料的所述至少一个第一层（111、201、305、412）与所述至少一个第一极连接端（102）电绝缘而且与所述至少一个第二极连接端（103）电绝缘。

2.根据权利要求1所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述电蓄能器单元（100）包括电极组件（117、400），其中所述电极组件（117、400）还具有所述第一电极材料的至少一个第二层（108、304、408）和第二电极材料的至少一个其他第一层（107、406），其中所述第一电极材料的所述至少一个第二层（108、304、408）与所述第一极连接端（102）导电连接并且所述第二电极材料的所述至少一个其他第一层（107、406）与所述第二极连接端（103）导电连接。

3.根据上述权利要求之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述电蓄能器单元（100）还具有所述第二电极材料的至少一个其他第二层（112、410），所述至少一个其他第二层与所述至少一个第一极连接端（102）电绝缘而且与所述至少一个第二极连接端（103）电绝缘。

4.根据上述权利要求之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述第一电极材料的所述至少一个第一层（111、201、305、412）施加在导电的第一载体层（109、200、302）上。

5.根据上述权利要求之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述第一载体层（109、200、302）没有用于电接触的接触凸起部。

6.根据上述权利要求之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述第一载体层（109、200、302）的面的其中最大的被构造为凸面。

7.根据权利要求4至6之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述第一电极材料的所述至少一个第二层（108、304、408）施加在导电的第二载体层（115、301）上，其中在将所述第一载体层（109、200、302）平行投影到所述第二载体层（115、301）上时，所述第一载体层（109、200、302）的被投影的面至少局部地处在作为投影平面的所述第二载体层（115、301）的面之内。

8.根据权利要求7所述的电蓄能器单元（100），其中所述平行投影是正交投影。

9.根据权利要求4至8之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述第一载体层（109、200、302）的材料和/或所述第二载体层（115、301）的材料包括铝和/或铜。

10.根据上述权利要求之一所述的电蓄能器单元（100），其特征在于，所述电蓄能器单元（100）是软包电池。

11.一种电蓄能器系统，所述电蓄能器系统包括至少一个根据上述权利要求之一所述的电蓄能器单元（100）和电子控制单元，所述电子控制单元被设立用于，监控所述至少一个电蓄能器单元（100）。

12.一种用于制造电蓄能器单元（100）的方法，所述方法包括如下步骤：

a) 在没有接触凸起部的导电的第一载体层（109、200、302）上提供第一电极材料的至少一个第一层（111、201、305、412），在具有第一接触凸起部（106、303、418）的导电的第二载体层（115、301）上提供所述第一电极材料的至少一个第二层（108、304、408）并且在具有另一接触凸起部（113、419）的其他导电载体层（116）上提供第二电极材料的至少一个其他第一层（107、406）；

b) 将所述第一电极材料的所述至少一个第二层（108、304、408）借助于所述第一接触凸起部（106、303、418）与所述电蓄能器单元（100）的第一极连接端（102）导电连接，而且将所述第二电极材料的所述至少一个其他第一层（107、406）借助于所述另一接触凸起部（113、419）与所述电蓄能器单元（100）的第二极连接端（103）导电连接；

c) 将在没有接触凸起部的所述导电的第一载体层（109、200、302）上的所述第一电极材料的所述至少一个第一层（111、201、305、412）、在具有所述第一接触凸起部（106、303、418）的所述导电的第二载体层（115、301）上的所述第一电极材料的所述至少一个第二层（108、304、408）和在具有所述另一接触凸起部（113、419）的所述其他导电载体层（116）上的所述第二电极材料的所述至少一个其他第一层（107、406）引入到所述电蓄能器单元（100）的外壳（101）中。