CN110391466A - 用于锂离子蓄电池单池的电池卷芯、锂离子蓄电池单池、储能器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于锂离子蓄电池单池(1)的电池卷芯,具有作为电极条带(4、5)的阳极条带和阴极条带并且具有布置在所述电极条带(4、5)之间的隔板条带(8),其中,所述电极条带(4、5)以其纵向延伸相对彼此呈直角定向并且交替地折叠到彼此上,并且其中,所述隔板条带(8)与电极条带(4、5)中的一个电极条带一同导引并且具有多个分别位于电极条带(4、5)的彼此叠置的电极区段(10、11)之间的隔板区段(18),所述隔板区段(18)通过折叠区段(17)彼此连接。在此规定,所述隔板条带(8)的相继的隔板区段(18)交替地分别在其长边之一上以保护区段(14)突出至少超过所述电极条带(4、5)中的另一电极条带的相应的电极区段(10、11)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于锂离子蓄电池单池(Lithium-Ionen-Batteriezelle)的电池卷芯(Zellwickel),所述电池卷芯具有作为电极条带的阳极条带和阴极条带并且具有布置在所述电极条带之间的隔板条带(Separatorstreifen),其中,所述电极条带以其纵向延伸相对彼此呈直角定向并且交替地折叠到彼此上,并且其中,所述隔板条带与电极条带中的一个电极条带一同导引并且具有多个分别位于电极条带的彼此叠置的电极区段之间的隔板区段,所述隔板区段通过可变形的折叠区段彼此连接。
此外,本发明涉及一种用于机动车储能器的锂离子蓄电池单池,所述储能器尤其设计为牵引用蓄电池,所述锂离子蓄电池单池具有壳体,至少一个前述的电池卷芯在所述壳体中布置并且可电触点接通。
此外,本发明还涉及一种具有至少一个这样的蓄电池单池的储能器和一种用于制造前述的用于锂离子蓄电池单池的电池卷芯的方法。
背景技术
由现有技术已知前述类型的电池卷芯。因此,专利文献US 5,618,318 A尤其公开一种用于蓄电池单池的电池卷芯,该电池卷芯具有两个电极条带,所述电极条带以其纵向延伸相对彼此呈直角地被叠置并且交替地被折叠到彼此上,从而产生具有电极条带的彼此叠置的电极区段的电池堆(Zellstapel)。为了避免电极条带或电极区段彼此直接电气接触,存在隔板条带,该隔板条带与电极条带中的一个被一同卷绕,从而在每两个彼此叠置的电极区段之间分别存在隔板条带的隔板区段。隔板条带尤其仅保护与其一同被导引的电极条带。
由专利文献US 9,548,496 B2已知另外的电池卷芯,在该电池卷芯中,电极条带的多个电极区段由隔板区段彼此隔开。专利文献EP 2 135 310 B1也描述一种具有折叠到彼此上的电极条带的电池卷芯,其中,在这种情况下,电极条带不是彼此呈直角、而是以其纵向延伸彼此平行地构造并且分别被卷绕为S形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种改进的电池卷芯,所述电池卷芯即使在弯曲半径受限的情况下也能提供高度保护以免损伤和尤其短路。
所述技术问题通过具有权利要求1的特征的电池卷芯解决。所述电池卷芯具有的优点是,电极条带在其最易受损的部位、即在将电极条带相互连接的弯曲区段的区域中被保护。通过电极条带彼此折叠引起外置的弯曲区段在安装或制造时可能容易被损坏并且由于变形也可能彼此电气接触。为了避免这点,目前为止在安装和/或维护时需要高度谨慎。通过按照本发明的电池卷芯,电极条带的外置的区域被隔板条带附加地保护。按照本发明,这通过如下方式实现,即,相继的隔板区段、即沿隔板条带的纵向延伸相继的隔板区段交替地分别在其长边之一上以保护区段突出至少超过另一电极条带的相应的电极区段。通过保护区段实现,隔板条带在俯视图中从侧向覆盖另一电极条带的弯曲区段,从而彼此重叠的弯曲区段由隔板条带可靠地彼此隔开。由此,即使在事后、即在安装后发生力作用时也能可靠地防止另一电极条带的各个区段之间以及另一电极条带与所述一个电极条带之间的电气接触。为此,每个保护区段延伸至少超过另一电极条带的相应的电极区段,从而该保护区段到达弯曲区段的区域中。由于保护区段沿着隔板区段交替地构造在长边上,保护区段在一个长边上向前延伸一次并且在另一个长边上向前延伸一次。由此,另一电极条带的弯曲区段在电池卷芯的两侧被可靠地保护。
尤其地,所述保护区段突出超过电极条带中的另一电极条带,从而另一电极条带的整个从电池堆突出的区段都被保护区段可靠地保护。尤其地,每个保护区段延伸至少超过另一电极条带的弯曲区段,从而相邻的弯曲区段可靠地被隔板区段彼此隔开。
按照本发明的优选的改进方式,每个保护区段在部分区域中延伸到隔板条带的分别连接在隔板区段上的折叠区段中。由此通过保护区段产生了附加的保护作用,保护区段通过侧向绝缘改善了电气保护并且此外在机械方面使颗粒在相邻的电极条带区段与弯曲区段之间难以积聚。
按照优选的实施方式,所述隔板条带设计为柔性的隔板薄膜(Separatorfolie)。隔板薄膜例如布设、尤其粘贴在所述一个电极条带的一侧上,从而隔板薄膜与电极条带被一同折叠,并且由此前述电池卷芯可制造/被制造。
按照备选的实施方式优选地规定,所述隔板条带设计为柔性的隔板软管,所述隔板软管在横剖面中观察包裹所述一个电极条带。由此,隔板条带或隔板软管在周侧完全包围所述一个电极条带,从而所述一个电极条带朝向所有侧都电气绝缘。附加的保护区段由隔板软管的边缘区域构成。尤其地,隔板软管被构造有扩展的边缘区域,并且通过冲压工艺将切口或侧向凹槽引入相应的侧边缘,由切口或侧向凹槽构成位于凹槽之间的保护区段,保护区段侧向突出超过所述一个电极条带,从而如同前述那样,保护区段在电池卷芯中侧向突出超过另一电极条带的电极区段。
优选地,所述电极条带中的至少一个电极条带具有载体条带,所述载体条带配设有构成电极区段的电极涂层。由此提供低成本和在制造中可简单地成形的电极条带。优选地,两个电极条带都照此设计。通过在部分区段布设电极涂层能够实现尤其彼此隔开的电极区段。按照第一实施方式,电极条带具有连续的电极涂层,并且电极区段由折叠过程定义,而按照另外的实施方式规定,电极条带具有彼此隔开的电极区段。这可以通过相对彼此间隔构造的电极涂层区段实现。
特别优选地,所述至少一个电极条带的电极区段被载体条带的无涂层的弯曲区段彼此隔开,并且可选地,所述电极条带的另一电极条带也被载体条带的无涂层的弯曲区段彼此隔开。尤其地,为此事后在部分区段例如通过激光处理从载体条带移除涂层。由此确保电极条带上的彼此隔开的电极区段的特别节省时间和降低成本的制造方式。由于载体条带的弯曲区域无涂层,因此载体条带在弯曲区域的柔性较高,从而折叠过程可以省力地进行。此外,由此产生如下优点,电极材料不会从载体材料脱落并且不会导致污染电解质或短路。
按照本发明的具有权利要求8的特征的蓄电池单池的突出之处在于,所述至少一个电池卷芯按照本发明设计。由此得出已提到的优点。
按照本发明的具有权利要求9的特征的储能器的突出之处在于至少一个按照本发明的蓄电池单池。也由此得出先前已经提到的优点。
按照本发明的具有权利要求10的特征的方法的突出之处在于,在折叠电极条带前,为隔板条带的相继的隔板区段交替地分别在其长边之一上设置保护区段,所述保护区段在折叠过程后在侧向突出超过另一电极条带的相应的电极区段。由此得出已经提到的优点。
附图说明
另外的优点和优选的特征和特征组合尤其由先前的描述以及权利要求得出。以下会根据附图详细阐述本发明。在附图中:
图1示出按照现有技术的电池卷芯的立体图,
图2示出有利的电池卷芯的放大的立体图和
图3示出电池卷芯的隔板条带的俯视图。
具体实施方式
图1以简化的立体图示出具有电池卷芯2的蓄电池单池1。蓄电池单池1具有壳体3,电池卷芯2布置并且固持在壳体3中。电池卷芯2具有第一电极条带4和第二电极条带5,其中,电极条带4、5中的一个设计为阳极条带,并且另一个设计为阴极条带。电极条带4、5彼此折叠以便构成单池堆2。为此,电极条带4、5的自由端部如此相叠置,使得电极条带4、5沿其纵向延伸观察相对彼此垂直定向。随后将电极条带交替地一个折叠在另一个上,从而产生在图1中示出的电池卷芯2。电池卷芯2随后被安放在蓄电池1的壳体3中并且电触点接通。为此,电池卷芯2具有能导电的连接触头6、7,连接触头6、7例如与相应的电极条带4、5的总线电气连接。到此程度,所示的电池卷芯2与现有技术中的传统的电池卷芯一致。为了避免出现电极条带4、5之间的电气短路,电极条带4配属有电气绝缘的隔板条带8,该隔板条带8沿着电极条带4延伸。按照本实施例,隔板条带8由隔板软管9构成,隔板软管9在横剖面中观察完全包裹或包围电极条带4,从而电极条带4整个地相对电极条带5电气绝缘。如从图2中可以看到的,隔板软管9为此具有连续的开口19,电极条带4在开口19中延伸。
从图1中可以看出,电极条带4和5划分为彼此贴靠的平面状的电极区段10或11和将电极区段10、11相互连接的弯曲区段12或13。电极条带4、5分别沿着弯曲区段12、13相互折叠,使得电极区段彼此贴靠。
如从图1中可以看到的,在这种情况下,弯曲区段12和13位于电池卷芯2的边缘区域上并且分别从另一电极条带5、4突出。由此,弯曲区段12和13相对不受保护地存在于电池卷芯2上,因此必须小心地进行安装。
图2示出电池卷芯2的有利的扩展设计,该扩展设计提供电池卷芯2、尤其电极条带4、5的附加的保护,其中,附加的保护能简单和低成本地实现。
当前,隔板条带8或隔板软管9为此具有多个保护区段14,所述保护区段14侧向从隔板条带8突出。
对此,图3示出展开的隔板条带8的俯视图,如同其在折叠过程前呈现的那样。
此外,在图3中用虚线画出位于隔板软管9中的电极条带4。如前所述,电极条带4具有电极区段10,电极区段10由位于其之间的弯曲区段13彼此隔开。当前,电极条带4此外具有电极涂层15,电极涂层15在电极条带4的载体条带16上延伸。涂层15在弯曲区段13的区域内中断,从而在每个弯曲区段13中都可提供载体条带16的柔性并且所述柔性不被电极涂层15减小。由此确保电极条带4的简单的折叠。
与弯曲区段13相关地,隔板条带8具有折叠区段17,隔板条带8沿着折叠区段17在电极条带4折叠时被一同折叠。因此,隔板条带8分为折叠区段17和隔板区段18,其中,隔板区段在电池卷芯2中分别位于电极条带4、5的两个彼此叠置的电极区段之间,以便使这两个电极区段彼此电气绝缘。
沿着隔板条带8的纵向延伸,保护区段14沿相继的隔板区段18的方向交替地在隔板条带8的一个长边上构造一次并且另一个长边上构造一次。
由此,如图2中所示,电极条带5的弯曲区段12分别被保护区段14相对相邻的弯曲区段12隔开,从而防止弯曲区段13相互碰上。此外,因为保护区段14延伸超过相应的隔板区段18局部进入相应的弯曲区段17、尤其超过相应的弯曲区段的中线,如图3中所示,所以实现了进一步减少颗粒在弯曲区段12的区域中的积聚。尤其地,通过保护区段14的特别形状收容颗粒。
按照本实施例,隔板条带8由隔板软管9构成,而按照另外的实施例规定,隔板条带8设计为隔板薄膜,该隔板薄膜布设、尤其粘贴在电极条带4的一侧上。
附图标记列表
1 蓄电池单池
2 电池卷芯/电池堆
3 壳体
4 电极条带
5 电极条带
6 连接触头
7 连接触头
8 隔板条带
9 隔板软管
10 电极区段
11 电极区段
12 弯曲区段
13 弯曲区段
14 保护区段
15 电极涂层
16 载体条带
17 弯曲区段/折叠区段
18 隔板区段
19 开口
Claims (10)
1.一种用于锂离子蓄电池单池(1)的电池卷芯,具有作为电极条带(4、5)的阳极条带和阴极条带并且具有布置在所述电极条带(4、5)之间的隔板条带(8),其中,所述电极条带(4、5)以其纵向延伸相对彼此呈直角定向并且交替地折叠到彼此上,并且其中,所述隔板条带(8)与电极条带(4、5)中的一个电极条带一同导引并且具有多个分别位于电极条带(4、5)的彼此叠置的电极区段(10、11)之间的隔板区段(18),所述隔板区段(18)通过折叠区段(17)彼此连接,其特征在于,所述隔板条带(8)的相继的隔板区段(18)交替地分别在其长边之一上以保护区段(14)突出至少超过所述电极条带(4、5)中的另一电极条带的相应的电极区段(10、11)。
2.按照权利要求1所述的电池卷芯,其特征在于,所述保护区段(14)突出超过所述电极条带(4、5)中的另一电极条带。
3.按照权利要求1或2所述的电池卷芯,其特征在于,每个保护区段(14)在部分区域中延伸到分别连接在隔板区段(18)上的折叠区段(17)中。
4.按照前述权利要求之一所述的电池卷芯,其特征在于,所述隔板条带(8)设计为柔性的隔板薄膜。
5.按照前述权利要求之一所述的电池卷芯,其特征在于,所述隔板条带(8)设计为柔性的隔板软管(9),所述隔板软管(9)在横截面中观察包裹所述一个电极条带(4、5)。
6.按照前述权利要求之一所述的电池卷芯,其特征在于,所述电极条带(4、5)中的至少一个电极条带具有载体条带(16),所述载体条带(16)配设有构成电极区段(10、11)的电极涂层(15)。
7.按照前述权利要求之一所述的电池卷芯,其特征在于,所述至少一个电极条带(4、5)的电极区段(10、11)被载体条带(16)的无涂层的弯曲区段(12、13)彼此隔开。
8.一种锂离子蓄电池单池(1),用于机动车的储能器、尤其牵引用蓄电池,具有壳体(3),至少一个电池卷芯(2)在所述壳体中布置并且能电触点接通,其特征在于,所述至少一个电池卷芯(2)按照权利要求1至7之一所述设计。
9.一种用于机动车的储能器、尤其牵引用蓄电池,具有至少一个按照权利要求8所述的锂离子蓄电池单池(1)。
10.一种制造用于锂离子蓄电池单池(1)的电池卷芯(2)的方法,所述电池卷芯(2)尤其按照权利要求1至7之一所述设计,所述电池卷芯(2)具有作为电极条带(4、5)的阳极条带和阴极条带以及与所述电极条带(4、5)中的一个电极条带一同导引的隔板条带(8),所述电极条带(4、5)相对彼此呈直角定向并且交替地折叠到彼此上,从而所述隔板条带(8)形成多个分别位于电极条带(4、5)的彼此叠置的电极区段(10、11)之间的隔板区段(18),所述隔板区段(18)通过折叠区段(17)彼此连接,其特征在于,为所述隔板条带(8)的相继的隔板区段(18)交替地分别在其长边之一上配设突出至少超过相应的电极区段(10、11)的保护区段(14)。
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