CN112272895B - 软包电池单体和堆叠件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种软包电池单体，其具有正接触凸片和负接触凸片，软包电池单体能够经由所述正接触凸片和负接触凸片而被电接触导通并且因此能够被充电和放电，软包电池单体面状地构造并且具有平坦的电池单体表面，所述电池单体表面平行于正接触凸片和负接触凸片地延伸，所述正接触凸片具有上部正连接元件和下部正连接元件，所述上部正连接元件和下部正连接元件在垂直于电池单体表面的方向上布置在正接触凸片的彼此相对置的侧上，并且所述负接触凸片具有上部负连接元件和下部负连接元件，所述上部负连接元件和下部负连接元件在垂直于电池单体表面的方向上布置在负接触凸片的彼此相对置的侧上，各所述连接元件被构造为插塞连接元件或螺纹连接元件。

Description

软包电池单体和堆叠件
技术领域
本发明涉及一种软包电池单体，所述软包电池单体具有正接触凸片和负接触凸片，所述软包电池单体能够经由所述正接触凸片和负接触凸片而被电接触导通并且因此能够被充电和放电。软包电池单体面状地构造并且具有平坦的电池单体表面，所述电池单体表面平行于正接触凸片和负接触凸片地延伸。优选地，软包电池单体具有锂离子蓄电池。
背景技术
开篇所述类型的软包电池单体原则上从现有技术中已知。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软包电池单体，该软包电池单体促进简单且可靠的接触导通。
所述目的通过如下方式实现，所述正接触凸片具有上部正连接元件和下部正连接元件，所述上部正连接元件和下部正连接元件在垂直于电池单体表面的方向上布置在正接触凸片的彼此相对置的侧上，并且所述负接触凸片具有上部负连接元件和下部负连接元件，所述上部负连接元件和下部负连接元件在垂直于电池单体表面的方向上布置在负接触凸片的彼此相对置的侧上，各所述连接元件被构造为插塞连接元件或螺纹连接元件。
本发明包括以下认识：软包电池单体在批量生产过程中难以处理，这是因为软包电池单体的接触凸片通常靠近彼此定位，并且软包电池单体在未小心被处理的情况下可能被短路。此外，已认识：软包电池单体由于其构造至今无法通过电阻焊接而被电接触导通。在电池组或包括软包电池单体的堆叠件的批量生产过程中，这导致自动化设施的技术上和财务上的高的耗费，所述自动化设施实施各个软包电池单体的电接触导通。
这样，根据本发明创造了一种软包电池单体，所述软包电池单体通过连接元件可以相对简单地被接触导通，所述连接元件设置在正接触凸片和负接触凸片上。
基于根据本发明提供的软包电池单体，可以提供包括多个软包电池单体的堆叠件。这种类型的堆叠件可以是用于向电动手持式工具机供电的电池组的一部分。相应地，本发明还提供了包括多个根据本发明的软包电池单体的堆叠件的应用，用于对电动手持式工具机供电。
在这个方面，本发明包括以下认识：用于电动手持式工具机的电池组典型地仅仅由圆柱形锂离子电池单体制成。然而，随着手持式工具机的功率要求增大，所需的放电电流增大，由此电池组由于较高功率损失而在放电之前达到最大允许水平，并且由热决定地必须被关断。在电池组中剩余的残余能量对于用户是不可用的，或者只有在冷却阶段之后才可用。
利用具有多个根据本发明的接触导通的软包电池单体的堆叠件可以减少用于电动手持式工具机的电池组的由热决定的关断。这是因为现在可以使用软包电池单体来代替常规圆柱形锂离子电池单体。已经发现，由于它们内部的电气构造，软包电池单体具有较低的电阻并且因此在相对较高的放电容量下具有较低的功率损耗，由此，包括这样的软包电池单体的电池组可以更长时间或以更高功率运行。
在特别优选的改进方案中，所述连接元件被构造为插塞连接元件或螺纹连接元件。在其他特别优选的改进方案中，连接元件被构造为插塞连接元件，使得在批量生产过程期间，多个软包电池单体可以通过插接而被彼此电连接和接触导通。作为替代或补充，软包电池单体可以通过按压或加热而不可逆地或可逆地彼此电连接。
已经证明有利的是，两个正连接元件具有相同类型、优选地为母型。作为替代或补充，两个负连接元件可以具有相同类型、优选地为公型。作为相同类型的正连接元件和/或负连接元件的进一步改进方案的替代方案，两个正连接元件可以为彼此互补类型、和/或两个负连接元件可以为彼此互补类型。
母型的插塞连接元件可以例如是插座、优选地是套筒式构造的插座。以与此互补的方式，公型的插塞连接元件被优选地配置为插头、尤其为柱形插头。在另一个优选的进一步改进方案中，公型插塞连接元件可以具有例如机械止动设备(例如呈倒钩形式)，以便将公型插塞连接元件不可逆地与母型的插塞连接元件连接。母型套筒与公型插头之间的配对可以是形锁合。母型套筒与公型插头之间的配对可以被构造为压配合。
已经证明有利的是，连接元件至少局部导电。被构造为插塞连接元件的连接元件还可以完全地导电。
在另一个特别优选的改进方案中，连接元件分别垂直于平坦电池单体表面延伸。这些连接元件可以相对于平坦电池单体表面垂直地超过平坦电池单体表面突出。特别优选地，不仅上部连接元件而且下部连接元件分别关于平坦电池单体表面的垂直方向(平行于表面法线)超过平坦电池单体表面突出。
已经证明有利的是，接触凸片在侧向方向上从软包电池单体伸出。
在另一个优选的改进方案中，一个或多个连接元件可以具有内部的、优选地同轴布置的绝缘体或钝化部。因此，在软包电池单体的堆叠件期间可以避免短路。
作为替代或补充，软包电池单体可以除了连接元件之外是电绝缘的、优选地是完全电绝缘的。
本发明同样通过包括多个上述类型的软包电池单体的堆叠件来实现，其中，软包电池单体经由其相应的连接元件而彼此电接触导通。
本发明同样引出一种根据本发明用于产生具有多个软包电池单体的堆叠件的方法，其中，首先提供多个软包电池单体，其中，这些软包电池单体的相应的正接触凸片具有上部正连接元件和下部正连接元件，并且这些软包电池单体的相应的负接触凸片具有上部连接元件和下部负连接元件。在随后的步骤中，所述多个软包电池单体经由其相应的连接元件彼此电接触导通。优选地，接触导通的步骤包括插入、按压和/或加热。优选地，在堆叠过程中，软包电池单体以交换侧面的方式相叠放置，也就是说分别转动180°。在根据本发明的方法的过程中，软包电池单体可以通过压力或热而彼此连接。作为替代或补充，软包电池单体可以彼此旋拧。为此，优选地提供绝缘通道，该绝缘通道在连接元件之内延伸并且因此使优选金属螺纹连接件与相应的连接元件的其余部分电绝缘。
附图说明
在以下附图说明中可以发现进一步的优点。在附图中展示了本发明的不同实施例。附图、说明书、以及权利要求书包含许多组合的特征。本领域技术人员将适宜地还单独地考虑这些特征和将它们综合成有意义的其他组合。
在附图中，相同的部件和相同类型的部件用相同的附图标记标示。在此，示出：
图1示出了根据本发明的软包电池单体的第一优选实施例；
图2示出了在电接触导通过程中的图1的两个软包电池单体；
图3示出了具有图1的三个软包电池单体的堆叠件；
图4示出了具有多个软包电池单体的替代性的堆叠件的侧视图；
图5示出了根据本发明的软包电池单体的第二优选实施例；并且
图6示出了具有第三优选实施例的三个软包电池单体的堆叠件。
具体实施方式
图1展示了根据本发明的软包电池单体100的优选实施例。软包电池单体100具有正接触凸片10和负接触凸片20。软包电池单体经由正接触凸片10和负接触凸片20被电接触导通或者说能被电接触导通，并且可以被充电或放电。软包电池单体100面状地构造并且具有平坦的电池单体表面110，该平坦的电池单体表面相对于正接触凸片10和负接触凸片20沿平行方向PR延伸。图1的软包电池单体100矩形地构造，并且厚度D小于软包电池单体100的相应的边长的五分之一。在当前情况下展示的实施例中，软包电池单体100是锂离子蓄电池。
如可以从图1中获悉，正接触凸片10具有上部正连接元件11和下部正连接元件15。上部正连接元件11和下部正连接元件15布置在正接触凸片的彼此相对置的侧上。上部正连接元件11和下部正连接元件15形成为彼此互补类型的插塞连接元件。具体地，上部正连接元件11被构造为母型插接套筒(由虚线指示的内部体积)。下部正连接元件15以与母型插接套筒互补的方式被构造为公型插头。
在图1中同样可以清楚可见，负接触凸片20具有上部负连接元件21或下部负连接元件25。上部负连接元件21和下部负连接元件25布置在负接触凸片的彼此相对置的侧上。像正接触凸片10的连接元件11、15一样，负接触凸片20的连接元件21、25被构造为插塞连接元件。在此，负连接元件21、25为彼此互补类型。更具体地，上部负连接元件被形成为公型插塞连接元件并且下部负连接元件25被形成为呈套筒形式的母型插塞连接元件。
各连接元件11、15、21、25分别导电，其中，上部正连接元件11和下部正连接元件15与正接触凸片10(正极)电连接。上部负连接元件21和下部负连接元件25与负接触凸片20(负极)电连接。因此，软包电池单体100可以经由连接元件11、15、21、25实现电接触导通。
如同样可以从图1获悉，各连接元件11、15、21、25分别相对于平坦的电池单体表面110沿垂直方向VR延伸。在此，连接元件11、15、21、25分别相对于平坦电池单体表面110沿垂直方向VR超过平坦电池单体表面110突出。换言之，上部正连接元件11和上部负连接元件21超过软包电池单体100的厚度D向上超过平坦电池单体表面110凸出。下部正连接元件15和下部负连接元件25沿相反方向超过软包电池单体100的厚度D突出。
接触凸片10、20自身沿侧向方向SR从软包电池单体伸出，所述接触凸片作为连接元件11、15、21、25的相应的承载件。
在当前情况下展示的实施例中，软包电池单体100在连接元件11、15、21、25之外是电绝缘的，以避免短路。
图2现在示出了相同类型的两个软包电池单体100、100'，更确切地讲是两个根据图1的实施例的软包电池单体100。这两个软包电池单体100、100'以相同定向相叠布置而未彼此连接。这两个软包电池单体100、100'的连接可以通过沿粗箭头的方向合拢而实现。在此合拢操作过程中，上部软包电池单体100的公型下部正连接元件15插入到下部软包电池单体100'的上部正连接元件11中。由此，软包电池单体100、100'的相应的正接触凸片10彼此电接触导通。
同时，上部软包电池单体100的(母型构造的)下部负连接元件25被放置到下部软包电池单体100'的上部负连接元件21上。以此方式，使上部软包电池单体100和下部软包电池单体100'相应的负接触凸片20接触连接。
通过软包电池单体100、100'的在图2中所示的合拢形成了并联连接的堆叠件500。在图2展示的实施例中，公型连接元件15、21与母型连接元件11、25具有压配合。由于连接元件11、15、21、25当前导电地构造，将软包电池单体100、100'插接在一起不仅实现了软包电池单体100、100'的电接触导通而且实现了它们的机械连接。在垂直方向VR上，因此软包电池单体100、100'以摩擦锁合方式彼此连接。在侧向方向SR，各连接元件11、15、21、25彼此形锁合。
在此处未进一步示出的变型方案中，各连接元件11、15、21、25还可以由导电塑料制成，其中，在此，连接元件11、15、21、25在插接在一起之后可以通过加热或焊接以形锁合的方式彼此连接。焊接可以例如经由超声焊接来实现。
如可以从图2获悉，被构造为插塞连接元件的连接元件11、15、21、25在所述软包电池单体被堆叠件之前就已经设置在软包电池单体100、100'上了。作为替代方案(然而这更复杂并且在此未示出)，可以首先堆叠软包电池单体100、100'，然后装备相应的连接元件11、15、21、25。
图3最终示出了包括三个软包电池单体100、100'、100”的并联连接的堆叠件500，其中，一方面，相应的正接触凸片10彼此接触导通，另一方面，相应的负接触凸片20彼此电接触导通至并且彼此机械连接。如可以从图3获悉，相应的正接触凸片10和负接触凸片20沿侧向方向SR从软包电池单体100、100'、100”的同一侧突出。
图4示出了总共四个软包电池单体100、100'、100”、100”'，所述软包电池单体被连接成串联连接的堆叠件。在此，软包电池单体100至100”'是如图1所展示的相同类型的软包电池单体。与参考图2所描述的堆叠件相比，软包电池单体100至100”'以交换侧面的方式相叠放置。换言之，在第一软包电池单体100和第三软包电池单体100”中上部正连接元件11置于上面。在第二软包电池单体100'和第四软包电池单体100”'中，上部正连接元件11分别被设置在右下方(图4中的位置)。换言之，将分别相邻软包电池单体相对于彼此转动180°。
为了避免两个相邻的软包电池单体之间的电短路，第一软包电池单体100的下部负连接元件25(母型)、第三软包电池单体100”的上部正连接元件11和下部负连接元件25(分别为母型)例如具有以套筒的形式提供的绝缘体27，该绝缘体同轴地布置在相应的连接元件25、11中。
流过如此串联连接的堆叠件500的电流I通过对应的箭头示出。
图5最后示出了替代类型的软包电池单体100。与图1描述的实施例相比，两个正连接元件11、15为不同类型，这两个正连接元件分别与正接触凸片10电连接。在当前示出的实施例中，这两个正连接元件11、15为母型。
如同样可以从图5获悉，与负接触凸片20电连接的负连接元件21、25为相同类型，更确切地讲，示例性地为公型。正连接元件11、15与负连接元件21、25互补地构造。
如在来自图1的实施例中，连接元件11、15、21、25分别相对于在软包电池单体100的顶侧和底侧上的平坦电池单体表面110沿垂直方向VR延伸。在此，连接元件11、15、21、25沿垂直方向VR超过相应的平坦电池单体表面110突出。并且由图5，只与软包电池单体100在一侧(在此通过举例的方式在前侧)上电接触导通。
图6示出了三个软包电池单体100、100'、100”在它们被电接触导通之前的布置。三个软包电池单体100、100'、100”分别具有相同类型的正连接元件11、15以及相同类型的负连接元件21、25。其中，正连接元件11、15相对于负连接元件21、25以互补方式形成。与参考图5描述的软包电池单体100相比，图6的软包电池单体100、100'、100”的极性互换。也就是说，在图6中，负接触凸片20相应是母型构造的负连接元件21、25的承载件。
为了避免在堆叠件期间电短路，第二软包电池单体100'的下部负连接元件25与第三软包电池单体100”的上部负连接元件21必须分别具有绝缘体27，该绝缘体被构造为相对于相应的连接元件同轴布置的套筒。在连接状态下(沿粗箭头方向按压在一起)，由图6的各软包电池单体100、100'、100”形成了串联连接的堆叠件500。
图3的堆叠件500示例性地还通过两个螺纹连接件30沿垂直方向VR以形锁合方式固定。在此，螺纹连接件30分别同轴地延伸穿过正连接元件11、15或延伸穿过负连接元件21、25。在此，必须注意使这种“穿过”电绝缘。这可以例如通过额外地设置绝缘套筒来实现，所述绝缘套筒延伸穿过相应的连接元件11、15、21、25。作为替代或补充，可以借助于电绝缘塑料螺钉实现螺纹连接。示例性地，在图3中展示了两个螺纹连接件30。同样可以设想螺纹连接件仅穿过正连接元件11、15或仅穿过负连接元件21、25。
附图标记列表
10 正接触凸片
11 上部正连接元件
15 下部正连接元件
20 负接触凸片
21 上部负连接元件
25 下部负连接元件
27 绝缘体
30 螺纹连接件
100..100”” 软包电池单体
110 平坦电池单体表面
500 堆叠件
D 厚度
I 电流
PR 平行方向
SR 侧向方向
VR 垂直方向

Claims (15)

1.一种软包电池单体(100)，所述软包电池单体具有正接触凸片(10)和负接触凸片(20)，所述软包电池单体(100)能够经由所述正接触凸片和负接触凸片而被电接触导通并且因此能够被充电和放电，其中，软包电池单体(100)面状地构造并且具有平坦的电池单体表面(110)，所述电池单体表面平行(PR)于正接触凸片(10)和负接触凸片(20)地延伸，
其特征在于，所述正接触凸片(10)具有上部正连接元件(11)和下部正连接元件(15)，所述上部正连接元件和下部正连接元件在垂直于电池单体表面(110)的方向上布置在正接触凸片(10)的彼此相对置的侧上，并且所述负接触凸片(20)具有上部负连接元件(21)和下部负连接元件(25)，所述上部负连接元件和下部负连接元件在垂直于电池单体表面(110)的方向上布置在负接触凸片(20)的彼此相对置的侧上，其中，各所述连接元件(11、15、21、25)被构造为插塞连接元件或螺纹连接元件。
2.按照权利要求1所述的软包电池单体(100)，其特征在于，所述上部正连接元件(11)和下部正连接元件(15)为相同类型，和/或所述上部负连接元件(21)和下部负连接元件(25)为相同类型。
3.按照权利要求2所述的软包电池单体(100)，其特征在于，所述上部正连接元件(11)和下部正连接元件(15)为母型。
4.按照权利要求2所述的软包电池单体(100)，其特征在于，所述上部负连接元件(21)和下部负连接元件(25)为公型。
5.按照权利要求1所述的软包电池单体(100)，其特征在于，所述上部正连接元件(11)和下部正连接元件(15)为彼此互补类型，和/或所述上部负连接元件(21)和下部负连接元件(25)为彼此互补类型。
6.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，各所述连接元件(11、15、21、25)至少局部导电。
7.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，各所述连接元件(11、15、21、25)分别垂直(VR)于所述平坦的电池单体表面(110)延伸。
8.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，各所述连接元件(11、15、21、25)垂直(VR)于所述平坦的电池单体表面(110)地超过所述平坦的电池单体表面(110)突出。
9.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，各所述接触凸片(10、20)沿侧向方向(SR)从软包电池单体伸出。
10.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，一个或多个连接元件(11、15、21、25)具有内部的绝缘体(27)或钝化部。
11.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，一个或多个连接元件(11、15、21、25)具有内部的、同轴布置的绝缘体(27)或钝化部。
12.按照权利要求1至5中任一项所述的软包电池单体(100)，其特征在于，所述软包电池单体(100)除了各连接元件(11、15、21、25)之外是电绝缘的。
13.按照权利要求12所述的软包电池单体(100)，其特征在于，所述软包电池单体(100)除了各连接元件(11、15、21、25)之外是完全电绝缘的。
14.一种堆叠件(500)，所述堆叠件具有多个按照权利要求1至13中任一项所述的软包电池单体(100)，其中，各软包电池单体(100)经由所述软包电池单体的相应的连接元件(11、15、21、25)彼此电接触导通。
15.按照权利要求14所述的堆叠件(500)的应用，用于对电动手持式工具机供电。
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