CN112424983A - 软包电池和堆叠 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种软包电池，其具有正接触区域和负接触区域，软包电池借助于所述正接触区域和所述负接触区域可以被电触点接通，并且所述软包电池可以因此被充电和放电，其中，软包电池面状地构成，并且具有电池顶侧以及与电池顶侧对置的电池底侧，其中，所述正接触区域仅位于所述电池顶侧上，并且所述负接触区域仅位于所述电池底侧上，或者反之亦然。

Description

软包电池和堆叠

技术领域

本发明涉及一种软包电池，该软包电池具有正接触区域和负接触区域，软包电池借助于该正接触区域和该负接触区域可以电触点接通，并且所述软包电池可以因此被充电和放电。软包电池面状地构造，并且具有电池顶侧以及与电池顶侧对置的电池底侧。优选地，软包电池具有锂离子可充电电池。

背景技术

开头所述类型的软包电池原则上由现有技术已知。

本发明所的目的是提供一种软包电池，该软包电池有利于简单且可靠的触点接通。

发明内容

该目的由此实现，正接触区域仅位于电池顶侧上，并且负接触区域仅位于电池底侧上，反之亦然。软包电池优选地具有环绕的电池边缘条或边缘区域，该电池边缘条或边缘区域没有电接触凸耳或者没有任何种类的电触点接通元件。

本发明包括以下认识：现有技术的软包电池在批量生产过程中难以处理，因为软包电池的接触凸耳典型地彼此靠近地设置，且软包电池在没有小心地处理的情况下可能被短路。此外认识到：由于软包电池的构造，软包电池迄今无法电阻焊接以实现电触点接通。在可充电电池组或包括软包电池的堆叠的批量生产过程中，这导致用于进行各单个软包电池的电触点接通的自动化设施的高的技术上和财务上的耗费。堆叠也可以称为组、堆垒或堆垛。

与此相反，形成软包电池，该软包电池的正接触区域仅位于电池顶侧上，并且软包电池的负接触区域仅位于电池底侧上，或者反之亦然。由此，可以有利地在批量生产过程中安全地处理根据本发明的软包电池，也就是说，可以避免堆叠的软包电池之间的可能的短路。

基于根据本发明提供的软包电池，可以提供包括多个软包电池的堆叠。这种堆叠可以是用于向电的手持式工具机供电的可充电电池组的一部分。相应地，本发明还提及包括多个根据本发明的软包电池的堆叠用于对电的手持式工具机供电的用途。

与此相关，本发明包括以下认识：用于电的手持式工具机的可充电电池组典型地仅由柱形成形的锂离子电池制成。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，并且出于热相关原因必须关断。无法为用户提供电池组中残留的剩余能量，或者该剩余能量只有在冷却阶段之后才为用户提供。

具有多个根据本发明的、触点接通的软包电池的堆叠可以减少用于电的手持式工具机的电池组的与热相关的关断。这是因为现在可以使用软包电池来代替常规柱形成形的锂离子电池。已经认识到，软包电池由于它们的内部的电气构成具有较低的电阻并且因此在较高的放电功率下具有较低的损耗功率，由此包括这种类型的软包电池的电池组可以更长时间地运行或以更高功率运行。

在一种特别优选的实施方案中，正接触区域被构造为电/机械的正连接元件，和/或负接触区域被构成为电/机械的负连接元件。正连接元件和/或负连接元件可以分别平坦地构成并且构成用于借助于挤压或焊接来进行触点接通。因此，可以通过相邻软包电池优选的面状构成的接触区域彼此帖靠来提供包括多个软包电池的堆叠。通过将可充电电池组壳体中的各单个软包电池彼此压靠，可以确保各单个电池的触点接通。通过各单个电池这样彼此紧靠优选地在分层的软包电池的相应接触区域之间实现可逆的连接。在替代性示例性实施例中，分层的软包电池也可以以不可逆的方式彼此连接。这可以例如由此实现，在软包电池彼此压靠之前涂敷导电涂层，该导电涂层于是形成相应的接触区域，其中，导电涂层具有粘合或附着作用。在进一步的实施方案中，连接元件可以例如通过可焊接和导电的塑料形成，其中，可以例如借助于热焊接或超声焊接来进行焊接。

在进一步优选的实施方案中，正连接元件和/或负连接元件分别被构成为插接连接元件。优选地，正连接元件和负连接元件被构造为互补类型的插接连接元件。因此，例如正连接元件可以构成为凸形插接连接元件，并且负连接元件可以被构成为凹形插接连接元件，或者反之亦然。在一种特别优选的实施方案中，被构成为插接连接元件的正连接元件和被构成为插接连接元件的负连接元件形成在梯形滑座引导意义上亦或例如在梯形燕尾形引导的意义上的插接连接。已经发现有利的是，插接连接元件的插入方向与电池顶侧并且与电池底侧平行地定向。正连接元件与负连接元件之间的插接连接可以可逆地构成也可以不可逆地构成。对于不可逆的构成，一个插接连接元件或两个插接连接元件都可以具有例如倒钩。

在进一步优选的实施方案中，正连接元件和/或负连接元件分别被构成为螺纹连接元件。优选地，这种类型的螺纹连接元件优选是互补类型的。堆叠的各个软包电池可以借助于螺纹连接元件相互拧接或拧入彼此地连接。这种触点接通也可以可逆或不可逆地构造。

已经发现有利的是，所述螺纹连接元件仅部分地导电，使得仅在进行机械接触之后或在机械接触结束时才进行电触点接通。换句话说，可以设置为，只有当电池完全拧接到彼此上或完全拧入彼此时，才通过拧入彼此或拧接到彼此上的电池进行电触点接通。这样做的优点是，原则上可以排除或至少明显减少在批量生产过程中由于错误的触点接通而引起的短路。

已经发现有利的是，软包电池在正接触区域之外和/或负接触区域之外电绝缘。在一种特别优选的实施方案中，电池顶侧和/或电池底侧基本上平坦地构成。电池厚度优选地小于电池宽度和/或电池深度。

已经发现有利的是，连接元件分别相对于平坦的电池顶侧和/或相对于平坦的电池底侧垂直地延伸。连接元件可以突出超过该平坦的电池顶侧和/或该平坦的电池底侧。在一种特别优选的实施方案中，正接触区域和负接触区域借助于在软包电池内延伸的回线或电导线从软包电池中引出。

在此处描述的所有实施例中，正接触区域和/或负接触区域可以例如金属地构成。正接触区域和/或负接触区域可以由铝制成或具有铝。负接触区域优选地被构成为金属负极。金属负极可以例如由镍制成或具有镍。替代或附加地，这种构型可用于正接触区域。

本发明同样地通过包括多个上述类型的软包电池的堆叠实现，其中，软包电池借助于它们的相应的连接元件而彼此电触点接通。优选地，这种触点接通是串联电路，其中，第一软包电池的正接触区域与相邻软包电池的负接触区域电触点接通。通过以上关于软包电池所描述的特征，可以以相应的方式进一步构成这种堆叠。

本发明同样涉及上述类型的堆叠用于对电的手持式工具机供电的用途，其中，堆叠优选地布置在电的手持式工具机的可充电电池组中。

附图说明

其他优点将从以下附图描述中得出。这些附图示出本发明的各不同的实施例。附图、说明书、以及权利要求书包含许多组合的特征。本领域技术人员将按目的地还单独地考虑这些特征并将它们进行结合以产生进一步有意义的组合。

在附图中，相同和同类的部件由相同的附图标记表示。其中：

图1示出现有技术的软包电池；

图2示出根据本发明的软包电池的第一优选实施例；

图3示出根据本发明的堆叠的一种优选的实施例；

图4示出根据本发明的软包电池的第二优选实施例的插接连接元件；

图5整体示出第二优选实施例的两个软包电池；

图6示出根据本发明的软包电池的第三优选实施例的俯视图；

图7示出图6的实施例的透视图；以及

图8示出根据本发明的软包电池的第四优选实施例。

具体实施方式

图1中示出现有技术的软包电池100S。软包电池100S具有正接触区域10和负接触区域20，借助于该正接触区域和该负接触区域软包电池100S可以进行电触点接通，并且所述软包电池可以因此被充电和放电。软包电池100S面状地构成，并且具有电池顶侧110以及与电池顶侧110对置的在此未示出的电池底侧。

如可以从图1中得到的，正接触区域10S和负接触区域20S各自被构成为接触凸耳，这些接触凸耳在侧向方向SR上从软包电池100S突出。在此，软包电池100S具有环绕的电池边缘条130，正接触区域10S和负接触区域20S在该环绕的电池边缘条上至少位于一侧上。

图1所示的软包电池100S具有上文已经提到的缺点，即由于接触凸耳(正接触区域10S和负接触区域20S)被设置成彼此相对近地靠近，软包电池在批量生产过程中相对难以处理，因为在没有小心地处理的情况下则面临软包电池100S短路。

不同于现有技术的软包电池100S，图2现在示出了根据本发明的软包电池100。在此，图2A示出了软包电池的顶侧，并且图2B示出了软包电池的底侧。

图2的软包电池100具有正接触区域10和负接触区域20，借助于该正接触区域和该负接触区域可以使软包电池100电触点接通，并且所述软包电池可以以此方式充电和放电。软包电池100面状地构成并且具有电池顶侧110(图2A)。软包电池100同样具有与电池顶侧110对置的电池底侧120(图2B)。

根据本发明设置为，正接触区域10仅位于电池顶侧110上，并且负接触区域20仅位于电池底侧120上。

在图2的第一优选实施例中，可以清楚地看到，环绕的电池边缘条130没有任何电触点接通元件。

在图2的示例性实施例中，正接触区域10被构成为电的正连接元件11，并且负接触区域20被构成为电的负连接元件21。在这种情况下，正连接元件11和负连接元件21各自平坦地构成，并且在此例如方形地构成。正连接元件11和负连接元件21用于借助于挤压而与软包电池100进行电触点接通。

在图3中示出堆叠500，该堆叠具有多个被挤压的软包电池100。图3A和图3B示出了壳体510内的堆叠500的各种实施方案变形。

图3A和图3B是一起的，即设置了多个分层的软包电池100，在此举例来说，六个分层的软包电池100。每个软包电池100具有电池顶侧110和电池底侧120，正接触区域10布置在该电池顶侧上，负接触区域20布置在该电池底侧上。在这种情况下，第一软包电池100的正接触区域10与相邻软包电池的负接触区域20连接。换言之，软包电池堆叠500是软包电池100的串联电路。

在图3中还可以清楚看到，相应的软包电池100仅在其电池顶侧110或电池底侧120上电触点接通。

在堆叠中的最顶端的软包电池100额外地具有正堆叠连接部15。负堆叠连接部25设置在堆叠中的最下面的软包电池100上。堆叠500借助于正堆叠连接部15和负堆叠连接部25被电结合到例如用于电的手持式工具机的在此未更精确地示出的可充电电池组中。图3A与图3B的实施例的差异将在下文中简要讨论。图3A示出了封闭式变型中的壳体510，也就是说正堆叠连接部15和负堆叠连接部25不是壳体510的表面的一部分。正堆叠连接部15和负堆叠连接部25通过此处未进一步示出的电连接导线与周围区域电触点接通。

与此相对，图3B示出了壳体510的开放式变型中的堆叠500，也就是说正堆叠连接部15和负堆叠连接部25形成壳体510的表面的一部分。

图3的壳体510可以直角平行六面体形地构成，但是优选地壳体510成立方体地构成。

图4示出了根据本发明的软包电池100的第二优选实施例的部分视图(也参见图5)。

在图4中，正接触区域10被构成为组合式电/机械的正插接连接元件。负接触区域20被构成为组合式电/机械的负插接连接元件。如总体上可以从图4得到，插接连接元件13、23是互补的类型，并且在此以滑座引导的方式形成在梯形或楔形连接的意义上的插接连接。

图4A详细示出了正接触区域10，其中，在图4A的上部示出了俯视图，并且在图4A的下部示出根据剖面线A-A的剖面。可以清楚地看出，电池顶侧110是基本上平坦的，并且正插接连接元件13在竖直方向VR上在平坦的电池顶侧110上突出。

在图B中可以再次清楚地看到，负插接连接元件23也在竖直方向VR上突出超过此处所示的平坦的电池底侧120。在此还应再次注意的是，对于将连接元件构成为插接连接元件可以设想到多种可能性，其中，图4示出了在每种情况下的优选实施方案。

图5示出了根据图4的第二优选实施例的在两个软包电池100、100'被组装在一起之前的这些软包电池。因此，软包电池100、100'是在此处未示出的堆叠中彼此相邻的两个软包电池。

图5的两个软包电池100、100'相同地构成，其中，举例来说，在图5的左侧的软包电池100中，电池顶侧110位于顶部，而在图5的右侧，第二软包电池100'的电池底侧120'朝上被示出。

如可以清楚地从基于透视图的图5得到的，第一软包电池100的正插接连接元件13和第二软包电池100'的负插接连接元件23'相对于彼此以互补的方式构成。在将两个软包电池100，100'插接在一起的过程中(用虚线表示)，实现正插接连接元件13借助负插接连接元件23'机械地封闭。同时，通过此机械封闭实现两个软包电池的电触点接通。在这种情况下，在与电池顶侧110并且与电池底侧120'平行的插入方向ST上进行一起插接。

从图中同样可以看出，软包电池100的厚度D小于软包电池的宽度B和长度L。在当前示出的实施例中，厚度D小于宽度B和长度L的五分之一。

图6现在示出了根据本发明的软包电池100的第三优选实施例的俯视图(图6A)和底视图(图6B)。在图6的示例性实施例中，正接触区域10被构成为正螺纹连接元件17。负接触区域20被构成为负螺纹连接元件27。正螺纹连接元件17和负螺纹连接元件27是互补的类型，如图7的透视侧视图可以看出。如从图7A中可以看出的，正螺纹连接元件17被构成为凸形连接元件。负螺纹连接元件27(图7B)被构成为凹形螺纹连接元件。在这两个视图中，可以清楚地看到，电池顶侧110和电池底侧120基本是平坦的，并且环绕的电池边缘条130没有任何电触点接通元件。

正螺纹连接元件17和负螺纹连接元件27相对于彼此是互补的类型。换言之，螺钉形式的正螺纹连接元件17可以被拧入负螺纹连接元件27(螺母形式)中。不言而喻，这适用于相同构造的不同电池，因为图7在此示例性地示出了同一软包电池100的顶侧和底侧。

在图7中同样可以再次清楚地看到，负插接连接元件13在竖直方向VR上突出超过平坦的电池顶侧110。负螺纹连接元件27在竖直方向VR上突出超过电池底侧120。软包电池100在正接触区域10之外和负接触区域20之外电绝缘。在所有其他示例性实施例中，这是有利的优选进一步构成。

最后，图8示出了根据本发明的软包电池的第四优选实施例。软包电池100具有在电池顶侧110上的正接触区域10以及在对置的电池底侧120上的负接触区域20。正接触区域10仅布置电池顶侧110上，并且负接触区域20仅布置在电池底侧120上。

正接触区域10被构成为凸形正螺纹连接元件17，并且负接触区域20被构成为凹形负极螺纹连接元件27。

与关于图7描述的实施例相对，负螺纹连接元件27在竖直方向VR上仅部分地延伸超过电池底侧120。像正螺纹连接元件17一样，负螺纹连接元件27也是电/机械的连接元件，也就是说，螺纹连接元件17、27不仅实现软包电池彼此之间的电触点接通而且实现软包电池彼此之间的机械连接。

与关于图7描述的示例性实施例不同，负螺纹元件27在图8的实施例中是两件式构成的，也就是说，所述负螺纹元件具有纯机械区域27M和电气区域27E。因此，负螺纹连接元件27仅在部分区域中、具体地是在区域27E中导电，因此仅当正螺纹连接元件17完全拧入负螺纹连接元件27中时才发生电触点接通。在这种情况下，借助于电气区域27E进行电触点接通。图8所示的变型的优点在于，对于软包电池堆叠的批量生产过程，进一步提高了防止短路的安全性。

附图标记列表

10 正接触区域

11 正连接元件

13 正插接连接元件

15 正堆叠连接部

17 正螺纹连接元件

20 负接触区域

21 负连接元件

23 负插接连接元件

25 负堆叠连接部

27 负螺纹连接元件

27M 机械区域

27E 电气区域

100 软包电池

110 电池顶侧

120 电池底侧

130 电池边缘条

500 堆叠

510 壳体

B 宽度

D 厚度

L 长度

PR 平行方向

SR 侧向方向

ST 插接方向

VR 竖直方向

Claims (15)

1.软包电池(100)，所述软包电池具有正接触区域(10)和负接触区域(20)，所述软包电池(100)借助于所述正接触区域和所述负接触区域能够电触点接通，并且所述软包电池能够因此被充电和放电，其中，该软包电池(100)面状地构成并且具有电池顶侧(110)以及与所述电池顶侧(110)对置的电池底侧(120)，其特征在于，所述正接触区域(10)仅位于该电池顶侧(110)上，并且所述负接触区域(20)仅位于所述电池底侧(120)上，或者反之亦然。

2.如权利要求1所述的软包电池(100)，其特征在于，所述软包电池(100)具有环绕的电池边缘条(130)，所述电池边缘条没有电接触凸耳或者没有任何种类的电触点接通元件。

3.如权利要求1或2所述的软包电池(100)，其特征在于，所述正接触区域(10)被构成为电的和/或机械的正连接元件(11)，并且所述负接触区域(20)被构成为电的和/或机械的负连接元件(21)。

4.如权利要求3所述的软包电池(100)，其特征在于，所述正连接元件(11)和所述负连接元件(21)分别平坦地构成并且被构成用于借助于挤压或焊接来进行触点接通。

5.如权利要求3所述的软包电池(100)，其特征在于，所述正连接元件(11)和所述负连接元件(21)分别被构成为优选地互补类型的插接连接元件(13，23)。

6.如权利要求5所述的软包电池(100)，其特征在于，这些插接连接元件(13，23)的插接方向(ST)与所述电池顶侧(110)并且与所述电池底侧(120)平行地定向。

7.如权利要求3所述的软包电池(100)，其特征在于，所述正连接元件(11)和所述负连接元件(21)分别被构成为优选地互补类型的螺纹连接元件(17，27)。

8.如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其特征在于，这些螺纹连接元件(17，27)仅部分地导电，使得仅在机械的接触之后才进行电的触点接通。

9.如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其特征在于，所述软包电池(100)在所述正接触区域(10)和所述负接触区域(20)之外是电绝缘的。

10.如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其特征在于，所述电池顶侧(110)和所述电池底侧(120)基本上是平坦的。

11.如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其特征在于，这些连接元件(11，21；13，23；17，27)分别相对于平坦的电池顶侧(110)和/或电池底侧(120)垂直地(VR)延伸。

12.如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其特征在于，这些连接元件(11，21；13，23；17，27)突出超过平坦的电池顶侧(110)或平坦的电池底侧(120)。

13.如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其特征在于，所述正接触区域(10)和所述负接触区域(20)借助于在所述软包电池(100)内部延伸的回线或导线从所述软包电池(100)中引出。

14.堆叠(500)，所述堆叠具有多个如前述权利要求之一所述的软包电池(100)，其中，这些软包电池(100)借助于其相应的连接元件彼此电触点接通。

15.如权利要求14所述的堆叠(500)的用于对电的手持式工具机供电的用途。

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