CN116259890A - 用于棱柱形电芯壳体的壳体构件、电芯壳体和用于制造壳体构件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于棱柱形电芯壳体的壳体构件、电芯壳体和用于制造壳体构件的方法。壳体构件包括构造为空心型材的基体和两个盖，盖基于第一方向焊接在基体的对置的侧上或能焊接在基体的对置的侧上，其中，壳体构件作为第一壳体构件被提供用于焊接到电芯壳体的至少一个第二壳体构件上，其中，第一壳体构件是两个盖中的一个或基体。在此，第一壳体构件包括用于布置在第二壳体构件上的边缘区域，其中，边缘区域具有穿过边缘区域的基于平行于第一方向的横截面沿第一方向变化的横截面几何形状。

Description

用于棱柱形电芯壳体的壳体构件、电芯壳体和用于制造壳体 构件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于电芯的棱柱形电芯壳体的壳体构件，其包括构造为空心型材的基体和两个盖，这两个盖基于第一方向焊接在基体的对置的侧上或可焊接在基体的对置的侧上，其中，壳体构件作为第一壳体构件被提供用于焊接到电芯壳体的至少一个第二壳体构件上，并且其中，第一壳体构件是两个盖中的一个或基体。此外，本发明还涉及一种电芯壳体和一种用于制造至少一部分的棱柱形电芯壳体的方法。

背景技术

在迄今常见的尤其是用于机动车中的高压电池的棱柱形的电芯中，当电芯常规地安装在机动车中时，电芯电极或电芯端子和提供可释放的排气开口的通风元件布置在电芯的上侧，即布置在电池的最高点。然而，棱柱形的电芯的不同的几何形状和构造当前变得越来越重要。

例如，DE10 2018 207 327A1描述了一种用于存储用于机动车的电能的存储装置，其具有沿堆叠方向连续布置的并且形成至少一个电芯堆叠件的多个存储电芯。相应的存储电芯在此包括至少两个连接元件，这些连接元件布置在侧面，尤其是布置在存储电芯的彼此背对的侧上。此外，存储电芯具有布置在上侧的爆裂膜。电芯壳体可以具有刚好三个分别一体式地且单独构造的并且相互连接的壳体部件，或者也可以具有刚好两个分别一体式地且单独构造的并且相互连接的壳体部件，其构造为外壳元件。例如，上壁和下壁可以彼此一体式地和/或与前壁和后壁一体式地构造。作用为盖的两个侧壁可以与上壁、下壁、前壁和后壁材料锁合地连接、尤其是焊接。

由于新的电芯几何形状，尤其是关于电芯电极的布置，用于制造这种电芯壳体的制造过程也受到影响或改变。在理想情况下，这种电芯壳体在此应尽可能简单且廉价地制造。同时，该壳体还必须满足高的安全性要求，并且例如必须确保各个壳体构件相互拼接的拼接点也足够坚固地实施，以在电芯的使用寿命内保持。在制造中必须始终考虑适用的另一方面是一定的构件公差。该构件公差妨碍各个构件彼此间的匹配以及拼接过程。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种用于棱柱形电芯壳体的壳体构件、一种电芯壳体和一种方法，其能够以尽可能简单的和廉价的方式并且同时以安全和稳定的方式提供电芯壳体。

该目的通过具有根据相应的独立权利要求的特征的壳体构件、电芯壳体和方法来实现。本发明的有利的设计方案是从属权利要求、说明书和附图的主题。

根据本发明的用于电芯的棱柱形电芯壳体的壳体构件作为第一壳体构件被提供用于焊接到电芯壳体的至少一个第二壳体构件上，该壳体构件包括构造为空心型材的基体和两个盖，这两个盖以第一方向为基准焊接在基体的对置的侧上或可焊接在基体的对置的侧上，其中，第一壳体构件是两个盖中的一个或基体。在此，第一壳体构件具有用于布置在第二壳体构件上的边缘区域，其中，边缘区域具有穿过边缘区域的基于平行于第一方向的横截面沿第一方向变化的横截面几何形状。

通过这种具有变化的横截面几何形状的边缘区域，可以更容易地设计用于制造电芯壳体的制造方法，并且可以使各个壳体构件的拼接设计为更可靠的和稳定的。这既适用于壳体构件设计为如上所述构造为空心型材的基体的情况，也适用于壳体构件构造为两个盖之一的情况。由于变化的横截面几何形状，例如可以提供公差补偿，利用该公差补偿可以抵消基体与盖之间的构件公差。此外可能的是，针对性地在基体与盖之间的布置区域中，通过在基体和/或盖中设置相应的留空部，可以为随后的焊缝安置、尤其是以焊接坡口的形式设置优化的区域。这最终促成待拼接的构件之间的明显更牢固和稳定的焊接连接。如果壳体构件例如提供为构造为空心型材的基体，那么在与相应的要安置在这些敞开的端部上的盖拼接之前，该基体可以例如通过适当的加工步骤、例如铣削等简单地在其敞开的端部上提供有这种环绕的边缘几何形状。此外，构造为空心型材的基体因此可以容易地提供为一体式的被挤出的空心型材。这尤其能够实现以简单的方式大量地提供基体，因为这些基体可以简单地通过将被挤出的长的坯件的切割成块，即通过切割若干块来提供。然后，可以通过在基体的一个端部或优选两个端部处的单独的加工步骤简单地提供边缘区域中的变化的横截面几何形状。相反，如果壳体构件实施为这样的盖，则该壳体构件也可以尤其同样通过适当的加工方法设有相应的环绕的边缘几何形状。因此，能够以特别简单的和廉价的方式最后提供极其稳固地组装的电芯壳体。变化的横截面几何形状既能够实现极为稳固的焊缝安置，又能实现补偿构件公差，这又简化制造本身。

因此，电芯的电芯壳体如所述的那样包括构造为空心型材的基体和两个盖，根据本发明的壳体构件和其随后还详细解释的实施方式应该被提供用于电芯，并且壳体构件本身也应被视为属于本发明。在此，基体和两个盖优选由金属材料形成，特别优选由铝形成。此外优选地，如稍后将更详细地解释的，用于电芯的两个电芯电极、尤其是电极触头(也被称为电芯端子)布置在盖上，尤其是在每个盖上布置有刚好一个这样的电芯端子。这些端子也由金属材料制成。前面描述的可释放的排气开口、尤其是通风元件优选没有布置在盖之一上，而是替代地布置在基体上。两个盖焊接到基体的分别对置的敞开的端部上，以提供电芯壳体。在没有布置在基体上的盖的情况下，基体由于其构造为空心型材而相应地具有通孔，该通孔沿上述的第一方向延伸。为了对基体和盖的其他的特征的简化的描述，此外也可以限定基体的中间轴线，从而使得该中间轴线平行于第一方向地延伸，并且在中间延伸通过基体，即在中间基于第二和第三方向居中地延伸，第二和第三方向相互垂直并且垂直于第一方向。因此，由基体提供的壳体壁在径向方向上包围该中心的中间轴线。径向方向在此尤其是指远离中心的中间轴线指向的并且垂直于中心的中间轴线的任何方向。在从垂直于该中间轴线的横截面中观察，由基体提供的壳体壁具有基本上是矩形的几何形状。在此，基本上意味着，基体可以不仅在内侧而且在外侧构造有倒圆的角部或沿第一方向延伸的倒圆的棱边。

通常，第一方向基于基体被限定为，使得这些敞开的端部基于第一方向对置。关于盖，第一方向被限定为，使得盖常规地布置在基体上。然后，朝向电芯壳体的内部空间的盖面以及朝向环境的盖面相应垂直于第一方向地定向，或者这些盖面的相应的表面法线平行于第一方向地取向。如果壳体构件是基体，则边缘区域被全面限定为基体相对于第一方向的端部。在该情况下，基体具有两个边缘区域，其界定基体在第一方向上的延伸。两个这样的边缘区域可以构造有相应的变化的横截面几何形状。上述的横截面几何形状以及以下更详细描述的横截面几何形状为了简化在此仅关于单个这样的边缘区域进行解释，在壳体构件构造为基体的情况下也可以类似地适用于基体的其他的、基于第一方向对置的边缘区域。关于盖之一的边缘区域以受界定的方式(尤其是闭合地环绕盖的平行于第一方向的中间轴线地，即，在垂直于第一方向的每个方向上受界定地)被限定为垂直于第一方向的盖。在此也优选的是，电芯壳体的两个盖可以相同地构造，即两个盖在边缘区域中可以具有变化的横截面几何形状，尽管该横截面几何形状为了简化而仅基于盖进行了解释。如果电芯壳体由各个所述的壳体构件组装，则构件沿其组装的拼接方向对应于第一方向。换言之，相应的盖可以通过在基体的方向上沿第一方向或逆着第一方向的运动放置到基体的敞开的端部之一上，并且随后焊接。通过在基体的两个端部上以机器加工的表面和/或通过在盖的边缘区域中以机器加工的表面，因此可以有利地在拼接时不仅提供公差补偿，并且安置特别稳固的焊缝。

盖优选并非简单地在端侧放置或安置到基体的空心体上，而是与由基体提供的空心体的内径相比，盖沿着基于上面限定的中间轴线的径向方向至少局部具有更小的外径。术语“局部”在此涉及第一方向，并且不涉及周向。由此，盖可以部分伸入基体的内部空间中。因此，盖封闭空心体，类似于软木塞封闭瓶子。这能够实现盖与基体之间的极其稳定的连接。这尤其又适用于两个盖。

横截面几何形状在此涉及平行于第一方向并且例如平行于上面限定的中间轴线地穿过边缘区域的横截面。横截面在此优选垂直于所观察的壳体构件(即盖或者基体)的电芯壳体壁。

根据本发明的优选的设计方案，第一壳体构件表示构造为空心型材的基体，该基体具有沿第一方向的长度、沿垂直于第一方向的第二方向的宽度以及沿垂直于第一方向和第二方向的第三方向的高度。

原则上，具有构造为空心型材的基体和两个相对应的盖的电芯壳体的构造被证明是特别有利的和更有效的，因为该壳体构件可以特别简单和廉价地制造，如上面已经提到的那样。尤其地，构造为空心型材的基体可以以简单且廉价的方式制造为挤压成型构件，这例如能够实现，以坯件的形式挤出许多这样的基体，并且然后切割成一定长度以提供如此多的这样的基体。随后，可以在边缘区域中加工这些空心型材，以提供变化的横截面几何形状。

此外优选的是，边缘区域包括沿第一方向界定基体的并且提供基体的端侧的边缘，其中，边缘区域构造为，使得基体的内径(其限定基体沿第二和/或第三方向的内部尺寸)在边缘区域中随着与边缘的距离的增加而减小。构造为空心型材的基体的内径随着距边缘的距离的增加而减小。但是，这仅涉及基体的边缘区域。在基体的其他区域中，例如基体的稍后被称为基体的中间区域的剩余区域中，该基体可以构造有恒定的壁厚。上述的优点可以刚好通过边缘区域中的这种逐渐变小的几何形状实现。例如，如果盖具有在第二方向和第三方向上的略微有公差的高度和宽度，则该盖可以沿第一方向或逆着第一方向简单地放置到空心体的端部上，并且一直朝着空心体运动且局部进入到该空心体中，直至盖最终利用其外侧的边缘区域贴靠在基体的内侧的边缘区域上。通过基体的逐渐变小的内部几何形状确保盖实现贴靠。因此，可以避免滑入空心体的内部。此外，这能够实现，盖不必沿径向方向凸出超过基体，尤其地，提供了基体的基于第一方向的边缘的端侧可以保持自由，以便在此设置焊接连接。由于基体的逐渐变小的几何形状，此外提供盖相对于第一方向的支撑。当焊缝安置在盖与基体之间的基体的端侧的区域中时，这此外稳定了该焊缝。

基体的内径的逐渐变小可以例如通过边缘区域中的倾斜的内棱边以简单的方式提供。在此特别有利的是，随着与边缘的距离的增加并不是线性地逐渐变小，而是非线性地并且例如在不同的区段中不同地逐渐变小，这些区段在其与边缘的距离方面是不同的。由此，可以实现该逐渐变小的内部几何形状的至少两个主要功能，即提供公差补偿和以明显更有效的和更好的方式提供用于安置焊缝的焊接坡口或凹陷部。

因此，另外的非常有利的设计方案是，边缘区域具有以第一方向为基准的第一区段，其中，第一区段包括边缘，并且其中，第一区段具有朝向内部空间的倾斜的棱边，尤其是根据第一倾斜角相对于第一方向倾斜的棱边。通过这种倾斜的棱边可以在端侧，尤其是在用于第二壳体构件、尤其是盖之一的边界面或布置面上提供楔形的凹陷部。如果盖和基体通过焊缝在该区域中相互连接，那么可以通过凹陷部或坡口容纳熔化状态中的焊接添加料。由此，可以提供明显更稳定的焊缝，并且可以防止或减小焊接添加料的侧向的流出。可以说，通过边缘区域中的横截面逐渐变小可以提供焊接坡口。

在本发明的另外的有利的设计方案中，边缘区域具有以第一方向为基准的第二区段，该第二区段与第一区段相邻，其中，第二区段包括朝向内部空间的内侧，该内侧相对于第一方向尤其是以第二倾斜角倾斜，该第二倾斜角小于第一倾斜角并且在个位数的角度范围内。例如，该倾斜角可以相对于第一方向倾斜一到两度，或者最大倾斜一度或两度。可以说，该倾斜范围用于上述的公差补偿。因此有利地，盖在其沿第二和第三方向的延伸中不必与空心体的特定的内径精确匹配，以便至少在边缘区域中部分容纳到空心体中。通过基体的该第二区段中的内径的略微的逐渐变小，因此可以有利地提供公差补偿。同时，由此可以朝基体中心的方向基于第一方向提供支撑效果，这例如在上面已经得到描述。由于制造公差通常很小，因此在第二区段中的小的倾斜角相应也是完全足够的。相应有利的是，例如，上述的和配属于第一区段的第一倾斜角明显更大，并且是例如大于1至2度，优选大于10度，尤其是小于90度，因为由此可以提供特别有利的焊接坡口，其可以容纳熔化状态下的相对大量的焊接添加料。例如，上述的第一倾斜角可以在大约45度的范围内。

根据本发明的另一有利的设计方案，边缘区域基于第一方向与基体的中间区域相邻，该中间区域具有垂直于第一方向的比边缘区域更大的壁厚。换言之，基体在边缘区域中的壁的一部分被磨损，以在边缘区域中提供上述的变化的横截面几何形状。相反，在基体的其他的区域(其当前被称为基体的中间区域)中，基体具有恒定的壁厚，该壁厚此外也大于在边缘区域中的壁厚。在此优选的是，从边缘区域到中间区域的过渡区域中的壁厚并非线性增加，而是优选强烈地、突然地增加，从而使得在边缘区域和中间区域之间提供棱边，即内侧的朝向内部空间的棱边。如果盖被放置在基体的侧上并且在此沿第一方向或逆着第一方向朝基体运动，则盖可以贴靠在该棱边上。可以说，盖可以被最大程度地直至该棱边地移入基体的内部空间中。然而，由于基体的上述的逐渐变小的内部几何形状，盖优选将不会达到该棱边。在例如焊缝的故障的情况下，这样的棱边形成附加的保护措施，以便例如防止盖进入已制造完的电芯壳体的内部空间中。由此，电芯壳体设计为特别安全的。此外，以该方式可以特别容易地实现第二区段中的上述的倾斜。因此，基体的加工可以主要集中在边缘区域。剩余的基体可以以简单的方式作为挤压成型构件构造有恒定的壁厚，如上面已经描述的那样。仅对于排气开口，附加地还可以在基体中在另一位置处，即在基体的与边缘区域不同的区域中设置孔。该开口可以简单地被切割出来。

相应地，有利地，基体具有两个以第三方向为基准相对置的侧，其中一个侧被限定为下侧，另一个侧被限定为上侧，其中，排气开口布置下侧，尤其是以第一和第二方向为基准布置在中间。原则上，下侧可以限定为基体的不同于其敞开的端部的各个任意的侧。然而优选地，术语“上侧”和“下侧”与机动车中的包括基体的电芯的常规的安装位置有关。因此，基体应该常规地应用在机动车中，从而使得基体的下侧也向下指向。在具有构造有这种电芯壳体的电芯(其包括这种基体)的布置在机动车的底部区域上的电池的情况下，排气开口相应远离乘客舱地指向，并且向下、例如朝机动车的车底保护装置的方向指向。由此可以进一步提高安全性。在热事件、即电芯的热失控的情况下，可释放的排气开口(其例如可以通过爆裂膜封闭)可以自动打开，以便能够实现电芯的受控的放气。因此，在此从电芯的排气开口逸出的非常热的气体可以有利地以远离乘客舱地指向的方式从电芯导出。

为了基体的制造，首先可以提供该基体作为挤压成型构件。随后，可以在基体的下侧进行切割，以便提供所述的排气开口。这尤其可以在加工基体的边缘区域之前进行，以便在边缘区域中同时或之后提供上述的变化的横截面几何形状。在排气开口处可以安置相应的封闭构件、即通风元件，其提供爆裂膜。例如，这种爆裂膜可以以覆盖排气开口的方式被焊接。排气开口基于第一和第二方向居中的定位具有以下的优点，即该排气开口相应具有与两个布置在电芯壳体的盖上的电芯电极相同的距离。因此，可以确保使得与每个电芯电极的距离都最大化。这促进了高压路径避开与可能从排气开口逸出的气体。

此外优选的是，下侧和上侧在面积上小于基体的前侧和后侧，前侧和后侧基于第二方向界定基体。因此，第二方向也表示优选的堆叠方向，多个电芯(其具有带有根据本发明的壳体构件的根据本发明的电芯壳体)沿堆叠方向并排布置，以便提供电池、尤其是用于机动车的高压电池。

在本发明的另外的有利的设计方案中，第一壳体构件表示盖之一，其具有在第一方向上的厚度、在垂直于第一方向的第二方向上的宽度以及在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上的高度，其中，边缘区域在第二和/或第三方向上界定盖并且构造为，使得盖的外径沿第一方向变化，该外径限定盖沿第二和/或第三方向的外部尺寸，尤其是其中，外径从盖的布置有电极端子的端子侧出发，朝盖的内侧的方向至少局部增大，该内侧基于第一方向与端子侧对置。这主要用于，与针对基体所描述的类似地提供焊接坡口。在此特别优选的是，用于提供这种焊接坡口的这种变化的横截面几何形状既设置在电芯壳体的相应的盖上，也设置在基体上。刚好由此可以提供特别有效的和稳定的焊缝。原则上也可想到的是，通过盖的该横截面几何形状也提供基于基体的公差补偿。然而优选地，这可以通过基体的所描述的第二区段实现。该基体尤其可以如上面针对基体描述的那样构造，而不需要基体的相应构造的第一区段。换言之，尽管边缘区域中的基体可以提供用于第二区段中的公差补偿的倾斜，但是为焊接坡口提供倾斜部不一定是需要的，如果这通过盖本身的相应的几何构造实现。相应地，盖朝盖的内侧的方向的所描述的增大也可以通过边缘区域中的至少局部倾斜的棱边来实现。这可以在制造技术方面特别简单且廉价地被提供。

该盖或两个盖的边缘区域的加工可能性以及基体的边缘区域的加工可能性在此优选涉及整个环绕的边缘区域，该边缘区域尤其是围绕上述限定的中间轴线地构造为闭合的。

此外，本发明还涉及一种用于电芯、尤其是机动车的电芯壳体，其中，电芯壳体具有根据本发明的构件或其实施方式之一。在此优选的是，电芯壳体包括构造为空心型材的基体和两个盖，这两个盖基于第一方向焊接在基体的对置的侧上，其中，壳体构件表示两个盖中的一个或基体，并且其中，相应的盖相对于基体布置为，使得该盖至少部分相对于第一方向伸入被基体包围的内部空间中。

在其他方面，电芯壳体可以如上面已经描述的那样构造。尤其是，电芯壳体的基体和盖可以如针对根据本发明的壳体构件和其实施方式所描述的那样构造。

此外，具有根据本发明的电芯壳体或其设计方案之一的电芯也应该被视为属于本发明。这种电芯可以例如构造为锂离子电芯。此外，本发明还涉及一种用于具有这种电芯、优选具有多个这样的电芯的机动车的电池、尤其是高压电池。此外，具有这种电池、尤其是高压电池(优选作为动力电池)的机动车也应该被视为属于本发明。

根据本发明的机动车优选设计为汽车、尤其是乘用车或货车，或公共汽车或摩托车。

此外，本发明还涉及一种用于制造用于电芯的棱柱形电芯壳体的至少一部分的方法，电芯壳体包括构造为空心型材的基体和两个盖，两个盖基于第一方向焊接在基体的对置的侧上或可焊接在基体的对置的侧上。在此，提供第一壳体构件用于焊接到电芯壳体的至少一个第二壳体构件上，其中，第一壳体构件是两个盖中的一个或基体。此外，第一壳体构件具有用于布置在第二壳体构件上的边缘区域，其中，边缘区域被加工为，使得边缘区域具有穿过边缘区域的基于平行于第一方向的横截面沿第一方向变化的横截面几何形状。

在此，针对根据本发明的壳体构件和其设计方案以及针对根据本发明的电芯壳体和其设计方案描述的优点也以相同的方式适用于根据本发明的方法。

此外，在根据本发明的方法或其另外的设计方案中，可以如上所述制造和/或组装相应的壳体构件。根据另外的实施方式，根据本发明的方法还可以包括附加的方法步骤，以便例如不仅提供棱柱形电芯壳体的一部分，而且制造用于电芯的整个电芯壳体。基体可以例如首先作为挤出的构件被提供，该构件基于第一方向被切割成一定长度。在此之后，可以进行边缘区域的加工。此外，还可以执行上述的排气开口的切割。还可以提供一个或多个壳体盖，尤其是作为具有向下加工的边缘区域的原始构件。这些边缘区域也可以设有相对应的几何形状。在完成盖和基体的边缘区域的加工后，可以将盖安装到基体的相应的边缘区域中并且进行焊接。在此之前，也可以将要提供的电芯的电芯内部结构(Zellinnenleben)引入内部空间中。电解液随后也可以通过电芯壳体中的开口填充。

本发明还包括根据本发明的方法的改进方案，其具有已经结合根据本发明的壳体构件和根据本发明的电芯壳体的改进方案描述的特征。因此，在此不再描述根据本发明的方法的相应的改进方案。

本发明还包括所描述的实施方式的特征的组合。因此，本发明还包括以下实现方案，其分别具有所描述的实施方式中的多个实施方式的特征的组合，除非这些实施方式被描述为互斥的。

附图说明

下面描述本发明的实施例。为此：

图1以从下方观察的平面图示出了根据本发明的实施例的具有电芯壳体的电芯的示意图；

图2以从下方观察的示意性的平面图示出了根据本发明的实施例的图1的电芯壳体的基体的示意图；

图3示出了图1的电芯的示意性的侧视图；

图4以侧视图示出了图1的电芯壳体的基体的示意图；

图5以从具有电芯端子的端侧观察的平面图示出了根据本发明的实施例的图1的电芯的示意图；

图6以从端侧观察的平面图示出了图1的电芯壳体的基体的示意图；并且

图7示出了根据本发明的实施例的穿过基体和盖的边缘区域的横截面的示意性的横截面图。

具体实施方式

下面解释的实施例是本发明的优选的实施方式。在实施例中，实施方式的所描述的部件分别表示本发明的各个被视为彼此独立的特征，其分别也彼此独立地改进本发明。因此，本公开还应该包括与实施方式的特征的所示的组合不同的组合。此外，所描述的实施方式也可以通过本发明的其他的已经描述的特征来补充。

在附图中，相同的附图标记分别表示功能相同的元件。

图1示出了根据本发明的实施例的具有相应棱柱形地构造的电芯壳体12的电芯10、尤其是棱柱形的电芯10的示意图。在此，电芯10尤其是基于其在机动车中的常规的安装位置以从下方观察的平面图示出。关于该常规的安装位置，在此所示的坐标系的z轴相应沿这种机动车的车辆高度轴线的方向取向。优选地，这种电芯10用于这种机动车的高压电池中。

电芯10可以例如构造为锂离子电芯。该电芯10的内部结构是不太重要的，并且接下来也不会被详细描述。电芯壳体12构造为棱柱形电芯壳体12，并且相应具有方形的基本结构。电芯壳体12分为基体14和两个盖16。基体14作为挤出的空心型材优选由铝制成。

基体14在该底视图中再次单独示意性地在图2中示出。图4相应以侧视图示出了基体14，并且图6以平面图示出了端部14a，该端部沿x方向界定基体14。此外，图3以侧视图示出了电芯10，其中，图4单独示出了基本，并且图5以看向盖16之一的平面图示出了电芯10。相应地，接下来部分共同讨论图1至图6，以描述电芯10及其电芯壳体12。

如在图6中看到的那样，由于其构造为空心型材，基体14包围出内部空间18。如图1所示，在基体14的两个端部14a处分别布置有盖16。此外在此，电芯电极或电芯端子20布置在相应的盖16上，其中，两个电芯端子20中的一个配属于电芯10的正极，而两个端子20中另一个配属于电芯的负极。因此，电芯端子20布置在电芯10的对置的侧上。盖16在此焊接到基体14上。将盖16与基体14连接的焊缝图1中利用19表示，并且仅纯粹示意性地示出。事实上，焊缝在基体14的端侧14a的区域内延伸，如图7所示，这稍后结合图7进行详细解释。

除了两个端部14a(其此外还被称为基体14的端侧14a)之外，基体14还包括另外的侧，即下侧14b(其例如在图1中示出)、前侧14c、后侧14d和上侧14e(其例如在图3中以侧视图示出)。在下侧14b处，基体14具有排气开口22(参见图2)，该排气开口可由封闭元件24、如图1所示，例如爆裂膜封闭。该开口22也被称为通风开口22，并且相应封闭元件24被称为通风元件24。

因此，电芯10和尤其是基体14设计为，使得该通风开口22基于电芯10在机动车中的常规的安装位置向下指向，并且位于电芯10的下侧。电芯10的设计方案中的另一特殊性此外是，电芯端子20如所述的那样布置在电芯10的侧，尤其是对置的侧上。因此，可以提供例如经由下侧14b和上侧14e对电芯10的明显更好的冷却，可以提供高压路径与从排气开口22逸出的气体的明显更好的去耦，并且同时可以提供多个这样的电芯10并排的、尤其是沿堆叠方向的特别紧凑的布置，堆叠方向对应于在此所示的y方向。

在此，焊缝19完全环绕地构造，尤其是基于中间轴线M环绕地构造，该中间轴线平行于x方向地延伸通过基体14或相应的盖16的中心。尤其地，该中间轴线M基于盖16和基体14的尺寸，关于y方向和z方向居中地布置。中间轴线M例如在图1、图3和图6中示出。通风开口22和通风元件24(其分别在图2和图1中示出)在此相对于下侧14b居中地布置。换句话说，通风开口22相对于x方向和y方向位于底部壳体14的下侧14b的中间。该通风开口22的中心点与基体的两个端部14a等距，其中，距离在图2中利用1/2L表示，因为该距离对应于基体沿x方向的长度L(参见图4)的一半，并且与前侧和后侧14c、14d等距，其中，该距离在图2中利用1/2B2表示，因为该距离对应于基体沿y方向的宽度B2(参见图6)的一半。如在图4中以侧视图所示的那样，基体14具有沿x方向的长度L和沿z方向的高度H。基体14的长度L在此大于高度H。高度H优选又大于基体14的宽度B2，该基体例如在图6中示出。宽度B2相应涉及基体14沿y方向的尺寸。

引入基体14中的排气开口22的尺寸由其沿y方向的高度C以及其沿x方向的宽度B1表征。该开口22具有大致矩形的几何形状，其带有倒圆的角部，角部尤其是利用半径R3(参见图2)被倒圆。该半径表示角部的曲率半径。角部利用半径R3(其尤其对于所示的角部是相同的)的倒圆在此促进了开口22的制造。

在其他方面，开口22与边缘14a之间的最小距离利用A表示。基体14沿周向也利用曲率半径R1倒圆地实施，该曲率半径例如在图6中示出。该曲率半径尤其涉及基体14的外表面F1，而朝向内部空间18的沿周向围绕中间轴线M的内表面F2实施有曲率半径R2。

此外，基体具有壁厚W，该壁厚例如也在图6中示出。此外在此，基体14具有边缘区域R，该边缘区域在图4中示出。在此，该边缘区域R包括基体14基于x方向的相应的端部14a，并且在x方向上界定基体14。可以说，该边缘区域R基于x方向在基体14的两侧限定基体14的一个区段，该区段包括边缘14a并且沿x方向或逆着x方向，稍微朝基体14的中心的方向延伸。在此，上述的壁厚W涉及基体14至少在基体14的与边缘区域R不同的区域中、即在中间区域Z中的壁厚W，该中间区域例如同样在图4中示意性示出。有利地，基体14的相应的边缘区域R可以具有机器加工的表面和特殊的几何形状，以用于稍后的焊缝设置。

现在根据图7更详细地解释基体14和相应的盖16的边缘区域R中的几何形状。

图7在此示出了垂直于y轴穿过基体14的端部区域的横截面的示意图，该端部区域包括基体14的边缘区域R。横截面在此延伸穿过中间轴线M。在此，基体14以及在此仅虚线示出的盖20、尤其是两个盖20的几何形状与垂直于z方向通过中间轴线M的相应的横截面相同。换言之，下面在相应的边缘区域R中描述的几何形状在此基于中间轴线M环绕地、不仅对于基体14而且对于盖20(在此仅示出其中一个)相同地构造。盖20的背对内部空间18的外侧通过虚线20a示出，并且盖20的朝向内部空间18的侧通过虚线20b示出。边缘区域20c相应也可以配属于盖20，该边缘区域在基于中间轴线M的径向方向上针对盖20被限定。

如所描述的那样，基体14沿x方向被分为中间区域Z和两个与中间区域Z沿x方向和逆着x方向直接相邻的边缘区域R。当前，仅一个边缘区域R被详细描述，但边缘区域R中的另一个可以完全类似地构造。中间区域Z的壁厚W也在图7中示出。如可看到的那样，边缘区域R因此具有沿x方向变化的横截面几何形状。外表面F1(参见图6)在边缘区域R中沿x方向直线延伸地构造，而内表面F2被加工以构造出特殊的几何形状，并且相应沿x方向上非直线地延伸。边缘区域R原则上构造为，使得内径Ri在x方向上变化。尤其地，该内径Ri随着距基体的端部14a的距离的增加而减小。以该方式，既可以提供特别有利的焊接坡口26，也可以提供用于补偿基体14和盖20之间的构件公差的公差补偿。

基体14的边缘区域R又可以尤其是基于x方向被划分为各个子区域。在此，边缘区域R具有第一区段A1和第二区段A2，第一区段A1也包括基体14的端部14a，第二区段A1在x方向上与该端部相邻。第一区段A1构造有倾斜的棱边28，该棱边28相对于x方向具有角度α。还示出了要引入盖20和基体14之间的焊缝19。如可看到的那样，为了焊缝19，可以通过该倾斜的棱边28有利地提供已经描述的焊接坡口26。由此，在盖20和基体14之间可以提供非常可靠的焊接连接。盖20也可以相应在盖20的边缘区域20c中构造有相应的倾斜部30。由此，为焊缝19提供更大的体积。

在第二区段A2中，基体14的内表面F2也具有相对于x方向的倾斜，该倾斜通过角度H描述。该角度是非常小的，并且大约为1到2度。相应地，在图7的图示中，表面F1、F2看起来几乎彼此平行，但在边缘区域R中不是这样。在中间区域Z中，表面F1、F2彼此平行地延伸，由此，在中间区域Z中提供恒定的壁厚W。第二区段A2和沿x方向或逆着x方向与该第二区段A2直接相邻的的中间区域Z之间的过渡设计为相对突然的。在这两个区段A2和中间区域Z之间存在可由曲率半径R4描述的轻微的弯曲。由此形成安放棱边32。因此，盖20可以沿x方向或逆着x方向，朝内部空间18的方向运动，最多直到达到该安放棱边32。然而，由于逐渐变小的内径Ri，盖20优选已经提前贴靠在基体14的内表面F2，并且在其位置中沿x方向或逆着x方向通过第二区段A2中的倾斜部34防止朝内部空间方向的进一步的进入。由此有利地可以提供公差补偿。根据盖20例如沿在此所示的z方向的宽度，盖可以或深或不深地朝内部空间18的方向引入基体14中，然而最多直到达到贴靠棱边32。相应也有利的是，盖20在中间区域中相对于边缘区域20c沿x方向更高地构造，该中间区域限定盖20的与边缘区域20c不同的区域。这也能够实现稳定的焊缝安置，甚至当盖20朝内部空间18的方向稍微更深地引入基体14中时。

此外，G表示边缘区域R在x方向上的长度。F表示第一区段A1在x方向上的高度。E表示倾斜部28在z方向上的尺寸，D表示倾斜的棱边28与外表面F1的距离。壳体或基体14的边缘区域R中的机器加工的表面例如由尺寸D、E、F、G以及角度H和半径R4确定。前面解释的倒圆部R1、R2、R3、R4在此简化了相应的制造步骤或加工步骤，例如用于提供相应的构件、几何形状、切口等。

总的来说，这些示例示出了，如何通过本发明提供电芯壳体上的特征，该电芯壳体具有侧面的端子和向下的通风开口。在棱柱形的电芯中的侧面的端子能够实现电池系统中的结迄今仅利用袋式电芯/软包电芯(Pouchzellen)实现的构方式。理论上，向下的通风开口能够实现高压路径与在从电芯放气的情况下出现的气体的空间分离。通过在基体和/或相应阀盖的边缘区域中提供的机械引入的几何形状，可以安置特别稳定的焊缝，并且此外可以以简单的和廉价的方式提供公差补偿，该公差补偿能够实现电芯壳体的相应简单的和廉价的构造。

Claims (10)

1.一种用于电芯(10)的棱柱形电芯壳体(12)的壳体构件(14、16)，所述壳体构件包括构造为空心型材的基体(14)和两个盖(16)，这两个盖以第一方向(x)为基准焊接或能焊接在基体(14)的对置的侧上，

-其中，所述壳体构件(14、16)作为第一壳体构件(14、16)被提供用于焊接到电芯壳体(12)的至少一个第二壳体构件(16、14)上；

-其中，所述第一壳体构件(14、16)是两个盖(16)中的一个或所述基体(14)；

其特征在于，所述第一壳体构件(14、16)包括用于布置在第二壳体构件(16、14)上的边缘区域(R、20a)，其中，所述边缘区域(R、20a)的穿过边缘区域(R、20a)的、平行于第一方向(x)的横截面具有沿第一方向(x)变化的横截面几何形状。

2.根据权利要求1所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，所述第一壳体构件(14、16)是构造为空心型材的基体(14)，所述基体具有沿第一方向(x)的长度(L)、沿垂直于第一方向(x)的第二方向(y)的宽度(B2)以及沿垂直于第一方向(x)和第二方向的第三方向(z)的高度(H)，其中，基体(14)包围出内部空间(18)，其中，所述边缘区域(R)包括沿第一方向(x)界定基体(14)的且提供基体(14)的端侧(14a)的边缘(14a)，其中，所述边缘区域(R)构造为，使得基体(14)的内径(Ri)在边缘区域(R)中随着与边缘(14a)的距离的增加而减小，所述基体的内径限定基体(14)沿第二和/或第三方向(y、z)的内部尺寸(Ri)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，所述边缘区域(R)具有以第一方向(x)为基准的第一区段(A1)，其中，所述第一区段(A1)包括边缘(14a)，其中，所述第一区段(A1)具有朝向内部空间(18)的倾斜的棱边(26)，尤其是根据第一倾斜角(α)相对于第一方向(x)倾斜的棱边(26)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，所述边缘区域(R)具有以第一方向(x)为基准的第二区段(A2)，所述第二区段连接在第一区段(A1)上，其中，第二区段(A2)包括朝向内部空间(18)的内侧(34)，该内侧相对于第一方向(x)尤其是以第二倾斜角(H)倾斜，该第二倾斜角小于第一倾斜角(α)并且在个位数的角度范围内。

5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，所述边缘区域(R)基于第一方向(x)与基体(14)的中间区域(Z)连接，该中间区域垂直于第一方向(x)的壁厚(W)比边缘区域(R)更大。

6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，该基体(14)具有两个以第三方向(z)为基准相对置的侧(14b、14e)，其中一个侧被限定为下侧(14b)且另一个侧被限定为上侧(14e)，其中，排气开口(22)布置在下侧(14b)，尤其是以第一和第二方向(x、y)为基准布置在中间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，第一壳体构件(14、16)是其中一个盖(16)，所述盖具有沿第一方向(x)的厚度、沿垂直于第一方向(x)的第二方向(y)的宽度以及沿垂直于第一方向(x)和第二方向的第三方向(z)的高度，其中，所述边缘区域(20a)在第二和/或第三方向(x)上界定盖(16)并且构造为，使得盖(16)的外径沿第一方向(x)变化，该外径限定盖(16)沿第二和/或第三方向(x)的外部尺寸，尤其是其中，该外径从盖(16)的布置有电极端子(20)的端子侧出发，朝盖(16)的内侧的方向(x)至少局部增大，该盖的内侧以第一方向(x)为基准与端子侧对置。

8.一种用于电芯(10)的电芯壳体(12)，该电芯壳体具有根据前述权利要求中任一项所述的壳体构件(14、16)，其特征在于，所述电芯壳体(12)包括构造为空心型材的基体(14)和两个盖(16)，这两个盖以第一方向(x)为基准焊接在基体(14)的对置的侧上，其中，壳体构件(14、16)是两个盖(16)中的一个或基体(14)，其中，相应的盖(16)相对于基体(14)布置为，使得该盖以第一方向(x)为基准至少部分伸入到被基体(14)包围的内部空间(18)中。

9.一种用于制造电芯(10)的棱柱形电芯壳体(12)的至少一部分的方法，该电芯壳体包括构造为空心型材的基体(14)和两个盖(16)，这两个盖以第一方向(x)为基准焊接在基体(14)的对置的侧上或能焊接在基体(14)的对置的侧上，该方法具有以下步骤：

-提供第一壳体构件(14、16)用于焊接在电芯壳体(12)的至少一个第二壳体构件(16、14)上；

-其中，第一壳体构件(14、16)是两个盖(16)中的一个或基体(14)，

其特征在于，所述第一壳体构件(14、16)包括用于布置在第二壳体构件(16、14)上的边缘区域(R、20a)，其中，所述边缘区域(R、20a)被加工为，使得所述边缘区域的、平行于第一方向(x)

穿过边缘区域(R、20a)的横截面的横截面几何形状沿第一方向(x)变化。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基体(14)借助挤压法被提供。

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