CN117178415A - 电化学电芯和用于制造电化学电芯的方法 - Google Patents
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Abstract
为了提供一种电化学电芯,该电化学电芯的构造尽可能简单并且需要尽可能低的制造成本,本发明提出一种电化学电芯,在该电化学电芯中第一连接导体在第一连接区域中借助第一浇注元件安固在覆盖元件处,其中第一浇注元件在第一连接区域中由电化学电芯的第一补偿元件包围和/或接纳,和/或在该电化学电芯中第二连接导体在第二连接区域中借助第二浇注元件安固在覆盖元件处,其中第二浇注元件在第二连接区域中由电化学电芯的第二补偿元件包围和/或接纳。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于电化学系统的电化学电芯。
本发明还涉及一种用于制造电化学电芯的方法。
背景技术
从DE 10 2020 200 063.8、DE 10 2017 200 390 A1、EP 2 541 650 A1和US2015/0214516A1中已知电化学电芯。
发明内容
本发明的目的在于,提供一种尽可能简单构造的并且需要尽可能低的制造成本的电化学电芯。
根据本发明,该目的通过根据以下技术方案的电化学电芯得以实现。
根据本发明的电化学电芯尤其适用于电化学系统、例如适用于电池模块。
例如,电化学系统包括多个电化学电芯、优选地是多个根据本发明的电化学电芯。
电化学电芯优选地是电池电芯、尤其是锂离子电池电芯和/或蓄电池电芯。
电化学电芯优选地包括用于接纳、存储和/或提供电能的电化学元件。
电化学电芯优选地包括用于接纳电化学元件的壳体,其中壳体包围电化学电芯的内部空间并且包括覆盖元件。
可以有利的是,电化学电芯包括第一电芯端子和第二电芯端子,用于将电化学电芯与电芯接触系统连接。
第一电芯端子优选地是正电芯端子、例如阴极端子。
第二电芯端子优选地是负电芯端子、例如阳极端子。
替选地可以规定,第一电芯端子形成负电芯端子和/或第二电芯端子形成正电芯端子。
可以有益的是,电化学电芯包括第一连接导体和第二连接导体,该第一连接导体将电化学元件与第一电芯端子连接,该第二连接导体将电化学元件与第二电芯端子连接。
第一连接导体优选地在电化学电芯的第一连接区域中借助第一浇注元件安固在覆盖元件处。第一浇注元件尤其在第一连接区域中由电化学电芯的第一补偿元件包围和/或接纳。
补充地或替选地,第二连接导体优选地在电化学电芯的第二连接区域中借助第二浇注元件安固在覆盖元件处。第二浇注元件尤其在第二连接区域中由电化学电芯的第二补偿元件包围和/或接纳。
可以有益的是,第一浇注元件由第三聚合物材料形成,该第三聚合物材料包括第一树脂材料或由其形成。
补充地或替选地可以有益的是,第二浇注元件由第四聚合物材料形成,该第四聚合物材料包括第二树脂材料或由其形成。
第一树脂材料和/或第二树脂材料优选地包括以下材料中的一种或多种或由其形成:环氧树脂材料、酚醛树脂材料、氨基塑料材料、聚氨酯材料、硅酮材料、聚酯树脂材料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)树脂材料。
第一补偿元件优选地是第一公差补偿元件,优选地用于补偿形成第一浇注元件的材料的与生产相关的公差。第一补偿元件优选地用于补偿体积变化对组件的功能作用的影响、尤其是对端子和盖板之间的电隔离的影响。
第二补偿元件优选地是第二公差补偿元件,优选地用于补偿形成第二浇注元件的材料的与生产相关的公差。第二补偿元件优选地用于补偿体积变化对组件的功能作用的影响、尤其是对端子和盖板之间的电隔离的影响。
通过第一补偿元件和/或第二补偿元件优选地可以补偿由在第一浇注元件和/或者第二浇注元件的体积的±5%的范围内的体积波动导致的在功能方面的影响。
尤其是由第一树脂材料和/或第二树脂材料的体积的波动导致第一浇注元件和/或第二浇注元件的体积波动。
补充地或替选地可以规定,第一补偿元件形成第一间隔保持元件和/或第二补偿元件形成第二间隔保持元件。第一间隔保持元件优选地用作覆盖元件和第一电芯端子之间的间隔保持件。第二间隔保持元件优选地用作覆盖元件和第二电芯端子之间的间隔保持件。
可以有利的是,第一补偿元件和/或第二补偿元件用于覆盖元件和/或第一电芯端子和/或第二电芯端子的电隔离。
可以有益的是,第一补偿元件是插入件。尤其地,第一补偿元件被单独地制造和/或可以被单独地操纵。
优选地,第二补偿元件是插入件。尤其地,第二补偿元件被单独地制造和/或可以被单独地操纵。
可以有利的是,第一补偿元件具有至少一个第一凹陷部,第一浇注元件部分或完全地被接纳在该第一凹陷部中。至少一个第一凹陷部例如是凹口形的。
补充地或替选地可以有利的是,第二补偿元件具有至少一个第二凹陷部,第二浇注元件部分或完全地被接纳在该第二凹陷部中。至少一个第二凹陷部例如是凹口形的。
可以有益的是,至少一个第一凹陷部被构造在面向覆盖元件的一侧。替选地或附加地可以规定,至少一个第一凹陷部布置在背离覆盖元件的一侧。
优选地,至少一个第二凹陷部布置在背离覆盖元件的一侧。替选地或附加地可以规定,至少一个第二凹陷部布置在面向覆盖元件的一侧。
例如,第一补偿元件具有两个例如凹口形的第一凹陷部。两个第一凹陷部例如在垂直于覆盖元件的主延伸平面所取的截面中布置在第一补偿区段的两侧。
附加地,可以设置其他的第一凹陷部和/或其他的第二凹陷部。
通过第一凹陷部的在两侧的布置,可以使第一补偿元件和第一浇注元件之间的接触面最大化。尤其可以通过第一凹陷部的在两侧的布置实现第一电芯端子和覆盖元件的粘合。
第二补偿元件优选地具有两个例如凹口形的第二凹陷部。两个第二凹陷部例如在垂直于覆盖元件的主延伸平面所取的截面中布置在第二补偿区段的两侧。
通过第二凹陷部在两侧的布置可以使第二补偿元件和第二浇注元件之间之间的接触面最大化。尤其地可以通过第二凹陷部在两侧的布置实现第二电芯端子和覆盖元件的粘合。
可以有利的是,第一补偿元件具有包围第一浇注元件的第一边缘区域。优选环绕地构造第一边缘区域。例如,第一边缘区域参照第一连接区域的中轴线径向地包围第一浇注元件。
可以有益的是,第一补偿元件具有从第一边缘区域朝向第一连接导体延伸的第一补偿区段。例如,第一补偿区段径向地向内延伸远离第一边缘区域和/或延伸到被第一边缘区域包围的体积中。
第一边缘区域和第一补偿区段优选地形成至少一个第一凹陷部。
可以有益的是,第二补偿元件具有包围第二浇注元件的第二边缘区域。第二边缘区域尤其被构造成环绕浇注元件的。例如,第二边缘区域参照第二连接区域的中轴线径向地包围第二浇注元件。
可以有利的是,第二补偿元件具有从第二边缘区域朝向第二连接导体延伸的第二补偿区段。第二补偿区段优选地径向地向内突出远离第二边缘区域和/或突出到被第二边缘区包围的体积中。
第二边缘区域和第二补偿区段优选地形成至少一个第二凹陷部。
尤其是为了提高第一补偿元件的稳定性可以规定,第一补偿元件在第一补偿区段的两侧具有用于接纳第一树脂材料的凹陷部。
可以规定,第一补偿区段具有一个或多个其他凹陷区域。一个或多个其他凹陷区域优选地布置在第一补偿元件的面向覆盖元件的一侧和/或背离覆盖元件的一侧。
补充地或替选地可以规定,第二补偿区段具有一个或多个其他凹陷区域。一个或多个其他凹陷区域优选地布置在第二补偿元件的面向覆盖元件的一侧和/或背离覆盖元件的一侧。
尤其是为了提高第二补偿元件的稳定性可以规定,第二补偿元件在第二补偿区段的两侧具有用于接纳第二树脂材料的凹陷部。
第一补偿元件的第一边缘区域优选地具有一个或多个第一脱气开口,其中第一边缘区域优选地在一个或多个第一脱气开口的区域中具有减小的厚度。
第一边缘区域在一个或多个第一脱气开口的区域中的厚度优选地对应于第一补偿区段的平均厚度。
优选地通过一个或多个第一脱气开口构造从第一连接区域到电化学电芯的环境的流体连接。
可以有益的是,第二补偿元件的第二边缘区域具有一个或多个第二脱气开口,其中第二边缘区域优选地在一个或多个第二脱气开口的区域中具有减小的厚度。
第二边缘区域在一个或多个第二脱气开口的区域中的厚度优选地对应于第二补偿区段的平均厚度。
优选地通过一个或多个第二脱气开口构造从第二连接区域到电化学电芯的环境的流体连接。
在将浇注材料填入相应的连接区域中的过程中,空气例如可以通过一个或多个第一脱气开口和/或通过一个或多个第二脱气开口逸出。
可以有利的是,第一边缘区域的垂直于覆盖元件的主延伸平面所取的平均厚度大于第一补偿区段的垂直于覆盖元件的主延伸平面所取的平均厚度约20%或更多、尤其是约50%或更多。
平均厚度优选地是相应的元件的平均材料尺寸。
补充地或替选地可以规定,第二边缘区域的垂直于覆盖元件的主延伸平面所取的平均厚度大于第二补偿区段的垂直于覆盖元件的主延伸平面所取平均厚度约20%或更多、尤其是约50%或更多。
可以有利的是,第一补偿区段在平行于覆盖元件的主延伸平面所取的截面中在第一连接区域的由第一边缘区域包围的区域的约25%或更多、尤其是超过约30%或更多的范围延伸。
可以有益的是,第二补偿区段在平行于覆盖元件的主延伸平面所取的截面中在第二连接区域的由第二边缘区域包围的区域的约25%或更多、尤其是超过约30%或更多的范围延伸。
第一补偿元件优选地包括第一聚合物材料或由其形成。
第二补偿元件优选地包括第二聚合物材料或由其形成。
第一聚合物材料优选地是热塑性聚合物材料、热固性聚合物材料、弹性体聚合物材料或由所提到的材料构成的混合物。
热塑性聚合物材料、热固性聚合物材料、弹性体聚合物材料或所提到的材料的混合物优选地合适作为第二聚合物材料。
根据优选的实施方式,第一补偿元件和/或第二补偿元件包括热塑性聚合物材料或基本上由其形成。
在本发明的优选设计方案中,第一聚合物材料包括聚丙烯材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯(Polybutylenterephthalat)材料和/或环氧树脂材料。
补充地或替选地,第二聚合物材料优选地包括聚丙烯材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯材料和/或环氧树脂材料。
可以规定,第一聚合物材料包括一种或多种导电的填料。
补充地或替选地,第二聚合物材料优选地包括一种或多种导电的填料。
一种或多种导电的填料优选地选自以下材料中的一种或多种材料:
a1)一种或多种碳基材料,尤其是导电炭黑(Leitruβ)、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和/或碳纳米球;
a2)一种或多种金属粉末,尤其是由铝、铜、钛、铁和/或银和/或其合金构成的金属粉末;
a3)一种或多种导电的陶瓷材料,尤其是氮化物或碳化物和/或其混合物;和
a4)一种或多种导电的聚合物材料,尤其是聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT):聚(苯乙烯磺酸)(PSS)(Poly(3,4-ethylendioxythiophen)):Poly(styrolsulfonat)、掺杂聚乙炔、掺杂聚吡咯、掺杂聚苯胺、掺杂聚对亚苯、掺杂聚噻吩和/或其混合物。
优选地,第一聚合物材料和第二聚合物材料是彼此不同的聚合物材料。替选地可以规定,第一聚合物材料和第二聚合物材料是相同的聚合物材料。
根据优选的实施方式,第一聚合物材料包括一种或多种导电的填料,该第一聚合物材料优选地将正电芯端子与覆盖元件连接。
“导电的”优选地是指,由此描述的材料在25℃下具有约10-8S/m或更高的电导率。
优选地,第一补偿元件形成阻抗元件。
尤其地,第一补偿元件在第一电芯端子和壳体之间形成欧姆阻抗,该欧姆阻抗优选地至少为1·101Ω和/或优选地至多为1·107Ω。因此,例如在短路的情况下和/或由于金属污染可能限制最大的通过电流。
第一补偿元件的材料优选地具有比电导率,该比电导率优选地至少为10-3S/m、特别优选地大于10-2S/m,和/或优选地至多为103S/m、特别优选地小于101S/m。第一补偿元件的材料的比电导率例如约为5S/m,其偏差尤其为最大50%、优选地最大20%。
通过将第一补偿元件构造成阻抗元件可以减少或避免壳体的腐蚀。
优选地,通过将一种或多种导电的填料用于第一聚合物材料中可以不必将一种或者多种导电的填料用于第三聚合物材料中。
可以有利的是,第二聚合物材料包括一种或多种电隔离的填料。
补充地或替选地可以规定,第一聚合物材料包括一种或多种电隔离的填料。
根据优选的实施方式,第二聚合物材料包括一种或多种电隔离的填料,该第二聚合物材料优选地将负电芯端子与覆盖元件连接。
一种或多种电隔离的填料优选地选自以下材料中的一种或多种:二氧化硅,金属氧化物、尤其是过渡金属氧化物、例如二氧化钛,白垩,一种或多种硅酸盐,金属氮化物。
“电隔离的”优选地是指,由此描述的材料或元件在25℃下具有小于约10-8S/m的电导率。
通过将一种或多种电隔离的填料用于第一聚合物材料和/或第一聚合物材料中,优选地可以降低相应的聚合物材料例如在例如注射成型方法之后的体积缩减。
尤其可以通过使用一种或多种电隔离的填料来节省聚合物材料。
可以有利的是,第一补偿区段是被后处理的区域、例如是通过后续的压制形成的区域。
补充地或替选地可以规定,第二补偿区段是被后处理的区域、例如是通过后续的压制形成的区域。
可以有益的是,第一补偿元件的第一边缘区域包括触变材料或由其形成。
优选地,第二补偿元件的第二边缘区域包括触变材料或由其形成。
可以有益的是,第一补偿元件、例如第一补偿区段包括电化学电芯的覆盖元件处的涂层和/或第一电芯端子处的涂层或由其形成。
第一补偿元件的涂层优选地是第一涂层。
可以有利的是,第二补偿元件、例如第二补偿区段包括电化学电芯的覆盖元件处的涂层和/或第二电芯端子处的涂层或由其形成。
第二补偿元件的涂层优选地是第二涂层。
第一补偿元件优选地包括膜、例如自粘膜或由其形成。第一补偿区段尤其由粘合膜形成。
可以规定,第二补偿元件包括膜、例如自粘膜或由其形成。第二补偿区段尤其由粘合膜形成。
可以规定,第一补偿元件和/或第二补偿元件包括增附剂元件或由其形成。
增附剂元件优选地包括增附剂材料或由其形成。
可以有利的是,电化学电芯包括隔离元件,该隔离元件尤其用于隔离内部空间和/或更稳定地安固第一连接导体和第二连接导体。
隔离元件优选地被构造成至少大致板形的和/或在覆盖元件的面向内部空间的内侧尤其是以材料配合和/或力配合和/或形状配合的方式被安固在覆盖元件处。
隔离元件优选地包括第五聚合物材料或由第五聚合物形成。
第五聚合物材料优选地为热塑性聚合物材料、例如可注射成型的和/或耐电解质的热塑性聚合材料。
隔离元件优选地是注射成型元件。
可以规定,例如以注射成型方法单独地制造隔离元件,并且随后将其与覆盖元件连接。
替选地可以规定,隔离元件被注射到覆盖元件处。
例如可以考虑,隔离元件构造成两件式的并且具有两个相同构造的隔离元件部件。
第一隔离元件部件优选地用于隔离和/或屏蔽覆盖元件的面向第一连接导体的一侧。
第二隔离元件部件优选地用于隔离和/或屏蔽覆盖元件的面向第二连接导体的一侧。
隔离元件部件优选地在面向电化学电芯的窄侧的一侧分别具有树脂材料填入开口。
树脂材料填入开口优选地用于将第一树脂材料填入第一连接区域中和/或将第二树脂材料填入第二连接区域中。
可以规定,隔离元件分别具有电解质开口。电解质开口优选地用于利用电解质填充和/或清空内部空间。
隔离元件优选地在覆盖元件中的预设断裂部位的区域中具有尤其是规律布置的凹部。
凹部优选地被构造成圆形的。
可以有利的是,隔离元件分别具有围绕连接区域的凹陷部,隔离元件在该凹陷部的区域中具有减小的厚度。凹陷部优选地用于接纳树脂材料和/或对由相应的连接区域形成的朝向电化学电芯的内部空间体积进行限制。
本发明还涉及一种用于制造电化学电芯的方法,例如用于制造根据本发明的电化学电芯。
该方法包括提供覆盖元件,其包括第一开口和/或第二开口。
该方法优选地包括在第一开口中对第一连接导体进行定位,该第一连接导体尤其是与第一电芯端子连接的或可以与第一电芯端子连接。
尤其地,在第一开口与第一连接导体和/或第一电芯端子之间的第一连接区域中形成和/或定位有补偿元件,并且以浇注方法将第一树脂材料填入第一连接区域中。
尤其是在将第一树脂材料填入第一连接区域中之后,优选地在形成第一浇注元件的情况下对第一树脂材料进行干燥和/或固化。
优选地在覆盖元件的第二开口中对第二连接导体进行定位,该第二连接导体尤其是与第二电芯端子连接的或可以与第二电芯端子连接。
优选地,在第二开口与第二连接导体和/或第二电芯端子之间的第二连接区域中形成和/或定位有第二补偿元件,并且以浇注方法将第二树脂材料填入第二连接区域中。
尤其是在将第二树脂材料填入第二连接区域中之后,在形成第二浇注元件的情况下对第二树脂材料进行干燥和/或固化。
根据本发明的电化学电芯的一个或多个特征和/或一个或多个优点优选地同样适用于根据本发明的方法。
优选地,通过布置在覆盖元件中的第一树脂材料填入开口将第一树脂材料注入和/或填入第一连接区域中。
尤其地,首先利用第一树脂材料对形成在隔离元件和覆盖元件之间的区域的体积并且连同第一连接导体的区域进行填充。尤其地,第一树脂材料最终进入形成在第一补偿元件和第一电芯端子之间的空腔中。
优选地通过布置在覆盖元件中的第二树脂材料填入开口将第二树脂材料注入和/或填入第二连接区域中。
尤其地,首先利用第二树脂材料对形成在隔离元件和覆盖元件之间的区域的体积并且连同第二连接导体的区域进行填充。第二树脂材料尤其最终流入形成在第二补偿元件和第二电芯端子之间的空腔中。
通过第一补偿元件和/或第二补偿元件尤其可以避免由于相应的连接区域未完全被第一树脂材料和/或第二树脂材料填充而经由空气导致的电击穿
补充地或替选地,可以通过第一补偿元件和/或第二补偿元件来避免由于第一树脂材料和/或第二树脂材料溢出到相应的连接区域之外而引起的污染。覆盖元件处的污染尤其可能对覆盖元件在其他壳体构件处的安固工艺(verfahren)、例如焊接工艺造成困难。
在将第一树脂材料和/或将第二树脂材料填入相应的连接区域中时,第一树脂材料和/或第二树脂材料的黏度优选地为103mPa·s或更大和/或105mPa·s或更小。
可以有益的是,第一补偿元件以压印工艺(Druckprozess)、例如通过丝网压印装置或分配装置被施加到覆盖元件上。尤其地,随后进行第二补偿元件的第一边缘区域的提高或第一补偿区段的压制。
可以有利的是,第二补偿元件以压印工艺、例如通过丝网压印装置或分配装置被施加到覆盖元件上,并且随后进行第二补偿元件的第二边缘区域的提高或第二补偿区段的压制。
可以规定,第一补偿元件和/或第二补偿元件完全或部分地以3D压印方法形成。
以下元件中的一个或多个元件例如以3D压印方法被印制到覆盖元件和/或第一电芯端子和/或第二电芯端子上:
-第一补偿元件的第一边缘区域;和/或
-第二补偿元件的第二边缘区域;和/或
-第一补偿元件的第一补偿区段;和/或
-第二补偿元件的第二补偿区段。
优选地,处于可流动状态下的第一树脂材料从覆盖元件的在电化学电芯的已安装状态下面向电化学电芯的内部空间的一侧被填入第一连接区域中。
可以有利的是,处于可流动状态下的第二树脂材料从覆盖元件的在电化学电芯的已安装状态下面向电化学电芯的内部空间的一侧被填入第二连接区域中。
例如可以考虑,第一补偿元件和/或第二补偿元件完全或部分地被施加、例如被印制到覆盖元件上。
优选地,第一补偿元件和/或第二补偿元件通过压印、例如以丝网压印工艺或以配量工艺被施加到覆盖元件上。
尤其地,可流动的物质被印制和/被涂覆到覆盖元件上,其随后和/或在此期间被固化。
形式为糊状物质的第一聚合物材料和/或第二聚合物材料优选地以配量工艺借助容积式泵或挤出机在已安装状态下背离电化学电芯的内部空间的一侧被涂覆到覆盖元件上。
可以规定,第一边缘区域和/或第二边缘区域由密封条(Dcihtraupe)形成。
例如,第一边缘区域和第一补偿区段在一个方法步骤中、例如在唯一的分配步骤中被同时施加。
补充地或替选地,第二边缘区域和第二补偿区段优选地在一个方法步骤中、例如在唯一的分配步骤中被同时施加。
根据另一实施方式,第一聚合物材料和/或第二聚合物材料通过以下方式被施加、例如被印制到覆盖元件上,使得形成具有均匀的高度(一个水平)的主体。随后,例如可以对第一聚合物材料和/或第二聚合物材料进行预硬化。
在预硬化之后优选地对主体的中央区域进行压制,从而形成第一边缘区域和第一补偿区段和/或第二边缘区域和第二补偿区段。
补充于或替选于后续的压制地可以规定,形成第一边缘区域的区域和/或形成第二边缘区域的区域在后续被提高。可以在被施加的材料固化之前或之后进行后续的提高。
根据另一实施方式,第一边缘区域和/或第二边缘区域首先被施加、例如被印制到覆盖元件上。第一补偿区段和/或第二补偿区段优选地在第一边缘区域和/或第二边缘区域固化之前或之后被施加、例如被印制到覆盖元件上。优选地通过分配方法进行施加。
替选地可以规定,第一补偿区段和/或第二补偿区段首先例如通过压印被施加到覆盖元件上。随后,第一边缘区域在第一补偿区段固化之前或之后例如通过压印进行施加。尤其地,第二边缘区域在第二补偿区段固化之前或之后例如通过压印进行施加。
根据另一实施方式可以规定,第一边缘区域和/或第二边缘区域首先例如通过压印被施加到覆盖元件上。可以有益的是,包括触变材料或由触变材料形成的材料被用作用于第一边缘区域和/或第二边缘区域的材料。
“触变”是指非牛顿流体在恒定的剪切力下的黏度随时间降低的特性。在中断剪切应力之后,重新恢复初始黏度。简单地说,触变液体被搅动的时间越长,就越稀薄。
在第一边缘区域和/或第二边缘区域被施加之后,第一聚合物材料和/或第二聚合物材料优选地被提供到由第一边缘区域和/或由第二边缘区包围的区域中。
第一聚合物材料和/或第二聚合物材料的体积优选地被选择成,使得在液化和/或伸延时实现与第一边缘区域和/或第二边缘区域的接触。第一聚合物材料和/或第二聚合物材料优选地被选择成,使得第一聚合物材料和/或第二聚合材料至少在针对相应的边缘区域的固化条件下是可流动。因此,在相应的边缘区域固化期间可以实现相应的材料的液化和/或伸延。
第一聚合物材料优选地形成第一补偿区段。第二聚合物材料尤其形成第二补偿区段。
可以有益的是,第一聚合物材料和/或第二聚合物材料包括与第一边缘区域和/或第二边缘区域的材料中的接合材料相对应的接合材料。因此,可以使阻止第一聚合物材料和/或第二聚合物材料伸延的毛细管效应最小化。
可以规定,第一补偿区段和/或第二补偿区段由在覆盖元件处和/或覆盖元件上的涂层形成。第一边缘区域和/或第二边缘区域随后优选地以压印工艺被施加到覆盖元件上。替选地也可以使用例如形式为插入件的预制的第一边缘区域和/或预制的第二边缘区域。
根据另一实施方式可以规定,第一补偿区段是由在第一电芯端子处和/或第一电芯端子上的涂层形成的和/或由在第一电芯端子处和/或第一电芯端子上的涂层形成。在第一电芯端子形成阴极的实施方式中,可以有益的是,涂层包括一种或多种导电的填料。补充地或替选地,第二补偿区段可以由在第二电芯端子处和/或第二电芯端子上的涂层形成。
第一边缘区域和/或第二边缘区域随后优选地以压印工艺被施加到相应的电芯端子上。替选地也可以例如使用形式为插入件的预制的第一边缘区域和/或预制的第二边缘区域。
补充于或替选于涂层地,可以将膜、例如自粘膜粘贴到第一电芯端子、第二电芯端子和/或覆盖元件上。随后优选地,例如通过压印或通过固定第一插入件和/或第二插入件而形成第一边缘区域和/或者第二边缘区域。
实施例的以下描述和图示主要涉及本发明的其他优选特征和/或优点。
附图说明
在附图中:
图1示出了电化学电芯的第一实施方式的覆盖元件的示意性俯视图,在其中第一补偿元件被布置在第一电芯端子和覆盖元件之间,并且在其中第二补偿元件被布置在第二电芯端子和覆盖元件之间;
图2示出了图1的电化学电芯的一部分的示意性侧视图;
图3从下方示出了图1和图2的电化学电芯的一部分的示意图,其中可以看出电化学电芯的两件式的隔离元件,其形成覆盖元件对电解质的隔离;
图4示出了沿着图1中以IV标示的平面的示意性剖视图的节段;
图5示出了图1至图4中的电化学电芯的补偿元件的示意性俯视图;
图6示出了图5中的补偿元件在树脂材料填入过程期间的示意性俯视图,其在固化和/或干燥的状态下形成浇注元件;
图7示出了图1至图4的电化学电芯的电芯端子和补偿元件的示意性立体图;
图8从背离电化学电芯的内部空间的一侧示出了图1至图4的电化学电芯的补偿元件的示意性立体图;
图9从面向电化学电芯的内部空间的一侧示出了图1至图4的电化学电芯的补偿元件的示意性立体图;
图10示出了电化学电芯的另一实施方式的电芯端子和补偿元件的示意性立体图,在其中补偿元件不具有脱气开口;
图11从背离电化学电芯的内部空间的一侧示出了图10的补偿元件的示意性立体图;
图12从面向电化学电芯的内部空间的一侧示出了图10和图11的补偿元件的示意性立体图;
图13示出了电化学电芯的另一实施方式的电芯端子和补偿元件的示意性立体图,在其中补偿元件具有完全穿过补偿元件的边缘区域伸延的脱气开口;
图14从背离电化学电芯的内部空间的一侧示出了图13的补偿元件的示意性立体图;
图15从背离电化学电芯的内部空间的一侧示出了图13和图14的补偿元件的示意性立体图;
图16示出了电化学电芯的另一实施方式的电芯端子和补偿元件的示意性立体图,在其中补偿元件在背离电化学电芯的内部空间的一侧以及在面向内部空间的一侧分别具有用于接纳树脂材料的凹陷部;
图17从背离电化学电芯的内部空间的一侧示出了图16的补偿元件的示意性立体图;
图18从面向电化学电芯的内部空间的一侧示出了图16和图17的补偿元件的示意性立体图;
图19示出了电化学电芯的另一实施方式的电芯端子和补偿元件的示意性立体图,在其中补偿元件在背离电化学电芯的内部空间的一侧具有两个凹陷部而在面向内部空间的一侧具有唯一的凹陷部;
图20从背离电化学电芯的内部空间的一侧示出了图19的补偿元件的示意性立体图;
图21从面向电化学电芯的内部空间的一侧示出了图19和图20的补偿元件的示意性立体图;
图22示出了用于制造电化学电芯的方法的实施方式的示意图,在其中树脂材料被施加到覆盖元件上,其中补偿区段随后被压制到补偿元件中;
图23示出了用于制造电化学电芯的方法的另一实施方式的示意图,在其中树脂材料被施加到覆盖元件上,其中在固化之前或之后通过提高被施加的材料来实现补偿元件的边缘区域;
图24示出了用于制造电化学电芯的方法的另一实施方式的示意图,在其中补偿元件的边缘区域被单独地施加,并且补偿区段在固化之前或之后被施加、例如被印制到覆盖元件上;
图25示出了用于制造电化学电芯的方法的另一实施方式的示意图,在其中树脂材料首先面状地被施加、例如被印制到覆盖元件上,其中树脂材料在固化状态下形成补偿区段,其中在补偿区段固化之后围绕补偿区段并且随后在补偿区段处施加边缘区域;以及
图26示出了用于制造电化学电芯的另一实施方式的示意图,在其中是通过聚合物材料的液化使补偿区段实现边缘区域和补偿区段的接触。
相同或功能等效的元件在所有附图中配设有相同的附图标记。
具体实施方式
在图1至图9中示出了未整体在图中示出的电化学电芯100的第一实施方式及其各个组成部分。
电化学电芯100例如是电池电芯和/或蓄电池电芯。
电化学电芯100优选地是锂离子电芯。
电化学电芯100优选地形成未整体在图中示出的电化学系统102的组成部分,该电化学系统尤其包括多个电化学电芯100。
电化学系统102例如是蓄电池模块和/或电池模块。
电化学电芯100例如用于车辆中。
电化学电芯100优选地包括用于接纳例如形式为所谓的电芯卷的(未示出的)电化学元件的壳体104。壳体104包围电化学电芯100的内部空间108(在图2中示出)并且包括在此作为第一壳体构件的覆盖元件110。
覆盖元件110优选地覆盖壳体104的其他(未示出的)壳体构件和/或是以流体密封的方式与其他壳体构件连接的和/或以流体密封的方式与其他壳体构件连接。
其他壳体构件112被构造成例如盆形的或杯形的。其优选地从五侧包围电化学电芯100的内部空间108。
电化学电芯100的壳体104优选地被构造成至少大致方形的。
电化学电芯100例如是棱柱形的电芯。
可以有利的是,覆盖元件110被构造成板形的、例如由板材构成。覆盖元件110尤其包括金属材料、例如铝,或由金属材料形成。例如,覆盖元件110由金属板材、例如由铝板材形成。
覆盖元件110优选地以材料配合的方式,优选地借助焊接、例如借助激光焊接是与壳体104的其他壳体构件连接的和/或与壳体104的其他壳体构件连接。
可以有利的是,电化学电芯100包括第一连接导体114和第二连接导体116。
第一连接导体114尤其用于电化学元件与电化学电芯100的第一电芯端子118的电连接。
第二连接导体116优选地用于电化学元件与电化学电芯100的第二电芯端子122的电连接。
第二电芯端子122优选地包括第一金属材料、例如铝或由其形成。
第一电芯端子118例如被构造成为阴极。
第二电芯端子122例如被构造成为阳极。
替选地可以规定,第一电芯端子118是阳极而第二电芯端子122是阴极(未示出)。
可以有益的是,第一电芯端子118同样包括第一金属材料、例如铝或由其形成。
电化学元件与第一电芯端子118和/或第二电芯端子122的电连接尤其通过下述方式得以实现,即相应的连接导体114、116在一侧安固在电化学元件处并且在另一侧安固在相应的电芯端子118、122处。
第一连接导体114和/或第二连接导体116当前在电化学元件100的面向覆盖元件110的一侧、尤其是从上方安固在电化学元件处。
可以有利的是,第一电芯端子118和第二电芯端子122分别具有贯穿开口119a、119b。
贯穿开口119a、119b例如由相应的连接导体114、116封闭和/或填充。
第一连接导体114优选地被构造成一件式的和/或由相同的材料连续地(durchgehend)形成。例如,第一连接导体114包括第一金属材料、例如铝或由其形成。
第二连接导体116当前被构造成多件式的并且包括多个连接导体构件120a、120b(参见图4)。
优选地,第二连接导体116的第一连接导体构件120a被引导穿过和/或被引导进入第二电芯端子122的贯穿开口119b。
第一电芯端子118和第二电芯端子122当前被设计为相同的。
第一电芯端子118和第二电芯端子122的贯穿开口119a、119b尤其具有被构造成至少大致与相应的连接导体114、116的截面互补的形状。
例如,第一电芯端子118和/或第二电芯端子122分别具有方形的凹部。
第二电芯端子122优选地以材料配合的方式、例如借助焊接与第二连接导体122的第一连接导体构件120a连接。
第一连接导体构件120a优选地包括与第二电芯端子122相同的材料或由其形成。
可以有利的是,第一连接导体122的第一连接导体构件120a包括铝或由铝形成。
第二连接导体122优选地包括第二连接导体构件120b,该第二连接导电体构件尤其包括其他金属材料或由其形成。尤其地,其他金属材料不同于第一金属材料。
第二连接导体116的第二连接导电体构件120b例如包括铜或由铜形成。
可以有益的是,第二连接导体116的第一连接导体构件120a和第二连接导电构件120b以材料配合的方式、例如借助激光焊接和/或轧制包覆彼此连接。
第一连接导体114和/或第二连接导体116优选地在垂直于覆盖元件110的主延伸平面所取的截面中具有至少大致L形。
覆盖元件110优选地包括第一开口,第一连接导体114被引导穿过该第一开口。
覆盖元件110的第一开口例如是至少一个阴极开口。
替选地可以规定,覆盖元件110的第一开口是阳极开口(未示出)。
可以有利的是,第一连接导体114和安固在该处的第一电芯端子118借助第一浇注元件128安固在第一连接区域130中。
例如,形成在覆盖元件110和第一连接导体122之间的第一开口的区域中的区域被填满。
第一浇注元件128优选地由第三聚合物材料形成,该第三聚合物材料包括第一树脂材料或由其形成。
电化学电芯100优选地包括第一补偿元件124、尤其是公差补偿元件,其例如用于密封第一连接区域130和/或用于补偿第一浇注元件128的体积的与生产相关的公差。
补充地或替选地可以规定,第一补偿元件124形成第一间隔保持元件。第一间隔保持元件优选地用作覆盖元件110和第一电芯端子118之间的间隔保持件。
可以有利的是,第一补偿元件124用于覆盖元件110和/或第一电芯端子118的电隔离。
优选地,第一补偿元件124被布置在覆盖元件110的背离电化学电芯100的内部空间108的一侧。例如,第一补偿元件124在覆盖元件110的背离内部空间108的一侧贴靠在覆盖元件110处和/或平放覆盖元件110上。
如在图5中尤其可以看出,第一补偿元件124优选地具有第一边缘区域132,该第一边缘区域在已安装状态下尤其形成第一浇注元件128的侧向限制。
侧向限制尤其应被理解为沿相对于第一连接区域130的中轴线的径向方向的限制。
可以有益的是,环绕地构造第一边缘区域132。
第一补偿元件124的第一补偿区段134优选地在被第一边缘区域132包围的区域中延伸。
第一补偿区段134当前突出进入第一连接区域130中。
如在图8和图9中尤其可以看出,第一补偿元件124可以在面向覆盖元件110的一侧被构造成平的、尤其被构造成,使得其面状地贴靠在覆盖元件110处和/或被构造成平的贴靠面。
第一补偿元件124在背离覆盖元件110的一侧优选地具有第一凹陷部136,该第一凹陷部例如由第一补偿区段134和第一边缘区域132形成。
第一补偿元件124的第一凹陷部136尤其用于例如在填充过程和/或填入过程中接纳处于可流动状态下的第一树脂材料。
第一凹陷部136例如形成用于接纳第一树脂材料和/或用于稳定第一连接区域130的凹口。
可以有利的是,第一边缘区域132的垂直于覆盖元件110的主延伸平面所取的平均厚度大于第一补偿区段134的垂直于覆盖元件110的主延伸平面所取的平均厚度约20%或更多、尤其是约50%或更多。
平均厚度优选地是相应的元件的平均材料尺寸。
可以有利的是,第一补偿区段134在平行于覆盖元件110的主延伸平面所取的截面中在第一连接区域130的被第一边缘区域132包围的区域的约25%或更多、尤其是超过约30%或更多的范围延伸。
如在图5和图8中尤其可以看出,第一补偿元件124的第一凹陷部136优选地被构造成至少大致矩形的。
优选地,第一补偿区段134在平行于覆盖元件110的主延伸平面所取的截面中在第一补偿元件124的截面面积的约30%或更多、尤其是超过约50%或更多的范围延伸。
尤其地,第一补偿区段134在平行于覆盖元件110的主延伸平面所取的截面中在第一补偿元件124的截面面积的约80%或更少、例如超过约75%或更少的范围延伸。
可以有益的是,第一补偿元件124的被第一边缘区域132包围的剩余的截面面积由第一补偿元件124的第一贯穿开口138形成。
第一连接导体114在已安装状态下优选地被引导穿过第一补偿元件124的第一贯穿开口138。
可以规定,第一边缘区域132具有阶梯形的下降部。阶梯形的下降部例如形成第一边缘区域132的基体和第一补偿区段134之间的过渡。
可以有益的是,第一补偿元件124具有一个或多个(当前为一个)脱气开口140,该脱气开口尤其用于第一凹陷部136和第一补偿元件的环境之间的流体连接。
脱气开口140例如被构造成第一边缘区域132中的凹部。
第一补偿元件124和第二补偿元件126在形状方面当前被构造成相同的。在这方面,第一补偿元件124的第一边缘区域132、第一补偿区段134、第一凹陷部136、第一贯穿开口138和第一脱气开口140的实施方案同样地适用于第二补偿元件126的第二边缘区域142、第二补偿区段144、第二凹陷部146、第二贯穿开口148和第二脱气开口150。
在电化学电芯100的已安装状态下,第一补偿元件124和第二补偿元件126优选地相对于彼此被布置成,使得脱气开口140、150以靠近彼此的方式而贯穿开口138、148以背离彼此的方式布置。
在制造电化学电芯100时,第一补偿元件124优选地被定位在覆盖元件110处并且处于可流动状态下的第一树脂材料被填入第一连接区域130中,使得其包围第一连接导体114。
补充地或替选地,第二补偿元件126优选地被定位在覆盖元件110处并且处于可流动状态下的第二树脂材料被填入第二连接区域152中,使得其包围第一连接导体114。
第一树脂材料和/或第二树脂材料在可流动状态下尤其形成浇注物料。第一树脂材料和/或第二树脂材料的流动方向优选地从第一贯穿开口138伸延至第一脱气开口140或从第二贯穿开口148伸延至第二脱气开口150。在图6中,以阴影线示出填入过程期间的第一树脂材料/第二树脂材料。通过箭头指示相应的树脂材料的流动方向。
例如,可以通过相应的补偿元件124、126来补偿由相应的树脂材料的体积的变化而导致的在功能方面的影响。第一补偿区段134或第二补偿区段144例如可以仅部分地被相应的树脂材料遮盖。
由于第一补偿元件124和/或第二补偿元件126可以避免存在未被隔离的区域,因此尤其可以最小化和/或避免电击穿。
在第一树脂材料的填入过程中,优选地首先填充第一连接区域130的面向内部空间108的区域,并且随后填充第一电芯端子118和覆盖元件110之间的区域。
尤其在第二树脂材料的填入过程中,首先填充第二连接区域152的面向内部空间108的区域,并且随后填充第二电芯端子122和覆盖元件110之间的区域。
例如,可以根据结合图22至图26所描述的方法实现第一补偿元件124和/或第二补偿元件126的制造。
通过使用第一树脂材料和/或第二树脂材料尤其可以避免或减少例如在注射热塑性材料时可能形成间隙。优选地,由此优化了第一浇注元件和/或第二浇注元件的密封效果。
可以有利的是,第一浇注元件和/或第二浇注元件是填充浇注元件。
可以有益的是,第三聚合物材料具有约40肖氏硬度D或更高、尤其是约50肖氏硬度D或更高、例如约60肖氏硬度D或更高的硬度。
第三聚合物材料优选地具有约100肖氏硬度D或更低、尤其是约97肖氏硬度D或更低、例如约95肖氏硬度D或更低的硬度。
第四聚合物材料尤其具有约40肖氏硬度D或更高、尤其是约50肖氏硬度D或更高、例如约60肖氏硬度D或更高的硬度。
可以有益的是,第四聚合物材料具有约100肖氏硬度D或更低、尤其是约97肖氏硬度D或更低、例如约95肖氏硬度D或更低的硬度。
尤其根据DIN EN ISO 868来确定硬度。
所提到的硬度优选地也适用于处于固化状态下的第一树脂材料和/或第二树脂材料。
可以有利的是,第三聚合物材料具有约90℃或更高、尤其是约95℃或更高、例如约100℃或更高的玻璃化转变温度。
可以有益的是,第四聚合物材料具有约90℃或更高、尤其是约95℃或更高、例如约100℃或更高的玻璃化转变温度。
所提到的玻璃化转变温度的值优选地也适用于处于固化状态下的第一树脂材料和/或第二树脂材料。
第一树脂材料和/或第二树脂材料优选地包括以下材料中的一种或多种材料或由其形成:环氧树脂材料、酚醛树脂材料、氨基塑料材料、聚氨酯材料、硅酮材料、聚酯树脂材料、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)-树脂材料。
环氧树脂材料、例如环氧树脂已被证明特别有利于用作第一树脂材料和/或第二树脂材料。其具有优化的耐腐蚀性。这一点在与用在电化学电芯的内部空间中的电解质接触的情况下可以是尤其有利的。
环氧树脂材料尤其具有优化的气密性,因此利用环氧树脂材料进行密封来优化密封性是有利的。
在将环氧树脂材料用作第一树脂材料和/或第二树脂材料时,优选地在固化和/或干燥时出现小的体积收缩。因此可以减少或避免在第一浇注元件和/或第二浇注元件中形成间隙。
优选地将单组分的树脂材料用作第一树脂材料和/或第二树脂材料。
可以有利的是,第三聚合物材料和/或第四聚合物材料是高交联度的材料、例如是高交联度的环氧树脂材料。
可以有利的是,在制造第一浇注元件128和/或第二浇注元件154时,第一树脂材料和/或第二树脂材料具有约102mPa·s或更大、尤其是约103mPa·s或更大的黏度。
在制造电化学电芯100时,第一树脂材料和/或第二树脂材料的黏度优选地是约106mPa·s或更小、尤其是105mPa·s或更小。
优选地在环境压力下利用第一树脂材料对第一连接区域130进行填充和/或利用第二树脂材料对第二连接区域152进行填充。
尤其为了避免进入电化学电芯100的内部空间108中的氧气和/或水扩散,可以有益的是,第一树脂材料和/或第二树脂材料包括一种或多种填料。
一种或多种填料还可以最小化电解质从电化学电芯100的内部空间108到外部的扩散。
一种或多种填料尤其选自以下填料中的一种或多种:无机填料,尤其是氧化硅、碳酸盐、碳化物,尤其是碳化硅、氮化物,尤其是金属氮化物、金属氧化物。
可以有利的是,第一补偿元件124包括第一聚合物材料或由其形成。例如可以规定,第一聚合物材料包括热塑性聚合物材料、热固性聚合物材料、弹性体聚合物材料或其混合物。
在本发明的优选设计方案中,第一聚合物材料包括聚丙烯材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯材料和/或环氧树脂材料。
第一补偿元件124例如包括热塑性聚合物材料或由其形成。
根据优选的实施方式,第一补偿元件124是以注射成型的方法被制造的和/或以注射成型的方法被制造。
尤其是在第一补偿元件与阴极相邻布置的实施方式中,可以有益的是,第一聚合物材料包括一种或多种导电的填料。例如,以下填料中的一种或多种适合作为导电的填料:
a1)一种或多种碳基材料,尤其导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和/或碳纳米球;
a2)一种或多种金属粉末,尤其是由铝、铜、钛、铁和/或银和/或其合金构成的金属粉末;
a3)一种或多种导电陶瓷材料,尤其是氮化物或碳化物和/或其混合物;和
a4)一种或多种导电的聚合物材料,尤其是聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT):聚(苯乙烯磺酸)(PSS)、掺杂聚乙炔、掺杂聚吡咯、掺杂聚苯胺、掺杂聚对亚苯、掺杂聚噻吩和/或其混合物。
第一补偿元件124优选地形成阻抗元件。第一补偿元件124尤其在第一电芯端子114和壳体104之间形成欧姆阻抗,该欧姆阻抗优选地至少为1·101Ω和/或优选地至多为1·107Ω。
第一补偿元件124的材料优选地具有比电导率,该比电导率优选地至少为10-3S/m、特别优选地大于10-2S/m,和/或优选地至多为103S/m、特别优选地小于101S/m。比电导率例如为约5S/m。
第二补偿元件126优选地包括第二聚合物材料或由其形成。
第一聚合物材料和第二聚合物材料优选地彼此不同。替选地,也可以将相同的聚合物材料用作第一聚合物材料和第二聚合物材料。
例如可以规定,第二聚合物材料包括热塑性聚合物材料、热固性聚合物材料、弹性体聚合物材料或其混合物。
在本发明的优选设计方案中,第二聚合物材料包括聚丙烯材料、聚对苯二甲酸丁二醇酯材料和/或环氧树脂材料。
第二补偿元件126例如包括热塑性聚合物材料或由其形成。
根据优选的实施方式,第二补偿元件126是以注射成型方法被制造的和/或以注射成型方法被制造。
尤其是在第二补偿元件126与阳极相邻布置的实施方式中,可以有利的是,第二聚合物材料包括一种或多种电隔离的填料。
一种或多种电隔离的填料例如选自以下材料中的一种或多种:二氧化硅,金属氧化物、尤其是过渡金属氧化物、例如二氧化钛,白垩,一种或多种硅酸盐,金属氮化物。
可以有利的是,电化学电芯100包括隔离元件156,该隔离元件尤其用于隔离内部空间108和/或更稳定地安固第一连接导体114和第二连接导体116。
隔离元件156优选地被构造成至少大致板形的和/或在覆盖元件110的面向内部空间108的内侧尤其是以材料配合和/或力配合和/或形状配合的方式被安固在覆盖元件110处。
隔离元件156优选地包括第五聚合物材料或由第五聚合物材料形成。
第五聚合物材料优选地为热塑性聚合物材料、例如可注射成型的和/或耐电解质的热塑性聚合材料。
隔离元件156优选地是注射成型元件。
可以规定,例如以注射成型方法单独地制造隔离元件156,并且随后将其与覆盖元件110连接。
替选地可以规定,隔离元件156被注射到覆盖元件110处。
隔离元件156当前被构造成两件式的并且具有两个相同构造的隔离元件部件156a和156b。
第一隔离元件部件156a优选地用于隔离和/或屏蔽覆盖元件110的面向第一连接导体114的一侧。
第二隔离元件部件156b优选地用于隔离和/或屏蔽覆盖元件110的面向第二连接导体116的一侧。
隔离元件部件156a、156b优选地在面向电化学电芯100的窄侧的一侧分别具有树脂材料填入开口160a、160b。
树脂材料填入开口160a、160b优选地用于将第一树脂材料和/或第二树脂材料填入第一连接区域130或第二连接区域152中。
可以规定,隔离元件156a、156b分别具有电解质开口162a、162b。电解质开口162a、162b优选地用于利用电解质填充和/或清空内部空间108。
如在图3中尤其可以看出,隔离元件156优选地在覆盖元件110中的预设断裂部位的区域中具有尤其是规律布置的凹部166(示例性地被称为凹部)。
凹部166优选地被构造成圆形的。
可以有利的是,隔离元件156分别具有围绕连接区域130、152的凹陷部168(参见图4),隔离元件156在该凹陷部的区域中具有减小的厚度。凹陷部168优选地用于接纳树脂材料和/或对由相应的连接区域130、152形成的朝向电化学电芯100的内部空间108的体积进行限制。
可以规定,第一补偿元件124和/或第二补偿元件126包括在覆盖元件110上和/或在覆盖元件110处形成的第一涂层和/或第二涂层。
可以有益的是,涂层包括增附剂材料或由其形成,该增附剂材料例如用于促进(Vermittlung)第一补偿元件124的基体和/或第二补偿元件126的基体在覆盖元件110处的粘附。
可以有利的是,布置在阴极处的第一涂层的材料具有一种或多种导电的填料。第一涂层尤其形成阻抗元件。
补充地或替选地可以规定,例如在面向覆盖元件110的一侧,第一涂层被施加在第一电芯端子118处和/或第二涂层122被施加在第二电芯端子122处。第一涂层和/或第二涂层优选地用作第一电芯端子118和第一补偿元件124的基体之间的增附剂和/或第二电芯端子122和第二补偿元件126的基体之间的增附剂。
可以有益的是,布置在阴极处的第一涂层的材料具有一种或多种导电的填料。第一涂层例如形成阻抗元件。
补充地或替选地可以规定,第一补偿元件124和/或第二补偿元件126包括膜、例如粘合膜,相应的补偿元件124、126的基体是借助该膜被安固在覆盖元件110或相应的电芯端子118、122处的和/或借助该膜被安固在覆盖元件110或相应的电芯端子118、122处。
可以有益的是,布置在阳极处的膜包括一种或多种电隔离的填料。
可以有利的是,布置在阴极处的膜包括一种或多种导电的填料。
膜、例如粘合膜优选地被印制在覆盖元件110上或相应的电芯端子118、122上。
根据优选的实施方式可以规定,第一补偿元件124和/或第二补偿元件完全或部分地以3D压印方法被施加到覆盖元件110上。
在图10至图12中示出了电化学电芯100的未整体在图中示出的另一实施方式的另一实施方式的电芯端子118、122和补偿元件124、126。
电化学电芯100的在图10至图12中部分示出的另一实施方式在结构和功能方面与在图1至图9中示出的第一实施方式的区别主要在于,补偿元件124、126不具有脱气开口140、150。
此外,电化学电芯100的在图10至图12中部分示出的其他实施方式在结构和功能方面与在图1至图9中示出的第一实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
在图13至图15中示出了电化学电芯100的未整体在图中示出的另一实施方式的另一实施方式的电芯端子118、122和补偿元件124、126。
电化学电芯100的在图13至图15中部分示出的另一实施方式在结构和功能方面与在图1至图9中示出的第一实施方式的区别主要在于,脱气开口140、150被构造成通道形的。
第一脱气开口140例如从第一补偿区段完全延伸至第一补偿元件124的棱边。
可以有益的是,第一补偿元件124被构造成镜像对称的。对称轴线优选地平行于覆盖元件110的主延伸平面伸延。尤其地,第一补偿元件124在面向覆盖元件110的一侧具有其他的凹陷部170。
补充地或替选地,第二脱气开口150尤其从第二补偿区段144完全延伸至第二补偿元件126的棱边。
可以有利的是,第二补偿元件126被构造成镜像对称的。对称轴线优选地平行于覆盖元件110的主延伸平面伸延。尤其地,第二补偿元件126在面向覆盖元件110的一侧具有其他的凹陷部172。
此外,电化学电芯100的在图13至图15中部分示出的另一实施方式在结构和功能方面与在图1至图9中示出的第一实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
在图16至图18中示出了电化学电芯100的未整体在图中示出的另一实施方式的另一实施方式的电芯端子118、122和补偿元件124、126。
电化学电芯100的在图16至图18中部分示出的另一实施方式在结构和功能方面与在图1至图9中示出的第一实施方式的区别主要在于,补偿区段134、144具有其他凹陷区域174、176。
第一补偿元件124的第一补偿区段134优选地具有第一其他凹陷区域174。第一补偿区段134在第一其他凹陷区域174的区域中的平均厚度优选地为第一补偿区段134在周围区域中的平均厚度的至少约10%或更少、尤其是至少约20%或更少和/或至多约80%或更少、尤其是约70%或更少。
优选地,垂直于覆盖元件110的主延伸平面来限定厚度。
第一其他凹陷的区域174的截面面积优选地总共为第一补偿区段134的截面面积的约20%或更多和/或约80%或更少。
优选地,平行于覆盖元件110的主延伸平面来限定截面面积。
可以有益的是,第一补偿元件124在面向覆盖元件110的一侧具有第一其他凹陷部170,其截面面积总共为第一补偿区段134的截面面积的约40%或更少、尤其是约30%或更少。
补充地或替选地,第二补偿元件126的第二补偿区段144优选地具有第二其他凹陷区域176。第二补偿区段144在第二其他凹陷区域176的区域中的平均厚度优选地为第二补偿区段144在周围区域中的平均厚度的至少约10%或更少、尤其是至少约20%或更少和/或至多约80%或更少、尤其是约70%或更少。
第二其他凹陷区域176的截面面积优选地总共为第二补偿区段144的截面面积的约20%或更多和/或约80%或更少。
可以有利的是,第二补偿元件126在面向覆盖元件110的一侧具有第二其他凹陷部172,其截面面积总共为第二补偿区段144的截面面积的约40%或更少、尤其是约30%或更少。
可以有利的是,第一补偿元件124的位于面向覆盖元件110的一侧和背离覆盖元件110的一侧的第一脱气开口140沿着平行于覆盖元件110的主延伸平面伸延的方向以相对于彼此偏移的方式布置。
优选地,第二补偿元件126的位于面向覆盖元件110的一侧和背离覆盖元件110的一侧的第二脱气开口150沿着平行于覆盖元件110的主延伸平面伸延的方向以相对于彼此偏移的方式布置。
此外,电化学电芯100的在图16至图18中部分示出的其他实施方式在结构和功能方面与在图1至图9中示出的第一实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
在图19至图21中示出了电化学电芯100的未整体在图中示出的另一实施方式的另一实施方式的电芯端子118、122和补偿元件124、126。
电化学电芯100的在图19至图21中部分示出的另一实施方式在结构和功能方面与在图16至图18中示出的实施方式的区别主要在于,补偿元件124、126具有两个其他凹陷区域174、176。
优选地,第一补偿元件124的两个第一其他凹陷区域174被布置成,使得第一其他凹陷区域174和第一其他凹陷部170沿着平行于覆盖元件110的主延伸平面伸延的方向交替地布置在面向覆盖元件110的一侧。
例如,第一其他凹陷部170居中地布置和/或两个第一其他凹陷区域174以朝向第一补偿元件124的两侧(Seiten)的方式布置。
优选地,第二补偿元件126的两个第二其他凹陷区域176被布置成,使得第二其他凹陷区域176和第二其他凹陷部172沿着平行于覆盖元件110的主延伸平面伸延的方向交替地布置在面向覆盖元件110的一侧。
例如,第二其他凹陷部172居中地布置和/或两个第二其他凹陷区域176以朝向第二补偿元件126的两个棱边的方式布置。
此外,电化学电芯100的在图19至图21中部分示出的另一实施方式在结构和功能方面与在图16至图18中示出的实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
补充或替选于前述方法或方法部分,也可以根据方法的在图22至图26中示出的实施方式来制造电化学电芯100的前述实施方式的第一补偿元件124和/或第二补偿元件126。
根据用于制造电化学电芯100的方法的在图22中部分示出的实施方式,为了制造第一补偿元件124,处于可流动状态下的第一聚合物材料被施加、例如被印制到覆盖元件110的在已安装状态下背离内部空间108的一侧。在此例如围绕覆盖元件110的第一开口125b施加、例如印制第一聚合物材料。
补充地或替选地,为了制造第二补偿元件126,优选地处于可流动状态下的第二聚合物材料被施加、例如被印制到覆盖元件110的背离内部空间108的一侧。在此例如围绕覆盖元件110的第二开口125b施加、例如印制第二聚合物材料。
例如可以通过密封条形成第一边缘区域132和/或第二边缘区域142。
合适的压印工艺是例如使用丝网压印装置的丝网压印方法,和/或例如使用分配装置的分配工艺(Dispenserprozess)。
可以有益的是,以下述方式施加第一聚合物材料和/或第二聚合物材料,使得覆盖元件110上的相应的聚合物材料优选地在覆盖元件110的整个延伸上具有至少大致相同的高度。优选地垂直于覆盖元件110的主延伸平面来限定高度。
优选地在第一聚合物材料和/或第二聚合物材料固化之前或之后,第一补偿区段134被压制到第一补偿元件124中和/或第二补偿区段144被压制到第二补偿元件126中。
优选地,包含一种或多种导电的填料的聚合物材料被用作第一聚合物材料。
用于制造电化学电芯的方法的在图23中部分示出的另一实施方式与在图23中示出的实施方式的区别主要在于,代替第一补偿区段134和/或第二补偿区段144的压制,第一边缘区域132和/或第二边缘区域142与相应的补偿区段134、144相比被提高。可以在第一聚合物材料和/或第二聚合物材料固化之前或之后进行这种提高。
在其他方面,用于制造电化学电芯100的方法的在图23中部分示出的另一实施方式与在图22中部分示出的实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
用于制造电化学电芯的方法的在图24中部分示出的实施方式与在图22中示出的实施方式的区别主要在于,在多个方法步骤中按时间依次形成第一边缘区域132和第一补偿区段134和/或第二边缘区域142和第二补偿区段144。
例如,第一边缘区域132首先被施加、例如被印制到覆盖元件110上。
优选地在第一边缘区域132固化之前或之后,第一补偿区段134被施加、例如被印制到被第一边缘区域132包围的区域上。
补充地或替选地,第二边缘区域134首先被施加、例如被印制到覆盖元件110上。
优选地在第二边缘区域142固化之前或之后,第二补偿区段144被施加、例如被印制到被第二边缘区域142包围的区域上。
分配装置和/或丝网压印装置优选地被用于压印。
在其他方面,用于制造电化学电芯100的方法的在图24中部分示出的另一实施方式与在图22中示出的实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
用于制造电化学电芯的方法的在图25中部分示出的实施方式与在图24中示出的实施方式的区别主要在于,第一补偿区段134在时间上在第一边缘区域132之前被施加到覆盖元件110上和/或第二补偿区段144在时间上在第二边缘区域142之前被施加到覆盖元件上。
在其他方面,用于制造电化学电芯100的方法的在图25中部分示出的另一实施方式与在图24中示出的实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
用于制造电化学电芯的方法的在图26中部分示出的实施方式与在图22中示出示的实施方式的区别主要在于,第一边缘区域132和第一补偿区段134只有通过形成第一补偿区段134的材料的伸延和/或液化才是彼此连接的和/或被彼此连接。
补充地或替选地,第二边缘区域142和第二补偿区段144只有通过形成第二补偿区段144的材料的伸延和/或液化才是彼此连接的和/或被彼此连接。
可以有益的是,在被第一边缘区域132包围的区域中提供一定的体积的、例如几滴的形成第一补偿区段134的材料。
包括触变材料或由触变材料形成的材料、例如第一聚合物材料优选地被用作用于第一边缘区域132的材料。
优选地,至少在第一边缘区域132的材料被固化的条件下呈液态的材料被用于第一补偿区段134,使得第一补偿区段134的材料流动至第一边缘区域132。
可以有利的是,在被第二边缘区域142包围的区域中提供一定体积的、例如几滴的形成第二补偿区段144的材料。
包括触变材料或由触变材料形成的材料、例如第二聚合物材料优选地被用作用于第二边缘区域142的材料。
优选地,至少在第二边缘区域142的材料被固化的条件下呈液态的材料被用于第二补偿区段144,使得第二补偿区段144的材料流动至第二边缘区142。
在其他方面,用于制造电化学电芯100的方法的在图26中部分示出的另一实施方式与在图22中示出的实施方式基本上一致,从而就此而言参照其描述即可。
通过使用第一补偿元件124和/或第二补偿元件126,可以在制造电化学电芯100期间优选地补偿由第一树脂材料和/或第一树脂材料的体积变化而导致的在功能方面的影响。因此,可以实现第一连接区域130和/或第二连接区域152的改进的密封性。
Claims (15)
1.一种电化学电芯(100),用于电化学系统(102),包括:
-电化学元件,用于接纳、存储和/或提供电能;
-壳体(104),用于接纳所述电化学元件,其中所述壳体(104)包围所述电化学电芯(100)的内部空间(108)并且包括覆盖元件(110);
-第一电芯端子(118)和第二电芯端子(122),用于将所述电化学电芯(100)与电芯接触系统连接;
-第一连接导体(114),所述第一连接导体将所述电化学元件与所述第一电芯端子(118)连接;以及
-第二连接导体(116),所述第二连接导体将所述电化学元件与所述第二电芯端子(122)连接,
其中所述第一连接导体(114)在第一连接区域(130)中借助第一浇注元件(128)安固在所述覆盖元件(110)处,其中所述第一浇注元件(128)在所述第一连接区域(130)中由所述电化学电芯(100)的第一补偿元件(124)包围和/或接纳,和/或其中所述第二连接导体(116)在第二连接区域(152)中借助第二浇注元件(154)安固在所述覆盖元件(110)处,其中所述第二浇注元件(154)在所述第二连接区域(152)中由所述电化学电芯(100)的第二补偿元件(126)包围和/或接纳。
2.根据权利要求1所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿元件(124)具有至少一个第一凹陷部(136),所述第一浇注元件(128)部分或完全地被接纳在所述第一凹陷部中,和/或
所述第二补偿元件(126)具有至少一个第二凹陷部(146),所述第二浇注元件(154)部分或完全地被接纳在所述第二凹陷部中。
3.根据权利要求1或2所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿元件(124)具有包围所述第一浇注元件(128)的第一边缘区域(132),和/或所述第一补偿元件(124)具有从所述第一边缘区域(132)朝向所述第一连接导体(114)延伸的第一补偿区段(134)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第二补偿元件(126)具有包围所述第二浇注元件(154)的第二边缘区域(142),和/或所述第二补偿元件(126)具有从所述第二边缘区域(142)朝向所述第二连接导体(116)延伸的第二补偿区段(144)。
5.根据权利要求3或4所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿元件(124)的所述第一边缘区域(132)具有一个或多个第一脱气开口(140),其中所述第一边缘区域(132)优选地在所述一个或多个第一脱气开口(140)的区域中具有减小的厚度,和/或
所述第二补偿元件(126)的所述第二边缘区域(142)具有一个或多个第二脱气开口(150),其中所述第二边缘区域(142)优选地在所述一个或多个第二脱气开口(150)的区域中具有减小的厚度。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一边缘区域(132)的垂直于所述覆盖元件(110)的主延伸平面所取的平均厚度大于所述第一补偿区段(134)的垂直于所述覆盖元件(110)的主延伸平面所取的平均厚度约20%或更多、尤其是约50%或更多,和/或
所述第二边缘区域(142)的垂直于所述覆盖元件(110)的主延伸平面所取的平均厚度大于所述第二补偿区段(144)的垂直于所述覆盖元件(110)的主延伸平面所取的平均厚度约20%或更多、尤其是约50%或更多。
7.根据权利要求3至5中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿区段(134)在平行于所述覆盖元件(110)的主延伸平面所取的截面中在由所述第一边缘区域(132)包围的区域的约25%或更多、尤其是超过约30%或更多的范围延伸,和/或
所述第二补偿区段(144)在平行于所述覆盖元件(110)的主延伸平面所取的截面中在由所述第二边缘区域(142)包围的区域的约25%或更多、尤其是超过约30%或更多的范围延伸。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿元件(124)包括第一聚合物材料或由其形成,和/或所述第二补偿元件(126)包括第二聚合物材料或由其形成。
9.根据权利要求8所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一聚合物材料和/或所述第二聚合物材料包括一种或多种导电的填料,其中所述一种或多种导电的填料优选地选自以下材料中的一种或多种材料:
a1)一种或多种碳基材料,尤其是导电炭黑、石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和/或碳纳米球;
a2)一种或多种金属粉末,尤其是由铝、铜、钛、铁和/或银和/或其合金构成的金属粉末;
a3)一种或多种导电的陶瓷材料,尤其是氮化物或碳化物和/或其混合物;和
a4)一种或多种导电的聚合物材料,尤其是聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)(PEDOT):聚(苯乙烯磺酸)(PSS)、掺杂聚乙炔、掺杂聚吡咯、掺杂聚苯胺、掺杂聚对亚苯、掺杂聚噻吩和/或其混合物。
10.根据权利要求8或9所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第二聚合物材料和/或所述第一聚合物材料包括一种或多种电隔离的填料,其中所述一种或多种电隔离的填料优选地选自以下材料中的一种或多种材料:二氧化硅,金属氧化物、尤其是过渡金属氧化物、例如二氧化钛,白垩,一种或多种硅酸盐,金属氮化物。
11.根据权利要求3至10中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿区段(134)是被后处理的区域、例如是通过后续的压制形成的区域,和/或
所述第二补偿区段(144)是被后处理的区域、例如是通过后续的压制形成的区域。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿元件(124)包括所述电化学电芯(100)的所述覆盖元件(110)处的涂层和/或所述第一电芯端子(118)处的涂层或由其形成,和/或
所述第二补偿元件(126)包括所述电化学电芯(100)的所述覆盖元件(110)处的涂层和/或所述第二电芯端子(122)处的涂层或由其形成。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的电化学电芯(100),其特征在于,所述第一补偿元件(124)包括膜、例如自粘膜或由其形成,和/或所述第二补偿元件(126)包括膜、例如自粘膜或由其形成。
14.一种用于制造电化学电芯(100)的方法,例如用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的电化学电芯(100),其中所述方法包括:
-提供覆盖元件(110),所述覆盖元件包括第一开口和/或第二开口(125b);
-在所述第一开口(125a)中对第一连接导体(114)进行定位,所述第一连接导体尤其是与第一电芯端子(118)连接的或能够与第一电芯端子(118)连接,和/或在所述第二开口(125b)中对第二连接导体(116)进行定位,所述第二连接导体尤其是与第二电芯端子(122)连接的或能够与第二电芯端子(122)连接;
-在所述第一开口(125a)与所述第一连接导体(114)和/或所述第一电芯端子(118)之间的第一连接区域中形成第一补偿元件(124),并且以浇注方法将第一树脂材料填入所述第一连接区域(130)中,和/或在所述第二开口(125b)与所述第二连接导体(116)和/或所述第二电芯端子(122)之间的第二连接区域(152)中形成第二补偿元件(126),并且以浇注方法将第二树脂材料填入所述第二连接区域(156)中;
-在形成第一浇注元件(128)的情况下对所述第一树脂材料进行干燥和/或固化,和/或在形成第二浇注元件(154)的情况下对所述第二树脂材料进行干燥和/或固化。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述第一补偿元件(124)以压印工艺、例如通过丝网压印装置或分配装置被施加到所述覆盖元件(110)上,并且随后进行第一边缘区域(132)的提高或第一补偿区段(134)的压制,和/或
所述第二补偿元件(126)以压印工艺、例如通过丝网压印装置或分配装置被施加到所述覆盖元件(110)上,并且随后进行第二边缘区域(142)的提高或第二补偿区段(144)的压制。
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