CN117855764A - 软包电池和蓄电池组 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种软包电池(10a‑i)，具有至少两个电极(12a、14a)和一个保险装置(16a‑i)，所述保险装置具有用于电接触所述电极(12a、14a)中的一个电极的至少一个接触元件(18a‑i)和用于短路保险的至少一个保险元件(20a‑i)，其中，所述保险元件(20a‑i)设置为用于将所述接触元件(18a‑i)的至少两个子区段(22a‑i、24a‑i)相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以便中断电流。本发明提出，所述接触元件(18a‑i)在所述保险元件(20a‑i)的区域中具有变细部(26a‑i)。
Description
技术领域
本发明涉及一种软包电池和一种蓄电池组。
背景技术
已经提出一种具有至少两个电极和一个保险装置的软包电池，所述保险装置具有用于电接触所述电极中的一个电极的至少一个接触元件和用于短路保险的至少一个保险元件，其中，保险元件设置为用于将接触元件的至少两个子区段相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以便中断电流。
发明内容
本发明从一种具有至少两个电极和一个保险装置的软包电池出发，所述保险装置具有用于电接触所述电极中的一个电极的至少一个接触元件和用于短路保险的至少一个保险元件，其中，保险元件设置为用于将接触元件的至少两个子区段相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以便中断电流。
本发明提出，接触元件在保险元件的区域中具有变细部。
通过软包电池的根据本发明的构型可以有利地提高安全性。尤其可以有利地借助简单的技术手段实现短路保险。此外有利地，短路保险装置可以直接集成到软包电池中，并且因此可以特别紧凑和节省空间地实施。
软包电池可以是蓄电池组的一部分并且可以与其它软包电池组合地运行。替代地，软包电池也可以单个地运行。软包电池构造为能量存储器并且设置为用于接收、储存能量、尤其是电能，并且在需要时又释放给至少一个消耗装置，例如但不限于此地，释放给手持式工具机。优选地，软包电池是可再充电的。软包电池优选构造为蓄电池单体并且是蓄电器的一部分或构成整个蓄电器。软包电池例如可以但不限于此地构造为锂离子蓄电器和/或锂聚合物蓄电器或其一部分。软包电池优选具有柔性的外壳。软包电池具有至少两个电极，其中，所述电极的第一电极构造为阳极，所述电极的第二电极构造为阴极。软包电池还可以具有另外的电极。优选地，软包电池的电极由不同材料构成，其中，阳极优选由铜构成，而阴极优选由铝构成。电极优选构造为箔。例如，阳极可以由铜箔构造，而阴极可以由铝箔构造。阴极和阳极涂覆有活性材料，例如含锂化合物，以便能够实现在软包电池内的电化学反应。在阳极和阴极之间布置有隔离装置，以便将阳极和阴极彼此电绝缘。隔离装置对于在软包电池中所使用的离子，例如锂离子是可透过的。替代地也可以考虑本领域技术人员已知的用于制造电极的其它材料，而不离开本发明的范围。
软包电池的保险装置具有至少一个接触元件并且还可以具有另外的接触元件。尤其可以为软包电池的每个电极分别设置至少一个接触元件。接触元件可以视为一个元件，该元件在专业术语中也称为“tab”。接触元件设置为用于电接触软包电池的正好一个电极并且可以为此在软包电池的装配状态下例如借助插头触点和/或夹紧触点至少形状锁合和/或力锁合地连接。优选地，接触元件材料锁合地例如通过钎焊连接或熔焊连接与电极连接。接触元件和电极也可以一件式地、例如由箔制成地构造。制造电极的箔可以为此例如被剪裁成，使得其具有一个引脚(英文tab)，该引脚从软包电池的外壳中引出并且然后用作接触元件。该方法在专业术语中也称为“箔作为引脚(foil as tab)”。保险装置的接触元件可以分别由相同材料、例如纯镍构成。然而，优选地，保险装置的接触元件由不同材料构成，其中，每个接触元件由和与其连接的对应电极相协调的材料构成。优选地，与阳极连接的接触元件由涂覆镍的铜构成，而与阴极连接的另外的接触元件由铝构成。接触元件设置为用于直接或间接地与消耗装置、例如手持式工具机的驱动单元和/或与能量源、例如充电器连接，并且能够实现从软包电池和/或到软包电池的电流。
软包电池的保险装置具有至少一个保险元件并且还可以具有另外的保险元件。尤其可以为每个接触元件各设置一个保险元件。也可以考虑，保险装置的每个接触元件具有多个保险元件，这些保险元件例如可以布置在接触元件的不同部位上。也可以考虑，保险元件直接布置在软包电池的电极上。保险装置的不同保险元件可以具有不同的触发特性，例如为了考虑在软包电池内的不同风险要求和/或特点，例如不同的温度范围。根据本发明，蓄电池组可以包括多个软包电池，这些软包电池分别具有一个保险装置，其中，保险装置可以部分地关于其触发特性而彼此不同。例如，可以考虑，布置在蓄电池组的中间区域中并且因此经受较高运行温度的软包电池具有带有触发特性的保险装置，所述触发特性考虑增加的运行温度。在本文中，“触发特性”应理解为一个确定值、尤其是最大电流强度和/或最大流过电流和/或最大电压和/或最大温度和/或类似值，在超过该值时，保险元件触发并且通过分离接触元件的子区段而中断通过要保险的接触元件的电流。
接触元件在保险元件的区域具有变细部。在短路的情况下，保险元件优选设置为用于将变细部的区域中的子区段彼此分开。接触元件也可以在保险元件的区域中具有多个变细部，例如两个变细部，这些变细部在短路的情况下设置为用于将子区段同时彼此分离。变细部可以具有不同的几何形状，并且可以例如沿着主延伸方向延伸或成角度地、尤其垂直于软包电池的主延伸方向延伸。变细部可以通过合适的分离方法(例如通过冲压)引入到接触元件中。也可以考虑，接触元件直接地，例如在铸造方法中与变细部一起制造。优选地，变细部具有带有最小直径的区域，在该区域中，接触元件具有最小横截面积，通过该最小横截面积至少部分地表征保险元件的触发特性。
对象的“主延伸方向”在此应理解为平行于最小几何长方体的最长棱边的方向，该最小几何长方体正好完全包围所述对象。
在本文中，置于一些术语之前的数词例如“第一”和“第二”等仅用于区分对象和/或用于对象之间的配属，并且不表示现有对象的总数和/或顺序。尤其，“第二对象”并不一定表示“第一对象”的存在。
“设置”应理解为特别配置、特别设计和/或特别配备。对象设置为用于确定的功能，应理解为该对象在至少一个应用和/或运行状态下满足和/或实施该确定的功能。
此外提出，保险元件与接触元件一体地构造。由此可以有利地简化制造过程。“一体”至少应理解为材料锁合的连接，例如通过焊接工艺、粘接工艺和/或本领域技术人员看起来有意义的其它工艺，和/或有利地以一件成型，例如通过有利地由单个坯料构成的铸件制造。此外提出，保险元件与接触元件一件式地构造。通过这种构型还可以进一步简化制造过程。“一件式”应理解为以一件成型。优选地，该件由单个坯料制造。例如，接触元件可以在滚压工艺和/或拉伸工艺中制造，其中，保险元件可以构造为变细部并且冲压到接触元件中。
此外提出，保险元件构造为熔化保险装置。由此可以有利地借助特别简单的技术手段提供可靠的短路保险。如本领域技术人员已知的是，电阻率的量值还与相关的导电对象的横截面积有关，其中，横截面积越小，则电阻率越大。因此，接触元件的电阻率在变细部的区域中局部地增加，由此在电流通过在保险元件的区域中的接触元件时由于变细部而产生局部增加的发热，该发热在由于变细部而超过电流的极值时，尤其在短路的情况下导致保险元件在变细部的区域中熔化，由此，接触元件的第一子区域和第二子区域彼此分离并且电流中断。
在本发明的另一方面中(该方面尤其不但可以独立地考虑而且可以与本发明的其余方面结合地考虑)提出保险元件具有涂层、尤其是金属涂层，该涂层具有至少一个反应层，该反应层设置为用于在短路的情况下与接触元件发生反应并且改变其物理特性，以便引起子区段的分离。通过这种构型可以有利地提高灵活性。尤其，即使在接触元件的材料保持不变和变细部的几何形状保持不变时也可以根据需要改变保险元件的触发特性。在短路的情况下，反应层例如可以设置为用于以降低接触元件的熔点的形式，例如通过形成合金在变细部的区域中改变接触元件的物理特性，以便引起子区段的分离。也可以考虑，在短路的情况下，反应层设置为用于以提高接触元件的脆性的形式在变细部的区域中改变接触元件的物理特性，以便引起断裂和从而引起子区段的分离。涂层可以通过涂覆方法、尤其通过丝网印刷方法、通过离心涂覆(spin coating)、浸涂(dicoating)、溶胶-凝胶方法、喷涂、喷墨印刷方法、化学气相沉积方法(CVD)和/或物理气相沉积方法(PVD)和/或通过本领域技术人员看起来有意义的其它方法施加到接触元件的表面上。涂层可以在接触元件上仅在外边缘上施加。然而，优选地，涂层至少在变细部的整个最大侧面上延伸。优选地，涂层在变细部的区域中整个面地施加到接触元件上。
此外提出，保险元件具有多重涂层，该多重涂层包括至少一个反应层和至少一个中间层，该中间层布置在接触元件和反应层之间。由此可以有利地提高可靠性。尤其可以特别有针对性地调设保护元件的触发特性。此外可以防止例如由于反应层和接触元件之间的过早反应而导致保护元件的意外触发。
此外提出，反应层和中间层由不同材料构成。由此可以有利地进一步提高可靠性。优选地，反应层由金属和/或金属合金构成，并且中间层由非金属材料构成。
此外提出，在短路的情况下，中间层设置为用于通过改变至少一个特性建立反应层和接触元件之间的接触，以便引起子区段的分离。由此可以有利地根据中间层的材料特性和从而特别精确地控制子区段的分离。在短路的情况下，中间层可以设置为用于改变其聚集态，例如熔化和/或蒸发，以便产生反应层和接触元件之间的接触和从而引起子区段的分离。也可以考虑，在短路的情况下，中间层设置为用于改变其膨胀，例如横向收缩，以便产生反应层和接触元件之间的接触和从而引起子区段的分离。
在一个有利的构型中提出，中间层由低熔点的防扩散的材料、尤其是聚合物构成。由此可以防止例如由于反应层和接触元件之间的过早反应而引起保护元件的意外触发。中间层的材料尤其具有最大220℃，有利地最大210℃、特别有利地最大200℃，优选最大190°，尤其优选最大180°和特别优选最大170°的熔点。
此外提出，反应层具有镓。由此可以有利地实现反应层的良好反应性，尤其当接触元件由铝构成时。反应层可以完全由纯镓构成。也可以考虑，反应层由镓合金构成。含有镓和/或由镓构成的反应层可以施加在接触元件上，该接触元件与阴极连接并且由铝构成。替代地或附加地，含有镓和/或由镓构成的反应层也可以施加在接触元件上，该接触元件与阳极连接并且由涂覆镍的铜构成。
此外提出，保险元件具有钎焊连接点，该钎焊连接点将接触元件的子区段相互连接并且在短路的情况下该钎焊连接点的熔点被超过，以便将子区段彼此分离。通过这种构型可以有利地借助特别简单的技术手段提供可靠的保险元件。此外，保险元件可以有利地构造为可维修的，因为存在将子区段在完成分离之后借助新的钎焊连接点又连接的可能性。由此又可以有利地改善软包电池的耐用性。优选地，钎焊连接点具有最大230℃、优选最大225℃和特别优选最大220℃的熔点。
此外提出，所述子区段在机械预紧下通过钎焊连接点相互连接。由此可以有利地在短路的情况下实现所述子区段的更安全的分离。
在本发明的另一有利构型中提出，保险装置具有用于接触所述电极中的另一电极的另外的接触元件和具有另外的保险元件，其中，另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件的至少两个子区段相互连接并且在短路的情况下彼此分离，并且其中，保险元件和另外的保险元件具有不同的触发特性。
本发明还涉及一种蓄电池组、尤其是可更换蓄电池组，其具有至少一个根据前述构型之一的软包电池。这种蓄电池组的特点尤其在于软包电池的上述有利特性，尤其在安全性方面。
根据本发明的软包电池在此不应限于上述应用和实施方式。尤其，根据本发明的软包电池为了满足此处所描述的功能可以具有与单个元件、构件和单元的在此所述的数量偏离的数量。此外，在本公开中给出的值范围内，位于极限内的值也应视为公开的并且可任使用的。
附图说明
另外的优点由下面的附图说明得出。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求包含多个组合的特征。本领域技术人员也可符合目的地单独考虑所述特征并且将其总结成有意义的其他组合。
附图示出了：
图1：具有根据本发明的软包电池的根据本发明的蓄电池组的示意图，
图2：具有两个电极和一个保险装置的软包电池的示意图，该保险装置具有用于电极的电接触的两个接触元件，
图3：软包电池的具有保险元件和另外的保险元件的保险装置的示意图，
图4：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，
图5：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，
图6：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，
图7：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，
图8：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，
图9：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，
图10：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图，和
图11：具有保险装置的软包电池的另一实施例的示意图。
具体实施方式
图1示出蓄电池组50a的示意图。当前，蓄电池组50a例如构造为手持式工具机蓄电池组。然而，替代地也可以考虑，蓄电池组50a构造对本领域技术人员看起来有意义的其它蓄电池组。
蓄电池组50a具有壳体52a，在该壳体中布置有多个蓄电池单体。蓄电池组50a当前构造为软包电池蓄电池组。蓄电池单体的每一个当前构造为软包电池10a。然而，替代地也可以考虑，蓄电池组50a仅具有构造为软包电池10a的蓄电池单体。
图2示出软包电池10a的示意图。软包电池10a例如可以构造为锂离子蓄电池或锂聚合物蓄电池等。软包电池10a具有至少两个，当前正好两个电极12a、14a。软包电池10a的电极12a构造为阳极46a。阳极46a当前由铜制成。软包电池10a的另一电极14a构造为阴极48a。阴极48a当前由铝制成。电极12a、14a当前由箔构造，这些箔分别涂敷有活性材料，以便能够实现在软包电池10a内的电化学反应。因此，阳极46a由铜箔制成，而阴极48a由铝箔制成。在阳极46a和阴极48a之间布置有隔离装置(未示出)，该隔离装置使两个电极12a、14a彼此电绝缘并且对于锂离子是透过的。
软包电池10a具有保险装置16a。保险装置16a具有至少一个接触元件18a。当前，保险装置16a具有接触元件18a和另外的接触元件38a。接触元件18a设置为用于电极12a、14a之一的电接触。当前，接触元件18a设置为用于接触电极12a。另外的接触元件38a设置为用于接触另外的电极14a。在软包电池10a的装配状态下，接触元件18a与电极12a导电连接，并且另外的接触元件38a与另外的电极14a导电连接。接触元件18a、38a和电极12a、14a之间的导电连接可以是形状锁合和/或力锁合连接，例如是插头触点和/或夹紧触点和/或类似触点。替代地或附加地可以考虑，接触元件18a、38a和电极12a、14a之间的导电连接是材料锁合连接，例如钎焊连接或熔焊连接和/或类似连接。接触元件18a、38a和电极12a、14a也可以分别一件式地相互构造。例如，接触元件18a和电极12a可以由一个箔构造，而另外的接触元件38a和另外的电极14a由另一箔构造。
在软包电池10a的运行状态下，通过接触元件18a和另外的接触元件38a，电流可以从软包电池10a流到消耗装置，例如手持式工具机(未示出)或例如从充电器(未示出)流到软包电池10a。
图3示出软包电池10a的保险装置16a的示意图。保险装置16a具有至少一个用于短路保险的保险元件20a。保险元件20a设置为用于将接触元件18a的至少两个子区段22a、24a相互连接，并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。
保险元件20a与接触元件18a一体地构造。例如，保险元件20a可以与接触元件18a钎焊或熔焊。然而，在本实施例中，保险元件20a与接触元件18a一件式地构造。接触元件18a和保险元件20a当前由一个件成型。
接触元件18a在保险元件20a的区域中具有变细部26a。在本实施例中，变细部26a由两个半圆形缺口构成。为了生产带有保险元件20a的接触元件18a，可以例如冲裁出半圆形缺口，以获得变细部26a。
保险装置16a还有另外的保险元件40a。另外的保险元件40a设置为用于将另外的接触元件38a的至少两个子区段42a、44a相互连接，并且在短路的情况下彼此分离。
保险元件20a和另外的保险元件40a当前除通常的制造公差外具有基本上相同的几何结构。因此，另外的接触元件38a在另外的保险元件40a的区域中也具有另外的变细部54a，该另外的变细部又由两个半圆形缺口构成。
当前，保险元件20a构造为熔化保险装置。同样，另外的保险元件40a也构造为熔化保险装置。如本领域技术人员已知的是，电阻率的量值还与相关的导电对象的横截面积有关，其中，横截面积越小，则电阻率越大。当前，接触元件18a的电阻率因此在变细部26a的区域中局部增加。在软包电池10a的运行状态下，在电流在接触元件18a的区域中通过保险元件20a时由于变细部26a，由于在那里的局部增加的电阻率，通过在那里较高的欧姆损耗引起地发生局部增加的发热。如果超过流过接触元件18a的电流的极值，这尤其在发生短路时是这种情况，则变细部的区域中的发热变得如此强，以至于保险元件20a在变细部的区域中熔化，由此接触元件18a的第一子区域22a和第二子区域24a彼此分离并且电流中断。同样情况适用于另外的保险元件40a的工作方式。
尽管其基本上相同的几何形状，保险元件20a和另外的保险元件40a具有不同的触发特性，通过分离各个子区段22a、24a或者说另外的子区段42a、44a因此在不同的电流强度下中断电流。当前，保险元件20a和另外的保险元件40a的不同触发特性通过具有不同熔点的不同材料实现，接触元件18a和另外的接触元件40a由所述材料构成。当前，接触元件18a由涂覆镍的铜构成，该接触元件与软包电池10a的阳极46a导电连接或与该阳极一件式地构造。与此相应地，保险元件20a在变细部26a的区域中也由涂覆镍的铜构成，并且因此具有相应于涂覆镍的铜的熔点和在变细部26a的区域中的最小直径的第一触发特性。另外的接触元件38a由铝构成，该另外的接触元件与软包电池10a的阴极48a连接或与该阴极一件式构造。与此相应地，所述另外的保险元件40a在另外的变细部54a的区域中也由铝构成，并且从而具有与第一保险元件20a的第一触发特性不同的、相应于铝的熔点和在变细部26a的区域中的最小直径的第二触发特性。然而，替代地也可以考虑，保护元件20a和另外的保护元件40a的不同触发特性通过不同的几何形状、尤其通过变细部26a和另外的变细部54a的不同的最小直径实现。
在图4至图11中示出本发明的八个另外的实施例。下面的说明和附图基本上限于这些实施例之间的区别，其中，关于相同名称的构件、尤其关于具有相同附图标记的构件，原则上也可以参考其它实施例、尤其图1至3的实施例的附图和/或说明。为了区别这些实施例，将字母a置于在图1至3中的实施例的附图标记之后。在图4至11的实施例中，字母a通过字母b至i代替。
图4示出软包电池10b的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10b具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10b具有保险装置16b，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18b和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38b。保险装置16b又具有用于短路保险的保险元件20b，该保险元件设置为用于将接触元件18b的至少两个子区段22b、24b相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10b具有另外的保险元件40b，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38b的至少两个另外的子区段42b、44b相互连接并且在短路的情况下彼此分离。与第一实施例类似地，保险元件20b和另外的保险元件40b分别构造为熔化保险装置。接触元件20b在保险元件20b的区域中具有变细部26b。相应地，另外的接触元件38b在另外的保险元件40b的区域中也具有另外的变细部54b。
软包电池10b基本上在变细部26b和另外的变细部54b的几何形状方面与前面实施例的软包电池10a不同。与第一实施例不同地，接触元件18b的变细部26b由椭圆形缺口构成。同样，另外的接触元件38b的另外的变细部54b由另外的椭圆形缺口构成。因此，保险元件20b和另外的保险元件40b在本实施例中除通常的制造公差外也具有基本上相同的几何结构，其中，保险元件20b和另外的保险元件40b的不同触发特性又通过选择用于接触元件18b和另外的接触元件38b的具有不同熔点的不同材料实现。
图5示出软包电池10c的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10c具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10c具有保险装置16c，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18c和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38c。保险装置16c又具有用于短路保险的保险元件20c，该保险元件设置为用于将接触元件18c的至少两个子区段22c、24c相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10c具有另外的保险元件40c，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38c的至少两个另外的子区段42c、44c相互连接并且在短路的情况下彼此分离。类似于前面的实施例，保险元件20c和另外的保险元件40c分别构造为熔化保险装置。接触元件18c在保险元件20c的区域中具有变细部26c。与前面的实施例不同地，接触元件18c在保险元件20c的区域中具有附加的变细部56c。变细部26c和附加的变细部56c通过在接触元件18c中居中地布置的圆形缺口构成。
类似于接触元件18c，另外的接触元件38c在另外的保险元件40c的区域中也具有另外的变细部54c并且还具有附加的另外的变细部58c，其中，另外的变细部54c和附加的另外的变细部58c又通过在另外的接触元件38c中居中地布置的圆形缺口构成。因此，保险元件20c和另外的保险元件40c在本实施例中除通常的制造公差外也具有基本上相同的几何结构，其中，保险元件20c和另外的保险元件40c的不同触发特性又通过选择用于接触元件18c和另外的接触元件38c的具有不同熔点的不同材料实现。
图6示出软包电池10d的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10d具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10d具有保险装置16d，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18d和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38d。保险装置16d又具有用于短路保险的保险元件20d，该保险元件设置为用于将接触元件18d的至少两个子区段22d、24d相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10d也具有另外的保险元件40d，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38d的至少两个另外的子区段42d、44d相互连接并在短路的情况下彼此分离。类似于前面的实施例，保险元件20d和另外的保险元件40d分别构造为熔化保险装置。接触元件18d在保险元件20d的区域中具有变细部26d。相应地，另外的接触元件38d在另外的保险元件40d的区域中也具有另外的变细部54d。
软包电池10d与前面实施例的软包电池10a-c的区别又基本上关于变细部26d和另外的变细部54d的几何形状。与前面的实施例不同地，接触元件18d的变细部26d通过两个直线的缝隙状的缺口构成，所述缺口相对彼此平行并且相对于软包电池10d的主延伸方向60d成角度地，例如以45°的角度定向。同样，另外的接触元件38d的另外的变细部54b也通过两个另外的直线的缝隙状的缺口构成。因此，保险元件20d和另外的保险元件40d在本实施例中除通常的制造公差外也具有基本上相同的几何结构，其中，保险元件20d和另外的保险元件40d的不同触发特性又通过选择用于接触元件18d和另外的接触元件38d的具有不同熔点的不同材料实现。
图7示出软包电池10e的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10e具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10e具有保险装置16e，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18e和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38e。保险装置16e又具有用于短路保险的保险元件20e，该保险元件设置为用于将接触元件18e的至少两个子区段22e、24e相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10e也具有另外的保险元件40e，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38e的至少两个另外的子区段42e、44e相互连接并在短路的情况下彼此分离。类似于前面的实施例，保险元件20e和另外的保险元件40e分别构造为熔化保险装置。接触元件18e在保险元件20e的区域中具有变细部26e。相应地，另外的接触元件38e在另外的保险元件40e的区域中也具有另外的变细部54e。
软包电池10e与前面实施例的软包电池10a-d的区别又基本上关于变细部26e和另外的变细部54e的几何形状。与前面的实施例不同地，接触元件18e的变细部26e通过两个矩形的缺口构成，所述缺口垂直于软包电池10e的主延伸方向60e定向并且布置在接触元件18e的相对侧上。同样，另外的接触元件38e的另外的变细部54e也通过两个矩形的缺口构成，所述缺口垂直于软包电池10e的主延伸方向60e定向并且布置在另外的接触元件38e的相对侧上。因此，保险元件20e和另外的保险元件40e在本实施例中除通常的制造公差外也具有基本上相同的几何结构，其中，保险元件20e和另外的保险元件40e的不同触发特性又通过选择用于接触元件18e和另外的接触元件38e的具有不同熔点的不同材料实现。
图8示出软包电池10f的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10f具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10f具有保险装置16f，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18f和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38f。保险装置16f又具有用于短路保险的保险元件20f，该保险元件设置为用于将接触元件18f的至少两个子区段22f、24f相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10f也具有另外的保险元件40f，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38f的至少两个另外的子区段42f、44f相互连接并在短路的情况下彼此分离。类似于前面的实施例，保险元件20f和另外的保险元件40f分别构造为熔化保险装置。接触元件18f在保险元件20f的区域中具有变细部26f。相应地，另外的接触元件38f在另外的保险元件40f的区域中也具有另外的变细部54f。
软包电池10f与前面实施例的软包电池10a-e的区别基本上关于变细部26f和另外的变细部54f的几何形状。接触元件18f的变细部26f由两个矩形的缺口构成，所述缺口垂直于软包电池10f的主延伸方向60f定向并且布置在接触元件18f的相对侧上。然而，与软包电池10e的前面实施例不同地，所述缺口沿着主延伸方向60f相对彼此错开地布置，使得接触元件18f具有S形的几何形状。同样，另外的接触元件38f的另外的变细部54f也由两个矩形的缺口构成，所述缺口垂直于软包电池10f的主延伸方向60f定向、布置在另外的接触元件38f的相对侧上并且关于主延伸方向60f相对彼此错开地布置，使得另外的接触元件38f也具有S形的几何形状。因此，保险元件20f和另外的保险元件40f除通常的制造公差外又具有基本上相同的几何结构，其中，保险元件20f和另外的保险元件40f的不同触发特性又通过选择用于接触元件18f和另外的接触元件38f的具有不同熔点的不同材料实现。
图9示出软包电池10g的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10g具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10g具有保险装置16g，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18g和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38g。保险装置16g又具有用于短路保险的保险元件20g，该保险元件设置为用于将接触元件18g的至少两个子区段22g、24g相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。当然，与前面的实施例不同地，软包电池10g不具有另外的保险元件。保险元件20g类似于前面的实施例构造为熔化保险装置。接触元件20g在保险元件20g的区域中具有变细部26g，该变细部类似于前面的实施例由两个矩形的缺口构成，所述缺口垂直于软包电池10g的主延伸方向60g定向、布置在接触元件18g的相对侧上并且沿着主延伸方向60g相对彼此错开地布置，使得接触元件18g具有S形的几何形状。
与前面的实施例不同地，保险元件20g虽然与接触元件18g一体地构造，但不与接触元件18g一件式构造。这是因为保险元件20g具有钎焊连接点36g，该钎焊连接点将接触元件22g的子区段24g、24g相互连接，并且在短路的情况下超过该钎焊连接点的熔点，以便将子区段22g、24g彼此分离。
当前，子区段22g、24g在机械预紧下通过钎焊连接点36g相互连接。由此可以在短路的情况下实现子区段22g、24g彼此的安全分离。
图10示出软包电池10h的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10h具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10h具有保险装置16h，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18h和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38h。保险装置16h又具有用于短路保险的保险元件20h，该保险元件设置为用于将接触元件18h的至少两个子区段22h、24h相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10h也具有另外的保险元件40h，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38h的至少两个另外的子区段42h、44h相互连接并在短路的情况下彼此分离。类似于前面的实施例，保险元件20h和另外的保险元件40h分别构造为熔化保险装置。接触元件18h在保险元件20h的区域中具有变细部26h。相应地，另外的接触元件38h在另外的保险元件40h的区域中也具有另外的变细部54h。变细部26h、54h的几何形状分别类似于在图7中所示的软包电池10e的实施例。然而原则上，变细部26h、54h不限于所示的几何形状，而是替代地也可以具有如在图3至6、8或9中所示的实施例的几何形状或本领域技术人员看来有意义的其它几何形状，而不离开本发明的范围。
与前面的实施例不同地，保险元件20h具有涂层28h，该涂层具有至少一个、当前正好一个反应层30h。反应层30h设置为用于在短路的情况下与接触元件18h反应并且在此改变该接触元件的物理特性，以便引起子区段22h、24h的分离。当前，涂层28h构造为金属涂层并且在变细部26h的区域18h中施加到接触元件18h上。如果发生短路，则反应层30h由于在此在变细部26h的区域中产生的热量而部分地扩散到接触元件18h中并且形成合金，由此在变细部的区域中发生接触元件18h的物理特性的改变。当前，通过反应层30h的扩散局部降低在变细部的区域中的接触元件18h的熔化温度，使得在短路的情况下可以引起子区段22h、24h之间的分离。
替代地可以考虑，接触元件18h在变细部的区域中反正由确定的合金构造，该合金在确定的成分时具有共晶和从而降低的熔点。
当前，另外的保险元件20h构造为不具有涂层，使得尽管接触元件18h和另外的接触元件38h具有基本上相同的几何形状并且也可以由相同材料构成，保险元件20h和另外的保险元件40h的不同触发特性可以通过涂层28h实现。
图11示出软包电池10i的另一实施例的示意图。类似于前面的实施例，软包电池10i又具有两个电极(未示出)。此外，软包电池10i具有保险装置16i，该保险装置具有用于电接触所述电极的第一电极的接触元件18i和用于接触所述电极的另一电极的另外的接触元件38i。保险装置16i又具有用于短路保险的保险元件20i，该保险元件设置为用于将接触元件18i的至少两个子区段22i、24i相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以中断电流。此外，软包电池10i也具有另外的保险元件40i，该另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件38i的至少两个另外的子区段42i、44i相互连接并且在短路的情况下彼此分离。类似于前面的实施例，另外的保险元件40i构造为熔化保险装置。接触元件20i在保险元件20i的区域中具有变细部26i。相应地，另外的接触元件38i在另外的保险元件40i的区域中也具有另外的变细部54i。变细部26i、54i的几何形状分别类似于在图7和10中所示的实施例地构造。然而原则上，变细部26i、54i也不限于所示的几何形状，而是替代地也可以具有如在图3至6、8或9中所示的实施例的几何形状或本领域技术人员看来有意义的其它几何形状，而在此不离开本发明的范围。
类似于软包电池10h的前面的实施例，软包电池10i的保险元件20i具有涂层28i，该涂层具有至少一个反应层30i。反应层30i又设置为用于在短路的情况下与接触元件18i发生反应并且在此改变该接触元件的物理特性，以便引起子区段22i、24i的分离。然而，与本实施例不同地，涂层28i不构造为纯金属涂层。取而代之，保险元件20i具有多重涂层32i，该多重涂层包括反应层30i和至少一个中层间34i，该中间层布置在接触元件18i和反应层30i之间。在此，反应层30i和中间层34i由不同材料构成。反应层30i具有镓并且当前由镓构成。相反地，中间层34i由低熔点防扩散的材料、尤其是聚合物构成。
在图11中，出于清楚性原因，反应层30i和中间层34i仅在变细部26i的边缘示出。然而优选地，反应层30i和中间层34i至少在变细部26i的一侧上延伸，并且特别优选地，反应层30i和中间层34i在变细部26i的区域中分别整个面地施加到接触元件18i上。
在短路的情况下，中间层34i设置为用于通过改变至少一个特性建立反应层30i和接触元件18i之间的接触，以便引起子区段22i、24i的分离。中间层34i例如可以由于热量而在短路的情况下横向收缩，以便在反应层30i和接触元件18i之间产生接触，其中，由于由镓构成的反应层30i与可以由铝构成的接触元件18i接触而发生脆化，由此，接触元件18i在变细部26i的区域中断裂。优选地，子区段22i、24i附加地机械预紧，以便确保在短路的情况下接触元件18i在变细部26i的区域中断裂。
另外的保险元件40i当前又构造为没有涂层，使得尽管接触元件18i和另外的接触元件38i具有基本上相同的几何形状并且也可以由相同材料构成，保险元件20i和另外的保险元件40i的不同触发特性可以通过多重涂层32i实现。
替代地，例如也可以考虑，另外的保险元件40i具有如对于在前面的实施例中所示的保险元件20h那样的简单的涂层，而所述保险元件具有多重涂层32i，以便能够实现不同的触发特性。此外，也可以考虑，另外的保险元件40i类似于所述保险元件20i具有另外的多重涂层(未示出)，其中，如果需要可以通过不同的变细部几何形状实现不同的触发特性。此外，在图1至11的实施例中所示的保险元件20a-i和另外的保险元件40a-i的不同实施可以在软包电池中以其它有意义的组合方式组合，以便能够实现不同的触发特性。
Claims (14)
1.一种软包电池(10a-i)，其具有至少两个电极(12a、14a)和一个保险装置(16a-i)，所述保险装置具有用于电接触所述电极(12a、14a)中的一个电极的至少一个接触元件(18a-i)和用于短路保险的至少一个保险元件(20a-i)，其中，所述保险元件(20a-i)设置为用于将所述接触元件(18a-i)的至少两个子区段(22a-i、24a-i)相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以便中断电流，其特征在于，所述接触元件(18a-i)在所述保险元件(20a-i)的区域中具有变细部(26a-i)。
2.根据权利要求1所述的软包电池(10a-i)，其特征在于，所述保险元件(20a-i)与所述接触元件(18a-i)一体地构造。
3.根据权利要求2所述的软包电池(10a-f)，其特征在于，所述保险元件(20a-f)与所述接触元件(18a-f)一件式地构造。
4.根据前述权利要求中任一项所述的软包电池(10a-h)，其特征在于，所述保险元件(20a-h)构造为熔化保险装置。
5.至少根据权利要求1前序部分所述的并且尤其根据前述权利要求中任一项所述的软包电池(10h；10i)，其特征在于，所述保险元件(20h；20i)具有涂层(28h；28i)、尤其是金属涂层，所述涂层具有至少一个反应层(30h；30i)，所述反应层设置为用于在短路的情况下与所述接触元件(18h；18i)发生反应并且改变该接触元件的物理特性，以便引起所述子区段(22h，24h；22i，24i)的分离。
6.根据权利要求5所述的软包电池(10i)，其特征在于，所述保险元件(20i)具有多重涂层(32i)，所述多重涂层包括至少一个反应层(30i)和至少一个中间层(34i)，所述中间层布置在所述接触元件(18i)和所述反应层(30i)之间。
7.根据权利要求6所述的软包电池(10i)，其特征在于，所述反应层(30i)和所述中间层(34i)由不同材料构成。
8.根据权利要求6或7所述的软包电池(10i)，其特征在于，所述中间层(34i)在短路的情况下设置为用于通过改变至少一个特性建立所述反应层(30i)和所述接触元件(18i)之间的接触，以便引起所述子区段(22i，24i)的分离。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的软包电池(10i)，其特征在于，所述中间层(34i)由低熔点的防扩散的材料、尤其是聚合物构成。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的软包电池(10h；10i)，其特征在于，所述反应层(30i)具有镓。
11.根据前述权利要求中任一项所述的软包电池(10g)，其特征在于，所述保险元件(20g)具有钎焊连接点(36g)，所述钎焊连接点将所述接触元件(18g)的子区段(22g，24g)相互连接，并且，在短路的情况下该钎焊连接点的熔点被超过，以便将所述子区段(22g，24g)彼此分离。
12.根据权利要求11所述的软包电池(10g)，其特征在于，所述子区段(22g，24g)在机械预紧下通过所述钎焊连接点(36g)相互连接。
13.根据前述权利要求中任一项所述的软包电池(10a-i)，其特征在于，所述保险装置(16a-i)具有用于接触所述电极(12a，14a)中的另一电极(14a)的另外的接触元件(38a-i)和具有另外的保险元件(40a-i)，其中，所述另外的保险元件(40a-i)设置为用于将所述另外的接触元件(38a-i)的至少两个另外的子区段(42a-i，44a-i)相互连接并且在短路的情况下彼此分离，并且其中，所述保险元件(20a-i)和所述另外的保险元件(40a-i)具有不同的触发特性。
14.一种蓄电池组(50a)、尤其是可更换蓄电池组，具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的软包电池(10a-i)。
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