DE202022100068U1 - Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung - Google Patents

Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung Download PDF

Info

Publication number
DE202022100068U1
DE202022100068U1 DE202022100068.9U DE202022100068U DE202022100068U1 DE 202022100068 U1 DE202022100068 U1 DE 202022100068U1 DE 202022100068 U DE202022100068 U DE 202022100068U DE 202022100068 U1 DE202022100068 U1 DE 202022100068U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
battery
metal case
electrode
metal
battery device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202022100068.9U
Other languages
English (en)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prologium Holding Inc
Prologium Technology Co Ltd
Original Assignee
Prologium Holding Inc
Prologium Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Prologium Holding Inc, Prologium Technology Co Ltd filed Critical Prologium Holding Inc
Publication of DE202022100068U1 publication Critical patent/DE202022100068U1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0436—Small-sized flat cells or batteries for portable equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0422—Cells or battery with cylindrical casing
    • H01M10/0427—Button cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235—Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/425—Structural combination with electronic components, e.g. electronic circuits integrated to the outside of the casing
    • H01M10/4257—Smart batteries, e.g. electronic circuits inside the housing of the cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/654—Means for temperature control structurally associated with the cells located inside the innermost case of the cells, e.g. mandrels, electrodes or electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/109—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure of button or coin shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116—Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117—Inorganic material
    • H01M50/119—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147—Lids or covers
    • H01M50/155—Lids or covers characterised by the material
    • H01M50/157—Inorganic material
    • H01M50/159—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/184—Sealing members characterised by their shape or structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/186—Sealing members characterised by the disposition of the sealing members
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183—Sealing members
    • H01M50/19—Sealing members characterised by the material
    • H01M50/191—Inorganic material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531—Electrode connections inside a battery casing
    • H01M50/533—Electrode connections inside a battery casing characterised by the shape of the leads or tabs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/569—Constructional details of current conducting connections for detecting conditions inside cells or batteries, e.g. details of voltage sensing terminals

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Battery Mounting, Suspending (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

Eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung, umfassend
eine Batteriezelle, die durch eine Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Reihen-Parallel-Schaltung mehrerer gestapelter Batterieeinheiten gebildet ist, wobei jede Batterieeinheit Folgendes umfasst:
zwei Elektrodenkollektorschichten, die parallel zueinander angeordnet sind; und
ein elektrochemisches System, das zwischen den beiden Elektrodenkollektorschichten angeordnet ist und Folgendes umfasst:
zwei Aktivmaterialschichten, die separat angeordnet und jeweils in Kontakt mit der entsprechenden Elektrodenkollektorschicht stehen; und
eine Trennschicht, die zwischen den beiden Aktivmaterialschichten angeordnet ist; und
einen Rahmenkleber, der zwischen den beiden ebenen Elektrodenkollektorschichten und um das elektrochemische System herum angeordnet ist;
ein Metallgehäuse, in dem die Batteriezelle eingekapselt ist, wobei zur Bildung einer elektrischen Verbindung die Batteriezelle direkt in Kontakt mit dem Metallgehäuse steht;
ein Leiterplattenmodul, das im Metallgehäuse und nahe der Batteriezelle angeordnet ist; und
mehrere Überwachungsanschlüsse, die an den entsprechenden Batterieeinheiten der Batteriezelle angeordnet und elektrisch mit dem Leiterplattenmodul verbunden sind, um den Überwachungszustand an das Leiterplattenmodul zu übertragen.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Batterievorrichtung und insbesondere eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse, bei der eine Batteriezelle aus vollständig und einzeln eingekapselten Batterieeinheiten besteht und gleichzeitig jede Batterieeinheit unabhängig überwacht wird.
  • Stand der Technik
  • Um eine ausreichende Kapazität und Spannung für die Anwendung auf verschiedenen Gebieten zu erreichen, sind bei vorhandenen Batterievorrichtungen in der Regel die vertikal gestapelten Batteriezellen durch eine Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Reihen-Parallel-Schaltung mehrerer Batterieeinheiten gebildet, um genügend Leistung und Spannung für die spätere Anwendung in verschiedenen Bereichen zu gewährleisten.
  • Das Patent CN110447142 offenbart eine knopfartige Sekundärbatterie, bei der eine Batteriezelle durch Stapelung mehrerer Batterieeinheiten in Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Reihen-Parallel-Schaltung gebildet ist, um die Energiedichte pro Volumeneinheit zu erhöhen. Allerdings ist es bauartbedingt nicht möglich, den Status der im Gehäuse gestapelten Batteriezellen zu erfassen und zu überwachen. Dies stellt ein großes Sicherheitsproblem für die mehreren im Gehäuse eingekapselten
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das oben erwähnte Problem zu lösen und eine neuartige Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung bereitzustellen.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung bereitzustellen, bei der eine Batteriezelle durch Stapelung kompletter, eigenständiger Module der Batterieeinheiten gebildet ist, wobei zur Bildung einer elektrischen Verbindung die Batteriezelle in direktem Kontakt mit einem Metallgehäuse steht, um den Strompfad der Batteriezelle zu maximieren.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung bereitzustellen, bei der jede Batterieeinheit mit einem Überwachungsanschluss versehen und ein Leiterplattenmodul im Metallgehäuse angeordnet ist, um eine elektrische Überwachung jeder Batterieeinheit durchführen zu können und somit eine Überladung und Tiefentladung der Batterie zu vermeiden und die Sicherheit zu erhöhen.
  • Die vorliegende Erfindung stellt eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung bereit, die eine Batteriezelle, ein Metallgehäuse, ein Leiterplattenmodul und mehrere Überwachungsanschlüsse umfasst, wobei die Batteriezelle durch eine Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Reihen-Parallel-Schaltung mehrerer gestapelter Batterieeinheiten gebildet ist und dabei jede Batterieeinheit ein eigenständiges und komplettes Modul ist, wobei das Metallgehäuse die Batteriezelle einkapselt und direkt mit den äußersten Elektrodenkollektorschichten der Batteriezelle verbunden ist, wodurch der Strompfad der Batteriezelle maximiert wird. Gleichzeitig ist jede Batterieeinheit mit einem Überwachungsanschluss versehen und ein Leiterplattenmodul im Metallgehäuse angeordnet, um die Signale der Überwachungsanschlüsse zu empfangen, zu integrieren und nach außen auszugeben und eine elektrische Überwachung jeder Batterieeinheit durchzuführen und somit eine Überladung und Tiefentladung der Batterie zu vermeiden und die Sicherheit zu erhöhen.
  • Ferner kann ein Wärmeableitungsmittel oder ein Flammschutzmittel zwischen Batteriezelle und Metallgehäuse gefüllt werden, um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern, die Batterieleistung aufrechtzuerhalten und die Sicherheit der Batterievorrichtung zu erhöhen.
  • Zum besseren Verständnis der Aufgaben, des technischen Inhalts, der Merkmale und der vorteilhaften Effekte der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend konkrete Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1A und 1B zeigen schematische Ansichten der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 2A zeigt eine schematische Ansicht einer Batterieeinheit der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 2B zeigt eine schematische Ansicht einer Batterieeinheit eines weiteren Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 2C zeigt eine schematische Explosionsansicht einer Batterieeinheit der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 3A zeigt eine schematische Ansicht der Reihenschaltung der Batteriezelle der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 3B zeigt eine schematische Ansicht der Parallelschaltung der Batteriezelle der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 3C zeigt eine schematische Ansicht der Reihen-Parallel-Schaltung der Batteriezelle der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung;
    • 4A und 4B zeigen schematische Schnittansichten der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Um die Vorteile, den Geist und die Merkmale der vorliegenden Erfindung verständlicher zu machen, werden nachfolgend die Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detailliert beschrieben. Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf bestimmte Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf bestimmte Zeichnungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern nur durch die Ansprüche. Diese Ausführungsbeispiele werden nur bereitgestellt, um die vorliegende Offenbarung tiefer und leichter verständlich zu machen.
  • Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „einer,“ „eine“, „eines“ und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst. Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z. B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
  • Eine Bezugnahme in dieser gesamten Spezifikation auf „eine einzige Ausführungsform“ oder „eine beliebige Ausführungsform“ bedeutet, dass eine im Zusammenhang mit der Ausführungsform beschriebene Funktion, Struktur oder Eigenschaft in mindestens einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthalten ist. Somit beziehen sich die Ausdrücke „in einer einzigen Ausführungsform“ oder „in einer beliebigen Ausführungsform“ an verschiedenen Stellen dieser Spezifikation nicht unbedingt alle auf dieselbe Ausführungsform, sondern können sich auf verschiedene Ausführungsformen beziehen. Ferner können die einzelnen Funktionen, Strukturen oder Eigenschaften, wie eine Person mit durchschnittlicher Fachkenntnis dieser Offenlegung entnehmen kann, in geeigneter Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert sein.
  • Bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist darauf hinzuweisen, dass die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und „angeordnet“ weit gefasst zu verstehen sind. Beispielsweise kann es sich um eine mechanische oder eine elektrische Verbindung handeln, oder es kann sich um eine interne Verbindung zwischen zwei Komponenten handeln, die direkt oder über ein Zwischenmedium verbunden sein können. Die spezifischen Bedeutungen der obigen Begriffe in der vorliegenden Erfindung sind je nach spezifischer Situation dem Fachmann verständlich.
  • Es wird auf die 1A und 1B Bezug genommen. Bei der erfindungsgemäßen Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung wird eine Batteriezelle 40 durch ein Metallgehäuse 30 aufgenommen und eingekapselt. Daher erfolgt die Beschreibung zunächst in Bezug auf den Teil einer Batterieeinheit 20. Es wird auf die 2A und 2C Bezug genommen. In der vorliegenden Erfindung umfasst eine Batterieeinheit 20 zwei Elektrodenkollektorschichten 24, 25, ein elektrochemisches System 201 und einen Rahmenkleber 26, wobei das elektrochemische System 201 eine Trennschicht 21, zwei Aktivmaterialschichten 22, 23 und ein darin imprägniertes oder gemischtes Elektrolytsystem umfasst. Als Material für die Trennschicht 21 kann ein Polymermaterial, Keramikmaterial oder Glasfasermaterial gewählt werden. Die Trennschicht weist Mikrolöcher auf, durch die Ionen passieren können. Die Mikrolöcher können in Form von Durchgangslöchern oder verwinkelten Löchern (nicht linear und durchgängig) vorliegen, oder zur Schaffung von Mikrolöchern können sogar direkt poröse Materialien verwendet werden. Wenn für das Keramikmaterial ein Isoliermaterial gewählt wird, kann es aus Materialien im Mikro- und Nanobereich wie Titandioxid (TiO2), Aluminium(I)-oxid (Al2O3), Siliziumdioxid (SiO2) usw. oder aus alkylierten Keramikpartikeln bestehen. Für das Keramikmaterial können auch oxidische Festelektrolyte wie Lithium-Lanthan-Zirkonoxid (lithium lanthanum zirconium oxide; Li7La3Zr2O12; LLZO), Lithiumaluminiumtitanphosphat (LATP) und dergleichen gewählt werden. Ferner kann das Keramikmaterial eine Mischung aus isolierendem Keramikmaterial und oxidischem Festelektrolyt sein. Die Trennschicht kann ferner einen Polymerkleber wie Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylidenfluorid-Hexafluorpropylen-Copolymer (PVDF-HFP), Polytetrafluorethylen (PTFE), Acrylsäurekleber (acrylic acid glue), Epoxidharz, Polyethylenoxid (PEO), Polyacrylnitril (PAN) und Polyimid (PI) umfassen.
  • Das Elektrolytsystem ist in die Aktivmaterialschichten 22, 23 imprägniert und kann ein flüssiger, kolloidaler, fester Elektrolyt oder ein aus einer beliebigen Kombination davon gemischter Elektrolyt sein. Die Aktivmaterialschichten 22, 23 sind durch die dazwischen liegende Trennschicht 21 getrennt, um ein elektrochemisches System 201 zu bilden. Durch ihre Aktivmaterialien können sie chemische Energie in elektrische Energie (Stromversorgung) umwandeln oder elektrische Energie in chemische Energie umwandeln und im System speichern (Laden), um gleichzeitig Ionenleitung und Ionenwanderung zu erreichen. Die erzeugten Elektronen können direkt aus den Elektrodenkollektorschichten 24, 25 herausgeführt werden. Die Materialien der Elektrodenkollektorschichten 24, 25 sind üblicherweise Kupfer und Aluminium. Selbstverständlich können die Materialien dieser auch andere Metalle wie Nickel, Zinn, Silber und Gold oder Metalllegierungen sein.
  • Das Material des Rahmenklebers 26 kann Epoxidharz, Polyethylen, Polypropylen, Polyurethan, thermoplastisches Polyimid, Silikonharz, Acrylharz, Kieselgel oder UV-härtender Kleber sein. Der Rahmenkleber ist am Umfang der beiden Elektrodenkollektorschichten 24, 25 angeordnet und umgibt das elektrochemische System 201 (die Aktivmaterialschichten 22, 23 und die dazwischen liegende Trennschicht 21) und dient gleichzeitig zum Kleben der beiden Elektrodenkollektorschichten 24, 25 und kapselt das Elektrolytsystem zwischen den beiden Elektrodenkollektorschichten 24, 25 ohne Leckage ein und steht nicht mit den Elektrolytsystemen anderer Batterieeinheiten 20 in Verbindung. Daher ist eine Batterieeinheit 20 ein eigenständiges und komplettes Stromversorgungsmodul, das durch direktes Verwenden der beiden Elektrodenkollektorschichten 24, 25 und des Rahmenklebers 26 als Verkapselungsstruktur gebildet wird.
  • Um den Verkapselungseffekt des Rahmenklebers 26 zu verbessern, wenn der Rahmenkleber 26 aus Kieselgel besteht, kann der Rahmenkleber 26 dreischichtig aufgebaut sein. Es wird auf 2B Bezug genommen. Die oberen und unteren Schichten sind modifizierte Kieselgelschichten 261, 262 und die mittlere ist die Kieselgelschicht 263. Die modifizierten Kieselgelschichten 261, 262 auf zwei Seiten werden modifiziert, indem das Zusammensetzungsverhältnis des Additionssilikons und des kondensationsvernetzenden Silikons eingestellt wird oder Additive hinzugefügt werden, um sie zum Verbinden heterogener Materialien (nämlich der Elektrodenkollektorschichten 24, 25 und der dazwischen liegenden Kieselgelschicht 263) geeignet zu machen. Mit diesem Design kann die Haftung zwischen den Grenzflächen verbessert und gleichzeitig die Integrität des Gesamterscheinungsbildes und außerdem die Produktionsausbeute verbessert werden.
  • Nachdem die Batterieeinheiten 20 zu einer Batteriezelle 40 gestapelt wurden, kann das Metallgehäuse 30 zur Verkapselung verwendet werden (siehe 1A). Je nach der Stapelungsart kann sie in Reihenschaltung, Parallelschaltung und Reihen-Parallel-Schaltung unterteilt werden. Es wird zunächst auf 3A Bezug genommen. Mehrere Batterieeinheiten 20 sind in derselben Richtung gestapelt, d. h. die Elektrodenkollektorschichten 24 gleicher Polarität weisen alle nach oben, sodass die untere Elektrodenkollektorschicht 25 in direktem Kontakt mit der Elektrodenkollektorschicht 24 der benachbarten Batterieeinheit 20 steht. Auf diese Weise kann zur Verkapselung eine in Reihe geschaltete Batteriezelle 40 durch sequenzielle elektrische Verbindung der Elektrodenkollektorschichten gebildet sein.
  • Es wird nun auf 3B Bezug genommen. Mehrere Batterieeinheiten 20 sind in entgegengesetzten Richtungen gestapelt. Mit anderen Worten, die Elektrodenkollektorschichten 24, 25 gleicher Polarität stehen nacheinander in Kontakt miteinander. Anschließend sind alle Elektrodenkollektorschichten 24, 25 gleicher Polarität mittels Laschen oder leitfähigen Kontaktanschlüssen miteinander verbunden, um zur Erreichung einer Verkapselung eine parallel geschaltete Batteriezelle 40 zu bilden.
  • Es wird auf 3C Bezug genommen. Wenn es sich um eine Reihen-Parallel-Schaltung handelt, kann diese Reihen-Parallel-Schaltung an die tatsächlichen Nutzungsanforderungen wie Kapazität, Spannung usw. angepasst werden. Die weitere Beschreibung erfolgt nun anhand der Figur. Wie in der Figur gezeigt, werden die Batterieeinheiten 20 zuerst in einer Dreiergruppe parallelgeschaltet, wobei das Parallelschaltungsverfahren das gleiche wie das in 3B ist. Anschließend werden die drei parallelgeschalteten Gruppen in Reihe geschaltet. In ähnlicher Weise ist das Reihenschaltungsverfahren das gleiche wie das in 2. Auf diese Weise kann eine gemischte Art von Reihen-Parallel-Schaltung gebildet werden.
  • Daher können die Verbindungsart (Reihenschaltung, Parallelschaltung und Reihen-Parallel-Schaltung) und die Anzahl der Verbindungen nach Bedarf gewählt werden. Hier wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben. Es wird auf die 4A und 4B Bezug genommen. Das Metallgehäuse 30 umfasst eine obere Metallabdeckung 31, eine untere Metallabdeckung 32 und eine Isolierplatte 33. Die Batteriezelle 40 ist durch die obere Metallabdeckung 31 und die untere Metallabdeckung 32 umschlossen und durch die Isolierplatte 33 isoliert, sodass die obere Metallabdeckung 31 und die untere Metallabdeckung 32 voneinander elektrisch isoliert sind, um zu vermeiden, dass an der oberen Metallabdeckung 31 und der unteren Metallabdeckung 32 durch einen Kontakt ein Kurzschluss verursacht wird. Es sollte hier angemerkt werden, dass die Form des Metallgehäuses 30 nicht auf die in den Figuren gezeigte Form beschränkt ist. Darüber hinaus kann die Isolierplatte 33 aus Kieselgel bestehen, wodurch zusätzlich zum Isoliereffekt ein wasserblockierender Effekt erzielt werden kann.
  • Ferner ist eine erfindungsgemäße Batterieeinheit 20 ein komplettes und eigenständiges Modul, sodass der Raum an der Außenseite der Batterieeinheit 20 (zwischen dieser und dem Metallgehäuse 30) nicht mit Elektrolyt oder anderen organischen Lösungsmitteln gefüllt werden muss. Außerdem befinden sich in der vorliegenden Erfindung die Elektrodenkollektorschichten 24, 25 an den äußersten Seiten der Batterieeinheiten 20, sodass sie zur Bildung einer elektrischen Verbindung direkt mit dem Metallgehäuse 30 (der oberen Metallabdeckung 31 und der unteren Metallabdeckung 32) in Kontakt stehen können, um zur Ausgabe die Elektrizität nach außen zu leiten. Auf diese Weise kann der Strompfad der Batteriezelle 40 maximiert werden, wodurch die herkömmlichen Probleme, die sich aus der Notwendigkeit zusätzlicher Verbindungen oder Zugdrähte ergeben, gelöst werden.
  • Es wird auf die 4A und 4B Bezug genommen. Jede Batterieeinheit 20 ist mit einem Überwachungsanschluss 50 versehen. In der Regel ist zur Überwachung des Leistungszustands ein jeweiliger Überwachungsanschluss 50 elektrisch mit der entsprechenden Batterieeinheit 20 verbunden. Gleichzeitig sind die Überwachungsanschlüsse 50 elektrisch mit dem im Metallgehäuse 30 angeordneten Leiterplattenmodul 34 verbunden, um Erfassungs- und Überwachungssignale an das Leiterplattenmodul übertragen zu können. Der am Metallgehäuse 30 angebrachte Hauptüberwachungsport 35 ist ebenfalls elektrisch mit dem Leiterplattenmodul 34 verbunden, um die Erfassungs- und Überwachungssignale für jede Batterieeinheit 20 zu empfangen und auszugeben und somit eine systematische Überwachung bereitzustellen, wodurch die elektrische Überwachung jeder Batterieeinheit 20 durchgeführt werden kann, um eine Überladung und Tiefentladung der Batterie zu vermeiden und die Sicherheit zu erhöhen. Um das Leiterplattenmodul 34 und den Hauptüberwachungsport 35 zu schützen, kann ferner eine Seite des Metallgehäuses 30 mit einer Stützseitenplatte versehen sein, um eine zusätzliche Unterstützung zum Stützen des Leiterplattenmoduls 34 und des Hauptüberwachungsports 35 bereitzustellen.
  • Ferner kann ein Rückschlagventil 37 am Metallgehäuse 30 angeordnet sein, das mit dem Inneren des Metallgehäuses 30 durchgängig verbunden ist und mit dem eine Vakuumerzeugung erreicht werden kann, um Sauerstoff und Feuchtigkeit fernzuhalten. Gleichzeitig kann ein Wärmeableitungsmittel oder ein Flammschutzmittel in das Metallgehäuse 30, genauer gesagt zwischen Metallgehäuse 30 und Batteriezelle 40, gefüllt werden, um die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern, die Batterieleistung aufrechtzuerhalten und die Sicherheit der Batterievorrichtung zu erhöhen.
  • Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung bereit, bei der eine Batteriezelle durch eine Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Reihen-Parallel-Schaltung der eigenständigen und kompletten Module der Batterieeinheiten gebildet und von einem Metallgehäuse eingekapselt ist, wobei zur Bildung einer elektrischen Verbindung die Batteriezelle über ihre äußersten Elektrodenkollektorschichten direkt in Kontakt mit dem Metallgehäuse steht. Somit fungiert die Batteriezelle direkt als Gesamtelektrode (positiver Elektrodenanschluss und negativer Elektrodenanschluss) des Batteriemoduls. Daher kann das Ziel der Maximierung des Strompfads erreicht werden. Darüber hinaus ist ein Leiterplattenmodul im Metallgehäuse vorgesehen und jede Batterieeinheit mit einem elektrisch mit dem Leiterplattenmodul verbundenen Überwachungsanschluss versehen, wodurch die elektrische Überwachung jeder Batterieeinheit durchgeführt werden kann, um eine Überladung und Tiefentladung der Batterie zu vermeiden und die Sicherheit zu erhöhen.
  • Die vorstehende Beschreibung stellt nur bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dar und soll nicht die Schutzansprüche beschränken. Alle gleichwertigen Änderungen und Modifikationen, die gemäß der Beschreibung und den Zeichnungen der Erfindung von einem Fachmann auf diesem Gebiet vorgenommen werden können, fallen in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
  • Bezugszeichenliste
    • 20
    Batterieeinheit
    201
    elektrochemisches System
    21
    Trennschicht
    22, 23
    Aktivmaterialschicht
    24, 25
    Elektrodenkollektorschicht
    26
    Rahmenkleber
    261
    modifizierte Kieselgelschicht
    262
    modifizierte Kieselgelschicht
    263
    Kieselgelschicht
    30
    Metallgehäuse
    31
    obere Metallabdeckung
    32
    untere Metallabdeckung
    33
    Isolierplatte
    34
    Leiterplattenmodul
    35
    Hauptüberwachungsport
    36
    Stützseitenplatte
    37
    Rückschlagventil
    40
    Batteriezelle
    50
    Überwachungsanschluss
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • CN 110447142 [0003]

Claims (10)

  1. Eine Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung, umfassend eine Batteriezelle, die durch eine Reihenschaltung, Parallelschaltung oder Reihen-Parallel-Schaltung mehrerer gestapelter Batterieeinheiten gebildet ist, wobei jede Batterieeinheit Folgendes umfasst: zwei Elektrodenkollektorschichten, die parallel zueinander angeordnet sind; und ein elektrochemisches System, das zwischen den beiden Elektrodenkollektorschichten angeordnet ist und Folgendes umfasst: zwei Aktivmaterialschichten, die separat angeordnet und jeweils in Kontakt mit der entsprechenden Elektrodenkollektorschicht stehen; und eine Trennschicht, die zwischen den beiden Aktivmaterialschichten angeordnet ist; und einen Rahmenkleber, der zwischen den beiden ebenen Elektrodenkollektorschichten und um das elektrochemische System herum angeordnet ist; ein Metallgehäuse, in dem die Batteriezelle eingekapselt ist, wobei zur Bildung einer elektrischen Verbindung die Batteriezelle direkt in Kontakt mit dem Metallgehäuse steht; ein Leiterplattenmodul, das im Metallgehäuse und nahe der Batteriezelle angeordnet ist; und mehrere Überwachungsanschlüsse, die an den entsprechenden Batterieeinheiten der Batteriezelle angeordnet und elektrisch mit dem Leiterplattenmodul verbunden sind, um den Überwachungszustand an das Leiterplattenmodul zu übertragen.
  2. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, bei der die Aktivmaterialschichten in ein Elektrolytsystem imprägniert sind, wobei das Elektrolytsystem ein flüssiger, kolloidaler, fester Elektrolyt oder ein aus einer beliebigen Kombination davon gemischter Elektrolyt ist.
  3. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 2, bei der die Elektrolytsysteme des elektrochemischen Systems nicht miteinander kommunizieren und bei den benachbarten elektrochemischen Systemen nur ein Ladungstransfer stattfindet, es aber zu keiner elektrochemischen Reaktion kommt.
  4. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, bei der zur Bildung einer Reihenschaltung die Batterieeinheiten mittels der Elektrodenkollektorschichten unterschiedlicher Polarität in direktem Kontakt miteinander stehen.
  5. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, bei der zur Bildung einer Parallelschaltung die Batterieeinheiten mittels der Elektrodenkollektorschichten gleicher Polarität in direktem Kontakt miteinander stehen.
  6. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, bei der der Rahmenkleber eine Kieselgelschicht und zwei auf zwei Seiten der Kieselgelschicht befindliche modifizierte Kieselgelschichten umfasst.
  7. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, bei der das Metallgehäuse mit einem Wärmeableitungsmittel oder einem Flammschutzmittel gefüllt ist.
  8. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, bei der das Metallgehäuse ferner eine obere Metallabdeckung, eine untere Metallabdeckung und eine Isolierplatte umfasst.
  9. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, wobei diese ferner einen Hauptüberwachungsport umfasst, der elektrisch mit dem Leiterplattenmodul verbunden ist.
  10. Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung nach Anspruch 1, wobei diese ferner eine Stützseitenplatte umfasst.
DE202022100068.9U 2021-03-18 2022-01-04 Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung Active DE202022100068U1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW110202881U TWM615113U (zh) 2021-03-18 2021-03-18 具獨立監控之金屬殼式電池裝置
TW110202881 2021-03-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202022100068U1 true DE202022100068U1 (de) 2022-04-05

Family

ID=78285440

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202022100068.9U Active DE202022100068U1 (de) 2021-03-18 2022-01-04 Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP3237011U (de)
KR (1) KR20220002303U (de)
DE (1) DE202022100068U1 (de)
TW (1) TWM615113U (de)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110447142A (zh) 2017-03-24 2019-11-12 株式会社村田制作所 二次电池

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110447142A (zh) 2017-03-24 2019-11-12 株式会社村田制作所 二次电池

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220002303U (ko) 2022-09-27
JP3237011U (ja) 2022-04-05
TWM615113U (zh) 2021-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2596540B1 (de) Batterie mit quaderförmigen zellen welche eine bipolare elektrode enthalten
EP1194976B1 (de) Batterie in bipolarer stapelbauweise sowie verfahren zu deren herstellung
DE102019114726A1 (de) Kondensatorunterstützte festkörperbatterie
DE102005017682A1 (de) Galvanisches Element
DE102014207403A1 (de) Batterieeinheit mit einer Aufnahmeeinrichtung und einer Mehrzahl von elektrochemischen Zellen sowie Batteriemodul mit einer Mehrzahl von solchen Batterieeinheiten
EP2248217A1 (de) Dreidimensionale mikrobatterie und verfahren zu deren herstellung
DE202022100065U1 (de) Knopfzellenbatterie-ähnliches Modul und Batterievorrichtung hierfür
DE102009057368A1 (de) Elektrochemischer Energiespeicher und Anordnung einer Mehrzahl solcher elektrochemischen Energiespeicher
DE102016204372A1 (de) Energiespeichereinrichtung
DE202010000418U1 (de) Batterie mit einem Stapel aus Flachzellen, Rahmen zur Halterung einer Flachzelle und Fahrzeug mit einer solchen Batterie
EP2777087A2 (de) Träger für eine elektrische schaltung mit einem integrierten energiespeicher
DE102016213142A1 (de) Batteriezelle, Batteriemodul und Verfahren zur Herstellung
DE112013005053T5 (de) Energiespeicherungsmodul und Energiespeicherungsvorrichtung
DE102015202338A1 (de) Design für Feststoffzellen
DE1496362A1 (de) Spiralfoermige Batteriezelle
DE102019116701A1 (de) Batteriezelle mit einer vielzahl von elektroden und batteriemodul mit einer solchen batteriezelle
WO2018219783A1 (de) Energiespeicher
DE202022100068U1 (de) Batterievorrichtung im Metallgehäuse mit unabhängiger Überwachung
DE102013220171A1 (de) Batteriezelle und Herstellungsverfahren für diese, sowie Batterie
DE102016212732A1 (de) Batteriemodul mit einem Festkörperzellenstapel
DE102007004914A1 (de) Schaltanordnung
KR20140058508A (ko) 리튬 축전지
DE202021100959U1 (de) Multiaxiales Stromversorgungssystem
DE102012221682A1 (de) Batteriemodul mit verlustarmer Zellverbindung zwischen Batteriezellen
DE202022100058U1 (de) Parallel geschaltete Batteriezelle mit wärmeableitendem, elektrisch leitfähigem Kontaktanschluss

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification