具有帶粘接的封閉塞的殼體蓋板的電池單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電池單元，尤其是鋰離子電池單元。本發(fā)明還涉及一種具有這種電池單元的機動車。
【背景技術(shù)】
[0002]電池單元，有時也叫做蓄電池單元，用于化學(xué)地存儲可供使用的電能。如今已經(jīng)使用電池單元用于大量移動設(shè)備的能量供給。電池單元未來應(yīng)該主要用于陸上和水上的移動的電動運輸工具或混合動力運輸工具的能量供給，或用于固定地中間存儲來自可選的能源的電能。
[0003]為此大多情況下將大量的電池單元組合成電池組。為了在此情況下盡可能高效地利用可供使用的組容積，尤其針對這種目的使用具有棱柱形的、例如立方體形狀的電池單
J L.ο
[0004]由于其可能較高的能量密度、熱穩(wěn)定性以及缺少的記憶效應(yīng)，對于要求嚴格的應(yīng)用，例如用于機動車的存儲器解決方案，大多采用一種鋰離子蓄電池技術(shù)，其由于未來電動交通的高經(jīng)濟重要性目前正在緊鑼密鼓地改進。
[0005]已經(jīng)存在不同類型的電池單元，尤其是鋰離子電池單元，以及尤其是具有棱柱形形狀的電池單元。
[0006]當然，這種傳統(tǒng)的電池單元大多具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其中，為了組裝整個電池單元使用大量的不同的零件。尤其在組裝零件時使用昂貴的制造工藝，例如焊接工藝，其不僅成本尚而且能耗尚。所有這些會導(dǎo)致在制造電池單兀時的提尚的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]借助于本發(fā)明的實施方式可以尤其減小用于組裝電池單元的費用且因此減小了與此相連的成本。
[0008]提出一種電池單元、尤其鋰離子電池單元，其具有至少一個卷繞元件、一電解質(zhì)、兩個集電器和一殼體。所述卷繞元件由卷繞的堆疊件構(gòu)成，該堆疊件由一以陽極材料覆層的例如由銅制成的第一箔、一以陰極材料覆層的、例如由鋁制成的第二箔以及兩個用作隔膜的塑料膜形成。所述集電器中的一個與所述卷繞元件的第一箔導(dǎo)電連接，例如焊接。第二集電器與所述卷繞元件的第二箔導(dǎo)電連接。所述殼體具有一金屬性的容器和一主要為金屬性的蓋組件。所述容器具有一開口，通過該開口，所述卷繞元件和所述兩個集電器能夠在制造電池單元期間被置入到殼體中。所述蓋組件構(gòu)造用于氣密地且壓力密封地關(guān)閉所述容器的開口。為此，所述蓋組件尤其具有一蓋板，其可以很大程度地封閉容器中的開口并且其可以用于將殼體與容器例如通過焊縫來嚴密地封閉。所述蓋板尤其具有一填入開口，通過該填入開口，可以將電解質(zhì)填入到殼體中。所提出的電池單元的特征在于，所述填入開口利用一封閉塞來封閉，其中，所述封閉塞借助于粘接劑保持在填入開口中并且一密封組件防止了填入到殼體中的電解質(zhì)與粘接劑接觸。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的電池單元的實施方式主要基于下列知識和想法:
在組裝電池單元時通常首先將卷繞元件與裝配在其中的集電器裝配到殼體的還在上部敞開的容器中且之后借助于蓋組件嚴密地封閉容器的開口。在裝配蓋組件時首先將蓋板與容器連接，例如通過焊接。然后通過設(shè)置在蓋板中的填入開口將電解質(zhì)填入到容器中，從而電解質(zhì)可以潤濕容納在容器中的卷繞元件。接下來必須將填入開口嚴密地密封并且耐受電解質(zhì)地封閉。
[0010]為此，在傳統(tǒng)的電池單元中將一金屬球擠壓到填入開口上并且與填入開口的邊緣焊接。當然焊接過程顯示為一耗費的工作程序且尤其會需要昂貴的焊接機器人。此外，在焊接時施加熱負載。
[0011 ] 因此提出，在不使用焊接過程的情況下封閉所述填入開口。為此將一合適地成形的封閉塞插入到填入開口中。在所述封閉塞與一鄰接的、所述蓋板的表面之間在所述填入開口的區(qū)域中設(shè)置一粘接劑。該粘接劑在其硬化后負責(zé)將封閉塞機械地保持在所述填入開口中。該粘接劑在此以如下方式將所述封閉塞牢固地固定在所述填入開口以內(nèi)，使得即使在電池單元殼體以內(nèi)的例如高于6000hPa的提高的內(nèi)壓的情況下也不存在所述封閉塞從所述填入開口中松脫的危險。
[0012]但要注意的是，大多數(shù)粘接劑被填入到殼體中的電解質(zhì)化學(xué)腐蝕。因此補充設(shè)置，所述電池單元具有一附加的密封組件，其防止粘接劑與電解質(zhì)接觸。
[0013]該密封組件可以在此情況下以不同的方式實現(xiàn)。
[0014]為了能夠?qū)崿F(xiàn)在蓋板和封閉塞之間的足夠穩(wěn)固的粘接連接，所述蓋板在所述填入開口處可以具有一伸入到殼體中的伸出部分并且所述封閉塞被插入到該伸出部分中，其中，所述封閉塞在一殼面的第一部分區(qū)域處可以與所述伸出部分的內(nèi)表面粘接。由此得到了在封閉塞和蓋板之間的大面積的粘接。
[0015]為了可靠地防止該粘接受到電解質(zhì)的腐蝕，所述封閉塞可以在第二部分區(qū)域中具有一密封隆起部，該第二部分區(qū)域相比于所述殼面的與所述伸出部分的內(nèi)表面粘接的第一部分區(qū)域而言布置得更靠近電池單元的殼體的內(nèi)部。所述密封隆起部可以例如環(huán)形地包圍所述封閉塞并且負責(zé)所述封閉塞與在所述填入開口的區(qū)域中所述蓋板的伸出部分的一處于更靠內(nèi)的區(qū)域之間的可靠的密封。
[0016]該密封組件、尤其之前描述的密封隆起部，可以實施有一耐受電解質(zhì)的彈性體。這種彈性體可以例如含有含氟聚合物。例如由DuPont公司銷售的耐受許多電解質(zhì)的彈性體，尤其產(chǎn)品名稱為Viton?，有時具有添加物FKM。
[0017]在一種替選的設(shè)計方案中，可以通過如下方式產(chǎn)生一種密封組件，在填入開口的區(qū)域中設(shè)置在蓋板處的伸出部分的下端部以如下方式朝開口的中心彎曲，使得該下端部與所述封閉塞在第二部分區(qū)域中接觸，該第二部分區(qū)域相比于所述殼面的與所述伸出部分的內(nèi)表面粘接的第一部分區(qū)域而言布置得更靠近殼體的內(nèi)部。所述伸出部分的下端部可以在此例如形成一尖銳的棱邊，其緊密地貼靠在容納在所述伸出部分中的封閉塞的殼面上且由此防止電解質(zhì)到達布置在其上方的粘接處。
[0018]所述封閉塞可以在其下端部處在所述第二部分區(qū)域以下具有一插入斜坡。該插入斜坡可以在所述封閉塞的下端部處形成一向下變細的區(qū)域，借助于該區(qū)域，在將封閉塞插入到伸出部分中時，可以將伸出部分的向內(nèi)彎曲的區(qū)域逐漸地向外擠壓。所述伸出部分的向內(nèi)彎曲的區(qū)域的橫截面可以略微小于所述封閉塞在所述第二部分區(qū)域中的橫截面，因此該向內(nèi)彎曲的區(qū)域可以通過所述插入斜坡而擴展，從而其在機械應(yīng)力下密封地貼靠在所述封閉塞的殼面上。
[0019]不僅所述填入開口而且所述封閉塞可以具有圓形的橫截面，其中，所述封閉塞之后可以至少區(qū)域式地圓柱形地構(gòu)造。由于旋轉(zhuǎn)對稱性，這種填入開口和封閉塞可以簡單地制造。
[0020]所述封閉塞可以在殼體之外具有一橫向地超出所述開口的凸緣部。該凸緣部可以在將封閉塞插入到填入開口中時用作機械止擋，用以防止封閉塞過深地插入到填入開口中或者甚至穿過填入開口移入到電池單元的內(nèi)部中。
[0021]用于粘接所述封閉塞與所述蓋板所使用的粘接劑可以是微囊的粘接劑。這種微囊的粘接劑包括微小的以粘接物質(zhì)填充的膠囊。微囊的粘接劑可以在安裝電池單元之前就已經(jīng)涂覆到封閉塞和/或蓋板處的待粘接的表面上。在將封閉塞配合準確地裝入到填入開口中時，微囊被破壞，從而粘接劑被釋放且在硬化后將待粘接的表面機械穩(wěn)固地連接起來。微囊的粘接劑例如也用于防止螺旋連接部的自主的轉(zhuǎn)松。微囊的粘接劑的一個例子以商標Loctite?進行銷售。
[0022]所描述的電池單元的可能的特征以及電池單元的部件的設(shè)計方案、尤其蓋板和封閉塞的設(shè)計方案尤其適合于在如下的電池單元中使用，這些電池單元的殼體具有棱柱形的形狀。
[0023]要指出的是，根據(jù)本發(fā)明的電池單元的可能的特征和優(yōu)點在此參照不同的實施方式進行描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，單個的特征可以以適當?shù)姆绞较嗷ソM合或替換，以便以這種方式實現(xiàn)其它的實施方式和可能的協(xié)同效應(yīng)。
【附圖說明】
[0024]下面參照附圖描述本發(fā)明的實施方式，其中，說明書和附圖不解釋為限制本發(fā)明。
[0025]圖1示出了一鋰離子電池單元的分解示圖；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的用于一電池單元的插入到蓋板的填入開口中的封閉塞的橫截面；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式的用于一電池單元的插入到蓋板的填入開口中的封閉塞的橫截面；
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式的具有一電池的機動車。
[0026]附圖僅是示意性的并且不是按照比例繪制的。相同的附圖標記在附圖中表示相同的或相同作用的特征。
【具體實施方式】
[0027]圖1示出了一常規(guī)的鋰離子電池單元的分解示圖?？梢?，該電池單元由大量單個的部件組成。這里僅描述針對理解本發(fā)明的實施方式所需的構(gòu)件和它們的特征，對于所述電池單元的其余構(gòu)件不作描述。
[0028]電池單元I具有至少一個卷繞元件3，其具有一卷繞的堆疊件5，該堆疊件由一以陽極材料覆層的銅箔和一以陰極材料覆層的鋁箔以及位于它們之間的塑料膜制成，所述塑料膜用作隔膜。
[0029]為了電接觸，所述銅箔和所述鋁箔沿著卷繞軸向在相反的方向上略微錯開地相互堆疊，從而所述銅箔在一個窄側(cè)并且所述鋁箔在對置的窄側(cè)很小地超出所述卷繞元件的相應(yīng)的邊緣。在所述銅箔的超出區(qū)域4處焊接一由銅制成的集電器7，