專利名稱：具有外殼Ⅱ的原電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電池組的原電池。將結(jié)合用于給機(jī)動(dòng)車(KFZ)驅(qū)動(dòng)裝置供電的鋰離子電池來(lái)描述本發(fā)明。要指出的是，本發(fā)明也能夠不依賴于原電池的化學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)或不依賴于接受供電的驅(qū)動(dòng)裝置的類型來(lái)使用。
背景技術(shù)：
從現(xiàn)有技術(shù)中可知，電池具有多個(gè)用于機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置供電的原電池。在一個(gè)這樣的電池工作期間，在原電池中還會(huì)發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)。該不可逆的反應(yīng)導(dǎo)致原電池的充電容量降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于獲得更多次充電周期的電池中原電池的充電容量。本發(fā)明的目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)本發(fā)明特別是基本上為棱柱狀結(jié)構(gòu)的原電池具有至少第一電極堆疊。第一電源引線與第一電極堆疊連接。原電池還具有外殼，該外殼至少部分地包圍第一電極堆疊。此外第一電源引線部分地從外殼延伸。此外原電池還具有第二電極堆疊和第二電源引線。外殼具有至少第一成型部和第二成型部。第一和第二成型部中一個(gè)的導(dǎo)熱性高于另一個(gè)。成型部設(shè)置為至少部分地包圍至少一個(gè)電極堆疊。在本文中，將原電池理解為一種裝置，該裝置輸出電能。原電池以化學(xué)形式存儲(chǔ)電能。在輸出電流之前化學(xué)能量轉(zhuǎn)換成電能。原電池可能適用于接收電能、將其轉(zhuǎn)換成化學(xué)能量并加以存儲(chǔ)。因此人們提到可充電原電池。從電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能量或相反地從化學(xué)能量轉(zhuǎn)換成電能是有損耗的并且伴隨有不可逆的化學(xué)反應(yīng)。該不可逆的化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致原電池用于存儲(chǔ)能量和轉(zhuǎn)換能量的區(qū)域不再可用。這樣原電池的蓄能能力或充電容量也隨著放電和充電次數(shù)的增加而降低。不可逆的化學(xué)反應(yīng)還隨著升高的原電池工作溫度而增強(qiáng)?？筛鶕?jù)使用地點(diǎn)的空間來(lái)選擇原電池的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，原電池基本上形成為圓柱體狀或棱柱體狀。當(dāng)前將電極堆疊理解為具有該配置至少兩個(gè)電極和在兩個(gè)電極之間設(shè)置的電解質(zhì)。電解質(zhì)可部分地由分隔物(Separator)容納。接著分隔物將電極分離。優(yōu)選地至少一電極、且特別優(yōu)選地至少一陰極具有分子式為L(zhǎng)iMPO4的化合物，其中M是元素周期表第一行的至少一種過(guò)渡金屬陽(yáng)離子。該過(guò)渡金屬陽(yáng)離子優(yōu)選地選自Mn、 Fe.Ni和Ti組成的組或這些元素的組合。該化合物優(yōu)選地具有橄欖石結(jié)構(gòu)，更優(yōu)選地為高級(jí)(Ubergeordnetes)橄欖石。在進(jìn)一步的實(shí)施例中至少一電極、且特別優(yōu)選地至少一陰極，優(yōu)選地具有錳酸鋰 (優(yōu)選地為尖晶石型的LiMn2O4)、鈷酸鋰(優(yōu)選為L(zhǎng)iCoO2)、或鎳酸鋰(優(yōu)選為L(zhǎng)iNiO2)、或這些氧化物中的兩種或三種的混合物、或包括錳、鈷和鎳的鋰混合氧化物。正負(fù)電極優(yōu)選地通過(guò)一個(gè)或多個(gè)分隔物彼此分離。這樣的分隔物材料可例如由多孔無(wú)機(jī)材料組成，其性質(zhì)為物質(zhì)傳送可通過(guò)分隔物垂直于分隔層發(fā)生，而阻礙甚至抑制平行于分隔層的物質(zhì)傳送。此外分隔物材料特別優(yōu)選地由多孔無(wú)機(jī)材料組成，該材料中嵌入了微?；蛟谄浔砻姘ㄔ撐⒘?，當(dāng)?shù)竭_(dá)或超過(guò)極限溫度時(shí)該微粒熔化并且分隔層的多孔結(jié)構(gòu)至少局部地減少或封閉。這樣的微?？蓛?yōu)選地由這種材料組成該材料選自材料組，該材料組包括聚合物或聚合物混合物、蠟或這些材料的混合物。本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施例中，這樣設(shè)置分隔層其多孔結(jié)構(gòu)根據(jù)毛細(xì)作用充滿活動(dòng)組分，該活動(dòng)組分作為離析物參與到化學(xué)反應(yīng)中，以使只有位于原電池中的活動(dòng)組分的現(xiàn)有總量的相對(duì)較小部分在分隔層的多孔結(jié)構(gòu)之外。在這種情況下，原電池中存在的電解質(zhì)或其化學(xué)組分中的一個(gè)或該組分的混合物是特別優(yōu)選的離析物，根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的實(shí)施例使所有多孔的分隔層濕潤(rùn)或濕透，在分隔層之外找不到或僅找到可忽略的或相當(dāng)少的離析物。因此在原電池的生產(chǎn)中可以獲得這樣的配置，以原電池中存在的電解質(zhì)或適當(dāng)選擇的化學(xué)反應(yīng)的其他離析物使多孔的分隔物浸濕，因此使離析物僅位于分隔物中。如果僅根據(jù)化學(xué)反應(yīng)通過(guò)形成氣泡或通過(guò)局部升溫來(lái)可能首先使局部壓力升高， 則離析物不能從其他區(qū)域再流入反應(yīng)區(qū)域。如果或只要其還能再流入，則該離析物在其他地點(diǎn)的可用性相應(yīng)地降低。最終反應(yīng)停止或至少受限于優(yōu)選的小區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選地使用分隔物，該分隔物不導(dǎo)電或?qū)щ姾懿?，并且該分隔物由至少部分允許物質(zhì)透過(guò)的載體組成。該載體優(yōu)選地至少一面涂覆有無(wú)機(jī)材料。優(yōu)選地使用有機(jī)材料來(lái)作為至少部分允許物質(zhì)透過(guò)的載體，該有機(jī)材料優(yōu)選構(gòu)成為無(wú)紡布。該有機(jī)材料優(yōu)選包括聚合物，特別優(yōu)選為聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，且該有機(jī)材料涂覆有無(wú)機(jī)材料，優(yōu)選為離子導(dǎo)電材料，該離子導(dǎo)電材料進(jìn)一步優(yōu)選為在-40°C到200°C的溫度范圍時(shí)離子導(dǎo)電。該無(wú)機(jī)材料優(yōu)選包括至少一化合物，該化合物選自含有&、A1和Li中的至少一種元素的氧化物、磷酸鹽、硫酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽所構(gòu)成的組，特別優(yōu)選為氧化鋯。 該離子導(dǎo)電的無(wú)機(jī)材料優(yōu)選具有最大直徑在IOOnm以下的顆粒。這樣的分隔物例如由德國(guó)Evonik公司以商品名“S印arion”銷售。電極堆疊同樣用于存儲(chǔ)化學(xué)能量和將其轉(zhuǎn)化為電能。在可充電原電池的情況下， 電極堆疊還能夠用于從電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能量。電極例如構(gòu)成為片狀或薄膜狀。電極堆疊同樣可以是卷曲的且基本上具有圓柱形狀。因此更確切地說(shuō)是卷繞電極。以下將術(shù)語(yǔ)電極堆疊同樣用于卷繞電極。第一電極堆疊和第二電極堆疊類似地構(gòu)成。電極堆疊可具有鋰或其他同樣為離子形式的堿金屬。在本文中，將電源引線理解為一個(gè)裝置，該裝置使電子從一電極流向其他電活性設(shè)備(尤其是電負(fù)載)的方向。該電源引線同樣在相反的電流方向工作。電源引線與電極堆疊導(dǎo)電連接。電源引線可與電纜連接。電源引線的結(jié)構(gòu)適應(yīng)于原電池或電極堆疊的結(jié)構(gòu)。 優(yōu)選地電源引線構(gòu)成為片狀和/或薄膜狀。第一電源引線部分地從外殼伸出。第二電源引線可部分地從外殼伸出或可在兩個(gè)電極堆疊之間形成導(dǎo)電連接。優(yōu)選地電極堆疊的每個(gè)電極具有自己的電源引線，或相同極性的多個(gè)電極與共同的電源引線連接。優(yōu)選地電源引線部分地涂覆，其中涂覆層尤其是構(gòu)成為電性絕緣。在本文中，將外殼理解為一種裝置，該裝置阻止化學(xué)材料從電極堆疊泄露到環(huán)境中。而且，外殼在不期望地與環(huán)境相互影響之前保護(hù)電極堆疊的化學(xué)組分。例如外殼在水或水蒸氣從環(huán)境進(jìn)入之前保護(hù)電極堆疊。外殼可構(gòu)成為薄膜狀。外殼應(yīng)當(dāng)盡可能少地妨礙熱能透過(guò)。在本文中，外殼具有至少兩個(gè)成型部。外殼優(yōu)選地至少部分地適應(yīng)于電極堆疊的結(jié)構(gòu)。在本文中，將成型部理解為一種固體，該固體適應(yīng)于電極堆疊的結(jié)構(gòu)。在某些情況下，僅當(dāng)成型部與其他的成型部和/或電極堆疊相互配合才獲得其形狀。在長(zhǎng)方形電極堆疊的情況下成型部基本上可裁剪為矩形的。此外優(yōu)選地將成型部的一些尺寸選擇為大于電極堆疊的確定尺寸。當(dāng)兩個(gè)成型部圍繞電極堆疊放置時(shí)，則成型部部分地在電極堆疊之上向外突出并且部分地構(gòu)成突出邊緣。此外成型部的邊界區(qū)域優(yōu)選地接觸其他成型部的邊界區(qū)域，優(yōu)選為面接觸方式。成型部例如構(gòu)成為平板，同時(shí)其他成型部在電極堆疊周圍緊貼第一成型部。一個(gè)成型部具有比其它成型部更高的導(dǎo)熱性，并且至少部分地以導(dǎo)熱方式接觸電極堆疊。根據(jù)成型部和電極堆疊之間的溫差，熱能從電極堆疊傳出或傳進(jìn)電極堆疊。 優(yōu)選地成型部設(shè)置在兩個(gè)電極堆疊之間并且導(dǎo)熱地接觸兩個(gè)電極堆疊。在本文中，將包圍理解為可以在局部使一個(gè)成型部與另一成型部接觸。此外至少一個(gè)電極堆疊位于有關(guān)聯(lián)的成型部之間。在包圍之后，至少兩個(gè)成型部局部地平面接觸，優(yōu)選地至少沿著邊界邊緣或關(guān)聯(lián)的成型部的邊界區(qū)域。為了給機(jī)動(dòng)車驅(qū)動(dòng)裝置供電，有時(shí)從電池取出高電流，該高電流可導(dǎo)致電池的原電池顯著地升溫。隨著升高的溫度原電池中不可逆的化學(xué)反應(yīng)同樣增強(qiáng)。根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成具有成型部的原電池外殼，相比于外殼的其余部分該成型部的特點(diǎn)是具有高得多的導(dǎo)熱性。這樣可顯著降低熱電阻且增加到電極堆疊中的熱流或從電極堆疊出來(lái)的熱流。這樣原電池中的發(fā)熱量可以較小的溫差散發(fā)。隨著限制原電池工作溫度，不可逆的化學(xué)反應(yīng)減弱，盡可能地保持原電池的充電容量，提高了使用壽命并且解決了基礎(chǔ)的任務(wù)。以下將描述本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)方案。有利地將外殼的至少兩個(gè)成型部設(shè)置為彼此連接。該連接例如通過(guò)力配合 (kraftschlussig)或優(yōu)選地以材料接合方式(stoffschlilssig)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)不同成型部的材料，例如通過(guò)膠粘或焊接方法來(lái)彼此連接成型部。特別地超聲波焊接或激光焊接可用于連接至少兩個(gè)成型部。此外預(yù)處理或激活可能至少對(duì)關(guān)聯(lián)的成型部的表面中的一個(gè)是有效的。力配合方式或材料接合方式的連接使成型部這樣連接，優(yōu)選地環(huán)形的、條形的連接將成型部之間相對(duì)環(huán)境的空間密封。為了改善附著力也可使用嵌入的條紋，例如封條。優(yōu)選地至少兩個(gè)成型部在第一連接區(qū)域特別地材料接合地彼此連接。該第一連接區(qū)域優(yōu)選地沿著關(guān)聯(lián)的成型部的邊界區(qū)域伸展。此外該第一連接區(qū)域構(gòu)成為條形的。第一連接區(qū)域不必完全沿著成型部的邊界邊緣環(huán)繞。在關(guān)聯(lián)的成型部連接前，其他插入件可這樣設(shè)置，其同樣與成型部力配合或材料接合地連接。特別地這樣嵌入電源引線，其部分地從外殼伸出。這樣外殼在電源引線的區(qū)域相對(duì)于環(huán)境也是氣密的。外殼的至少一成型部有利地具有導(dǎo)熱區(qū)域。該導(dǎo)熱區(qū)域同樣改善了進(jìn)入或離開電極堆疊的導(dǎo)熱。優(yōu)選地導(dǎo)熱區(qū)域由第一溫度控制介質(zhì)流經(jīng)和/或與溫度控制元件導(dǎo)熱接觸。成型部的導(dǎo)熱區(qū)域也可相當(dāng)于成型部表面的主要部分。同時(shí)導(dǎo)熱區(qū)域也可將原電池固定到溫度控制元件，例如通過(guò)螺釘、鉚釘、膠粘或焊接。
優(yōu)選地外殼的至少一成型部實(shí)施為剛性的。該成型部可給予電極堆疊支撐，防止電極堆疊機(jī)械損傷或用于使原電池與容納裝置機(jī)械連接。優(yōu)選地該成型部由金屬板或金屬片構(gòu)成。成型部可例如通過(guò)卷邊、拔緣(hochgestellte)區(qū)域或凸筋(Rippen)來(lái)加固。優(yōu)選地外殼的至少一成型部呈薄壁構(gòu)成。優(yōu)選地構(gòu)成該壁厚以用于使至少一成型部適應(yīng)于機(jī)械、電性或熱應(yīng)力。此外壁厚不一定是相同的。具有增加的壁厚的薄壁成型部的區(qū)域可作為散熱器或儲(chǔ)熱器，并且有助于熱能從電極堆疊散發(fā)或傳送到其中。成型部的薄壁構(gòu)造同樣節(jié)約了重量和空間。優(yōu)選地至少一成型部構(gòu)成為薄膜，特別優(yōu)選地構(gòu)成為復(fù)合膜?？梢钥紤]金屬或塑料作為復(fù)合膜的材料。優(yōu)選地外殼的至少一成型部至少局部地具有涂層。該涂層也用于適應(yīng)于應(yīng)力，成型部處于該應(yīng)力作用之下。涂層例如用于電性絕緣、保護(hù)成型部免受原電池的化學(xué)物質(zhì)的影響、改善粘結(jié)的附著力、改善導(dǎo)熱性或防護(hù)來(lái)自環(huán)境的不利影響。涂層可引起成型部表面的化學(xué)激活。涂層優(yōu)選地選自不同于成型部的材料。該至少一成型部也可具有多個(gè)不同的涂層，該多個(gè)不同的涂層也可設(shè)置在成型部的不同位置。如果成型部與電極堆疊電性連接， 則電源引線相對(duì)成型部?jī)?yōu)選為電性絕緣。外殼的至少一成型部有利地具有空腔，尤其是薄殼(Schale)。通過(guò)該結(jié)構(gòu)成型部可獲得更高的平面慣性矩或彎曲剛度。優(yōu)選地該空腔至少部分地容納電極堆疊。這用于保護(hù)電極堆疊。成型部的壁厚與空腔優(yōu)選地適應(yīng)于應(yīng)力。外殼的多個(gè)成型部均可具有空腔，這些空腔共同構(gòu)成用于容納電極堆疊的空間。優(yōu)選地成型部由深沖或冷擠壓的金屬板構(gòu)成。 優(yōu)選地成型部由深沖的塑料板、復(fù)合膜或塑料薄膜構(gòu)成。具有空腔的外殼成型部額外地具有第一連接區(qū)域，該第一連接區(qū)域設(shè)置以與其他成型部連接。優(yōu)選地至少一成型部具有第二連接區(qū)域。第二連接區(qū)域用于例如在殼體內(nèi)、在框架中或在底座上固定原電池。優(yōu)選地這樣構(gòu)成第二連接區(qū)域，有關(guān)成型部與其他機(jī)構(gòu)的連接僅以預(yù)定的方式實(shí)現(xiàn)。例如第二連接區(qū)域具有對(duì)應(yīng)于另一個(gè)物體的區(qū)域的幾何形狀。優(yōu)選地可借助于結(jié)構(gòu)元素(例如孔和銷)的配置來(lái)使成型部和其他機(jī)構(gòu)之間僅以預(yù)定方式連接。通孔或螺紋的配置允許僅以預(yù)定方式連接。優(yōu)選地第二連接區(qū)域與第一連接區(qū)域空間分離。外殼的至少一成型部?jī)?yōu)選地具有多個(gè)分開的第二連接區(qū)域。成型部與其他機(jī)構(gòu)的連接例如借助于鉚釘、螺絲、焊接或膠粘來(lái)實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地成型部的第二連接區(qū)域和同一成型部的導(dǎo)熱區(qū)域重疊。在該區(qū)域成型部例如與溫度控制元件、框架或與電池殼體的底座連接。根據(jù)本發(fā)明原電池的至少兩個(gè)電極堆疊有利地互相電性連接。該電性連接可間接地通過(guò)電極堆疊的電源引線來(lái)形成。該連接可引起電極堆疊的串聯(lián)或其并聯(lián)。第一電源引線與第一電極堆疊連接且第二電源引線與第二電極堆疊連接。如果兩個(gè)電源引線部分地從外殼伸出，則電源引線或電極堆疊的電性連接在外殼外發(fā)生。例如兩個(gè)電源引線在成型部邊緣上突出。此外至少一電源引線可在其他電源引線的方向上延伸并且它們部分地導(dǎo)電接觸或連接。而且，至少一電源引線可部分地以電性絕緣方式被涂覆。至少一成型部有利地具有至少尤其是在外殼內(nèi)的缺口。缺口通過(guò)邊緣來(lái)限制，該邊緣優(yōu)選地以電性絕緣方式被涂覆。通過(guò)成型部的缺口來(lái)引導(dǎo)第二電源引線。優(yōu)選地第二電源引線用于密封該缺口而構(gòu)成和/或部分地以電性絕緣方式被涂覆。電源引線的區(qū)域至少部分地與第一電源引線導(dǎo)電連接。優(yōu)選地至少兩個(gè)電極堆疊串聯(lián)連接。具有兩個(gè)電極堆疊的原電池可僅具有兩個(gè)不同極性引出的電源引線。至少兩個(gè)原電池被有利地編組為一個(gè)電池。此時(shí)，所述至少兩個(gè)原電池優(yōu)選設(shè)置為彼此并聯(lián)。優(yōu)選地使棱柱狀或長(zhǎng)方體形的電池單元彼此平面接觸并且可構(gòu)成為基本為長(zhǎng)方形的疊摞(Paket)。電池進(jìn)一步地分配有至少一溫度控制元件。該溫度控制元件具有一可隨時(shí)間變化的預(yù)定溫度。溫度控制元件的溫度優(yōu)選地取決于原電池電極堆疊的溫度來(lái)選擇。預(yù)定的溫度梯度導(dǎo)致熱能進(jìn)入電極堆疊或從電極堆疊出來(lái)。此外溫度控制元件和電極堆疊通過(guò)至少一個(gè)成型部或其導(dǎo)熱區(qū)域來(lái)交換熱能，該導(dǎo)熱區(qū)域與溫度控制元件接觸?，F(xiàn)在的原電池可通過(guò)第二連接區(qū)域與溫度控制元件通過(guò)力配合地或材料接合地連接。溫度控制元件有利地具有至少一個(gè)第一通道，也用于調(diào)節(jié)溫度控制元件預(yù)定溫度。優(yōu)選地該通道充滿第二溫度控制介質(zhì)。特別優(yōu)選地該第二溫度控制介質(zhì)流經(jīng)至少一通道。此外該流動(dòng)的第二溫度控制介質(zhì)給溫度控制元件輸送熱能或散發(fā)熱能。該至少一溫度控制元件優(yōu)選地與熱交換器有效連接。該熱交換器特別地借助于第二溫度控制介質(zhì)使熱能從溫度控制元件散發(fā)或給溫度控制元件輸送熱能。該熱交換器或溫度控制介質(zhì)也可與機(jī)動(dòng)車的空調(diào)相互作用。該熱交換器可具有電加熱裝置。具有至少兩個(gè)原電池的一個(gè)電池組有利地這樣運(yùn)行，使第一溫度控制介質(zhì)流入原電池的至少一個(gè)成型部。例如使用環(huán)境空氣或機(jī)動(dòng)車空調(diào)的制冷介質(zhì)作為第一溫度控制介質(zhì)。第一溫度控制介質(zhì)可具有比至少一個(gè)成型部、其導(dǎo)熱區(qū)域或比電極堆疊更高或更低的溫度。有利地這樣制造根據(jù)本發(fā)明的原電池，首先外殼的至少兩個(gè)成型部圍攏電極堆疊布置。此外嵌入原電池的電源引線。隨后兩個(gè)成型部特別地彼此材料接合地連接，以產(chǎn)生至少兩個(gè)成型部的尤其是環(huán)形的連接。這樣優(yōu)選地在電極堆疊周圍產(chǎn)生氣密的外殼。隨后至少一成型部通過(guò)彎折，尤其是通過(guò)拔緣成型部的至少一個(gè)邊緣區(qū)域而轉(zhuǎn)變至變形狀態(tài)。優(yōu)選地第一連接區(qū)至少部分地折疊。此時(shí)，該至少一個(gè)成型部的尺寸可被減小。成型部的拔緣區(qū)域有利地產(chǎn)生對(duì)電極堆疊額外的機(jī)械保護(hù)。被拔緣的邊界區(qū)域有利地提高了相關(guān)成型部的平面慣性矩。


以下將結(jié)合附圖的說(shuō)明中得出本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、特征和應(yīng)用可能。圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池的分解視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池的側(cè)視圖和截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池的放大截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池的透視圖，該電極堆疊具有連接的電源引線；圖6是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊和連接的電源引線的原電池的放大截面圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池，該兩個(gè)電極堆疊內(nèi)部電性串聯(lián)連接；
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圖8是圖7中的原電池的分解視圖；圖9是具有圖7和圖8中原電池的缺口的成型部的透視圖；圖10是根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊和內(nèi)部串聯(lián)的原電池的放大截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出了根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池。成型部fe由金屬板構(gòu)成。成型部fe沿著下邊緣部分地彎曲。拔緣的區(qū)域作為導(dǎo)熱區(qū)域7和第二固定區(qū)域12。成型部 fe的兩側(cè)各設(shè)置有電極堆疊(未圖示)。第一電源引線3、3a與第一電極堆疊連接。電源引線部分地從外殼4伸出。外殼4具有兩個(gè)另外的成型部5、5b，該兩個(gè)另外的成型部借助于第一連接區(qū)域6與其中設(shè)置的成型部fe材料接合地連接。以防止電極堆疊滑動(dòng)。此外成型部如支撐電極堆疊。成型部如進(jìn)一步用于與原電池的電極堆疊交換熱能。溫度控制元件未圖示，成型部5a與該溫度控制元件借助于第二連接區(qū)域12材料接合地并且借助于導(dǎo)熱區(qū)域7導(dǎo)熱地連接。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明在外殼閉合之前具有兩個(gè)電極堆疊2，加的原電池。同時(shí)也示出了在形成材料接合的連接前封條16與電源引線3、3a —起位于成型部5、5aJb之間。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明具有根據(jù)圖1的兩個(gè)電極堆疊的原電池的側(cè)視圖。在其圖的截面圖中可以看到電極堆疊2、加。其電極堆疊各自具有多個(gè)陽(yáng)極層、陰極層和分隔層。 電解質(zhì)部分地容納于分隔層中。圖4示出了圖3原電池部分的放大。示出了電極堆疊具有多個(gè)陽(yáng)極和陰極，該陽(yáng)極和陰極通過(guò)導(dǎo)電帶(StrombSnder)和第一電源引線3、3a連接。在這種情況下通過(guò)焊接來(lái)形成連接。同時(shí)還示出了電極2、加設(shè)置在成型部fe兩側(cè)并且成型部fe導(dǎo)熱接觸。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明具有兩個(gè)電極堆疊的原電池，其兩個(gè)電極堆疊彼此電性連接。為此第二電源引線18、18a在外殼4之外材料接合地并且導(dǎo)電地彼此連接。隨著不同極性的第二電源引線的連接使電極堆疊串聯(lián)連接。圖6示出了圖5原電池的放大截面圖。示出了第二電源引線18、18a在成型部如上方彎曲，使它們互相平面地且導(dǎo)電地接觸。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明具有電極堆疊的原電池，該電極堆疊互相連接。僅不同極性的兩個(gè)電源引線3、3a從外殼4突出。沒有圖示的是，兩個(gè)電極堆疊在外殼4內(nèi)部借助于第二電源引線導(dǎo)電地連接并且串聯(lián)連接。連接也可實(shí)施為并聯(lián)。圖8示出了在外殼4閉合之前圖7中的原電池。在中間設(shè)置并且由金屬板構(gòu)成的成型部如具有缺口 9。缺口的邊緣是電性絕緣涂層10。這樣構(gòu)成第二電源引線18、18a，以使它們?cè)谌笨?9的窗口區(qū)域互相導(dǎo)電地接觸。此外第二電源引線18、18a不從外殼4突出。圖9示出了剛性的且由金屬板構(gòu)成的成型部fe與缺口 9的放大截面圖。同時(shí)示出了成型部fe的局部涂層10沿著缺口 9的邊緣。該涂層10由高分子材料電性絕緣地構(gòu)成。圖10根據(jù)圖7示出了原電池的可選結(jié)構(gòu)。示出了在成型部如中缺口 9區(qū)域的放大截面。兩個(gè)電極堆疊2、加通過(guò)導(dǎo)電片頭(Ableiterfahnen)與第二電源引線18焊接。第二電源引線18設(shè)置在缺口 9內(nèi)。第二電源引線18通過(guò)絕緣涂層10相對(duì)成型部fe電性分離。涂層10和第二電源引線18鑒于其尺寸這樣相互協(xié)調(diào)，以使第二電源引線18密封缺口9。外殼4的容納電極堆疊2、加的兩個(gè)空間可各自不透氣地密封。
權(quán)利要求
1.一種尤其是基本上為棱柱形的原電池(1)，其至少包括第一電極堆疊0)，第一電源引線(3、3a)，其與第一電極堆疊(2)連接，以及外殼G)，其至少部分地環(huán)繞第一電極堆疊O)，其中第一電源引線(3、3a)部分地從外殼⑷伸出，其特征在于，原電池(1)還包括第二電極堆疊Oa)和第二電源引線(18、18a)，外殼(4)至少包括一個(gè)第一成型部(5a)和一個(gè)第二成型部( )，其中一個(gè)成型部的導(dǎo)熱性高于另一個(gè)成型部的導(dǎo)熱性，且成型部(5、fe、5b)進(jìn)一步設(shè)置為至少部分地圍繞至少一個(gè)電極堆疊0、2a)。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，設(shè)置外殼(4)的至少兩個(gè)成型部 (5、5ajb)，使其至少部分地且尤其以材料接合的方式互相連接，設(shè)置外殼的至少兩個(gè)成型部(5、5ajb)，使其在第一連接區(qū)域(6)尤其為材料接合的方式互相連接。
3.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，外殼(4)的至少一個(gè)成型部 (5,5a,5b)具有導(dǎo)熱區(qū)域(7)，該導(dǎo)熱區(qū)域尤其設(shè)置為與溫度控制元件(8)和/或第一溫度控制介質(zhì)(14)接觸。
4.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，外殼(4)的至少一個(gè)成型部 (5,5a,5b)剛性地形成和/或外殼(4)的至少一個(gè)成型部(5、5ajb)呈薄壁地構(gòu)成。
5.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，外殼(4)的至少一個(gè)成型部 (5,5a,5b)至少局部地具有涂層(10)。
6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，外殼(4)的至少一個(gè)成型部 (5,5a,5b)具有尤其用于容納電極堆疊(2)的空腔(11)。
7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，外殼(4)的至少一個(gè)成型部 (5,5a,5b)具有第二連接區(qū)域(12)。
8.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，第一電源引線(3、3a)與第一電極堆疊⑵連接，第二電源引線(18、18a)與第二電極堆疊Oa)連接，且第二電源引線(18、18a)與第一電源引線(3、3a)或與第一電極堆疊(2)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的原電池(1)，其特征在于，至少一個(gè)成型部(5、fe、5b)具有缺口⑶，通過(guò)缺口(9)來(lái)引導(dǎo)至少一個(gè)第二電源引線(18、18a)，并且第二電源引線(18、18a)與第一電源引線(3、3a)或與第一電極堆疊(2)尤其在外殼⑷內(nèi)部連接。
10.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，其包括至少一個(gè)電極堆疊 (2、加)，該電極堆疊包括至少一個(gè)電極，優(yōu)選為至少一個(gè)陰極，該電極包括分子式為L(zhǎng)iMPO4 的化合物，其中M是元素周期表第一行的至少一種過(guò)渡金屬陽(yáng)離子，該過(guò)渡金屬陽(yáng)離子優(yōu)選地選自由Mn、Fe、Ni和Ti或這些元素的組合所組成的組，且其中化合物優(yōu)選地具有橄欖石結(jié)構(gòu)，更優(yōu)選地為高級(jí)橄欖石，其中特別優(yōu)選狗。
11.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，其包括至少一個(gè)電極堆疊(2、加)，該電極堆疊包括至少一個(gè)電極，優(yōu)選為至少一個(gè)陰極，該電極包括錳酸鋰、優(yōu)選為尖晶石型LiMn204，鈷酸鋰、優(yōu)選為L(zhǎng)iCoO2，或者鎳酸鋰、優(yōu)選為L(zhǎng)iNiO2，或者由這些氧化物中的兩種或三種構(gòu)成的混合物，或者含有錳、鈷和鎳的鋰混合氧化物。
12.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的原電池(1)，其特征在于，其包括至少一個(gè)電極堆疊(2、加)，該電極堆疊包括至少一個(gè)分隔物，該分隔物非電子導(dǎo)電或?qū)щ姾懿?，并且該分隔物由至少部分允許物質(zhì)透過(guò)的載體組成，其中該載體優(yōu)選在至少一面涂覆有無(wú)機(jī)材料，其中優(yōu)選地使用有機(jī)材料來(lái)作為至少部分允許物質(zhì)透過(guò)的載體，該有機(jī)材料優(yōu)選構(gòu)成為無(wú)紡布，其中該有機(jī)材料優(yōu)選包括聚合物，且特別優(yōu)選包括聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其中該有機(jī)材料涂覆有無(wú)機(jī)材料，該無(wú)機(jī)材料優(yōu)選為離子導(dǎo)電材料，該離子導(dǎo)電材料進(jìn)一步優(yōu)選為在-40°C到200°C的溫度范圍時(shí)離子導(dǎo)電，其中該無(wú)機(jī)材料優(yōu)選包括選自Zr、 Al、Li中至少一種元素的氧化物、磷酸鹽、硫酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽所構(gòu)成的組的至少一種化合物，尤其優(yōu)選氧化鋯，并且該離子導(dǎo)電的無(wú)機(jī)材料優(yōu)選具有最大直徑小于 IOOnm的顆粒。
13.一種具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到12之一的原電池(1)的電池，其特征在于，原電池(1)基本上彼此并聯(lián)地設(shè)置，且該電池還配有至少一個(gè)溫度控制元件(8)，其中至少一個(gè)溫度控制元件(8)設(shè)置為接觸至少一個(gè)原電池(1)的外殼的至少一個(gè)成型部(5、5ajb)。
14.一種根據(jù)權(quán)利要求13、具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到12之一的原電池(1)的電池，其特征在于，至少一個(gè)溫度控制元件(8)具有至少一條第一通道(13)，該第一通道優(yōu)選地充滿第二溫度控制介質(zhì)(14)，和/或至少一個(gè)溫度控制元件(8)與熱交換器(1 有效連接。
15.一種操作根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電池的方法，其特征在于，根據(jù)電池中的原電池(1)的期望工作溫度來(lái)選擇溫度控制元件(8)的溫度。
16.一種操作根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的電池的方法，其特征在于，第二溫度控制介質(zhì)(14)流經(jīng)溫度控制元件(8)的至少一條第一通道(13)。
17.一種操作具有至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1到12之一的原電池(1)的電池的方法，其特征在于，第一溫度控制介質(zhì)(14)流經(jīng)或部分地環(huán)流至少一個(gè)成型部(5、5ajb)，尤其是成型部(5,5a,5b)的導(dǎo)熱區(qū)域(7)。
18.一種用于制造根據(jù)權(quán)利要求1到12之一的原電池(1)的方法，其特征在于，首先，外殼的至少兩個(gè)成型部(5、fe、5b)尤其是以材料接合的方式相互連接，隨后，通過(guò)彎曲將外殼(4)的至少一個(gè)成型部(5、fe、5b)從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)變成變形狀態(tài)， 其中，在變形狀態(tài)中的成型部(5、5ajb)的至少一個(gè)延伸尺寸相對(duì)于初始狀態(tài)而減小。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明特別是基本為棱柱狀的原電池具有至少第一電極堆疊。第一電源引線與第一電極堆疊連接。原電池還具有外殼，該外殼至少部分地包圍第一電極堆疊。此外第一電源引線部分地從外殼伸出。此外原電池還具有第二電極堆疊和第二電源引線。外殼具有至少第一成型部和第二成型部。其中一個(gè)成型部的導(dǎo)熱性高于另一個(gè)成型部。成型部設(shè)置為至少部分地包圍至少一個(gè)電極堆疊。
文檔編號(hào)H01M2/24GK102292845SQ201080005162
公開日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2010年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者克勞斯-魯珀特·洪門塔勒, 延斯·梅恩斯徹 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司