具有膨胀爆裂区域的电池单元制造技术

本发明专利技术涉及一种电池单元（1），尤其是锂离子电池单元，其中，一绕组元件（3）、两个集电器（7、9）和电解质容纳在一壳体（11）中。该壳体由一容器（13）和一盖组件（15）构成。该盖组件主要包括一盖板（23），其与所述容器在置入所述电池单元的处于内部的部件之后固定连接。根据本发明专利技术，所述壳体包括一膨胀爆裂区域（30），当壳体内容物的容积在所述电池单元的一预设的温度运行范围内提高时，所述膨胀爆裂区域形成一拱起部（32）。此外，所述膨胀爆裂区域构造用于，在超过所述壳体内部的一预设的最大压力时爆裂。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种电池单元（1），尤其是锂离子电池单元，其中，一绕组元件（3）、两个集电器（7、9）和电解质容纳在一壳体（11）中。该壳体由一容器（13）和一盖组件（15）构成。该盖组件主要包括一盖板（23），其与所述容器在置入所述电池单元的处于内部的部件之后固定连接。根据本专利技术，所述壳体包括一膨胀爆裂区域（30），当壳体内容物的容积在所述电池单元的一预设的温度运行范围内提高时，所述膨胀爆裂区域形成一拱起部（32）。此外，所述膨胀爆裂区域构造用于，在超过所述壳体内部的一预设的最大压力时爆裂。【专利说明】具有膨胀爆裂区域的电池单元
本专利技术涉及一种电池单元，尤其是锂离子电池单元。本专利技术还涉及一种具有这种电池单元的运输工具。
技术介绍
电池单元，有时也叫做蓄电池单元，用于化学地存储可供使用的电能。如今已经使用电池单元用于大量移动设备的能量供给。电池单元未来应该主要用于陆上和水上的移动电动运输工具或混合动力运输工具的能量供给，或用于固定地中间存储来自可选的能源的电能。为此大多情况下将大量的电池单元组合成电池组。为了在此情况下尽可能高效地利用可供使用的组容积，尤其针对这种目的使用具有棱柱形的、例如立方体形状的电池单J Li ο由于其可能较高的能量密度、热稳定性以及缺少的记忆效应，对于要求严格的应用，例如用于陆上运输工具的存储器解决方案，大多采用一种锂离子蓄电池技术，其由于未来电动交通的高的经济重要性目前正在紧锣密鼓地改进。已经存在不同类型的电池单元，尤其是锂离子电池单元，以及尤其是具有棱柱形形状的电池单元。在开发以及在使用锂离子电池单元中的一个重要方面是例如通过热影响和化学影响对于单元内部的容积和压力的改变，尤其是提高。在现有技术中目前例如做出安排，应该防止由于电池单元中的过高的压力而导致壳体的不受控的爆裂。因此，迄今为止常常使用防爆片，其在所述电池单元的一定义的提高的内压的情况下裂开或爆裂并且如此地例如防止所述电池单元的壳体受损。这种提高的内压一方面会通过由于不希望的次级反应而导致的气体形成所产生。这包括污染物、腐蚀或一种非根据设定的应用。另外，某些时候还可能由于温度改变或充电状态的改变而出现这种类型的蓄电池的较大的容积改变。迄今为止这种由充电状态弓丨起的或由温度引起的容积改变大多经由壳体的一受限的变形进行平衡。换句话说，壳体通过各壳体外表面的变形来“呼吸”。此类的容积改变尤其是结合一受限的位置提供以及大量的电池单元在一电池模块中的布置方式会出现问题。因此，在开发电池单元和电池模块时不仅要考虑通过温度引起的影响所导致的容积改变，而且也要考虑由此可能在电池单元中产生的过压。
技术实现思路
借助于本专利技术的实施方式主要可以减小用于组装电池单元的费用以及与此相连的成本，而且也能够提高在运行这种电池单元时的安全性。建议一种电池单元、尤其是锂离子电池单元，其具有至少一个绕组元件、一电解质、两个集电器和一壳体。该壳体在此具有一容器和一盖组件，其中，所述容器具有一开口，通过该开口，能够在制造所述电池单元期间将所述绕组元件和所述两个集电器置入到所述壳体中。所述盖组件具有一盖板并且气密地(gasdicht)以及耐压密封地(druckdicht)关闭所述容器的开口。所建议的专利技术的特征在于，所述壳体具有一膨胀爆裂区域。该膨胀爆裂区域具有第一弹性，其大于所述壳体的在该膨胀爆裂区域之外的第二弹性。此外，所述膨胀爆裂区域构造用于，构造一从所述绕组元件远离指向的拱起部，用以接收壳体内容物的在所述电池单元的预设的充电状态范围或温度运行范围内的与充电状态相关的或由温度引起的容积改变。此外，所述膨胀爆裂区域构造用于，在超过所述壳体内部的一预设的最大压力时爆裂。根据本专利技术的电池单元的实施方式主要基于下列知识和想法: 所述电池单元的不同的部件的由温度引起的容积改变根据现有技术迄今为止绝大部分经由所述电池单元的壳体来平衡。这通常经由壳体部件的形状改变来进行，并且会导致通过单个的电池单元的容积增大可能引起在由多个电池单元组成的固定系统内的机械应力或损伤。因此，有利的是，所述容积改变可以在所述电池单元的一定义的部位处得以接收，从而这种容积改变不会对所述电池单元或所述电池模块的稳定性或功能具有不利影响。此外，所述爆裂功能以及所述呼吸功能在空间上和功能性的组合是值得向往的，用以出于位置原因和成本原因尽可能简单地保持所述电池单元的结构。因此建议，将一电池单元的呼吸功能和爆裂功能组合到一共同的膨胀爆裂区域中。在此，所述膨胀爆裂区域和所述壳体的周围区域以如下方式构造，使得在所述电池单元内部的容积提高时发生所述壳体完全地或几乎完全地在所述膨胀爆裂区域中的变形，因为在该区域中的弹性高于在所述壳体的周围区域中的弹性。由此通过所述容积提高在该区域中构造出一向外的拱起部，其在其内部区域中接收所述额外的容积。此外在同一空间上的区域中设置一爆裂功能:如果超过了所述电池单元内部的一定义的压力，这里一预设的最大压力或爆裂压力，则所述膨胀爆裂区域的材料撕裂并且释放一用于电解质或其它的处于所述电池单元中的部件或者说成分排出的开口。所述预设的最大压力应该大于所述电池单元的一内压，该内压在所述电池单元在所述温度运行范围中的正常运行期间在所述电池单元内部产生。所述温度运行范围描述了在使用针对使用目的所设置的条件之下在所述电池单元的正常的标准的运行期间在所述电池单元的一最小温度和一最大温度之间的温度范围。壳体内容物可以理解为该壳体的所有部件或部分，它们处于所述电池单元的壳体的内部。其可以主要涉及所述绕组元件、所述集电器、所述电解质、机械的紧固元件或分隔元件。组合的膨胀爆裂区域的优点是避免了通过经由机械的壳体部件、尤其是壳体外表面进行压力平衡所引起的机械做功，且因此避免了所述机械部件的更快磨损。此外，与迄今为止所采用的金属材料不同，可以通过使用弹性材料用于一爆裂膜来防止在爆裂时该膜的分部的脱落。换句话说，可以例如避免由所述电池单元包围的部件受损或处于所述电池单元周围的人员受到损伤。通过所述两个功能性部件在一空间区域中的组合，可以简化一电池单元的构造。在本专利技术的一种实施方式中，所述壳体以刚性的壁区域以及一形成所述膨胀爆裂区域的弹性膜构造成。在许多情况下迄今为止电池单元的壳体由金属或塑料形成，其无法变形或仅特别少量地变形。弹性的且由此可容易变形的膜的优点是，可以为电池单元的膨胀爆裂区域提供一稳定的且在此机械牢固的结构。膜在此可以理解为由一弹性材料构成的薄层。所述膨胀爆裂区域的材料的厚度在此可以与所述壳体材料的厚度不同。例如所述膨胀爆裂区域的材料的厚度可以比所述壳体的周围区域中的厚度薄很多。这样，所述膨胀爆裂区域的膜的厚度例如处于0.3-0.7mm的大小等级中，其中，所述壳体的材料、尤其是所述盖板可以具有0.8-1.2mm的厚度。在此，所述膨胀爆裂区域的膨胀或尺寸以及形状和位置可以改变。所述膨胀爆裂区域可以优选布置在所述盖板的区域中，但也可以布置在所述壳体的其他部位处。此外，不仅所述膨胀爆裂区域的矩形的狭长的形状，而且椭圆形的或圆形的形状都是可行的。在所述电池单元的制造方面，可以考虑所述膨胀爆裂区域例如在一盖板中的预批量生产，这可以减少用于制造和安装的费用且因此减少成本。本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池单元（1），尤其是锂离子电池单元，具有：一用于容纳一绕组元件（3）、一电解质以及两个集电器（7、9）的壳体，其中，所述壳体（11）具有一容器（13）和一盖组件（15），其中，所述容器（13）具有一开口（14），通过所述开口，能够在制造所述电池单元（1）期间将所述绕组元件（3）和所述两个集电器（7、9）置入到所述壳体（11）中，其中，所述盖组件（15）具有一盖板（23）并且将所述容器（13）的开口（14）气密地以及耐压密封地关闭，其特征在于，所述壳体具有一膨胀爆裂区域（30），其中，所述膨胀爆裂区域具有一第一弹性，所述第一弹性大于所述壳体（11）的在所述膨胀爆裂区域（30）之外的第二弹性，其中，所述膨胀爆裂区域（30）构造用于形成一从所述绕组元件（3）远离指向的拱起部（32），用以接收壳体内容物在所述电池单元的预设的温度运行范围内的由温度引起的容积改变，其中，所述膨胀爆裂区域还构造用于在超过所述壳体内部的预设的最大压力时爆裂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K梅茨多夫，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE