具有带有铆接的填充开口的壳体盖板的电池单池制造技术

本发明专利技术涉及一种电池单池、特别是锂离子电池单池，其中缠绕元件、两个集电器以及电解质容纳在壳体中。所述壳体由容器和顶盖装置构成。顶盖装置此外包括盖板，所述盖板在装入所述电池单池的位于内部的构件之后与所述容器固定连接。按照本发明专利技术，设置在所述盖板（23）中的填充开口（25）借助于铆钉（31）封闭，所述电解质通过所述填充开口可以被填充到所述壳体的内部中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种电池单池、特别是锂离子电池单池。本专利技术此外还涉及一种具有这种电池单池的机动车。
技术介绍
电池单池、部分也称为蓄电池单池，用于电气提供的能量的化学蓄能。已经在当今电池单池用于多个移动装置的供能。将来电池单池此外应该用于移动的电动车或混合动力车辆在陆地上以及在水中的供能，或者用于来自备选的能源的电能的静态暂存。为此大多将多个电池单池组合为电池组。为了在此尽可能有效地利用可用的组容量，出于这种目的尤其是应用具有棱柱形例如长方体式形状的电池单池。由于其可能的高能量密度、热稳定性以及缺少的记忆效应大多将锂离子蓄电池技术应用要要求高的应用中，例如用于机动车的存储解决方案，该锂离子蓄电池技术基于未来电动汽车的高度的经济重要性现在被大力研发。已经存在多种不同类型的电池单池，特别是锂离子电池单池，并且此外特别是具有棱柱形形状的电池单池。自然这种常规电池单池大多具有复杂的结构，其中为了组装所有电池单池应用多个不同的部件。特别是在部件的组装中应用昂贵的制造方法，例如焊接方法，这种制造方法不仅在成本上而且在能耗上是密集的。所有这些可以导致在电池单池的制造中提高的成本。
技术实现思路
借助于本专利技术的实施方式此外可以降低电池单池组装成本并因此降低与之相关的成本。在此提出一种电池单池、特别是锂离子电池单池，其具有：至少一个缠绕元件、电解质、两个集电器和壳体。所述缠绕元件由缠绕的堆构成，该缠绕的堆由以阳极材料例如铜涂覆的第一薄膜、以阴极材料例如铝涂覆的第二薄膜和两个用作隔膜的塑料薄膜构成。代替缠绕的实施方式薄膜层和塑料层的堆叠的布置方式也是可能的。其中一个集电器与缠绕元件的第一薄膜导电连接例如焊接。第二集电器与缠绕元件的第二薄膜导电连接。该壳体具有容器和顶盖装置。容器具有开口，缠绕元件和两个集电器通过该开口在电池单池的制造期间能够装入到壳体中。顶盖装置构成为气体密封地和压力密封地封闭容器的开口。为此顶盖装置此外具有盖板，该盖板能够尽可能地封闭容器中的开口并且该盖板为了热封闭壳体而能够例如通过焊缝与容器连接。盖板此外具有填充开口，电解质通过该填充开口可以填充到壳体中。本专利技术所提出的电池单池的特征在于，利用铆钉封闭所述填充开口。按照本专利技术的电池单池的实施方式此外基于以下认识和构思：在电池单池的组装中通常首先将具有安装在其中的集电器的缠绕元件装入到壳体的还向上打开的容器中并且死后借助于顶盖装置密封封闭容器的开口。在顶盖装置的安装中首先连接盖板与容器，例如通过焊接。通过设置在盖板中的填充开口随后将电解质填充到容器中，从而电解质可以润湿容纳在其中的缠绕元件。随后填充开口必须密封地并且相对于电解质耐抗地封闭。为此在常规电池单池中一个例如由金属或塑料组成的球体挤压到填充开口上并且直接或经由金属片与填充开口的边缘焊接在一起。自然焊接过程是一种昂贵的工作过程并且此外可以需要昂贵的焊接机器人和焊接方法。如此激光焊接方法经常需要多个工作步骤并因此比较复杂并且成本密集。此外在焊接中施加热负荷，该热负荷在力求达到的薄壁盖实施方式中可能是有问题的。因此提出，不采用焊接过程地封闭填充开口。为此利用铆钉封闭填充开口。为此可以应用标准化的商业标准的铆钉。铆钉必须在此如此设置，使得铆钉的杆部延伸通过填充开口。在此铆钉的扩展部的径向直径在杆部的第一端部或上端部大于填充开口的直径。同样适用于铆钉在盖板的相应另一侧上设置的扩展部。铆钉的构成为铆钉头的扩展部在填充开口的边缘上的该重叠应该确保在扩展部或铆钉头与盖板的表面之间的足够的重叠。铆钉头到盖板表面上的挤压力越高并且在两个元件之间重叠的面或接触面越大，那么可能的密封作用越好。铆钉的优点在于方法的简单以及该接合技术的进一步扩展以及由此比较小的成本。在此的特点在于，不是如通常那样突出两个部件的连接，而是铆钉的密封作用，如果该铆钉位于开口的横截面中。铆钉在此必须特征在于，该铆钉允许气体密封和压力密封地封闭填充开口。为此铆钉的不同形状是可用的。通过铆钉的进一步扩展和标准化，标准化的并由此成本有利的工具的应用是可能的。铆钉的另一优点在于，可以再不施加力到盖板上的情况下实现填充开口的铆接。因为应用的盖板可以具有仅仅非常小的在1毫米的数量级上的厚度并且再者可以应用具有小的强度的材料，所以仅仅如下封闭方法是可用的，其中在封闭时没有或仅仅少量力作用到盖板上。在本专利技术的一种实施方式中，在铆钉的杆部的扩展部与盖板之间中间支承至少一个密封环用于填充开口的密封。在此可以将密封环理解为附加的元件用于提高在铆钉杆部的扩展部与盖板表面之间的间隙的密封作用。使用密封环的优点是进一步改善的密封作用，以便阻止电解质从电池单池流出。密封环在此可以如此设计，是的密封环的内直径小于扩展部的直径并且典型地略大于杆部的直径，由此密封环通过铆钉的扩展部可以挤压到盖板的表面上。密封环和杆部在此优选同心地设置。在一个典型的实施变型方案中，密封环在将铆钉装入到填充开口中之前被推导铆钉的杆部上。对此必要的是，密封环的直径大于杆部的直径。在按照本专利技术的一种实施方式中，密封环、铆钉以及盖板由相同材料构成。在此优点在于，可以避免电流的或电化学过程和反应，该电流的或电化学过程和反应导致在不同材料之间的接触面上的腐蚀或不期望的电压的产生。这意味着，对于所述构件例如利用相同的合金。这阻止了由于附加的电流元素的腐蚀效应，该电流元素通过不同金属的直接接触产生。在按照本专利技术的一种实施方式中，铆钉由抗电解质的塑料构成。应用塑料的优点在于，该塑料可以是在电池单池的应用中对于金属材料的成本有利的和关于重量有利的备选，因为可以避免所述电化学效应以及由于电流元素的腐蚀效应。按照本专利技术的一种实施方式，密封环由抗电解质的塑料构成。在此特别是抗电解质的弹性体是可用的。这种弹性体例如可以包括含氟聚合物。例如由Dupontein公司销售商标名称为Viton的部分掺加FKM的抗多种电解质的耐抗的弹性体。应该指出，分别一个密封环可以位于铆钉扩展部上的盖板的两侧上。通过这种方式可以进一步提高密封效果。而且可以代替唯一的密封环而将多个密封环组合以便提高密封作用。密封环可以设计为有弹性的并且由此在未拉伸的状态下在推导铆钉的杆部上之前具有比铆钉杆部相同或略小的内直径。按照本专利技术的一种实施方式，所述铆钉是埋头铆钉。埋头铆钉的优点在于，可以实现要铆接构件的仅仅一侧的铆接，而不必须在铆钉的相应的另一侧上应用工具。在应用中为此经常应用专门的埋头铆钉钳。同样有利的是，在铆接过程中不产生剩余件或切屑，所述剩余件或切屑随后可以到达壳体内部中并且在那儿可以引起机械损坏或化学反应。不经埋头铆钉而且应用的工具是进一步扩展的并且成本有利地可用。在本专利技术的一种实施方式中，所述埋头铆钉是杯式铆钉。杯式铆钉可以理解为埋头铆钉的特别的实施方式，其中铆钉杆部的下端部是封闭的并因此构成杯的形状。杯式铆钉用于在此提出的电池单池的优点在于，铆钉在朝向容器内部的侧上是封闭的并且因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
电池单池（1）、特别是锂离子电池单池，其具有：缠绕元件（3），所述缠绕元件由缠绕的堆（5）构成，所述缠绕的堆由以阳极材料涂覆的第一薄膜、以阴极材料涂覆的第二薄膜和两个用作隔膜的塑料薄膜构成；电解质；两个集电器（7、9），其中一个集电器与第一薄膜导电连接而另一个集电器与第二薄膜导电连接；壳体（11），所述壳体具有容器（13）和顶盖装置（15），其中所述容器（13）具有开口（14），所述缠绕元件（3）和两个集电器（7、9）通过所述开口在所述电池单池（1）的制造期间能够被装入到所述壳体（11）中，其中所述顶盖装置（15）具有盖板（23）并且气体密封地和压力密封地封闭所述容器（13）的开口（14），其中所述盖板（23）具有用于将电解质填充到所述壳体（11）中的填充开口（25），其特征在于，所述填充开口通过铆钉（31）封闭。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.11.08 DE 102012220386.91. 电池单池（1）、特别是锂离子电池单池，其具有：
缠绕元件（3），所述缠绕元件由缠绕的堆（5）构成，所述缠绕的堆由以阳极材料涂覆的第一薄膜、以阴极材料涂覆的第二薄膜和两个用作隔膜的塑料薄膜构成；
电解质；
两个集电器（7、9），其中一个集电器与第一薄膜导电连接而另一个集电器与第二薄膜导电连接；
壳体（11），所述壳体具有容器（13）和顶盖装置（15），其中所述容器（13）具有开口（14），所述缠绕元件（3）和两个集电器（7、9）通过所述开口在所述电池单池（1）的制造期间能够被装入到所述壳体（11）中，其中所述顶盖装置（15）具有盖板（23）并且气体密封地和压力密封地封闭所述容器（13）的开口（14），其中所述盖板（23）具有用于将电解质填充到所述壳体（11）中的填充开口（25），
其特征在于，所述填充开口通过铆钉（31）封闭。
2. 根据权利要求1所述的电池单池，其中，在所述铆钉的杆部（35）的扩展部与盖板之间中间支承有至少一个用于密封填充开口的密封环（34）。
3. 根据权利要求1或2所述的电池单池，其中，密封环、铆钉以及盖板由相同材料构成。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的电池单池，其中，所述铆钉由抗电解质的塑料构成。
5. 根据权利要求2或3所述的电池单池，其中，所述密封环由抗电解质的塑料构成。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的电池单池，其中，所述铆钉是埋头铆钉。
7. 根据权利要求6所述的电池单池，其中，所述埋头铆钉是杯式铆钉。...

【专利技术属性】
技术研发人员：M肖尔恩，K哈特曼，
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