锂离子电池制造技术

本发明专利技术提出了一种锂离子电池(10)，其包括：多个阴极面和阳极面，其中，所述阴极面和阳极面(50‑55)相对于彼此基本平行地布置并且与第一方向(70)基本垂直地延伸；壳体底部(20)；以及壳体盖(30)，其布置成与所述壳体底部(20)电绝缘，其中，所述壳体底部(20)与所述壳体盖(30)一起围成空腔(45)，所述阴极面和阳极面(50‑55)布置在所述空腔(45)中，其特征在于，所述壳体盖(30)相对于所述壳体底部(20)在所述第一方向(70)上可移动，以增大和减小所述空腔(45)的尺寸。

Lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】锂离子电池
本专利技术涉及一种锂离子电池，其包括多个阳极面和阴极面。
技术介绍
在各种实施方式中呈现了锂离子电池，如在汽车工业的电池组中也使用的锂离子电池。一种类型的锂离子电池是所谓的壳式电池(nutshellcell)。传统上，这种类型也被称为“纽扣电池”。体积越大，能量和功率含量因此越大，壳式的原理也适用于汽车领域。与传统纽扣电池中的情况一样，此处的两个半壳体代表阳极电导和阴极电导。在电池壳体的内部，阳极箔(集电器和活性材料)、阴极箔(集流体和活性材料)、隔膜和(固态)电解质的单独层彼此堆叠。连接在一起的阳极箔形成负极，而阴极箔形成正极。电极分别电连接到相应的半壳体。在现有技术中，形成布置有阳极箔、阴极箔、隔膜和(固态)电解质的空腔的半壳体或壳体件利用电绝缘体而粘接在一起。半壳体在其最终组装状态下彼此固定且实际上不可拆卸地连接(粘接)在一起，并且仅通过一个电绝缘体而彼此绝缘。结果通常是，壳体体积即使在开始状态下也必须具有相对较大的尺寸，以便主要取决于与箔层正交或垂直的时间/操作和充电状态相关情况(箔上的锂含量)来适应阳极箔和阴极箔的容积变化或体积变化或体积增加。这种死体积通常为锂离子电池或壳式电池总体积的约15％～约20％，因此会降低锂离子电池的容积能量密度。阳极箔和阴极箔仅在电池经过相对较长的运行并取决于其充电状态之后才靠在半壳或壳体部分的内侧或内表面上。因此，从一开始就必须有相应的体积用于约占整个体积的25％(包括公差)的箔的体积扩大。据此通常不可能精确地捕获或测量电极或堆叠的热状况，因此，电池单元的不正确装载可能会发生在不利的情况下，因为热量由于堆叠或电极与壳体之间缺少(立即或直接)接触而不能消散。在不利的情况下，无法确定的热传递会在电池内部导致部分过载，从而导致锂离子电池的热老化和过早失效。在最坏的情况下，也没有排除所谓的电池热失控。同样，锂离子电池内部的热传递的不确定状态导致单个电池、组件以及整个电池组的温度管理的条件更加困难。
技术实现思路
本专利技术的优点本专利技术的实施方式可以有利地使得锂离子电池能够具有高容积能量密度。根据本专利技术的第一方面，提出了一种锂离子电池，包括：多个阴极面和阳极面，其中，所述阴极面和阳极面相对于彼此基本平行地布置并且与第一方向基本垂直地延伸；壳体底部；以及壳体盖，其布置成与所述壳体底部电绝缘，其中，所述壳体底部与所述壳体盖一起围成空腔，所述阴极面和阳极面布置在所述空腔中，其特征在于，所述壳体盖相对于所述壳体底部在所述第一方向上可移动，以增大和减小所述空腔的尺寸。这样做的一个优点是：空腔通常可以随着电极增大而在第一方向上尺寸增大，和/或随着电极变小而在第一方向上尺寸减小。因此，通常不需要提供死体积作为空腔的一部分，电极可以在第一方向上向其中扩大。结果，通常获得更高的容积能量密度。根据一种实施方式，所述壳体盖具有凸起，并且所述壳体底部具有用于容纳所述凸起的切口；或者，所述壳体底部具有凸起，并且所述壳体盖具有用于容纳所述凸起的切口，其中，所述凸起在所述切口中布置成使得所述切口中的凸起在所述第一方向上可移动。这样做的一个优点是：通常，壳体盖在技术上简单地连接至壳体底部，而同时确保了壳体底部相对于壳体盖可移动。根据一种实施方式，所述壳体底部通过弹簧连接到所述壳体盖。这样做的优点是：弹簧通常确定壳体底部相对于壳体盖的固定的基部位置，其中壳体底部或壳体盖通过弹簧而移动。另外，将壳体底部推到壳体盖上所用的力通常取决于挠曲的大小，即，阴极/阳极面的增长或增大的尺寸。根据一种实施方式，所述弹簧布置并构造成使得当将所述壳体底部从基本位置移出以远离所述壳体盖时所述弹簧是张紧的。这样做的一个优点是：如果电极的尺寸在第一方向上减小，则空腔的尺寸通常会再次减小。以这种方式，空腔通常可能在充电/放电过程中通过变大或变小(增大或减小在第一方向上阴极/阳极面的尺寸)而适应锂离子电池或电极的“呼吸”。因此，锂离子电池通常只需要很小的体积。根据一种实施方式，所述壳体底部和/或所述壳体盖在其各自的内侧上具有平坦表面，其中，各自的表面相对于所述阴极面和阳极面基本平行地延伸。结果，通常可以通过壳体底部和壳体盖来实现在锂离子电池内特别均匀良好地温度捕获电极或堆叠(包括阳极箔、阴极箔、隔膜和(固态)电解质)的温度。因此，在当前情况下，尤其是在温度管理中，电池管理系统(BMS)通常能够确定锂离子电池内的可靠温度条件。根据一种实施方式，所述壳体底部和/或所述壳体盖的各自的内侧的表面与所述阴极面和阳极面中的至少一个直接接触。这样做的一个优点是：从技术上讲，通常可以在锂离子电池外部将电极简单地很好冷却。这通常会提高锂离子电池的效率。另外，通常可以在技术上特别简单且可靠地捕获阳极面和阴极面的温度。根据一种实施方式，所述壳体盖通过绝缘元件与所述壳体底部电绝缘，其中，所述绝缘元件具有所述切口或所述凸起。这样做的优点是：通常获得了壳体底部与壳体盖的技术上简单的绝缘。根据一种实施方式，所述壳体底部和/或所述壳体盖是预张紧的，使得所述壳体底部在所述第一方向上被推向所述壳体盖。这样做的一个优点是：如果电极的尺寸在第一方向上减小，则空腔的尺寸通常会再次减小。通常可以通过增加和减小空腔的尺寸来适应锂离子电池或电极的“呼吸”。根据一种实施方式，相对于环境的负压存在于所述空腔中。这样做的一个优点是：考虑到电极尺寸的增加，一旦不再在第一方向上将壳体底部推离壳体盖，空腔的尺寸通常会在没有机械力的情况下再次自行减小。通常以这种方式确保壳体底部或壳体盖的内侧的表面总是始终与电极直接接触。这通常使得阴极面/阳极面的温度控制和/或温度测量更容易。根据一种实施方式，所述壳体底部相对于所述壳体盖可移动，特别是连续地在第一位置与第二位置之间的区域中可移动，在所述第一位置处所述壳体底部具有距所述壳体底部的最小距离，并且在所述第二位置处所述壳体底部具有距所述壳体底部的最大距离。这样做的一个优点是：即使当壳体底部相对于壳体盖移动时，空腔也通常保持与环境隔离。因此，通常通过第一位置和第二位置可设置空腔的尺寸的两个极端。关于本专利技术的实施方式的思想可以被认为是基于以下描述的概念和发现。应当注意，本文将参照锂离子电池的不同实施方式来描述本专利技术的一些可能的特征和优点。本领域技术人员知晓：可以适当地组合、修改或调换这些特征从而获得本专利技术的其他实施方式。附图说明下面将参照附图来描述本专利技术的实施方式，其中，附图和描述均不应被解释为限制本专利技术。图1示出了根据本专利技术的锂离子电池的第一实施方式的剖视图；图2示出了图1的锂离子电池的区域II的详细视图；图3示出了根据本专利技术的锂离子电池的第二实施方式的剖视图；以及图4示出了图3的锂离子电池的区域IV的详细视图。附图仅是示意性的，而不是按比例的。附图中相同的附图标记表示相同的特征或具有相同作用的特征。具体实施方式图1示出了根据本专利技术的锂离子电池10的第一实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池(10)，包括：/n多个阴极面和阳极面(50-55)，其中，所述阴极面和阳极面(50-55)相对于彼此基本平行地布置并且与第一方向(70)基本垂直地延伸，/n壳体底部(20)，以及/n壳体盖(30)，其布置成与所述壳体底部(20)电绝缘，/n其中，所述壳体底部(20)与所述壳体盖(30)一起围成空腔(45)，所述阴极面和阳极面(50-55)布置在所述空腔(45)中，/n其特征在于，/n所述壳体盖(30)相对于所述壳体底部(20)在所述第一方向(70)上可移动，以增大和减小所述空腔(45)的尺寸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170620 DE 102017210319.11.一种锂离子电池(10)，包括：
多个阴极面和阳极面(50-55)，其中，所述阴极面和阳极面(50-55)相对于彼此基本平行地布置并且与第一方向(70)基本垂直地延伸，
壳体底部(20)，以及
壳体盖(30)，其布置成与所述壳体底部(20)电绝缘，
其中，所述壳体底部(20)与所述壳体盖(30)一起围成空腔(45)，所述阴极面和阳极面(50-55)布置在所述空腔(45)中，
其特征在于，
所述壳体盖(30)相对于所述壳体底部(20)在所述第一方向(70)上可移动，以增大和减小所述空腔(45)的尺寸。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池(10)，其中，
所述壳体盖(30)具有凸起(25)，并且所述壳体底部(20)具有用于容纳所述凸起(25)的切口(35)，或者
所述壳体底部(20)具有凸起(25)，并且所述壳体盖(30)具有用于容纳所述凸起(25)的切口(35)，
其中，所述凸起(25)在所述切口(35)中布置成使得所述切口(35)中的凸起(25)在所述第一方向(70)上可移动。


3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池(10)，其中，
所述壳体底部(20)通过弹簧(60)连接到所述壳体盖(30)。


4.根据前述权利要求中任一项所述的锂离子电池(10)，特别是根据权利要求3所述的锂离子电池(10)，其中，
所述弹簧(60)布置并构造成使得当将所述壳体底部(20)从基部位置移出...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托夫·沃尔，马蒂亚斯·库拉施，贝恩德·迪特默，索斯藤·施奈德，弗洛里安·贝斯勒，亚历山大·施密特，塔利布·扬拜恩，米夏埃尔·甘塞默，格尔·勒恩，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：德国;DE