用于制造棱柱形的电池单元的方法技术

用于制造棱柱形的电池单元（10）的方法，其中，棱柱形的电池单元（10）具有阴极层、阳极层和至少两个隔板层。在此规定，将一个或者两个绕组板、阴极层、阳极层和至少两个隔板层彼此平行并且关于绕组轴线平行地空间地布置，用于制造初始结构，将所述初始结构绕绕组轴线缠绕用于制造电池绕组（12），将电池绕组（12）装入到单元壳体中，使阴极层和阳极层与集电体（42、44）接触，以液态的电解质填注单元壳体并且关闭单元壳体。此外，本发明专利技术涉及棱柱形的电池单元（10）和具有电池的车辆，该电池具有至少一个这样的棱柱形的电池单元（10）。

【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用于制造棱柱形的电池单元的方法，其中，该电池单元具有阴极层、阳极层和至少两个隔板层。此外，本专利技术涉及一种按照该方法制造的棱柱形的电池单元以及一种安装有这样的棱柱形的电池单元的车辆。
技术介绍
应用在汽车领域的锂-离子-蓄电池由于体积利用率的原因经常具有棱柱形的形状。在单元壳体的内部具有例如扁平地压装的电池绕组（凝胶卷，jellyrolls），该电池绕组由阳极、阴极并且由隔板层卷成。在装入电池绕组之后并且在气密的关闭之前，单元壳体以液态的电解质进行填注。例如，US8,641,015B2提出了这种棱柱形的电池单元，其具有四个布置在其中的电池绕组。在本公开的范畴里被称为阴极和阳极的这些电极的电接触例如如下地进行：两个电极不是配合精确地叠置，而是在绕组轴线的方向上略微错开。该方法例如在DE102012213420A1中被描述。这样，可以在电池绕组的一个敞开的窄侧面处量取相应的电极的负电压并且在另一对置的敞开的窄侧面处量取正电压。凸出的金属箔条的接触利用焊接好的条形的由铜或者铝制成的板材部件来实现，所谓的集电器。集电器在单元壳体内部的接触和电流路径穿过单元壳体向外的穿引在设计上是要求特别高的。在将电池绕组装入到单元壳体中之后并且在关闭单元壳体之后该单元壳体通过在单元壳体的盖中的小的开口以电解质进行填注。作为在制造电池单元中的最后程序之一，该开口利用关闭元件关闭。凝胶卷的其它的例子由US5,552,239和JP2009-266737已知。US2012/0189888已知一种锂-离子-电池单元，在该锂-离子-电池单元中阴极层和阳极层连同在它们之间定位的隔板螺旋形地缠绕。
技术实现思路
在根据本专利技术用于制造棱柱形的电池单元的方法中，棱柱形的电池单元具有阴极层、阳极层和至少两个隔板层，其中规定，在空间上彼此平行地并且关于绕组轴线平行地布置一个或者两个绕组板、阴极层、阳极层和至少两个隔板层，用于制造初始结构，将该初始结构绕绕组轴线进行缠绕，用于制造电池绕组，将该电池绕组装入到单元壳体中，使阴极层和阳极层与集电体接触，将该单元壳体以液态的电解质进行填注并且将单元壳体关闭。在此，步骤的时间上的次序是任意的，在这些步骤中将电池绕组装入到单元壳体中，使阴极层和阳极层与集电体接触并且将单元壳体以液态的电解质进行填注。按照一种有利的实施方式将刚好一个电池绕组装入到单元壳体中，其中，该电池绕组刚好具有一个阴极层且刚好具有一个阳极层。这导致在焊接时更少的花费，因为仅仅还必须将唯一的电池绕组焊接到电流导出器处。特别地，这导致在集电体中材料的节约，因为集电体不必再借助分支来引导到多个电池绕组处。在制造过程中可以看到以下优点，因为当存在更少的零件时，省去其它的工作步骤。可以针对每个电极采用唯一的、无分支的集电体。该集电体的轮廓可以被改变，因此同样可以更简单地制造。阴极层和阳极层在本公开的范畴里可以称为阴极、或者阳极或者共同也称为电极。按照一种实施方式，采用两个绕组板和三个隔板层。由此在步骤a）中阴极层、阳极层和三个隔板层垂直于绕组轴线叠置地布置成层剁并且在层剁的上方和下方分别布置有平行于绕组轴线的绕组板，其中，层剁依次具有如下层：隔板层、阳极层、隔板层、阴极层、隔板层。在步骤b）中绕两个绕组板进行缠绕。按照一种可替代的实施方式，采用一个绕组板和两个隔板层，其中，在步骤a）中首先将阴极层和阳极层和两个隔板层固定在绕组板上并且在步骤b）中绕绕组板进行缠绕。在缠绕过程开始时，阳极和阴极在焊接面处与绕组板焊接。隔板层同样固定在绕组板上，例如粘贴、压绉、夹紧或者焊接，尤其是通过超声波焊接或者激光焊接。该可替代的实施方式的优点是不再需要长的未覆层的电极边缘。仅仅接触面无覆层材料，在该接触面处将绕组板与电极焊接。这导致更多的容量、更高的能量密度并且导致材料花费的节约。绕组板优选构造为扁平的板，例如，具有矩形的横截面，其具有第一较长侧和第二较短侧。绕组板例如由塑料制成，尤其是由PBT、PP、PE、PET或者PEAK制成。按照一种优选的实施方式在步骤d）中通过绕组板进行阴极层和阳极层与集电体的接触。在此，该绕组板在它的正面和它的背面具有用于接触电极的焊接点和用于接触集电体的接线面。在阴极的情况下焊接面例如是铝条并且在阳极的情况下是铜条。在缠绕过程的开始，阴极和阳极在焊接面处与绕组板焊接。在此，该焊接面例如垂直于或平行于绕组轴线或者基本上垂直于或基本上平行于绕组轴线，从而产生足够的接触并且此外在缠绕的过程中存在足够的连接强度。在电极中优选仅仅被焊接的接触面无覆层材料。这导致更多的容量、更高的能量密度和材料花费的节约。根据一种实施方式，绕组轴线平行于绕组板的较长侧，从而初始结构绕绕组板的较长侧进行缠绕。阴极层和阳极层在该实施方式中通过焊接面固定在绕组板上，焊接面在绕组板较长侧上延伸。在此，接触区域在绕组板较短侧上延伸，通过该接触区域集电体被接触。根据一种可替代的实施方式，绕组轴线平行于绕组板的较短侧，从而初始结构绕绕组板的较短侧进行缠绕。在此，焊接面可以在绕组板较短侧上延伸，通过该焊接面阴极面和阳极面固定在绕组板上。按照另一实施方式，绕组板具有接线面，该接线面与电池单元的端子对置。有利的是，由此可以装入明显缩短的集电体，用以电地桥接从端子到接触区域的路径。绕组板的接线面与焊接面电连接，在该焊接面上固定电极。按照一种特别有利的实施方式，在步骤c）中电池绕组这样地装入到单元壳体中，使得填注开口和/或破裂膜片处在绕组轴线的直线中。当填注开口处在绕组轴线的直线中时，在以液态的电解质填注时电池绕组需要更少的时间，用以浸透。在此，液体在填注时通过填注开口的通流方向理想地平行于绕组轴线。即使在电池单元损坏的情况下由此产生的动力学的主方向平行于绕组轴线。由此使得在超压的情况下液体或者气体在破裂开口处溢出变得容易。\在绕组轴线的直线中\表示填注开口或者位于在绕组轴线上或者位于相对于绕组轴线有较小的距离里。在具有两个绕组板和三个隔板层的实施方式中，电极与集电体的焊接面优选平行于绕组轴线地布置，从而在电池绕组装入到单元壳体中的情况下，当填注开口和/或破裂薄膜处在绕组轴线的直线中时，同样得到描述的优点。按照另一个方面，提供一种棱柱形的电池单元，该电池单元按照描述的方法中的一种进行制造，其中，绕组板保留在单元壳体中，尤其是电池绕组中。在本专利技术的范畴里描述的特征对应地同样适用于棱柱形的电池单元，该电池单元按照该方法进行制造。此外，根据本专利技术，提供一种具有电池的机动车，其中，该电池具有至少一个这样的电池单元。在此，该电池优选与机动车的驱动系统连接。该机动车可以设计为纯电动车并且仅仅包括电的驱动系统。可替代地，机动车可以设计为混合车辆，该混合车辆包括电的驱动系统和内燃机。在一些变型中可以规定，混合车辆的电池在内部可以通过发电机利用内燃机多余的能量充电。在外部可充电的混合车辆（PHEV，插入式混合电动车）附加设置如下的可能性，即该电池通过外部的电网充电。附图说明在附图中示出了本专利技术的实施例并且在接下来的描述中进一步说明。图1在透视图中示出了根据现有技术的棱柱形的电池单元，图2A、2B、2C示出了根据本专利技术的一种实施方式的初始结构和电池绕组，图3在透视图中示出了根据本本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造棱柱形的电池单元（10）的方法，其中，所述棱柱形的电池单元（10）具有阴极层（30）、阳极层（32）和至少两个隔板层（28），所述方法具有以下步骤：a）将一个或者两个绕组板（26）、所述阴极层（30）、所述阳极层（32）和所述至少两个隔板层（28）彼此平行并且关于绕组轴线（40）平行地空间地布置，用于制造初始结构（22），b）将所述初始结构（22）绕所述绕组轴线（40）缠绕用于制造电池绕组（12），c）将所述电池绕组（12）装入到单元壳体中，d）使所述阴极层（30）和所述阳极层（32）与集电体（42，44）接触，e）以液态的电解质填注所述单元壳体并且f）关闭所述单元壳体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.25 DE 102014214619.41.用于制造棱柱形的电池单元（10）的方法，其中，所述棱柱形的电池单元（10）具有阴极层（30）、阳极层（32）和至少两个隔板层（28），所述方法具有以下步骤：a）将一个或者两个绕组板（26）、所述阴极层（30）、所述阳极层（32）和所述至少两个隔板层（28）彼此平行并且关于绕组轴线（40）平行地空间地布置，用于制造初始结构（22），b）将所述初始结构（22）绕所述绕组轴线（40）缠绕用于制造电池绕组（12），c）将所述电池绕组（12）装入到单元壳体中，d）使所述阴极层（30）和所述阳极层（32）与集电体（42，44）接触，e）以液态的电解质填注所述单元壳体并且f）关闭所述单元壳体。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，采用两个绕组板（26）和三个隔板层（28），其中，在步骤a）中将所述阴极层（30）、所述阳极层（32）和所述三个隔板层（28）垂直于所述绕组轴线（40）上下叠置布置成层剁（24），并且其中，在所述层剁（24）的上方和下方分别平行于所述绕组轴线（40）布置一个绕组板（26），其中，所述层剁（24）依次具有如下层：隔板层（28）、阳极层（32）、隔板层（28）、阴极层（30）、隔板层（28），并且其中，在步骤b）中绕所述两个绕组板（26）进行缠绕。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，采用一个绕组板（2...

【专利技术属性】
技术研发人员：A巴赫尔，R霍尔农，SM赛义德阿巴西，C卡普兰，A贝格，M里夫勒，
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