用于存储电能的蓄能电池的集电器制造技术

本发明专利技术涉及用于存储电能的蓄能电池的集电器。本发明专利技术涉及一种用于用来存储电能的蓄能电池的集电器（10）。集电器（10）具有被称作标签（11）的接触区，所述标签布置在集电器（10）的两个彼此对立的末端（15、16）中的第一末端上而且被设置用于连接集电器（10）与蓄能电池的一个电极或多个同极的电极。集电器（10）以具有能沿着第一方向（R1）改变的层厚度（D1）的层的形式来构造。层厚度（D1）沿着所述第一方向（R1）的变化过程对应于随着与两个末端中的第二末端的距离增加而单调升高或严格单调升高的第一函数。第一方向（R1）从第二末端（16）延伸到第一末端（15）并且垂直于层厚度（D1）地延伸。距第二末端（16）的距离沿着第一方向（R1）延伸。

【技术实现步骤摘要】
用于存储电能的蓄能电池的集电器
本专利技术涉及一种用于用来存储电能的蓄能电池的集电器。此外，本专利技术涉及一种用于存储电能的蓄能电池，所述蓄能电池具有至少一个这种集电器。
技术介绍
从现有技术公知用于存储电能的蓄能电池，诸如锂离子电池组、混合超级电容器以及超级电容器。这种蓄能电池包括薄电极层，所述薄电极层被涂覆在平的集电器上。电极层分别构造为阳极层或阴极层。集电器分别以具有恒定的层厚度的层的形式来构造，而且分别具有被称作标签（Tab）的接触区。这种集电器的标签被设置用于连接相应的集电器与相对应的蓄能电池的一个电极或多个同极的电极。在锂离子电池组和混合超级电容器中，常常将铜用于邻接阳极层的集电器，而将铝用于邻接阴极层的集电器。在超级电容器中，常常将铝不仅用于邻接阳极层的集电器而且用于邻接阴极层的集电器。在之前描述的集电器中，所述集电器的重量降低了相对应的蓄能电池的能量密度。在之前描述的蓄能电池中，由集电器形成的占相应的蓄能电池的体积、重量和材料成本的份额起到很大的作用。集电器占相应的蓄能电池的体积的份额为直至15%。集电器占相应的蓄能电池的重量的份额为直至12%。集电器占相应的蓄能电池的材料成本的份额为直至30%。因而，有利的是，避免在制造这种集电器时使用过多材料。从文件EP1233465A1和US2014/027256A1公知的是，通过在集电器的如下位置上的凹陷部来降低所述集电器的质量，所述位置没有强烈地被加载电流。因此，这种集电器构造为栅形，并且由此造成花费高的电极制造，这与如下情况矛盾：几乎所有要在工业上产生的蓄能电池都通过薄膜浇注在滚动缠绕工艺中制造。从文件US2007/0026307A1公知一种用于电池组的集电器。所述集电器具有接触区。所述接触区布置在所述集电器的两个彼此对立的末端中的第一末端上，而且被设置用于连接所述集电器与电池组的接线端子。在此，所述集电器在第一末端上的厚度大于所述集电器在两个末端中的第二末端上的厚度。
技术实现思路
按照本专利技术，提供了一种用于用来存储电能的蓄能电池的集电器。所述集电器具有被称作标签的接触区。所述标签布置在所述集电器的两个彼此对立的末端中的第一末端上，而且被设置用于连接、尤其是用于焊接所述集电器与所述蓄能电池的一个电极或多个同极的电极。所述集电器以具有能沿着第一方向改变的层厚度的层的形式来构造。层厚度沿着第一方向的变化过程对应于随着与两个末端中的第二末端的距离增加而单调升高或严格单调升高的第一函数。所述第一方向从第二末端延伸到第一末端并且垂直于层厚度地延伸。距第二末端的距离沿着第一方向延伸。从属权利要求示出了本专利技术的优选的扩展方案。由于所述第一函数随着与第二末端的距离增加而单调升高或严格单调升高，实现了：集电器的层厚度朝向标签基本上均匀地增加或集电器的层厚度朝向第二末端基本上均匀地缩小。因此，集电器朝向标签变厚或朝向第二末端变窄。由于集电器以具有朝第二末端缩小的层厚度的层的形式来构造，实现了：在集电器的制造过程中节约材料。由于集电器在此继续基本上保持为层状，同时实现了：集电器可以与至少一个层状的电极一起并且优选地也可以与至少一个其它的相同构造的集电器一起继续通过常见的薄膜浇注方法来制造。按照本专利技术的一个优选的扩展方案，之前描述的集电器的沿着第二方向出现的尺寸具有沿着第二方向恒定的变化过程。第二方向垂直于第一方向和层厚度地延伸。由于相应的集电器的沿着第一方向出现的尺寸在集电器各处都保持不变，实现了：相应的集电器可以与至少一个层状的电极一起并且尤其是与至少一个其它的这样的集电器一起继续在常见的滚动缠绕工艺中绕着平行于第一方向延伸的轴沿着第二方向以卷筒的形式来缠绕。这种卷筒例如可以是卷芯（Jelly-Roll），所述卷芯形成电化学蓄能电池的电化学部分。在本专利技术的一个特别优选的扩展方案中，所述第一函数至少部分地对应于线性函数，所述第一函数描述了之前描述的集电器沿着第一方向的层厚度的变化过程。在本专利技术的一个优选的扩展方案中，所述第一函数在之前描述的集电器的第一区域对应于恒定函数，而在相应的集电器的第二区域对应于线性函数。在此，所述第一区域包括所述第一末端。此外，所述第二区域包括所述第二末端而且紧跟所述第一区域。在本专利技术的一个优选的扩展方案中，之前描述的集电器的层厚度在相应的集电器的第一末端上取最大值。在此，所述层厚度的最大值大于或等于第一层厚度极限值。此外，所述第一层厚度极限值应被确定为第一参数与第二参数之商。第一参数应被确定为要由相应的集电器在存在蓄能电池的额定功率的情况下引出的电流的电流值、相应的集电器的电阻率与相应的集电器的沿着第一方向出现的尺寸之间的乘积。所述第二参数应被确定为要在两个末端之间调节的电压降的最大容许电压值与相应的集电器的沿着第二方向出现的尺寸之间的乘积。第二方向垂直于第一方向和层厚度地延伸。由于层厚度的最大值大于或等于所述第一层厚度极限值，实现了：要在两个末端之间调节的电压降的电压值不超过所提到的电压降的最大容许电压值。由此，确保了相应的集电器的高运行安全性。在这种情况下应考虑：所述第一层厚度极限值对应于相应的集电器的最小有效层厚度，所述最小有效层厚度对于导出在相应的集电器中出现的总电流来说是必需的。此外，在这种情况下还应考虑：要由相应的集电器引出的电流没有流过相应的集电器沿着第一方向的总伸展，而是仅仅被插入到相应的集电器的直接环绕着所述标签延伸的第一末端中。因此，不需要层厚度在相应的集电器各处都大于或等于所述第一层厚度极限值。因此，也不需要层厚度在相应的集电器各处都保持不变。这意味着：之前描述的具有朝向第二末端缩小的层厚度的集电器的电阻基本上与具有恒定的层厚度的相对应的常规的层状的集电器的电阻相同。在之前描述的集电器中非常有利的是：不同于在从现有技术公知并且在更上面描述的栅格结构中，相应的集电器的电阻没有被变化着的层厚度影响或提高。栅格结构也造成了在相应的电极中的电流的邻接于凹陷部的附加的线路。在所述电极中，导电能力比在大多数金属集电器中差，这会导致附加的内阻。因此，之前描述的集电器可以在没有功率损失的情况下被应用在所有市场常见的用来制造蓄能电池（诸如锂离子电池组、混合超级电容器以及超级电容器）的技术中，。在之前描述的集电器中，与针对相对应的蓄能电池的电极所使用的活性材料相比，使用更少的材料或材料混合物。出于该原因，之前描述的集电器的体积、重量和材料成本可以与用于制造相对应的蓄能电池所使用的技术无关地被降低，而不改变相应的集电器的电阻并且因此也没有出现功率损失。此外，因为不能通过相应的集电器进行电解质交换，所以之前描述的朝向第二末端变窄的集电器能够实现相应的集电器在具有如下电极的电化学蓄能电池中的应用，所述电极具有双极设计。在本专利技术的一个优选的扩展方案中，之前描述的集电器的层厚度在第二末端取最小值。层厚度的最小值大于或等于第二层厚度极限值。所述第二层厚度极限值应根据相应的集电器的电阻的最小容许电阻值来确定。可替换地，所述第二层厚度极限值对应于被用于相应的集电器的材料或材料混合物的在相应的集电器的制造过程中可达到的最小层厚度。在之前描述的集电器（其中层厚度的最小值对应于被用于相应的集电器的材料或材料混合物的可达到的最小层厚度）中，使在相应的集本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于用来存储电能的蓄能电池的集电器（10、20、30），其中，所述集电器（10、20、30）具有被称作标签（11）的接触区，所述标签（11）布置在所述集电器（10、20、30）的两个彼此对立的末端（15、16）中的第一末端上，而且被设置用于连接所述集电器（10、20、30）与所述蓄能电池的一个电极（40、45、50、55）或多个同极的电极（40、45、50、55），其特征在于，所述集电器（10、20、30）以具有能沿着第一方向（R1、R21、R31）改变的层厚度（D1、D21、D31）的层的形式来构造，其中所述层厚度（D1、D21、D31）沿着所述第一方向（R1、R21、R31）的变化过程对应于随着与所述两个末端（15、16）中的第二末端的距离增加而单调升高或严格单调升高的第一函数，其中所述第一方向（R1、R21、R31）从所述第二末端（16）延伸到所述第一末端（15）并且垂直于所述层厚度（D1、D21、D31）地延伸，而且距所述第二末端（16）的距离沿着所述第一方向（R1、R21、R31）延伸。

【技术特征摘要】
2016.10.25 DE 102016220975.21.一种用于用来存储电能的蓄能电池的集电器（10、20、30），其中，所述集电器（10、20、30）具有被称作标签（11）的接触区，所述标签（11）布置在所述集电器（10、20、30）的两个彼此对立的末端（15、16）中的第一末端上，而且被设置用于连接所述集电器（10、20、30）与所述蓄能电池的一个电极（40、45、50、55）或多个同极的电极（40、45、50、55），其特征在于，所述集电器（10、20、30）以具有能沿着第一方向（R1、R21、R31）改变的层厚度（D1、D21、D31）的层的形式来构造，其中所述层厚度（D1、D21、D31）沿着所述第一方向（R1、R21、R31）的变化过程对应于随着与所述两个末端（15、16）中的第二末端的距离增加而单调升高或严格单调升高的第一函数，其中所述第一方向（R1、R21、R31）从所述第二末端（16）延伸到所述第一末端（15）并且垂直于所述层厚度（D1、D21、D31）地延伸，而且距所述第二末端（16）的距离沿着所述第一方向（R1、R21、R31）延伸。2.根据权利要求1所述的集电器（10、20、30），其特征在于，所述集电器（10、20、30）的沿着第二方向（R2）出现的尺寸具有沿着所述第一方向（R1、R21、R31）的恒定的变化过程，其中所述第二方向（R2）垂直于所述第一方向（R1、R21、R31）和所述层厚度（D1、D21、D31）地延伸。3.根据权利要求1所述的集电器（10、20、30），其特征在于，所述第一函数至少部分地对应于线性函数。4.根据上述权利要求之一所述的集电器（10、20、30），其特征在于，所述第一函数在所述集电器（10、20、30）的第一区域对应于恒定函数，而在所述集电器（10、20、30）的第二区域对应于线性函数，其中所述第一区域包括所述第一末端（15），而所述第二区域包括所述第二末端（16）而且紧跟所述第一区域。5.根据上述权利要求之一所述的集电器（10、20、30），其特征在于，所述层厚度（D1、D21、D31）在所述第一末端（15）上取最大值（L1），其中所述层厚度（D1、D21、D31）的最大值（L1）大于或等于第一层厚度极限值，其中所述第一层厚度极限值应被确定为第一参数与第二参数之商，其中所述第一参数应被确定为要由所述集电器（10、20、30）在存在所述蓄能电池的额定功率的情况下引出的电流的电流值、所述集电器（10、20、30）的电阻率与所述集电器（10、20、30）的沿着所述第一方向（R1、R21、R31）出现的尺寸之间的乘积，其中所述第二参数应被确定为要在所述两个末端（15、16）之间调节的电压降的最大容许电压值与所述集电器（10、20、30）的沿着所述第二方向（R2）出现的尺寸之间的乘积，其中所述第二方向（R2）垂直...

【专利技术属性】
技术研发人员：S哈恩，
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