用于制造储能电池的方法、储能电池、电池模块和机动车技术

本发明专利技术涉及一种用于制造储能电池、尤其是锂离子电池的方法，其壳体可弹性变形。为此将至少一个电极线圈或电极堆叠和电解质装入壳体中，利用气体填充壳体，使得在壳体内形成过压，通过该过压使壳体的至少一个壳体壁向外拱起。气密地密封壳体，从而保持壳体内的过压和所述至少一个壳体壁的拱起。作为替代方案，将至少一个弹性元件设置在电极线圈或电极堆叠和壳体的至少一个壳体壁之间。本发明专利技术还涉及相应的储能电池、具有这种储能电池的电池模块以及具有这种电池模块的机动车。

Method for manufacturing energy storage battery, energy storage battery, battery module and motor vehicle

The invention relates to a method for manufacturing a storage battery, in particular a lithium ion battery, whose shell can be elastically deformed. At least one electrode coil or electrode stack and electrolyte are loaded into the shell, and the shell is filled with gas so that overpressure is formed in the shell, and at least one shell body wall is arching out through the overpressure. The shell is hermetically sealed so as to maintain the overpressure inside the shell and the arch of the at least one shell wall. As an alternative, at least one elastic element is disposed between an electrode coil or an electrode stack and at least one housing wall of the housing. The invention also relates to a corresponding energy storage battery, a battery module having the energy storage battery and a motor vehicle having the battery module.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造储能电池的方法、储能电池、电池模块和机动车
本专利技术涉及一种用于制造储能电池、尤其是锂离子电池的方法、储能电池、具有这种储能电池的电池模块以及具有这种电池模块的机动车。
技术介绍
用于储存电能的电池在所谓的电动车领域中不仅在具有纯电驱动装置的车辆中而且也在具有混合动力驱动装置的车辆中起着核心作用。通常在此使用高压电池模块，其包括多个互连的单个电池。单个电池例如可以是锂、锂离子、锂聚合物、锂离子聚合物、锂硫或锂空气电池。在制造电池模块时，行程控制地压缩组合成电池组的电池。在此即使在保持相应预定的电池厚度的情况下也可能会出现压缩力的大幅度散射，这可不利地影响电池或电池模块的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提供用于制造储能电池的方法、储能电池、电池模块以及机动车，其在制造或和/或寿命方面得到改善。根据本专利技术的第一方面，一种用于制造储能电池、尤其是锂离子电池的方法包括下述步骤：将至少一个具有至少两个电极和至少一个设置在所述电极之间的分隔器的电极线圈或电极堆叠装入壳体中；将电解质装入壳体中；利用气体填充壳体并且在壳体内形成过压，通过该过压使壳体的至少一个壳体壁向外拱起；以及气密地密封壳体，从而保持在壳体内的过压和所述至少一个壳体壁的拱起，由此壳体可沿垂直于所述至少一个拱起的壳体壁的方向弹性变形。根据本专利技术的第二方面，一种用于制造储能电池、尤其是锂离子电池的方法包括下述步骤：将至少一个弹性元件设置在具有至少两个电极的电极线圈或电极堆叠上；并且将电极线圈或电极堆叠连同所述至少一个弹性元件一起装入壳体中，使得所述至少一个弹性元件位于电极线圈或电极堆叠和壳体的至少一个壳体壁之间，由此壳体可沿垂直于所述至少一个壳体壁的方向弹性变形。一种用于制造电池模块的方法包括下述步骤：制造两个或多个根据本专利技术的第一或第二方面的储能电池；将各储能电池并排排列或堆叠、尤其是沿垂直于所述至少一个壳体壁的方向并排排列或堆叠；并且沿垂直于所述至少一个壳体壁的方向压合所述并排排列或堆叠的储能电池。根据本专利技术的第一方面的储能电池包括：至少一个具有至少两个电极和至少一个设置在所述电极之间的分隔器的电极线圈或电极堆叠；以及壳体，该壳体包围所述至少一个电极线圈或电极堆叠并且在该壳体中存在过压，通过该过压使壳体的所述至少一个壳体壁向外拱起，使得壳体可沿垂直于所述至少一个拱起的壳体壁的方向弹性变形。根据本专利技术的第二方面的储能电池包括：至少一个具有至少两个电极和至少一个设置在所述电极之间的分隔器的电极线圈或电极堆叠；至少一个弹性元件；以及壳体，该壳体包围所述至少一个电极线圈或电极堆叠和设置在电极线圈或电极堆叠和壳体的至少一个壳体壁之间的所述至少一个弹性元件，使得壳体可沿垂直于所述至少一个壳体壁的方向弹性变形。根据本专利技术的电池模块具有至少两个互连的、根据本专利技术第一和/或第二方面的储能电池。根据本专利技术的机动车包括电驱动装置或混合动力驱动装置以及根据本专利技术的电池模块。本专利技术意义上的“机动车”优选是非永久轨道引导的陆上交通工具、尤其是公路车辆、如轿车、卡车、公共汽车或摩托车，其尤其是具有混合动力驱动装置或电驱动装置。本专利技术基于以下手段：将储能电池构造成弹性的、尤其是弹簧弹性的，其方式为：通过形成并且保持电池内部的过压使相应电池的壳体拱起和/或在电极线圈或电极堆叠和壳体壁之间设置有至少一个弹性元件。通过选择电池内部的气体压力或选择弹性元件的材料和/或厚度可有针对性地调节相应电池的弹性特性的可再现的弹簧特性曲线。基于弹性的、尤其是弹簧弹性的设计，在模块生产中压缩电池组时，电池显示出可再现的弹性的弹簧特性。因此，在压缩电池组时可考虑在电池的几何形状、尤其是厚度和力特性、尤其是压力之间的关系。在此可在模块生产时通过监测或选择压力有针对性地调节相应作用的力，从而能可靠保持预定的最大力，这也有对电池使用寿命有积极的影响。由此可减少或甚至消除在不能弹性变形的传统电池压缩时在电池组内出现的力的高度散射(Streuung)，从而实现了具有定义压力的、稳定的模块制造过程。由此也延长了电池或电池模块的使用寿命。总的来说，由此在制造和使用寿命方面改善了储能电池和具有储能电池的电池模块。在根据本专利技术的第一方面的方法的一种优选实施方式中，在利用气体填充所述壳体之前首先移除位于壳体中的气体、尤其是空气。由此可确保位于壳体中的气体的定义的可压缩性并且唯一地确定用于达到壳体内的期望压力所需使用的气体量。此外，可避免气体与电极线圈或电极堆叠或壳体本身的不希望的化学反应，这可限制电池的使用寿命。尤为有利的是，所述壳体被填充惰性气体、如氮气或二氧化碳，以便显著降低和/或减慢气体与电极线圈或电极堆叠或壳体本身的反应可能性。尤为有利的是，所使用的惰性气体是稀有气体、如氦气、氖气或氩气。其特别低的反应性特别有利于储能电池和具有这种储能电池的电池模块的使用寿命。在根据本专利技术的第一方面的方法的另一种优选实施方式中，通过利用气体填充壳体并且形成过压，所述壳体的至少两个相对置的壳体壁向外拱起。所述优选对称的拱起大大有助于在压缩电池组时压力点的确定，使得在压缩电池组时可有针对性地调节和/或监测压力。另外，以这种方式延长每个储能电池的弹簧行程，这在相同的力消耗的情况下能实现更精确的压缩。优选在所谓的棱柱形电池中——其包括具有两个相对置的、通过窄侧壁相互连接的大面积壳体壁的壳体，相对置的大面积壳体壁向外拱起，而壳体的窄侧壁不向外拱起或仅稍微向外拱起。在根据本专利技术的第二方面的方法的一种优选实施方式中，作为弹性元件使用由橡胶、泡沫或弹性体制成的层。在此特别优选的是化学惰性材料，以便最小化或防止与电极线圈或电极堆叠、电解质和/或壳体壁的化学反应。在电池模块的一种优选实施方式中，储能电池基于可沿垂直于所述至少一个壳体壁的方向弹性变形的壳体构造用于吸收在电池模块的制造和/或运行期间出现的力。这有利于电池模块的储能电池的使用寿命。此外，通过由此避免作用于电池模块储能电池的力峰值确保可靠的功能以及提高的运行安全性，这在应用于机动车时是非常重要的。附图说明由结合附图的后续说明给出本专利技术的其它特征、优点和应用可能性。在附图中：图1示出用于制造储能电池的第一种方法的步骤的示例；图2示出用于制造储能电池的第二种方法的步骤的示例；并且图3示出用于阐述用于制造电池模块的方法的一种示例。具体实施方式图1示出用于制造储能电池的第一种方法的各步骤示例。在此分别以横截面图示出储能电池。为了清楚起见，该视图是高度示意性的并且未按比例绘制。在第一步骤(a)中，将电极线圈10装入提供的壳体1中。优选壳体1是所谓的棱柱形或长方体形壳体，其具有两个相对置的大面积侧壁4，所述大面积侧壁通过窄侧壁(在所选择的视图中仅能看到底部5)连接。电极线圈10包括至少一个或多个阴极层和阳极层，每个阴极层通过一个可构造为隔层的分隔器与相应的阳极层分隔开。所述层被卷绕成线圈。在另一种实施方式中，电极线圈也可构造为所谓的电极堆叠，在所述电极堆叠中这些层基本彼此平行地叠置。在第二步骤(b)中，将电解质11装入壳体1中。电解质11优选具有液体或凝胶状稠度。电解质11优选均匀地填充壳体1和位于其中的电极线圈10、特别是在电极线圈10的阴极层和阳极层之间的区域。在接下来的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制造储能电池(30)、尤其是锂离子电池的方法，包括下述步骤：a)将至少一个具有至少两个电极和至少一个设置在所述电极之间的分隔器的电极线圈(10)或电极堆叠装入壳体(1)中；b)将电解质(11)装入壳体(1)中；c)利用气体(21)填充壳体(1)并且在壳体(1)内形成过压，通过该过压使壳体(1)的至少一个壳体壁(4)向外拱起；以及d)气密地密封壳体(1)，从而保持在壳体(1)内的过压和所述至少一个壳体壁(4)的拱起，从而壳体(19)能沿垂直于所述至少一个拱起的壳体壁(4)的方向弹性变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.11 DE 102015222201.21.用于制造储能电池(30)、尤其是锂离子电池的方法，包括下述步骤：a)将至少一个具有至少两个电极和至少一个设置在所述电极之间的分隔器的电极线圈(10)或电极堆叠装入壳体(1)中；b)将电解质(11)装入壳体(1)中；c)利用气体(21)填充壳体(1)并且在壳体(1)内形成过压，通过该过压使壳体(1)的至少一个壳体壁(4)向外拱起；以及d)气密地密封壳体(1)，从而保持在壳体(1)内的过压和所述至少一个壳体壁(4)的拱起，从而壳体(19)能沿垂直于所述至少一个拱起的壳体壁(4)的方向弹性变形。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在根据步骤c)利用气体(21)填充所述壳体(1)之前移除位于壳体(1)中的气体(20)、尤其是空气。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在步骤c)中，所述壳体(1)被填充惰性气体。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述惰性气体是稀有气体。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过根据步骤c)利用气体(21)填充壳体(1)和形成过压，所述壳体(1)的至少两个相对置的壳体壁(4)向外拱起。6.用于制造储能电池(31)、尤其是锂离子电池的方法，包括下述步骤：a)将至少一个弹性元件(12)设置在具有至少两个电极和至少一个设置在所述电极之间的分隔器的电极线圈(10)或电极堆叠上；并且b)将电极线圈(10)或电极堆叠连同所述至少一个弹性元件(12)装入壳体(1)中，使得所述至少一个弹性元件(12)位于所示电极线圈(10)或电极堆叠和壳体(1)的至少一个壳体壁(4)之间，由此所示壳体(1)能沿垂直于所述至少一个壳体壁(4)的方向弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·达班尼，O·芬肯维尔特，M·弗拉姆，J·格施勒，T·伊迪科特，D·舍雷尔，
申请(专利权)人：宝马股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE