壳体部件、尤其是微电池以及壳体部件的制造方法技术

本发明专利技术涉及一种具有馈通件的壳体部件，用于电气装置、尤其是电存储器装置或传感器壳体、优选电池、尤其微电池或电容器，其中壳体部件或壳体部件的基体包括馈通件，并且馈通件具有至少一个开口，其中开口具有带有减小的嵌装长度EL

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】壳体部件、尤其是微电池以及壳体部件的制造方法


[0001]本专利技术涉及一种电气装置、尤其点存储器装置、优选电池、尤其微电池和/或电容器的壳体部件，该壳体部件具有穿过壳体部件的馈通件，其中该壳体部件和/或馈通件具有开口，其中该开口容纳在玻璃材料或玻璃陶瓷材料中的导体并且馈通件的开口包括内壁。除了壳体部件、尤其电气装置，还给出了一种用于优选以环形的形式制造尤其用于电气装置的基体的方法，以及一种微电池。

技术介绍

[0002]作为本专利技术意义上的电池，不仅理解为在其放电之后可以被清除和/或回收的一次性电池，而且也理解为蓄电池。蓄电池、优选锂离子电池被设置用于不同的应用，像比如便携式电子设备、移动电话、机动工具以及尤其是电动车辆。电池可以代替传统的能源，像比如铅酸电池、镍镉电池或镍金属氢化物电池。电池也可以用在传感器中或者用在物联网中。
[0003]本专利技术意义上的存储器装置也理解为电容器、尤其是超级电容器。
[0004]如通常已知的那样，超级电容器(也称为超级电容Supercaps)是具有特别高的功率密度的电化学能量存储器。与陶瓷电容器、薄膜电容器和电解电容器不同，超级电容器不具有常规意义上的电介质。在它们中，尤其是通过电荷分离以双层电容的方式静态存储电能的存储原理以及通过借助氧化还原反应以伪电容的方式电荷交换的电能的电化学存储。
[0005]超级电容器尤其包括混合电容器，在此尤其是锂离子电容器。其电解质通常包括在导电盐(通常为锂盐)中溶解的溶剂。超级电容器优选地用于需要大量充电/放电周期的应用中。超级电容器尤其有利地可应用在汽车领域中，尤其是在制动能量的回收领域中。当然，其它应用也是可行的并且被包括在本专利技术内。
[0006]作为存储器装置的锂离子电池已经公知了很多年。在这方面，例如参考“Handbook of Batteries(电池手册)”(David Linden著，出版物，第2版，MacCrawhill出版社，1995年，第36和39章)。
[0007]锂离子电池的各个方面在各种专利中被描述。
[0008]例如，可提及的是：US 961,672 A1、US 5,952,126 A1、US 5,900,183 A1、US 5,874,185 A1、US 5,849,434 A1、US 5,853,914 A1以及US 5,773,959 A1。
[0009]锂离子电池，尤其是用于汽车环境中的应用，通常具有多个彼此串联连接的单个电池单元。彼此串联或串行连接的电池单元被组合成所谓的电池组，然后多个电池组构成电池模块，该电池模块也被称为锂离子电池。每个单个电池单元拥有从电池单元的壳体中引出的电极。这同样适用于超级电容器的壳体。
[0010]尤其是在汽车环境中使用锂离子电池时，必须解决各种问题，如耐腐蚀性、在意外事故发生时的耐受性或抗振动性。另一个问题是在长时间段内的密封性，尤其是严密密封性。
[0011]密封性可能受到例如在电池单元的电极的区域中或在电池单元中的电极馈通件
的区域中和/或电容器和/或超级电容器的壳体的区域中的不密封性的损害。这种不密封性例如可能由于温度变化负荷和机械的交变负荷、像比如车辆中的振动或塑料的老化而引起。
[0012]电池或电池单元的短路或温度变化可能导致电池或电池单元的使用寿命的缩短。在事故和/或紧急情况下的密封性同样是重要的。
[0013]为了确保在事故中更好的耐受性，例如文献DE 101 05 877 Α1提出一种用于锂离子电池的壳体，其中，壳体包括金属护套，该金属护套在两侧敞开并且被封闭。
[0014]电流端子或电极通过塑料绝缘。塑料绝缘的缺点是在使用寿命期间有限的耐热性、有限的机械稳定性、老化和不可靠的密封性。因此，在根据现有技术的锂离子电池和电容器中，电流馈通件并不是严密密封地装入例如锂离子电池的盖部件中。因此，在现有技术中，根据测试规范，通常在1巴的压力差下实现最大1*10
‑6mbar l s
‑1的氦泄漏率。此外，电极被压接，并且具有额外的绝缘体的激光熔焊的连接构件被布置在电池的空间中。
[0015]由DE 2733948 Α1已知一种碱性电池，其中绝缘体、像比如玻璃或陶瓷直接通过熔融连接与金属部件连接。
[0016]金属部件之一与碱性电池的阳极且另一个金属部件与碱性电池的阴极电连接。在DE 2733948 Α1中相关的金属是指铁或钢。轻金属，如铝，在DE 2733948 Α1中没有描述。在DE 2733948 Α1中也没有给出玻璃或陶瓷材料的熔化温度。在DE 2733948 Α1中描述的碱性电池是具有碱性电解质的电池，所述碱性电解质根据DE 2733948 Α1包含氢氧化钠或氢氧化钾。在DE 2733948 Α1中没有提到锂离子电池。
[0017]由DE 69804378 T2或EP 0885874 B1公开了一种用于制备不对称的有机羧酸酯和用于制备碱性离子电池的无水有机电解质的方法。用于可再充电锂离子电池的电解质也在DE 69804378 T2或EP 0885874 B1中描述。
[0018]用于容纳穿通接触部的电池座的材料没有被描述，但仅描述了用于连接销的材料，该连接销可以由钛、铝、镍合金或不锈钢制成。
[0019]DE 69923805 T2或EP 0954045 B1描述了具有改进的电效率的RF馈通件。由EP 0954045B1公开的馈通件不是指玻璃
‑
金属馈通件。在EP 0954045B1中，描述了直接形成在例如包装的金属壁内的玻璃
‑
金属馈通件是不利的，因为由于玻璃的脆化，这种RF馈通件不是持久的。
[0020]DE 69023071 T2或EP 0412655 B1描述了一种用于电池或其他电化学电池的玻璃
‑
金属馈通件，其中使用的玻璃的SiO2份额为大约45重量％，并且作为金属使用尤其包含钼和/或铬和/或镍的合金。在DE 69023071 T2中轻金属的使用与所使用的玻璃的熔化温度或熔融温度一样少被描述。根据DE 69023071 T2或EP 0412655 B1，用于销状导体的材料也是包括钼、铌或钽的合金。
[0021]由US 7687200 Α1已知一种用于锂离子电池的玻璃
‑
金属馈通件。根据US 7687200 Α1，壳体由高级合金钢制成，并且销状导体由铂/铱制成。US 7687200 Α1中描述的玻璃材料是TΑ23和CABAL
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12玻璃。根据US 5015530 Α1，它涉及CaO
‑
MgO
‑
Αl2O3‑
B2O3‑
体系，其具有1025℃或800℃的熔融温度。此外，由US 5015530 Α1已知用于锂电池的玻璃
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金属馈通件的玻璃组成物，该玻璃组成物包含CaO、Αl2O3、B2O3、SrO和BaO，它们的熔融温度在650℃
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750℃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有馈通件的壳体部件(1)，用于电气装置、尤其是电存储器装置或传感器壳体、优选电池、尤其是微电池或电容器，其中壳体部件或壳体部件(1)的基体(10)包括馈通件，并且馈通件具有至少一个开口(3)，其中开口(3)具有带有减小的嵌装长度EL
减少
的壁，并且开口(3)容纳在玻璃材料或玻璃陶瓷材料(5)中的导电材料、尤其是导体(4)，其特征在于，嵌装长度EL
减少
处于0.05mm至0.6mm、尤其0.1mm至0.5mm、优选0.1mm至0.4mm、尤其优选0.15mm至0.2mm的范围内。2.根据权利要求1所述的壳体部件，其特征在于，所述导电材料或所述导体(4)具有第一膨胀系数α1，以及玻璃材料或玻璃陶瓷材料(5)具有第二膨胀系数α2，并且壳体部件具有第三膨胀系数α3，其中，第三膨胀系数α3始终大于第二膨胀系数α2。3.根据权利要求1至2中任一项所述的壳体部件，其特征在于，第三膨胀系数α3位于12*10
‑
6 1/K至19*10
‑
6 1/K的范围内，并且第二膨胀系数α2位于9*10
‑
6 1/K至11*10
‑
6 1/K的范围内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的壳体部件，其特征在于，第一膨胀系数α1位于6*10
‑
6 1/K至11*10
‑
6 1/K的范围内。5.根据权利要求1至4中任一项所述的壳体部件，其特征在于，壳体部件(1)或基体(10)和/或导体(4)的金属是下述材料之一：铁、铁合金、铁镍合金、铁镍钴合金、KOVAR、钢、不锈钢、高级合金钢、铝、铝合金、AlSIC、镁、镁合金、铜、铜合金、钛或钛合金。6.根据权利要求1至5中任一项所述的壳体部件，其特征在于，壳体部件(1)或基体(10)是具有厚度D2的电池盖部件，其中D2位于0.1mm至1mm的范围内，优选位于0.1mm至0.6mm的范围内。7.根据权利要求1至6中任一项所述的壳体部件，其特征在于，所述壳体部件(1)或所述基体(10)由下列材料中的一种制成：
‑
具有在10至12*10
‑6K
‑1的范围内的膨胀系数的铁素体高级合金钢；
‑
具有在12至13*10
‑6K
‑1的范围内的膨胀系数的标准钢；
‑
具有在13至14*10
‑6K
‑1的范围内的膨胀系数的双相高级合金钢；
‑
具有在16至18*10
‑6K
‑1的范围内的膨胀系数的奥氏体高级合金钢。8.根据权利要求1至7中任一项所述的壳体部件，其特征在于，借助壳体部件(1)的或基体(10)的材料来调节玻璃预应力，所述玻璃预应力经由玻璃也作用于导体并且调节导体的挤出力。
9.根据权利要求8所述的壳体部件，其特征在于，通过调节导体(4)的挤出力，在损坏情况下在过压时调节导体(4)的安全排气功能，尤其调节存储器装置、尤其电池的开口(3)。10.根据权利要求8或9中任一项所述的壳体部件，其特征在于，所述导体(4)的挤出力通过以下措施中的一个或多个调节：
‑
嵌装的厚度，
‑
使用不同的玻璃材料，
‑
玻璃中的不同的气泡份额，
‑
在嵌装之前通过玻璃模制件的形状形成的结构化的玻璃表面，
‑
在嵌装期间通过玻璃模制件的形状形成的结构化的玻璃表面，
‑
在嵌装之后通过激光加工形成的结构化的玻璃表面，
‑
玻璃材料中的单侧或双侧的缺口或渐缩部，
‑
导体和/或壳体或壳体部件或基体中的缺口或渐缩部。11.根据权利要求1至10中任一项所述的壳体部件，其特征在于，导体(4)包括头部件(20000)、优选连接头。12.根据权利要求1至11中任一项所述的壳体部件，其特征在于，在导体的头部件、优选连接头部件与壳体部件之间布置有绝缘元件(20010)、尤其绝缘盘。13.根据权利要求12所述的壳体部件，其特征在于，所述绝缘元件(20010)是玻璃元件或玻璃陶瓷元件或陶瓷。14.根据权利要求1至13中任一项所述的壳体部件，其特征在于，所述玻璃材料是硼酸铝玻璃。15.根据权利要求14的壳体部件，其特征在于，所述硼酸铝玻璃包括Al2O3和B2O3。16.一种微电池(10000)，具有壳体部件(1)、优选具有带馈通件的基体(10)的壳体部件，其中所述壳体部件或基体由金属、优选铁、铁合金、铁镍合金、铁镍钴合金、KOVAR、钢、不锈钢、高级合金钢、铝、铝合金、AlSIC、镁、镁合金或钛或钛合金制成，并且所述壳体部件具有至少一个开口(3)作为所述馈通件的一部分，其中所述开口包括具有减小的嵌装长度EL
减少
的内壁，并且所述开口容纳在玻璃材料或玻璃陶瓷材料(2)中的导电材料、尤其导体(4)，其特征在于，所述嵌装长度EL
减少
位于0.05mm至0.6mm、尤其是0.1mm至0.4mm、特别优选0.15mm至
0.2mm的范围内，并且导电材料具有第一膨胀系数α1，以及所述玻璃材料或玻璃陶瓷材料(2)具有第二膨胀系数α2，所述壳体部件具有第三膨胀系数α3，并且第三膨胀系数α3始终大于第二膨胀系数α2。17.根据权利要求16所述的微电池，其特征在于，第三膨胀系数α3位于12*10
‑
6 1/K至19*10
‑
6 1/K的范围内并且第二膨胀系数α2位于9*10
‑
6 1/K至11*10
‑
6 1/K的范围内。18.根据权利要求16至17中任一项所述的微电池，其特征在于，第一膨胀系数α1处于6*10
‑
6 1/K至11*10
‑
6 1/K的范围内。19.根据权利要求16至18中任一项所述的微电池，其特征在于，壳体(10010)或基体(10)和/或导体(4)的金属是铁、铁合金、铁镍合金、铁镍钴合金、KOVAR、钢、不锈钢、高级合金钢、铝、铝合金、AlSIC、镁、镁合金、铜、铜合金或钛或钛合金。20.根据前述权利要求16至19中任一项所述的微电池，其特征在于，微电池(10000)具有最高40mm、优选20mm、特别优选5mm、尤其是最高4mm、优选最高3mm、尤其是1mm至40mm、特别优选1mm至5mm、优选1mm至3mm的总结构高度。21.根据权利要求16至20中任一项所述的微电池，其特征在于，微电池(10000)包括具有厚度D2的电池盖部件作为壳体部件(1)，其中D2位于0.1mm至1mm的范围内、优选位于0.1mm至0.6mm的范围内。22.根据权利要求16至21中任一项所述的微电池，其特征在于，壳体部件(1)或基体由下列材料之一制成：
‑
具有在10至12*10
‑6K
‑1的范围内的膨胀系数的铁素体高级合金钢，
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具有在12至13*10
‑6K
‑1的范围内的膨胀系数的标准钢，
‑
具有在...

【专利技术属性】
技术研发人员：H，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：