电化学电芯和制造电化学电芯的方法技术

电化学电芯包括壳体、布置在壳体的内部空间中的电化学元件和至少一个电芯端子，该电芯端子包括延伸穿过壳体的贯通开口的端子穿通部，该电化学电芯简单地构建并且需要低的制造成本，但仍能可靠地限制在不正常的运行状态的情况下出现的短路电流，为了提供这种电化学电芯而提出的是，电化学电芯包括导电的密封元件，该密封元件密封壳体的贯通开口并且将电芯端子与壳体导电连接。端子与壳体导电连接。端子与壳体导电连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学电芯和制造电化学电芯的方法


[0001]本专利技术涉及一种电化学电芯，其包括壳体、布置在壳体的内部空间中的电化学元件和至少一个电芯端子，该电芯端子包括延伸穿过壳体的贯通开口的端子穿通部。

技术介绍

[0002]电化学电芯尤其可以是蓄电池电芯或电池电芯。
[0003]锂离子电池电芯代表了电动车中的驱动构思的关键技术。
[0004]为了保护包含电芯、例如锂离子电池电芯的电化学活性单元的电化学元件免受有害的环境影响，电化学单元气密性地被电芯壳体包围。
[0005]在电化学电芯过度充电的情况下，在壳体的内部空间内可以释放大量气体。这些气体不能通过封闭的电芯壳体逸出，这导致电化学电芯的壳体中的压力急剧增大。
[0006]此外，电化学电芯的过度充电导致电化学电芯的自我强化的加热，该加热可能导致爆炸性的点火(热失控)。
[0007]为了降低与电化学电芯的过度充电相关的安全风险，将过度充电保护(过度充电安全装置，OSD)安置到这种电化学电芯的壳体中。
[0008]尤其是在具有棱柱形的壳体的电化学电芯的情况下，通常使用弹动元件(Umschnappelement)(也被同义地称为弹簧元件)作为过度充电保护装置。
[0009]弹动元件尤其可以焊接到电化学电芯的壳体的壳体盖中。
[0010]弹动元件在预设的电芯内部压力的情况下向外偏转，并且由此在壳体盖与电芯端子、例如电芯负极端子之间建立导电连接，该电芯端子具有与壳体盖的极性相反的极性。
[0011]增大的电芯内部压力由电化学过程和在电化学电芯过度充电时产生的热量引起。因为壳体盖处于相反的电势，例如电芯正极端子的电势，所以电化学电芯通过弹动元件与电芯端子的接触而短路。例如可以通过短路触发熔断保险。
[0012]在熔断保险被触发后，在电芯端子(熔断保险布置在电芯端子的连接导体中)与电化学电芯的壳体的内部空间中的电化学元件之间不再存在电连接，从而电化学电芯不能进一步被充电。这防止了电芯的进一步的过度充电。
[0013]因为弹动元件仅在一个小的接触点与分配给它的电芯端子接触，并且弹动元件通常由薄的板材制成，以便能够实现弹动元件的弹动，所以在触发的弹动元件和分配的电芯端子之间的接触的载流横截面是很小的。由此可能导致明显的热量形成，其可能导致对弹动元件的损坏。这可以具有以下结果，即熔断保险不再能够被触发，从而短路电流路径被中断，并且尽管弹动元件被激活，但电化学电芯进一步被过度充电，并且进入临界状态。
[0014]为了防止在触发短路时破坏弹动元件而已知的是，将附加的限制电流的电阻布置在未分配给弹动元件的另外的电芯端子、例如正极端子与电化学电芯的壳体之间。另外的电芯端子的端子穿通部没有直接焊接到电化学装置的壳体上，而是以电绝缘的方式被引导通过电化学装置的壳体中的贯通开口。限制电流的电阻在电化学装置的壳体的外侧上布置在一方面另外的电芯端子与另一方面的电化学装置的壳体(例如壳体的盖)之间。由此，在
弹动元件触发时，电流经由另外的电芯端子，通过限制电流的电阻流向电化学装置的壳体，由此在弹簧元件被触发时限制短路电流。这提高了电芯的运行安全，因为由此也限制了在正常运行状态下流向壳体的电流，并且降低了触电的风险，例如在电化学装置的壳体被意外触碰时触电的风险。
[0015]然而，这种已知的结构需要大量构件、尤其是电阻板、另外的电芯端子、端子穿通部上的密封件和绝缘件。
[0016]在制造电化学装置的端子、限制电流的电阻和壳体的复合件时，该大量构件需要相应的多个工艺步骤。这导致高的制造周期时间和制造成本。

技术实现思路

[0017]本专利技术的任务在于，提供一种开头所提到的类型的电化学电芯，其简单地构建并且需要低的制造成本，但仍能可靠地限制在不正常的运行状态的情况下出现的短路电流。
[0018]根据本专利技术，该任务在具有权利要求1的前序部分的特征的电化学电芯中以如下方式解决，即，电化学电芯包括导电的密封元件，该密封元件密封壳体的贯通开口，并且将电芯端子导电地与壳体连接。
[0019]在根据本专利技术的电化学电芯的优选的设计方案中设置的是，密封元件包括塑料材料。
[0020]例如可以设置的是，密封元件包括热塑性材料和/或热固性材料。
[0021]在本专利技术的优选的设计方案中，密封元件包括聚丙烯材料、聚对亚苯二甲酸丁二醇酯材料和/或环氧树脂材料。
[0022]导电的密封元件在电芯端子和壳体之间形成欧姆电阻，其优选是最小1
·
101Ω和/或优选是最大1
·
107Ω。
[0023]导电的密封元件的材料具有优选至少10
‑3S/m，特别优选大于10
‑2S/m，和/或优选最多103S/m，特别优选小于10
‑1S/m的比电导率。
[0024]为了建立密封元件的电导率可以设置的是，密封元件包括导电的添加剂。
[0025]这种导电的添加剂可以例如包括金属颗粒、导电的碳改性物(例如石墨、导电炭黑、石墨烯、碳纳米管、碳纤维和/或碳纳米洋葱)和/或导电的陶瓷材料(例如氮化物或碳化物)。
[0026]作为使用导电的添加剂作为密封元件的组成部分的备选或补充而可以设置的是，密封元件包括通过掺杂而导电的塑料材料。
[0027]例如可以设置的是，密封元件包括掺杂的聚乙炔材料、掺杂的聚吡咯材料、掺杂的聚苯胺材料、掺杂的聚对亚苯材料、掺杂的聚噻吩材料、掺杂的聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩和/或掺杂的聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)。
[0028]如果密封元件构造为喷注件或浇注材料件，那么该密封元件可以特别容易制造。
[0029]在其上布置有密封元件的电芯端子尤其可以是电化学电芯的电芯正极端子(阴极)。
[0030]在本专利技术的优选的设计方案中设置的是，除了在其上布置有密封元件的电芯端子之外，电化学电芯还包括另外的电芯端子和弹动元件，当电化学电芯的壳体的内部空间中的压力超过阈值压力值时，弹动元件使电化学电芯的壳体与另外的电芯端子导电接触。
[0031]电化学电芯的壳体优选包括铝和/或不锈钢材料。
[0032]尤其可以设置的是，电化学电芯的壳体包括铝作为主要成分或者包括不锈钢材料作为主要成分。
[0033]当电芯端子包括弯曲的板材件时，产生用于电芯端子的特别简单的结构。
[0034]这样的板材件可以从合适的原材料的板材分离，例如冲压或例如通过激光切割，并且然后弯曲成期望的形状。
[0035]弯曲的板材件可以例如具有基本上S形或基本上Z形的纵截面。
[0036]板材件从其分离的原材料可以尤其在例如主要由铝形成的第一区域与例如主要由铜形成的第二区域之间具有材料过渡。
[0037]用于板材件的原材料的两个区域可以例如通过重叠滚压来相互连接。
[0038]通过使用弯曲的板材件作为电芯端子的组成部分，可以减少电芯端子所需的构件的数量和制造电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学电芯，包括：壳体(102)，布置在壳体(102)的内部空间(124)中的电化学元件(104)，和至少一个电芯端子(110)，所述电芯端子包括延伸穿过壳体(102)的贯通开口(122)的端子穿通部(114)，其特征在于，所述电化学电芯(100)包括导电的密封元件(120)，所述密封元件密封壳体(102)的贯通开口(122)并且将电芯端子(110)与壳体(102)导电连接。2.根据权利要求1所述的电化学电芯，其特征在于，所述密封元件(120)包括塑料材料。3.根据权利要求1或2所述的电化学电芯，其特征在于，所述密封元件(120)包括聚丙烯材料、聚对亚苯二甲酸丁二醇酯材料和/或环氧树脂材料。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电化学电芯，其特征在于，所述密封元件(120)包括导电的添加剂(126)。5.根据权利要求4所述的电化学电芯，其特征在于，所述导电的添加剂(126)包括金属颗粒、导电的碳改性物和/或导电的陶瓷材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电化学电芯，其特征在于，所述密封元件(120)包括通过掺杂而导电的塑料材料。7.根据权利要求6所述的电化学电芯，其特征在于，所述密封元件(120)包括掺杂的聚乙炔材料、掺杂的聚吡咯材料、掺杂的聚苯胺材料、掺杂的聚对苯材料、掺杂的聚噻吩材料、掺杂的聚3,4
‑
乙烯二氧噻吩和/或掺杂的聚苯乙烯磺酸盐(PEDOT：PSS)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的电化学电芯，其特征在于，所述密封元件(120)构造为喷注件或浇注材料件。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电化学电芯，其特征在于，在布置有密封元件(120)的电芯端子(110)是电化学电芯(100)的电芯正极端子。10.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂亚斯，
申请(专利权)人：爱尔铃克铃尔股份公司，
类型：发明
国别省市：