蓄能器电池制造技术

一种蓄能器电池(100)，包括具有带形的电极和隔膜的复合体(104)，复合体以具有两个末端端侧(104b、104c)和缠绕体套(104a)的柱形的缠绕体的形式。电极分别具有集流体(115、125)，并且如此构造和/或彼此布置在复合体内，使得负电极的纵向边缘从端侧(104b、104c)中的一个离开，并且正电极的纵向边缘从另一端侧离开。复合体(104)在包括具有末端的圆形的开口(101c)的金属的、构造成管形的壳体件(101)的壳体中轴向定向，使得缠绕体套(104a)贴靠在构造成管形的壳体件(101)的内侧(101b)处。为了电接触电极中的一个，电池(100)包括接触元件(110)，接触元件与从端侧离开的纵向边缘(115a、125a)中的一个直接接触，并且通过焊接与纵向边缘连接。构造成管形的壳体件(101)的末端的圆形的开口(101c)借助于接触元件(110)气体且液体密封地封闭，为此，接触元件(110)具有圆形的边缘(110a)，其中，接触元件(110)是或包括金属的膜片(111；151)，当壳体中的压力超过阈值时膜片拱起，其中，丧失接触元件与第一纵向边缘中的所述一个的电接触。纵向边缘中的所述一个的电接触。纵向边缘中的所述一个的电接触。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】蓄能器电池


[0001]以下阐述的本专利技术涉及一种包括电极隔膜复合体的蓄能器电池。

技术介绍

[0002]电化学电池能够通过氧化还原反应将所储存的化学能转换成电能。电化学电池通常包括通过隔膜相互分离的正电极和负电极。在放电时，在负电极处通过氧化过程释放电子。由此引起电子流，该电子流可被外部的电负载取用，为此，电化学电池用作能源供应。同时，在电池之内出现与电极反应相应的离子流。该离子流横穿隔膜，并且通过引导离子的电解液实现。
[0003]如果放电是可逆的，即存在再次反向实现在放电时进行的化学能到电能的转换并且由此再次给电池充电的可能性，则将其称为二次电池。在二次电池中，通常的负电极作为阳极并且正电极作为阴极的称谓一般涉及电化学电池的放电功能。
[0004]目前，二次的锂离子电池用于多种应用，因为其能够提供高的电流并且其突出之处在于相对高的能量密度。锂离子电池基于可以以离子的形式在电池的电极之间往复迁移的锂的应用。锂离子电池的负电极和正电极通常由所谓的复合电极形成，除了电化学活性的组分之外，该复合电极也包括无电化学活性的组分。
[0005]作为用于二次的锂离子电池的电化学活性的组分(活性材料)，原则上可以考虑所有能够吸收并再次释放锂离子的材料。对于负电极，为此常常使用以碳(例如石墨碳)为基础的颗粒。也可以使用适合锂的插层的其他非石墨的碳材料。此外，也可以使用能与锂形成合金的金属的和半金属的材料。即，例如元素，锡、铝、锑和硅，能够与锂形成金属间相。作为用于正电极的活性材料，例如可以使用钴酸锂(LiCo2)、锰酸锂(LiMn2O4)、磷酸铁锂(LiFePO4)或其衍生物。电化学活性的材料通常以颗粒形式包含在电极中。
[0006]作为无电化学活性的组分，复合电极通常包括用作用于相应的活性材料的载体的、面形的和/或带形的集流体，例如金属膜。用于负电极的集流体(阳极集流体)例如可以由铜或镍构成，并且用于正电极的集流体(阴极集流体)例如可以由铝构成。此外，作为无电化学活性的组分，电极可以包括电极粘合剂(例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或者其他聚合物，例如羧甲基纤维素)、改善导电性能的添加剂和其他附加物。电极粘合剂保证了电极的机械稳定性并且常常也保证活性材料在集流体上的附着。
[0007]作为电解液，锂离子电池通常包括锂盐例如六氟磷酸锂(LiPF6)在有机溶剂(例如碳酸醚和碳酸酯)中的溶液。
[0008]在制造锂离子电池时，将复合电极与一个或多个隔膜组合成复合体。在此，电极和隔膜大多在压力下，必要时也通过层压或通过粘接相互连接。随后，可以通过利用电解液浸润该复合体建立电池的基本功能。
[0009]在多种实施方式中，以缠绕体的形式构成复合体，或者将复合体处理成缠绕体。通常，复合体包括正电极/隔膜/负电极序列。作为所谓的双电池的复合体通常按照可能的顺序制造成具有负电极/隔膜/正电极/隔膜/负电极，或者正电极/隔膜/负电极/隔膜/正电
极。
[0010]对于在车辆领域中的应用，对于电动自行车，或者也对于其他具有高的能量需求的应用，例如在工具中，需要具有尽可能高的能量密度的锂离子电池，该锂离子电池同时能够在充电和放电时被加载高的电流。
[0011]用于所述应用的电池常常构造成柱形的圆电池，例如具有21
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70(直径乘以高度，单位为mm)的外形尺寸。这种类型的电池始终具有以缠绕体的形式的复合体。目前这种外形尺寸的锂离子电池已经可以实现直至270Wh/kg的能量密度。然而，该能量密度仅仅视为折中步骤。市场上已经需要具有更高能量密封的电池。
[0012]然而，在研发更好的电化学电池时，除了仅仅考虑能量密度之外，还应注意其他因素。同样极其重要的参数是：电池的内电阻，为了降低在充电和放电时的功率损失，电池的内电阻应保持尽可能小；以及电极的热连结，热连结对于电池的温度调节可能非常必要。对于包含以缠绕体的形式的复合体的柱形的圆电池来说，这也参数也非常重要。在电池快速充电时，在电池中可能由于功率损失产生热积聚，该热积聚可能导致显著的热机负载并且因此导致电池结构的变形和损坏。当通过独立的电的、焊接在集流体处的放电条(其轴向地从缠绕的复合体中离开)进行集流体的电连结时，增大了这种风险，因为在充电或放电时的高负载下，在该放电条处可能出现局部发热。
[0013]在WO 2017/215900 Al中阐述了一种电池，在其中，电极隔膜复合体以及其电极构造成带形的并且以缠绕体的形式存在。电极分别具有附有电极材料的集流体。在电极隔膜复合体内，彼此错开地布置相反极性的电极，从而正电极的集流体的纵向边缘在一侧从缠绕体中离开，并且负电极的集流体的纵向边缘在另一侧从缠绕体中离开。为了集流体的电接触，电池具有至少一个接触元件，接触元件如此位于纵向边缘中的一个上，使得获得线形的接触区域。通过焊接使接触元件沿着该线形的接触区域与纵向边缘相连接。由此实现，可以在其整个长度上电接触集流体以及进而同样从属的电极。这非常显著地降低了在所阐述的电池之内的内电阻。因此，可以显著更好地接触所出现的高电流。
[0014]尽管如此，可能由于老化，由于机械损坏，由于电化学电池的充电错误并且出于一些其他原因导致功能故障，该功能故障可能引起不期望的发热或电池排气，由于这种发热或电池排气，在电池中的压力可能不受控地升高。对于这种情况，电化学电池通常具有安全解决方案。在这方面尤其突出地是使用所谓的CID(英文：current interrupt device)，当电池内的气体压力过高时，CID断开在极和与该极相连接的电极之间的电接触。
[0015]然而，CID结构相对复杂并且大多作为附加部件安装。由此，CID在电池壳体内占用相对多的空间，这与能量密度改善的目标背道而驰。

技术实现思路

[0016]本专利技术提出的目的是，提供一种蓄能器电池，其突出之处在于相对于现有技术更好的能量密度以及在其电极的整个面和长度上尽可能均匀的电流分布，并且同时，该蓄能器电池在其内电阻及其被动散热能力方面具有出色的特性。此外，该电池也通过更好的安全性和可制造性而出众。
[0017]该目的通过具有权利要求1所述的特征的蓄能器电池实现。从从属权利要求中得到电池的优选的设计方案。
[0018]根据本专利技术的蓄能器电池始终具有直接下述的特征a.至j.:
[0019]a.电池包括具有阳极/隔膜/阴极序列的电极隔膜复合体，
[0020]b.电极隔膜复合体以柱形的缠绕体的形式存在，缠绕体具有两个末端端侧和缠绕体套，
[0021]c.电池包括壳体，壳体包括金属的、构造成管形的壳体件，壳体件具有末端圆形开口，
[0022]d.在壳体中，构造成缠绕体的电极隔膜复合体轴向定向，使得缠绕体套贴靠在构造成管形的壳体件的内侧处，
[0023]e.阳极构造成带形的并且包括带形的阳极集流体，阳极集流体具有第一纵向边缘和第二纵向边缘，
[0024]f.阳极集流体包括条形的主区域以及自由的边条，主区域附有由负的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蓄能器电池(100)，具有以下特征：a.所述电池包括具有阳极/隔膜/阴极序列的电极隔膜复合体(104)，b.所述电极隔膜复合体(104)以柱形的缠绕体的形式存在，所述缠绕体具有两个末端端侧(104b、104c)和缠绕体套(104a)，c.所述电池包括壳体，所述壳体包括金属的、构造成管形的壳体件(101)，所述壳体件具有末端圆形开口(101c)，d.在所述壳体中，构造成缠绕体的所述电极隔膜复合体(104)轴向定向，使得所述缠绕体套(104a)贴靠在所述构造成管形的壳体件(101)的内侧(101b)处，e.所述阳极构造成带形的并且包括带形的阳极集流体(115)，所述阳极集流体具有第一纵向边缘(115a)和第二纵向边缘，f.所述阳极集流体(115)包括条形的主区域以及自由的边条(117)，所述主区域附有由负的电极材料(155)制成的层，所述边条沿着第一纵向边缘(115a)延伸并且未附有所述电极材料(155)，g.所述阴极构造成带形的并且包括带形的阴极集流体(125)，所述阴极集流体具有第一纵向边缘(125a)和第二纵向边缘，h.所述阴极集流体(125)包括条形的主区域以及自由的边条(121)，所述主区域附有由正的电极材料(123)制成的层，所述边条沿着所述第一纵向边缘(125a)延伸并且未附有所述电极材料(123)，i.所述阳极和所述阴极如此构造和/或彼此布置在所述电极隔膜复合体(104)内，使得所述阳极集流体(115)的第一纵向边缘(115a)从所述末端端侧(104b、104c)中的一个末端端侧离开，并且所述阴极集流体(125)的第一纵向边缘(125a)从所述末端端侧(104b、104c)中的另一个末端端侧离开，j.所述电池包括至少部分地构造成金属的接触元件(110)，所述接触元件与第一纵向边缘(115a、125a)中的一个第一纵向边缘直接接触，并且通过焊接与该纵向边缘相连接，以及，附加的特征性的特征：k.所述接触元件(110)包括圆形的边缘(110a)并且气体且液体密封地封闭所述构造成管形的壳体件(101)的所述末端圆形开口(101c)，以及l.所述接触元件(110)是或者包括金属的膜片(111；151)，所述膜片与第一纵向边缘(115a、125a)中的所述一个第一纵向边缘电连接，并且当在所述壳体中的压力超过阈值时拱起，其中，丧失所述接触元件与第一纵向边缘(115a、125a)中的所述一个第一纵向边缘的电接触。2.根据权利要求1所述的蓄能器电池，具有以下附加特征：a.所述接触元件(110)包括作为膜片的金属盘(111)，并且此外包括极盖(112)，所述金属盘和所述极盖分别具有圆形的周边，b.所述金属盘(111)与第一纵向边缘(115a、125a)中的所述一个第一纵向边缘直接接触，并且通过焊接与该纵向边缘相连接，c.所述金属盘(111)和所述极盖(112)包围中间腔(116)，在超过所述阈值时，所述金属盘(111)拱起到所述中间腔中，d.在所述中间腔(116)中布置至少一个间隔元件(129)，所述至少一个间隔元件防止在
低于所述阈值时拱起到所述中间腔(116)中，并且在超过所述阈值时塌缩和/或压缩。3.根据权利要求2所述的蓄能器电池，具有以下附加特征中的至少一者：a.所述金属盘(111)在所述金属盘的侧面中的一个侧面上具有沟形的和/或点状的至少一个凹部(179)，所述至少一个凹部在所述金属盘的另一侧面上作为线形的和/或点状的至少一个抬高部突出，b.所述金属盘(111)借助于具有所述至少一个抬高部的侧面位于第一纵向边缘(115a、125a)中的所述一个第一纵向边缘上，c.所述至少一个抬高部和第一纵向边缘(115a、125a)中的所述一个第一纵向边缘通过至少一个焊点和/或至少一个焊缝相连接。4.根据权利要求3所述的蓄能器电池，具有以下附加特征：a.所述金属盘(111)在所述金属盘的侧面中的一个侧面上具有优选地星形布置的多个沟形的凹部(179)，所述多个沟形的凹部在所述金属盘的另一侧面上作为线形的抬高部突出，b.所述金属盘(111)在沟形的凹部(179)中的每个沟形的凹部中包括至少一个焊缝，所述至少一个焊缝由所述金属盘(111)与第一纵向边缘(115a、125a)中的所述一个第一纵向边缘的焊接形成。5.根据权利要求2至4中任一项所述的蓄...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：瓦尔达微电池有限责任公司，
类型：发明
国别省市：