电池芯制造技术

本发明专利技术涉及一种电池芯(14)，其具有位于电芯壳体(16)内的电极装置(18)。与电极装置(18)通气连接的超压平衡元件(26)被插入电芯壳体(16)的壁(24)中。在电芯壳体(16)中设置覆盖装置(30)，超压平衡元件(26)与存在于电芯壳体(16)中的电解质(36)通过该覆盖装置(26)防电解质地隔开。本发明专利技术还涉及一种用于制造电池芯(14)的方法(38)。(14)的方法(38)。(14)的方法(38)。

【技术实现步骤摘要】
电池芯


[0001]本专利技术涉及一种电池芯(或称其为电芯、电池单池)及一种制造电池芯的方法。所述电池芯具有布置在电芯壳体内的电极装置。

技术介绍

[0002]越来越多的汽车至少部分地由电动机驱动，因此它们被设计成电动汽车或混合动力汽车。为了电动机的通电，通常使用高压电池，该高压电池包括多个单独的电池模块。电池模块通常彼此结构相同，并且彼此串联和/或并联，因此施加在高压电池上的电压对应于通过每个电池模块提供的电压的倍数。每个电池模块又包括多个电池芯，这些电池芯通常布置在一个共同的模块壳体中，并且相互串联和/或并联地电气连接。
[0003]每个电池芯通常包括几个电镀元件。它们各有两个电极，即阳极和阴极，以及位于两者之间的隔膜和具有自由移动载流子的电解质。例如，液体被用作这种电解质。在另一种备选方案中，电池芯设计为固态电池，电解质以固态形式存在。构成电池芯电极的阳极和阴极通常包括作为电流导体的载体。在这种情况下，通常使用活性材料，活性材料是涂覆在也称为导体的载体上的层的组分。在这种情况下，电解质可能已经存在于层中，或者电解质随后被引入。然而，至少活性材料适合于吸收工作离子，例如锂离子。根据作为阳极或阴极的用途，使用载体的不同材料和不同类型的层材料。
[0004]为了保护电镀元件，它们通常被放置在电池芯的电芯壳体中，通过该壳体保护电解质也不受环境影响。当电池芯运行时发生的化学反应也会导致电解质不必要的轻微分解或其他老化。电解质的这些成分不能再用于运行。换句话说，在这些化学物质中，工作离子以其他方式结合，因此它们不能被电极吸收。为了在相对较长的时间内提供足够的电解质，电芯壳体通常通过比运行开始时所需的更大体积的电解质来填充。换句话说，电解质的储备是可用的。
[0005]在不期望的化学反应中，有可能产生气体，其中，所需的体积大于原料的体积。因此，电芯壳体中的压力增加。为了避免由于额外的体积而导致电芯壳体的不受控制的爆裂(这将导致位于电芯壳体周围的部件的损坏)电芯壳体通常具有超压平衡元件，通过该元件，电芯壳体中存在的超压被释放。通过这种方式，电芯壳体中存在的气体通常以受控的方式排放到环境中。然而，由于电芯壳体中的过量电解质，气体可能无法到达超压平衡元件。换句话说，气体由于电解质而被拦截，和/或超压平衡元件的功能由于附加的电解质而受到损害。因此，电芯壳体中的压力可能增加并导致电芯壳体的不受控制的爆裂。
[0006]本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种特别适用的电池芯和用于制造电池芯的特别合适的方法，其中有利地降低了材料成本和/或制造成本，并且适当地增加了使用时间和/或运行可靠性。
[0007]关于电池芯，该问题由一种电池芯解决，关于方法，根据一种用于制造上述电池芯解决。有利的扩展设计和设计是也是本申请的主题。
[0008]所述电池芯，在下文中也特别地仅被称为电池，优选地被设计为可再充电的，并且
适当地被设计为二次电池。优选地，电池芯在其预定状态下是交通工具的组件。为此，电池芯是适用的、尤其被提供和设置。在预定状态下，电池芯是例如具有多个这样的电池芯的汽车的储能器的一部分。优选地，电池芯被划分为多个电池模块，这些电池模块在结构上彼此相同。电池芯特别地布置在各自电池模块的储能器的壳体中，并且相互电并联和/或串联。因此，施加在储能器/电池模块上的电压是通过每个电池芯提供的电压的倍数。因此，所有电池芯的结构都是相同的，这简化了生产。
[0009]储能器或各自的电池模块(尤其构成这种电池芯的组合体)的壳体优选地由金属制成，例如钢、如不锈钢或铝合金。例如，压铸工艺、深拉工艺、铸造挤压或挤出挤压工艺被用于生产。储能器或者说各个电池模块的壳体尤其被设计为密封的。符合目的的是，在储能器或各自的电池模块的壳体中置入接口，该接口例如形成储能器/电池模块的插头。所述接口与所述电池芯电接触，因此，只要在所述插头上插入相应的对应插头，就可以从所述储能器外部输入电能和/或从所述电池芯中提取电能。
[0010]例如，交通工具是船舶或舰船。然而，优选地，交通工具是陆用的，并且优选地具有多个车轮，其中至少一个、适当地是多个或全部通过一个驱动器驱动。特别是，车轮中的一个、优选多个车轮是可控的。因此，交通工具能够不依赖于特定的道路、例如轨道或类似的道路移动。在这种情况下，可以适宜地将交通工具基本上定位在特别由沥青、焦油或混凝土制成的道路上。例如，交通工具是一种商用车辆，如卡车或公共汽车。然而，特别优选的交通工具是个人汽车(轿车)。
[0011]交通工具的适当移动是通过驱动器进行的。例如，驱动器特别是主驱动器至少部分地是电动的，并且交通工具是例如电动汽车。例如，电动机通过适当设计为高压电池的储能器来运行。通过高压电池适宜地提供直流电压，所述电压例如在200V至800V之间，并且例如基本上为400V。优选地，在储能器和电动机之间设置一个电逆变器，通过该逆变器调节电动机的功率。在另一种选择中，驱动器还具有内燃机，因此该交通工具被设计为混合动力车辆。在一种替代方案中，通过该储能器向车辆的低压车载电源供电，并且特别通过该储能器提供12V、24V或48V的直流电压。
[0012]在另一种替代方案中，电池芯是工业卡车、工业设备、手持设备的一部分，例如工具，特别是蓄电池驱动螺丝刀。在另一种替代方案中，电池芯是电源的一部分，例如用作所谓的缓冲电池。例如，在这种情况下，电池芯用于发电厂或生活/工业工厂。在另一种替代方案中，电池芯是例如便携式移动电话或可穿戴设备或计算机的便携式设备的组成部分。也可以在露营区、模型建造区或其他户外活动中使用这样的电池芯。
[0013]电池芯具有带有多个电极的电极装置。电极特别分为阳极和阴极，其中，例如阳极与阴极数量相同，或者优选地有一个额外的阳极。特别优选的是所有阳极和所有阴极的结构相同，这简化了制造。例如，电极即阳极和阴极是平面的，特别是基本上是矩形的。阳极和阴极各自具有一个载体，也称为导体。特别地，所述各自的载体是通过在一侧或两侧至少部分涂覆有层的金属箔形成的。例如，铝用作阴极载体/导体的金属，铜用作阳极导体的金属。
[0014]该层的厚度小于1毫米。合适的是，载体的厚度小于0.1mm。优选地，所述相应层具有活性材料、粘合剂和/或导电添加剂，例如导电炭黑。活性材料用于吸收诸如锂离子之类的工作离子，并且为此适用以及提供和设置。作为活性材料，例如锂金属氧化物，如锂钴(III)氧化物(LiCoO2)，NMC，如NMC622或NMC811，NCA或LFP用于阴极和/或LTO或硅基石墨用
于阳极。
[0015]例如，电极即阳极和阴极相互堆叠形成电芯堆，其中，堆叠方向垂直于彼此平行排列的电极的扩展方向。阳极和阴极在电池堆的堆叠方向上交替。在相邻电极之间，即在阴极之一和阳极之一之间设置电池堆的隔膜，该隔膜优选地也是平面的。例如，所有隔膜的结构都是相同的。特别是，电极基本上彼此齐平堆叠，其中，例如所有阳极至少略微突出于阴极。因此，在运行过程中避免了在阳极边缘区域的不希望的材料沉积。由于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电池芯(14)，其具有位于电芯壳体(16)内的电极装置(18)，其中，与电极装置(18)通气连接的超压平衡元件(26)被插入电芯壳体(16)的壁(24)中，并且其中，在电芯壳体(16)中设置覆盖装置(30)，超压平衡元件(26)与存在于电芯壳体(16)中的电解质(36)通过该覆盖装置(26)防电解质地隔开。2.根据权利要求1所述的电池芯(14)，其特征在于，超压平衡元件(26)插入到电芯壳体(16)的底部中。3.根据权利要求1或2的电池芯(14)，其特征在于，超压平衡元件(26)包括破裂盘。4.根据权利要求1至3中任一项的电池芯(14)，其特征在于，超压平衡元件(26)包括超压阀。5.根据权利要求1至4中任一项的电池芯(14)，其特征在于，覆盖装置(30)包括布置在超压平衡等元件(26)和电极装置(18)之间的膜(32)。6.根据权利要求5所述的电池芯(14)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张闻博，B，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：