具有至少一个减压设备的电化学单元制造技术

一种电化学单元，其具有：能量单元（10），其具有电极堆、至少一个与电极堆相连的电流导体（12、14），和至少部分地围绕电极堆的壳体（18）；至少一个框架元件（16），其至少部分地容纳能量单元（10）；以及，至少一个减压设备（32、46）。壳体（18）在电化学单元的环形窄侧处具有多个边缘部分，其中至少一个电流导体（12，14）在第一边缘部分中至少部分地从壳体（18）中延伸出来，并且壳体（18）的第一边缘部分具有实质上流体密封的第一密封接缝（20、22）。此外，在壳体（18）的第一边缘部分中的至少一个框架元件（16）至少具有一个第一支撑条（34、36），其距离壳体（18）的第一密封接缝（20、22）最大约1mm，从而在单元的内部的压力和/或温度升高时防止至少一个电流导体（12、14）的区域内的第一密封接缝（20、22）的撕裂，或至少增加撕裂的难度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有至少一个减压设备的电化学单元描述本专利技术涉及用于电池装备的电化学单元，特别是涉及具有至少一个减压设备的电化学单元。由一个或多个存储单元构成的、作为电化学能量存储设备的电池(初级存储器)和蓄电池(二级存储器)是已知的，通过在其中施加充电电流，电能在电解质中的或在电解质之间的阴电极和阳电极之间的电化学充电反应中被转换为化学能并因此被存储，并通过在其中施加电负荷，化学能在电化学放电反应中被转化为电能。其中，二级存储器容许多次(从几百次到超过10000个周期)充电和放电，而初级存储器通常仅充电一次并在放电之后被处理掉。应注意的是，特别是在交通工具领域，蓄电池也被称为电池。在本专利技术中，关于锂离子电池，其被描述为用于驱动交通工具。但是要指出的是，本专利技术可以不依赖于化学和电化学单元和电池的类型，以及也不依赖于要供电的驱动类型来应用。从现有技术已知了一种电化学单元，其具有至少部分地由壳体包封的电极堆。壳体应一方面防止化学品从电极堆逸出到环境中，并且另一方面保护单元的组件不与周围环境发生不希望的相互作用，例如，防水或防水蒸汽。此外，从现有技术已知了一种电化学单元，其中该类型的能量单元至少部分地容纳在至少一个框架元件中。其相应地可例如参照申请人之后公开的DE102009010794A1和DE102010022217A1。这样的框架元件特别是在具有多个电化学单元的电池装备的制造过程期间，特别用于能量单元的机械稳定。电化学单元或存储设备可以在高负载或过载时(例如在过载或短路的情况下，在有损伤的情况下，或还在从外部强加热时的正常操作中处于热的过加热状态下)产生升高的单元内部压力，这可能导致单元和外壳的破裂、燃烧或爆炸。特别是在锂或锂离子电池领域中存在特别的危险，因为这样的电池中含有流动的、易燃的、有机的电解质，其因此能够逃逸。另外还已知的是各种电化学单元，其中设有用于减少在能量单元内的此类过压的减压设备。该减压设备例如借助具有低熔点的嵌入元件形成为密封接缝的局部弱化。其相应地可例如参考 KR1020090076343A、US2003/0148173A1、US7122276B2、US2010/0112436A1和 TO2009/078604A2。由DE102007063193A1已知了扁平构造类型的锂离子电池，其具有按照破裂区域形式的侧面减压设备的壳体框架，以便实现在临界过压状态下在侧面向外的压力释放和气体释放。本专利技术的基本目的在于，实现改进的电化学单元，其实现在了在需要的情况下安全地释放能量单元内部的压力。根据本专利技术，通过独立权利要求的指导来实现上述目标。从属权利要求的主题是本专利技术的优选的改进方案。根据本专利技术，提供了一种电化学单元，其具有:能量单元、部分地容纳了能量单元的至少一个框架元件和用来减小能量单元内的过压的至少一个减压设备。能量单元具有:电极堆、与电极堆相连接的至少一个电流导体，和至少部分地包围电极堆的壳体。在另一方面，能量单元的壳体在电化学能量单元的环形窄侧上具有多个边缘部分，其中至少一个电流导体在第一边缘部分中至少部分地从壳体延伸出来，以及壳体的第一边缘部分具有实质上流体密封的密封接缝。此外,在壳体的第一边缘部分的区域中的至少一个框架元件具有至少一个第一支撑条，其距离壳体的第一密封接缝最大约1mm。根据本专利技术，还提供了具有至少一个此类电化学单元的电化学能量存储设备或电池装置。根据本专利技术，至少一个电流导体在第一边缘部分中至少部分地从壳体延伸出来，并且至少一个框架单元在壳体的第一边缘部分的区域中具有至少一个第一支撑条，其距离壳体的第一边缘部分中的壳体的第一密封接缝最大约1mm。由于壳体的第一边缘部分的区域中的该第一支撑条，框架元件避免了在电流导体的区域(其在常规的单元中经常表现为密封接缝的薄弱点)中的能量单元的内部过压的情况下的撕裂和断裂，并因此可最终通过为此特别设置的减压设备来实现压力释放(该过程也称为“泄压”)。通过在框架元件的支撑条和在壳体的第一边缘部分中的密封接缝之间设有提供剩余间隙(Restspalte)可有利地实现的是，将不同的、特别是不同厚度的电流导体插入用于电化学单元的框架元件。在本专利技术的框架中，当然还有可能的是，将框架元件的支撑条引入到密封接缝，即与密封接缝实质上没有形成距离。特别地，在交通工具领域中的锂离子电池存在问题，即在单元的电流导体的范围内的电池外壳中还容纳有电池管理系统和/或另外的电组件。此处,根据本专利技术的电化学单元将实现的优点是，在能量单元内部具有升高的压力和/或升高的温度时，通过至少一个减压设备在电流导体和电池管理系统的区域以外实现压力释放和材料排出。以这种方式，在电化学单元的能量单元的内部出现临界压力状态或临界温度状态时，电池的运行安全性和乘客的安全性被提高。因此，特别是可以避免通过导电的排出气体或电解质引起的电流导体区域内的短路。关于“电化学能量存储设备”应被理解为可从其获取电能量的现有的任何类型的能量存储器，其中在能量存储器的内部进行电化学反应。这个术语包括所有类型的能量存储器，特别是初级电池和二次电池。电化学能量存储设备具有至少一个电化学单元，优选为具有多个电化学单元。多个电化学单元可例如为了存储更大的电荷量而被并联，或为了达至烯望的操作电压而被串联，或由形成并联和串联电路的组合。对于“电化学单元”或“电化学能量存储单元”应被理解为用于输出电能量的设备，在其中能量以化学的形式被存储。在可充电的二次电池的情况下，还构建了电化学单元以获取电能量，将其转换为化学能量并加以存储。电化学单元的形状(即特别是尺寸和几何形状)能够依赖于可用空间而被选择。优选的是，电化学单元被构建为实质上为棱柱形和圆柱形。本专利技术以有利的方式可特别应用于被称为袋状单元或咖啡带单元的电化学单元，而不应限制本专利技术的电化学单元的应用。此处，“电极堆”应被理解为由至少两个电极和设在其中间的电解质所构成的装置。电解质可以部分地由分隔物所容纳，其中分隔物可因此将电极分隔开。优选的是，电极堆具有多个电极层和分隔物层，其中相同极性的电极优选为相互电连接，特别是并联连接。这些电极例如是被构建为板状或箔状，并优选为实质上彼此平行地排列(棱柱形能量存储单元)。电极堆也可以是卷绕的，并具有实质上圆柱形的形状(圆柱形能量存储单元)。术语的“电极堆”还应包括该类型的电极卷。电极堆还可以具有锂或者其他也以离子形态存在的碱金属。关于“电流导体”根据本专利技术应被理解为电化学单元中的导电结构元件，其用于向电化学单元中传送电能量或从电化学单元向外传送电能量。电化学单元通常具有两种类型的电流导体，其在单元内部分别导电连接两个电极或电极组(阳极或阴极)中的一个。换句话说，单元的电极堆的每个电极都具有其自身的电流导体，或电极堆的相同极性的电极连接到共同的电流导体。电流导体的形状适合于电化学单元或其电极堆的形状。术语“壳体”包含任何形式的设备，其适合于避免化学品从电极堆逸出到环境中并保护电极堆的组成部分免受外界的影响。壳体由一个或多个的成型体所构成和/或被构成为箔状。此外，壳体可以被构建为单层或多层。此外，壳体可以由实质上是刚性的材料或由弹性的材料所形成。壳体可优选地由气密并且电绝缘的材料或层状复合物构建。壳体优选为尽可能没有堆叠并且没有气垫本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.17 DE 102010034545.81.一种电化学单元，其具有 能量单元(10)，其具有电极堆、与所述电极堆相连的至少一个电流导体(12、14)和至少部分地围绕所述电极堆的壳体(18)； 至少一个框架元件(16)，其至少部分地容纳所述能量单元(10);以及 至少一个减压设备(32、46 )，其用于释放所述能量单元(10 )中的过压， 其中所述能量单元(10)的壳体(18)在所述电化学单元的环形窄侧处具有多个边缘部分，其中所述至少一个电流导体(12，14)在第一边缘部分中至少部分地从所述壳体(18)中延伸出来，并且所述壳体(18)的第一边缘部分具有实质上流体密封的第一密封接缝(20、22)， 其特征在于， 在所述壳体(18)的第一边缘部分的区域中的所述至少一个框架元件(16)至少具有一个第一支撑条(34、36)，所述第一支撑条(34、36)距离所述壳体(18)的第一密封接缝(20、22)最大约1mm。2.如权利要求1所述的电化学单元， 其特征在于， 所述至少一个框架元件(16)的至少一个第一支撑条(34、36)距离所述壳体的第一密封接缝(20、22)最大约0.75mm,优选为最大约0.5mm,更优选为最大约0.3mm。3.如前述权利要求中至少一项所述的电化学单元， 其特征在于， 所述至少一个框架元件(16)的至少一个第一支撑条(34，36)具有在与所述第一边缘部分成横向的方向上的宽度，所述宽度为至少约1.5mm,优选为至少约2.5mm,更优选为至少约3mm。4.如前述权利要求中至少一项所述的电化学单元， 其特征在于， 所述至少一个减压设备(32、46)具有所述壳体(18)的实质上流体密封的另外的密封接缝(26)或至少一个另外的壳体部分的薄弱部分(32)，其中所述另外的密封接缝(26)或所述另外的壳体部分被设在与所述至少一个第一边缘部分不同的、所述壳体(18)的另外的边缘部分处。5.如前述权利要求中至少一项所述的电化学单元， 其特征在于， 所述至少一个减压设备(32、46)具有在所述至少一个框架元件(16)中的凹部(46)，其中所述凹部(46)被设在与所述至少一个第一边缘部分不同的、所述壳体(18...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒂姆·谢弗，
申请(专利权)人：锂电池科技有限公司，
类型：
国别省市：