具有彼此機械連接的電池電芯的電池的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種電池和電池電芯，其中除了力配合連接之外多個電池電芯還可以形狀配合地彼此連接。數個電池電芯在電池電芯殼體中彼此串聯或并聯連通并且彼此機械連接。此外，本發明還涉及一種包含這種電池的機動車。
【背景技術】
[0002]目前情況是，新型電池系統在將來不僅會用于靜態的應用(如風能設備)，用于設計為混合動力車輛或電動車輛的機動車中，而且會應用于電子設備、如筆記本電腦或移動電話，對該電池系統在可靠性、安全性、性能和使用壽命方面提出了非常高的要求。
[0003]鋰離子技術適于應用的廣泛應用領域。其優點尤其在于高的能量密度和極低的自放電。
[0004]這樣的鋰離子電芯通常包括電極，該電極在所謂的嵌入過程中能夠可逆地儲存鋰離子或者在所謂的脫出過程中又能夠釋放鋰離子。在電池電芯充電過程中進行嵌入，并且在電池電芯放電以對電氣設備供電時進行脫出。
[0005]電池系統通常由多個單個單元(所謂的子單元)構建，所述單元在集成度方面可進一步細分成電池電芯模塊。電池電芯模塊由串聯和/或并聯連通的電池電芯、如鋰離子電芯構建。為了固定，將這些模塊彼此夾緊。
[0006]在鋰離子儲存技術的汽車應用中，必須始終確保在電芯與電芯之間的穩固的機械連接或可靠的電芯壓合。絕不允許出現電芯之間的相對運動。這在譬如加速、振動、碰撞等汽車類的邊界條件下必須始終予以確保。當前，這通過力配合/摩擦配合或附加的獨立的形狀配合來實現。
[0007]EP0065349A公開了一種具有多個單個電芯容器的電池，電芯容器夾緊在一起并且在間隙空間中設置有氣隙。這些氣隙用于冷卻電池。每個容器通過薄的、可熱滲透的塑料端壁來限定。該壁非常弱以承受隆起部。多個小的突起經由間隙分布到相鄰的容器壁的端壁之上并且防止端部壁由于其中一個容器的內部力與緊挨著的容器的內部力平衡引起的扭曲。端壁上的附加的嵌套突起使容器在安裝期間的定向變得容易并且防止在組裝之后容器相對彼此移動。
[0008]從US2008050656中已知一種單片地集成的鋰薄層電池，其實現在唯一平面上的表面密度容量的提高(在未堆疊多個電芯的情況下)。鋰薄層電池包括構造有表面的基板，該表面具有多個開口并且彎折有側面。相對于該表面，彎折角度在10度到80度之間。
[0009]W010095634公開了一種太陽能電池模塊，在該太陽能電池模塊中設有具有第一導電基板的第一太陽能電池電芯，該第一導電基板具有感光器面和非感光器面。基板優選設置有微觀的表面粗糙度，所述表面粗糙度被稱為紋理部。
[0010]DE102010013028公開了一種具有可預設的數目的彼此并聯和/或串聯連通的單電芯的電芯復合結構，其中每個單電芯具有殼體，該殼體由多個外罩板和布置在其之間的電絕緣的殼體框架形成，并且并排布置的單電芯借助至少一個夾緊元件在軸向方向上彼此壓緊。
[0011]從AU9665799中已知一種裝置，其包括至少兩個電芯和一個或多個電連接器以及多個定位元件。定位元件具有互補的插頭和插座的形狀，例如設置在電芯上的多個隆起的肋部。該肋部布置為使得一個電芯相對于相鄰的電芯正確地定位。
【發明內容】
[0012]通過本發明消除或至少減少現有技術中的一個或多個問題。根據本發明，提供包括至少兩個具有電池電芯殼體的電池電芯的電池、特別是鋰離子電池，電池電芯彼此串聯或并聯連通并且以機械方式彼此連接。特征在于，彼此鄰接的電池電芯分別在電池電芯殼體上具有紋理部，其中除了力配合之外電池電芯可形狀配合地彼此連接。
[0013]電池電芯殼體可以由任意金屬或任意金屬合金構成。例如，殼體可以由不銹鋼制成，而殼體或殼體件特別是由鋁或鋁合金構成。
[0014]在本發明中，電池是鋰離子電池。通過使用鋰離子技術可以實現特別高的能量儲存密度，這特別在電動車的領域中實現其他的優點。
[0015]本發明基于的認識是，通過現有的形狀配合可以最佳地進行力配合。力配合/摩擦配合在合理的位置需求的情況下只能傳遞小的力。由此，目前集成了附加的形狀配合，以在過載情況下固定電芯。通過本發明在無附加的空間需求的情況下力配合/摩擦配合被顯著地增強并且被集成在不同地布置的形狀配合中。
[0016]在此，紋理部是可以具有不同的形狀和角度的表面結構。紋理部可以通過如下工藝來制造:壓鑄工藝、深拉工藝、成型工藝、切割工藝和滾壓工藝。換言之，紋理部在電池電芯的相鄰的外表面上具有壓花，通過壓花將電池電芯借助相互嵌合來連接。
[0017]本發明的優點是，在結構空間相同的情況下顯著地提高了在電芯與電芯擠壓部之間的力配合/摩擦配合。在本發明中集成了形狀配合并且有利地由此優化地實現了力配合。本發明的另一優點是，電池電芯彼此連接為使得電池電芯在安裝好的狀態中不能松脫。此外，有利地減小了成本和復雜度。
[0018]在此，本發明特別是涉及具有棱柱形或圓柱形金屬殼體的所謂的硬殼電芯的使用。但本發明在此不僅針對鋰離子電池電芯，而且也涉及其他化學系統、譬如具有相應的金屬殼體的镲金屬氫化物電芯和鋰金屬聚合物電芯。
[0019]根據本發明的一種有利的擴展方案，將紋理部壓印到電池電芯的電池電芯殼體中。由此有利地保證電池電芯之間的連接。
[0020]根據本發明的一種優選的實施方式規定，紋理部構建為使得紋理化的面按照鎖鑰原理彼此嵌接。通過鎖鑰原理有利地實現，電池電芯不能松脫并且確保電芯之間的穩定的機械連接。
[0021]根據本發明的另一優選的實施方式規定，紋理部相對于彼此線性地或交叉地構建。由此有利地確保增大并且優化地實現力配合。
[0022]此外，在一種特別的實施方式中規定，構成紋理部的凸起和/或凹部具有曲折形的結構，由此有利地增強電池電芯之間的連接。
[0023]備選地，有利地規定，紋理部相對于彼此處于1°到90°的角度。1°到90°的角度描述了該紋理部與金屬殼體的外邊緣平行或垂直時的角度。此外，在紋理部交叉的情況下在簡單的紋理部之間設置1°到90°的角度。
[0024]此外，紋理部可以無定向地、即無差別地實施。
[0025]根據本發明的另一擴展方案，紋理部是圓形形狀或多邊形形狀，由此增強電池電芯的保持力。
[0026]此外根據本發明，提供了一種具有電池的機動車，其中電池與機動車的傳動系連接。
[0027]本發明的有利的改進方案在從屬權利要求中予以說明并且在說明書中予以描述。
【附圖說明】
[0028]參照附圖和以下的描述更為詳細地闡述本發明的實施例。在附圖中:
[0029]圖1示出了根據本發明的帶有紋理化的面的電池的示意圖，
[0030]圖2示出了紋理化的面的示意性剖視圖，以及
[0031]圖3示出了電芯表面上的表面紋理部。
【具體實施方式】
[0032]圖1示出了具有鋰離子電池的金屬殼體13的電池10，其中各個電池電芯11在電池電芯殼體13的外表面上分別具有紋理部12。紋理部12壓印到電池電芯11的電芯外罩中或用于壓緊電芯和固定電芯的構件中。紋理部12實施為使得兩個對置的紋理化的面12根據鎖鑰原理彼此嵌接。在此，紋理部12線性或交叉地構建并且相對于彼此處于任意的角度。
[0033]此外，紋理部12可以在電池電芯11的外表面上實施為圓形或多邊形。通過嚙合增強力配合/摩擦配合并且實現一定的形狀配合。形狀配合恰好位于出現最大負載并且必須傳遞最大負載的位置處。此外，紋理部可以無定向地、即無差別地實施。紋理部12可以通過不同的工藝來制造。其特別是可以通過壓鑄工藝、深拉工藝、成型工藝、切割工藝和滾壓工藝制造。紋理部12在電池電芯11的相鄰的外表面上具有壓花，通過壓花將電池電芯11借助相互嵌合來連接。
[0034]圖2示出了兩個電池電芯11的紋理化的面12的剖視圖。紋理部12的突起和凹部在此具有曲折的結構，其既可構造為鋸齒狀又可構造為矩形。
[0035]圖3示出了電芯表面上的表面結構。在圖3中可看到兩個分別在電芯表面上具有紋理部12的電池電芯11。紋理部12實施為使得兩個對置的紋理化的面12根據鎖鑰原理彼此嵌接。
【主權項】
1.一種電池(10)，特別是鋰離子電池，包括至少兩個具有電池電芯殼體(13)的電池電芯(11)，所述電池電芯彼此串聯或者并聯連通并且彼此機械連接， 其特征在于， 彼此鄰接的所述電池電芯(11)分別在所述電池電芯殼體(13)上具有紋理部(12)，其中除了力配合之外所述電池電芯(11)能形狀配合地彼此連接。
2.根據權利要求1所述的電池(10)，其中所述紋理部(12)壓印到所述電池電芯(11)的電池電芯殼體(13)中。
3.根據上述權利要求之一所述的電池(10)，其中所述紋理部(12)構造為，使得相對置的紋理化的面(12)按照鎖鑰原理相互嵌接。
4.根據上述權利要求之一所述的電池(10)，其中所述紋理部(12)相對于彼此線性地或交叉地構造。
5.根據上述權利要求之一所述的電池(10)，其中構成所述紋理部(12)的突起和/或凹部具有曲折形的結構。
6.根據上述權利要求之一所述的電池(10)，其中所述紋理部(12)相對于彼此處于1°到90。的角度。
7.根據上述權利要求之一所述的電池(10)，其中所述紋理部(12)無差別地實施。
8.根據上述權利要求之一所述的電池(10)，其中所述紋理部(12)是圓形的或多邊形的。
9.一種具有根據權利要求1至8之一所述的電池(10)的機動車，其中所述電池(10)與所述機動車的傳動系統連接。
【專利摘要】本發明涉及一種電池(10)，特別是鋰離子電池，其包括至少兩個具有電池電芯殼體(13)的電池電芯(11)。所述電池電芯(11)彼此串聯或并聯連通并且彼此機械連接。彼此鄰接的所述電池電芯(11)分別在所述電池電芯殼體(13)上具有紋理部(12)，其中除了力配合之外所述電池電芯(11)可形狀配合地彼此連接。
【IPC分類】H01M2-10, H01M10-0525
【公開號】CN104718640
【申請號】CN201380033863
【發明人】C·G·普夫呂格爾
【申請人】羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會社
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2013年6月4日
【公告號】DE102012211008A1, US20150188115, WO2014001034A1