專(zhuān)利名稱：電化學(xué)單元及其制造方法
電化學(xué)單元及其制造方法本發(fā)明涉及一種包括電極堆的電化學(xué)單元，所述電極堆具有導(dǎo)體設(shè)備和至少一個(gè)外殼，導(dǎo)體設(shè)備穿過(guò)所述外殼。本發(fā)明還涉及一種用于制造這樣的電化學(xué)單元的方法。在操作電化學(xué)單元時(shí)，特別是電池單元或二級(jí)電池單元，特別是用于電動(dòng)和混合動(dòng)力交通工具的，例如牽引、混合或起動(dòng)器電池的高容量的電池單元，用于不間斷電源(UPS)的電池和太陽(yáng)能電池，且特別是在基于鋰的二級(jí)電池單元的情況下，為了特定的電池壽命需要確?？煽康碾姵夭僮鳌＿@樣的電池例如從EP1394874B1已知。然而，也需要在不利的操作條件下，例如，在較強(qiáng)的“機(jī)械”負(fù)載下，確保電池?zé)o差錯(cuò)地運(yùn)作。在這樣的操作條件下可發(fā)生的是，從外殼突出的導(dǎo)體設(shè)備可以損壞外殼，因此，例如可以泄露電解質(zhì)，或發(fā)生與外殼的短路。因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的電化學(xué)單元。這將根據(jù)本發(fā)明通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求的教導(dǎo)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的優(yōu)選的改進(jìn)方案構(gòu)成從屬權(quán)利要求的主題。正如下面將詳細(xì)描述的，提供了具有至少一個(gè)電極堆的電化學(xué)單元以實(shí)現(xiàn)該目的，所述電極堆具有至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備和至少一個(gè)外殼。外殼至少部分地包圍電極堆，且具有至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備的貫穿位置-從外殼的內(nèi)部到外部。根據(jù)本發(fā)明，電化學(xué)電池的特征在于，至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備被設(shè)在貫穿位置，以保持外殼在該貫穿位置處的實(shí)質(zhì)上流體密封的特性。保護(hù)設(shè)備優(yōu)選地具有至少一種聚合物，優(yōu)選為聚丙烯和/或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。因此其優(yōu)點(diǎn)在于，可以容易地且經(jīng)濟(jì)地提供保護(hù)設(shè)備。因此，一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于其化學(xué)和物理性質(zhì)，將聚合物集成到電化學(xué)單元內(nèi)是特別簡(jiǎn)單的。例如，依賴其結(jié)晶度，聚丙烯的熔點(diǎn)在130°C和171°C之間。在制造本發(fā)明的電化學(xué)單元時(shí)，這可以被有利利用，以及保護(hù)設(shè)備或其包含聚丙烯的部分可以隨后被熱成形。由此可能的是，能夠至少部分地將保護(hù)設(shè)備設(shè)在導(dǎo)體設(shè)備的通過(guò)外殼-從外殼的內(nèi)部到外部-的貫穿位置，以及例如隨后通過(guò)熱處理使其成形，例如在此期間部分地或完全地將其熔化。因此可能的是，將保護(hù)設(shè)備全部地或部分地接合到例如所述外殼。此外，完全地或部分地由聚丙烯構(gòu)成的保護(hù)設(shè)備可以被經(jīng)濟(jì)且方便地生產(chǎn)，因?yàn)槔缤ㄟ^(guò)注塑或成形技術(shù)，聚丙烯可以很容易地被處理。聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯由于其化學(xué)和物理性質(zhì)，也允許其特別簡(jiǎn)單地集成到電化學(xué)單元中。例如，依賴于其結(jié)晶度和聚合度，聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的熔點(diǎn)在235° C和260° C之間。這在制造根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元時(shí)可以被有利利用，保護(hù)設(shè)備或其包含聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的部分形成為纖維或纖維網(wǎng)(Vlies)或箔，并熱成形。因此可能的是，能夠至少部分地將保護(hù)設(shè)備布置在通過(guò)外殼-從外殼的內(nèi)部到外部-的導(dǎo)體設(shè)備的貫穿位置，其后例如通過(guò)熱處理使其成形，例如在此期間全部地或部分地將其熔化。因此可能的是，將保護(hù)設(shè)備全部地或部分地接合到例如所述外殼。此外，全部或部分地由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯構(gòu)成的保護(hù)設(shè)備而且能夠被經(jīng)濟(jì)和方便地生產(chǎn)。因此，其它的優(yōu)點(diǎn)是，通過(guò)使用被構(gòu)建為纖維網(wǎng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，優(yōu)選地通過(guò)擠壓加工而引入的聚丙烯，獲得在成形后保持穩(wěn)定、特別是尺寸穩(wěn)定的物質(zhì)，并例如可與例如具有含有聚丙烯的層的外殼熔合或熔融。保護(hù)設(shè)備的聚丙烯部分可以首先在此被連接，特別是熔合或熔融到外殼的具有聚丙烯的層，并因此提供了外殼(特別是在通過(guò)外殼的導(dǎo)體設(shè)備的貫穿位置)的特別緊密的密封，特別是為保護(hù)設(shè)備的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯部分提供了保護(hù)，使外殼免受損傷，特別是免受導(dǎo)體設(shè)備的損傷。電化學(xué)單元應(yīng)被理解為用于能量的電存儲(chǔ)的任何類(lèi)型的設(shè)備。從而該術(shù)語(yǔ)特別定義了初級(jí)或二級(jí)類(lèi)型的電化學(xué)單元，還定義了諸如電容器的其他形式的能量存儲(chǔ)器。電極堆具有至少一個(gè)陰極、一個(gè)陽(yáng)極和具有電解質(zhì)的分隔器。此外，電極堆被理解為作為用作電化學(xué)單元的組件的設(shè)備，其還用于存儲(chǔ)化學(xué)能并用于輸出電能。為此，電極堆具有多個(gè)板狀元件，至少兩個(gè)電極(陽(yáng)極和陰極)、和至少部分地吸收電解質(zhì)的分隔器。優(yōu)選地，至少一個(gè)陽(yáng)極、一個(gè)分隔器和一個(gè)陰極被放置為或?qū)盈B為一個(gè)在另一個(gè)上，其中分隔器至少部分地設(shè)在陽(yáng)極和陰極之間。陽(yáng)極、分隔器和陰極的這種順序可以在電極堆內(nèi)任意次地重復(fù)。板狀元件也可以被纏繞成電極卷。術(shù)語(yǔ)電極堆還可以用于電極卷。在輸出電能之前，所存儲(chǔ)的化學(xué)能被轉(zhuǎn)換成電能。在充電期間，供給到電極堆、或伽伐尼單元的電能被轉(zhuǎn)換成化學(xué)能并被存儲(chǔ)。電極堆優(yōu)選為具有多對(duì)電極和分隔器。特別優(yōu)選的是，一些電極相互連接，特別是電連接。以單數(shù)形式使用的術(shù)語(yǔ)電極堆不排除也可以表示多個(gè)電極堆。外殼被理解為限制電極堆向外的至少部分的邊界。外殼優(yōu)選為流體密封的，即氣密和液密的，使得不能與周?chē)h(huán)境發(fā)生物質(zhì)交換。電極堆優(yōu)選為被設(shè)在外殼內(nèi)。外殼內(nèi)部的表述從而優(yōu)選地指外殼的朝向電極堆的一側(cè)，及外殼外部的表述優(yōu)選地指外殼的背離電極堆的一側(cè)。導(dǎo)體設(shè)備可以具有至少一個(gè)電流導(dǎo)體和/或至少一個(gè)導(dǎo)體片，或由至少一個(gè)電流導(dǎo)體和/或至少一個(gè)導(dǎo)體片組成。導(dǎo)體設(shè)備用于在彼此間隔一定距離的兩點(diǎn)，例如電化學(xué)單元和負(fù)載之間傳導(dǎo)電流。導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選為接觸電極堆。導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選為從電極堆延伸到環(huán)境中。圍繞電極堆有至少部分的外殼時(shí)，導(dǎo)體設(shè)備可以因此穿過(guò)外殼，優(yōu)選為在從外殼的內(nèi)部到外殼的外部的方向上。電流導(dǎo)體是由導(dǎo)電物質(zhì)制造的元件。其用于在兩個(gè)幾何上相互分離的點(diǎn)之間傳導(dǎo)電流。在本案中，電流導(dǎo)體還被理解為使電子從一個(gè)電極在向電負(fù)載的方向上流動(dòng)的設(shè)備。電流導(dǎo)體也可以在電流的相反方向上工作。電流導(dǎo)體可以電連接到電極或活性電極塊，或電極堆的電極的導(dǎo)體片，并再連接到連接導(dǎo)線。電流導(dǎo)體的形狀適合于電化學(xué)單元或電極堆的形狀。電流導(dǎo)體優(yōu)選地被構(gòu)建為板狀或箔狀。電極堆的每個(gè)電極或每個(gè)導(dǎo)體片優(yōu)選為具有其自己的電流導(dǎo)體，以及相同極性的電極或?qū)w片被連接到共同的電流導(dǎo)體。電流導(dǎo)體可以在兩個(gè)電極堆之間形成導(dǎo)電連接。至少一個(gè)電流導(dǎo)體優(yōu)選地還與導(dǎo)體片導(dǎo)熱連接。電流導(dǎo)體可以優(yōu)選地具有到至少一個(gè)導(dǎo)體片的導(dǎo)熱和/或?qū)щ娺B接。導(dǎo)體片連接到電極堆。特別地，導(dǎo)體片從而連接到電極堆的所有相同類(lèi)型的電極，即與陰極連接或與陽(yáng)極連接。顯然，導(dǎo)體片不同時(shí)連接電極堆的陰極和陽(yáng)極，因?yàn)檫@樣做會(huì)引起短路。然而，例如在兩個(gè)電極堆串聯(lián)連接的情況下，導(dǎo)體片可以因此被連接到不同電極堆的不同電極。導(dǎo)體片可以與一個(gè)或多個(gè)電極一體地形成。特別是在導(dǎo)體片沒(méi)有被涂覆有活性電極物質(zhì)的情況下，可以看出導(dǎo)體片和電極之間的界線。導(dǎo)體片可以由優(yōu)選為鋁或銅的導(dǎo)電和/或?qū)嵛镔|(zhì)制成，被形成為單件的或多件的，以及為單層的或多層的。
保護(hù)設(shè)備優(yōu)選為至少部分地布置在外殼和導(dǎo)體設(shè)備之間。通過(guò)這樣的布置有利于減少，優(yōu)選為最小化，優(yōu)先為防止導(dǎo)體設(shè)備損壞外殼。電極堆優(yōu)選地包括多個(gè)(至少兩個(gè))陰極、陽(yáng)極和分隔器。電極堆進(jìn)一步優(yōu)選為具有多個(gè)(至少10個(gè))陽(yáng)極、陰極和分隔器。電極堆進(jìn)一步優(yōu)選為具有30個(gè)陰極和陽(yáng)極，以及60個(gè)分隔器。陰極、陽(yáng)極和分隔器每個(gè)都是板狀的。導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選為至少部分地具有導(dǎo)電材料，優(yōu)選為導(dǎo)電和導(dǎo)熱的物質(zhì)，特別是銅和/或鋁。導(dǎo)體設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)選為適合于電化學(xué)單元或電極堆的設(shè)計(jì)。優(yōu)選為導(dǎo)體設(shè)備具有箔狀或板狀的設(shè)計(jì)或?qū)w設(shè)備至少部分地具有板狀或箔狀元件。導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選地被構(gòu)建為多部分的，優(yōu)選為具有導(dǎo)體片和所附接的、優(yōu)選為通過(guò)超聲波焊接附接的電流導(dǎo)體。但是，導(dǎo)體設(shè)備也優(yōu)選為被構(gòu)建為一體的。導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選地具有在外殼的內(nèi)部和/或外部的部分。導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選地具有在第一外殼和第二外殼之間的部分。保護(hù)設(shè)備優(yōu)選為至少部分地或全部地被構(gòu)建為箔狀，優(yōu)選地被構(gòu)建為粘接箔。粘接箔特別是至少一個(gè)粘接帶。因此至少一個(gè)粘接帶至少部分地，特別是材料配合地、壓入配合地和/或形狀配合地被安置在導(dǎo)體設(shè)備處和/或外殼處和/或?qū)w設(shè)備和外殼之間，特別是在導(dǎo)體設(shè)備通過(guò)外殼的貫穿位置。粘接帶可以是施加在載體上的粘性材料。載體優(yōu)選地具有聚丙烯和/或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。另外優(yōu)選為，載體至少部分地具有優(yōu)選為至少部分地被配置為纖維網(wǎng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，且該纖維網(wǎng)優(yōu)選的具有優(yōu)選為被引入到聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的聚丙烯。該引入可優(yōu)選地通過(guò)擠壓加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，也可以采用其他適合的方法。丙烯酸粘接劑或硅粘接劑優(yōu)選地作為粘性材料使用。粘接劑可以施加到載體的一側(cè)或兩側(cè)。粘接帶優(yōu)選地被布置為，使得載體涂覆有粘性材料的一側(cè)面對(duì)導(dǎo)體設(shè)備。然而，涂覆有粘性材料的一側(cè)也可以優(yōu)選地面對(duì)外殼。保護(hù)設(shè)備優(yōu)選地被構(gòu)建成至少一個(gè)粘接點(diǎn)。粘接點(diǎn)優(yōu)選為板狀元件，其表面與電極堆的表面相比非常小，特別是比電極堆的表面小50、100、200或500倍。粘接點(diǎn)被容易地附接到明確定義的位置且還對(duì)外殼提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)以防止被損壞。多個(gè)粘接點(diǎn)優(yōu)選為沿導(dǎo)體設(shè)備的通過(guò)外殼的貫穿位置被附接。粘接點(diǎn)優(yōu)選為至少部分地被構(gòu)建為主體，所述主體優(yōu)選為至少部分地，優(yōu)選為大部分地，或優(yōu)選為全部地由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯構(gòu)成，并且在其表面上可以至少部分的涂覆有粘性材料，優(yōu)選為丙烯酸酯粘接劑或硅粘接劑。另外優(yōu)選的是，粘接點(diǎn)至少部分地具有由優(yōu)選為至少部分的被配置為纖維網(wǎng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，且其優(yōu)選地具有優(yōu)選地被引入聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的聚丙烯。該引入可優(yōu)選地通過(guò)擠壓加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，也可以采用其他適合該目的的方法。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，保護(hù)設(shè)備被構(gòu)建為粘接珠。粘接珠優(yōu)選為細(xì)長(zhǎng)的板狀組成部分，其長(zhǎng)度比其寬度大至少2、5、10、50或100倍。優(yōu)選的是，粘接珠至少部分地安置在導(dǎo)體設(shè)備處和/或外殼處，優(yōu)選為至少部分地安置在導(dǎo)體設(shè)備和外殼之間，特別是在導(dǎo)體設(shè)備通過(guò)外殼的貫穿位置。粘接珠優(yōu)選為至少部分的被構(gòu)建為主體，所述主體優(yōu)選為至少部分地，或優(yōu)選大部分地，或優(yōu)選為全部地由聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和/或聚丙烯構(gòu)成，且在其表面上可以至少部分地涂覆有粘接劑，優(yōu)選為丙烯酸酯粘接劑硅粘接劑。此夕卜，粘接珠優(yōu)選為至少部分地具有優(yōu)選為至少部分地被配置為纖維網(wǎng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，且其優(yōu)選為具有優(yōu)選地被引入聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的聚丙烯。優(yōu)選的是，該引入可優(yōu)選為通過(guò)擠壓加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，也可以采用其他適合該目的的方法。
優(yōu)選的是，保護(hù)設(shè)備被設(shè)計(jì)為單件或者多件。至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備的或多個(gè)保護(hù)設(shè)備的多個(gè)組件可以優(yōu)選為彼此遠(yuǎn)離。優(yōu)選地，至少一個(gè)固定裝置的或多個(gè)固定裝置的多個(gè)部分可以彼此接觸，特別是以形狀配合的和/或力配合的和/或材料配合的接合在一起。保護(hù)設(shè)備優(yōu)選地被構(gòu)建為柔性的或剛性的，或者可以具有柔性的和/或剛性的部分。保護(hù)設(shè)備優(yōu)選為至少部分地具有聚合物，優(yōu)選為聚丙烯和/或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。此外優(yōu)選的是，保護(hù)設(shè)備至少部分地具有優(yōu)選為至少部分地被配置為纖維網(wǎng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯，且其優(yōu)選為具有優(yōu)選地被引入聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的聚丙烯。所述引入可優(yōu)選地通過(guò)擠壓加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。然而，也可以采用其他適合該目的的方法。有利的是，保護(hù)設(shè)備至少部分地可由此優(yōu)選為形狀配合地和/或力配合地和/或材料配合地，特別是材料配合的被連接到外殼和/或?qū)w設(shè)備，優(yōu)選為通過(guò)熔融。優(yōu)選地，保護(hù)設(shè)備可以至少部分地具有導(dǎo)電的部分，例如由金屬或?qū)щ娦缘奶疾牧蠘?gòu)成的部分。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選設(shè)計(jì)中，電化學(xué)單元具有電極堆、電極堆的外殼或包裝和電接口，特別是具有到電極的至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備和/或電流導(dǎo)體和/或?qū)w片。外殼也將電極堆與周?chē)h(huán)境分離，并防止電解質(zhì)泄漏出來(lái)。如果電化學(xué)單元具有兩個(gè)串聯(lián)連接的電極堆，則不同電極堆的兩個(gè)導(dǎo)體設(shè)備可以被相互連接在一起。外殼優(yōu)選為具有至少兩個(gè)外殼部分，第一外殼部分和第二外殼部分。第一外殼部分優(yōu)選為可以全部地，或優(yōu)選為部分地包圍第二外殼部分。第一和第二外殼部分可以優(yōu)選為相互鄰近的。第一外殼部分和第二外殼部分可優(yōu)選為形狀配合地和/或力配合地和/或材料配合地至少部分地接合，以至少部分地包圍電極堆。優(yōu)選地，外殼部分至少部分地緊貼至少一個(gè)電極堆。外殼部分可以優(yōu)選為具有相同或不同的屬性，例如第一外殼部分可以具有良好的導(dǎo)熱性能而第二外殼部分可以具有良好的絕緣性能。外殼部分可以至少部分地具有相同的或不同的材料。外殼可以至少部分地被構(gòu)建為箔狀。優(yōu)選地，所述外殼至少部分地由復(fù)合物質(zhì)構(gòu)成。該外殼特別優(yōu)選地被構(gòu)建為單件。外殼的內(nèi)部?jī)?yōu)選為至少部分地由復(fù)合材料構(gòu)成，所示復(fù)合材料具有至少一種聚合物，優(yōu)選為聚丙烯。這并不排除外殼的內(nèi)部具有僅一種材料，或只被構(gòu)建為單件。相反，優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為，外殼的內(nèi)部為多部分的設(shè)計(jì)，其還包括如在復(fù)合物質(zhì)的情況下的多層設(shè)計(jì)，且外殼的內(nèi)部具有至少兩種材料，例如至少兩種聚合物，或至少一種聚合物和至少一種金屬。外殼的外部?jī)?yōu)選為至少部分地由復(fù)合材料構(gòu)成。這并不排除外殼的外部具有僅一種材料，或只被構(gòu)建為單件。相反，還優(yōu)選的實(shí)現(xiàn)為，外殼的外部為多部分的設(shè)計(jì)，其還包括如在復(fù)合物質(zhì)的情況下的多層設(shè)計(jì)，而且外殼的外部具有至少兩種材料，例如至少兩種聚合物，或至少一種聚合物和至少一種金屬。外殼的內(nèi)部和外部?jī)?yōu)選為由相同的材料制成，優(yōu)選由復(fù)合材料制成。至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備，特別是兩個(gè)導(dǎo)體設(shè)備優(yōu)選地從外殼的內(nèi)部伸出到外殼的外部。向外延伸的導(dǎo)體設(shè)備因此可以優(yōu)選地構(gòu)成電接口，例如電化學(xué)單元或電池的正極接口和負(fù)極接口。然而，多個(gè)導(dǎo)體設(shè)備，特別是四個(gè)導(dǎo)體設(shè)備也可以延伸出外殼。根據(jù)本發(fā)明，也提出了組裝電化學(xué)單元的方法，其具有以下可以以任何順序執(zhí)行的優(yōu)選為可選的方法步驟。保護(hù)設(shè)備被優(yōu)選地布置在所述導(dǎo)體設(shè)備上。這樣的布置可以通過(guò)材料配合和/或形狀配合和/或力配合將導(dǎo)體設(shè)備接合到保護(hù)設(shè)備。特別優(yōu)選為材料配合。粘接接合同樣是特別優(yōu)選的。還優(yōu)選地對(duì)導(dǎo)體設(shè)備的表面進(jìn)行處理，例如通過(guò)使表面變粗糙或在表面中做出凹部或開(kāi)口，以實(shí)現(xiàn)更好地與保護(hù)設(shè)備接合。保護(hù)設(shè)備優(yōu)選地被布置在外殼上。這樣的布置可通過(guò)材料配合地和/或形狀配合地和/或力配合的接合保護(hù)設(shè)備和外殼來(lái)實(shí)現(xiàn)。特別優(yōu)選為材料配合，特別是通過(guò)熔融或熔合。也優(yōu)選為對(duì)導(dǎo)體設(shè)備的表面進(jìn)行處理，例如通過(guò)使表面變粗糙或在表面中做出凹部或開(kāi)口，以實(shí)現(xiàn)更好地與保護(hù)設(shè)備接合。優(yōu)選的是，在保護(hù)設(shè)備被布置在導(dǎo)體設(shè)備上之后，材料配合地和/或力配合地和/或形狀配合地接合到外殼，特別是材料配合的接合，優(yōu)選為通過(guò)熔合或熔融，使得保護(hù)設(shè)備隨后至少部分地被布置在導(dǎo)體設(shè)備和外殼之間，特別是在通過(guò)外殼的導(dǎo)體設(shè)備的貫穿位置，特別是通過(guò)材料配合接合到兩者。優(yōu)選的是，在保護(hù)設(shè)備被布置在外殼上之后，材料配合地和/或力配合地和/或形狀配合地將保護(hù)設(shè)備接合到導(dǎo)體設(shè)備，特別是通過(guò)材料配合地接合，優(yōu)選為通過(guò)熔合或熔融，使得保護(hù)設(shè)備隨后至少部分地被布置在導(dǎo)體設(shè)備和外殼之間，特別是在通過(guò)外殼的導(dǎo)體設(shè)備的貫穿位置，特別是通過(guò)材料配合與兩者接合。因此，外殼優(yōu)選為以流體密封的方式包圍所包含的電極堆，特別優(yōu)選為密閉地與環(huán)境隔離。密閉意味著在外殼和例如電極堆和/或電解質(zhì)的外殼內(nèi)容物之間在沒(méi)有損壞的情況下不能發(fā)生材料或氣體交換。這優(yōu)選地通過(guò)外殼緊密密封電極堆，并圍繞導(dǎo)體設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。這優(yōu)選地通過(guò)使用具有至少一種聚合物，優(yōu)選為含有擠壓在其中的聚丙烯的聚對(duì)苯二酸鹽纖維網(wǎng)的保護(hù)設(shè)備以及通過(guò)使用外殼來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述外殼的面對(duì)保護(hù)設(shè)備的一側(cè)具有至少一種聚合物，優(yōu)選為聚丙烯。這提供的優(yōu)點(diǎn)是，外殼和保護(hù)設(shè)備可以特別地以材料配合相互熔融和/或熔合。保護(hù)設(shè)備可以以固定的形式被安置在導(dǎo)體設(shè)備上和/或外殼上，例如，作為完全完成的保護(hù)設(shè)備，如作為膠帶。但還可能的是，保護(hù)設(shè)備以非固定的形式被安置在導(dǎo)體設(shè)備上和/或外殼上，例如，作為完全完成的保護(hù)設(shè)備的先前階段，例如作為仍然需要變硬或干燥的液體。下面的描述將結(jié)合附圖給出本發(fā)明的進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)、特征和可能的應(yīng)用。

圖1a是根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的示意性頂視圖；圖1b是根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的示意性截面圖；圖2a是由圖1a所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性頂視圖，圖2b是由圖1b所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性截面圖；圖3a是由圖1a所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性頂視圖；圖3b是由圖1b所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性截面圖；圖4a是由圖1a所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性頂視圖；圖4b是由圖1b所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性截面圖5是由圖1b所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性截面圖；圖6是由圖1a所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的一個(gè)實(shí)施例的區(qū)域X的放大的示意性頂視圖。根據(jù)圖1a和Ib,電化學(xué)單兀100的一個(gè)實(shí)施例具有電極堆150、外殼130、導(dǎo)體設(shè)備110和保護(hù)設(shè)備120。導(dǎo)體設(shè)備110在貫穿位置140通過(guò)外殼130。在本實(shí)施例中，貫穿區(qū)域140對(duì)應(yīng)于區(qū)域X，其在隨后的圖2a/b到圖5中以放大視圖示出。在圖2b、3b和4b中示出的實(shí)施例的示意性截面圖對(duì)應(yīng)于如圖1b所示的視見(jiàn)方向。根據(jù)圖2a和2b，電化學(xué)單元200的一個(gè)實(shí)施例具有導(dǎo)體設(shè)備210，在其邊緣處布置有保護(hù)設(shè)備220。外殼230只部分覆蓋了保護(hù)設(shè)備220。但是，外殼230也可以完全覆蓋保護(hù)設(shè)備220。根據(jù)圖3a和3b,電化學(xué)單兀300的一個(gè)實(shí)施例具有外殼330和導(dǎo)體設(shè)備310,在其側(cè)上布置有綁繞導(dǎo)體設(shè)備310的保護(hù)設(shè)備320。保護(hù)設(shè)備320可以例如在保護(hù)設(shè)備320接觸導(dǎo)體設(shè)備310的邊緣的位置具有另外的物質(zhì)，例如，通過(guò)金屬加固。根據(jù)圖4a和4b,電化學(xué)單兀400的一個(gè)實(shí)施例具有外殼430和導(dǎo)體設(shè)備410,其邊緣逐漸變窄，并因此具有梯形的形狀。保護(hù)設(shè)備420可以由兩部分組成，其中，第一部分沿被構(gòu)建為梯形的導(dǎo)體設(shè)備410的底基側(cè)(Basis-Grundseite)延伸,保護(hù)設(shè)備420的第二部分沿著被構(gòu)建為梯形的導(dǎo)體設(shè)備410的側(cè)面和第二基線延伸，并在底基線的高度接合第一部分。根據(jù)圖5，電化學(xué)單元500的一個(gè)實(shí)施例具有導(dǎo)體設(shè)備510通過(guò)外殼530的貫穿區(qū)域540，所述外殼530具有保護(hù)設(shè)備520。保護(hù)設(shè)備520可被部分地布置在導(dǎo)體設(shè)備510和外殼530之間。根據(jù)圖6,電化學(xué)單兀600的一個(gè)實(shí)施例具有電極堆650、導(dǎo)體設(shè)備610和安置在外殼630上的保護(hù)設(shè)備620。保護(hù)設(shè)備620被布置在外殼530上的區(qū)域限定了導(dǎo)體設(shè)備610通過(guò)外殼630的貫穿區(qū)域640。還可能的是，只有一個(gè)保護(hù)設(shè)備被附接到外殼，該外殼隨后被導(dǎo)體設(shè)備穿過(guò)。圖6中示出的電化學(xué)單元600的實(shí)施例示出了在電化學(xué)電池600的裝配期間(電極堆650和導(dǎo)體設(shè)備610尚未被外殼的部分631覆蓋時(shí))的可能的快照。附圖標(biāo)記列表電化學(xué)單元:100、200、300、400、500、600導(dǎo)體設(shè)備:110、210、310、410、510、610保護(hù)設(shè)備:120、220、320、420、520、620外殼:130、230、330、430、530、630外殼的部分:631貫穿位置:140、540、640電極堆:150、650
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)單元(100、200、300、400、500、600)，其具有至少一個(gè)電極堆(150、650)，所述電極堆具有至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備(110、210、310、410、510、610)和至少一個(gè)外殼(130、230、330、430、530、630)，所述外殼至少部分地包圍所述電極堆，且具有至少一個(gè)貫穿位置(140、540、640)，所述至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備通過(guò)所述貫穿位置從所述外殼的內(nèi)部伸出到所述外殼的外部， 其特征在于， 至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)被安置在所述至少一個(gè)貫穿位置(140,540,640)處，以保持所述外殼(130、230、330、430、530、630)在所述貫穿位置(140、540、640)的區(qū)域中的基本上流體密封的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)被至少部分地構(gòu)建為箔狀，優(yōu)選地被構(gòu)建為膠帶。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)至少部分地被布置在所述外殼(130、230、330、430、530、630)和所述導(dǎo)體設(shè)備(110、210、310、410、510、610)之間。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)至少部分地被粘接到所述導(dǎo)體設(shè)備(110、210、310、410、510、610)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)具有至少一種聚合物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)至少具有聚丙烯和/或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)具有被構(gòu)建為纖維網(wǎng)的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和被引入所述聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯的聚丙烯。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述外殼(130、230、330、430、530、630)至少部分地包括復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括最接近所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)的至少一個(gè)層，所述至少一個(gè)層至少部分地由聚丙烯構(gòu)成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的電化學(xué)單元， 其特征在于，所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)與所述外殼(130、230、330、430、530、630)材料配合地和/或力配合地和/或形狀配合地至少部分地接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的電化學(xué)單元， 其特征在于， 所述保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)與所述外殼(130、230、330、430、530、630)材料配合地接合，其中所述保護(hù)設(shè)備的所述聚丙烯與所述外殼的最接近所述保護(hù)設(shè)備的所述層被熔融接合或熔合。
11.一種用于制造具有至少一個(gè)電極堆(150、650)的電化學(xué)單兀的方法,所述電極堆具有至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備(110、210、310、410、510、610)和至少一個(gè)外殼(130、230、330、430、530、630)，所述外殼至少部分地包圍所述電極堆， 其特征在于， 所述方法具有以下步驟: 將所述至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)布置在貫穿位置(140、540、640)處，導(dǎo)體設(shè)備(110 、210、310、410、510、610)通過(guò)所述貫穿位置從所述外殼(130、230、330、430、530、630)的內(nèi)部伸到所述外殼(130、230、330、430、530、630)的外部，其中所述至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)適合于保持所述外殼(130、230、330、430、530,630)在所述貫穿位置(140、540、640)的區(qū)域中的基本上流體密封的特性。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其特征在于， 所述至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)在所述貫穿位置(140、540、640)的區(qū)域中至少部分地與所述導(dǎo)體設(shè)備(110、210、310、410、510、610)粘接。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法， 其特征在于， 所述至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)在所述貫穿位置(140、540、640)的區(qū)域中至少部分地與所述外殼(130、230、330、430、530、630)材料配合地和/或力配合地和/或形狀配合地接合。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法， 其特征在于， 所述至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)在所述貫穿位置(140,540,640)的區(qū)域中至少部分地與所述外殼(130、230、330、430、530、630)熔融接合或熔合。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中的任一項(xiàng)所述的方法， 其特征在于， 所述至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120、220、320、420、520、620)根據(jù)權(quán)利要求2、3、5、6或7中的任一項(xiàng)被構(gòu)建或被布置。
全文摘要
一種電化學(xué)單元(100)，其具有至少一個(gè)電極堆(150)，所述電極堆(150)具有至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備(110)和至少一個(gè)外殼(130)。外殼(130)至少部分地包圍電極堆(150)且具有用于至少一個(gè)導(dǎo)體設(shè)備(110)從外殼的內(nèi)部到外部的至少一個(gè)貫穿位置(140)。至少一個(gè)保護(hù)設(shè)備(120)被安置在貫穿位置(140)處，以保持外殼(130)在所述貫穿位置(140)的區(qū)域內(nèi)的基本上流體密封的特性，即，以使外殼(130)和/或在貫穿位置(140)的區(qū)域中的密封接縫的損壞的危險(xiǎn)變得最小。
文檔編號(hào)H01M2/02GK103190014SQ201180052564
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者克勞斯-魯伯特·霍恩桑納 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司