蓄電池單池、蓄電池和機(jī)動(dòng)車的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種蓄電池單池(10)，該蓄電池單池包括兩個(gè)電極(18)和蓄電池單池殼體(16)。其特征在于兩個(gè)電極(18)中的一個(gè)通過預(yù)定斷裂點(diǎn)與蓄電池單池殼體(16)導(dǎo)電連接。形成預(yù)定斷裂點(diǎn)(21)的構(gòu)件被這樣地預(yù)加應(yīng)力，使得當(dāng)預(yù)定斷裂點(diǎn)(21)斷裂時(shí)，會(huì)由于預(yù)加應(yīng)力的構(gòu)件的彈性回彈而在預(yù)定斷裂點(diǎn)(21)的因此形成的斷邊之間形成間隙。此外本發(fā)明還提出一種具有多個(gè)依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單池(10)的蓄電池(4)以及一種具有依據(jù)本發(fā)明的蓄電池(14)的機(jī)動(dòng)車。
【專利說明】蓄電池單池、蓄電池和機(jī)動(dòng)車
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種蓄電池單池，該蓄電池單池包括兩個(gè)電極和蓄電池單池殼體。本 發(fā)明還涉及具有多個(gè)依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池單池的蓄電池以及具有依據(jù)本發(fā)明所述的 蓄電池的機(jī)動(dòng)車。
【背景技術(shù)】
[0002] 在至少部分地電驅(qū)動(dòng)的車輛中使用電的能量存儲器，以用于存儲用于電機(jī)的電的 能量，該電機(jī)支持驅(qū)動(dòng)裝置或者作為驅(qū)動(dòng)裝置使用。在新一代的車輛中使用所謂的鋰離子 蓄電池。鋰離子蓄電池通過高的能量密度和尤其小的自放電脫穎而出。鋰離子蓄電池單池 具有至少一個(gè)正電極和至少一個(gè)負(fù)電極（陰極或者陽極），鋰離子（Li+)能夠以可逆的方式 嵌入（Intercalation)或者重新脫嵌（Deintercalation)。
[0003] 圖1示出了如何能夠利用例如金屬的蓄電池單池殼體16將各個(gè)蓄電池單池10組 合成蓄電池模塊12,并且再組合成蓄電池14,這通過未示出的多個(gè)極、即蓄電池單池10的 多個(gè)電極18的并聯(lián)或串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)。在此按照定義，蓄電池模塊12或蓄電池14由至少兩 個(gè)蓄電池單池10構(gòu)成，其中，概念蓄電池14和蓄電池模塊12通常被同義地使用。蓄電池 14的電壓例如為120和600V之間的直流。
[0004] 在由堅(jiān)固的鋁板或鋼板構(gòu)成蓄電池單池殼體的硬殼單池的情況下，則通常將兩個(gè) 電極中的一個(gè)與蓄電池單池殼體導(dǎo)電連接，以避免能夠長期導(dǎo)致蓄電池單池殼體腐蝕的附 加的電位差。通過密封將另一個(gè)電極與蓄電池單池殼體電隔離。
[0005] 當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，例如通過蓄電池驅(qū)動(dòng)的車輛的事故中的機(jī)械的作用，多個(gè)蓄電池 單池之間的絕緣能夠受損。多個(gè)電極中的一個(gè)與蓄電池單池殼體相連接的事實(shí)現(xiàn)在就是安 全風(fēng)險(xiǎn)。
[0006] DE 197 14 847 A1公開了用于將蓄電池單池的負(fù)電極與蓄電池單池殼體相連接 的電路和方法。在負(fù)電極和單池殼體之間設(shè)置借助信號發(fā)生器進(jìn)行監(jiān)控的電阻。如果正電 極與單池殼體出現(xiàn)意外的接觸，就會(huì)通過電阻限制電流，并且由信號發(fā)生器生成信號。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007] 按照本發(fā)明提供了一種包括兩個(gè)電極和蓄電池單池殼體的蓄電池單池，該蓄電池 單池殼體例如由鋁或者鋼構(gòu)成。在本文的以下的說明中電極和蓄電池極被同義地使用。兩 個(gè)電極中的一個(gè)在正常情況下是通過預(yù)定斷裂點(diǎn)與蓄電池單池殼體導(dǎo)電相連接的負(fù)電極。 除了該導(dǎo)電連接之外，這些電極僅僅通過電解質(zhì)與蓄電池單池殼體相連接，此外尤其是在 電極通過蓄電池單池殼體引出的區(qū)域內(nèi)與該蓄電池單池殼體電隔離。形成預(yù)定斷裂點(diǎn)的構(gòu) 件被這樣地預(yù)加應(yīng)力，使得當(dāng)預(yù)定斷裂點(diǎn)斷裂時(shí)，會(huì)由于預(yù)加應(yīng)力的構(gòu)件的彈性回彈而在 預(yù)定斷裂點(diǎn)的因此形成的斷邊之間形成間隙。為了使得預(yù)定斷裂點(diǎn)的兩個(gè)斷邊在斷裂之后 可靠地相互分離，這是有利的，當(dāng)形成預(yù)定斷裂點(diǎn)的構(gòu)件被這樣地預(yù)加應(yīng)力時(shí)，在預(yù)定斷裂 點(diǎn)中主要出現(xiàn)拉應(yīng)力。例如當(dāng)利用依據(jù)本發(fā)明的蓄電池單池驅(qū)動(dòng)的車輛發(fā)生車禍時(shí)，如果 蓄電池單池殼體變形或者電極相對于蓄電池單池殼體移動(dòng)，則預(yù)定斷裂點(diǎn)會(huì)斷裂，從而將 電極和蓄電池單池殼體之間的導(dǎo)電連接斷開。
[0008] 依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池單池的優(yōu)點(diǎn)在于，在正常工況下防止蓄電池單池殼體腐 蝕。通過將蓄電池單池殼體和電極之間的導(dǎo)電連接斷開，在發(fā)生損壞情況時(shí)減小短路的風(fēng) 險(xiǎn)。
[0009] 優(yōu)選地通過缺口形成預(yù)定斷裂點(diǎn)。在這種情況下，預(yù)定斷裂點(diǎn)的兩側(cè)在同一個(gè)構(gòu) 件上，其中，該缺口大大減小了構(gòu)件的該位置上的材料強(qiáng)度，從而形成預(yù)定斷裂點(diǎn)。
[0010] 預(yù)定斷裂點(diǎn)優(yōu)選地位于蓄電池單池殼體的外側(cè)，從而進(jìn)行簡單的目測檢查就足以 檢查電極和蓄電池單池殼體之間的導(dǎo)電連接是否完好無損。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的實(shí)施方式，將預(yù)定斷裂點(diǎn)安置在支臂和栓釘之間。當(dāng)預(yù) 定斷裂點(diǎn)完好無損時(shí)，支臂和栓釘是一個(gè)并且相同的構(gòu)件。能夠優(yōu)選地成本低廉地將其一 端與電極焊接并且另一端與蓄電池單池殼體焊接。
[0012] 在預(yù)定斷裂點(diǎn)斷裂時(shí)在兩個(gè)斷邊之間形成的間隙優(yōu)選地具有兩個(gè)斷邊之間的為 0· 1mm到2mm的最小法向距離，從而在小的空間花費(fèi)的情況下保證可靠的電隔離。
[0013] 此外優(yōu)選地，預(yù)定斷裂點(diǎn)的最小的橫斷面面積小于0.5mm2,從而當(dāng)蓄電池單池殼 體有很小變形時(shí)就已斷開導(dǎo)電連接。
[0014] 優(yōu)選地，蓄電池單池是鋰離子二次蓄電池。通過使用鋰離子技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)尤其高 的儲能密度，這尤其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域帶來更多優(yōu)點(diǎn)。
[0015] 此外還提供一種包括多個(gè)依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池單池的蓄電池。
[0016] 此外還提供一種包括依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池的機(jī)動(dòng)車。通常設(shè)置蓄電池給汽車 的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電。
[0017] 本發(fā)明的有利的改進(jìn)在從屬權(quán)利要求中給出并且能夠從說明書中摘取。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 根據(jù)附圖和后續(xù)的說明進(jìn)一步解釋本發(fā)明的實(shí)施例。其中：
[0019] 圖1示出了蓄電池單池、模塊和蓄電池；
[0020] 圖2示出了在電極和蓄電池單池殼體之間的導(dǎo)電連接；
[0021] 圖3示出了在電極和蓄電池單池殼體之間斷開的連接；以及
[0022] 圖4示出了形成預(yù)定斷裂點(diǎn)的構(gòu)件。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 在圖1中已經(jīng)闡述了現(xiàn)有技術(shù)。
[0024] 圖2示出了依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池單池10的局部區(qū)域剖面圖。經(jīng)由蓄電池單 池殼體16從蓄電池單池10的內(nèi)部引出電極18 (蓄電池極），通常情況下是負(fù)電極。在引出 區(qū)域中通過電絕緣體24將電極18與蓄電池單池殼體16電隔離。能夠在蓄電池單池殼體 16的外側(cè)通過支臂20和栓釘22實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接，預(yù)定斷裂點(diǎn)21位于其過渡區(qū)域中。如圖2 所示，預(yù)定斷裂點(diǎn)21沒有斷裂，因此電流能夠在電極18和蓄電池單池殼體16之間流過。
[0025] 圖3示出了依據(jù)本發(fā)明所述的蓄電池單池10的同一部分的剖面圖，但是預(yù)定斷裂 點(diǎn)21已斷裂，從而將原先形成預(yù)定斷裂點(diǎn)21的構(gòu)件分成支臂20和栓釘22。例如當(dāng)利用 蓄電池單池10驅(qū)動(dòng)的車輛發(fā)生事故時(shí)，在電極18和蓄電池單池殼體16之間就會(huì)發(fā)生相對 運(yùn)動(dòng)，從而預(yù)定斷裂點(diǎn)21會(huì)斷裂。支臂20在根據(jù)圖2所示的正常工況下已被適當(dāng)預(yù)加應(yīng) 力，使其在預(yù)定斷裂點(diǎn)21斷裂之后離開栓釘22。這樣就在栓釘22和支臂20之間形成了空 隙，從而不再有電流能夠在電極18和蓄電池單池殼體16之間流過。推薦這樣實(shí)施蓄電池 單池10的內(nèi)部，使得當(dāng)蓄電池單池殼體16變形時(shí)不會(huì)在電極18和蓄電池單池殼體16之 間形成導(dǎo)電接觸。
[0026] 圖4示出了形成預(yù)定斷裂點(diǎn)21的構(gòu)件，與由圖2已知的一樣。如果預(yù)定斷裂點(diǎn) 21如圖所示沒有斷裂，則支臂20和栓釘22由同一個(gè)并且相同的構(gòu)件構(gòu)成。該構(gòu)件具有形 成預(yù)定斷裂點(diǎn)21的缺口。預(yù)定斷裂點(diǎn)21的最小的橫截面面積除了能夠?qū)χП?0進(jìn)行預(yù) 加應(yīng)力之外，還對蓄電池單池殼體16相對于與其相連接的電極18運(yùn)動(dòng)從而使得預(yù)定斷裂 點(diǎn)21斷開起絕對性作用。如果橫斷面面積尺寸過小，那么預(yù)定斷裂點(diǎn)21在蓄電池單池殼 體16的極小而且沒有危險(xiǎn)的相對運(yùn)動(dòng)的情況下就會(huì)斷開。然而如果橫斷面面積尺寸過大， 那么即使在蓄電池單池殼體16的大的相對運(yùn)動(dòng)或者變形的情況下預(yù)定斷裂點(diǎn)21也不會(huì)斷 開，并且無法保證將電極18從蓄電池單池殼體16可靠地電隔離。
【權(quán)利要求】
1. 一種蓄電池（10)，其包括兩個(gè)電極（18)和蓄電池單池殼體（16)，其特征在于，所述 兩個(gè)電極（18)中的一個(gè)通過預(yù)定斷裂點(diǎn)（21)與所述蓄電池單池殼體（16)導(dǎo)電連接，并且 形成所述預(yù)定斷裂點(diǎn)（21)的構(gòu)件被這樣地預(yù)加應(yīng)力，使得當(dāng)所述預(yù)定斷裂點(diǎn)（21)斷裂時(shí)， 會(huì)由于預(yù)加應(yīng)力的所述構(gòu)件的彈性回彈而在所述預(yù)定斷裂點(diǎn)（21)的因此形成的斷邊之間 形成間隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池單池（10)，其中，通過缺口形成預(yù)定所述預(yù)定斷裂點(diǎn) (21)。
3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池（10)，其中，所述預(yù)定斷裂點(diǎn)（21)位 于所述蓄電池單池殼體（16)的外側(cè)上。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池（10)，其中，所述預(yù)定斷裂點(diǎn)（21)被 安置在支臂（20)和栓釘（22)之間。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池（10)，其中，當(dāng)所述預(yù)定斷裂點(diǎn)（21) 斷裂時(shí)，在兩個(gè)斷邊之間形成的間隙具有所述斷邊之間的為0. 1_至2_的最小法向距離。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池（10)，其中，所述預(yù)定斷裂點(diǎn)的最小 的橫斷面小于〇. 5mm2。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的蓄電池單池（10)，其中，所述蓄電池單池（10)是 鋰離子二次電池。
8. 蓄電池（14)，其包括多個(gè)依據(jù)本發(fā)明的根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述蓄電池單 池（10)。
9. 機(jī)動(dòng)車，其包括根據(jù)權(quán)利要求8所述蓄電池（14)。
【文檔編號】H01M2/34GK104115310SQ201280061173
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月13日
【發(fā)明者】M·科爾貝格爾, J·費(fèi)策爾, H·芬克 申請人:羅伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式會(huì)社