蓄电池单池、蓄电池和机动车的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种蓄电池单池(10)，该蓄电池单池包括两个电极(18)和蓄电池单池壳体(16)。其特征在于两个电极(18)中的一个通过预定断裂点与蓄电池单池壳体(16)导电连接。形成预定断裂点(21)的构件被这样地预加应力，使得当预定断裂点(21)断裂时，会由于预加应力的构件的弹性回弹而在预定断裂点(21)的因此形成的断边之间形成间隙。此外本发明还提出一种具有多个依据本发明的蓄电池单池(10)的蓄电池(4)以及一种具有依据本发明的蓄电池(14)的机动车。
【专利说明】蓄电池单池、蓄电池和机动车
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种蓄电池单池，该蓄电池单池包括两个电极和蓄电池单池壳体。本 发明还涉及具有多个依据本发明所述的蓄电池单池的蓄电池以及具有依据本发明所述的 蓄电池的机动车。
【背景技术】
[0002] 在至少部分地电驱动的车辆中使用电的能量存储器，以用于存储用于电机的电的 能量，该电机支持驱动装置或者作为驱动装置使用。在新一代的车辆中使用所谓的锂离子 蓄电池。锂离子蓄电池通过高的能量密度和尤其小的自放电脱颖而出。锂离子蓄电池单池 具有至少一个正电极和至少一个负电极（阴极或者阳极），锂离子（Li+)能够以可逆的方式 嵌入（Intercalation)或者重新脱嵌（Deintercalation)。
[0003] 图1示出了如何能够利用例如金属的蓄电池单池壳体16将各个蓄电池单池10组 合成蓄电池模块12,并且再组合成蓄电池14,这通过未示出的多个极、即蓄电池单池10的 多个电极18的并联或串联电路实现。在此按照定义，蓄电池模块12或蓄电池14由至少两 个蓄电池单池10构成，其中，概念蓄电池14和蓄电池模块12通常被同义地使用。蓄电池 14的电压例如为120和600V之间的直流。
[0004] 在由坚固的铝板或钢板构成蓄电池单池壳体的硬壳单池的情况下，则通常将两个 电极中的一个与蓄电池单池壳体导电连接，以避免能够长期导致蓄电池单池壳体腐蚀的附 加的电位差。通过密封将另一个电极与蓄电池单池壳体电隔离。
[0005] 当发生故障时，例如通过蓄电池驱动的车辆的事故中的机械的作用，多个蓄电池 单池之间的绝缘能够受损。多个电极中的一个与蓄电池单池壳体相连接的事实现在就是安 全风险。
[0006] DE 197 14 847 A1公开了用于将蓄电池单池的负电极与蓄电池单池壳体相连接 的电路和方法。在负电极和单池壳体之间设置借助信号发生器进行监控的电阻。如果正电 极与单池壳体出现意外的接触，就会通过电阻限制电流，并且由信号发生器生成信号。
【发明内容】
[0007] 按照本发明提供了一种包括两个电极和蓄电池单池壳体的蓄电池单池，该蓄电池 单池壳体例如由铝或者钢构成。在本文的以下的说明中电极和蓄电池极被同义地使用。两 个电极中的一个在正常情况下是通过预定断裂点与蓄电池单池壳体导电相连接的负电极。 除了该导电连接之外，这些电极仅仅通过电解质与蓄电池单池壳体相连接，此外尤其是在 电极通过蓄电池单池壳体引出的区域内与该蓄电池单池壳体电隔离。形成预定断裂点的构 件被这样地预加应力，使得当预定断裂点断裂时，会由于预加应力的构件的弹性回弹而在 预定断裂点的因此形成的断边之间形成间隙。为了使得预定断裂点的两个断边在断裂之后 可靠地相互分离，这是有利的，当形成预定断裂点的构件被这样地预加应力时，在预定断裂 点中主要出现拉应力。例如当利用依据本发明的蓄电池单池驱动的车辆发生车祸时，如果 蓄电池单池壳体变形或者电极相对于蓄电池单池壳体移动，则预定断裂点会断裂，从而将 电极和蓄电池单池壳体之间的导电连接断开。
[0008] 依据本发明所述的蓄电池单池的优点在于，在正常工况下防止蓄电池单池壳体腐 蚀。通过将蓄电池单池壳体和电极之间的导电连接断开，在发生损坏情况时减小短路的风 险。
[0009] 优选地通过缺口形成预定断裂点。在这种情况下，预定断裂点的两侧在同一个构 件上，其中，该缺口大大减小了构件的该位置上的材料强度，从而形成预定断裂点。
[0010] 预定断裂点优选地位于蓄电池单池壳体的外侧，从而进行简单的目测检查就足以 检查电极和蓄电池单池壳体之间的导电连接是否完好无损。
[0011] 根据本发明的一种优选的实施方式，将预定断裂点安置在支臂和栓钉之间。当预 定断裂点完好无损时，支臂和栓钉是一个并且相同的构件。能够优选地成本低廉地将其一 端与电极焊接并且另一端与蓄电池单池壳体焊接。
[0012] 在预定断裂点断裂时在两个断边之间形成的间隙优选地具有两个断边之间的为 0· 1mm到2mm的最小法向距离，从而在小的空间花费的情况下保证可靠的电隔离。
[0013] 此外优选地，预定断裂点的最小的横断面面积小于0.5mm2,从而当蓄电池单池壳 体有很小变形时就已断开导电连接。
[0014] 优选地，蓄电池单池是锂离子二次蓄电池。通过使用锂离子技术能够实现尤其高 的储能密度，这尤其在电动汽车领域带来更多优点。
[0015] 此外还提供一种包括多个依据本发明所述的蓄电池单池的蓄电池。
[0016] 此外还提供一种包括依据本发明所述的蓄电池的机动车。通常设置蓄电池给汽车 的电驱动系统供电。
[0017] 本发明的有利的改进在从属权利要求中给出并且能够从说明书中摘取。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 根据附图和后续的说明进一步解释本发明的实施例。其中：
[0019] 图1示出了蓄电池单池、模块和蓄电池；
[0020] 图2示出了在电极和蓄电池单池壳体之间的导电连接；
[0021] 图3示出了在电极和蓄电池单池壳体之间断开的连接；以及
[0022] 图4示出了形成预定断裂点的构件。
【具体实施方式】
[0023] 在图1中已经阐述了现有技术。
[0024] 图2示出了依据本发明所述的蓄电池单池10的局部区域剖面图。经由蓄电池单 池壳体16从蓄电池单池10的内部引出电极18 (蓄电池极），通常情况下是负电极。在引出 区域中通过电绝缘体24将电极18与蓄电池单池壳体16电隔离。能够在蓄电池单池壳体 16的外侧通过支臂20和栓钉22实现导电连接，预定断裂点21位于其过渡区域中。如图2 所示，预定断裂点21没有断裂，因此电流能够在电极18和蓄电池单池壳体16之间流过。
[0025] 图3示出了依据本发明所述的蓄电池单池10的同一部分的剖面图，但是预定断裂 点21已断裂，从而将原先形成预定断裂点21的构件分成支臂20和栓钉22。例如当利用 蓄电池单池10驱动的车辆发生事故时，在电极18和蓄电池单池壳体16之间就会发生相对 运动，从而预定断裂点21会断裂。支臂20在根据图2所示的正常工况下已被适当预加应 力，使其在预定断裂点21断裂之后离开栓钉22。这样就在栓钉22和支臂20之间形成了空 隙，从而不再有电流能够在电极18和蓄电池单池壳体16之间流过。推荐这样实施蓄电池 单池10的内部，使得当蓄电池单池壳体16变形时不会在电极18和蓄电池单池壳体16之 间形成导电接触。
[0026] 图4示出了形成预定断裂点21的构件，与由图2已知的一样。如果预定断裂点 21如图所示没有断裂，则支臂20和栓钉22由同一个并且相同的构件构成。该构件具有形 成预定断裂点21的缺口。预定断裂点21的最小的横截面面积除了能够对支臂20进行预 加应力之外，还对蓄电池单池壳体16相对于与其相连接的电极18运动从而使得预定断裂 点21断开起绝对性作用。如果横断面面积尺寸过小，那么预定断裂点21在蓄电池单池壳 体16的极小而且没有危险的相对运动的情况下就会断开。然而如果横断面面积尺寸过大， 那么即使在蓄电池单池壳体16的大的相对运动或者变形的情况下预定断裂点21也不会断 开，并且无法保证将电极18从蓄电池单池壳体16可靠地电隔离。
【权利要求】
1. 一种蓄电池（10)，其包括两个电极（18)和蓄电池单池壳体（16)，其特征在于，所述 两个电极（18)中的一个通过预定断裂点（21)与所述蓄电池单池壳体（16)导电连接，并且 形成所述预定断裂点（21)的构件被这样地预加应力，使得当所述预定断裂点（21)断裂时， 会由于预加应力的所述构件的弹性回弹而在所述预定断裂点（21)的因此形成的断边之间 形成间隙。
2. 根据权利要求1所述的蓄电池单池（10)，其中，通过缺口形成预定所述预定断裂点 (21)。
3. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池单池（10)，其中，所述预定断裂点（21)位 于所述蓄电池单池壳体（16)的外侧上。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池单池（10)，其中，所述预定断裂点（21)被 安置在支臂（20)和栓钉（22)之间。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池单池（10)，其中，当所述预定断裂点（21) 断裂时，在两个断边之间形成的间隙具有所述断边之间的为0. 1_至2_的最小法向距离。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池单池（10)，其中，所述预定断裂点的最小 的横断面小于〇. 5mm2。
7. 根据上述权利要求中任一项所述的蓄电池单池（10)，其中，所述蓄电池单池（10)是 锂离子二次电池。
8. 蓄电池（14)，其包括多个依据本发明的根据权利要求1至7中任一项所述蓄电池单 池（10)。
9. 机动车，其包括根据权利要求8所述蓄电池（14)。
【文档编号】H01M2/34GK104115310SQ201280061173
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2012年11月15日 优先权日:2011年12月13日
【发明者】M·科尔贝格尔, J·费策尔, H·芬克 申请人:罗伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式会社