具有超疏水材料的硬壳壳体的制作方法
具有超疏水材料的硬壳壳体的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于原电池(1、10)的硬壳壳体，其包括具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件(30)的内腔的壳体基体(2、12)，以及用于封闭所述壳体基体(2、12)的内腔的壳体盖部(3、13)，其中，所述壳体基体(2、12)至少基本上由塑料构成，并且其中，所述壳体基体(2、12)包括至少一种超疏水的材料(4、14)。此外，本发明涉及一种用于原电池的封装薄膜、配备有相应的硬壳壳体或封装薄膜的原电池(1、10)、用于制造其的方法，以及配备有相应的原电池的车辆。
【专利说明】具有超疏水材料的硬壳壳体
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于原电池的硬壳壳体、用于原电池的封装薄膜、配备有相应的硬壳壳体或封装薄膜的原电池、用于制造其的方法以及配备有相应的原电池的车辆。
【背景技术】
[0002]未来趋势是，在静态应用中、例如在太阳能发电设备和风力发电设备中，在移动应用中、例如车辆(例如混合动力车辆或电动车辆)中，以及在消费领域中、例如在笔记本电脑和移动电话中，越来越多地使用电池系统，在安全性、可靠性、有效功率和使用寿命方面对电池系统提出非常高的要求。
[0003]有效功率的重要参数是能量密度，其例如以瓦特时每千克(Wh/kg)的单位给出。原电池电芯的容量通过所谓的活性材料或电化学活性的材料确定。除了这些材料，原电池电芯也具有所谓的惰性材料，例如分隔件、绝缘体、电极连接件和壳体元件或封装元件，其重量与活性材料的重量同样对能量密度具有影响。
[0004]对于宽泛的应用范围来说，特别是锂离子电芯是代表性的，因为其尤其因活性材料的高能量密度和极小的自导电而出色。锂离子电芯具有正电极(阴极)和负电极(阳极)。锂离子电芯的负电极(阳极)的活性材料为此设计成能够可逆地储存锂离子(Li+)(嵌入)或者再次释放锂离子(脱嵌)，并且因此也被称为嵌入材料。通常在阳极侧上应用石墨作为嵌入材料。
[0005]另一引人注意的电池系统是可再次充电的金属的锂系统，其同样具有正电极(阴极)和负电极(阳极)，然而在其中，负电极(阳极)的活性材料不是嵌入锂的材料，而是金属的锂或锂合金。
[0006]为了保护锂电芯不受环境影响、特别是不受湿气渗入电芯内部中的影响，通常使用金属壳体或封装薄膜。
[0007]为了实现高的机械稳定性并且满足例如在车辆中对安全性的高要求，对于具有高安全性要求的应用，通常通过纯金属的硬壳壳体、所谓的Hardcase壳体保护具有金属的锂阳极的锂离子电芯或锂电芯。如今，这种类型的硬壳壳体大多由铝通过冷拉深方法制成。除了机械保护，金属的硬壳壳体也保护装入其中的一个/多个电芯的组件不受湿气影响，因为金属的壳体材料也用作阻断湿气或蒸气。
【发明内容】
[0008]本发明的对象是用于原电池的硬壳壳体，其包括
[0009]-壳体基体，具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件的内腔，以及
[0010]-用于封闭壳体基体的内腔的壳体盖部，
[0011]其中，壳体基体至少基本上由塑料构成并且包括至少一种超疏水的材料。
[0012]原电池特别是可理解为包括一个或多个原电池电芯的构件。原电池因此不仅可为具有多个原电池电芯的原电池、例如电池或所谓的电池组或所谓的模块，也可为单个的原电池电芯。在此，模块特别是可理解为包括≥2至≤ 20个、例如≥2至≤ 10个、例如≥4至≤6个电芯的原电池。电池组在此特别是可理解为包括两个或更多个模块的原电池。在此，电池既可理解为模块也可理解为电池组。
[0013]原电池电芯的电芯组件特别是可理解为原电池电芯的电化学活性的组件、例如阳极、阴极、电解质和/或导电盐，并且可理解为电组件，例如在原电池电芯之内的导电器、电绝缘体和/或分隔件。
[0014]超疏水的材料可特别地理解为具有极度斥水性能的材料。作为用于疏水性、即斥水性能的度量，可使用接触角度，该接触角度越大，表面越疏水。例如，这样的材料可被视为超疏水的材料，即，水滴与该材料的表面形成≥135°的接触角度。特别是这样的材料可被视为超疏水的材料，即水滴与该材料的表面形成≥ 140°、例如≥150°、特别是≥160°的接触角度。
[0015]通过壳体基体基本上由塑料构成并且不像传统的硬壳壳体那样由金属构成，有利地可显著减小壳体重量及其材料和制造成本。通过重量减小又可有利地显著改进在电芯平面上的重量能量比，这特别是在移动应用中是特别令人感兴趣的。
[0016]由于用于形成壳体盖部的材料量小于用于形成壳体基体的材料量,所以壳体盖部的材料重量对硬壳壳体的总重量的影响比壳体基体的材料重量更弱。因此原则上可行的是，壳体盖部设计成由金属制成。
[0017]然而，在一个实施方式的范围中，不仅壳体基体而且壳体盖部至少基本上由塑料构成，其中，壳体基体和壳体盖部包括至少一种超疏水的材料。
[0018]通过壳体基体和壳体盖部至少基本上由塑料构成并且不像传统的硬壳壳体那样由金属构成，有利地可进一步减小壳体重量以及其材料和制造成本并且由此进一步改进了在电芯平面上重量能量比。
[0019]此外，塑料具有电绝缘的性能并且与金属相反基本上不导电。这给出的优点是，更简单的电绝缘，并且避免了否则在高电压范围中出现的绝缘问题。
[0020]通过壳体基体可由壳体盖部封闭，容纳在其中的电芯此外有利地不是敞开的、向外被电绝缘并且可通过硬壳壳体良好地保护其不受外部的机械力作用的影响。此外，由于壳体基本上由塑料构成例如在故障的情况中可减小这样的风险，g卩，金属的壳体碎片到达电芯中，这可能可导致内部的短路。由此特别是提高了安全性。这特别是在移动应用中、例如在车辆中是有利的。
[0021]此外,壳体由塑料制成的构造方案相对于壳体由金属制成的构造方案给出了壳体更自由的造型的优点。因此，例如可实现更好的壳体与绕组形状的匹配。例如，在壳体的内腔中可设计倒圆部，其例如为电芯组件封装、特别是绕组封装赋予理想的棱柱形状。此外，可由此实现电芯组件在壳体中更好的机械固定并且省去了用于保持电芯位置的所谓的护圈。此外，通过最优的壳体设计方案省去了在电芯内部中的空置空间和空闲的液态电解液，改进了热传递，实现了更均匀的温度分布并且延长了原电池的使用寿命。此外，壳体由塑料制成的构造方案实现了减小振动，这又有利地作用于例如在端子和/或集电器和连接电芯的导电元件之间的电接触的使用寿命。
[0022]已表明，塑料的(水)蒸气透过性与塑料的化学和物理性能相关，并且利用对于壳体结构常见的且适宜的塑料不能毫无问题地实现符合用于碱性金属电芯且特别是用于锂离子电芯的标准的蒸气密封性。然而同样以令人满意的方式表明，通过使用超疏水的材料与其相反地作用，因为通过超疏水的材料防止可穿过否则蒸气可透过的塑料的湿气的渗入、水蒸气的穿透，并且由此可实现也适合碱性金属电芯且特别是锂离子电芯的湿气或蒸气密封性。出人意料地，由超疏水的材料制成的层甚至可阻隔水分子，如传统应用的轧制的铝膜那样。因此，有利地通过硬壳壳体可保证相对于环境干扰、例如盐雾、冷凝水的保护。此夕卜，通过超疏水的层可必要时防止电解溶剂分子的扩散。
[0023]因此，通过塑料和超疏水的材料的组合，有利地实现了提供具有低重量的硬壳壳体，其与传统的金属硬壳壳体相似地或者相同地机械稳定并且能阻隔蒸气，并且由此特别是适合用于具有对湿气敏感的组件的原电池、例如碱性金属电芯、例如锂电芯，并且能够替代至今为止的用于原电池的金属壳体。
[0024]碱性金属电芯特别是可理解为这样的原电池电芯，S卩，其包括碱性金属、例如锂或钠作为电化学活性的材料(例如阳极材料)。
[0025]锂电芯特别是理解为这样的原电池电芯，即，其包括锂作为电化学活性的材料、例如阳极材料。在此，锂电芯不仅可理解为具有金属的锂阳极的原电池电芯、例如锂氧电芯，而且可理解为具有嵌入锂的阳极的原电池电芯、例如锂离子电芯。
[0026]至少基本上由塑料构成的壳体基体或壳体盖部特别是可理解为，壳体基体或壳体盖部的由塑料占据的材料体积特别是至少大于壳体基体或壳体盖部的总材料体积的75%。例如，壳体基体或壳体盖部的由塑料占据的材料体积在此为>90%的壳体基体或壳体盖部的总材料体积。特别是，在此至少壳体基体或壳体盖部的承载区段可由塑料构成。除此之夕卜，至少基本上由塑料构成的壳体基体或壳体盖部可具有由其它材料构成的区段。例如，壳体基体或壳体盖部可具有这样的区段，即，其包括不基于塑料的超疏水的材料和/或金属的元件，例如电接口、所谓的(外端子)和/或液压接口和/或接口通过部。相对于壳体基体或壳体盖部的总材料体积，由不同于塑料的其它材料构成的壳体基体或壳体盖部的区段例如总共占据< 75%、例如< 10%的材料体积。
[0027]可行的是，壳体基体或壳体盖部仅仅由塑料或者几乎仅仅由塑料制成。在使用基于塑料的超疏水的材料的情况中，壳体基体或壳体盖部例如可仅仅由塑料构成。由于仅仅需要很少的材料以实现超疏水的效果，在使用例如基于半金属的超疏水的材料的情况中，壳体基体或壳体盖部例如也还可被称为几乎仅仅由塑料构成，虽然壳体基体或壳体盖部包括少量的半金属。
[0028]在另一实施方式的范围中，所述至少一个原电池电芯是锂离子电芯。
[0029]锂离子电芯是锂电芯的一种特殊形式，并且不具有金属的锂阳极，而是具有由所谓的嵌入材料、例如石墨制成的阳极，锂离子能够可逆地被储存到嵌入材料中(嵌入)并且再次被释放(脱嵌)。此外，锂离子电芯与具有金属的锂阳极的锂电芯的不同在于，锂离子电芯包含通常对湿气极为敏感的导电盐、例如六氟磷酸锂(LiPF6)，当可能存在水时其可水解成氟化氢(HF)。通过超疏水的层，有利地可避免湿气、特别是水蒸气形式的湿气穿过塑料渗入壳体内部中并且由此避免了锂离子电芯的导电盐水解成氟化氢。
[0030]在另一实施方式的范围中，壳体基体的内腔设计成用于容纳原电池电芯的至少一个电芯绕组。
[0031]电芯绕组(英语:“ jelly roll")特别是可理解成原电池电芯的电芯组件的特殊的、即线圈形的装置。电芯绕组例如可为线圈形的构件，除了原电池电芯的电化学活性的组件,其还包括导电元件、例如导电薄膜，以及电绝缘元件、例如一个或多个绝缘薄膜和/或一个或多个分隔薄膜。
[0032]超疏水的材料特别是以硅或聚烯烃为基础。在此，超疏水的性能特别是与所谓的荷花效应相似地通过特别是在纳米范围内的结构化实现。
[0033]因此，在另一实施方式的范围中，超疏水的材料构造成超疏水的、纳米结构化的层的形式。
[0034]在另一实施方式的范围中，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层包括至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)，和/或至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅。特别是，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)，和/或至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。
[0035]这种超疏水的材料具有的优点是，其(虽然其直接与电化学活性的电芯组件、例如有机的碳酸酯和/或锂导电盐接触)可具有高的化学和电化学的长期稳定性。有利地，通过纳米结构化的聚丙烯(PP)可实现特别好的效果。
[0036]在另一实施方式的范围中，至少壳体基体或者壳体基体及壳体盖部的在壳体的封闭状态中位于外部的面特别是基本上完全被由超疏水材料制成的层覆盖。通过施加位于外部的超疏水的层，除了已经解释的优点之外，有利地可附加地实现硬壳壳体相对于污物颗粒和灰尘的自洁效果。在此，自洁效果可以特别是基于，水滴在从超疏水的表面滴落时也除去污物颗粒。
[0037]在另一实施方式的范围中，至少壳体基体或者壳体基体及壳体盖部的在壳体的封闭状态中位于内部的面特别是基本上完全被由超疏水的材料制成的层覆盖。除了已经解释的优点之外，施加位于内部的超疏水的层附加地特别是在稍后更详细解释的其中壳体基体内腔通过分隔壁分成隔间的硬壳壳体的实施方式中具有的优点是，在模块的电芯失效的情况中能更好地保护模块的其它电芯。
[0038]在另一实施方式的范围中，超疏水的材料被集成到壳体基体或壳体基体及壳体盖部的塑料中。在此超疏水的材料特别是可以例如作为超疏水的层被集成到壳体基体或壳体盖部的塑料中，使得超疏水的材料例如以层的形式在壳体封闭的状态中基本上完全包围壳体内腔。
[0039]超疏水的材料或超疏水的层特别是可通过喷射方法施加到壳体基体或壳体盖部上。在此，超疏水的材料或超疏水的层可在喷射方法步骤中被施加到壳体基体和壳体盖部上。当塑料表面事先已经经受了等离子和/或电晕导电处理时，可得到特别好的机械强度。
[0040]壳体基体或壳体基体及壳体盖部特别是可至少基本上由这样的塑料构成，S卩，其包括至少一种聚合物，该聚合物从由聚烯烃、聚苯硫醚及其组合组成的组中选择。例如，壳体基体和壳体盖部可由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯-聚乙烯-共聚物(PP/PE)或聚苯硫醚(PPS)构成。这些塑料有利地具有足够的耐高温性、良好的化学稳定性和良好的机械稳定性。
[0041]壳体基体或壳体盖部例如可具有> 100 μ m的壁厚。
[0042]壳体基体或壳体基体及壳体盖部例如可通过拉深方法或注塑方法、特别是通过注塑方法、特别是由塑料制成。通过使用这些用于塑料的方法，可实现多种形状，这实现了电池最优地安装在例如车辆中。
[0043]在另一实施方式的范围中，壳体基体的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁分成彼此独立的隔间，其中，这些隔间分别设计成用于容纳原电池电芯的电芯组件、特别是(锂离子)电芯绕组。
[0044]通过塑料分隔壁，可使布置在一个隔间中的原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组相对于布置在邻近隔间中的原电池电芯的电芯组件有利地特别是在无需其它方法步骤的情况下电绝缘。
[0045]由于通过塑料分隔壁可确保该电绝缘，电芯组件、或电芯绕组可特别是单个地、在没有其它用于电绝缘的措施的情况下且在不导致电芯短路的情况下被引入不同的隔间中，这此外对于装填密度有利。
[0046]此外，通过塑料分隔壁可进一步提高硬壳壳体的机械稳定性。
[0047]此外，通过塑料分隔壁可将限定的压力施加到电芯组件、特别是电芯绕组上，该压力对于电芯的正常功能是有利的。
[0048]优选地，限制隔间的面特别是基本上完全被由超疏水的材料制成的层覆盖。
[0049]在另一实施方式的范围中，壳体基体和壳体盖部具有连接元件，其设计用于在封闭壳体时形成槽-弹簧-插接连接。特别是，该用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件特别是全面地、确切地说无间隙地环绕壳体基体的内腔开口。因此，可有利地实现硬壳壳体的气密的封闭并且在封闭壳体时实现良好的密封作用。特别是，在壳体基体的限定壳体基体内腔开口的壁的端侧上可构造至少一个槽形的和/或弹簧形的连接元件，特别是其中壳体盖部具有与其对应的连接元件以形成槽-弹簧-插接连接。
[0050]为了在该实施方式的范围中进一步改进密封作用，用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件优选地也部分地或完全地被由超疏水的材料制成的层覆盖或设有集成在其中的超疏水的材料。特别是，在封闭壳体时或在形成槽-弹簧-插接连接时，覆盖连接元件的由超疏水的材料制成的层彼此贴靠，例如彼此压紧。由此，可有利地特别有效地防止湿气的进入并且进一步提高了湿气或蒸气密封性。
[0051 ] 因此，在另一实施方式的范围中，用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件部分地或完全地被由超疏水的材料制成的层覆盖或设有集成在其中的超疏水的材料。
[0052]此外，连接元件可设计成用于在封闭壳体时也在壳体盖部和一个或多个用于将壳体基体的内腔分成隔间的塑料分隔壁之间形成槽-弹簧-插接连接。因此，可有利地使布置在不同隔间中的原电池电芯更好地相互分离。特别是，在壳体基体的将壳体基体内腔分成隔间的塑料分隔壁的端侧上可构造有至少一个槽形的和/或弹簧形的连接元件，特别是其中壳体盖部具有与此对应的用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件。
[0053]此外，硬壳壳体可具有调温装置。例如，该调温装置例如可设计成板形、例如以冷却板的形式。为了以调温介质、特别是冷却介质供给调温装置，硬壳壳体此外可具有至少两个、特别是可从外部接近的液压接口。
[0054]此外，硬壳壳体可具有至少两个、特别是可从外部接近的电接口(端子)，通过该电接口可电接触在壳体内部中的原电池电芯。
[0055]在另一实施方式的范围中，硬壳壳体设计成用于容纳特别是单个的原电池电芯(例如碱性金属电芯，例如锂电芯、特别是锂离子电芯)的电芯组件的硬壳电芯壳体。特别是，硬壳壳体可为用于容纳特别是单个电芯绕组、例如锂离子电芯绕组的硬壳电芯壳体。
[0056]在另一实施方式的范围中，硬壳壳体设计成用于容纳两个或更多个原电池电芯(例如碱性金属电芯，例如锂电芯、特别是锂离子电芯)的电芯组件的硬壳电池壳体。特别是，硬壳壳体可为用于容纳两个或更多个电芯绕组、特别是锂离子电芯绕组的硬壳电池壳体。特别是，硬壳电池壳体可以为硬壳模块壳体或硬壳封装壳体、特别是硬壳模块壳体。
[0057]在根据本发明的硬壳壳体的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的原电池、根据本发明的方法以及附图进行的解释。
[0058]本发明的另一对象是用于原电池的封装薄膜，其包括至少一种超疏水的材料。
[0059]通过超疏水的材料可有利地实现封装薄膜的极高的湿气或蒸气密封性，其特别是比疏水的材料或其它阻断湿气或蒸气的材料的情况高出多个数量级。此外，通过超疏水的材料可实现自洁效应。
[0060]超疏水的材料可设计成层和/或被集成到封装薄膜的塑料中。特别是，封装薄膜可具有至少一个由超疏水的材料制成的层。超疏水的材料可特别地构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。例如，超疏水的材料或超疏水的(纳米结构化的)层可由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结 构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)构成，和/或由至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。特别是，超疏水的材料可通过喷射方法施加到载体层上。
[0061]此外，封装薄膜可具有至少一个载体层。载体层可特别是至少基本上、例如完全地由塑料构成。例如，载体层可至少基本上由包括至少一种聚合物的塑料构成，该聚合物从由聚烯烃、聚苯硫醚及其组合组成的组中选择。例如，载体层可由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯-聚乙烯-共聚物(PP/PE)或聚苯硫醚(PPS)构成。这些塑料有利地具有足够的耐高温性、良好的化学稳定性和良好的机械稳定性。
[0062]在另一实施方式的范围中，封装薄膜的、特别是载体层的在封装的状态中位于外部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖。
[0063]在另一备选的或附加的实施方式的范围中，封装薄膜的、特别是载体层的在封装的状态中位于内部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖。
[0064]在另一备选的或附加的实施方式的范围中，超疏水的材料被集成到载体层中、特别是载体层的塑料中。特别是，在此超疏水的材料可被集成到载体层中、特别是载体层的塑料中，使得超疏水的材料在壳体的封装状态中基本上完全包围壳体内腔。
[0065]超疏水的材料特别是可构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。例如，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层可由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)构成，和/或由至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。特别是，超疏水的材料可通过喷射方法施加到载体层上。
[0066]封装薄膜例如可具有≥20 μ m至≤100 μ m的薄膜厚度。
[0067]在另一实施方式的范围中，封装薄膜设计成袋状。由此，可有利地简化装配。
[0068]在根据本发明的封装薄膜的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的原电池、根据本发明的方法以及附图进行的解释。
[0069]本发明的另一对象是一种原电池，其包括根据本发明的硬壳壳体和/或根据本发明的封装薄膜。特别是，在此在硬壳壳体的壳体基体的内腔中可布置至少一个原电池电芯(特别是两个或更多个原电池电芯)的电芯组件。例如，在此在硬壳壳体的壳体基体的内腔中可布置至少一个(锂离子)电芯绕组、特别是两个或更多个(锂离子)电芯绕组。
[0070]至少一个原电池电芯特别是可为碱性金属电芯、例如锂电芯。特别是，至少一个原电池电芯可为锂离子电芯。在一种设计方案的范围中，在壳体基体的内腔中布置原电池电芯的至少一个电芯绕组。特别是，在壳体基体的内腔中可布置至少一个锂离子电芯绕组。
[0071]设计成锂离子电芯的原电池电芯特别是可包括由所谓的嵌入材料制成的阳极，锂离子可以可逆地被嵌入到其中并且从中脱嵌。例如，锂离子电芯的阳极可包括以碳为基础的嵌入材料，例如石墨、石墨烯、碳纳米管、硬碳、软碳和/或娃碳混合物。作为阴极材料，锂离子电芯例如可包括具有层结构的过渡金属氧化物、例如锂钴氧化物(LiCoO2)和/或锂镍钴锰氧化物(NCM)。此外，锂离子电芯特别地可包括至少一种导电盐、例如六氟磷酸锂(LiPF6)和/或四氟硼酸锂(LiBF4),并且必要时包括至少一种溶剂、例如碳酸乙烯酯(EC)和/或碳酸二甲酯(DMC)。在阳极和阴极之间，锂离子电芯特别是可包括分隔件。为了阳极和阴极的电接触，锂离子电芯特别地可包括导电薄膜。例如，阳极的导电薄膜可由铜构成，并且阴极的导电薄膜可由铝构成。
[0072]在另一实施方式的范围中，原电池包括两个或更多个原电池电芯的电芯组件、特别是至少两个(锂离子)电芯绕组。在该实施方式的范围中，原电池也可被称为模块、电池组或电池。
[0073]在该实施方式的一个设计方案的范围中，壳体基体的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁被分成彼此独立的隔间。在此，原电池电芯的电芯组件、特别是(锂离子)电芯绕组特别是可布置在不同的隔间中。
[0074]在该实施方式的另一备选的或附加的设计方案的范围中，原电池电芯的电芯组件、特别是锂离子电芯绕组分别彼此分离地被封装在塑料封装薄膜中，其中，原电池电芯的被封装在塑料封装薄膜中的电芯组件、特别是(锂离子)电芯绕组布置在壳体基体中。
[0075]通过塑料封装薄膜，可使原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组相对于邻近的原电池电芯有利地特别是在无需其它方法步骤的情况下电绝缘。由于该电绝缘可通过塑料封装薄膜保证，塑料封装薄膜可与两个或更多个彼此分离地封装的原电池电芯接触，而不导致短路。由此，再次有利地提供了具有高装填密度的原电池。
[0076]此外，通过塑料封装薄膜可将限定的压力施加到电芯组件、特别是电芯绕组上，该压力对于电芯的正常功能是有利的。
[0077]通过被封装在塑料封装薄膜中的电芯组件布置在硬壳壳体的壳体基体的可被壳体盖部封闭的内腔中并且电芯未安装在传统的敞开的模块结构形式中，可有利地保证相对于机械作用的保护，这特别是在移动的应用中、例如在车辆中是有利的。
[0078]总地来说，通过这种实施方式可有利地省去金属壳体，使重量以及材料和制造成本进一步减小。
[0079]在一个特殊的实施方式的范围中，塑料封装薄膜包括至少一种极性改性的、特别是接枝的(gepfropft)、例如聚丙烯的聚烯烃，例如接枝马来酸的聚丙烯。特别是，塑料封装薄膜可由至少一种极性改性的、特别是被接枝的、例如聚丙烯的聚烯烃，例如接枝马来酸的聚丙烯构成。[0080]有利地，极性改性的聚烯烃可有利地具有极高的相对于金属的附着性。由此，例如可有利地实现在塑料封装薄膜和金属的导电元件(例如导电销)、所谓的例如由铜、铝或镍制成的集电器之间良好的密封作用。
[0081]单个原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组例如可分别焊接到塑料封装薄膜中。
[0082]塑料封装薄膜有利地可设计成薄的，并且例如具有> 20 μ 111至< 100 μ m的薄膜厚度。
[0083]在一种设计方案的范围中，塑料封装薄膜也包括至少一种超疏水的材料。特别是，塑料封装薄膜可为根据本发明的封装薄膜。超疏水的材料可被集成到封装薄膜的塑料中和/或设计成例如覆盖封装薄膜的外侧和/或内侧的层。超疏水的材料特别是可构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。例如，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层可由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)构成，和/或由至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。特别是，超疏水的材料可通过喷射方法施加到塑料封装薄膜的塑料(载体)层上。
[0084]优选地，两个或更多个原电池电芯在硬壳壳体的内腔中例如串联和/或并联地电连接成特别是一个模块。由此，有利地可保护位于内部的电联接部。
[0085]在内腔中连接的电芯的电接触可特别地通过至少两个、特别是可从外部接近的电接口(端子)实现。总地来说，可将联接部的数量减小到例如用于电流、控制/诊断和调温的几个联接部，这使原电池成为功能性的单元。例如通过必然减少在高电压范围中的工作步骤，这特别也简化了装配。此外，通过优化的联接部，可进一步有利地改进硬壳壳体的湿气或蒸气密封性。
[0086]在根据本发明的原电池的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的硬壳壳体、根据本发明的封装薄膜、根据本发明的方法以及附图进行的解释。
[0087]本发明的另一对象是一种用于制造根据本发明的原电池的方法，其包括以下方法步骤:
[0088]a)形成/提供具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件的内腔的、由塑料制成的壳体基体以及必要时形成/提供用于封闭壳体基体的内腔的由塑料制成的壳体盖部，和/或形成/提供载体膜、特别是(塑料)载体膜；
[0089]b)将至少一个原电池电芯的电芯组件、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组引入壳体基体的内腔中，和/或通过载体膜包围所述至少一个原电池电芯的电芯组件、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组；以及
[0090]c)通过壳体盖部封闭、特别是气密地封闭壳体基体的内腔，和/或封闭、特别是气密地封闭被载体膜包围的内腔；
[0091]其中，在方法步骤a)中和/或在方法步骤c)之后进行的方法步骤d)中，例如通过喷射方法使壳体基体的塑料或壳体基体及壳体盖部的塑料和/或载体膜、特别是载体膜的塑料设有至少一个由超疏水的材料制成的层或涂覆有所述层，和/或
[0092]其中，在方法步骤a)中将至少一种超疏水的材料集成到壳体基体的塑料中或壳体基体及壳体盖部的塑料中，和/或集成到载体膜中、特别是载体膜的塑料中。
[0093]在方法步骤c)和d)之间，方法还可具有方法步骤Cl):特别是通过焊接、例如等离子焊接材料配合地连接壳体盖部与壳体基体。在此，特别是可实现连续的、特别是无空隙的和/或环绕的材料配合的连接区域，例如以环绕的焊缝的形式。由此，有利地可进一步改进湿气或蒸气密封性。在随后的方法步骤d)中，同样可有利地以至少一种超疏水的材料涂覆材料配合的连接区域。
[0094]为了改进由超疏水的材料制成的层在壳体基体和壳体盖部的塑料上的附着，可为有利的是，在施加超疏水的层之前使壳体基体和壳体盖部的塑料表面经受等离子和/或电晕导电处理。
[0095]在一种设计方案的范围中，在方法步骤a)中，壳体基体的内腔通过形成一个或多个塑料分隔壁被分成彼此独立的隔间。在此，在方法步骤b)中，可以将两个或更多个原电池电芯的电芯组件、特别是两个或更多个(锂离子)电芯绕组引入不同的隔间中。
[0096]在另一备选的或附加的设计方案的范围中，在方法步骤b)中，将两个或更多个原电池电芯引入壳体基体的内腔中，将其电芯组件、特别是电芯绕组分别相互分离地封装在塑料封装薄膜中。
[0097]在其中一种设计方案的范围中，通过以下方式进行原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组的封装，即，原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组被引入袋状设计的塑料封装薄膜中，紧接着其开口例如通过焊接封闭。特别是，该塑料封装薄膜在此为根据本发明的封装薄膜。
[0098]为了电接触原电池电芯的电芯组件，原电池电芯特别是可包括导电元件。该导电元件例如可构造成导电薄膜、导电销(集电器)、导电缆线和导电板的形式。
[0099]在一个电芯绕组中，例如可通过以下方式电接触被集成到绕组中的电导电薄膜，即，两个电导电销(集电器)在其分别电接触导电薄膜(阴极的或阳极的导电薄膜)中的一个的位置被插入电芯绕组中。导电销(集电器)特别是可分别由与将要和其接触的导电薄膜相同的材料构成。例如，由铝制成的阴极的导电薄膜可以与由铝制成的导电销(集电器)电接触，并且由铜制成的阳极的导电薄膜可以与由铜制成的导电销(集电器)接触。在此，导电销(集电器)的插入方向例如平行于缠绕轴线。
[0100]原则上，既可在将原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组封装在塑料封装薄膜之前也可在其之后插入导电销(集电器)。
[0101]本发明的另一对象是一种按照根据本发明的方法制成的原电池。
[0102]本发明的另一对象是一种移动或静态的系统，例如车辆，其包括至少一个根据本发明的原电池。
[0103]在根据本发明的方法、由其制造的原电池和根据本发明的移动或静态系统的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的硬壳壳体、根据本发明的封装薄膜、根据本发明的原电池以及附图进行的解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0104]根据本发明的对象的其它优点和有利的设计方案通过【专利附图】
【附图说明】并在以下描述中进行解释。在此应注意的是，附图仅仅是描述性的并且不应视为以任何形式限制本发明。其中:
[0105]图1示出了用于或具有单个原电池电芯的根据本发明的硬壳壳体和原电池的实施方式的示意性立体图；
[0106]图2a示出了用于或具有六个串联的原电池电芯的根据本发明的硬壳壳体和原电池的另一实施方式的示意性立体图；
[0107]图2b示出了用于或具有六个并联的原电池电芯的根据本发明的硬壳壳体和原电池的另一实施方式的示意性立体图；
[0108]图3a_图6示出了用于说明根据本发明的方法的实施方式的示意图，该方法设计成用于制造在图1中示出的硬壳壳体或原电池；
[0109]图7a_图13示出了用于说明根据本发明的方法的实施方式的示意图，该方法设计成用于制造在图2a和2b中示出的硬壳壳体或原电池；
[0110]图14示出了根据本发明的硬壳壳体的实施方式的示意性立体图，在该硬壳壳体中壳体基体内部空间通过分隔壁被分成用于分别容纳一个电芯绕组的彼此分离的隔间；
[0111]图15不出了根据本发明的硬壳壳体的实施方式的不意性横截面,在该硬壳壳体中壳体基体和壳体盖部配备有用于形成用于气密地封闭壳体的槽-弹簧-插拔连接的连接元件；
[0112]图16a-图16c示出了用于说明水滴与超疏水的、疏水的和亲水的材料相互作用的示意性横截面图。
【具体实施方式】
[0113]图1示出了具有硬壳电芯壳体的原电池1，通过该硬壳电芯壳体保护单个的原电池电芯的电芯组件不受环境影响。原电池电芯特别是可以为锂离子电芯。在此，原电池电芯的电芯组件特别是构造成电芯绕组的形式。
[0114]图1说明，硬壳壳体具有带有用于容纳原电池电芯的电芯组件的内腔(未示出)的壳体基体2和用于封闭壳体基体2的内腔的壳体盖部3。在此壳体基体2和壳体盖部3基本上由塑料制成。壳体基体2和壳体盖部3的在壳体的所示出的封闭状态中位于外部的面在此基本上完全被由超疏水的材料制成的层4覆盖，该层4在将电芯组件引入壳体基体2的内腔中之后并且在利用壳体盖部3封闭壳体基体2的内腔之后通过喷射方法施加到壳体基体2和壳体盖部3的塑料上。壳体基体2和壳体盖部3的在封闭的状态中位于外部的面基本上完全被所述层覆盖在此可理解为，壳体基体2和壳体盖部3的在喷射过程中已经被其它构件、例如用于机械地固定电接口(端子)5、6的垫片5a、6a覆盖的面区段可保持不被涂覆。即，在这种情况中也能保证湿气不渗入，因为一方面覆盖的构件能够具有阻断蒸气的效应，并且另一方面覆盖的构件也可自身不具有阻断蒸气的效应而通过随后的喷射同样设有超疏水的层并且由此具有阻断蒸气的效应。由于在壳体基体2和壳体盖部3之间的接合部位以及安全阀7位于超疏水的层4之下，因此其通过虚线指出。
[0115]图2a示出了原电池、特别是模块10，其具有硬壳模块壳体10，通过该硬壳模块壳体保护六个串联的原电池电芯的电芯组件不受环境影响。图2b示出了相似的模块10，其与在图2a中示出的模块10的不同在于，电芯不是串联的而是并联的并且因此电接口(端子)15、16构造在其它位置。在此，原电池电芯也可为锂离子电芯。原电池电芯的电芯组件在此同样特别是可构造成电芯绕组的形式。
[0116]图2a和2b不出，硬壳壳体具有带有用于容纳原电池电芯的电芯组件的内腔(未示出)的壳体基体12和用于封闭壳体基体12的内腔的壳体盖部13。在此壳体基体12和壳体盖部13基本上由塑料制成。在所显示的壳体的封闭状态中壳体基体12和壳体盖部13的位于外部的面在此分别基本上完全被由超疏水的材料制成的层14覆盖，该层14在将电芯组件引入壳体基体12的内腔中之后并且在利用壳体盖部13封闭壳体基体12的内腔之后通过喷射方法施加到壳体基体12和壳体盖部13的塑料上。由于在壳体基体12和壳体盖部13之间的接合部位位于超疏水的层14之下，因此其通过虚线指出。
[0117]图3a至图6示出了用于制造在图1中示出的硬壳电芯壳体和原电池的根据本发明的方法的实施方式。
[0118]图3a示出，提供电芯绕组30、例如锂离子电芯绕组，其具有垂直于页面底边的缠绕轴线并且缠绕成，使得不仅可从外部接近由铜制成的阳极的导电薄膜31而且可接近由铝制成的阴极的导电薄膜32。电芯绕组30通过由电绝缘的材料制成的薄膜33保持在一起。
[0119]图3b和3c示出了用于电接触在图3a中示出的电芯绕组30的阳极导电薄膜31和阴极导电薄膜32的导电元件的构造和布置可能性。在此，图3b示出了在分解的状态中的导电元件并且图3c示出了在装配的状态中的导电元件。导电元件5、6 —方面构造成用于从壳体之外电接触导电薄膜31、32的电接口(端子)并且另一方面构造成用于在壳体之内电接触导电薄膜31、32的导电销(集电器)。在此，导电元件5、6分别由与将要与其接触的导电薄膜31、32相同的材料构成。图3b和3c不出，导电兀件5、6分别可穿过在壳体盖部3中的开口。对于壳体盖部由金属、例如铝构成的情况，设置绝缘元件36、37，以使得导电元件5、6与壳体盖部电绝缘。在由塑料构成壳体盖部的情况中，有利地可省去绝缘元件36、37，这进一步减小了重量以及材料和装配成本。图3b和3c此外示出，导电元件5、6通过固定元件34、35机械地与壳体盖部3相连接。在所示出的实施方式的范围中，通过螺栓连接实现机械的固定，其中，导电元件5、6设有外螺纹并且和与其对应的螺母以及必要的话与垫片35共同作用。
[0120]图4示出，在图3b和3c中示出的导电元件在与盖部3旋接的状态中可被插入在图3a中示出的电芯绕组30中，使得导电元件5电接触阳性的导电薄膜并且另一导电元件6电接触阴性的导电薄膜。
[0121]图5示出，在图4中示出的组件被引入壳体基体2的内腔中，使得在完全引入电芯绕组30之后壳体盖部3封闭壳体基体2的内腔。
[0122]在例如在图15中示出的壳体基体2和壳体盖部3咬合的设计方案中，壳体基体2的内腔可以已经通过两个壳体构件的接合气密地被封闭。然而同样可行的是，将壳体基体2和壳体盖部3例如通过等离子焊接相互焊接在一起，或者粘接在一起。
[0123]图6示出，在封闭硬壳壳体之后，壳体基体2和壳体盖部3的外部的面以及接合部位以及如果必要的话与其邻近的构件、例如垫片35通过喷射方法设有由超疏水的材料制成的层4。
[0124]图7a至13示出了用于制造在图2a和2b中示出的硬壳电池壳体或模块的根据本发明的方法的实施方式。
[0125]图7a示出，同样提供电芯绕组30、例如锂离子电芯绕组，其具有相对于页面底边垂直的缠绕轴线并且缠绕成，使得不仅可从外部接近由铜制成的阳极的导电薄膜31而且可接近阴极的导电薄膜32，并且其通过由电绝缘的材料制成的薄膜33保持在一起。
[0126]图7b示出了用于电接触在图7a中示出的电芯绕组30的阳极导电薄膜31和阴极导电薄膜32的导电元件5、6，其构造成用于在壳体之内电接触导电薄膜31、32的导电销(集电器)5、6。
[0127]图8示出，在图7b中示出的导电元件5、6可被插入在图7a中示出的电芯绕组30中，使得导电销(集电器)5电接触阳极的导电薄膜并且另一导电销(集电器)6电接触阴极的导电薄膜。
[0128]图9示出，在图8中示出的组件被引入袋状设计的塑料封装薄膜17中。
[0129]图10示出，在将在图8中示出的组件引入袋状设计的塑料封装薄膜17中之后，导电销(集电器)5、6部分地从塑料薄膜袋17中伸出。塑料薄膜袋17的开口最终可例如被焊上。然而原则上同样可行的是，首先将电芯绕组30引入塑料薄膜袋17中并且将其封闭并且随后才将导电销(集电器)5、6插入电芯绕组中。对此特别有利的是，塑料薄膜袋17由透明的材料构成。特别是接枝马来酸的聚丙烯适合作为用于塑料薄膜袋17的材料，因为其能够良好地附着在金属的导电销(集电器)5、6上并且由此可实现良好的密封作用。
[0130]图1la和Ilb示出，六个如此封装在塑料封装薄膜17中的电芯绕组30被引入壳体基体12中，其中，在图1la中示出的电芯绕组30是串联的并且在图1Ib中示出的电芯绕组30是并联的18并且配备有电接口(端子)15、16。
[0131]图12a和12b示出，在利用壳体盖部13封闭壳体基体12的内腔之后，可从外部接近电接口(端子15、16)。然而，导电销(集电器)5、6以及其电连接以受到保护的方式布置在壳体内腔中。图12a和12b此外示出，电接口(端子15、16)的位置可根据连接的形式变化。
[0132]在例如在图15中示出的壳体基体12和壳体盖部13咬合的设计方案中，壳体基体12的内腔已经通过两个壳体构件的接合气密地被封闭。然而同样可行的是，使壳体基体12和壳体盖部13相互焊接、例如通过等离子焊接，或者粘接。
[0133]图13示出，在封闭硬壳壳体之后，壳体基体12和壳体盖部33的外部的面以及接合部位和如果必要的话与其邻近的构件通过喷射方法设有由超疏水的材料制成的层14。
[0134]图14示出了硬壳电池壳体的另一实施方式，在其中壳体基体12的内腔通过分隔壁19被分成彼此独立的隔间F，其分别容纳电芯绕组30。
[0135]图15不出了硬壳电芯壳体或硬壳模块壳体的另一实施方式,在其中，壳体基体2、12和壳体盖部3、13配备有用于形成用于气密地封闭壳体的槽-弹簧-插接连接的连接元件Z。在此，连接元件Z优选地环绕壳体基体2、12的内腔开口。在此，连接元件Z同样至少部分地被由超疏水的材料制成的层4、14覆盖，使得在形成插接连接时壳体基体2、12以及壳体盖部3、13的连接元件的超疏水的层彼此贴靠。由此，可有利地实现特别好的密封作用。
[0136]图16a至16c示出了用于说明水滴40与材料层41的相互作用的示意性横截面图。在此，在图16a中示出了亲水的材料层41，在图16b中示出了疏水的材料层41，并且在图16c中示出了超疏水的材料层41。此外，图16a示出，在亲水的材料层的情况中接触角度Θ很小且明显小于90°。图16b示出，在疏水的材料层的情况中，接触角度O大于在亲水材料层的情况中的接触角度并且约为90°。图16c示出，在超疏水的材料层的情况中，接触角度?大于在疏水的材料层的情况中的接触角度并且大于135°，例如可约为160°。图16c此外示出，水滴40被超疏水的材料层41阻隔并且不可渗入材料层41中。
【权利要求】
1.一种用于原电池(1、10)的硬壳壳体,包括 -具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件(30)的内腔的壳体基体(2、12)，以及 -用于封闭所述壳体基体(2、12)的内腔的壳体盖部(3、13)， 其中，所述壳体基体(2、12)至少基本上由塑料构成并且包括至少一种超疏水的材料(4、14)。
2.根据权利要求1所述的硬壳壳体，其中，所述至少一个原电池电芯是锂离子电芯。
3.根据权利要求1或2所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)的内腔能够容纳原电池电芯的至少一个电芯绕组(30)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述超疏水的材料(4、14)构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层(4、14)包括至少一种纳米结构化的聚烯烃、特别是纳米结构化的聚丙烯和/或聚乙烯，和/或至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)和所述壳体盖部(3、13)至少基本上由塑料构成，其中，所述壳体基体(2、12)和所述壳体盖部(3、13)包括至少一种超疏水的材料(4、14)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的硬壳壳体，其中，至少所述壳体基体(2、12)或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的在壳体的封闭状态中位于外部的面被由超疏水的材料制成的层(4、14)覆盖，和/或其中，至少所述壳体基体(2、12)或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的在壳体的封闭状态中位于内部的面被由超疏水的材料制成的层(4、14)覆盖，和/或其中，所述超疏水的材料(4、14)被集成到所述壳体基体(2、12)或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的塑料中，其中，所述超疏水的材料(4、14)以所述超疏水的材料(4、14)在所述壳体的封闭状态中基本上完全包围所述壳体内腔的方式被集成到所述壳体基体(2、12)或所述壳体盖部(3、13)的塑料中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁(19)分成彼此独立的隔间(F)，其中，所述隔间(F)分别能够容纳原电池电芯的电芯组件(30)、特别是(锂离子)电芯绕组。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)和所述壳体盖部(3、13)具有连接元件(Z)，该连接元件能够在封闭所述壳体时形成槽-弹簧-插接连接， 特别是其中，所述用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件(Z)环绕所述壳体基体(2、12)的内腔开口， 特别是其中，所述用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件(Z)被由超疏水的材料制成的层(4、14)覆盖或设有集成在其中的超疏水的材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述硬壳壳体是能够容纳原电池电芯、特别是锂离子电芯的电芯组件的硬壳电芯壳体(1)，或者 其中，所述硬壳壳体是能够容纳两个或更多个原电池电芯、特别是锂离子电芯的电芯组件的硬壳电池壳体(10)、特别是硬壳模块壳体。
11.一种用于原电池的封装薄膜，其包括至少一种超疏水的材料，特别是其中，所述封装薄膜的在封装的状态中位于外部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖，和/或所述封装薄膜的在封装的状态中位于内部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖，和/或其中，所述超疏水的材料被集成到载体层中，特别是其中，所述封装薄膜是袋状的。
12.一种原电池，包括:根据权利要求1至10中任一项所述的硬壳壳体，其中，在所述硬壳壳体的壳体基体(2、12)的内腔中布置至少一个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组，和/或根据权利要求11所述的封装薄膜。
13.根据权利要求12所述的原电池，其中，所述原电池包括两个或更多个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少两个(锂离子)电芯绕组， 其中，所述壳体基体(12)的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁(19)被分成彼此独立的隔间(F)， 其中，所述原电池电芯的电芯组件(30)、特别是(锂离子)电芯绕组布置在不同的隔间(F)中。
14.根据权利要求12或13所述的原电池，其中，所述原电池包括两个或更多个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少两个(锂离子)电芯绕组， 其中，所述原电池电芯的电芯组件(30)、特别是锂离子电芯绕组分别彼此分离地被封装在塑料封装薄膜(17)中， 其中，所述被封装在塑料封装薄膜(17)中的原电池电芯的电芯组件(30)、特别是(锂离子)电芯绕组布置在壳体基体(2、12)中， 特别是其中，所述塑料封装薄膜(17)包括至少一种极性改性的、特别是接枝的聚烯烃，特别是接枝马来酸的聚丙烯， 特别是其中，所述塑料封装薄膜(17)是根据权利要求11所述的封装薄膜。
15.一种用于制造根据权利要求12至14中任一项所述的原电池的方法，其包括以下方法步骤: a)提供具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件(30)的内腔的由塑料制成的壳体基体(2、12)以及必要时提供用于封闭所述壳体基体(2、12)的内腔的由塑料制成的壳体盖部(3、13)，和/或 提供载体膜； b)将至少一个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组引入所述壳体基体(2、12)的内腔中，和/或 由所述载体膜包围所述至少一个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组；以及 c)通过所述壳体盖部(3、13)封闭、特别是气密地封闭所述壳体基体(2、12)的内腔，和/或封闭、特别是气密地封闭被所述载体膜包围的内腔； 其中，在方法步骤a)中和/或在方法步骤c)之后进行的方法步骤d)中，使所述壳体基体(2、12)的塑料或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的塑料和/或所述载体膜设有至少一个由超疏水的材料制成的层(4、14)，和/或 其中，在方法步骤a)中将至少一种超疏水的材料(4、14)集成到所述壳体基体(2、12)的塑料中或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的塑料中，和/或集成到所述载体膜中。
【文档编号】H01M10/0525GK103988331SQ201280061719
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】T·韦尔勒, 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
【专利摘要】本发明涉及一种用于原电池(1、10)的硬壳壳体，其包括具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件(30)的内腔的壳体基体(2、12)，以及用于封闭所述壳体基体(2、12)的内腔的壳体盖部(3、13)，其中，所述壳体基体(2、12)至少基本上由塑料构成，并且其中，所述壳体基体(2、12)包括至少一种超疏水的材料(4、14)。此外，本发明涉及一种用于原电池的封装薄膜、配备有相应的硬壳壳体或封装薄膜的原电池(1、10)、用于制造其的方法，以及配备有相应的原电池的车辆。
【专利说明】具有超疏水材料的硬壳壳体
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于原电池的硬壳壳体、用于原电池的封装薄膜、配备有相应的硬壳壳体或封装薄膜的原电池、用于制造其的方法以及配备有相应的原电池的车辆。
【背景技术】
[0002]未来趋势是，在静态应用中、例如在太阳能发电设备和风力发电设备中，在移动应用中、例如车辆(例如混合动力车辆或电动车辆)中，以及在消费领域中、例如在笔记本电脑和移动电话中，越来越多地使用电池系统，在安全性、可靠性、有效功率和使用寿命方面对电池系统提出非常高的要求。
[0003]有效功率的重要参数是能量密度，其例如以瓦特时每千克(Wh/kg)的单位给出。原电池电芯的容量通过所谓的活性材料或电化学活性的材料确定。除了这些材料，原电池电芯也具有所谓的惰性材料，例如分隔件、绝缘体、电极连接件和壳体元件或封装元件，其重量与活性材料的重量同样对能量密度具有影响。
[0004]对于宽泛的应用范围来说，特别是锂离子电芯是代表性的，因为其尤其因活性材料的高能量密度和极小的自导电而出色。锂离子电芯具有正电极(阴极)和负电极(阳极)。锂离子电芯的负电极(阳极)的活性材料为此设计成能够可逆地储存锂离子(Li+)(嵌入)或者再次释放锂离子(脱嵌)，并且因此也被称为嵌入材料。通常在阳极侧上应用石墨作为嵌入材料。
[0005]另一引人注意的电池系统是可再次充电的金属的锂系统，其同样具有正电极(阴极)和负电极(阳极)，然而在其中，负电极(阳极)的活性材料不是嵌入锂的材料，而是金属的锂或锂合金。
[0006]为了保护锂电芯不受环境影响、特别是不受湿气渗入电芯内部中的影响，通常使用金属壳体或封装薄膜。
[0007]为了实现高的机械稳定性并且满足例如在车辆中对安全性的高要求，对于具有高安全性要求的应用，通常通过纯金属的硬壳壳体、所谓的Hardcase壳体保护具有金属的锂阳极的锂离子电芯或锂电芯。如今，这种类型的硬壳壳体大多由铝通过冷拉深方法制成。除了机械保护，金属的硬壳壳体也保护装入其中的一个/多个电芯的组件不受湿气影响，因为金属的壳体材料也用作阻断湿气或蒸气。
【发明内容】
[0008]本发明的对象是用于原电池的硬壳壳体，其包括
[0009]-壳体基体，具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件的内腔，以及
[0010]-用于封闭壳体基体的内腔的壳体盖部，
[0011]其中，壳体基体至少基本上由塑料构成并且包括至少一种超疏水的材料。
[0012]原电池特别是可理解为包括一个或多个原电池电芯的构件。原电池因此不仅可为具有多个原电池电芯的原电池、例如电池或所谓的电池组或所谓的模块，也可为单个的原电池电芯。在此，模块特别是可理解为包括≥2至≤ 20个、例如≥2至≤ 10个、例如≥4至≤6个电芯的原电池。电池组在此特别是可理解为包括两个或更多个模块的原电池。在此，电池既可理解为模块也可理解为电池组。
[0013]原电池电芯的电芯组件特别是可理解为原电池电芯的电化学活性的组件、例如阳极、阴极、电解质和/或导电盐，并且可理解为电组件，例如在原电池电芯之内的导电器、电绝缘体和/或分隔件。
[0014]超疏水的材料可特别地理解为具有极度斥水性能的材料。作为用于疏水性、即斥水性能的度量，可使用接触角度，该接触角度越大，表面越疏水。例如，这样的材料可被视为超疏水的材料，即，水滴与该材料的表面形成≥135°的接触角度。特别是这样的材料可被视为超疏水的材料，即水滴与该材料的表面形成≥ 140°、例如≥150°、特别是≥160°的接触角度。
[0015]通过壳体基体基本上由塑料构成并且不像传统的硬壳壳体那样由金属构成，有利地可显著减小壳体重量及其材料和制造成本。通过重量减小又可有利地显著改进在电芯平面上的重量能量比，这特别是在移动应用中是特别令人感兴趣的。
[0016]由于用于形成壳体盖部的材料量小于用于形成壳体基体的材料量,所以壳体盖部的材料重量对硬壳壳体的总重量的影响比壳体基体的材料重量更弱。因此原则上可行的是，壳体盖部设计成由金属制成。
[0017]然而，在一个实施方式的范围中，不仅壳体基体而且壳体盖部至少基本上由塑料构成，其中，壳体基体和壳体盖部包括至少一种超疏水的材料。
[0018]通过壳体基体和壳体盖部至少基本上由塑料构成并且不像传统的硬壳壳体那样由金属构成，有利地可进一步减小壳体重量以及其材料和制造成本并且由此进一步改进了在电芯平面上重量能量比。
[0019]此外，塑料具有电绝缘的性能并且与金属相反基本上不导电。这给出的优点是，更简单的电绝缘，并且避免了否则在高电压范围中出现的绝缘问题。
[0020]通过壳体基体可由壳体盖部封闭，容纳在其中的电芯此外有利地不是敞开的、向外被电绝缘并且可通过硬壳壳体良好地保护其不受外部的机械力作用的影响。此外，由于壳体基本上由塑料构成例如在故障的情况中可减小这样的风险，g卩，金属的壳体碎片到达电芯中，这可能可导致内部的短路。由此特别是提高了安全性。这特别是在移动应用中、例如在车辆中是有利的。
[0021]此外,壳体由塑料制成的构造方案相对于壳体由金属制成的构造方案给出了壳体更自由的造型的优点。因此，例如可实现更好的壳体与绕组形状的匹配。例如，在壳体的内腔中可设计倒圆部，其例如为电芯组件封装、特别是绕组封装赋予理想的棱柱形状。此外，可由此实现电芯组件在壳体中更好的机械固定并且省去了用于保持电芯位置的所谓的护圈。此外，通过最优的壳体设计方案省去了在电芯内部中的空置空间和空闲的液态电解液，改进了热传递，实现了更均匀的温度分布并且延长了原电池的使用寿命。此外，壳体由塑料制成的构造方案实现了减小振动，这又有利地作用于例如在端子和/或集电器和连接电芯的导电元件之间的电接触的使用寿命。
[0022]已表明，塑料的(水)蒸气透过性与塑料的化学和物理性能相关，并且利用对于壳体结构常见的且适宜的塑料不能毫无问题地实现符合用于碱性金属电芯且特别是用于锂离子电芯的标准的蒸气密封性。然而同样以令人满意的方式表明，通过使用超疏水的材料与其相反地作用，因为通过超疏水的材料防止可穿过否则蒸气可透过的塑料的湿气的渗入、水蒸气的穿透，并且由此可实现也适合碱性金属电芯且特别是锂离子电芯的湿气或蒸气密封性。出人意料地，由超疏水的材料制成的层甚至可阻隔水分子，如传统应用的轧制的铝膜那样。因此，有利地通过硬壳壳体可保证相对于环境干扰、例如盐雾、冷凝水的保护。此夕卜，通过超疏水的层可必要时防止电解溶剂分子的扩散。
[0023]因此，通过塑料和超疏水的材料的组合，有利地实现了提供具有低重量的硬壳壳体，其与传统的金属硬壳壳体相似地或者相同地机械稳定并且能阻隔蒸气，并且由此特别是适合用于具有对湿气敏感的组件的原电池、例如碱性金属电芯、例如锂电芯，并且能够替代至今为止的用于原电池的金属壳体。
[0024]碱性金属电芯特别是可理解为这样的原电池电芯，S卩，其包括碱性金属、例如锂或钠作为电化学活性的材料(例如阳极材料)。
[0025]锂电芯特别是理解为这样的原电池电芯，即，其包括锂作为电化学活性的材料、例如阳极材料。在此，锂电芯不仅可理解为具有金属的锂阳极的原电池电芯、例如锂氧电芯，而且可理解为具有嵌入锂的阳极的原电池电芯、例如锂离子电芯。
[0026]至少基本上由塑料构成的壳体基体或壳体盖部特别是可理解为，壳体基体或壳体盖部的由塑料占据的材料体积特别是至少大于壳体基体或壳体盖部的总材料体积的75%。例如，壳体基体或壳体盖部的由塑料占据的材料体积在此为>90%的壳体基体或壳体盖部的总材料体积。特别是，在此至少壳体基体或壳体盖部的承载区段可由塑料构成。除此之夕卜，至少基本上由塑料构成的壳体基体或壳体盖部可具有由其它材料构成的区段。例如，壳体基体或壳体盖部可具有这样的区段，即，其包括不基于塑料的超疏水的材料和/或金属的元件，例如电接口、所谓的(外端子)和/或液压接口和/或接口通过部。相对于壳体基体或壳体盖部的总材料体积，由不同于塑料的其它材料构成的壳体基体或壳体盖部的区段例如总共占据< 75%、例如< 10%的材料体积。
[0027]可行的是，壳体基体或壳体盖部仅仅由塑料或者几乎仅仅由塑料制成。在使用基于塑料的超疏水的材料的情况中，壳体基体或壳体盖部例如可仅仅由塑料构成。由于仅仅需要很少的材料以实现超疏水的效果，在使用例如基于半金属的超疏水的材料的情况中，壳体基体或壳体盖部例如也还可被称为几乎仅仅由塑料构成，虽然壳体基体或壳体盖部包括少量的半金属。
[0028]在另一实施方式的范围中，所述至少一个原电池电芯是锂离子电芯。
[0029]锂离子电芯是锂电芯的一种特殊形式，并且不具有金属的锂阳极，而是具有由所谓的嵌入材料、例如石墨制成的阳极，锂离子能够可逆地被储存到嵌入材料中(嵌入)并且再次被释放(脱嵌)。此外，锂离子电芯与具有金属的锂阳极的锂电芯的不同在于，锂离子电芯包含通常对湿气极为敏感的导电盐、例如六氟磷酸锂(LiPF6)，当可能存在水时其可水解成氟化氢(HF)。通过超疏水的层，有利地可避免湿气、特别是水蒸气形式的湿气穿过塑料渗入壳体内部中并且由此避免了锂离子电芯的导电盐水解成氟化氢。
[0030]在另一实施方式的范围中，壳体基体的内腔设计成用于容纳原电池电芯的至少一个电芯绕组。
[0031]电芯绕组(英语:“ jelly roll")特别是可理解成原电池电芯的电芯组件的特殊的、即线圈形的装置。电芯绕组例如可为线圈形的构件，除了原电池电芯的电化学活性的组件,其还包括导电元件、例如导电薄膜，以及电绝缘元件、例如一个或多个绝缘薄膜和/或一个或多个分隔薄膜。
[0032]超疏水的材料特别是以硅或聚烯烃为基础。在此，超疏水的性能特别是与所谓的荷花效应相似地通过特别是在纳米范围内的结构化实现。
[0033]因此，在另一实施方式的范围中，超疏水的材料构造成超疏水的、纳米结构化的层的形式。
[0034]在另一实施方式的范围中，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层包括至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)，和/或至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅。特别是，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)，和/或至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。
[0035]这种超疏水的材料具有的优点是，其(虽然其直接与电化学活性的电芯组件、例如有机的碳酸酯和/或锂导电盐接触)可具有高的化学和电化学的长期稳定性。有利地，通过纳米结构化的聚丙烯(PP)可实现特别好的效果。
[0036]在另一实施方式的范围中，至少壳体基体或者壳体基体及壳体盖部的在壳体的封闭状态中位于外部的面特别是基本上完全被由超疏水材料制成的层覆盖。通过施加位于外部的超疏水的层，除了已经解释的优点之外，有利地可附加地实现硬壳壳体相对于污物颗粒和灰尘的自洁效果。在此，自洁效果可以特别是基于，水滴在从超疏水的表面滴落时也除去污物颗粒。
[0037]在另一实施方式的范围中，至少壳体基体或者壳体基体及壳体盖部的在壳体的封闭状态中位于内部的面特别是基本上完全被由超疏水的材料制成的层覆盖。除了已经解释的优点之外，施加位于内部的超疏水的层附加地特别是在稍后更详细解释的其中壳体基体内腔通过分隔壁分成隔间的硬壳壳体的实施方式中具有的优点是，在模块的电芯失效的情况中能更好地保护模块的其它电芯。
[0038]在另一实施方式的范围中，超疏水的材料被集成到壳体基体或壳体基体及壳体盖部的塑料中。在此超疏水的材料特别是可以例如作为超疏水的层被集成到壳体基体或壳体盖部的塑料中，使得超疏水的材料例如以层的形式在壳体封闭的状态中基本上完全包围壳体内腔。
[0039]超疏水的材料或超疏水的层特别是可通过喷射方法施加到壳体基体或壳体盖部上。在此，超疏水的材料或超疏水的层可在喷射方法步骤中被施加到壳体基体和壳体盖部上。当塑料表面事先已经经受了等离子和/或电晕导电处理时，可得到特别好的机械强度。
[0040]壳体基体或壳体基体及壳体盖部特别是可至少基本上由这样的塑料构成，S卩，其包括至少一种聚合物，该聚合物从由聚烯烃、聚苯硫醚及其组合组成的组中选择。例如，壳体基体和壳体盖部可由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯-聚乙烯-共聚物(PP/PE)或聚苯硫醚(PPS)构成。这些塑料有利地具有足够的耐高温性、良好的化学稳定性和良好的机械稳定性。
[0041]壳体基体或壳体盖部例如可具有> 100 μ m的壁厚。
[0042]壳体基体或壳体基体及壳体盖部例如可通过拉深方法或注塑方法、特别是通过注塑方法、特别是由塑料制成。通过使用这些用于塑料的方法，可实现多种形状，这实现了电池最优地安装在例如车辆中。
[0043]在另一实施方式的范围中，壳体基体的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁分成彼此独立的隔间，其中，这些隔间分别设计成用于容纳原电池电芯的电芯组件、特别是(锂离子)电芯绕组。
[0044]通过塑料分隔壁，可使布置在一个隔间中的原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组相对于布置在邻近隔间中的原电池电芯的电芯组件有利地特别是在无需其它方法步骤的情况下电绝缘。
[0045]由于通过塑料分隔壁可确保该电绝缘，电芯组件、或电芯绕组可特别是单个地、在没有其它用于电绝缘的措施的情况下且在不导致电芯短路的情况下被引入不同的隔间中，这此外对于装填密度有利。
[0046]此外，通过塑料分隔壁可进一步提高硬壳壳体的机械稳定性。
[0047]此外，通过塑料分隔壁可将限定的压力施加到电芯组件、特别是电芯绕组上，该压力对于电芯的正常功能是有利的。
[0048]优选地，限制隔间的面特别是基本上完全被由超疏水的材料制成的层覆盖。
[0049]在另一实施方式的范围中，壳体基体和壳体盖部具有连接元件，其设计用于在封闭壳体时形成槽-弹簧-插接连接。特别是，该用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件特别是全面地、确切地说无间隙地环绕壳体基体的内腔开口。因此，可有利地实现硬壳壳体的气密的封闭并且在封闭壳体时实现良好的密封作用。特别是，在壳体基体的限定壳体基体内腔开口的壁的端侧上可构造至少一个槽形的和/或弹簧形的连接元件，特别是其中壳体盖部具有与其对应的连接元件以形成槽-弹簧-插接连接。
[0050]为了在该实施方式的范围中进一步改进密封作用，用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件优选地也部分地或完全地被由超疏水的材料制成的层覆盖或设有集成在其中的超疏水的材料。特别是，在封闭壳体时或在形成槽-弹簧-插接连接时，覆盖连接元件的由超疏水的材料制成的层彼此贴靠，例如彼此压紧。由此，可有利地特别有效地防止湿气的进入并且进一步提高了湿气或蒸气密封性。
[0051 ] 因此，在另一实施方式的范围中，用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件部分地或完全地被由超疏水的材料制成的层覆盖或设有集成在其中的超疏水的材料。
[0052]此外，连接元件可设计成用于在封闭壳体时也在壳体盖部和一个或多个用于将壳体基体的内腔分成隔间的塑料分隔壁之间形成槽-弹簧-插接连接。因此，可有利地使布置在不同隔间中的原电池电芯更好地相互分离。特别是，在壳体基体的将壳体基体内腔分成隔间的塑料分隔壁的端侧上可构造有至少一个槽形的和/或弹簧形的连接元件，特别是其中壳体盖部具有与此对应的用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件。
[0053]此外，硬壳壳体可具有调温装置。例如，该调温装置例如可设计成板形、例如以冷却板的形式。为了以调温介质、特别是冷却介质供给调温装置，硬壳壳体此外可具有至少两个、特别是可从外部接近的液压接口。
[0054]此外，硬壳壳体可具有至少两个、特别是可从外部接近的电接口(端子)，通过该电接口可电接触在壳体内部中的原电池电芯。
[0055]在另一实施方式的范围中，硬壳壳体设计成用于容纳特别是单个的原电池电芯(例如碱性金属电芯，例如锂电芯、特别是锂离子电芯)的电芯组件的硬壳电芯壳体。特别是，硬壳壳体可为用于容纳特别是单个电芯绕组、例如锂离子电芯绕组的硬壳电芯壳体。
[0056]在另一实施方式的范围中，硬壳壳体设计成用于容纳两个或更多个原电池电芯(例如碱性金属电芯，例如锂电芯、特别是锂离子电芯)的电芯组件的硬壳电池壳体。特别是，硬壳壳体可为用于容纳两个或更多个电芯绕组、特别是锂离子电芯绕组的硬壳电池壳体。特别是，硬壳电池壳体可以为硬壳模块壳体或硬壳封装壳体、特别是硬壳模块壳体。
[0057]在根据本发明的硬壳壳体的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的原电池、根据本发明的方法以及附图进行的解释。
[0058]本发明的另一对象是用于原电池的封装薄膜，其包括至少一种超疏水的材料。
[0059]通过超疏水的材料可有利地实现封装薄膜的极高的湿气或蒸气密封性，其特别是比疏水的材料或其它阻断湿气或蒸气的材料的情况高出多个数量级。此外，通过超疏水的材料可实现自洁效应。
[0060]超疏水的材料可设计成层和/或被集成到封装薄膜的塑料中。特别是，封装薄膜可具有至少一个由超疏水的材料制成的层。超疏水的材料可特别地构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。例如，超疏水的材料或超疏水的(纳米结构化的)层可由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结 构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)构成，和/或由至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。特别是，超疏水的材料可通过喷射方法施加到载体层上。
[0061]此外，封装薄膜可具有至少一个载体层。载体层可特别是至少基本上、例如完全地由塑料构成。例如，载体层可至少基本上由包括至少一种聚合物的塑料构成，该聚合物从由聚烯烃、聚苯硫醚及其组合组成的组中选择。例如，载体层可由聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚丙烯-聚乙烯-共聚物(PP/PE)或聚苯硫醚(PPS)构成。这些塑料有利地具有足够的耐高温性、良好的化学稳定性和良好的机械稳定性。
[0062]在另一实施方式的范围中，封装薄膜的、特别是载体层的在封装的状态中位于外部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖。
[0063]在另一备选的或附加的实施方式的范围中，封装薄膜的、特别是载体层的在封装的状态中位于内部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖。
[0064]在另一备选的或附加的实施方式的范围中，超疏水的材料被集成到载体层中、特别是载体层的塑料中。特别是，在此超疏水的材料可被集成到载体层中、特别是载体层的塑料中，使得超疏水的材料在壳体的封装状态中基本上完全包围壳体内腔。
[0065]超疏水的材料特别是可构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。例如，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层可由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)构成，和/或由至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。特别是，超疏水的材料可通过喷射方法施加到载体层上。
[0066]封装薄膜例如可具有≥20 μ m至≤100 μ m的薄膜厚度。
[0067]在另一实施方式的范围中，封装薄膜设计成袋状。由此，可有利地简化装配。
[0068]在根据本发明的封装薄膜的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的原电池、根据本发明的方法以及附图进行的解释。
[0069]本发明的另一对象是一种原电池，其包括根据本发明的硬壳壳体和/或根据本发明的封装薄膜。特别是，在此在硬壳壳体的壳体基体的内腔中可布置至少一个原电池电芯(特别是两个或更多个原电池电芯)的电芯组件。例如，在此在硬壳壳体的壳体基体的内腔中可布置至少一个(锂离子)电芯绕组、特别是两个或更多个(锂离子)电芯绕组。
[0070]至少一个原电池电芯特别是可为碱性金属电芯、例如锂电芯。特别是，至少一个原电池电芯可为锂离子电芯。在一种设计方案的范围中，在壳体基体的内腔中布置原电池电芯的至少一个电芯绕组。特别是，在壳体基体的内腔中可布置至少一个锂离子电芯绕组。
[0071]设计成锂离子电芯的原电池电芯特别是可包括由所谓的嵌入材料制成的阳极，锂离子可以可逆地被嵌入到其中并且从中脱嵌。例如，锂离子电芯的阳极可包括以碳为基础的嵌入材料，例如石墨、石墨烯、碳纳米管、硬碳、软碳和/或娃碳混合物。作为阴极材料，锂离子电芯例如可包括具有层结构的过渡金属氧化物、例如锂钴氧化物(LiCoO2)和/或锂镍钴锰氧化物(NCM)。此外，锂离子电芯特别地可包括至少一种导电盐、例如六氟磷酸锂(LiPF6)和/或四氟硼酸锂(LiBF4),并且必要时包括至少一种溶剂、例如碳酸乙烯酯(EC)和/或碳酸二甲酯(DMC)。在阳极和阴极之间，锂离子电芯特别是可包括分隔件。为了阳极和阴极的电接触，锂离子电芯特别地可包括导电薄膜。例如，阳极的导电薄膜可由铜构成，并且阴极的导电薄膜可由铝构成。
[0072]在另一实施方式的范围中，原电池包括两个或更多个原电池电芯的电芯组件、特别是至少两个(锂离子)电芯绕组。在该实施方式的范围中，原电池也可被称为模块、电池组或电池。
[0073]在该实施方式的一个设计方案的范围中，壳体基体的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁被分成彼此独立的隔间。在此，原电池电芯的电芯组件、特别是(锂离子)电芯绕组特别是可布置在不同的隔间中。
[0074]在该实施方式的另一备选的或附加的设计方案的范围中，原电池电芯的电芯组件、特别是锂离子电芯绕组分别彼此分离地被封装在塑料封装薄膜中，其中，原电池电芯的被封装在塑料封装薄膜中的电芯组件、特别是(锂离子)电芯绕组布置在壳体基体中。
[0075]通过塑料封装薄膜，可使原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组相对于邻近的原电池电芯有利地特别是在无需其它方法步骤的情况下电绝缘。由于该电绝缘可通过塑料封装薄膜保证，塑料封装薄膜可与两个或更多个彼此分离地封装的原电池电芯接触，而不导致短路。由此，再次有利地提供了具有高装填密度的原电池。
[0076]此外，通过塑料封装薄膜可将限定的压力施加到电芯组件、特别是电芯绕组上，该压力对于电芯的正常功能是有利的。
[0077]通过被封装在塑料封装薄膜中的电芯组件布置在硬壳壳体的壳体基体的可被壳体盖部封闭的内腔中并且电芯未安装在传统的敞开的模块结构形式中，可有利地保证相对于机械作用的保护，这特别是在移动的应用中、例如在车辆中是有利的。
[0078]总地来说，通过这种实施方式可有利地省去金属壳体，使重量以及材料和制造成本进一步减小。
[0079]在一个特殊的实施方式的范围中，塑料封装薄膜包括至少一种极性改性的、特别是接枝的(gepfropft)、例如聚丙烯的聚烯烃，例如接枝马来酸的聚丙烯。特别是，塑料封装薄膜可由至少一种极性改性的、特别是被接枝的、例如聚丙烯的聚烯烃，例如接枝马来酸的聚丙烯构成。[0080]有利地，极性改性的聚烯烃可有利地具有极高的相对于金属的附着性。由此，例如可有利地实现在塑料封装薄膜和金属的导电元件(例如导电销)、所谓的例如由铜、铝或镍制成的集电器之间良好的密封作用。
[0081]单个原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组例如可分别焊接到塑料封装薄膜中。
[0082]塑料封装薄膜有利地可设计成薄的，并且例如具有> 20 μ 111至< 100 μ m的薄膜厚度。
[0083]在一种设计方案的范围中，塑料封装薄膜也包括至少一种超疏水的材料。特别是，塑料封装薄膜可为根据本发明的封装薄膜。超疏水的材料可被集成到封装薄膜的塑料中和/或设计成例如覆盖封装薄膜的外侧和/或内侧的层。超疏水的材料特别是可构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。例如，超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层可由至少一种纳米结构化的聚烯烃、例如纳米结构化的聚丙烯(PP)和/或聚乙烯(PE)构成，和/或由至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅构成。特别是，超疏水的材料可通过喷射方法施加到塑料封装薄膜的塑料(载体)层上。
[0084]优选地，两个或更多个原电池电芯在硬壳壳体的内腔中例如串联和/或并联地电连接成特别是一个模块。由此，有利地可保护位于内部的电联接部。
[0085]在内腔中连接的电芯的电接触可特别地通过至少两个、特别是可从外部接近的电接口(端子)实现。总地来说，可将联接部的数量减小到例如用于电流、控制/诊断和调温的几个联接部，这使原电池成为功能性的单元。例如通过必然减少在高电压范围中的工作步骤，这特别也简化了装配。此外，通过优化的联接部，可进一步有利地改进硬壳壳体的湿气或蒸气密封性。
[0086]在根据本发明的原电池的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的硬壳壳体、根据本发明的封装薄膜、根据本发明的方法以及附图进行的解释。
[0087]本发明的另一对象是一种用于制造根据本发明的原电池的方法，其包括以下方法步骤:
[0088]a)形成/提供具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件的内腔的、由塑料制成的壳体基体以及必要时形成/提供用于封闭壳体基体的内腔的由塑料制成的壳体盖部，和/或形成/提供载体膜、特别是(塑料)载体膜；
[0089]b)将至少一个原电池电芯的电芯组件、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组引入壳体基体的内腔中，和/或通过载体膜包围所述至少一个原电池电芯的电芯组件、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组；以及
[0090]c)通过壳体盖部封闭、特别是气密地封闭壳体基体的内腔，和/或封闭、特别是气密地封闭被载体膜包围的内腔；
[0091]其中，在方法步骤a)中和/或在方法步骤c)之后进行的方法步骤d)中，例如通过喷射方法使壳体基体的塑料或壳体基体及壳体盖部的塑料和/或载体膜、特别是载体膜的塑料设有至少一个由超疏水的材料制成的层或涂覆有所述层，和/或
[0092]其中，在方法步骤a)中将至少一种超疏水的材料集成到壳体基体的塑料中或壳体基体及壳体盖部的塑料中，和/或集成到载体膜中、特别是载体膜的塑料中。
[0093]在方法步骤c)和d)之间，方法还可具有方法步骤Cl):特别是通过焊接、例如等离子焊接材料配合地连接壳体盖部与壳体基体。在此，特别是可实现连续的、特别是无空隙的和/或环绕的材料配合的连接区域，例如以环绕的焊缝的形式。由此，有利地可进一步改进湿气或蒸气密封性。在随后的方法步骤d)中，同样可有利地以至少一种超疏水的材料涂覆材料配合的连接区域。
[0094]为了改进由超疏水的材料制成的层在壳体基体和壳体盖部的塑料上的附着，可为有利的是，在施加超疏水的层之前使壳体基体和壳体盖部的塑料表面经受等离子和/或电晕导电处理。
[0095]在一种设计方案的范围中，在方法步骤a)中，壳体基体的内腔通过形成一个或多个塑料分隔壁被分成彼此独立的隔间。在此，在方法步骤b)中，可以将两个或更多个原电池电芯的电芯组件、特别是两个或更多个(锂离子)电芯绕组引入不同的隔间中。
[0096]在另一备选的或附加的设计方案的范围中，在方法步骤b)中，将两个或更多个原电池电芯引入壳体基体的内腔中，将其电芯组件、特别是电芯绕组分别相互分离地封装在塑料封装薄膜中。
[0097]在其中一种设计方案的范围中，通过以下方式进行原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组的封装，即，原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组被引入袋状设计的塑料封装薄膜中，紧接着其开口例如通过焊接封闭。特别是，该塑料封装薄膜在此为根据本发明的封装薄膜。
[0098]为了电接触原电池电芯的电芯组件，原电池电芯特别是可包括导电元件。该导电元件例如可构造成导电薄膜、导电销(集电器)、导电缆线和导电板的形式。
[0099]在一个电芯绕组中，例如可通过以下方式电接触被集成到绕组中的电导电薄膜，即，两个电导电销(集电器)在其分别电接触导电薄膜(阴极的或阳极的导电薄膜)中的一个的位置被插入电芯绕组中。导电销(集电器)特别是可分别由与将要和其接触的导电薄膜相同的材料构成。例如，由铝制成的阴极的导电薄膜可以与由铝制成的导电销(集电器)电接触，并且由铜制成的阳极的导电薄膜可以与由铜制成的导电销(集电器)接触。在此，导电销(集电器)的插入方向例如平行于缠绕轴线。
[0100]原则上，既可在将原电池电芯的电芯组件、特别是电芯绕组封装在塑料封装薄膜之前也可在其之后插入导电销(集电器)。
[0101]本发明的另一对象是一种按照根据本发明的方法制成的原电池。
[0102]本发明的另一对象是一种移动或静态的系统，例如车辆，其包括至少一个根据本发明的原电池。
[0103]在根据本发明的方法、由其制造的原电池和根据本发明的移动或静态系统的其它实施方式和优点方面，明确地参考结合根据本发明的硬壳壳体、根据本发明的封装薄膜、根据本发明的原电池以及附图进行的解释。
【专利附图】
【附图说明】
[0104]根据本发明的对象的其它优点和有利的设计方案通过【专利附图】
【附图说明】并在以下描述中进行解释。在此应注意的是，附图仅仅是描述性的并且不应视为以任何形式限制本发明。其中:
[0105]图1示出了用于或具有单个原电池电芯的根据本发明的硬壳壳体和原电池的实施方式的示意性立体图；
[0106]图2a示出了用于或具有六个串联的原电池电芯的根据本发明的硬壳壳体和原电池的另一实施方式的示意性立体图；
[0107]图2b示出了用于或具有六个并联的原电池电芯的根据本发明的硬壳壳体和原电池的另一实施方式的示意性立体图；
[0108]图3a_图6示出了用于说明根据本发明的方法的实施方式的示意图，该方法设计成用于制造在图1中示出的硬壳壳体或原电池；
[0109]图7a_图13示出了用于说明根据本发明的方法的实施方式的示意图，该方法设计成用于制造在图2a和2b中示出的硬壳壳体或原电池；
[0110]图14示出了根据本发明的硬壳壳体的实施方式的示意性立体图，在该硬壳壳体中壳体基体内部空间通过分隔壁被分成用于分别容纳一个电芯绕组的彼此分离的隔间；
[0111]图15不出了根据本发明的硬壳壳体的实施方式的不意性横截面,在该硬壳壳体中壳体基体和壳体盖部配备有用于形成用于气密地封闭壳体的槽-弹簧-插拔连接的连接元件；
[0112]图16a-图16c示出了用于说明水滴与超疏水的、疏水的和亲水的材料相互作用的示意性横截面图。
【具体实施方式】
[0113]图1示出了具有硬壳电芯壳体的原电池1，通过该硬壳电芯壳体保护单个的原电池电芯的电芯组件不受环境影响。原电池电芯特别是可以为锂离子电芯。在此，原电池电芯的电芯组件特别是构造成电芯绕组的形式。
[0114]图1说明，硬壳壳体具有带有用于容纳原电池电芯的电芯组件的内腔(未示出)的壳体基体2和用于封闭壳体基体2的内腔的壳体盖部3。在此壳体基体2和壳体盖部3基本上由塑料制成。壳体基体2和壳体盖部3的在壳体的所示出的封闭状态中位于外部的面在此基本上完全被由超疏水的材料制成的层4覆盖，该层4在将电芯组件引入壳体基体2的内腔中之后并且在利用壳体盖部3封闭壳体基体2的内腔之后通过喷射方法施加到壳体基体2和壳体盖部3的塑料上。壳体基体2和壳体盖部3的在封闭的状态中位于外部的面基本上完全被所述层覆盖在此可理解为，壳体基体2和壳体盖部3的在喷射过程中已经被其它构件、例如用于机械地固定电接口(端子)5、6的垫片5a、6a覆盖的面区段可保持不被涂覆。即，在这种情况中也能保证湿气不渗入，因为一方面覆盖的构件能够具有阻断蒸气的效应，并且另一方面覆盖的构件也可自身不具有阻断蒸气的效应而通过随后的喷射同样设有超疏水的层并且由此具有阻断蒸气的效应。由于在壳体基体2和壳体盖部3之间的接合部位以及安全阀7位于超疏水的层4之下，因此其通过虚线指出。
[0115]图2a示出了原电池、特别是模块10，其具有硬壳模块壳体10，通过该硬壳模块壳体保护六个串联的原电池电芯的电芯组件不受环境影响。图2b示出了相似的模块10，其与在图2a中示出的模块10的不同在于，电芯不是串联的而是并联的并且因此电接口(端子)15、16构造在其它位置。在此，原电池电芯也可为锂离子电芯。原电池电芯的电芯组件在此同样特别是可构造成电芯绕组的形式。
[0116]图2a和2b不出，硬壳壳体具有带有用于容纳原电池电芯的电芯组件的内腔(未示出)的壳体基体12和用于封闭壳体基体12的内腔的壳体盖部13。在此壳体基体12和壳体盖部13基本上由塑料制成。在所显示的壳体的封闭状态中壳体基体12和壳体盖部13的位于外部的面在此分别基本上完全被由超疏水的材料制成的层14覆盖，该层14在将电芯组件引入壳体基体12的内腔中之后并且在利用壳体盖部13封闭壳体基体12的内腔之后通过喷射方法施加到壳体基体12和壳体盖部13的塑料上。由于在壳体基体12和壳体盖部13之间的接合部位位于超疏水的层14之下，因此其通过虚线指出。
[0117]图3a至图6示出了用于制造在图1中示出的硬壳电芯壳体和原电池的根据本发明的方法的实施方式。
[0118]图3a示出，提供电芯绕组30、例如锂离子电芯绕组，其具有垂直于页面底边的缠绕轴线并且缠绕成，使得不仅可从外部接近由铜制成的阳极的导电薄膜31而且可接近由铝制成的阴极的导电薄膜32。电芯绕组30通过由电绝缘的材料制成的薄膜33保持在一起。
[0119]图3b和3c示出了用于电接触在图3a中示出的电芯绕组30的阳极导电薄膜31和阴极导电薄膜32的导电元件的构造和布置可能性。在此，图3b示出了在分解的状态中的导电元件并且图3c示出了在装配的状态中的导电元件。导电元件5、6 —方面构造成用于从壳体之外电接触导电薄膜31、32的电接口(端子)并且另一方面构造成用于在壳体之内电接触导电薄膜31、32的导电销(集电器)。在此，导电元件5、6分别由与将要与其接触的导电薄膜31、32相同的材料构成。图3b和3c不出，导电兀件5、6分别可穿过在壳体盖部3中的开口。对于壳体盖部由金属、例如铝构成的情况，设置绝缘元件36、37，以使得导电元件5、6与壳体盖部电绝缘。在由塑料构成壳体盖部的情况中，有利地可省去绝缘元件36、37，这进一步减小了重量以及材料和装配成本。图3b和3c此外示出，导电元件5、6通过固定元件34、35机械地与壳体盖部3相连接。在所示出的实施方式的范围中，通过螺栓连接实现机械的固定，其中，导电元件5、6设有外螺纹并且和与其对应的螺母以及必要的话与垫片35共同作用。
[0120]图4示出，在图3b和3c中示出的导电元件在与盖部3旋接的状态中可被插入在图3a中示出的电芯绕组30中，使得导电元件5电接触阳性的导电薄膜并且另一导电元件6电接触阴性的导电薄膜。
[0121]图5示出，在图4中示出的组件被引入壳体基体2的内腔中，使得在完全引入电芯绕组30之后壳体盖部3封闭壳体基体2的内腔。
[0122]在例如在图15中示出的壳体基体2和壳体盖部3咬合的设计方案中，壳体基体2的内腔可以已经通过两个壳体构件的接合气密地被封闭。然而同样可行的是，将壳体基体2和壳体盖部3例如通过等离子焊接相互焊接在一起，或者粘接在一起。
[0123]图6示出，在封闭硬壳壳体之后，壳体基体2和壳体盖部3的外部的面以及接合部位以及如果必要的话与其邻近的构件、例如垫片35通过喷射方法设有由超疏水的材料制成的层4。
[0124]图7a至13示出了用于制造在图2a和2b中示出的硬壳电池壳体或模块的根据本发明的方法的实施方式。
[0125]图7a示出，同样提供电芯绕组30、例如锂离子电芯绕组，其具有相对于页面底边垂直的缠绕轴线并且缠绕成，使得不仅可从外部接近由铜制成的阳极的导电薄膜31而且可接近阴极的导电薄膜32，并且其通过由电绝缘的材料制成的薄膜33保持在一起。
[0126]图7b示出了用于电接触在图7a中示出的电芯绕组30的阳极导电薄膜31和阴极导电薄膜32的导电元件5、6，其构造成用于在壳体之内电接触导电薄膜31、32的导电销(集电器)5、6。
[0127]图8示出，在图7b中示出的导电元件5、6可被插入在图7a中示出的电芯绕组30中，使得导电销(集电器)5电接触阳极的导电薄膜并且另一导电销(集电器)6电接触阴极的导电薄膜。
[0128]图9示出，在图8中示出的组件被引入袋状设计的塑料封装薄膜17中。
[0129]图10示出，在将在图8中示出的组件引入袋状设计的塑料封装薄膜17中之后，导电销(集电器)5、6部分地从塑料薄膜袋17中伸出。塑料薄膜袋17的开口最终可例如被焊上。然而原则上同样可行的是，首先将电芯绕组30引入塑料薄膜袋17中并且将其封闭并且随后才将导电销(集电器)5、6插入电芯绕组中。对此特别有利的是，塑料薄膜袋17由透明的材料构成。特别是接枝马来酸的聚丙烯适合作为用于塑料薄膜袋17的材料，因为其能够良好地附着在金属的导电销(集电器)5、6上并且由此可实现良好的密封作用。
[0130]图1la和Ilb示出，六个如此封装在塑料封装薄膜17中的电芯绕组30被引入壳体基体12中，其中，在图1la中示出的电芯绕组30是串联的并且在图1Ib中示出的电芯绕组30是并联的18并且配备有电接口(端子)15、16。
[0131]图12a和12b示出，在利用壳体盖部13封闭壳体基体12的内腔之后，可从外部接近电接口(端子15、16)。然而，导电销(集电器)5、6以及其电连接以受到保护的方式布置在壳体内腔中。图12a和12b此外示出，电接口(端子15、16)的位置可根据连接的形式变化。
[0132]在例如在图15中示出的壳体基体12和壳体盖部13咬合的设计方案中，壳体基体12的内腔已经通过两个壳体构件的接合气密地被封闭。然而同样可行的是，使壳体基体12和壳体盖部13相互焊接、例如通过等离子焊接，或者粘接。
[0133]图13示出，在封闭硬壳壳体之后，壳体基体12和壳体盖部33的外部的面以及接合部位和如果必要的话与其邻近的构件通过喷射方法设有由超疏水的材料制成的层14。
[0134]图14示出了硬壳电池壳体的另一实施方式，在其中壳体基体12的内腔通过分隔壁19被分成彼此独立的隔间F，其分别容纳电芯绕组30。
[0135]图15不出了硬壳电芯壳体或硬壳模块壳体的另一实施方式,在其中，壳体基体2、12和壳体盖部3、13配备有用于形成用于气密地封闭壳体的槽-弹簧-插接连接的连接元件Z。在此，连接元件Z优选地环绕壳体基体2、12的内腔开口。在此，连接元件Z同样至少部分地被由超疏水的材料制成的层4、14覆盖，使得在形成插接连接时壳体基体2、12以及壳体盖部3、13的连接元件的超疏水的层彼此贴靠。由此，可有利地实现特别好的密封作用。
[0136]图16a至16c示出了用于说明水滴40与材料层41的相互作用的示意性横截面图。在此，在图16a中示出了亲水的材料层41，在图16b中示出了疏水的材料层41，并且在图16c中示出了超疏水的材料层41。此外，图16a示出，在亲水的材料层的情况中接触角度Θ很小且明显小于90°。图16b示出，在疏水的材料层的情况中，接触角度O大于在亲水材料层的情况中的接触角度并且约为90°。图16c示出，在超疏水的材料层的情况中，接触角度?大于在疏水的材料层的情况中的接触角度并且大于135°，例如可约为160°。图16c此外示出，水滴40被超疏水的材料层41阻隔并且不可渗入材料层41中。
【权利要求】
1.一种用于原电池(1、10)的硬壳壳体,包括 -具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件(30)的内腔的壳体基体(2、12)，以及 -用于封闭所述壳体基体(2、12)的内腔的壳体盖部(3、13)， 其中，所述壳体基体(2、12)至少基本上由塑料构成并且包括至少一种超疏水的材料(4、14)。
2.根据权利要求1所述的硬壳壳体，其中，所述至少一个原电池电芯是锂离子电芯。
3.根据权利要求1或2所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)的内腔能够容纳原电池电芯的至少一个电芯绕组(30)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述超疏水的材料(4、14)构造成超疏水的纳米结构化的层的形式。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述超疏水的材料或超疏水的纳米结构化的层(4、14)包括至少一种纳米结构化的聚烯烃、特别是纳米结构化的聚丙烯和/或聚乙烯，和/或至少一种纳米结构化的半金属、例如纳米结构化的硅。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)和所述壳体盖部(3、13)至少基本上由塑料构成，其中，所述壳体基体(2、12)和所述壳体盖部(3、13)包括至少一种超疏水的材料(4、14)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的硬壳壳体，其中，至少所述壳体基体(2、12)或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的在壳体的封闭状态中位于外部的面被由超疏水的材料制成的层(4、14)覆盖，和/或其中，至少所述壳体基体(2、12)或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的在壳体的封闭状态中位于内部的面被由超疏水的材料制成的层(4、14)覆盖，和/或其中，所述超疏水的材料(4、14)被集成到所述壳体基体(2、12)或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的塑料中，其中，所述超疏水的材料(4、14)以所述超疏水的材料(4、14)在所述壳体的封闭状态中基本上完全包围所述壳体内腔的方式被集成到所述壳体基体(2、12)或所述壳体盖部(3、13)的塑料中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁(19)分成彼此独立的隔间(F)，其中，所述隔间(F)分别能够容纳原电池电芯的电芯组件(30)、特别是(锂离子)电芯绕组。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述壳体基体(2、12)和所述壳体盖部(3、13)具有连接元件(Z)，该连接元件能够在封闭所述壳体时形成槽-弹簧-插接连接， 特别是其中，所述用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件(Z)环绕所述壳体基体(2、12)的内腔开口， 特别是其中，所述用于形成槽-弹簧-插接连接的连接元件(Z)被由超疏水的材料制成的层(4、14)覆盖或设有集成在其中的超疏水的材料。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的硬壳壳体，其中，所述硬壳壳体是能够容纳原电池电芯、特别是锂离子电芯的电芯组件的硬壳电芯壳体(1)，或者 其中，所述硬壳壳体是能够容纳两个或更多个原电池电芯、特别是锂离子电芯的电芯组件的硬壳电池壳体(10)、特别是硬壳模块壳体。
11.一种用于原电池的封装薄膜，其包括至少一种超疏水的材料，特别是其中，所述封装薄膜的在封装的状态中位于外部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖，和/或所述封装薄膜的在封装的状态中位于内部的面被由超疏水的材料制成的层覆盖，和/或其中，所述超疏水的材料被集成到载体层中，特别是其中，所述封装薄膜是袋状的。
12.一种原电池，包括:根据权利要求1至10中任一项所述的硬壳壳体，其中，在所述硬壳壳体的壳体基体(2、12)的内腔中布置至少一个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组，和/或根据权利要求11所述的封装薄膜。
13.根据权利要求12所述的原电池，其中，所述原电池包括两个或更多个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少两个(锂离子)电芯绕组， 其中，所述壳体基体(12)的内腔通过一个或多个构造在其中的塑料分隔壁(19)被分成彼此独立的隔间(F)， 其中，所述原电池电芯的电芯组件(30)、特别是(锂离子)电芯绕组布置在不同的隔间(F)中。
14.根据权利要求12或13所述的原电池，其中，所述原电池包括两个或更多个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少两个(锂离子)电芯绕组， 其中，所述原电池电芯的电芯组件(30)、特别是锂离子电芯绕组分别彼此分离地被封装在塑料封装薄膜(17)中， 其中，所述被封装在塑料封装薄膜(17)中的原电池电芯的电芯组件(30)、特别是(锂离子)电芯绕组布置在壳体基体(2、12)中， 特别是其中，所述塑料封装薄膜(17)包括至少一种极性改性的、特别是接枝的聚烯烃，特别是接枝马来酸的聚丙烯， 特别是其中，所述塑料封装薄膜(17)是根据权利要求11所述的封装薄膜。
15.一种用于制造根据权利要求12至14中任一项所述的原电池的方法，其包括以下方法步骤: a)提供具有用于容纳至少一个原电池电芯的电芯组件(30)的内腔的由塑料制成的壳体基体(2、12)以及必要时提供用于封闭所述壳体基体(2、12)的内腔的由塑料制成的壳体盖部(3、13)，和/或 提供载体膜； b)将至少一个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组引入所述壳体基体(2、12)的内腔中，和/或 由所述载体膜包围所述至少一个原电池电芯的电芯组件(30)、特别是至少一个(锂离子)电芯绕组；以及 c)通过所述壳体盖部(3、13)封闭、特别是气密地封闭所述壳体基体(2、12)的内腔，和/或封闭、特别是气密地封闭被所述载体膜包围的内腔； 其中，在方法步骤a)中和/或在方法步骤c)之后进行的方法步骤d)中，使所述壳体基体(2、12)的塑料或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的塑料和/或所述载体膜设有至少一个由超疏水的材料制成的层(4、14)，和/或 其中，在方法步骤a)中将至少一种超疏水的材料(4、14)集成到所述壳体基体(2、12)的塑料中或所述壳体基体(2、12)及所述壳体盖部(3、13)的塑料中，和/或集成到所述载体膜中。
【文档编号】H01M10/0525GK103988331SQ201280061719
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年11月16日 优先权日:2011年12月15日
【发明者】T·韦尔勒, 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
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