用于电元件的耐腐蚀的壳体、电芯、电池模块以及交通工具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于优选为锂离子电芯的电元件的壳体(10)，其中所述壳体(10)的壁部(11)由两个层(12、13)构成，所述层由不同金属构成，这些金属有利地具有不同的耐腐蚀性，使得内层(13)相对于电解质稳定，而外层(12)例如相对于海水稳定。本发明还涉及电元件、电池模块以及带有电驱动马达的交通工具。
【专利说明】用于电元件的耐腐蚀的壳体、电芯、电池模块以及交通工具
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于电元件的耐腐蚀的壳体、电元件、电池模块以及交通工具。
【背景技术】
[0002]不论是在固定的应用中，例如在风力发电机、交通工具(如混合动力交通工具和电动交通工具)和船舶，还是在例如笔记本电脑和移动电话的消费品领域中，对所使用的电池系统的安全性、可靠性、工作效率和使用寿命的要求越来越高。
[0003]在本发明的范围内，锂离子电芯和锂离子电池用作同义词。此处的电池系统是指多个串联的或并联的单独的电芯或电池的布置形式。所述电池系统可以包括用于控制或调节电池性能的附加组件。
[0004]锂离子电芯具有至少一个正电极和负电极(阳极及阴极)，其可以可逆地存储(嵌入)或再次释放(脱嵌)锂离子(Li+)。锂离子电芯可以具有堆叠或卷绕的设计。现有技术中区分圆式卷绕(Rundwickeln)和平面卷绕(Flachwickeln)。卷绕电芯(Wickelzelle)在此指的是卷绕较松的电芯单元，其由至少一个正电极、至少一个负电极和至少一个位于两者之间的间隔件组成。
[0005]为了例如嵌入锂离子或使锂离子脱嵌，电解质组分、也就是所谓的锂-导电盐的存在是必需的。在实践中，在目前所有的锂离子电芯中都使用六氟磷酸锂(LiPF6)作为锂-导电盐。六氟磷酸锂与湿气极易反应，其中它以多个阶段水解地分解为氟化氢(HF)。
[0006]为避免锂离子电芯由于导电盐的水解性分解而受到潮湿影响，根据现有技术使用带有金属组分的壳体，其通常为金属箔或金属板形式，其中所述金属箔或金属板是阻挡空气湿气的实际的阻隔物。在此区分为所谓的软包装(其带有箔封装)和存放在通常构造为棱柱形或圆柱形的硬金属壳体(硬壳)内的电芯。一般使用铝或钢作为电芯壳体，根据该壳体是中性的还是位于其中一个电位之上而只能使用特定的材料。
[0007]将电池应用于船舶时，所述电芯壳体也必须能够针对来自外界的腐蚀得到保护。因此需要使用高质量的、不会生锈的钢。如用于交通工具制造业的镀锌钢板的缺陷是，在锌涂层受到损坏时会受到腐蚀。
[0008]专利申请DE102011087003.2描述了一种用于电元件的壳体，其由碳纤维强化的塑料(CFK)构成并附加地配有不渗透湿气的涂层。这个涂层可以由有机硅化合物、基于二氧化硅的材料或金属构成。
【发明内容】
[0009]依据本发明提供一种用于电元件的壳体，其壁部由两个层构成，所述层由不同金属构成，其中这些金属具有不同的耐腐蚀性。
[0010]在本发明的范围内，不同的耐腐蚀性指的是针对不同腐蚀性介质的耐腐蚀性。因此，金属构成的内层应该是相对于电芯所用的化学材料稳定的，而外层应优选地相对于海水稳定。[0011]通过使用这种多层的材料组合，可以最优地适应在运行环境中产生的腐蚀性环境，而不必忽视元件内部空间中的耐腐蚀性。
[0012]如果所述壳体是中性的或位于阴极电位上，此后形成电元件壳体内侧的第一层优选由招构成。
[0013]如果阳极电位位于壳体上或壳体为中性，所述内层也可以由适当的不锈钢构成，优选为1.4301 (材料编号)/X5CrNi 18-10 (DIN)。这种材料对海水没有耐受性。
[0014]所述外层优选由耐海水的不锈钢构成，特别优选地由1.4571(材料编号)/X6CrNiMoTi 17-12-2 (DIN)或 L 4404 (材料编号)/X2CrNiMol7-12_2 (DIN)构成。这些材料相对于电芯的组成部分而言不稳定。
[0015]此外依据本发明的壳体的机械特性也可以得到优化，特别是在用于棱柱形电芯的壳体的构造方式中，在该构造方式中，通过壳体对电芯的位于内部的组成部分施加压力。
[0016]因此依据本发明，在该实施方式中，用于棱柱形的电芯壳体设置有由金属构成的、位于上述两层之间的第三层，其由一种特别固定的、有弹性的材料构成，优选地从下述包括材料编号(W-Nr.):1.5023,1.7108,1.7701,1.8159 或 1.1231 的组中选择。
[0017]所述壳体优选地构成为使所述内层不会与壳体外部的介质，例如海水发生接触，并且外层不会与电芯内的电解质接触。
[0018]优选的是，所述壳体一般具有壳体盖并与该壳体盖焊接或粘接在一起，用于阻止例如海水进入内层。同样所述内层密封地包围电芯，使得电元件的组成部件不可以和外层发生接触。为此，所述内层优选地具有单独的壳体盖，其同样是焊接或粘接上的。
[0019]依据本发明的壳体的壁部的总厚度优选为0.3至2mm,最优是0.5至0.8mm。
[0020]用于圆形电芯的壳体的优选结构如下:总厚度为0.5mm的壁部由0.2mm的1.4301 (W-Nr.)和 0.3mm 的 1.4571 (ff-Nr.)构成。
[0021]用于棱柱形电芯的壳体的优选结构如下:总厚度为0.7mm的壁部由0.2mm的
1.4301 (ff-Nr.)、0.3mm 的 1.5023 (ff-Nr.)和 0.2mm 的 1.4571 (ff-Nr.)构成。
[0022]本发明还涉及一种电元件，其具有如上文所述的壳体。所述电元件优选为锂离子电芯。
[0023]本发明的主题还涉及电池模块以及交通工具，优选为带有用于驱动该交通工具的电动马达和与该电动马达连接或可连接的电池模块的机动车辆或轮船。
[0024]从属权利要求和说明书描述了本发明的有利的改进方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]借助于附图和以下的说明进一步解释本发明的一个实施例。图示如下:
[0026]图1:依据本发明的用于电元件的壳体的立体图。
【具体实施方式】
[0027]用于电兀件的壳体10具有壁部11,该壁部由外层12和内层13构成,夕卜层12为耐海水的金属，而内层13是相对于电解质稳定的金属。所述壁部11相应地还构造在所述壳体10的上侧面14上，该上侧面承载两个电极15，但图中只显示了所述电极中的一个。在内层13上的电极15与位于所述外层12上的相同电位的电极15相接触，其在这里未示出。
【权利要求】
1.用于电元件的壳体(10)，其特征在于，所述壳体的壁部(11)由两个层(12、13)构成，所述层由不同金属构成，其中这些金属具有不同的耐腐蚀性。
2.根据权利要求1所述的壳体(10)，其特征在于，内层(13)相对于电解质稳定，而外层(12)相对于海水稳定。
3.根据权利要求1或2所述的壳体(10)，其特征在于，内层(13)由铝构成，外层(12)由耐海水的不锈钢构成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的壳体(10)，其特征在于，在内层(13)和外层(12)之间设置有由金属构成的第三层。
5.电元件，具有根据权利要求1至4中任一项所述的壳体(10)。
6.根据权利要求5所述的电元件，其特征在于，所述电元件是锂离子电芯。
7.电池模块，具有至少一个根据权利要求5或6所述的电元件。
8.交通工具，具有用于驱动所述交通工具的电驱动马达和与电驱动马达连接或可连接的、根据权利要求7所述的电池模块。
9.根据权利要求8所述的交通工具，其特征在于，所述交通工具是机动车辆或轮船。
【文档编号】H01M2/02GK103579537SQ201310326988
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月24日 优先权日:2012年7月26日
【发明者】M·科尔贝格尔, P·菲舍尔 申请人:罗伯特·博世有限公司, 三星Sdi株式会社