通过在设备中完全地压力注塑包封/浇注容器而绝缘相邻的锂离子蓄电池的制作方法

本发明涉及一种用于锂离子电池组的电池模块以及一种用于制造这样的电池模块的方法。

背景技术：

应用在汽车领域中的锂离子蓄电池基于体积效率通常具有棱柱形的形状。构造锂离子蓄电池，使得扁平挤压的卷位于壳体的内部中，该卷由利用反应阳极和阴极物质涂敷的铝膜、同样被涂敷的铜膜以及两个用作隔膜的塑料膜缠绕。蓄电池壳体在引入卷之后并且在无压力地封闭之前利用液体电解质填充。

阴极膜和阳极膜的电接触如此进行，使得两个膜不完全匹配地，而是在卷轴线的方向上轻微错位地相叠布置。因此在卷的一个开着的窄侧上抽取相应膜上的负电压并且在卷的另外的相对窄侧上抽取相应膜上的正电压。突出的膜带的接触利用由铜和/或铝构成的焊接的带状板件、所谓的集流器实现。要求高的是，所谓的集流器还在蓄电池壳体的内部中的接触和电流路径穿过壳体向外的实施。在将卷引入到容器中之后并且在将盖与容器焊起来之后，该容器通过盖周围的大约5mm大的开口利用电解质来填充。作为电池的制造过程中的最后的步骤之一，该开口利用封闭元件来封闭。为了防止完成的电池彼此的电压干预，这些电池利用多层漆以及利用膜来彼此绝缘。

US 2011/0070478描述一种锂离子电池组，其壳体被设计成用于多个锂离子电池的单块。电池通过壳体的气密的焊接或熔焊来防止湿气影响。

技术实现要素：

本发明提供以下的：

用于锂离子电池组的电池模块（10），其包括：

－至少两个锂离子电池（11）、特别是锂离子蓄电池电池，

－电池模块壳体（14），包括至少一个侧壁（14a），以及

－在电池（11）之间的至少一个电绝缘部（12），

其特征在于，绝缘部与电池模块壳体（14）一体地构造。

绝缘部与电池模块壳体的一体构造在多个方面是有利的。提供电池的机械保护以防外部影响、如颗粒和/或水的侵入以及提供电池的电绝缘。通过电池彼此间的所述以非常简单并且经济的方式获得的绝缘防止完成的电池彼此间的电压干预。因此可以省去电池的利用多层漆和膜大多以成本昂贵的手工实施的绝缘，这在工业制造中能够意味着显著的简化并且因此显著的成本节省。

在本发明的一种优选的实施方式中，在电池模块（10）中，绝缘部（12）和电池模块壳体（14）通过浇注物或通过喷铸材料被构造为单块。

由于通过浇注物或通过喷铸材料构造为单块，得出电池彼此间的周围绝缘部。由此可以进一步节省耗费并且昂贵的涂漆工艺以及膜。浇注物或喷铸材料的使用具有另外的优点，即由此可以平衡电池的制造或安装公差。这可以导致电池在浇注之后的有利的更简单的继续加工。

聚氨酯和环氧树脂特别适合作为浇注物。两者能够适宜地并且快速地从商业上获得，具有针对浇注适宜的特性并且在其其他特性、如耐久性、碰撞不敏感性、热特性和绝缘特性方面对于本发明的目的是特别适宜的。因此优选的是，在本发明的范围内规定聚氨酯或环氧树脂作为浇注物。此外，通过选择浇注物能够调节所期望的坚固性，由此能够可选地实现在诸如由于碰撞或反弹所致的震动的情况下的衰减、在设施、机器或车辆中的运行中出现的振动的情况下的衰减并且因此在运行中较不敏感的电池。浇注物的使用具有其他优点，即浇注物能够平衡制造和/或安装公差，这导致电池在浇注之后的更简单的继续加工。

根据本发明的电池模块的电池模块壳体（14）优选地包括至少一个侧壁（14a）和壳体底板（14b）。壳体底板（14b）特别优选地具有用于容纳冷却管道的轮廓。在此优选地，壳体底板（14b）由导热材料构造。因此获得一种用于有效地冷却电池的方案。因此省去附加的冷却板的使用，该冷却板伴随着另外的成本和在不同材料之间的另外的热传导系数。此外，由此最小化出现冷却板的不密封性的风险。

在根据本发明的电池模块的另一种优选的实施方式中，在绝缘部中和/或在电池模块壳体（14）中包括运行电子装置（17）。这具有以下优点，即机械地保护电子装置和插头以防外部影响、如湿气和/或颗粒。

此外有利的是，根据本发明所使用的浇注物包含膨胀材料。该膨胀材料被理解为在高温下发泡的材料系统，该材料系统包含至少一种粘合剂、成气剂、碳源并且必要时酸性催化剂作为组分。例如聚丙烯酸酯或聚烯烃适合作为粘合剂，例如玻璃碳或碳水化合物适合作为碳源，例如阻燃物质、如三苯基膦或三聚氰胺适合作为成气剂并且磷酸盐、硫酸盐、硅酸盐或铝酸盐适合作为酸性催化剂。

膨胀材料也可以附加地用作电池组电池的或者电池模块或电池模块壳体的其他组件的涂层或涂层添加物。

通过该方式可以防止火灾的传播或气态分解产物在电池组电池之内的发展，因为通过阻燃材料的发泡和相同阻燃材料的随之而来的体积扩大可以观察到相邻电池组电池或电池模块组件的隔离的效果并且因此可以抵抗火灾的传播。

本发明的另一个主题是用于制造电池模块（10）的方法，包括以下步骤：

－提供至少两个锂离子电池（11）、特别是锂蓄电池电池，

－将电池引入并且定位到铸模（20）中，

－将浇注物或喷铸材料填充到铸模（20）中，以及

－硬化浇注物以用于一体地构造在电池（11）和包括至少一个侧壁（14a）的电池模块壳体（14）之间的电绝缘部（12）。

优选地，电池的不仅彼此间的而且在铸模（20）中的定位可以通过施加间隔件（15）来实施。由此电池的定位能够灵活、有效并且同时足够精确地实施，这对于根据本发明的方法应用于工业尺度是特别有利的。在此，间隔件可以布置在每个高度上、例如在侧壁的中间高度上、即在电池模块壳体（14b）的从底部大约一半的高度上并且固定地共同浇注。优选地，间隔件在此可以由与浇注材料相同的材料构成。这是用于制造电池的一种经济的方法。但是间隔件（15）也可以插在电池（10）的上侧上，使得所述间隔件建立锂离子电池（11）不仅彼此间而且与侧壁（14a）的间隔。在此优选的是，设计间隔件（15），使得所述间隔件在浇注过程之后又能够从完成的电池模块（10）中取出。因此所述间隔件对于至少一次重新的浇注过程是可重复使用的。因此可以附加地节省成本。此外，通过使用间隔件（15）－不论是否固定地共同浇注或从上插入并且又可取下－可以在制造方法中可重复地实现锂离子电池（11）彼此间的并且与电池模块壳体（14）的标准化的间隔。

在根据本发明的方法的另一种有利的实施方式中，模块壳体通过浇注方法、如特别是砂型铸造、压铸、利用所焊接的底板的辗轧或通过流压被制成一件。通过该方式以成本适宜的方式制造模块壳体，这又可以降低方法的总成本。替代于此，优选的是，在电池在浇注之前被设定之前，由板材料构成的壳体通过连接件、诸如螺丝来连接。

在根据本发明的方法中优选的是，在电池在铸模（20）中被固定在冷却板上之前，将电池粘贴到良好导热的板（18）上。由此以有效的方式实现完成的电池的有效的散热，由此能够提供有效率的电池。

在根据本发明的方法的另一种优选的实施方式中，在将电池引入到铸模（20）中之前在底板区域中设置用于容纳冷却管道（16）的轮廓，并且在填充浇注物或喷铸材料之前嵌入冷却管道（16）。用于容纳冷却管道（16）的轮廓例如可以通过铣削制造。冷却管道（16）例如可以由塑料、铜或铝构成。然而特别优选的是，用于容纳冷却管道（16）的轮廓在浇注时或在壳体的流压时已经直接作为工具中的前缘（Negativ）来设置。于是冷却管道（16）可以在浇注之前被嵌入到轮廓中。紧接着，具有间隔绝缘体的电池可以被放置或粘贴到冷却管道上并且随后所有被包封。由此省去附加的冷却板的使用，该冷却板否则伴随着另外的成本和相应部件之间的热传导系数。此外，通过包封也避免冷却板的不密封性的风险。

优选地，在根据本发明的方法中，电池模块的运行电子装置（17）或运行电子装置的壳体被共同浇注。由此保护电子装置和插头以防湿气和机械影响。此外，一般实现电池的良好的电绝缘。

附图说明/具体实施方式

随后应该借助附图示例性地阐述本发明。

图1示出具有多个锂离子电池（11）的电池模块（10），所述锂离子电池特别可以是锂离子蓄电池电池。电池模块包括至少一个侧壁（14a）以及在电池（11）之间的至少一个电绝缘部（12）。如在此所示，绝缘部（12）与电池模块壳体（14）一体地构造。电池模块壳体还具有壳体底板（14b）。

图2示例性地示出铸模（20）中的电池（11）。如在此可见，该铸模（20）可以由各个板组成，所述板在完成浇注之后又可以被移除并且被重新使用。

图3同样示例性地以截面图示出根据本发明的一种优选的实施方式的根据本发明的电池模块（10）。电池模块（10）包括具有侧壁（14a）以及壳体底板（14b）的电池模块壳体（14）。多个锂离子电池（11）以及运行电子装置（17）位于该电池模块壳体（14）中，所述多个锂离子电池在其侧通过电绝缘部（12）彼此隔离。锂离子电池（11）彼此间以及在铸模（20）（在此未示出）中的定位在制造过程期间通过间隔件（15）实现。间隔件（15）在此示例性地大约在侧壁（14a）的中间的高度上示出。但是间隔件也可以插在电池（10）的上侧上，使得所述间隔件建立锂离子电池（11）不仅彼此间的而且与侧壁（14a）的间隔。锂离子电池（11）位于良好导热的板（18）上。电池模块壳体底板（14a）具有用于容纳冷却管道（16）的轮廓。因此保证锂离子电池（11）从电池模块壳体（14）向外的良好的散热。