电池模块及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于制造具有多个电化学电池单体的电池模块的方法。
【背景技术】
[0002]在用于电动车的动力电池中越来越多地采用具有电化学电池单体的电池，该电池例如是锂离子电池。这样的电池单体可具有圆柱形的电池杯体作为外壳，其中插入电池线圈。
[0003]在DE 10 2009 001 592 Al中描述了一种电池模块，其具有嵌入开孔的、多孔的固体中的电池单体。该固体可以是金属泡沫，在电池单体运行期间所产生的热量通过金属泡沫导出。
[0004]DE 10 2009 025 579公开了一种电池模块，其包括电池单体。电池单体具有放电器，该放电器和由金属泡沫包围的连接销相接触。
[0005]此外已知了其它用于对电化学电池单体的正极和负极进行触点接通的方法，例如可以为此使用铜板。当然在此焊缝是通过激光焊接方法产生，其过程参数必须被尽可能精确地监控。因此，这种方法在电化学电池单体的使用中需要非常精确的过程控制。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是，提供一种用于制造具有多个电化学电池单体的电池模块的方法，该方法具有高过程可靠性并可简单且成本有利地实施。
[0007]为了实现该目的，开头所述类型的方法根据本发明包括以下步骤:
[0008]-布置电池杯体；
[0009]-将所述电池杯体嵌入金属泡沫中；和
[0010]-将电池线圈插入电池杯体中。
[0011]本发明基于以下知识:通过将包围电池杯体的金属泡沫用作负极或正极，可以舍弃为电池单体设置一个单独的共负极或共正极。
[0012]因为在按照本发明的方法中首先将空的电池杯体嵌入金属泡沫中，由此避免了电池线圈被在制造金属泡沫的过程中出现的高温损坏。电池单体可仅承受至约80°C的热负荷，然而在制造金属泡沫时可能会出现高得多的温度，因此迄今为止必须设置相应的凹口，电池单体被插入该凹口中。在按照本发明的方法中替代上述做法首先设置有空电池杯体并将其嵌入金属泡沫中，然后，在该金属泡沫材料冷却之后，将电池线圈插入电池杯体中，由此形成各个电池单体。
[0013]在按照本发明的方法中特别优选的是，电池杯体使用导电材料制成，电池杯体直接被金属泡沫包围。导电材料例如是钢、铝、铜及它们的合金。这些材料具有良好的导电性。一个电池线圈具有两个触点(正极和负极)，在将电池线圈插入电池杯体中之后，一个触点一一通常是负极一一自动和导电的电池杯体相连并通过该电池杯体与导电的金属泡沫相连。因此所有的电池线圈和所有的电池单体通过在电池杯体中插入电池线圈相互电连接，因此得到用于电池模块的多个或全部电池单体的共负极或共正极。
[0014]本发明的一种扩展方案提出，在插入电池线圈之后通过盖板封闭该电池杯体。电池单体的各其它极、通常是正极可位于盖板上方。多个电池单体的正极可以通过由导电材料制成的板或具有触点的印刷电路板或类似物相互连接。
[0015]此外本发明涉及一种电池模块，其具有多个电化学的、嵌入金属泡沫中的电池单体，该电池单体分别具有布置在电池杯体中的电池线圈。
[0016]按照本发明的电池模块的特征在于，电池单体具有由导电材料制成的电池杯体，电池杯体直接被金属泡沫包围。
[0017]在按照本发明的电池模块的金属泡沫方面优选的是，该金属泡沫由铝或铝合金制成。这样的金属泡沫的特征在于低密度，同时它们确保良好的热传导，从而在电池单体充电和放电时产生的热量可以通过电池杯体和金属泡沫导出。
[0018]根据本发明的一个扩展方案可以设计为，金属泡沫具有至少一种填料、如能够可选地填充相变材料的空心玻璃球。通过提供一种填料、如空心玻璃球来降低密度。当空心玻璃球体由相变材料填充时，该金属泡沫的蓄热能力显著提高。可替换地，相变材料也可以被直接引入金属泡沫的空腔中。
[0019]本发明的其它设计方案在从属权利要求中说明。
【附图说明】
[0020]下面根据一个实施例参考附图对本发明进行说明。附图是示意图并示出:
[0021]图1:布置电池杯体，
[0022]图2:将电池杯体嵌入金属泡沫中；
[0023]图3:将电池线圈插入电池杯体中；和
[0024]图4:按照本发明的方法制造的电池模块。
【具体实施方式】
[0025]图1示意性示出用于制造具有多个电化学电池单体的电池模块的方法的第一个步骤，其中布置有多个管状电池杯体I。电池杯体I被以多列彼此交错的形式布置，从而实现可用结构空间的良好利用率。在各个电池杯体之间被分别设置固定距离。电池杯体I在其顶部敞开并由导电材料制成一一在所示的实施方式中由铝制成。
[0026]图2示出了电池模块制造方法的下一个步骤。将电池杯体I嵌入多孔的金属泡沫2中，金属泡沫由铝合金制成。
[0027]在金属泡沫2发泡时产生高温，然而该高温并不会导致空的电池杯体I受损。在发泡过程之后对被泡沫覆盖的电池杯体I进行冷却，直至至少低于80°C的电池线圈临界温度。对被泡沫覆盖的电池杯体I的继续加工也可在冷却至室温后才进行。
[0028]因为电池杯体I和金属泡沫2都是导电的，因此自动进行电接触。
[0029]图3示出了，在制造电池模块的下一个步骤中将电池线圈3插入电池杯体I中。电池线圈3是电极组，其具有阳极层、阴极层和分隔层。如有必要在电池线圈中存在多个这样的层。每个电池线圈3具有一个负极和一个正极。电池线圈3这样构成，其负极在插入电池杯体I之后接触电池杯体1，因此所有电池线圈3的负极都通过电池杯体I和金属泡沫2相互电连接。由此取消了用于每个电池线圈3的单独的负极或对应的触点的安装，作为替代可使用金属泡沫2的一部位作为共负极4。
[0030]图4示出了电池模块的剖视图。电池模块5包括壳体6，其填充金属泡沫2，金属泡沫包围每个电池杯体I。在电池模块5的顶部布置有负极4，通过接触板对电池单体的多个正极7进行触点接通(未示出)。金属泡沫2填充空心玻璃球，在该空心玻璃球中存在相变材料。
【主权项】
1.一种用于制造具有多个电化学电池单体的电池模块的方法，该方法包括以下步骤: -布置电池杯体； -将所述电池杯体嵌入金属泡沫中；和 -将电池线圈插入电池杯体中。
2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述电池杯体使用导电材料制成，电池杯体直接被金属泡沫包围。
3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 在插入电池线圈之后通过盖板封闭所述电池杯体。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述金属泡沫用作电池单体的共负极或共正极。
5.一种电池模块，其具有多个电化学的、嵌入金属泡沫中的电池单体，该电池单体分别具有布置在电池杯体中的电池线圈， 其特征在于， 所述电池单体具有由导电材料制成的电池杯体，电池杯体直接被金属泡沫包围。
6.根据权利要求5所述的电池模块， 其特征在于， 所述电池杯体通过盖板封闭。
7.根据权利要求5或6所述的电池模块， 其特征在于， 所述金属泡沫用作电池单体的共负极或共正极。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的电池模块， 其特征在于， 所述金属泡沫由铝或铝合金制成。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的电池模块， 其特征在于， 所述金属泡沫具有至少一种填料、如能够填充相变材料的空心玻璃球。
【专利摘要】一种用于制造具有多个电化学电池单体的电池模块的方法，该方法包括以下步骤：布置电池杯体；将所述电池杯体嵌入金属泡沫中；和将电池线圈插入电池杯体中。
【IPC分类】H01M2-20, H01M2-10
【公开号】CN104620414
【申请号】CN201380047707
【发明人】M·舒斯勒, C·阿尔曼
【申请人】奥迪股份公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2013年6月12日
【公告号】DE102012018344B3, EP2896080A1, US20150228956, WO2014040666A1