具有带粘接的封闭塞的壳体盖板的电池单元的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池单元，尤其是锂离子电池单元。本发明还涉及一种具有这种电池单元的机动车。
【背景技术】
[0002]电池单元，有时也叫做蓄电池单元，用于化学地存储可供使用的电能。如今已经使用电池单元用于大量移动设备的能量供给。电池单元未来应该主要用于陆上和水上的移动的电动运输工具或混合动力运输工具的能量供给，或用于固定地中间存储来自可选的能源的电能。
[0003]为此大多情况下将大量的电池单元组合成电池组。为了在此情况下尽可能高效地利用可供使用的组容积，尤其针对这种目的使用具有棱柱形的、例如立方体形状的电池单
J L.ο
[0004]由于其可能较高的能量密度、热稳定性以及缺少的记忆效应，对于要求严格的应用，例如用于机动车的存储器解决方案，大多采用一种锂离子蓄电池技术，其由于未来电动交通的高经济重要性目前正在紧锣密鼓地改进。
[0005]已经存在不同类型的电池单元，尤其是锂离子电池单元，以及尤其是具有棱柱形形状的电池单元。
[0006]当然，这种传统的电池单元大多具有复杂的结构，其中，为了组装整个电池单元使用大量的不同的零件。尤其在组装零件时使用昂贵的制造工艺，例如焊接工艺，其不仅成本尚而且能耗尚。所有这些会导致在制造电池单兀时的提尚的成本。
【发明内容】
[0007]借助于本发明的实施方式可以尤其减小用于组装电池单元的费用且因此减小了与此相连的成本。
[0008]提出一种电池单元、尤其锂离子电池单元，其具有至少一个卷绕元件、一电解质、两个集电器和一壳体。所述卷绕元件由卷绕的堆叠件构成，该堆叠件由一以阳极材料覆层的例如由铜制成的第一箔、一以阴极材料覆层的、例如由铝制成的第二箔以及两个用作隔膜的塑料膜形成。所述集电器中的一个与所述卷绕元件的第一箔导电连接，例如焊接。第二集电器与所述卷绕元件的第二箔导电连接。所述壳体具有一金属性的容器和一主要为金属性的盖组件。所述容器具有一开口，通过该开口，所述卷绕元件和所述两个集电器能够在制造电池单元期间被置入到壳体中。所述盖组件构造用于气密地且压力密封地关闭所述容器的开口。为此，所述盖组件尤其具有一盖板，其可以很大程度地封闭容器中的开口并且其可以用于将壳体与容器例如通过焊缝来严密地封闭。所述盖板尤其具有一填入开口，通过该填入开口，可以将电解质填入到壳体中。所提出的电池单元的特征在于，所述填入开口利用一封闭塞来封闭，其中，所述封闭塞借助于粘接剂保持在填入开口中并且一密封组件防止了填入到壳体中的电解质与粘接剂接触。
[0009]根据本发明的电池单元的实施方式主要基于下列知识和想法:
在组装电池单元时通常首先将卷绕元件与装配在其中的集电器装配到壳体的还在上部敞开的容器中且之后借助于盖组件严密地封闭容器的开口。在装配盖组件时首先将盖板与容器连接，例如通过焊接。然后通过设置在盖板中的填入开口将电解质填入到容器中，从而电解质可以润湿容纳在容器中的卷绕元件。接下来必须将填入开口严密地密封并且耐受电解质地封闭。
[0010]为此，在传统的电池单元中将一金属球挤压到填入开口上并且与填入开口的边缘焊接。当然焊接过程显示为一耗费的工作程序且尤其会需要昂贵的焊接机器人。此外，在焊接时施加热负载。
[0011 ] 因此提出，在不使用焊接过程的情况下封闭所述填入开口。为此将一合适地成形的封闭塞插入到填入开口中。在所述封闭塞与一邻接的、所述盖板的表面之间在所述填入开口的区域中设置一粘接剂。该粘接剂在其硬化后负责将封闭塞机械地保持在所述填入开口中。该粘接剂在此以如下方式将所述封闭塞牢固地固定在所述填入开口以内，使得即使在电池单元壳体以内的例如高于6000hPa的提高的内压的情况下也不存在所述封闭塞从所述填入开口中松脱的危险。
[0012]但要注意的是，大多数粘接剂被填入到壳体中的电解质化学腐蚀。因此补充设置，所述电池单元具有一附加的密封组件，其防止粘接剂与电解质接触。
[0013]该密封组件可以在此情况下以不同的方式实现。
[0014]为了能够实现在盖板和封闭塞之间的足够稳固的粘接连接，所述盖板在所述填入开口处可以具有一伸入到壳体中的伸出部分并且所述封闭塞被插入到该伸出部分中，其中，所述封闭塞在一壳面的第一部分区域处可以与所述伸出部分的内表面粘接。由此得到了在封闭塞和盖板之间的大面积的粘接。
[0015]为了可靠地防止该粘接受到电解质的腐蚀，所述封闭塞可以在第二部分区域中具有一密封隆起部，该第二部分区域相比于所述壳面的与所述伸出部分的内表面粘接的第一部分区域而言布置得更靠近电池单元的壳体的内部。所述密封隆起部可以例如环形地包围所述封闭塞并且负责所述封闭塞与在所述填入开口的区域中所述盖板的伸出部分的一处于更靠内的区域之间的可靠的密封。
[0016]该密封组件、尤其之前描述的密封隆起部，可以实施有一耐受电解质的弹性体。这种弹性体可以例如含有含氟聚合物。例如由DuPont公司销售的耐受许多电解质的弹性体，尤其产品名称为Viton?，有时具有添加物FKM。
[0017]在一种替选的设计方案中，可以通过如下方式产生一种密封组件，在填入开口的区域中设置在盖板处的伸出部分的下端部以如下方式朝开口的中心弯曲，使得该下端部与所述封闭塞在第二部分区域中接触，该第二部分区域相比于所述壳面的与所述伸出部分的内表面粘接的第一部分区域而言布置得更靠近壳体的内部。所述伸出部分的下端部可以在此例如形成一尖锐的棱边，其紧密地贴靠在容纳在所述伸出部分中的封闭塞的壳面上且由此防止电解质到达布置在其上方的粘接处。
[0018]所述封闭塞可以在其下端部处在所述第二部分区域以下具有一插入斜坡。该插入斜坡可以在所述封闭塞的下端部处形成一向下变细的区域，借助于该区域，在将封闭塞插入到伸出部分中时，可以将伸出部分的向内弯曲的区域逐渐地向外挤压。所述伸出部分的向内弯曲的区域的横截面可以略微小于所述封闭塞在所述第二部分区域中的横截面，因此该向内弯曲的区域可以通过所述插入斜坡而扩展，从而其在机械应力下密封地贴靠在所述封闭塞的壳面上。
[0019]不仅所述填入开口而且所述封闭塞可以具有圆形的横截面，其中，所述封闭塞之后可以至少区域式地圆柱形地构造。由于旋转对称性，这种填入开口和封闭塞可以简单地制造。
[0020]所述封闭塞可以在壳体之外具有一横向地超出所述开口的凸缘部。该凸缘部可以在将封闭塞插入到填入开口中时用作机械止挡，用以防止封闭塞过深地插入到填入开口中或者甚至穿过填入开口移入到电池单元的内部中。
[0021]用于粘接所述封闭塞与所述盖板所使用的粘接剂可以是微囊的粘接剂。这种微囊的粘接剂包括微小的以粘接物质填充的胶囊。微囊的粘接剂可以在安装电池单元之前就已经涂覆到封闭塞和/或盖板处的待粘接的表面上。在将封闭塞配合准确地装入到填入开口中时，微囊被破坏，从而粘接剂被释放且在硬化后将待粘接的表面机械稳固地连接起来。微囊的粘接剂例如也用于防止螺旋连接部的自主的转松。微囊的粘接剂的一个例子以商标Loctite?进行销售。
[0022]所描述的电池单元的可能的特征以及电池单元的部件的设计方案、尤其盖板和封闭塞的设计方案尤其适合于在如下的电池单元中使用，这些电池单元的壳体具有棱柱形的形状。
[0023]要指出的是，根据本发明的电池单元的可能的特征和优点在此参照不同的实施方式进行描述。本领域技术人员理解，单个的特征可以以适当的方式相互组合或替换，以便以这种方式实现其它的实施方式和可能的协同效应。
【附图说明】
[0024]下面参照附图描述本发明的实施方式，其中，说明书和附图不解释为限制本发明。
[0025]图1示出了一锂离子电池单元的分解示图；
图2示出了根据本发明的一种实施方式的用于一电池单元的插入到盖板的填入开口中的封闭塞的横截面；
图3示出了根据本发明的另一种实施方式的用于一电池单元的插入到盖板的填入开口中的封闭塞的横截面；
图4示出了根据本发明的一种实施方式的具有一电池的机动车。
[0026]附图仅是示意性的并且不是按照比例绘制的。相同的附图标记在附图中表示相同的或相同作用的特征。
【具体实施方式】
[0027]图1示出了一常规的锂离子电池单元的分解示图。可见，该电池单元由大量单个的部件组成。这里仅描述针对理解本发明的实施方式所需的构件和它们的特征，对于所述电池单元的其余构件不作描述。
[0028]电池单元I具有至少一个卷绕元件3，其具有一卷绕的堆叠件5，该堆叠件由一以阳极材料覆层的铜箔和一以阴极材料覆层的铝箔以及位于它们之间的塑料膜制成，所述塑料膜用作隔膜。
[0029]为了电接触，所述铜箔和所述铝箔沿着卷绕轴向在相反的方向上略微错开地相互堆叠，从而所述铜箔在一个窄侧并且所述铝箔在对置的窄侧很小地超出所述卷绕元件的相应的边缘。在所述铜箔的超出区域4处焊接一由铜制成的集电器7，