具有构件加强部和馈通部的构件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有构件厚度和至少一个馈通孔的构件，以及特别是用于电存储 装置、尤其是电池或电容器的具有根据本发明构件的壳体，以及涉及具有这种壳体的存储 装置。
【背景技术】
[0002] 如果这样的构件是例如存储装置、例如电池和/或电容器的壳体的一部分，在将 导体、特别是金属销引入到由例如铝这样的轻金属构成的基体中时需要严密密封的馈通 部。电池可以是例如铅酸电池、镍镉电池或镍金属电池这样的传统能源。作为在本发明的 意义中的电池可理解成在其放电之后被处理和/或回收的一次性电池和蓄电池。
[0003] 锂离子电池已知多年。在此方面，例如参考"Handbook of Batteries，编者David Linden，第二版，McGrawHill 1995,第 36 和 39 章"。
[0004] 特别是针对电池和/或电容器在汽车环境中的应用必须解决许多问题，如耐腐蚀 性、抗事故能力或抗振性能。此外需要确保电池长期处于严密的密封状态下。例如在电池 电极或者说电池电极馈通部的区域中的泄漏、电池短路或导致电池寿命减少的温度变化会 妨碍该紧密性。尤其是还应该避免湿气进入到蓄电池单电池（Batteriezelle)中。
[0005] 为了保证在事故时的更好的耐受性，DE101055877A1提供了一种用于锂离子电池 的壳体，其中，该壳体包括在两侧敞开并且可以闭合的金属外罩。电接头通过塑料而绝缘。 塑料绝缘的缺点是受限的耐热性和在整个使用寿命上的不可靠的密封。
[0006] 被引入到轻金属中的用于存储装置、例如电池的馈通部在许多文献中进行了描 述。因此例如在 W02012/110242A1、TO2012/110246A1、TO2012/110247A1、TO2012/110245A1 和特别是W02012/1102444A1中的公开内容完全地包括在本申请中。
[0007] DE102011103976A1同样示出一种特别穿过壳体构件的馈通部，其中给出基体的厚 度，但是没有给出玻璃材料外部尺寸与加强部材料外部尺寸的比例。
[0008] DE4413808B4示出一种电化学单电池以及这种单电池的制造。电化学单电池包括 活性的阳极材料和活性的阴极材料以及保持架。构造为钮扣式电池的电化学单电池的尺寸 未给出。
[0009] 例如在W02012/110244A1中所描述的馈通部的缺点是，基体通常具有与插入玻璃 长度相等的厚度。由此壳体构件具有相对高的重量和过小的内部结构空间，使得蓄电池单 电池的体积减小。
[0010] 如果想制造壳体构件，那么需要由实心材料切削加工来制造加厚部。另一问题是 由于没有足够的预应力而不能实现严密的密封性，根据本发明，通过根据权利要求1的构 件解决了提供尽可能薄的且轻的构件的问题与所需的严密密封性的结合。
【发明内容】
[0011] 严密的密封性理解成压差为Ibar时氦泄漏率〈1 · 10 smbar · Is \优选地 〈1 · 10 8mbar · Is 1O
[0012] 严密的密封性确保电存储装置、特别是电池的使用寿命明显增加。即使在穿过玻 璃材料或玻璃陶瓷材料的销状导体由于高的电流和/或在短路时暂时剧烈加热的情况下 也确保严密的密封性。特别是严密的密封性避免湿气可进入蓄电池单电池中。
[0013] 根据本发明的具有构件厚度（BD)和至少一个馈通孔的构件在馈通孔的区域中具 有带有构件馈通孔厚度（BDD)的加强部，导体、特别是大致呈销状的导体在具有玻璃材料 外部尺寸（GA)和插入玻璃长度（EL)的玻璃材料或玻璃陶瓷材料中穿过馈通孔，其中，构件 馈通孔厚度（BDD)大于构件厚度（BD)。加强部具有加强部材料外部尺寸（VA)。根据本发 明发现，为了满足上述条件，玻璃材料外部尺寸（GA)与加强部材料外部尺寸（VA)的比大于 等于1比1.2, 即、GA/VA彡1/1. 2。特别优选地，比GA/VA在1/1. 2至1/2. 2的范围中。具 体来说，这些条件意味着，在圆柱形的玻璃材料和圆形的加强环的情况下圆柱形的外部直 径与加强环的比大于等于1比1. 2,特别是在1/1. 2至1/2. 2的范围中。通过选择比GA/VA 令人惊奇地实现了，可在馈通孔的区域中将足够的压力施加到玻璃材料上，由此提供了严 密的密封性。此外，通过加强部在其材料的外部尺寸中的宽度将用于严密的密封性所需的 压缩施加到玻璃上，这同样有助于严密的密封性。
[0014] 根据本发明的设计方案的优点是，可为构件使用非常薄的并因此减轻重量的材 料。于是，这尤其在构件用作壳体、例如存储装置的壳体、例如电池壳体、尤其是电池罩或电 容器、尤其是电容器罩的一部分时是有利的。通过根据本发明的借助于其外部尺寸明显大 于基本呈圆柱形的玻璃材料的加强环的设计方案令人惊奇地实现了，在馈通孔的区域中可 将足够的压力施加到玻璃材料上，由此如前所述，存在有严密的密封性。此外，由此提供了 在馈通部的区域中的足够强度。
[0015] 在加强部的区域中的构件通道厚度基本上相当于（entspricht)插入玻璃长度 (EL)，以确保严密密封的馈通部。由此可实现玻璃化的阳极或阴极的较高的机械强度。
[0016] 在本发明的第一设计方案中可规定，构件是非常薄的、具有构件厚度（BD)的例如 形成壳体盖的基体并且具有加强构件厚度（VD)的分开的加强构件布置在输入孔的区域 中，由此构件的厚度、即构件厚度（BD)和加强构件厚度（VD)相加得到构件馈通孔（BDD)。
[0017] 替换分开的、可布置在馈通孔的区域中的在构件馈通孔的区域中、例如作为在基 体下方的环的构件，可规定，具有构件厚度（BD)的基体和加强构件被组合成单一的构件， 其中，在构件馈通孔的区域中提供构件馈通孔厚度（BDD)。这例如可由此实现，即，在馈通孔 的区域中拉深非常薄的基体。为了在加强部的区域中形成所需的较大的尺寸，在拉深之后 镦锻基体。
[0018] 在本发明的另一变型方案中，具有构件厚度（BD)的基体和加强构件还是单一的 构件，其中，在构件馈通孔的区域中提供构件馈通孔厚度（BDD)。这在另一变型方案中由此 实现，即，在馈通孔的区域中弯曲非常薄的基体、特别是由板件来拉深并且随后折叠。
[0019] 于是加强部的宽度大于基体的厚度。
[0020] 如上所述，通过在加强部的材料的外部尺寸方面使加强部的宽度大于玻璃材料的 外部尺寸的1. 2倍，由此可将为严密的密封性所需的压缩施加到玻璃上，由此提供了严密 密封的馈通部。
[0021] 为了实现充分的严密的密封性，使插入玻璃长度大于I. 5mm，特别是在I. 5mm至 8mm的范围中时还是特别有利的。
[0022] 特别优选地，薄的构件具有足够的稳定性并且在变形时通过随后的回缩也还表现 为足够的加强部，其至少在插入玻璃长度的范围内、优选至少是插入玻璃长度加2_，特别 优选3. 5謹至10mnin
[0023] 特别优选的是，作为用于构件、特别是基体、以及加强构件的材料使用具有<5kg/ dm3的比重和/或在350°C至800°C的范围中的熔点和/或在5 · 10 6S/m至50 · 106S/m的范 围中的电导率和/或在18· 106/K至30· 106/K的范围中的膨胀系数a (20°C至300°C) 的轻金属。
[0024] 特别优选的是，用于轻金属的材料是铝、铝合金、镁、镁合金或其他金属和如不锈 钢这样的合金。特别优选地，根据本发明的构件是壳体、特别是用于电存储装置的壳体的罩 构件，其中，存储装置可以是例如电池或电容器。
[0025] 本发明除了壳体以外还提供一种具有这种构件的存储装置，特别是电池或电容 器，所述构件至少作为罩构件，馈通部穿过该罩构件。
【附图说明】
[0026] 下面应根据附图详细描述本发明。
[0027] 其中：
[0028] 图1示出了本发明的具有分开的加强构件的第一实施方式；
[0029] 图2示出了本发明的具有带有加强区段的一体式构件的第二设计方案；
[0030] 图3示出了本发明的具有带有加强区段的一体式构件的第三设计方案。
【具体实施方式】
[0031] 图1示出了根据本发明的具有两个馈通孔3. 1、3. 2的构件1。优选地，馈通孔 (Durchfiihruiigsdffiiungen)具有优选围绕轴线5.1或者5. 2的筒形状，例如圆形或椭 圆形状。
[0032] 导体7. 1、7. 2在此以销钉的形状在玻璃材料9. 1、9. 2中穿过馈通孔3. 1、3. 2。
[0033] 构件的厚度为BD，构件馈通孔厚度为BDD并且分开的加强构件10. 1、10. 2的厚度 是VD。
[0034] 如从图1中得知，构件馈通孔厚度BDD等于DD加 VD。
[0035] 玻璃材料9. 1、9. 2的玻璃材料外部尺寸为GA，在优选为圆形或椭圆形的玻璃材料 中该玻璃材料外部尺寸相当于玻璃栓塞的直径。
[0036] 分开的、优选同样实施为圆形或环形的加强构件的加强材料的外部尺寸VA为玻 璃材料外部尺寸GA的1. 2倍，即在环形或圆