电池的制作方法

本发明涉及二次电池单元或电池，特别地涉及锂离子型电池单元。二次电池单元或电池特别应用于通信设备或膝上型计算机、电动车辆或备用功率系统等各种领域。

背景技术：

电能的储存是一个蓬勃发展的领域，特别是由于例如与基础设施需求、从化石燃料的转变、物联网相关联以及更加普遍地与各种系统组件之间的连接相关联的新市场的开放。二次电池单元通过储存电能适当响应这种需求。

在所使用的不同技术中，锂离子技术越来越多地出现。锂离子型电池例如对于电话或膝上型计算机而且对于电动车辆也是必不可少的。在使用电池的传统工业领域中也越来越多地发现锂离子型电池。锂离子型电池成功的一个原因来自其良好的单位体积能量密度，并且其价格稳步下降。

在这种技术中，通常使用薄铜条作为负电极的支撑件和并且使用薄铝条作为正电极的支撑件。所述条涂覆有包括电化学活性材料的膏，但是所述条的端部在几毫米的部分上面未被涂覆有这种材料。未涂覆部分用于将条焊接至铜(在铜薄条的情况下)的连接件的一端，这样做的作用是从电极收集电流。这种连接件的另一端根据所涉及的电极的极性焊接至电流输出端子、正端子或负端子。

二次电池单元通常包括优选为圆柱形形状的容器，容器由封闭构件在该容器的至少一个端部处封闭。容器包括通过缠绕由分隔部分开的交替的正电极和负电极而获得的电极板组。封闭构件用作电流输出端子。通过中国实用新型公开号cn201243063中获知这种类型的二次电池单元。如中国实用新型公开号cn201243063中所述，通过多个电流收集条的方式实现电极板组与封闭构件之间的连接。

与封闭构件和电极板组之间的一个或多个连接部件的使用相关的问题之一是接触电阻的增加。接触电阻和用于电流通过的小横截面导致了不良的散热性并且导致了电功率损耗。因此，散热性，和单位体积的功率密度以及能量密度(也就是说能密度)不是最佳的。

与封闭构件和电极板组之间的一个或多个连接部件的使用相关的另一个问题在于实现起来变得复杂并且昂贵的组装过程。除了至少一个中间连接部件本身的成本之外，通过首先焊接至封闭构件，并且其次焊接至电极板组进行的中间连接部件的组装增加了制造时间和成本。

技术实现要素：

因此，本发明的一个目的是解决上述特定问题。具体地，本发明的目的是提供一种制造更容易且更廉价并且具有改进的能量性能和散热性的二次电池单元。

本发明提供一种包括容纳电极板组的容器的二次电池单元。电极板组包括交替的正电极和负电极，正电极和负电极围绕电解液浸渍的分隔部。二次电池单元还包括形成用于封闭容器的封闭构件的至少一个电流输出端子。

一种极性的电极的边缘部通过焊接直接连接至封闭构件。

术语电极的“边缘部”指在这些电极的每一个横向端部处处未被涂覆的电极的带，也就是说，负极性端部处未被涂覆的带形成电极板组的阳极，并且因此正极性端部处未涂覆的带形成电极板组的阴极。

在某些实施方式中，二级电池单元还包括以下单独或在技术上可行的所有组合的特征中的一种或多种：

电极的边缘部被压紧并且形成直接焊接至封闭构件的连接底座；

二次电池单元包括具有中心轴线(a)的中空管，电极板组围绕中空管缠绕，并且电极板组的电极的边缘部靠近中空管的一个端部基本均匀地并且以圆形方式围绕轴线(a)分布；

二次电池单元包括具有轴线(a)的中空管，电极板组围绕中空管缠绕，并且封闭构件在其中心处并且在其朝向容器的内部的面上设置有配合到中空管的一个端部中的内部突出部；

内部突出部在容器的封闭构件朝向外的面处形成用于连接的外凹部，以便在朝向另一个二次电池单元的容器的外部的面处，通过与设置在用于封闭另一个二次电池单元的容器的封闭构件的中心处的用于连接的外突出部通过阳-阴类型的配合，允许与另一个二次电池单元的电连接；

用于连接的外凹部被攻丝，以便在朝向另一个二次电池单元的容器的外部的面上，通过旋拧设置在用于封闭另一个二次电池单元的容器的封闭构件的中心处的外部螺纹突出部，来允许阳-阴螺纹螺旋连接类型的配合；

封闭构件在其中心处并且在其朝向容器的外部的面上设置有外连接突出部，以便在朝向这个另一个二次电池单元的容器的外部的面上，通过与设置在用于封闭另一个二次电池单元的容器的封闭构件的中心处的用于连接的外凹部通过阳-阴类型的配合，来允许与另一个二次电池单元的电连接；

用于连接的外突出部具有螺纹，以便在朝向这个另一个二次电池单元的容器的外部的面上，通过旋拧到设置在用于封闭另一个二次电池单元的容器的封闭构件的中心处的用于连接的被攻丝的外凹部中，以允许阳-阴类型的配合；

容器包括电绝缘材料的膜，其中，膜是柔性材料的，膜通过焊接封闭其自身以便形成其内设置有电极板组的柔性壳体；

膜由塑料材料制成，所述塑料材料例如聚酯、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)；

膜由层压材料制成，所述层压材料包括插入在两个塑料薄条例如由聚酯、聚乙烯(pe)、聚丙烯(pp)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)制成的薄条之间的至少金属薄条例如铝薄条；

容器包括电绝缘、刚性或半刚性材料例如塑料材料如聚丙烯(pp)或聚乙烯(pe)的外管；

外管覆盖柔性壳体；

容器的封闭构件卷曲至外管上或卷曲至柔性壳体上；

容器的封闭构件粘合至外管或柔性壳体的内壁或外壁；

容器的封闭构件焊接至外管或柔性壳体的内壁或外壁；

容器包括外部丝状增强件，所述外部丝状增强件优选地由塑料材料制成，所述塑料材料例如玻璃纤维增强的聚酯膜或带，所述外部丝状增强件围绕柔性壳体或外管缠绕；

电极板组为锂离子型；

正电极形成在铝基板上，并且负电极形成在铜基板上；

电极板组是钛酸锂氧化物lto型；

正电极和所述负电极形成在铝基板上。

因此，本发明的电池单元几乎完全基于其芯部包括赋予电池单元最佳能量性能和散热性的缠绕的电化学结构，所述电池单元具有柔性壳体和减小到最小的机械结构。

实际上，二次电池单元的电化学芯与用作用于向用户输出电流的正端子或负端子的封闭构件之间的直接连接限制了电接触电阻。因此，二次电池单元具有接近最大的能量和功率密度和优异的散热性。

此外，二次电池单元的制造需要非常少的机械部件，这降低了二次电池单元的制造成本、重量和体积。

本明的特征和优点将参照附图，通过阅读仅示例并且非限制性的方式给出的以下描述中变得明显。

附图说明

图1是本发明的二次电池单元的第一示例的示意图。

图2是本发明的二次电池单元的第二示例的示意图。

图3是示出了根据本发明形成二次电池单元的正端子或负端子的封闭构件的另一示例的示意图。

图4a是根据本发明的二次电池单元容器的组装的示例的示意图。

图4b是根据本发明的二次电池单元容器的组装的另一示例的示意图。

图5是根据本发明形成二次电池单元的正端子或负端子的封闭构件以及封闭构件与容器的组装的另一示例的示意图。

具体实施方式

在图1所示的示例中可以看到包括容纳在容器1中的电极板组2的二次电池单元。

通过交替的正电极和负电极2来构成电极板组2，交替的正电极和负电极(2)围绕浸渍有电解液的分隔部。

容器1具有两个端部，两个端部中的每个由封闭构件3、4封闭。封闭构件3、4中每一个形成端子3、4，一个端子为正而另一个端子为负。

根据所讨论的电极的极性，电极的边缘部5、6通过优选地由激光执行的焊接直接连接至两个封闭构件3、4中的一个。因此，例如，正电极的边缘部5通过焊接直接连接至形成用于电流输出的正端子的封闭构件3，并且负电极的边缘部6通过焊接直接连接至形成用于电流输出的负端子的封闭构件4。

在用于锂离子型二次电池单元的电极板组2的情况下，正电极形成在铝基板上，并且负电极形成在铜基板上。

替选地，在其中电极板组2的负电极为钛酸锂氧化物(lto)型的锂离子技术的更具体的情况下，用于负电极的条也可以由铝制成，使得正电极像负电极一样形成在铝基板上。这种类型的电极板组2具有极快的充电和放电时间的优点，并且因此具有高电功率的优点。

如上所述，电极的边缘部5、6是在这些电极的横向端部中的每一个处未涂覆的电极的带。在负极性端部处的未涂覆的边缘部带6形成电极板组2的阳极，并且正极性的未涂覆的边缘部带5形成电极板组2的阴极。

图1中示出了在电极板组2的边缘部5、6与封闭构件3、4之间的相应的接触处的点焊点或焊接线17、18、19、20。

这些边缘部5、6优选地根据例如ep1,596,449中所述的那样压紧。然后，这些压紧的边缘部5、6各自形成直接焊接至封闭构件3、4之一的连接底座5、6。

边缘部5、6的压紧有利于这些边缘部5、6与电接触表面的最佳连接。

如图1的示例中所示，电极板组2围绕具有中心轴线(a)的中空管7缠绕。

因此，电极2的边缘部5、6均匀地以圆形方式围绕轴线(a)分布，边缘部5、6中的每一个靠近中空管7的一个端部。

在图1的示例中，圆形封闭构件5、6中的每一个在其中心处在其朝向容器1内部的面上设置有用于插入到中空管7的一端中的突出部8、9。

在这种实施方式中，内突出部8、9在容器1的封闭构件3、4的各自朝向外的表面处是中空的。因此，在内突出部8内部形成优选地被攻丝的外凹部10，并且在内突出部9内部形成也优选地被攻丝的外凹部11。

所述外凹部10、11用于将封闭构件3、4与另一二次电池单元的采用例如图3所示的封闭构件13的形式的封闭构件电连接。这个封闭构件13具有形成在其外表面的中心处优选地具有螺纹的外突出部12，也就是说，在当封闭构件13与容器1(例如图1中的容器)组装来形成另一二次电池单元时，外突出部12在容器朝向外的表面上。

因此，图1的二次电池单元的外凹部10、11通过图3的封闭构件13的外突起与图1的二次电池单元的相应的封闭构件3、4的外凹部10、11中的一个之间的阳-阴类型的配合，可以将二次电池单元与另一设置有例如图3中所示的封闭构件的封闭构件13的二次电池单元进行电连接。

当外凹部10、11被攻丝并且外突起12具有螺纹时，可以通过将外突起12旋拧到外凹部10、11之一中来使上述阳-阴类型配合牢固。

在图1的示例中，容器1包括膜14，通过焊接使膜14自身闭合，以便形成内部设置有电极板组2的柔性壳体14。

图4a和图4b中分别示出了柔性壳体14的封闭的示例。

在图4a的情况下，通过使膜14两个端部的内壁重叠获得焊接部23。这种变型虽然易于实现，但是造成泄漏的风险。

在图4b的情况下，通过使膜14的一个端部的内壁交叠在膜14的另一端部的外壁上获得焊接部24，这在限制泄漏方面更有效。

这种膜14由电绝缘柔性材料制成。膜14可以是例如聚酯(pps、pbt、......)、聚乙烯(pe)、聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)的柔性塑料材料的膜。膜14也可以是由包括插入在塑料薄条之间的一个或多个金属薄条的层压膜材料制成。在这种情况下，金属薄条或多个金属薄条可以是铝薄条，并且塑料薄条可以由在上述塑料材料中的一种制成。

这种膜14的使用可以使二次电池单元的体积最小化，从而通过体积提高能量密度。

如图1中所示，封闭构件3、4各自的边缘例如通过焊接或粘合与柔性壳体14密封地组装。

对于与诸如铝的金属封闭构件3、4的焊接连接，金属封闭构件3、4通过适当的表面处理例如磷阳极氧化来制备。

在图1的变型中，封闭构件3、4的各自的边缘关于容器1向外弯曲，然后，在封闭构件3、4的各自的内表面处，也就是说，在朝向容器1的内部的表面处建立这些边缘与柔性壳体14之间的连接。

在与图1的变型在所有其他方面都相同的图2的变型中，封闭构件3、4的各自的边缘关于容器1向内弯曲，然后，在封闭构件3、4的各自的外表面处，也就是说，在从容器1朝向外的表面处建立这些边缘与柔性壳体14之间的连接。

如图1和图2所示，可以构想覆盖具有由电绝缘材料和刚性材料或半刚性材料(例如，塑料材料如聚丙烯(pp))制成的薄外管15的柔性壳体14。

替选地，这个外管15可以替代柔性壳体14。因此，在图1和图2所示的两个各自的变型中，容器1包括覆盖有外管15的柔性壳体14。但是在另一未示出的变型中，容器1可以包括外管15，而不具有柔性壳体14。

因此，对容器1的柔性壳体材料14和/或外管15使用电绝缘材料，使得由封闭构件3、4形成的相反极性的端子可以具有明显高于现有技术的电化学电池单元的绝缘电压的高的绝缘电压。

在任一情况下，可以通过焊接或粘合，或通过焊接和粘合两者的组合获得封闭构件3、4各自边缘与柔性壳体14或外管15之间的连接。

根据实施方式以及封闭构件3、4的各自的形状，可以在柔性壳体14或外管15的内壁或外壁处进行组装。在图1和图2分别示出的两个示例中，在柔性壳体14的内壁处进行组装。

在图5部分地示出的又一变型中，本领域技术人员可以通过卷曲执行封闭构件或多个封闭构件到容器1上的组装。因此，在这个示例中，封闭构件16围绕柔性壳体14和外管15的端部进行卷曲。然后，靠着柔性壳体14的内壁并且靠着外管15的外壁卷曲。

当然，图5所示的这种实施方式本身可以是子变型的目标，尤其取决于柔性壳体14存在与否，以及外管15存在与否。

本领域技术人员还可以设置绕柔性壳体14或外管15缠绕的外部丝状增强件(附图中未示出)。这种丝状增强件优选地由塑料材料例如用玻璃纤维增强的聚酯纤维制成，丝状增强件可以采用膜或带的形式。

本描述通过示例的方式给出，并不用于限制本发明。

具体地，本发明不限制二次电池单元的形状具有整体圆柱形状。除了圆柱形状以外的形状，可以设想例如电极板组2以管7的中心轴线(a)为中心绕管7缠绕的形状。

而且，本发明不限制对于容器1的各种组件例如膜14、外管15和丝状增强件选择特定塑料材料。