用于制造电池单池的方法和系统与流程

本发明涉及按照独立权利要求的前序部分所述的、用于制造电池单池的方法和系统。

背景技术：

US 2013/0065111 A1示出了用于改进地将电解质分布在二次电池中的设备和方法。在此，使二次电池振荡并且围绕其中轴线旋转。

在US 2013/0244095 A1中示出了一种用于借助于离心力使二次电池脱气的方法。

电池系统不仅用在静止的应用情况、例如风力发电设施或太阳能系统，而且也用在机动车、例如混合动力车或电动车中或者用在电子仪器、例如笔记本电脑或移动电话中。

技术实现要素：

本发明涉及一种用于制造电池单池的方法，其中电池单池具有电极装置和壳体，壳体具有开口，所述方法具有在时间上彼此相继的方法步骤：

-其中借助于所述开口用电解质来填充电池单池；

-其中在第一转动步骤中使电池单池围绕转动轴线旋转、特别是旋转超过360°。

本发明的核心在于，将电解质加入到壳体中并且为了用电解质来润湿电极装置而使电池单池旋转。

本发明的背景是，离心力通过旋转来作用在电解质上。这种离心力将电解质压向壳体的底部区段。毛细力使电解质挤入到所述电极装置中并对其进行润滑。

因此，与未旋转的电池单池相比，根据本发明致使经改进的、用电解质润湿电极装置的结果。

有利地在此没有将压力施加到壳体上，压力可能会使壳体变形。由此，与借助于压力将电解质加入其中的电池单池相比，壳体能够实施得更薄并且更轻。

本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

按照一种有利的设计方案，在第二转动步骤中，与用电解质来填充的方法步骤相比，使电池单池转动160°至200°、特别是180°并且随后受支承。在此，有利的是，由于朝着和在填充时相反的方向起作用的重力，电解质朝着和在填充时相反的方向流动。在支承期间毛细力作用于电解质，所述毛细力致使电解质挤入到电极装置中并且致使电解质在所述电极装置的与开口相邻的区域中润湿所述电极装置。

在支承时，电解质有利地沿着重力方向流向所述开口。因此，电极装置的被润湿的区域被扩大，因为电解质朝着和在填充时相反的方向流动。

此外，有利的是，在第二转动步骤之前，壳体的开口用封闭器件、特别是塞子或金属带来液密地封闭、特别是以能松开的方式来封闭。由此防止电解质在第二转动步骤期间从壳体中溅出和/或在支承期间从壳体中流出。

优选在支承之后将封闭器件从壳体移走并且将多余的电解质从电池单池中排出。多余的电解质又能够用于制造另外的电池单池。

此外，有利的是，随后将电池单池密封、特别是借助于压力补偿阀来密封。由此，压力补偿阀在转动步骤之后才与电池单池连接。因此，能够避免在其中一转动步骤期间压力补偿阀无意地松开。此外，压力补偿阀在开始运转时没有因电池单池的制造过程而被损坏。

有利地在第二转动步骤之前将另外的电解质填注到电池单池中。因此，在该方法期间能够实现电解质的有针对性的计量。多余的电解质的量能够减少。

此外，有利的是，在第一转动步骤中，所述开口未被封闭。由此，能够在第一转动步骤期间在壳体的内部实现压力补偿。在激活电池单池的期间所产生的气体能够通过开口来逸出，从而能够防止电池单池的爆炸。由此，电池能够紧凑地实施，因为没有在壳体中为这些气体设置额外的空间。能够节省用于电池单池的打开和脱气的额外的步骤。

根据本发明，电解质在填充电池单池时从开口沿着重力方向流到壳体中。在此，有利的是，电解质在正常压力下流到壳体中。因此，电池单池的壳体的压力负荷低。所述壳体能够实施得紧凑而轻便。

优选将转动轴线与电池单池间隔开。在此，保持器件能够布置在电池单池与围绕转动轴线旋转的轴之间，以用于将电池单池与所述轴连接起来。多个电池单池能够有利地同时围绕转动轴线旋转。

此外，有利的是，所述壳体的具有开口的表面具有壳体与转动轴线的最短的间距。所述开口在此有利地布置在电池单池的转动中心中，使得电解质借助于离心力运动离开所述开口。因此，能够避免电解质从电池单池中逸出。

优选所述表面至少部分地接触转动轴线。因此，借助于离心力使电解质运动离开所述开口。能够避免电解质从电池单池中逸出。

此外，有利的是，转动轴线横向于重力方向来定向。因此，电池单池在第一转动步骤期间围绕其宽度轴线来实施翻转（Ueberschlag）。重力暂时朝着和离心力相同的方向起作用，使得重力和离心力暂时相互增强。

按照另一种有利的实施方式，在第一转动步骤期间使电池单池沿着相对于转动轴线的横向方向偏转。电池单池有利地以能枢转的方式与围绕着转动轴线旋转的轴连接。如果转动轴线平行于重力方向来定向，离心力就横向于重力方向起作用并且使电池单池偏转。电池单池有利地在开口的区域中以能枢转的方式与所述轴连接，使得电池单池基本上围绕着所述开口偏转。

本发明涉及一种用于制造电池单池的系统，特别借助于如前面所描述的那样的方法或者根据与所述方法相关的权利要求中任一项来制造。

本发明的核心在于，所述系统具有电池单池和保持器件，其中电池单池能够借助于保持器件与转动马达的以能转动的方式受支承的轴连接。

本发明的背景是，电池单池能够通过简单的方式方法以能松开的方式与所述以能转动的方式受支承的轴连接。

根据本发明，借助于转动、特别是超过360°的转动，能够将布置在电池单池中的电解质均匀地分布在电池单池的电极装置中。

本发明的另外的有利的实施方式是从属权利要求的主题。

此外，有利的是，电池单池具有壳体，所述壳体拥有环绕的槽，其中保持器件具有掏空部，其中壳体和保持器件能够借助于槽和掏空部连接。壳体和保持器件能够有利地形状配合地彼此连接。

优选将所述槽实施为阶梯状，其中壳体朝向壳体的侧面阶梯状地变细，其中保持器件具有空腔，电池单池至少部分地被接收在该空腔中。在此，有利的是，保持器件保持并且保护着电池单池，因为保持器件至少部分地包围着电池单池。

所述掏空部和槽有利地具有相同的横截面。因此，保持器件和壳体能够彼此插接连接，方法是：将所述壳体的阶梯状地变细的端部区域插入到保持器件的掏空部中。

按照另一种有利的实施方式，壳体具有环绕的凸起，其中保持器件能够借助于凸起与壳体卡夹连接，其中保持器件能弹性变形。在此有利的是，保持器件能够沿着相对于在旋转期间出现的离心力的横向方向弹性变形。因此，壳体能够以可靠且能松开的方式与保持器件连接。

附图说明

在以下段落中借助于实施例对本发明进行解释，从所述实施例中能够得出另外的独创性的特征，但是本发明在其范围中不限于所述特征。所述实施例在附图中示出。

其中：

图1示出了电池单池1的在按本发明的方法的第一方法步骤中的示意图；

图2示出了电池单池1的在按本发明的方法的第二方法步骤中的示意图；

图3示出了电池单池1的在按本发明的方法的第三方法步骤中的示意图；

图4示出了电池单池31的第一种实施方式；

图5示出了电池单池31的第一种实施方式，其与保持器件40的第一种实施方式结合，

图6示出了电池单池51的第二种实施方式；并且

图7示出了电池单池51的第二种实施方式，其与保持器件60的第二种实施方式结合。

具体实施方式

在图1中以剖视图示出了电池单池1。电池单池1具有壳体2和电极装置3。电极装置3布置在壳体2的内部。在这种情况下，电极装置3至少部分地与壳体2间隔开地布置，使得第一空间区域9布置在壳体2和电极装置3之间。优选使第一空间区域9完全包围电极装置3。

在这种情况下，“电池单池”比如是指能再充电的电池的能再充电的单池、特别是电化学的电池单池。电池单池能够实施成锂基电池单池、特别是锂离子电池单池。作为替代方案，电池单池实施成锂聚合物电池单池或镍金属氢化物电池单池或铅酸电池单池或锂-空气电池单池或锂-硫电池单池。

壳体2具有开口6。壳体2的开口6能够与电解质槽的阀5连接。因此，能够借助于开口6和阀5用电解质7来填充壳体2。

在按本发明的方法的第一方法步骤中，电池单池1沿着重力方向如此布置，使得壳体2的开口6布置在壳体2的最高点处。因此，在第一方法步骤中通过开口6注入的电解质7沿着重力方向流到壳体2中。在这种情况下，电解质7沿着第一空间区域9流动并且润湿电极装置3的与第一空间区域9邻接的第一区段4'。电解质7积聚在壳体2的底部区段10上，其中底部区段10是壳体2的、沿着重力方向与开口6间隔开最远的区段。电解质7的填充水平8在此在壳体2的壁上最高并且朝壳体2的中心减小。由此，电极装置3具有第二区段4，所述第二区段用比第一区段4'少的电解质7进行了润湿。在第一方法步骤中，第二区段4离壳体2的底部区段10比离所述开口6更远地间隔开。

“重力方向”在此是下述方向，重力沿着该方向起作用。

图2示出了电池单池1，其以能够围绕转动轴线12转动地支承的方式来布置。转动轴线12横向于重力方向来定向。开口6和转动轴线12之间的间距是壳体2与转动轴线12之间的最短的间距。优选地，开口6在壳体2的表面中平行于转动轴线12来延伸，特别是其中转动轴线12接触开口6。

在按本发明的方法的第二方法步骤中，在第一转动步骤中使电池单池1围绕转动轴线12旋转、特别是旋转多圈、特别是以固定频率旋转。在此离心力13作用到电解质7上，电解质7横向于转动轴线12来定向。离心力13将壳体2中的电解质7压向底部区段10。毛细力11横向于离心力13从壳体2的壁作用到电极装置3中。由此电极装置3的第一区段4'从底部区段10朝着与离心力13相反的方向扩大。电极装置3的第二区段4缩小，其中第二区段4的重心朝向开口6移动。优选地，电池单池1在第一转动步骤期间未被封闭。

优选在第二方法步骤之后，电池单池1重新与阀5连接并且用另外的电解质7来填充。

在图3中示出了电池单池1，其开口6借助于封闭器件20、特别是能松开的封闭器件、优选是塞子或金属带来封闭，并且在第三方法步骤中，在第二转动步骤中使所述电池单池1转动160°至200°、优选180°、特别是头朝前并且随后受支承。在第二转动步骤之后，底部区段10是壳体的沿着重力方向最高的区域。因此，重力从底部区段10朝开口6定向。由此电解质7流向开口6。毛细力21克服重力来起作用。从开口6朝底部区段10用电解质7来润湿电极装置3。因此，电极装置3的第一区段4'被扩大。

优选在第三方法步骤之后移走封闭器件20并且将多余的电解质7从电池单池1中排出。随后将电池单池1封上、特别是借助于压力补偿阀来封上。

在另一种未示出的实施例中，电池单池以能枢转的方式与能够围绕转动轴线转动的轴连接。能转动的轴的转动轴线平行于重力方向来定向。在第一转动步骤期间，电池单池通过横向于重力方向的离心力而发生偏转。

图4示出了按本发明的用于制造电池单池的系统的电池单池31的第一种实施例。电池单池31的第一种实施例具有壳体32。壳体32基本上实施成柱形或长方体形并且具有至少一个沿着周边方向环绕的槽30、33。在此，槽30、33布置在壳体32的端部区域处。优选地，壳体32具有两个布置在壳体32的两个彼此对置的端部区域上的槽30、33。

优选地，相应的槽30、33实施成壳体32中的阶梯。在此，壳体32的直径或边长阶梯状地朝向壳体32的端部变细。

图5中示出了按本发明的用于制造电池单池的系统的保持器件40的第一种实施例。保持器件40实施成空心柱或空心长方体并且在侧面上具有掏空部41。在此，有利地如此设计掏空部41的尺寸，使得电池单池31的壳体32能够被插入到掏空部41中，直至所述槽30、33的阶梯。因此，壳体32能够形状配合地与保持器件40连接。

保持器件40的、与掏空部41对置的侧面实施成敞开的。通过保持器件40的这个侧面，电池单池31能够插入到保持器件40中。

借助于保持器件40，电池单池31能够与转动马达的、以能转动的方式受支承的轴连接。在此，轴的转动轴线与电池单池31的重心间隔开地布置、特别是与电池单池31间隔开地布置。作为替代方案，所述转动轴线接触壳体32的侧面。

两个或更多个电池单池31有利地能够与所述轴连接，其中所述转动轴线沿着相对于该转动轴线的横向方向布置在电池单池31之间。

图6示出了按本发明的用于制造电池单池的系统的电池单池51的第二种实施例。电池单池51的第二种实施例具有壳体52。壳体52基本上实施成柱形或长方体形并且具有沿着周边方向环绕的槽50。在此，槽50布置在壳体52的端部区域处。在此，槽50与壳体52的端部区域的侧面间隔开地布置。槽50与侧面之间的间距小于壳体52的最小的边长。在槽50和壳体的侧面之间布置有凸起53。

图7中示出了按本发明的用于制造电池单池的系统的保持器件60的第二种实施例。保持器件60实施成空心柱或空心长方体并且在侧面上具有掏空部61。在此，有利地如此设计掏空部61的尺寸，使得电池单池51的壳体32能够以槽50插入到掏空部61中。因此，壳体52能够与保持器件60形状配合地连接。

优选地，保持器件60实施成能弹性地变形，使得壳体52能够夹入到保持器件60中。在此使保持器件60弹性变形，以用于将其引导经过凸起53并且然后夹入到槽50中。

借助于保持器件60，电池单池51能够与转动马达的以转动的方式受支承的轴连接。在此，轴的转动轴线与电池单池51的重心间隔开地布置、特别是与电池单池51间隔开地布置。作为替代方案，转动轴线接触壳体52的侧面。

两个或更多个电池单池51有利地能够与所述轴连接，其中所述转动轴线沿着相对于转动轴线的横向方向布置在电池单池51之间。