软包电芯和堆叠体的制作方法

1.本发明涉及一种软包电芯，该软包电芯具有正接触凸耳和负接触凸耳，可以藉由该正接触凸耳和该负接触凸耳来与软包电芯进行电接触，并且可以以此方式对所述软包电芯进行充电和放电。软包电芯具有平面设计，并且具有电芯顶侧以及与电芯顶侧相反地定位的电芯底侧。本发明同样涉及一种堆叠体，该堆叠体具有至少两个这种软包电芯。


背景技术：

2.例如从ep 3 588 614 a1中已知这种软包电芯。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种软包电芯、一种具有至少两个软包电芯的堆叠体、以及一种用于产生具有多个软包电芯的堆叠体的方法，该方法有助于简单且可靠的接触连接。
4.对于软包电芯，该目的的实现在于，正接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，反之亦然，正接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层。
5.本发明包括以下发现：软包电芯在批量生产过程中难以处理，这是因为软包电芯的接触凸耳通常靠近彼此定位，以及如果处理这些软包电芯不仔细，软包电芯可能短路。此外，已经发现，由于软包电芯的构造，软包电芯先前无法进行电阻焊接——或者至少可能会比较困难地进行电阻焊接以实现电接触的目的。在电池组或具有软包电芯的堆叠体的批量生产过程中，这导致进行单个软包电芯的电接触连接的自动化设施的技术和财务支出的水平较高。
6.在特别优选的改进方案中，绝缘涂层由陶瓷构成或包括陶瓷。导电涂层可以由锡合金构成或包括锡合金。已经发现有利的是，导电涂层特别是以含锡焊膏的形式施加。当接触凸耳熔接或焊接时，焊膏的焊剂成分通常会蒸发。
7.已经发现有利的是，正接触凸耳由铝构成或包括铝。负接触凸耳可以由镍构成或包括镍。在进一步的优选改进方案中，导电涂层由与接触凸耳的材料不同的材料构成。已经发现有利的是，绝缘涂层由与接触凸耳的材料不同的材料构成。
8.在进一步的优选改进方案中，导电涂层设置在自粘式载体材料上，该自粘式载体材料优选地施加至或将要施加至接触凸耳。绝缘涂层可以设置在自粘式载体材料上，其中，自粘式载体材料优选地施加至或将要施加至接触凸耳。
9.已经发现有利的是，正接触凸耳和负接触凸耳各自是平坦的，并且设计成藉由挤压和/或藉由焊接进行接触连接。在进一步的优选改进方案中，电芯顶侧和/或电芯底侧具有基本上平坦的设计。
10.在进一步的优选改进方案中，导电涂层的电导率至少为10e6 s/m。已经发现有利的是，绝缘涂层的电导率小于10e-8s/m。
11.对于堆叠体，该目的的实现在于，这两个软包电芯中的第一软包电芯、特别是仅第一软包电芯的形成方式为使得正接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，或者正接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层，并且其中，这两个软包电芯的互补的接触凸耳分别重叠。已经发现有利的是，互补的接触凸耳在堆叠方向上重叠。在特别优选的改进方案中，互补的接触凸耳在堆叠方向上重合。互补的接触凸耳旨在被理解为特别意指成对的第一类型的软包电芯的正接触凸耳与第二类型的软包电芯的负接触凸耳，和/或成对的第一类型的软包电芯的负接触凸耳与第二类型的软包电芯的正接触凸耳。在进一步的优选改进方案中，提供并且交替地堆叠了多个第一软包电芯和第二软包电芯。在本技术的背景下，第一软包电芯旨在被理解为特别意指第一类型的软包电芯。在本技术的背景下，第二软包电芯旨在被理解为特别意指第二类型的软包电芯。已经发现有利的是，根据参考软包电芯所描述的特征形成第一软包电芯。
12.在特别优选的改进方案中，软包电芯经由它们相应的连接元件彼此电接触连接。相邻的软包电芯优选地彼此串联地电连接。以此方式电互连的软包电芯的多个堆叠体可以并联地电连接(例如，作为电池组的一部分)，以便用于向手持式电动动力工具供电。
13.对于堆叠体，该目的通过包括以下步骤的方法实现：-提供多个软包电芯，其中，软包电芯各自配备有正接触凸耳和负接触凸耳，可以藉由该正接触凸耳和该负接触凸耳来与软包电芯进行电接触，并且可以以此方式对所述软包电芯进行充电和放电，其中，软包电芯具有平面设计，并且具有电芯顶侧以及与该电芯顶侧相反地定位的电芯底侧，-对软包电芯的子集、优选地对一半软包电芯实施涂覆过程，其方式为使得正接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，或者正接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层，其中，以此方式涂覆的软包电芯限定第一类型，并且剩余的软包电芯形成第二类型，-通过交替地堆叠第一类型和第二类型的软包电芯来组装堆叠体，其中，软包电芯的互补的接触凸耳分别重叠。
14.已经发现有利的是，在组装堆叠体的步骤之前实施涂覆过程。作为替代方案，可以在组装堆叠体的步骤之后实施涂覆过程。在此替代方案中，已经发现有利的是，涂覆过程涉及施加自粘式载体材料，在该自粘式载体材料上分别设置了导电涂层和/或绝缘涂层。
15.在特别优选的改进方案中，堆叠体通过挤压和/或通过熔接而电接触连接。
16.进一步的优点将从以下对附图的描述中变得明显。在附图中展示了本发明的多种示例性实施例。附图、说明书以及权利要求包含许多组合的特征。本领域技术人员也会方便地单独考虑这些特征并将它们组合来形成有用的进一步组合。
附图说明
17.在附图中，相同和相似的部件由相同的附图标记表示。在附图中：
18.图1示出了现有技术的软包电芯；
19.图2示出了根据本发明的软包电芯的第一优选示例性实施例；
20.图3示出了根据本发明的堆叠体的第一优选示例性实施例；以及
21.图4示出了根据本发明的方法的第一优选示例性实施例。
具体实施方式
22.图1中展示了现有技术的软包电芯200。软包电芯200配备有正接触凸耳210和负接触凸耳220，可以藉由该正接触凸耳和该负接触凸耳来与软包电芯200进行电接触，并且可以以此方式对所述软包电芯进行充电和放电。软包电芯200具有平面设计，并且具有电芯顶侧240以及与电芯顶侧210相反地定位的电芯底侧260。
23.图2展示了根据本发明的软包电芯100的优选示例性实施例。软包电芯100配备有正接触凸耳110和负接触凸耳120，可以藉由该正接触凸耳和该负接触凸耳来与软包电芯100进行电接触，并且可以以此方式对所述软包电芯进行充电和放电。在此，例如，正接触凸耳110由铝构成。例如，负接触凸耳120由镍构成。软包电芯的电芯顶侧140和电芯底侧160基本上是平坦的。
24.软包电芯100的电芯顶侧140被理解为特别意指当在软包电芯100的端侧处看并且当正接触凸耳110位于负接触凸耳120的左边时，在堆叠方向sr上处于顶部的软包电芯100的平坦侧。软包电芯100的电芯底侧140被理解为特别意指当在软包电芯100的端侧处看并且当正接触凸耳110位于负接触凸耳120的左边时，在堆叠方向sr上处于底部的软包电芯100的平坦侧。这分别是图2的下面的视图b-b中的情况。
25.如从图2中可以获悉的，正接触凸耳110在电芯顶侧140上具有导电涂层115，该导电涂层例如以含锡焊膏的形式提供。正接触凸耳110在电芯底侧160上具有绝缘涂层117，该绝缘涂层例如以陶瓷的形式提供。负接触凸耳120在电芯顶侧140上配备有呈陶瓷的形式的绝缘涂层127。负接触凸耳120在电芯底侧160上具有呈含锡焊膏的形式的导电涂层125。涂层115、117、125、127基本上完全覆盖接触凸耳110、120的相应的表面。
26.正接触凸耳110的绝缘涂层117和负接触凸耳120的绝缘涂层127例如由相同的材料构成。正接触凸耳110的导电涂层115和负接触凸耳120的导电涂层125例如由相同的材料构成。这两种情况都不是一定的。
27.在替代示例性实施例中(在此未示出)，原则上可以以另外的方式涂覆接触凸耳，即其方式为使得正接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层。已经发现有利的是，成批地(或在堆叠体的情况下)保留最初选择的涂层替代方案。
28.图2的软包电芯100为堆叠体500进行简单且可靠的接触连接创造了基础，这将在下面参考图3更详细地进行解释。在此，图3a示出了处于组装状态下(即，电接触连接之前)的堆叠体500。图3b中展示了电接触连接的堆叠体500。
29.堆叠体500例如具有在堆叠方向sr上堆叠的六个软包电芯100、200。三个软包电芯100是第一类型的，即，正接触凸耳110在电芯顶侧上具有导电涂层115且在电芯底侧上具有绝缘涂层117，并且负接触凸耳120在电芯顶侧上具有绝缘涂层127且在电芯底侧上具有导电涂层125。第一类型的三个软包电芯100对应于图2的示例性实施例。图1中示出了第二类
型的三个软包电芯200，即，它们对应于现有技术的软包电芯。换言之，在此，例如在总共六个软包电芯中，一半是第一类型的并且另一半是第二类型的。根据图2的示例性实施例，仅显露了第一类型的软包电芯100。
30.第一类型的软包电芯100和第二类型的软包电芯200分别交替地堆叠，如在所示的示例性实施例中在堆叠方向sr上(即，从底部到顶部)所观察到的：第一类型的软包电芯100、第二类型的软包电芯200、第一类型的软包电芯100等。在此，第二类型的软包电芯200相对于堆叠方向sr旋转了180度，使得第一类型的软包电芯100的正接触凸耳110在堆叠方向上与第二类型的软包电芯200的负接触凸耳220重叠、特别是重合。第一类型的软包电芯100的负接触凸耳120在堆叠方向上与第二类型的软包电芯200的正接触凸耳210重叠。在图3的示例性实施例中，第一类型的软包电芯100的负接触凸耳120与第二类型的软包电芯200的正接触凸耳210重合。
31.图3b中展示了电接触连接的堆叠体500。例如，电接触连接可以藉由在堆叠方向sr上的挤压和/或藉由焊接来执行。出于实例的原因，图3b中没有展示软包电芯的轮廓。同样应该指出的是，如果导电涂层例如以焊膏的形式提供，则导电涂层115的层厚度通常在焊接过程中减小。由于第一类型的软包电芯和第二类型的软包电芯交替地堆叠，其中，第二类型的软包电芯相对于堆叠方向sr旋转180度，在堆叠体500中产生了串联的电连接。电流i的最终流动(物理电流方向)由方向箭头指示。在此，水平方向的箭头指示相应的软包电芯内的电流，并且竖直方向的箭头指示各个相邻电芯的接触凸耳之间的电流。
32.最后，图4示出了根据本发明的、用于产生具有多个软包电芯的堆叠体的方法的第一优选示例性实施例。例如，可以通过这种方法获得图3b中所展示的堆叠体500。
33.在第一步骤s1中，提供了多个软包电芯，其中，软包电芯各自配备有正接触凸耳和负接触凸耳，可以藉由该正接触凸耳和该负接触凸耳来与软包电芯进行电接触，并且可以以此方式对所述软包电芯进行充电和放电。软包电芯具有平面设计，并且具有电芯顶侧以及与电芯顶侧相反地定位的电芯底侧。
34.在随后的步骤s2中，一半的软包电芯经受涂覆过程，其方式为使得正接触凸耳在电芯顶侧上具有导电涂层且在电芯底侧上具有绝缘涂层，并且负接触凸耳在电芯顶侧上具有绝缘涂层且在电芯底侧上具有导电涂层。以此方式获得的软包电芯限定了第一类型(参见图2)。剩余的软包电芯(相应的接触凸耳没有被额外地涂覆)限定了第二类型(参见图1)。
35.在随后的步骤s3中，堆叠体通过交替地堆叠第一类型和第二类型软包电芯组装，其中，软包电芯的互补的接触凸耳各堆叠方向上自在重合(参见图3a)。
36.在随后的步骤s4中，堆叠体通过挤压(在堆叠方向上施加压力)和焊接(热感应)而电接触连接。例如，在步骤4结束时，存在图3b所展示的堆叠体。附图标记清单100 软包电芯110 正接触凸耳115 导电涂层117 绝缘涂层120 负接触凸耳125 导电涂层
127 绝缘涂层140 电芯顶侧160 电芯底侧200 现有技术的软包电芯210 正接触凸耳220 负接触凸耳240 电芯顶侧260 电芯底侧i 电流sr 堆叠方向s1.s4方法步骤