电池单体和用于制造电池单体的方法与流程

本发明涉及一种电池单体和一种用于制造电池单体的方法。

背景技术：

1、在电池单体的领域，尤其是在锂离子电池单体的领域，尤其是已知圆柱形的、棱柱形的以及口袋形的电池单体。

2、在圆柱形的电池单体中，在圆柱形的壳体中可以尤其是安装卷绕的电极。在此，电极端部可以与导电的、通常也称为“电流导出器”的接片连接，通过这些接片能够建立与单体外部的电连接，使得电池单体的电压能够从外部获得。在此，相应的接片建立相同极性的电极的电连接，使得相应的极性能够从电池单体之外在接片上获得。在此尤其是已知，与第一极性的电极电连接的电流导出器可以与壳体盖电连接。与第二极性的电极连接的另一电流导出器可以与壳体电连接，该第二极性与第一极性相反，其中，壳体盖和壳体彼此电绝缘。这导致，电流路径经过壳体，例如经过壳体的圆柱形的壳体壁。

技术实现思路

1、本发明的任务是，提供一种圆柱形的电池单体，其中，避免经由壳体的电流引导。

2、所述任务的解决方案按独立权利要求的教导来实现。本发明的不同的实施方式和扩展方案是从属权利要求的主题。

3、本发明的第一方面涉及一种电池单体，其具有：(i)圆柱形的单体壳体，该单体壳体具有空心圆柱体；(ii)在空心圆柱体的各端侧之中的一个端侧上封闭该空心圆柱体的、导电的、具有第一开口的封闭板；(iii)第一电极性的至少一个电极和与第一极性相反的第二电极性的至少一个电极，不同极性的电极彼此通过至少一个分离器彼此分离；(iv)导电的杆，所述杆沿着空心圆柱体的纵轴线在空心圆柱体的各端侧之间延伸并且延伸直至第一开口，使得所述杆从单体壳体之外在所述杆的穿过第一开口的第一端部上能被电接触。在此，第一极性的所述至少一个电极与封闭板电连接。第二极性的所述至少一个电极与导电的杆在所述杆的与第一端部不同的第二端部上电连接，所述导电的杆相对于导电的封闭板电绝缘。

4、通过这种布置实现，在第一极性或第二极性的电极与两个在外部可获得的电池单体极之间的电流路径可以分别在单体壳体之内延伸，而不经过单体壳体本身，因此可以降低以下风险：单体壳体的电流路径与另一个电极化的、与单体壳体处于接触中的构件建立电压。另外不需要在构造单体壳体时考虑，单体壳体可以用作为电流路径。例如可以与规定的导电性无关地选择单体壳体的材料。

5、在此也许使用的术语“包括”、“包含”、“连同”、“具有”、“有”、“带有”或者它们的任何其它型式应该覆盖非排他性的包含关系。因此例如包括或具有一系列元件的方法或者装置不应必然限制于这些元件，而是可以包含其它元件，所述其它元件未被明确地阐述或者在这样的方法或这样的装置中是固有的。

6、另外，只要没有明确地相反说明，则词语“或者”涉及包容性的“或者”，而非排他性的“或者”。例如，条件a或b通过以下条件满足：a是真实的(或者存在的)并且b是虚假的(或者不存在的)；a是虚假的(或者不存在的)并且b是真实的(或者存在的)；以及不仅a而且b是真实的(或者存在的)。

7、词语“一个”，如在此使用的，在“一个或多个”的意义中定义。词语“一个其他的”和“一个另外的”以及它们的任何其他型式可以在“至少一个另外的”意义中理解。

8、“导电性”或者“导电”(及其变型)在本发明意义中尤其是可以理解为物理参量，该物理参量说明，材料的引导电流的能力是多么强的。但是“导电”在本发明意义中尤其是可以理解为，(在25℃时)至少106s/m的导电性，即至少金属的导电性。

9、“电绝缘”、“电绝缘的”(及其变型)在本发明意义中尤其是可以理解为物理参量，该物理参量说明，特定的用作为绝缘体的物体在施加电压时至少基本上阻止电流。尤其是导电性小于10-8s/cm或者电阻率大于108ω·cm的材料或物体称为(电的)绝缘体或者(电)绝缘的。

10、下面说明电池单体的优选实施方式，只要不被明确地排除或者在技术上不可能，则这些实施方式分别可以任意相互组合以及与本发明的其他的说明的另外的方面组合。

11、按照一些实施方式，电池单体具有导电的接头元件，该接头元件设置在第一开口中并且与所述杆的第一端部电连接，所述导电的接头元件相对于封闭板是电绝缘的。因此，在制造电池单体期间，首先可以将接头元件安装在封闭板上，并且在接头元件与所述杆之间的电连接可以紧接在所述封闭板安装到单体壳体上之后进行。

12、按照一些实施方式，所述电池单体具有导电的第一中间板，该第一中间板具有第二开口，所述杆穿过所述第二开口，第一中间板设置在各电极与封闭板之间，并且第一中间板与第一极性的所述至少一个电极以及封闭板电连接。因此可以实现第一极性的电极经由第一中间板的电接触，并且不需要将电极直接与封闭板连接。因此，在制造电池单体期间，第一极性的电极可以与第一中间板在单体壳体之外电连接，并且电极连同连接的第一中间板可以紧接着设置在单体壳体中。在第一中间板与封闭板之间的电连接可以在安装封闭板之后进行。

13、按照一些实施方式，电池单体具有导电的第二中间板，该第二中间板与所述杆的第二端部以及第二极性的所述至少一个电极电连接，其中，各电极设置在第一与第二中间板之间。因此，第二极性的电极的电接触通过所述杆经由第二中间板实现，并且不需要将电极直接与所述杆连接。另外，在制造电池单体期间，第二极性的电极可以与第二中间板在单体壳体之外电连接，并且电极连同连接的第二中间板以及与之连接的杆可以紧接着设置在单体壳体中。在所述杆与接头元件之间的电连接可以在安装封闭板之后进行。

14、按照一些实施方式，所述电池单体具有导电的连接元件，该连接元件与第一中间板以及与封闭板分别电连接和机械连接。这具有以下优点：第一中间板至封闭板的距离可以是可变的，因为该距离能通过导电的连接元件跨接。

15、优选地，导电的连接元件可以与第一中间板作为机械单元单件式地构成。单件式的实施方式可以具有更好的稳定性，并且对于制造可以要求较少的制造步骤。也可以考虑，导电的连接元件和第一中间板可以分开地制造，并且在较晚的时刻机械地连接。这可以在构造零件时允许更大的灵活性。

16、按照一些实施方式，所述电池单体具有固定元件，该固定元件设置在空心圆柱体的所述一个端侧上，导电的连接元件和封闭板固定在该固定元件上，并且相对于该固定元件电绝缘。因此，该固定元件允许不仅封闭板而且导电的连接元件在固定元件上的固定。同时，导电的连接元件和封闭板相对于固定元件电绝缘。因此可以避免，单体壳体构成为电流路径。固定元件可以尤其是与电池单体的壳体一体地构成，尤其是与空心圆柱体一体地构成。

17、按照一些实施方式，所述固定元件具有环，所述环具有凹槽，并且导电的连接元件和封闭板分别至少部分地伸入到凹槽中，并且与凹槽和电绝缘件一起构成形锁合的连接部。因此可以固定封闭板的整个圆周，因此实现高稳定性。

18、按照一些实施方式，所述杆和第二中间板构成机械单元，该机械单元单件式地构成。单件式的实施方式可以具有较好的稳定性并且对于制造可以要求较少的制造步骤。也可以考虑，所述杆和第二中间板分开地制造，并且在较晚的时刻机械连接。这可以在构造零件时允许更大的灵活性。

19、按照一些实施方式，所述电池单体具有在空心圆柱体的另一个端侧上封闭该空心圆柱体的底板，该底板具有凹槽、尤其是圆弧形的凹槽，该底板的凹槽限定底板的表面区域，使得在力的影响之下，所限定的区域可以从底板断裂开来。因此可以实现，通过在单体壳体中产生的气体超压，所限定的区域通过气压从底板断裂开来，并且气体能够从单体壳体逸出。

20、按照一些实施方式，所述圆柱形的单体壳体具有导电材料。这可以是有利的，以便能够确定或者测量，在单体壳体上施加多大电压。在应用本发明的情况下也可以考虑电池单体的结构，当单体壳体是导电的，这些结构能在技术上更简单地实现。可考虑，省略在单体壳体与负电极之间的电绝缘件。尤其是在由钢、尤其是由镍、用镍涂层的钢或者不锈钢制成的单体壳体的情况下，可以省略在负电极(其可具有铜)或者与该电极电连接的中间板与由钢制成的单体壳体之间的电绝缘件。另外可考虑，省略在第二中间板与单体壳体之间的电绝缘件。尤其是当所述杆具有铜时，可以放弃在第二中间板与底板之间的电绝缘件。如果单体壳体具有钢并且所述杆具有铝，可以放弃在第一中间板(其可以具有铜)与封闭板之间的电绝缘件。这在于金属的电化学的稳定性。尤其是铜、用镍涂层的钢或者镍或者不锈钢可以在施加负电势时具有在运行中足够的电化学的稳定性。在具有铝的电极上施加负电势时，与电解质的盐相结合可以形成钝化层。也可考虑，省略在底板与第二中间板(其可具有正电极)之间的电绝缘件，当底板和第二中间板具有铝时，尤其如此。

21、本发明的第二方面涉及一种用于制造电池单体的方法，包括以下步骤：(i)将第一电极性的至少一个电极和与第一极性相反的第二电极性的至少一个电极设置在具有空心圆柱体的圆柱形的单体壳体中，该空心圆柱体在其各端侧之中的一个端侧上具有封闭性的、导电的、带有第一开口的封闭板，不同极性的电极通过至少一个分离器彼此分离，并且各电极和分离器围绕导电的杆缠绕，所述杆沿着空心圆柱体的纵轴线在空心圆柱体的各端侧之间延伸并且延伸直至第一开口，使得所述杆从单体壳体之外经由所述杆的穿过第一开口的第一端部能电接触；(ii)在第一电极性的所述至少一个电极与封闭板之间建立电连接；(iii)在第二电极性的所述至少一个电极与导电的杆之间在所述杆的第二端部上建立电连接，所述导电的杆相对于导电的封闭板电绝缘。

22、参考本发明第一方面解释的特征和优点相应地也适用于本发明的其他方面。

23、本发明的其他的优点、特征和应用可能性由后续的详细说明结合附图得到。