软包电池和蓄电池组的制作方法

本发明涉及一种软包电池和一种蓄电池组。

背景技术：

1、已经提出一种具有至少两个电极和一个保险装置的软包电池，所述保险装置具有用于电接触所述电极中的一个电极的至少一个接触元件和用于短路保险的至少一个保险元件，其中，保险元件设置为用于将接触元件的至少两个子区段相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以便中断电流。

技术实现思路

1、本发明从一种具有至少两个电极和一个保险装置的软包电池出发，所述保险装置具有用于电接触所述电极中的一个电极的至少一个接触元件和用于短路保险的至少一个保险元件，其中，保险元件设置为用于将接触元件的至少两个子区段相互连接并且在短路的情况下彼此分离，以便中断电流。

2、本发明提出，接触元件在保险元件的区域中具有变细部。

3、通过软包电池的根据本发明的构型可以有利地提高安全性。尤其可以有利地借助简单的技术手段实现短路保险。此外有利地，短路保险装置可以直接集成到软包电池中，并且因此可以特别紧凑和节省空间地实施。

4、软包电池可以是蓄电池组的一部分并且可以与其它软包电池组合地运行。替代地，软包电池也可以单个地运行。软包电池构造为能量存储器并且设置为用于接收、储存能量、尤其是电能，并且在需要时又释放给至少一个消耗装置，例如但不限于此地，释放给手持式工具机。优选地，软包电池是可再充电的。软包电池优选构造为蓄电池单体并且是蓄电器的一部分或构成整个蓄电器。软包电池例如可以但不限于此地构造为锂离子蓄电器和/或锂聚合物蓄电器或其一部分。软包电池优选具有柔性的外壳。软包电池具有至少两个电极，其中，所述电极的第一电极构造为阳极，所述电极的第二电极构造为阴极。软包电池还可以具有另外的电极。优选地，软包电池的电极由不同材料构成，其中，阳极优选由铜构成，而阴极优选由铝构成。电极优选构造为箔。例如，阳极可以由铜箔构造，而阴极可以由铝箔构造。阴极和阳极涂覆有活性材料，例如含锂化合物，以便能够实现在软包电池内的电化学反应。在阳极和阴极之间布置有隔离装置，以便将阳极和阴极彼此电绝缘。隔离装置对于在软包电池中所使用的离子，例如锂离子是可透过的。替代地也可以考虑本领域技术人员已知的用于制造电极的其它材料，而不离开本发明的范围。

5、软包电池的保险装置具有至少一个接触元件并且还可以具有另外的接触元件。尤其可以为软包电池的每个电极分别设置至少一个接触元件。接触元件可以视为一个元件，该元件在专业术语中也称为“tab”。接触元件设置为用于电接触软包电池的正好一个电极并且可以为此在软包电池的装配状态下例如借助插头触点和/或夹紧触点至少形状锁合和/或力锁合地连接。优选地，接触元件材料锁合地例如通过钎焊连接或熔焊连接与电极连接。接触元件和电极也可以一件式地、例如由箔制成地构造。制造电极的箔可以为此例如被剪裁成，使得其具有一个引脚(英文tab)，该引脚从软包电池的外壳中引出并且然后用作接触元件。该方法在专业术语中也称为“箔作为引脚(foil as tab)”。保险装置的接触元件可以分别由相同材料、例如纯镍构成。然而，优选地，保险装置的接触元件由不同材料构成，其中，每个接触元件由和与其连接的对应电极相协调的材料构成。优选地，与阳极连接的接触元件由涂覆镍的铜构成，而与阴极连接的另外的接触元件由铝构成。接触元件设置为用于直接或间接地与消耗装置、例如手持式工具机的驱动单元和/或与能量源、例如充电器连接，并且能够实现从软包电池和/或到软包电池的电流。

6、软包电池的保险装置具有至少一个保险元件并且还可以具有另外的保险元件。尤其可以为每个接触元件各设置一个保险元件。也可以考虑，保险装置的每个接触元件具有多个保险元件，这些保险元件例如可以布置在接触元件的不同部位上。也可以考虑，保险元件直接布置在软包电池的电极上。保险装置的不同保险元件可以具有不同的触发特性，例如为了考虑在软包电池内的不同风险要求和/或特点，例如不同的温度范围。根据本发明，蓄电池组可以包括多个软包电池，这些软包电池分别具有一个保险装置，其中，保险装置可以部分地关于其触发特性而彼此不同。例如，可以考虑，布置在蓄电池组的中间区域中并且因此经受较高运行温度的软包电池具有带有触发特性的保险装置，所述触发特性考虑增加的运行温度。在本文中，“触发特性”应理解为一个确定值、尤其是最大电流强度和/或最大流过电流和/或最大电压和/或最大温度和/或类似值，在超过该值时，保险元件触发并且通过分离接触元件的子区段而中断通过要保险的接触元件的电流。

7、接触元件在保险元件的区域具有变细部。在短路的情况下，保险元件优选设置为用于将变细部的区域中的子区段彼此分开。接触元件也可以在保险元件的区域中具有多个变细部，例如两个变细部，这些变细部在短路的情况下设置为用于将子区段同时彼此分离。变细部可以具有不同的几何形状，并且可以例如沿着主延伸方向延伸或成角度地、尤其垂直于软包电池的主延伸方向延伸。变细部可以通过合适的分离方法(例如通过冲压)引入到接触元件中。也可以考虑，接触元件直接地，例如在铸造方法中与变细部一起制造。优选地，变细部具有带有最小直径的区域，在该区域中，接触元件具有最小横截面积，通过该最小横截面积至少部分地表征保险元件的触发特性。

8、对象的“主延伸方向”在此应理解为平行于最小几何长方体的最长棱边的方向，该最小几何长方体正好完全包围所述对象。

9、在本文中，置于一些术语之前的数词例如“第一”和“第二”等仅用于区分对象和/或用于对象之间的配属，并且不表示现有对象的总数和/或顺序。尤其，“第二对象”并不一定表示“第一对象”的存在。

10、“设置”应理解为特别配置、特别设计和/或特别配备。对象设置为用于确定的功能，应理解为该对象在至少一个应用和/或运行状态下满足和/或实施该确定的功能。

11、此外提出，保险元件与接触元件一体地构造。由此可以有利地简化制造过程。“一体”至少应理解为材料锁合的连接，例如通过焊接工艺、粘接工艺和/或本领域技术人员看起来有意义的其它工艺，和/或有利地以一件成型，例如通过有利地由单个坯料构成的铸件制造。此外提出，保险元件与接触元件一件式地构造。通过这种构型还可以进一步简化制造过程。“一件式”应理解为以一件成型。优选地，该件由单个坯料制造。例如，接触元件可以在滚压工艺和/或拉伸工艺中制造，其中，保险元件可以构造为变细部并且冲压到接触元件中。

12、此外提出，保险元件构造为熔化保险装置。由此可以有利地借助特别简单的技术手段提供可靠的短路保险。如本领域技术人员已知的是，电阻率的量值还与相关的导电对象的横截面积有关，其中，横截面积越小，则电阻率越大。因此，接触元件的电阻率在变细部的区域中局部地增加，由此在电流通过在保险元件的区域中的接触元件时由于变细部而产生局部增加的发热，该发热在由于变细部而超过电流的极值时，尤其在短路的情况下导致保险元件在变细部的区域中熔化，由此，接触元件的第一子区域和第二子区域彼此分离并且电流中断。

13、在本发明的另一方面中(该方面尤其不但可以独立地考虑而且可以与本发明的其余方面结合地考虑)提出保险元件具有涂层、尤其是金属涂层，该涂层具有至少一个反应层，该反应层设置为用于在短路的情况下与接触元件发生反应并且改变其物理特性，以便引起子区段的分离。通过这种构型可以有利地提高灵活性。尤其，即使在接触元件的材料保持不变和变细部的几何形状保持不变时也可以根据需要改变保险元件的触发特性。在短路的情况下，反应层例如可以设置为用于以降低接触元件的熔点的形式，例如通过形成合金在变细部的区域中改变接触元件的物理特性，以便引起子区段的分离。也可以考虑，在短路的情况下，反应层设置为用于以提高接触元件的脆性的形式在变细部的区域中改变接触元件的物理特性，以便引起断裂和从而引起子区段的分离。涂层可以通过涂覆方法、尤其通过丝网印刷方法、通过离心涂覆(spin coating)、浸涂(dicoating)、溶胶-凝胶方法、喷涂、喷墨印刷方法、化学气相沉积方法(cvd)和/或物理气相沉积方法(pvd)和/或通过本领域技术人员看起来有意义的其它方法施加到接触元件的表面上。涂层可以在接触元件上仅在外边缘上施加。然而，优选地，涂层至少在变细部的整个最大侧面上延伸。优选地，涂层在变细部的区域中整个面地施加到接触元件上。

14、此外提出，保险元件具有多重涂层，该多重涂层包括至少一个反应层和至少一个中间层，该中间层布置在接触元件和反应层之间。由此可以有利地提高可靠性。尤其可以特别有针对性地调设保护元件的触发特性。此外可以防止例如由于反应层和接触元件之间的过早反应而导致保护元件的意外触发。

15、此外提出，反应层和中间层由不同材料构成。由此可以有利地进一步提高可靠性。优选地，反应层由金属和/或金属合金构成，并且中间层由非金属材料构成。

16、此外提出，在短路的情况下，中间层设置为用于通过改变至少一个特性建立反应层和接触元件之间的接触，以便引起子区段的分离。由此可以有利地根据中间层的材料特性和从而特别精确地控制子区段的分离。在短路的情况下，中间层可以设置为用于改变其聚集态，例如熔化和/或蒸发，以便产生反应层和接触元件之间的接触和从而引起子区段的分离。也可以考虑，在短路的情况下，中间层设置为用于改变其膨胀，例如横向收缩，以便产生反应层和接触元件之间的接触和从而引起子区段的分离。

17、在一个有利的构型中提出，中间层由低熔点的防扩散的材料、尤其是聚合物构成。由此可以防止例如由于反应层和接触元件之间的过早反应而引起保护元件的意外触发。中间层的材料尤其具有最大220℃，有利地最大210℃、特别有利地最大200℃，优选最大190°，尤其优选最大180°和特别优选最大170°的熔点。

18、此外提出，反应层具有镓。由此可以有利地实现反应层的良好反应性，尤其当接触元件由铝构成时。反应层可以完全由纯镓构成。也可以考虑，反应层由镓合金构成。含有镓和/或由镓构成的反应层可以施加在接触元件上，该接触元件与阴极连接并且由铝构成。替代地或附加地，含有镓和/或由镓构成的反应层也可以施加在接触元件上，该接触元件与阳极连接并且由涂覆镍的铜构成。

19、此外提出，保险元件具有钎焊连接点，该钎焊连接点将接触元件的子区段相互连接并且在短路的情况下该钎焊连接点的熔点被超过，以便将子区段彼此分离。通过这种构型可以有利地借助特别简单的技术手段提供可靠的保险元件。此外，保险元件可以有利地构造为可维修的，因为存在将子区段在完成分离之后借助新的钎焊连接点又连接的可能性。由此又可以有利地改善软包电池的耐用性。优选地，钎焊连接点具有最大230℃、优选最大225℃和特别优选最大220℃的熔点。

20、此外提出，所述子区段在机械预紧下通过钎焊连接点相互连接。由此可以有利地在短路的情况下实现所述子区段的更安全的分离。

21、在本发明的另一有利构型中提出，保险装置具有用于接触所述电极中的另一电极的另外的接触元件和具有另外的保险元件，其中，另外的保险元件设置为用于将另外的接触元件的至少两个子区段相互连接并且在短路的情况下彼此分离，并且其中，保险元件和另外的保险元件具有不同的触发特性。

22、本发明还涉及一种蓄电池组、尤其是可更换蓄电池组，其具有至少一个根据前述构型之一的软包电池。这种蓄电池组的特点尤其在于软包电池的上述有利特性，尤其在安全性方面。

23、根据本发明的软包电池在此不应限于上述应用和实施方式。尤其，根据本发明的软包电池为了满足此处所描述的功能可以具有与单个元件、构件和单元的在此所述的数量偏离的数量。此外，在本公开中给出的值范围内，位于极限内的值也应视为公开的并且可任使用的。