具有至少一個蓄電池單元的裝置的製作方法

2023-06-26 11:03:56 2

專利名稱：具有至少一個蓄電池單元的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種具有至少一個蓄電池單元的裝置，它具有一個設置在一個彈性的
單元包封中的電極組件。
背景技術：
蓄電池單元通常由多個例如NiCd、 NiMh和Li-Ion的任意蓄電池類型的一起連接 成包或者模塊的蓄電池單元構成，因此也叫做蓄電池包或者蓄電池模塊。由於它具有高的 單位容量以它高的單位蓄能量所以特別是具有鋰離子蓄電池單元的蓄電池得到廣泛的應 用。例如應用在電動工具中的鋰離子蓄電池單元通常設計為具有剛性金屬外殼的圓形蓄電 池單元。這些圓形蓄電池單元由於是金屬外殼具有不為能源提供作貢獻的質量的增大，並 且在相應的蓄電池包或者蓄電池模塊中由它們的圓形結構形式而導致死的結構容積。
為了避免這種質量的增大和死的結構容積而重新使用所謂的"鋰-聚合 物"(Lithium-Polymer)電池(LiPO-蓄電池單元)。這種蓄電池單元通常具有電極組件。 這些電極組件由堆成垛的薄片形的電極構成。這些電極分別通過相應的隔件隔開，並且設 置在一個彈性的單元包封中。這種類型的LiPO蓄電池單元通常是稜柱形的，因此可節省空 間地設置在所屬的蓄電池包或者蓄電池模塊的殼體中。 現有技術的缺點在於例如由於在運行時由於在電化學過程產生氣體時在電池內 部出現過壓蓄電池單元的體積發生變化而使彈性的單元包封發生膨脹。然而單元包封的這 種膨脹在蓄電池包或蓄電池模塊的所屬的蓄電池殼體中-在該殼體中堆垛著多個蓄電池 單元_會導致一個或者多個單元包封的損壞或者破壞，並且因此也導致蓄電池包或者蓄電 池模塊的損壞或者破壞。除此之外，由於變形的彈性的單元包封也難於將這樣的蓄電池單 元穩定和可靠地設置或者保持在一個剛性的蓄電池殼體中。

發明內容
因此本發明的任務是提供這樣一種裝置，即它能如此地將具有彈性單元包封的蓄 電池單元的堆垛在一個蓄電池殼體中，從而在運行時避免損壞或破壞單元包封和蓄電池單 元。 這個問題通過具有至少一個蓄電池單元的裝置得以解決，其具有一個設置在一個
彈性的單元包封中的電極組件。這個蓄電池單元設置有一個機構，這個機構具有至少兩個
彼此連接的保持部件，其中，這個蓄電池單元由保持部件在所配屬的保持點上保持。 本發明使得使用所配屬的機構能簡單和不複雜地將蓄電池單元安裝在一個殼體
中成為可能，以及能形成穩定的和可靠的蓄電池單元堆，其中，這些蓄電池單元分別通過所
配屬的機構而彼此保持間距。 根據一個實施形式如此地設置這個機構，即當蓄電池單元的體積發生變化時能使 單元包封膨脹。 通過這一措施當出現相應的體積變化時就能防止蓄電池單元和單元包封受到損害或者破壞，並且可使蓄電池單元固定地保持在蓄電池殼體中。 有利地設計保持部件，從而以規定的保持壓力在所配屬的保持點上抓住蓄電池單
元。這些保持部件通過至少一個接片彼此連接。 因此本發明可將相應的機構簡單和不複雜地安裝在所配屬的蓄電池單元上。
根據一個實施形式電極組件具有至少兩個四邊形薄片形的電極。這些薄片電極由 一個隔件彼此隔開。這個機構優選地具有四個保持部件，其中，機構以一種規定的保持壓力 用保持部件在它們的角上抓住電極組件。單元包封在電極組件的至少一個角上具有一個彎 折式的擴展部。配屬於所述至少一個角的保持部件優選地具有一個用於容納彎折式的擴展 部的槽。設計該槽用於容納彎折式的擴展部。 這樣，就可將相應的機構簡單、可靠和穩定地安裝在所屬的蓄電池單元上。
保持部件有利地具有第一段(這些第一段設置在機構的上側上)，並且具有第二 段(這些第二段設置在機構的下側上)。將上側上的段設計成用於保持一個第一蓄電池單 元，並且將下側上的段設計成用於保持一個第二蓄電池單元。 這樣，使用一個單個的機構就可保持兩個蓄電池單元，並且可可靠和穩定地安裝 在一個所配屬的蓄電池殼體中。 根據一個實施形式用所配屬的機構將大量的蓄電池單元堆垛起來，其中，每個機
構具有配屬的保持部件，並且兩個不同的機構的保持部件分別彼此靠置。 此外，開頭所述問題通過一種用於蓄電池單元的機構得以解決。這個蓄電池單元
具有一個設置在一個彈性的電池外殼中的電極組件。該電極組件具有至少兩個四邊薄片形
的電極，這些薄片電極被一個隔件彼此隔開。設置至少四個彼此相連的保持部件。設計這
些保持部件，從而用一種規定的保持壓力就可在它們的角上抓住電極組件。


在下面的說明中藉助在附圖中所示的實施例對本發明進行更加詳細的說明。
這些附圖是 圖1 :根據一個第一實施形式的具有一個蓄電池單元和一個用於保持蓄電池單元 的機構的裝置的透視圖。
圖2 :將機構安裝在蓄電池單元上時的圖1的裝置的透視圖。 圖3 :根據第一實施形式的具有兩個蓄電池單元和兩個用於保持蓄電池單元的配 屬的機構的蓄電池單元堆的透視圖。 圖4 :根據一個第二實施形式的具有兩個蓄電池單元和一個用於保持蓄電池單元 的機構的裝置的透視圖。
圖5 :將機構安裝在蓄電池單元上時的圖4的裝置的透視圖。 圖6 :根據第二實施形式的具有四個蓄電池單元和兩個用於保持蓄電池單元的配 屬的機構的蓄電池單元堆的透視圖。
具體實施例方式
圖1示出一個具有一個蓄電池單元110的裝置100。 一個機構120固定在其上。 蓄電池單元110具有一個彈性的單元包封114。 一個電極組件112設置在該單元包封中。
單元包封114優選地由一個塑料膜形成。這個塑料膜具有一個鋁塗層。 一個合適 的塑料膜例如為三層結構，其中，在兩個外塑料層之間設置一個內鋁層。這三個層優選地彼 此焊接。 為了實現蓄電池單元110和一個蓄電池包或者模塊的另外蓄電池單元的電接觸 或者為了實現蓄電池單元110的外接觸設置了電觸頭116、118。其和電極組件112為導電 連接，並且通過單元包封114通向它或者從其中引走。 圖2示出將機構120安裝到蓄電池單元110上的情況。在這種情況中將機構120 沿箭頭260方向推向或者插向蓄電池單元110上，或者推向或者插向它的設置在單元包封 114中的電極組件112上。 根據一個實施形式電極組件112具有兩個或者多個四邊形、薄片形的電極。這些 電極分別通過合適的隔件彼此隔開。在圖2中示例性地示出兩個用一個隔件202彼此隔開 的電極201、203。 這個電極組件112優選地完全被單元包封114包圍，其中，這個單元包封114在電 極組件112的所有邊緣都具有彎折，這些彎折優選地是粘接的。在電極組件112的一個邊 緣270上單元包封114優選地具有彎折式的擴展部272、274，這些擴展部從電極組件112的 角292、294起開始延伸。 機構120說明性地具有四個保持部件210、220、230、240。保持部件210、240設置 在一個接片254上，並且通過這個接片彼此連接。保持部件220、230設置在一個接片252 上，並且通過這個接片彼此連接。接片252、254彼此間為交叉設置，並且在一個交叉點250 上彼此連接。為了使結構穩定，其可以設置一個或者多個加強部256。 需要指出的是這個機構120不局限於使用四個保持部件210、220、230、240，而是 可以具有任意數量的保持部件。在這種情況中可根據電極組件112的設計來選擇保持部件 的數量。例如如上所述在四邊形設計的電極組件112情況中可以使用四個或者更多的保持 部件，或者代替地也可只使用兩個或者三個保持部件，只要如下所述地這些保持部件適合 以一種足夠的保持壓力保持住蓄電池單元110。 也需要指出的是通過交叉的接片252、254連接保持部件210、220、230、240僅是示 例性的。也可在本發明的範圍內採用另外的結構。例如這些保持部件210、220、230、240可 通過接片彼此連接，這些接片形成一個框架，或者通過限定一個Z形結構的接片連接。
這些保持部件210、220具有保持裝置212、和222。這些保持裝置設計成在所配屬 的保持點282和284上保持蓄電池單元110。在蓄電池單元110中將電極組件112的相應 的角用作保持點282、284。相應地將保持裝置212、222設計成直角的空隙。電極組件112 的那些角282和284能設置和保持在這些空隙中。 保持部件230 、 240具有保持裝置235和245 。這些保持裝置設計成在所配屬的保持 點上保持蓄電池單元110，這些保持點對應於電極組件112的角292、294。根據一個實施形 式這些保持部件230、240具有矩形的空隙237、247。這些空隙優選地和形成保持裝置212、 222的那些空隙相類似地設計，並且電極組件112的角292或294可設置在這些空隙中。此 外，保持裝置235、245具有外支撐部件234或244，它們的長度優選地和保持裝置212、222 相一致，以及具有相對於其縮短的內支撐部件234、244。外支撐部件234、244和內支撐部件 232或242分別通過一個槽236或246彼此分開。將槽236或246優選地設計以容納所配屬的彎折的擴展部272或274，其中，擴展部272或274例如可被夾緊在槽236和246中，或 者僅能設置在其中。 內支撐部件234、244從圖2的接片252或254的朝向蓄電池單元110的下側面起 具有一個和電極組件112的高度大體相當的長度。外支撐部件234、244以及保持裝置212、 222的長度比內保持部件234、244的長度要大一個規定的間距。 根據一個實施形式在安裝後機構120用保持部件210、220、230、240以規定的保 持壓力在電極組件112的角282、284、292、294上抓住電極組件112。為了產生這種保持壓 力，保持部件210、240優選地通過接片254，並且保持部件220、230優選地通過接片252彼 此夾緊。在這種情況中這些接片252、254保證在蓄電池單元110的朝向這些接片的一側上 單元包封114保留一個足夠大的區域，以便當蓄電池單元110的體積發生變化時單元包封 114可在這個區域中膨脹。在蓄電池單元110的背離接片252、254的對置側上通過伸出的 外支撐部件234、244以及保持裝置212、222-它們在堆垛蓄電池單元110時用作腳一產生 一個相應的自由空間。在這種情況中被夾緊在槽236、246中的彎折式擴展部272、274用於 穩定或改進機構120和蓄電池單元110之間的連接。 圖3示出了一個蓄電池單元垛300。在這個蓄電池單元垛中圖1和圖2的設置有 機構120的蓄電池單元110示範性地設置在一個蓄電池單元310上。這個蓄電池單元310 設置了一個相應的機構320。根據一個實施形式蓄電池單元310的結構和圖2的蓄電池單 元110的結構相應，機構320的結構和圖2的機構120的結構相應，這樣就可省掉這些部件 的詳細說明。 蓄電池單元310具有電觸頭316、318。當蓄電池單元110、310連接成蓄電池包或 者蓄電池模塊時這些電觸頭316、318可和蓄電池單元110的電觸頭116、 118或者相應的外 觸頭連接。 圖3示範性地示出，彎折式的擴展部272是如何地設置在在內支撐部件232和外 支撐部件234之間形成的槽236中的。此外，從圖3中還可看出，保持部件210、220、230、 240是如何設置在機構320的相應的保持部件312、322、332、342上的或靠在這些保持部件 上。在這種情況中一個將保持部件312、322、332、342彼此連接的接片裝置350在蓄電池單 元110和310之間產生一個自由空間，這個自由空間由在圖2中所描述的位於蓄電池單元 110的背向接片252、254的一側的自由空間還要擴大。 圖4示出一個具有兩個蓄電池單元410、490的裝置400。這兩個蓄電池單元和一 個機構420連接。蓄電池單元410和490的結構優選地和圖2的蓄電池單元110的結構相 應，這樣就可不必對蓄電池單元410、490進行詳細的說明了 。 圖5示出設置有單元包封514、彎折式擴展部572、574、電觸頭516、518以及一個 電極組件512的蓄電池單元410和設置有一個單元包封591、彎折式的擴展部593、594、電 觸頭595、596以及一個電極組件592的圖4中的蓄電池單元490。此外圖5還示出圖4中 的機構420的一個優選的實施形式。 該機構420說明性地具有四個保持部件510、520、530、540。保持部件510、540設 置在接片552上，並且通過這個接片彼此連接。保持部件520、530設置在接片554上，並且 通過這個接片彼此連接。這些接片552、554示範性地彼此十字形設置。
在此需要指出的是，和圖2中的機構120 —樣，這個機構420不局限於使用四個保持部件510、520、530、540，並且通過交叉的接片552、554實現保持部件510、520、530、540的 連接也僅僅是示範性的說明。 保持部件510、520具有保持裝置511、513或522、550。這些保持裝置和圖2的保 持裝置212、222 —樣設計成直角的空隙。在這種情況中保持裝置513、522分別形成保持部 件510、520的一個第一段。這個段設置在機構420的上側501上，而保持裝置511、550分 別形成保持部件510、520的一個第二段。這個段設置在機構420的一個和上側對置的下側 502上。 保持部件530、540也具有第一段和第二段或者上段和下段。根據一個實施形式它 們分別和圖2中的保持部件230、240 —樣設計。例如保持部件530的上段具有一個內支撐 部件532、一個外支撐部件534以及一個槽536，並且它的下段具有一個內支撐部件531、一 個外支撐部件533以及一個槽535。與此類似地保持部件540的上段具有一個內支撐部件 542、一個外支撐部件544以及一個槽546，並且它的下段具有一個內支撐部件541、一個外 支撐部件543以及一個槽545。然而為了使本說明簡潔起見就不對保持部件510、520、530、 540再作詳細敘述了。 在將蓄電池單元410、490安裝到機構420時將蓄電池單元410沿著箭頭562方向 壓到或者插到機構420上。這個機構420本身沿著箭頭560方向插到或者壓到蓄電池單元 490上。在這種情況中如上面在圖2中關於蓄電池單元110和機構120時所說明的那樣機 構420用一種規定的保持壓力抓住蓄電池單元410、490。這樣，當體積發生變化時蓄電池單 元410、490中的每一個可沿著至少一個方向基本無阻礙地膨脹。 圖6示出一個蓄電池單元垛600，其中圖4和圖5中的設置有機構420的蓄電池 單元410、490通過兩個設置有一個機構620的蓄電池單元610、690設置。根據一個實施形 式，蓄電池單元610、690的結構和圖2中的蓄電池單元110的結構相應，並且機構620的結 構和圖5中的機構420的結構相應，這樣就不必對這些部件進行詳細的說明了。
蓄電池單元610具有電觸頭616、618，並且蓄電池單元690具有電觸頭695、696。 當將蓄電池單元410、490、610、690連接成一個蓄電池包或蓄電池模塊時所述電觸頭可和 蓄電池單元410或490的電觸頭516、518或者595、596連接，或者可和相應的外部觸頭連 接。 圖6示範性地示出，保持部件510、520、530、540是如何地設置在機構620的相應 的保持部件660、630、640上的，或者靠在這些保持部件。因此，當將這些蓄電池單元堆垛起 來時-這些蓄電池單元設置有420或620型的機構-兩個不同的機構的保持部件分別彼此罪直。
權利要求
具有至少一個蓄電池單元(110)的裝置，其具有設置在彈性的單元包封(114)中的電極組件(112)，其特徵在於，蓄電池單元(110)設置有機構(120)，該機構具有至少兩個彼此連接的保持部件(210、220、230、240)，其中，蓄電池單元(110)被保持部件(210、220、230、240)在所配屬的保持點(282、284、292、294)上保持。
2 按照權利要求l所述的裝置，其特徵在於，設計該機構(120)從而當蓄電池單元 (110)的體積發生變化時使單元包封(114)膨脹成為可能。
3. 按照權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，設計保持部件(210、220、230、240)從 而用規定的保持壓力在所配屬的保持點(282、284、292、294)上抓住蓄電池單元(110)。
4. 按照前述權利要求的任一項所述的裝置，其特徵在於，保持部件(210、220、230、 240)通過至少一個接片(252、254)彼此連接。
5. 按照權利要求4所述的裝置，在該裝置中電極組件(112)具有至少兩個四邊形的薄 片形的電極(201、203)，這些電極通過隔件(202)彼此隔開，其特徵在於，機構(120)具有四 個保持部件(210、220、230、240)，其中，機構(120)用保持部件(210、220、230、240)以規定 的保持力將電極組件(112)在它的角(282、284、292、294)上抓住。
6. 按照權利要求5所述的裝置，在該裝置中，單元包封(114)在電極組件(112)的至 少一個角(292、294)上具有彎折式的擴展部(272、274)，其特徵在於，配屬於所述至少一個 角(292、294)的保持部件(230、240)具有用於容納彎折式的擴展部(272、274)的槽(236、 246)。
7 按照權利要求6所述的裝置，其特徵在於，設計槽(236、246)以夾住彎折式的擴展部 (272、274)。
8. 按照前述權利要求的任一項所述的裝置，其特徵在於，保持部件(510、520、530、 540)具有設置在機構(420)的上側(501)上的第一段並且具有設置在其下側(502)上的第 二段，其中，上側(501)上的段設計用於保持第一蓄電池單元(410)並且下側(502)上的段 設計成用於保持第二蓄電池單元(490)。
9. 按照前述權利要求的任一項所述的裝置，其特徵在於，用所配屬的機構(420、620) 將大量的蓄電池單元(410、490、610、690)相互堆垛，其中，每個機構(420、620)具有所配屬 的保持部件(510、520、530、540、620、640、660)，並且兩個不同的機構(420、620)的保持部 件分別彼此靠置。
10. 用於蓄電池單元(110)的機構，這個蓄電池單元具有設置在彈性單元包封(114)中 的電極組件(112)，其中，這個電極組件(112)具有至少兩個四邊形的薄片形的電極(201、 203)，這些電極被隔件(202)彼此隔開，其特徵在於，設置至少四個彼此相連接的保持部件 (210、220、230、240)，設計這些保持部件，從而用規定的保持壓力將電極組件(112)在它的 角部(282， 284， 292， 294)抓住。
全文摘要
在一種具有至少一個蓄電池單元(110)的裝置中-該電池具有設置在彈性的單元包封(114)中的電極組件(112)-所述蓄電池單元(110)設置有機構(120)，這個機構具有至少兩個彼此連接的保持部件(210、220、230、240)，其中，蓄電池單元(110)被保持部件(210、220、230、240)保持在所配屬的保持點(282、284、292、294)上。
文檔編號H01M2/10GK101740741SQ20091022593
公開日2010年6月16日 申請日期2009年11月23日 優先權日2008年11月21日
發明者W·馬賽厄斯 申請人:羅伯特.博世有限公司