專利名稱：帶有外殼的原電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于電池組的原電池。結(jié)合用于給機動車(KFZ)驅(qū)動裝置供電的鋰離子電池來描述本發(fā)明。要指明的是，本發(fā)明也能與原電池的化學性質(zhì)、結(jié)構(gòu)無關或與接受供電的驅(qū)動裝置類型無關地來應用。
背景技術：
現(xiàn)有技術中公開了用于給機動車驅(qū)動裝置供電的具有多個原電池的電池。在這樣的電池的工作當中，在原電池中也出現(xiàn)不可逆的化學反應。不可逆的反應導致原電池的充電容量減小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明基于以下任務，在更多次的充電周期中保持原電池的充電容量。根據(jù)本發(fā)明，該任務通過獨立權利要求的主題來完成。從屬權利要求的主題是本發(fā)明的優(yōu)選改進方案。根據(jù)本發(fā)明的、尤其基本呈棱柱體或圓柱體形狀的原電池具有電極堆疊。此外，原電池具有至少一個與電極堆疊相連的電源引線(Stormableiter)。而且，原電池具有至少部分包圍電極堆疊的外殼。此外，該至少一個電源引線部分地伸出外殼。外殼至少具有一個第一成型部O^rmteil)和一個第二成型部。一個成型部的導熱性高于另一個成型部的導熱性。外殼的這些成型部設置成至少部分包圍電極堆疊。在本文中，將原電池理解為這樣的裝置，它也用于輸出電能。原電池以化學形式儲蓄能量。在輸出電流之前，化學能被轉(zhuǎn)化為電能。原電池或許也適于接收電能，將其轉(zhuǎn)化為化學能并加以儲蓄。因此人們談到可充電的原電池。這種由電能至化學能的轉(zhuǎn)化或相反的轉(zhuǎn)化是有損耗的且伴隨有不可逆的化學反應。不可逆的化學反應造成原電池的多個區(qū)域無法再用于蓄能和能量轉(zhuǎn)化。因此，原電池的蓄能能力或充電容量隨著充放電次數(shù)的增多而遞減。伴隨著原電池工作溫度的升高，不可逆的化學反應也逐步加強。原電池的設計結(jié)構(gòu)可以根據(jù)在應用地點的可用空間來選擇。原電池的設計結(jié)構(gòu)優(yōu)選基本為圓柱體狀或棱柱體狀。在本文中，將電極堆疊理解為至少兩個電極和位于這兩個電極之間的電解質(zhì)的設置。電解質(zhì)可以部分由分隔物(Separator)容納。于是，分隔物將電極分隔開。電極堆疊也用于儲蓄化學能和將其轉(zhuǎn)化為電能。在充電式原電池的情況下，電極堆疊也能將電能轉(zhuǎn)化為化學能。例如多個電極呈片狀或膜狀。電極堆疊可以被卷起來且基本呈圓柱體狀。因此更確切地說是卷繞電極。以下，術語電極堆疊也被用于卷繞電極。電極堆疊可具有也呈離子形式的鋰或其它堿金屬。在本文中，將電源引線理解為這樣的機構(gòu)，它也允許電子從一個電極流向用電裝置。電源引線也在相反電流流向上工作。電源引線與電極堆疊的一個電極或活性電極物質(zhì)導電連接并且還與接地電線相連。電源引線的設計結(jié)構(gòu)匹配于原電池或者說電極堆疊的結(jié)構(gòu)。電源引線優(yōu)選呈片狀或膜狀。電極堆疊的每個電極優(yōu)選具有一個自己的電源引線，或者同極性的多個電極與一個共同的電源引線相連。在本文中，將外殼理解為這樣的機構(gòu)，它也防止化學物質(zhì)從電極堆疊泄漏到環(huán)境。 而且，外殼可保護電極堆疊的化學組份不與環(huán)境發(fā)生不期望的相互影響。例如，外殼保護電極堆疊不會讓來自環(huán)境的水或水蒸汽進入。外殼可以呈薄膜狀。外殼應盡量少地干擾熱能透過。在本文中，外殼具有至少兩個成型部。這些成型部至少部分緊貼著一個電極堆疊。在本文中，將成型部理解為這樣的固體，它匹配于電極堆疊的結(jié)構(gòu)。在某些情況下，僅當一個成型部與另一個成型部或電極堆疊相互配合才能獲得其形狀。在長方體形電極堆疊的情況下，這些成型部可以基本被切成矩形。此時，成型部的一些尺寸最好被選擇為大于電極堆疊的某些尺寸。如果環(huán)繞電極堆疊設置兩個成型部，則這兩個成型部部分超出電極堆疊且部分構(gòu)成突出邊緣。一個成型部的邊緣部此時最好接觸另一個成型部的邊緣部，優(yōu)選以面接觸方式。例如，一個成型部呈平板狀，而另一個成型部環(huán)繞電極堆疊緊貼第一成型部。用于卷繞電極的一個成型部最好呈圓柱體狀，其中該圓柱體形外殼的至少一個成型部的彎曲形狀匹配于卷繞電極的半徑。一個成型部的導熱性高于另一成型部的導熱性并以導熱方式部分接觸該電極堆疊。根據(jù)成型部和電極堆疊之間的溫度差，熱能從電極堆疊中散發(fā)或被導入該電極堆疊。在本文中，將包圍理解為可以在局部使一個成型部接觸到另一個成型部。此時，電極堆疊可位于相關的成型部之間。所述至少兩個成型部以面的方式且最好至少沿著一個相關成型部的相鄰的邊緣或邊緣區(qū)局部接觸。為了給機動車驅(qū)動裝置供電，有時從電池中取出大量電能，該電能可導致電池中的原電池顯著變熱。伴隨著溫度升高，在原電池中的不可逆的化學反應也加強。根據(jù)本發(fā)明，原電池外殼形成有成型部，它相對于外殼的其余部分的特點是具有高得多的導熱性。因此，可以減小熱阻并增強進入電極堆疊或來自電極堆疊的熱流。因而，可在溫度差較小情況下在原電池中散發(fā)熱功率。伴隨著對原電池工作溫度的限制，不可逆的化學反應被減弱，在更多次充電周期中保持原電池的充電容量，完成本發(fā)明的基本任務。以下將描述本發(fā)明的優(yōu)選改進方案。有利地將外殼的至少兩個成型部設置為相互連接。連接例如借助力配合 (kraftschlussig)或最好以材料接合方式(stoffschlilssig)完成。根據(jù)不同成型部的材質(zhì)，成型部例如通過膠粘或焊接方式相互連接。尤其是，超聲波焊接可用于將一個金屬成型部與一個熱塑性成型部連接起來。此時，一個相關的成型部的至少一個表面的預處理或活化可能是有利的。力配合或材料接合連接如此連接該成型部，環(huán)繞的條形連接結(jié)構(gòu)最好將成型部之間的空隙同環(huán)境密封隔離。為改善粘附性，也可以采用加入的條帶例如封條。至少兩個成型部最好在第一連接區(qū)內(nèi)尤其以材料接合方式相連接。第一連接區(qū)最好沿一個相關的成型部的邊緣區(qū)延伸。第一連接區(qū)此時呈條狀。第一連接區(qū)不必完全沿成型部的限制邊緣延伸。在相關的成型部相互連接之前，可如此安置置入件，其同樣以力配合或材料接合方式與成型部相連接。尤其是置入多個電源引線，使它們部分伸出外殼。因而，外殼也在電源引線區(qū)域相對環(huán)境被氣密封閉。
外殼的至少一個成型部有利地具有導熱區(qū)。導熱區(qū)也用于改善熱量導入電極堆疊或從中散出。導熱區(qū)優(yōu)選流入第一溫度控制介質(zhì)和/或與溫度控制元件導熱接觸。一成型部的導熱區(qū)也可覆蓋成型部表面的大部分。導熱區(qū)可同時用于將原電池固定在溫度控制元件上，例如通過螺釘、鉚釘、膠或焊接。外殼的至少一個成型部優(yōu)選為剛性地形成。該成型部可以保持電極堆疊，用于保護電極堆疊不受機械損傷或用于使原電池與容納裝置機械連接。剛性的成型部最好呈金屬板或金屬片的形式。該成型部例如可以通過卷邊、拔緣(hochgestellte)區(qū)域或凸筋 (Rippen)來加強。該外殼的至少一個成型部最好以薄壁形式形成。薄壁的成型部的壁厚最好匹配于機械荷載、電荷載或化學荷載。此時，壁厚不一定是相同的。薄壁成型件的壁較厚區(qū)段可以作為散熱部或儲熱部，因此有助于從電極堆疊散發(fā)熱能或?qū)崮芩腿肫渲?。成型部的薄壁結(jié)構(gòu)還減輕重量，節(jié)約空間。至少一個成型部優(yōu)選呈薄膜、尤其優(yōu)選為復合膜的形式。也可以考慮金屬或塑料作為復合膜材料。外殼的至少一個成型部優(yōu)選至少部分具有涂層。該涂層也用于適應成型部所受到的荷載。例如該涂層用于電氣絕緣，保護成型部免受原電池化學物質(zhì)的影響，改善粘接結(jié)構(gòu)的粘附性，改善導熱性或免受來自環(huán)境的有害影響。涂層可以造成成型部表面的化學活化。 涂層的材料最好不同于成型部材料。該至少一個成型部也可具有多個不同的涂層，它們也能設置在成型部的不同部位。如果一個成型部處于與電極堆疊的導電接觸中，則最好相對于該成型部電絕緣該電源引線。該外殼的至少一個成型部有利地具有空腔，尤其是薄殼(khale)。利用該結(jié)構(gòu)，該成型部也獲得更高的平面慣性矩或者說剛性強度?？涨蛔詈弥辽俨糠秩菁{電極堆疊?？涨灰灿糜诒Ｗo電極堆疊。帶空腔的成型部的壁厚最好匹配于荷載。外殼的多個成型部可具有多個空腔，這些空腔共同形成一個用于容納電極堆疊的空間。成型部最好以深沖或冷擠壓的金屬板的形式形成。成型部最好以深沖的塑料板或塑料膜的形式形成。具有空腔的外殼成型部還具有至少一個第一連接區(qū)，第一連接區(qū)設置用來與另一個成型部連接。在原電池或卷繞電極為圓柱體狀的情況下，至少一個成型部最好以薄殼形式構(gòu)成。此時，薄殼形式成型部的彎曲形狀匹配于卷繞電極的半徑。至少一個成型部有利地具有第二連接區(qū)。第二連接區(qū)也用于將原電池例如固定在外殼中、框架中或底板上。最好如此構(gòu)成第二連接區(qū)，使相關的成型部與另一個物體的連接只能按照預定的方式完成。例如第二連接區(qū)具有對應于另一個物體的區(qū)域的幾何形狀。最好可借助由成型部的結(jié)構(gòu)例如孔和銷實現(xiàn)成型部和其它物體之間的僅按預定方式的連接。通孔或螺紋的結(jié)構(gòu)也能允許只按預定方式連接。最好第二連接區(qū)在空間上與第一連接區(qū)分開。外殼的至少一個成型部最好具有多個分隔的第二連接區(qū)。成型部與另一個物體的連接例如借助鉚釘、螺釘、焊接或膠來實現(xiàn)。一個成型部的第二連接區(qū)和同一成型部的導熱區(qū)最好重合。在該區(qū)域中，該成型部例如與電池組殼體的溫度控制元件、框架或底板相連。至少兩個原電池被有利地編組為一個電池。此時，所述至少兩個原電池優(yōu)選并聯(lián)布置。棱柱體形或長方體形的電池單元優(yōu)選以面的方式相互接觸并能構(gòu)成基本為長方體形的疊摞(Paket)。優(yōu)選如此布置圓柱體形電池單元，其縱軸線或者說對稱軸線平行延伸或重合。用于卷繞電極的外殼最好呈圓柱體形，其中圓柱體形外殼的至少一個成型部的彎曲形狀匹配于卷繞電極的半徑。此外，該電池配有至少一個溫度控制元件。溫度控制元件具有可隨時間變化的預定溫度。溫度控制元件的溫度最好根據(jù)原電池電極堆疊的溫度來選擇。預定的溫差造成熱流入電極堆疊或從電極堆疊散發(fā)熱。此時，溫度控制元件與電極堆疊通過至少一個成型部或其導熱區(qū)交換熱能，成型部或?qū)釁^(qū)接觸該溫度控制元件?，F(xiàn)有的原電池也能尤其以力配合或材料接合方式通過第二連接區(qū)與溫度控制元件連接。溫度控制元件有利地具有至少一個第一通道，也用于調(diào)整溫度控制元件的給定溫度。通道最好填充有第二溫度控制介質(zhì)。特別優(yōu)選的是，第二溫度控制介質(zhì)流過該至少一個通道。此時，流動的第二溫度控制介質(zhì)給溫度控制元件供應熱能或散發(fā)熱能。該至少一個溫度控制元件優(yōu)選與換熱器有效連接。換熱器尤其借助第二溫度控制介質(zhì)從溫度控制元件散發(fā)熱能或給其供應熱能。換熱器或溫度控制介質(zhì)也可以與機動車的空調(diào)相互作用。換熱器可以具有電熱機構(gòu)。具有至少兩個原電池的一個電池組有利地如此工作，即一個原電池的至少一個成型部流入第一溫度控制介質(zhì)。例如，采用環(huán)境空氣或機動車空調(diào)中的制冷介質(zhì)作為第一溫度控制介質(zhì)。第一溫度控制介質(zhì)可具有比該至少一個成型部、其導熱區(qū)或電極堆疊更高或更低的溫度。有利地如此制造根據(jù)本發(fā)明的原電池，首先，將外殼的至少兩個成型部圍攏電極堆疊布置。此時，原電池的電源引線可被置入。隨后，這兩個成型部尤其以材料接合方式相互連接，從而產(chǎn)生至少兩個成型部的尤其是環(huán)繞的連接結(jié)構(gòu)。因此，優(yōu)選圍繞電極堆疊制造氣密外殼。接著，至少一個成型部通過彎折、尤其是通過拔緣該成型部的至少一個區(qū)域而轉(zhuǎn)變至變形狀態(tài)。第一連接區(qū)優(yōu)選至少部分被折疊。此時，該至少一個成型部的尺寸可被減小。成型部的拔緣部分有利地使電極堆疊受到附加的機械保護。被拔緣的邊緣區(qū)有利地增大相關成型部的平面慣性矩。


從以下結(jié)合附圖的描述中得到本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和應用可能性。圖中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術的原電池的透視圖，圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術的原電池的透視圖和側(cè)視圖，圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術的帶有冷卻板的原電池的分解視圖，圖4是具有本發(fā)明成型部的原電池的透視圖，圖5是具有本發(fā)明成型部的原電池的分解視圖，圖6是具有本發(fā)明成型部的原電池的另一分解視圖，圖7是具有本發(fā)明成型部的原電池的截面圖和局部放大圖，圖8是具有在溫度控制板上有本發(fā)明成型部的原電池的電池塊的透視圖，圖9是具有在溫度控制板上有本發(fā)明成型部的原電池的電池塊的側(cè)視圖，
圖10是具有其本發(fā)明的成型部接觸第一溫度控制介質(zhì)的原電池的電池塊的側(cè)視圖，圖11是具有本發(fā)明成型部和第二連接區(qū)的原電池的透視圖，圖12是具有本發(fā)明成型部連同多個第二連接區(qū)的原電池的側(cè)視圖和前視圖，圖13是具有本發(fā)明成型部連同多個第二連接區(qū)的原電池的分解視圖，圖14是具有本發(fā)明成型部的原電池的兩個透視圖，原電池可借助自攻螺釘 (Blechschrauben)被固定在溫度控制元件上，圖15是包括具有本發(fā)明成型部的原電池的電池塊的透視圖，原電池借助自攻螺釘被固定在溫度控制元件上，圖16是包括具有本發(fā)明成型部的原電池的電池塊的截面圖，原電池借助自攻螺釘被固定在溫度控制元件上，圖17是帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的透視圖，圖18是帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的分解視圖，圖19是帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的另一分解視圖，圖20是帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的截面圖和局部放大圖，圖21是處于初始狀態(tài)的帶有本發(fā)明成型部的原電池的透視圖，圖22是處于初始狀態(tài)的帶有本發(fā)明成型部的原電池的局部放大透視圖，圖23是處于初始狀態(tài)的帶有本發(fā)明成型部的原電池的側(cè)視圖和截面圖，圖M是處于變形狀態(tài)的帶有本發(fā)明成型部的原電池的透視圖，圖25是處于變形狀態(tài)的帶有本發(fā)明成型部的原電池的局部放大透視圖，圖沈是處于變形狀態(tài)的帶有本發(fā)明成型部的原電池的側(cè)視圖和截面圖，圖27是處于變形狀態(tài)的帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的透視圖，圖觀是處于變形狀態(tài)的帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的局部放大透視圖，圖四是處于變形狀態(tài)的帶有呈薄殼形式的本發(fā)明成型部的原電池的側(cè)視圖和截面圖，圖30示出安置在呈薄殼形式的成型部中的卷繞電極。
具體實施例方式圖1示出現(xiàn)有技術中的原電池。該原電池具有電極堆疊，其由膜狀的外殼完全包圍。圖2和圖3示出根據(jù)現(xiàn)有技術的原電池，它配有散熱板。散熱板大面積接觸原電池外殼。該散熱板在下端彎折。圖4示出原電池1。其外殼4具有根據(jù)本發(fā)明的成型部fe。該成型部沿著環(huán)繞的密封縫與作為第二成型部恥的復合膜以材料接合方式相連接。兩個電源引線3、3a與成型部 、5b以材料接合方式連接。成型部fe的下邊緣被拔緣。被拔緣的邊緣也起到導熱區(qū) 7的作用。原電池1的電極堆疊2被夾在外殼4的成型部5ajb之間，從而可防滑地固定電極堆疊2。而且，本發(fā)明的成型部fe也對與電極堆疊2換熱和保護電極堆疊作出重要貢獻。圖5和圖6示出基本的原電池組件。一成型部恥以塑料膜的形式形成。它只有在與第二成型部如一起包圍電極堆疊之后才獲得其形狀。成型部恥尤其可以通過深沖以形狀穩(wěn)定的方式來形成。這兩個電源引線3、3a分別配設有一個封條16。該封條也改善了外殼4的密封。圖7示出本發(fā)明原電池1的截面圖。兩個成型部fe、5b、電源引線3、3a和封條16 相互密封接觸，尤其以材料接合的方式。而且示出了電極堆疊2有多個電極和分隔物。還示出了同極性的多個電極通過接線片與電源引線3、3a優(yōu)選為焊接。圖8和圖9示出多個原電池1布置在一個共同的溫度控制元件8上。溫度控制元件8配備有用于第二溫度控制介質(zhì)14的多個第一通道13。每個原電池1有一個以金屬片的形式形成的成型部fe。每個金屬片的下邊緣被拔緣并構(gòu)成一個導熱區(qū)7。導熱區(qū)7至少與溫度控制元件8導熱接觸。如此布置原電池1，每兩個原電池1的導熱成型部fe相互接觸。圖10示出根據(jù)本發(fā)明的多個原電池1，其導熱區(qū)7朝上延伸并且流入第一溫度控制介質(zhì)14。在這里，原電池1的每兩個剛性的且優(yōu)選導熱的成型部5也相互接觸。圖11至圖13示出根據(jù)本發(fā)明的具有多個第二連接區(qū)12的原電池1。第二連接區(qū) 12是外殼4的成型部恥的一部分，其下邊緣被拔緣。被拔緣的下邊緣也用作導熱區(qū)7。多個第二連接區(qū)12以側(cè)突接片的形式形成，它們各具有一個通孔。緊固螺釘穿過該通孔，該緊固螺釘擰入電池外殼或其框架中。圖14示出原電池1，其外殼4具有兩個成型部如、513。一個成型部fe構(gòu)成為帶有被拔緣的下邊緣的金屬片。被拔緣的下邊緣作為導熱區(qū)7和第二連接區(qū)12。被拔緣的下邊緣具有兩個孔，自攻螺釘插入該孔中。圖15示出本發(fā)明的多個原電池1，它們分別具有帶有作為第二連接區(qū)12的被拔緣的下邊緣的成型部fe。第二連接區(qū)12被螺釘緊固至溫度控制元件8。圖16示出原電池的1的成型部fe與溫度控制元件8的螺紋連接在這樣的區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)，該區(qū)域在空間上與第一連接區(qū)6分隔開。通過這種方式，仍然保持了外殼4的氣密結(jié)構(gòu)。圖17至圖20示出具有由多個部分構(gòu)成的外殼4的原電池1。一成型部恥以復合膜的形式形成。外殼4的另一成型部如以金屬片的形式形成。成型部如具有被拔緣的下邊緣，該下邊緣可作為導熱區(qū)7和/或第二固定區(qū)12。而且，成型部fe的特點是其具有呈薄殼11形式的區(qū)域。薄殼11例如通過深沖產(chǎn)生并用于容納電極堆疊2。在電極堆疊2被置入成型部fe的薄殼11中后鋪放復合膜恥，其中出現(xiàn)沿兩個成型部fe、5b的邊緣區(qū)的大面積接觸。在兩個成型部fe、5b以材料接合方式連接后，外殼4被氣密封閉。還示出了封條16，它用于在電源引線區(qū)域內(nèi)的材料接合部的密封和粘附性改善。在成型部fe的薄殼 11中，原電池1的電極堆疊2受到防機械荷載保護。圖20示出本發(fā)明原電池1的截面圖，外殼4的其中一個成型部fe以帶有空腔11 的金屬片的形式構(gòu)成。該放大圖示出兩個成型部fe、5b、電源引線3和封條16的相互接觸。 而且示出了電極堆疊2具有多個電極和分隔物。還示出了同極性的多個電極通過接線片與電源引線3優(yōu)選地焊接。圖21至圖23示出根據(jù)本發(fā)明的原電池1，其外殼4具有兩個成型部如、513。一個成型部恥以復合膜的形式形成，另一個成型部fe以金屬片的形式形成。用條紋線標出了成型部的材料接合連接結(jié)構(gòu)6的區(qū)域，S卩，所謂的封口。呈金屬片形式的成型部如處于未變形狀態(tài)并沿著其邊緣區(qū)與另一成型部fe尤其以材料接合的方式相連接。圖M至圖沈示出彎曲之后的呈金屬片形式的成型部fe。在彎曲過程中，兩個成型部fejb的材料接合連接結(jié)構(gòu)6的區(qū)域相對于未變形狀態(tài)被拔緣，通過該方式，成型部fe 的寬度相對于初始狀態(tài)被縮小。因此，節(jié)省了結(jié)構(gòu)空間。而且，成型部如、恥之間的第一連接區(qū)6在拔緣后尤其受到保護。圖27至圖四示出根據(jù)本發(fā)明的原電池1，其中，呈金屬片形式的成型部fe附加具有用于容納電極堆疊2的薄殼11。首先，實現(xiàn)現(xiàn)有的成型部fe、5b的材料接合連接6。隨后，通過彎曲來實現(xiàn)呈金屬片形式的成型部fe的幾個邊緣區(qū)的拔緣。在這里，在電極堆疊 2受保護地安置在成型部fe的薄殼11內(nèi)的情況下，其寬度相對于初始狀態(tài)也縮小。圖30示出卷繞電極2安置在外殼4內(nèi)。外殼4或其成型部fejb是彎曲的并且匹配于卷繞電極2的半徑。在置入卷繞電極2后，這些成型部5ajb在第一連接區(qū)內(nèi)相互連接。原電池的至少一個電極、特別優(yōu)選是至少一個陰極優(yōu)選具有分子式為LiMPO4的化合物，其中M是元素周期表第一行的至少一種過渡金屬陽離子。該過渡金屬陽離子最好選自由Mn、Fe、Ni和Ti或這些元素的組合所構(gòu)成的組。該化合物優(yōu)選具有橄欖石結(jié)構(gòu)，最好是高級(Ubergeordnetes)橄欖石。在另一個實施方式中，優(yōu)選原電池的至少一個電極、特別優(yōu)選是至少一個陰極具有錳酸鋰(最好是尖晶石型LiMn2O4)、鈷酸鋰(最好是LiCoO2)或者鎳酸鋰(最好是LiNiO2) 或者由這些氧化物中的兩種或三種所構(gòu)成的混合物或者含有錳、鈷和鎳的鋰混合氧化物。原電池的陰極和陽極最好通過一個或多個分隔物相互分隔。這樣的分隔物材料例如也可以由多孔無機材料構(gòu)成，該多孔無機材料處于如此狀態(tài)，可以實現(xiàn)垂直于分隔層的透過分隔物的物質(zhì)傳送，而阻止或甚至抑制平行于分隔物的物質(zhì)傳送。此時特別優(yōu)選的是由多孔無機材料構(gòu)成的分隔物材料，它混有顆?；蛑辽僭谄浔砻婢哂羞@樣的顆粒，顆粒在超過溫度極限時熔化并至少局部縮小或封閉分隔層的孔。這種顆粒最好可以由選自以下材料組的材料構(gòu)成，該材料組包括聚合物或者聚合物的混合物、 蠟或者這些材料的混合物。特別優(yōu)選以下的本發(fā)明實施方式，在這里，如此構(gòu)成分隔層，其孔因毛細管作用而填充有作為離析物參與化學反應的活動成分，從而在分隔層的孔外只存在位于原電池中的活動成分的現(xiàn)有總量的相當少的一部分。就此而言，位于原電池中的電解質(zhì)或其化學成分的一種或這樣成分的混合物是特別優(yōu)選的離析物，該離析物根據(jù)本發(fā)明的一個特別優(yōu)選實施例盡量浸潤或浸透整個多孔分隔層，但在分隔層外找不到或只能找到少到可忽略不計的或相當少的離析物。可以如此在原電池制造中保持這樣的布置，即，多孔分隔物浸透有位于原電池中的電解質(zhì)或者適當選擇的化學反應的其它離析物，從而該離析物隨后盡可能只位于分隔物內(nèi)。如果現(xiàn)在因為化學反應而通過形成氣泡或通過局部變熱出現(xiàn)了可能首先僅在局部的壓力增大，則該離析物可以從其它區(qū)域補流到反應區(qū)域。只要或者一旦還能補流，則在其它位置上的離析物可使用性被相應降低。該反應最后停止，或者至少保持限制到最好是小的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選采用一個分隔物，該分隔物是非電子導電的或?qū)щ姾懿?，并且由至少部分允許物質(zhì)透過的載體構(gòu)成。該載體優(yōu)選在至少一面上涂覆有無機材料。作為至少部分允許物質(zhì)透過的載體，優(yōu)選采用這樣的有機材料，該有機材料優(yōu)選以無紡布的形式形成。最好含有聚合物且特別優(yōu)選是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的有機材料涂覆有優(yōu)選為離子導電的無機材料，它進一步優(yōu)選在-40°C至200°C的溫度范圍內(nèi)是離子導電的。該無機材料優(yōu)選包括選自含有Zr、Al和Li中的至少一種元素的氧化物、磷酸鹽、硫酸鹽、鈦酸鹽、 硅酸鹽、鋁硅酸鹽所構(gòu)成的組的至少一種化合物，特別優(yōu)選氧化鋯，該離子導電的無機材料優(yōu)選具有最大直徑小于IOOnm的顆粒。這樣的分隔物例如由德國Evonik公司以商品名“S印arion”銷售。
權利要求
1.一種尤其呈棱柱體或圓柱體形狀的原電池(1)，該原電池具有電極堆疊⑵，至少一個與該電極堆疊⑵相連接的電源引線(3、3a)，以及至少部分包圍該電極堆疊O)的外殼G)，其中至少一個電源引線(3、3a)部分伸出該外殼⑷，其特征在于，該外殼(4)至少具有一個第一成型部(5a)和一個第二成型部( )，一個成型部的導熱性高于另一個成型部的導熱性，并且這些成型部(5、fe、5b)還設置成至少部分包圍該電極堆疊O)。
2.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，設有該外殼(4)的至少兩個成型部(5、5ajb)，其至少部分尤其以材料接合方式相連接，設有該外殼的至少兩個成型部 (5、5ajb)，其在第一連接區(qū)(6)內(nèi)尤其以材料接合方式相互連接。
3.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，該外殼的至少一個成型部 (5,5a,5b)具有導熱區(qū)(7)，該導熱區(qū)尤其設置成接觸溫度控制元件(8)和/或第一溫度控制介質(zhì)(14)。
4.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，該外殼的至少一個成型部 (5,5a,5b)是剛性形成的和/或該外殼(4)的至少一個成型部(5、fe、5b)是以薄壁形成的。
5.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，該外殼的至少一個成型部 (5,5a,5b)至少局部具有涂層(10)。
6.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，該外殼的至少一個成型部 (5,5a,5b)具有尤其用于容納電極堆疊(2)的空腔(11)。
7.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，該外殼的至少一個成型部 (5,5a,5b)具有第二連接區(qū)(12)。
8.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，它包括至少一個電極、優(yōu)選為至少一個陰極，該電極具有分子式為LiMPO4的化合物，其中M是元素周期表第一行的至少一種過渡金屬陽離子，該過渡金屬陽離子優(yōu)選選自由Mn、Fe、Ni和Ti或者這些元素的組合所組成的組，該化合物最好具有橄欖石結(jié)構(gòu)，優(yōu)選是高級橄欖石，其中特別優(yōu)選狗。
9.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，它包括至少一個電極、優(yōu)選為至少一個陰極，該電極具有錳酸鋰、優(yōu)選為尖晶石型LiMn2O4，鈷酸鋰、優(yōu)選為LiCoO2,或者鎳酸鋰、優(yōu)選為LiNiO2,或者由這些氧化物中的兩種或三種構(gòu)成的混合物，或者含有錳、鈷和鎳的鋰混合氧化物。
10.根據(jù)前述權利要求之一的原電池(1)，其特征在于，它包括至少一個分隔物，該分隔物是非電子導電的或?qū)щ姾懿?，該分隔物由至少部分允許物質(zhì)透過的載體構(gòu)成，其中該載體優(yōu)選在至少一面涂覆有無機材料，其中優(yōu)選采用有機材料作為至少部分允許物質(zhì)透過的載體，其優(yōu)選以無紡布的形式形成，該有機材料優(yōu)選含有聚合物、尤其優(yōu)選是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其中該有機材料涂覆有優(yōu)選是離子導電的無機材料，其進一步優(yōu)選在-40°C至200°C 的溫度范圍內(nèi)是離子導電的，該無機材料優(yōu)選包含選自Zr、Al、Li中至少一種元素的氧化物、磷酸鹽、硫酸鹽、鈦酸鹽、硅酸鹽、鋁硅酸鹽所構(gòu)成的組的至少一種化合物，尤其優(yōu)選氧化鋯，并且該離子導電的無機材料優(yōu)選具有最大直徑小于IOOnm的顆粒。
11.一種具有至少兩個根據(jù)權利要求1至10之一的原電池(1)的電池，其特征在于， 所述原電池(1)基本上并聯(lián)設置，并且該電池還配有至少一個溫度控制元件(8)，其中至少一個溫度控制元件(8)設置成接觸至少一個原電池(1)的外殼的至少一個成型部(5、5ajb)。
12.根據(jù)權利要求11所述的、具有至少兩個根據(jù)權利要求1至10之一的原電池(1)的電池，其特征在于，該至少一個溫度控制元件(8)具有至少一個第一通道(13)，該第一通道優(yōu)選填充有第二溫度控制介質(zhì)(14)，和/或該至少一個溫度控制元件(8)與換熱器(1 有效連接。
13.一種操作根據(jù)權利要求11或12所述的電池的方法，其特征在于，該溫度控制元件 (8)的溫度根據(jù)該電池的原電池(1)的期望工作溫度來選擇。
14.一種操作根據(jù)權利要求12或13所述的電池的方法，其特征在于，第二溫度控制介質(zhì)(14)流過該溫度控制元件(8)的至少一個第一通道(13)。
15.一種操作具有至少兩個根據(jù)權利要求1至10之一的原電池(1)的電池的方法，其特征在于，第一溫度控制介質(zhì)(14)流入或部分地環(huán)流至少一個成型部(5、5ajb)、尤其是成型部(5、5ajb)的導熱區(qū)(7)。
16.一種制造根據(jù)權利要求1至10之一的原電池(1)的方法，其特征在于， 首先，將外殼的至少兩個成型部(5、fe、5b)尤其是以材料接合方式相互連接， 隨后，通過彎曲將該外殼的至少一個成型部(5、fe、5b)從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)變至變形狀態(tài)，其中，在變形狀態(tài)中的該成型部(5、5ajb)的至少一個延伸尺寸相對于初始狀態(tài)而減
全文摘要
本發(fā)明的原電池基本呈棱柱體或圓柱體形狀，具有電極堆疊。該原電池還具有至少一個與該電極堆疊相連接的電源引線。該原電池還具有至少部分包圍電極堆疊的外殼。此外，電源引線部分地從該外殼伸出。外殼至少具有一個第一成型部和一個第二成型部。一個成型部的導熱性高于另一個成型部的導熱性。該外殼的成型部還設置成至少部分包圍該電極堆疊。
文檔編號H01M2/02GK102292844SQ201080005161
公開日2011年12月21日 申請日期2010年1月18日 優(yōu)先權日2009年1月21日
發(fā)明者克勞斯-魯珀特·洪門塔勒, 延斯·梅恩斯徹 申請人:鋰電池科技有限公司