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电化学的纽扣电芯以及用于制造的方法与流程

  • 国知局
  • 2024-11-21 11:55:17

本发明涉及一种以纽扣电芯的形式的电化学的蓄能器电芯以及用于其制造的方法。

背景技术:

1、电化学的蓄能器元件能够通过氧化还原反应将所储存的化学能转换成电能。电化学的蓄能器元件的最简单的形式是电化学电芯。电化学电芯通常包括通过隔膜相互分离的正电极和负电极。在放电时,在负电极处通过氧化过程释放电子。由此引起电子流,该电子流可被外部的电负载取用,为了外部的电负载,电化学电芯用作能源供应。同时,在电芯之内出现与电极反应相应的离子流。该离子流横穿隔膜,并且通过引导离子的电解质实现。

2、如果放电是可逆的,即存在再次反向实现在放电时进行的化学能到电能的转换并且再次给电芯充电的可能性,则将其称为二次电芯。在二次电芯中,通常的负电极作为阳极并且正电极作为阴极的称谓一般涉及电化学电芯的放电功能。

3、目前,作为蓄能器元件,二次的锂离子电芯用于多种应用,因为该电芯能够提供高的电流并且其突出之处在于相对高的能量密度。锂离子电芯基于可以以离子的形式在电芯的电极之间往复迁移的锂的应用。锂离子电芯的负电极和正电极通常由所谓的复合电极形成,除了电化学活性的组分之外,该复合电极也包括无电化学活性的组分。

4、作为用于二次的锂离子电芯的电化学活性的组分(活性材料),原则上可以考虑所有能够吸收并再次释放锂离子的材料。对于负电极,例如为此使用以碳(例如石墨碳)为基础的颗粒。作为用于正电极的活性材料,例如可以使用钴酸锂(licoo2)、锰酸锂(limn2o4)、磷酸铁锂(lifepo4)或其衍生物。电化学活性的材料通常以颗粒形式包含在电极中。

5、作为无电化学活性的组分,复合电极通常包括用作用于相应的活性材料或相应的电极材料的载体的、面形的和/或带形的集流体,尤其是金属膜。用于负电极的集流体(阳极集流体)例如可以由铜或镍构成,并且用于正电极的集流体(阴极集流体)例如可以由铝构成。此外,作为无电化学活性的组分,电极可以包括电极粘合剂(例如聚偏二氟乙烯(pvdf)或者其他聚合物,例如羧甲基纤维素)、改善导电性能的添加剂和其他附加物。电极粘合剂保证了电极的机械稳定性并且常常也保证活性材料在集流体上的附着。

6、作为电解液,锂离子电芯通常包括锂盐例如六氟磷酸锂(lipf6)在有机溶剂(例如碳酸醚和碳酸酯)中的溶液。

7、在制造锂离子电芯时,可以将复合电极与一个或多个隔膜组合成电极隔膜复合体。在此,电极和隔膜可以在压力下或者也可以通过层压或通过粘接相互连接。随后,可以通过利用电解液浸润该复合体建立电芯的基本功能。

8、在多种实施方式中,电极隔膜复合体构成缠绕体的形式或者被处理成缠绕体。例如,将带形的正电极和带形的负电极以及至少一个带形的隔膜单独输送给缠绕机,并且在缠绕机中螺旋形地缠绕成具有正电极/隔膜/负电极序列的缠绕体。在其他情况中,首先将带形的正电极和带形的负电极以及至少一个带形的隔膜组合成电极隔膜复合体,例如在使用所述压力的情况下。在另一步骤中,将复合体进行缠绕并且将由此构成的缠绕式的电极隔膜复合体装入壳体中,并且相应地接触电极。

9、这种类型的具有缠绕的电极隔膜复合体的蓄能器电芯大多具有柱形的结构形式。其中区分为圆电芯和纽扣电芯。柱形的圆电芯的突出之处在于,其高度大于其直径。纽扣电芯具有比其直径更小的高度。纽扣电芯的尺寸通常比圆电芯小得多。例如,纽扣电芯适合用于为小型电子设备,例如时钟,助听器,无线耳机等供电。

10、这种类型的具有缠绕的电极隔膜复合体的蓄能器电芯大多具有柱形的基础形状。其中区分为圆电芯和纽扣电芯。柱形的圆电芯的突出之处在于,其高度大于其直径。相反地,纽扣电芯具有比其直径更小的高度。纽扣电芯部分地以非常小的结构形式供应。例如,纽扣电芯适合用于为小型电子设备,例如时钟,助听器,无线耳机等供电。

11、纽扣电芯通常具有由两个金属的壳体件组成的壳体。例如,一个壳体件构造成杯形(所谓的电芯杯),而另一壳体件作为盖部封闭杯形的壳体件的开口。盖部常常也构造成杯形或碗形,并且以其开口边缘向前的方式被推入电芯杯中。

12、在这种纽扣电芯中,例如通过将电芯杯的边缘卷折到盖部的边缘或肩部或环绕的棱边上,实现液体密封地封闭,其中,在电芯杯和盖部之间布置塑料环,电芯杯的边缘使塑料环压靠盖部的肩部或边缘或环绕的棱边。塑料环一方面用作密封元件,另一方面使电芯杯相对于盖部电绝缘。

13、备选地,也可以通过电芯杯和盖部在轴向方向上仅仅或至少首先通过力配合的连接结合在一起,促成纽扣电芯的封闭,从而可以取消卷折。例如,从de 10 2009 017 514 a1中已知这种纽扣电芯。

14、在具有金属的壳体件的纽扣电芯中,壳体件大多也用作电芯的极。因此,壳体件必须与电极电地相连接。可以如此进行正电极和负电极与壳体件的接触,即,在电极带处装设导电条。正电极的导电条在缠绕体的一个端侧上伸出,并且负电极的导电条从缠绕体的相对的端侧中伸出。导电条可以通过焊接与相应的壳体件相连接用以电接触电极。例如,从de10 2009 060 800 a1中得到这种类型的纽扣电芯。

15、在jp 2008-262825中描述了一种二次纽扣电芯,其具有被制成柱形的缠绕体的带形的电极和带形的隔膜。在缠绕体的相应的端侧上布置有电绝缘的板,该电绝缘的板保护端侧以防与壳体接触。壳体由杯形的壳体件和盖部组成,其中,盖部被焊接到杯形的壳体件的开口中。缠绕体的电极中的一个通过金属的导电体与壳体相连接,因此,壳体用作电芯的一个极。在电极中的另一处模制有另一导电体。该另一导电体直接焊接在金属极处,该金属极通过在盖部中的孔向外引导并且相对于盖部电绝缘。

16、从wo 2017/21590a1中已知一种柱形的圆电芯,在其中,电极隔膜复合体以及其电极构造成带形,并且以缠绕体的形式存在。电极分别具有附有电极材料的集流体。相反极性的电极在电极隔膜复合体之内布置成彼此错开,从而正电极的集流体的纵向边缘在一个端侧处从缠绕体中离开,并且负电极的集流体的纵向边缘在另一端侧处从缠绕体中离开。为了电接触集流体,电芯具有接触片,接触片坐落在缠绕体的一个端侧上并且通过焊接与集流体中的一个的纵向边缘相连接。由此实现,在其整个长度上电接触集流体并且进而也电接触从属的电极。这显著降低了在所描述的电芯之内的内电阻。因此,可以明显更好地取用出现的高电流,并且也可以更好地从缠绕体中导出热。

技术实现思路

1、在该背景下,本发明提出的目的是,提供以纽扣电芯的形式的改进的电化学的蓄能器电芯,在缠绕式的电极隔膜复合体的情况中,该蓄能器电芯实现特别好的电极的电连结。在这种电芯中,尤其是应该尽可能最优地利用电芯的电化学电势。

2、该目的通过如从权利要求1中得到的以纽扣电芯的形式的电化学的蓄能器电芯实现。此外,该目的通过一种用于制造这种电化学的蓄能器电芯的方法实现。该方法是另一独立权利要求的对象。从从属权利要求中得到纽扣电芯或制造方法的优选的设计方案。

3、根据本发明的电化学的蓄能器电芯构造成纽扣电芯的形式,并且突出之处始终在于以下特征a.至j.:

4、a.蓄能器电芯包括:封闭的壳体,壳体空气密封地且液体密封地包围内部空间;以及布置在壳体中的电极隔膜复合体,

5、b.壳体包括金属的、构造成杯形的壳体件,该壳体件包括壳体杯形件底部、环绕的侧壁和末端开口,其中,壳体杯形件底部和环绕的侧壁各自具有外侧以及指向内部空间的内侧,

6、c.壳体包括盖部,盖部封闭构造成杯形的壳体件的末端开口,其中,盖部具有外侧以及指向内部空间的内侧,

7、d.电极隔膜复合体以柱形的缠绕体的形式存在,缠绕体具有平的第一末端端侧和平的第二末端端侧以及位于两个端侧之间的缠绕体套,

8、e.电极隔膜复合体包括具有阳极集流体的带形的阳极,阳极集流体具有第一纵向边缘和与第一纵向边缘平行的第二纵向边缘,

9、f.电极隔膜复合体包括具有阴极集流体的带形的阴极,阴极集流体具有第一纵向边缘和与第一纵向边缘平行的第二纵向边缘,

10、g.阳极集流体包括主区域以及自由的边条,主区域附有由负的电极材料制成的层,边条沿着阳极集流体的第一纵向边缘延伸并且未附有电极材料,

11、和/或

12、阴极集流体包括主区域以及自由的边条,主区域附有由正的电极材料制成的层,边条沿着阴极集流体的第一纵向边缘延伸并且未附有电极材料,

13、h.阳极和阴极如此布置在电极隔膜复合体之内,使得阳极集流体的第一纵向边缘从电极隔膜复合体的第一末端端侧离开,和/或阴极集流体的第一纵向边缘从电极隔膜复合体的第二末端端侧离开,

14、i.在壳体中,电极隔膜复合体轴向地定向,使得缠绕体的端侧中的一个端侧面向壳体杯形件底部并且端侧中的另一个端侧面向盖部,以及

15、j.阳极集流体的第一纵向边缘或阴极集流体的第一纵向边缘直接贴靠在壳体杯形件底部的内侧处或盖部的内侧处。

16、根据本发明,纽扣电芯的突出之处特别是在于以下特征k.和l.:

17、k.阳极集流体或阴极集流体的第一纵向边缘贴靠在其内侧处的壳体杯形件底部和/或盖部具有至少一个区域,在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间中的变形部,或者在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部的凸起部伸入内部空间中,以及

18、l.阳极集流体或阴极集流体的贴靠在壳体杯形件底部或盖部的内侧处的第一纵向边缘焊接在变形部处或凸起部处。

19、至少一个区域(在其中,壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间的变形部、或在其中,壳体杯形件底部或盖部的凸起部伸入内部空间中)接下来也被称为凸起部和/或变形部区域。金属的、构造成杯形的壳体件接下来也被称为壳体杯形件。

20、根据本发明的蓄能器电芯或根据本发明的纽扣电芯的特别的优点在于,电极中的至少一个直接接触在壳体杯形件底部和/或盖部处,即,在壳体的端侧的元件处。与电极通过相应的独立的电导体的电连结(例如在根据jp 2008-262825 a的纽扣电芯中如此规定)相比,集流体的纵向边缘在壳体的端侧处的直接电连结降低了电芯的内电阻,从而可以更好地取用出现的高电流。此外,可以更好地从缠绕式的电极隔膜复合体中导出热。

21、通过根据本发明规定的其他措施,即,如此进行电极的纵向边缘在壳体的端侧的元件处的电连结,即将纵向边缘焊接在壳体杯形件底部或盖部的向内伸出的区域处,一方面尤其是在批量制造方面简化了制造过程。另一方面,由此能够实现在壳体的相应的端侧的元件和相应的电极的纵向边缘之间特别稳定且可靠的连接。

22、例如,凸起和/或变形部区域可以构造成这样的区域,即,在该区域中增大壳体杯形件底部或盖部的厚度,从而产生指向内部空间中的凸起部。在几个优选的实施方式中,凸起部仅仅位于内侧上,并且从外部不可见。然而特别优选地,该区域构造成壳体杯形件底部或盖部的指向内部空间中的变形部。在一种优选的实施方式中,壳体杯形件底部和/或盖部在与变形部的区域相对的包围变形部的区域中不具有增大的厚度。

23、总地来说,至少一个凸起区域和/或变形部区域实现集流体的相应的第一纵向边缘以及进而电极的特别良好且可简单实现的直接的电连结。

24、不仅壳体杯形件而且盖部优选地由金属板材制成。例如,金属板材可以是钢板或由镀镍的钢制成的板材。也可以考虑由铝或铜制成的板材。

25、特别优选的是,盖部具有在0.05mm至1.5mm,优选地0.1mm至1.0mm,更为优选地0.1mm至0.5mm,又更为优选地0.15mm至0.3mm的范围内的,备选地在0.08mm至0.2mm的范围内的壁厚。这尤其是适用于盖部的这样的区域,即,在该区域中阳极集流体的第一纵向边缘或阴极集流体的第一纵向边缘直接贴靠在内侧处。

26、此外特别优选的是,壳体杯形件具有在0.05mm至1.5mm,优选地0.1mm至1.0mm,更为优选地0.1mm至0.5mm,又更为优选地0.15mm至0.3mm的范围内的,备选地在0.08mm至0.2mm的范围内的壁厚。这尤其是适用于壳体杯形件底部。

27、在根据本发明的蓄能器电芯的一种特别优选的设计方案中,蓄能器电芯的突出之处在于直接下述附加特征a.至c.中的至少一个:

28、a.从电极隔膜复合体的第一末端端侧和/或从电极隔膜复合体的第二末端端侧离开的、直接贴靠在壳体杯形件底部或盖部的内侧处的第一纵向边缘在至少一个凹部区域中变形。

29、b.该至少一个凹部区域与所述至少一个区域对应,在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间中的变形部,或在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部的凸起部伸入内部空间中的。

30、c.凸起部或指向内部空间的变形部被推入或压入所述至少一个凹部区域中。

31、优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.,或者特别优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.、b.和c.。

32、因此,在这些特别优选且有利的实施方式中,缠绕式的电极隔膜复合体在一个或两个端侧处具有一个或多个与所述至少一个凸起和/或变形部区域对应的凹部区域。

33、就此而言,表述“对应”优选地理解成,凸起区域和/或变形部区域可以直接接合到在缠绕体的所述一个或多个端侧处的相应的凹部中或直接贴靠在该处。

34、通过彼此对应的区域,优化了在集流体的纵向边缘的相应的区段和至少一个凸起区域和/或变形部区域之间的机械接触,从而实现集流体在壳体件处可靠的焊接。此外,彼此对应的区域可以在制造期间简化缠绕体在壳体件中的正确定位。

35、通过相应的集流体的伸出的纵向边缘的相应的变形,所述至少一个凹部区域可以构造在缠绕体的所述一个或多个端侧处。在使相应的集流体的纵向边缘变形时,优选地使纵向边缘定向地变形,并且例如可以向限定的方向弯曲或折叠。在发明者的试验中表明,通过在缠绕体的端侧的区域处的相应的部位处进行这种缠绕体的预处理或变形,可以显著改善在壳体杯形件底部或盖部和相应的集流体边缘之间的电接触,并且简化焊接。

36、在至少一个凸起和/或变形部区域的设计方案方面,在优选的实施方式中,设置直接下述附加特征a.和b.中的至少一个:

37、a.指向内部空间的变形部构造成凹槽,

38、b.凹槽在壳体杯形件底部和/或盖部的外侧上表现为凹部,尤其是长形的凹部,并且在壳体杯形件底部和/或盖部的内侧上表现为凸起部,尤其是长形的凸出部。

39、特别优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.。

40、例如,凹槽可以以非常简单的方式通过压印或其他变形过程制造。如以上已经指出,优选地,壳体元件在凹槽的区域中的壁厚保持不变。以下结合根据本发明的电芯的制造方法解释对此的其他细节。

41、特别优选地,指向内部空间中的变形部,尤其是凹槽,具有在2mm至12mm,优选地2mm至8mm的范围内的长度,并且具有在0.5mm至4mm,优选地1mm至3mm,特别优选地1mm至2.5mm的范围内的宽度。这适用于所有此处公开的变形部的实施方式。

42、变形部的绝对长度和宽度与根据本发明的蓄能器元件的尺寸相匹配。

43、优选地,变形部的长比宽大的倍数在2至20的范围内,特别优选地在4至12的范围内。

44、在特别优选的设计方案中,根据本发明的蓄能器电芯的突出之处在于直接下述附加特征a.和b.中的至少一个:

45、a.在所述至少一个区域中,存在一条或多条焊接轨迹,尤其是三条焊缝,在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间的变形部,或在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部的凸起部伸入内部空间中。

46、b.在所述至少一个在其中壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间的变形部的或在其中壳体杯形件底部或盖部的凸起部伸入内部空间中的区域中,存在两条或更多条平行的焊缝,尤其是两条或三条平行的焊缝。

47、优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.。

48、优选地,焊接轨迹是焊缝或焊点,但是或者是在壳体杯形件底部或盖部之内的焊点核心,或者是在壳体杯形件底部或盖部的外侧上的焊条的压痕。

49、在将阳极集流体或阴极集流体的第一纵向边缘焊接在壳体杯形件底部或盖部处时,例如通过以下方式产生焊缝或焊点或焊点核心,即,引导强的电流通过纵向边缘或壳体杯形件底部或盖部,以如此程度地局部加热纵向边缘和壳体杯形件底部或盖部,使得其熔化。优选地,可在壳体杯形件底部或盖部的外侧上看到焊缝或焊点。

50、特别优选地,也可以通过激光产生焊接轨迹,尤其是焊缝或焊点,可以在电流的部位处使用激光进行焊接。

51、优选地,从外部进行焊接。在激光的情况中,激光首先穿透壳体杯形件底部或盖部,随后激光使集流体熔化。在借助于电流焊接的情况中,优选地在壳体杯形件底部或盖部的外侧上将所需的焊条用于进行焊接。当集流体的导电能力高于壳体杯形件底部或盖部的导电能力时,这特别是有效的。

52、焊缝也可以通过一行并排的焊点实现,有利地,焊点紧挨着彼此。在其他设计方案中,也可以设置一个连续的焊缝或多个连续的焊缝。

53、在特别优选的实施方式中,根据本发明的蓄能器电芯的突出之处在于直接下述附加特征a.至c.中的至少一个:

54、a.指向内部空间的变形部构造成直线的凹槽。

55、b.壳体杯形件底部和/或盖部包括直线的多个凹槽,优选地直线的三个凹槽。

56、c.三个凹槽布置成星形并且分别包夹成120°的角度。

57、以特别优选的方式,以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.,或者特别优选地,以相互组合的方式实现上述特征a.、b.和c.。

58、特别优选地,焊接轨迹,尤其是焊缝或焊点,布置在变形部中,尤其是在凹槽中,特别优选地布置在凹槽的最低点处。

59、原则上,至少一个凸起区域和/或变形部区域也可以实现成其他形式,和/或,例如可以设置少于或多于三个凹槽,例如也可以设置五个或七个凹槽。适宜地,至少一个凸起区域和/或变形部区域以及尤其是凹槽的具体的设计方案和几何形状与纽扣电芯或蓄能器电芯的大小和尺寸相匹配。一般而言,适合用于纽扣电芯的商业通用的结构形式的是三个或更多星形地布置的凹槽,这些凹槽均匀地分布在纽扣电芯的相应的端侧的面上。由此,可以实现相应的电极在纽扣电芯的端侧的元件处均匀的电连结。

60、在根据本发明的蓄能器电芯或根据本发明的纽扣电芯的优选的设计方案中,电芯的突出之处在于,该电芯在壳体杯形件底部和/或盖部中具有一个或多个凹槽,凹槽的深度在0.05mm至0.60mm,优选地0.10mm至0.50mm,更为优选地0.20mm至0.40mm的范围。特别优选地,深度为约0.30mm。

61、在优选的实施方式中,根据本发明的蓄能器电芯或根据本发明的纽扣电芯的突出之处还在于,其具有缠绕式的电极隔膜复合体,电极隔膜复合体在一个或两个端侧的区域中具有一个或多个凹部区域。凹部区域的深度尤其是可以在0.05mm至0.45mm,优选地0.15mm至0.35mm的范围内,更为优选地为约0.25mm。

62、优选地,凹部区域的布置方案和尺寸相应于凸起和/或变形部区域的布置方案和尺寸。

63、集流体的纵向边缘在壳体处的直接且非间接的连结可以设置在构造成缠绕体的电极隔膜复合体的一个或两个端侧处。

64、当设置根据本发明的电极仅仅在一个端侧处的连结时,原则上例如仅仅需要阳极的纵向边缘或仅仅阴极集流体的纵向边缘在缠绕式的电极隔膜复合体的一侧上具有从电极隔膜复合体的相应的端侧离开的自由的边条。例如,另一电极可以以已知的方式借助于独立的导电体电接触。

65、相应地,在根据本发明的蓄能器电芯的第一基础的实施方式中,仅仅在构造成缠绕体的电极隔膜复合体的一侧上,实现所描述的、借助于第一集流体边缘在至少一个凸起区域和/或变形部区域处的焊接的电极的电连结。在该实施方式中,蓄能器电芯的突出之处尤其是在于直接下述特征a.至d.中的至少一个:

66、a.阳极集流体的第一纵向边缘或阴极集流体的第一纵向边缘贴靠在壳体杯形件底部的内侧处或盖部的内侧处。

67、b.壳体杯形件底部或盖部具有至少一个区域,在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间中的变形部,或者在至少一个区域中,壳体杯形件底部或盖部的凸起部伸入内部空间中。

68、c.阳极集流体的第一纵向边缘或阴极集流体的第一纵向边缘焊接到变形部处或焊接到凸起部处。

69、d.未焊接到壳体杯形件底部或盖部的变形部或凸起部处的集流体通过导电体、尤其是条形的导电体与壳体件中的一个电连接。

70、优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.、b.和c.。以特别优选的方式,以相互组合的方式实现直接上述特征a.至d.。

71、在根据本发明的蓄能器电芯的另一优选的实施方式中,在蓄能器电芯的两侧上存在所描述的、通过电极带的纵向边缘的直接焊接在壳体处的电极的电连结。相应地,在优选的设计方案中,蓄能器电芯的突出之处在于直接下述附加特征a.至c.中的至少一个:

72、a.阳极集流体的第一纵向边缘或阴极集流体的第一纵向边缘贴靠在壳体杯形件底部的内侧处,并且未贴靠在壳体杯形件底部的内侧处的集流体的第一纵向边缘贴靠在盖部的内侧处。

73、b.不仅壳体杯形件底部而且盖部各自具有至少一个区域,即,在至少一个区域中壳体杯形件底部或盖部具有指向内部空间中的变形部,或者在至少一个区域中凸起部伸入内部空间中。

74、c.阳极集流体的第一纵向边缘和阴极集流体的第一纵向边缘分别焊接在变形部或凸起部处。

75、优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.、b.和c.。

76、除了以上描述的根据本发明的特征之外,根据本发明的蓄能器电芯的壳体可以如在传统的纽扣电芯中那样实现。

77、例如,在壳体的构造方面,可以设置直接下述特征a.和b.。

78、a.盖部如壳体杯形件那样构造成杯形的,并且具有盖底部、环绕的侧壁和开口边缘,其中,盖部以开口边缘向前的方式被推入壳体杯形件中。

79、b.壳体杯形件和盖部通过环形的、电绝缘的密封件相互分离。

80、优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.和b.。

81、在这种情况中优选的是,盖部具有至少一个区域,在至少一个区域中盖部具有指向内部空间中的变形部,或在至少一个区域中盖部的凸起部伸入壳体的内部空间中,该区域是盖底部的一部分。

82、环形的密封件可以由通常用于密封电化学电芯的塑料制成,例如由聚酰胺或聚醚醚酮制成。

83、在根据本发明的蓄能器电芯的壳体的另一设计方案中,可以实现直接下述特征a.至d.中的至少一个:

84、a.盖部是插入构造成杯形的壳体件的末端开口中的盘。

85、b.盘被焊接到构造成杯形的壳体件的开口中。

86、c.相对于盘电绝缘并且与电极中的一个电连接的电的极被引导穿过该盘。

87、优选地,以相互组合的方式实现直接上述特征a.、b.和c.。

88、优选地,根据本发明的蓄能器电芯是锂离子电芯。相应优选地,集流体所附有的电极材料是常用于锂离子电芯的电极材料。优选地,蓄能器电芯包括常用于锂离子电芯的电解质。

89、在电极隔膜复合体之内,阳极和阴极通过至少一个隔膜相互分离。优选地,隔膜构造成带形。例如,隔膜可以由微孔的塑料膜制成或由无纺布制成。

90、在几个实施方式中,在电极隔膜复合体中,电极也可以通过由固态电解质组成的层相互连接。于是,该层也用作隔膜。于是在这种情况中,不是一定需要液态电解质。

91、优选地,根据本发明的蓄能器电芯的壳体杯形件底部设置成用于接触阳极。优选地,阳极集流体由铜或铜合金,尤其是由铜膜制成。优选地,阴极集流体由铝或铝合金,尤其是由铝膜制成。

92、优选地,根据本发明的蓄能器元件具有≤1.5cm的最大高度和≤2.5cm的最大直径。

93、此外,本发明包括一种用于制造以纽扣电芯的形式的,尤其是以具有以上描述的特征的纽扣电芯的形式的电化学的蓄能器电芯的方法。该方法始终包括以下步骤:

94、a.提供金属的、构造成杯形的壳体件,壳体件包括壳体杯形件底部、环绕的侧壁和末端开口,其中,壳体杯形件底部和环绕的侧壁各自具有内侧和外侧,

95、b.提供盖部,其中,盖部具有内侧和外侧,

96、c.提供以柱形的缠绕体的形式的电极隔膜复合体,缠绕体具有平的第一末端端侧和平的第二末端端侧以及位于两个端侧之间的缠绕体套,其中

97、i.电极隔膜复合体包括具有阴极集流体的带形的阴极,阴极集流体具有第一纵向边缘和与第一纵向边缘平行的第二纵向边缘,

98、ii.电极隔膜复合体包括具有阳极集流体的带形的阳极,阳极集流体具有第一纵向边缘和与第一纵向边缘平行的第二纵向边缘,

99、iii.阳极集流体包括主区域以及自由的边条,主区域附有由负的电极材料制成的层,边条沿着阳极集流体的第一纵向边缘延伸并且未附有电极材料,

100、和/或

101、阴极集流体包括主区域以及自由的边条,主区域附有由正的电极材料制成的层,边条沿着阴极集流体的第一纵向边缘延伸并且未附有电极材料,并且

102、iiii.阳极和阴极如此布置在电极隔膜复合体内,使得阳极集流体的第一纵向边缘从电极隔膜复合体的平的第一末端端侧离开,和/或阴极集流体的第一纵向边缘从电极隔膜复合体的平的第二末端端侧离开,

103、d.将电极隔膜复合体装入杯形的壳体件中,使得缠绕体在待形成的壳体中轴向地定向,并且缠绕体的端侧中的一个面向壳体杯形件底部,并且阳极集流体的第一纵向边缘或阴极集流体的第一纵向边缘贴靠在壳体杯形件底部的内侧处或贴靠在盖部的内侧处,以及

104、e.在使用盖部以及必要时环形的、电绝缘的密封件的情况下封闭杯形的壳体件用以形成空气密封地且液体密封地封闭的壳体,该壳体具有内部空间,电极隔膜复合体布置在该内部空间中。

105、特别优选地,该方法的突出之处在于以下特征:

106、f.在壳体杯形件底部和/或盖部中引入至少一个变形部,在壳体被封闭的情况下,该至少一个变形部指向内部空间中,

107、或者

108、所提供的壳体件的壳体杯形件底部或所提供的盖部具有至少一个凸起部,该至少一个凸起部在壳体被封闭的情况下伸入内部空间中。

109、g.将阳极集流体或阴极集流体的贴靠在壳体杯形件底部的内侧处或贴靠在盖部的内侧处的第一纵向边缘焊接到变形部处或焊接到凸起部处。

110、在步骤a.和b.之前,构造成杯形的壳体件的盖部和壳体底部已经可以设有至少一个变形部或至少一个凸起部,或者由已经具有至少一个变形部或至少一个凸起部的板材料制成。但也可行的是,后来才在盖部或底部中引入变形部,例如在步骤d.之前。优选地,通过压印过程或通过常用的变形引入变形部,该变形可以以优选的方式被结合到制造盖部或构造成杯形的壳体件的过程中。

111、不仅盖部而且构造成杯形的壳体件以及凸起部、变形部、电极隔膜复合体以及在焊接时产生的焊接轨迹已经结合电化学的蓄能器电芯进行了描述。就此参考相应的实施方案。

112、同样参考结合根据本发明的蓄能器电芯描述的优选的实施方式,例如与变形部或凸起部对应的凹部区域。例如,凹部区域可以通过滚压构成。

113、根据纽扣电芯的具体的设计方案,并且根据制造方法的具体的设计方案,也可以在方法的不同时刻进行焊接。例如,可以首先将缠绕式的电极隔膜复合体装入杯形的壳体件中。随后,在壳体杯形件底部的区域中焊接电极的相应的纵向边缘,随后利用盖部封闭壳体杯形件。

114、但是,也可以在封闭壳体之后进行焊接,于是其中,需要从外部焊接。不仅可以通过电阻焊而且可以通过激光焊接实现从外部焊接。

115、从以下结合附图对优选的实施例的描述中得到本发明的其他特征和优点。在此,单个的特征分别可以单独地或者以相互组合的方式实现。

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