[发明专利]制造电池单体的方法、深冲工具、壳体部件和电池单体

说明书

一种用于制造电池单体(1)的方法，所述电池单体至少包括壳体(2)和布置在所述壳体中的至少一个由彼此相叠地布置的板状电极(4)构成的堆垛(3)，其中，所述壳体(2)的至少一个壳体部件(5)由能够弹性地变形的膜材料(6)制造，并且其中，所述堆垛(3)具有预定的三维的几何形状。(7)。此外，建议一种用于将膜材料(6)变形成为用于电池单体(1)的壳体部件(5)的深冲工具(8)、电池单体(1)的壳体(2)的壳体部件(5)以及电池单体(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于制造电池单体的方法、一种将膜材料变形成用于电池单体、尤其是通过所述方法制造的电池单体的壳体部件的深冲工具、一种电池单体、尤其是通过所述方法和/或通过所述深冲工具制造的电池单体的壳体的壳体部件，以及一种电池单体，所述电池单体尤其通过所述方法和/或通过所述深冲工具制造和/或具有所述壳体部件。

背景技术

电池单体包括气密地设计的壳体和布置在所述壳体中的至少一个由彼此相叠地布置的板状电极构成的堆垛。壳体至少部分地由能弹性地变形的膜材料制造。

电池单体是蓄电器，该蓄电器例如在机动车中用于存储电能。机动车例如尤其具有用于驱动机动车的电机，其中，所述电机能够通过存储在电池单体中的电能被驱动。在电池单体中，板状电极、即阳极和阴极彼此堆叠地布置，其中，不同的板状电极通过分离薄膜或者分离材料相互分隔地布置。板状电极布置在电解质中。已知例如具有液态的或者固态的电解质(固体电池)的电池单体。

电池模块尤其包括多个电池单体，这些电池单体彼此串联或者并联地电连接并且布置在模块壳体中。各个单独的电池模块也可以彼此串联或者并联地电连接。电池包括一个电池模块或者多个电池模块。

电池单体可以设计为所谓的软包电池单体(或者袋式电池单体)。软包电池单体包括被称为软包膜的复合材料作为用于壳体的膜材料。所述复合材料是复合体材料、尤其包括铝和塑料。壳体可以由多个膜材料构成，所述膜材料彼此相叠地布置并且构成包围堆垛的壳体部件和从所述壳体部件沿着径向向外突伸的边缘区域。壳体也可以由唯一的膜材料构成，其中，所述壳体通过所述膜材料的折叠构成。在这种情况下至少在单体壳体的侧面上不需要用于密封边缘区域的密封接缝。在(其余的)边缘区域中，相互叠置的膜材料尤其是通过密封接缝气密地相互连接。使得板状电极与布置在电池单体外的电流回路电接触的放电器尤其经由密封接缝通过壳体向外延伸。

膜材料通常通过深冲工具变形，从而在膜材料中产生堆垛的至少一部分的负形结构。堆垛被布置在变形后的膜材料中并且封闭壳体。

在深冲设计为软包膜的膜材料时，由于所述膜材料的弹性作用在遮盖面中产生向外的拱形结构。该拱形结构尤其是由于软包膜的不同层的不同E模量而产生的。在单体制造中继续加工软包膜时在完成的电池单体中在壳体处产生褶皱，因为软包膜中的拱形结构产生了多余的材料。由此使电池单体或者壳体的所要求的几何形状和公差无法被保持。

迄今尝试通过适配深冲工具的型材半径、通过改变深冲时的摩擦系数、通过在深冲时以热量进行工作、通过预成型或者通过将深冲分为不同的深冲阶段来避免该拱形结构。对于呈直六面体状的堆垛，所有这些已知的建议均基于深冲工具的负形结构的矩形最大侧面。

由专利文献US 2020/0185668 A1已知一种具有由软包膜构成的壳体的电池单体。针对壳体仅设置了一块变形并且折叠的膜材料。

由专利文献US 2015/0207114 A1已知一种具有由软包膜构成的壳体的电池单体。壳体的相互对置的最大的侧面通过表面的凹槽相互连接，以便由此提高壳体的稳定性。

由专利文献US 10,707,453 B2已知一种用于制造具有软包膜壳体的电池单体的方法。在封闭壳体之后将电池单体布置在真空室内。膨胀的壳体在窄的壳体侧被拉开，因此壳体在最大的壳体侧上无褶皱地贴靠在板状电极的堆垛上。

发明内容