用于车辆电池的电池单格的制作方法
1.本发明涉及一种电池单格，在其中电极组件容纳在包封的罩壳中。本发明还涉及一种具有这样的电池单格的车辆电池。
背景技术：
2.电或电动驱动的机动车或者可电或电动驱动的机动车，例如电动车辆、混合动力车辆、插电式车辆或燃料电池车辆，通常包括电动机，利用该电动机可驱动一个或两个车轴。为了供应以电能，电动机通常联接到作为电储能器的车辆内部的(高压)电池处。
3.尤其电化学电池在此和接下来尤其应理解为机动车的所谓的二次电池(二级电池)。在这样的(二次)车辆电池中，消耗的化学能可以借助有电气(再)充电过程来恢复。这种车辆电池例如实施为电化学蓄电池、尤其锂离子蓄电池。
4.为了产生或提供足够高的运行电压，这样的车辆电池典型地具有至少一个电池模块(电池单格模块)，在其中多个单个电池单格模块化地连接。备选地，所谓的cellk设计是可能的，在其中电池单格直接共同联接、尤其并联成车辆电池，并且不预先组合成模块。
5.电池单格例如具有构造为电极堆或扁平绕组(flachwickel)的电极组件，其容纳在作为外罩或外套的单格壳体中。单格壳体例如构造为具有铝复合薄膜或铝层压薄膜的罩壳，其中，这种柔性或薄膜状罩壳也称为软包袋或软包薄膜护套，并且具有这样的单格壳体的电池单格也称为软包单格(袋式单格)或软包装单格。
6.例如，这种软包袋由单个折叠袋片(beutelblatt)或由两个接合的袋半部制成。袋片或袋半部在此通常实施为深拉的软包薄膜，所述软包薄膜例如借助于热封工艺(hei
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siegelverfahren)环绕地材料配合地接合成紧密的软包袋。
7.为了电接触，电极组件具有从软包袋中引导的(联接)突片作为端子，或作为阳极和阴极。在此，端子通常借助于所谓的预密封带相对于软包袋密封。
8.在用于比较高的(结构空间密集的)电极组件的软包袋的情况下，必须相应地深拉软包薄膜，由此由于深拉而存在如下风险：软包薄膜变薄太多或甚至(在电池单格运行时)撕裂，即不密封。此外，为了密封软包袋，需要向外突出的接合区段(凸缘区段)，其不利地占用结构空间，其并且使与冷却装置的(热)接触更加困难。此外，当电池单格连结在电池模块中时，伸出的突片或端子是比较结构空间密集的，由此不利地降低了电池模块或车辆电池的能量密度。
技术实现要素：
9.本发明目的在于，说明一种特别合适的电池单格。尤其地，应说明一种尽可能结构空间高效的电池单格，其尽可能最佳地利用现有结构空间。本发明的目的还在于说明一种特别合适的车辆电池。
10.根据本发明，该目的在电池单格方面通过一种用于车辆电池的电池单格来实现，
其中，该电池单格具有电极组件，该电极组件容纳在包封的罩壳中，其中，电极组件具有两个用于电接触的端子，其中，罩壳由环绕的框架和在端侧布置在该框架处的两个薄膜形成，其中，框架由两个导电的传导框架和不导电的绝缘框架组成，它们作为框架层彼此堆叠地布置，其中，绝缘框架布置在两个传导框架之间，其中，传导框架分别具有用于容纳端子中的一个的凹部，并且其中，端子位于凹部中并与相应的传导框架导电连接。
11.该目的在车辆电池方面通过一种车辆电池来实现，其中，该车辆电池具有上述电池单格。
12.在电池单格方面列出的优点和设计方案也可以适宜地转用于车辆电池，并且反之亦然。
13.根据本发明的电池单格设置以及为此适合和设立用于车辆电池，尤其用于电驱动或可电驱动的机动车的牵引电池。电池单格特别优选构造为锂离子电池单格。电池单格此外优选地设置和设立用于车辆电池的电池模块。原则上可能的是，电池单格是一级电池单格(一级单格)，然而电池单格适宜地实施为二级电池单格(二级单格)。
14.电池单格包括电极组件，该电极组件又具有至少一个阳极和至少一个阴极作为(联接)端子。电极组件的端子或阳极和阴极例如实施为(放电器)突片或放电器接片(放电器小接片)。电极组件例如构造为电极绕组(扁平绕组)，在其中与阳极接触的阳极层和与阴极接触的阴极层以及布置在阳极层和阴极层之间的隔板(隔板层)围绕扁平的绕组芯轴缠绕。备选于此，电极组件构造为具有多个阳极层和多个阴极层的电极堆(单格堆)。在此，阳极层和阴极层沿堆叠方向交替地彼此堆叠，其中，在阳极层和阴极层之间分别布置有隔板或隔板层。
15.电池单格还具有罩壳，电极组件容纳在该罩壳中。换言之，电极组件被罩壳适宜地以流体密封的方式包封地包围。罩壳借助两个薄膜和环绕的框架形成。框架布置在两张薄膜之间，其中，框架形成罩壳的侧壁。框架尤其布置在端侧，即在相应薄膜的周缘处。因此，基本上平行的薄膜在端侧布置在框架的相对而置的端侧处。
16.两个薄膜与框架适宜地以流体密封的方式接合。特别优选地，借助于两个薄膜形成电池单格的罩壳的底部和与其平行定向的盖，它们布置在框架上侧和框架下侧处。薄膜以适当的方式在周缘侧与框架元件接合。尤其地，两个薄膜与框架元件焊接，并且电池单格因此被密封。薄膜特别优选地构造为软包薄膜，尤其分别构造为塑料-铝复合薄膜。它们在面向电极组件的侧面处具有电绝缘的塑料层，从而避免了电极组件借助薄膜的铝组分而短路。
17.例如矩形、圆柱形或棱柱形的框架优选地实施成机械稳定的或刚性的。这意味着，框架具有足够的厚度，换言之壁厚。例如，框架的厚度在1mm(毫米)和15mm，优选地在4mm和7mm之间。
18.根据本发明，框架由两个能导电的(即导电的)传导框架和不能导电的(即电绝缘的)绝缘框架组成。在此，传导框架和绝缘框架沿着轴向堆叠方向彼此堆叠地布置。“轴向”或“轴向方向”在此和接下来尤其被理解为平行(同轴)于罩壳的纵向方向或高度方向的方向，即垂直于端侧的薄膜的方向。在此，绝缘框架布置在两个传导框架之间。换言之，传导框架借助于绝缘框架(中间框架)彼此电绝缘或分离。
19.每个传导框架具有用于容纳或穿过引导端子中的一个的凹部。端子在此位于相关
联的凹部中并与相应的传导框架导电连接。由此，实现了特别合适的电池单格。
20.根据本发明的电池单格的框架结构方式是针对传统的以软包形式的电池单格的适宜的备选方案。尤其地，由于框架而省去了用于薄膜的深拉过程，由此有利且简单地避免了深拉问题、尤其在电极组件结构空间密集的情况下薄膜的撕裂风险。根据本发明，框架不仅仅具有包封的效果。而是，由于与端子电连接的传导框架，框架同时具有电压电位。因此，传导框架有效地替代了结构空间密集的放电器小接线片或突片。换言之，传导框架形成电池单格或罩壳的端子。由此不需要使电极绕组的端子从罩壳中突出。由此，实现了特别结构空间紧密的罩壳或电池单格，其尽可能最佳且有效地利用现有的结构空间。
21.为了尽可能接触，传导框架具有凹部，待接触的端子至少部分地位于所述凹部中。由此，实现从框架外侧或罩壳外侧的耗费降低的接触，使得电池单格的装配和制造特别简单且成本适宜。
22.传导框架例如由金属或导电塑料制成。备选地，传导框架例如由非导电材料制成，并且设有导电涂层。传导框架的材料(或涂层)优选地在此适应于相应的端子，从而可以在传导框架和相应的端子之间实现可靠且运行安全的连接、尤其焊接连接。例如，用于阳极的传导框架由阳极突片的材料制成，例如铜材料，如c1020或cu-of，而用于阴极的传导框架由阴极突片的材料制成，例如铝材料，如en aw-3003。
23.在一种有利的设计方案中，框架的框架层(即传导框架和绝缘框架)机械牢固地相互接合。换言之，在根据本发明的框架结构方式中，使用了由不同材料制成的多个框架层，它们通过接合工艺机械牢固地相互连接。框架层在此形状配合和/或力配合和/或材料配合地，例如借助于螺纹连接、粘合、焊接、冲压、铆接、咬合连接或其组合相互接合。
24.连接词“和/或”在此和接下来应如此理解，使得借助于该连接词连接的特征不仅可以构造成在一起而且可以构造成彼此的备选。
25.至少两个相互连接的部件之间的“形状配合”或“形状配合的连接”在此和接下来尤其理解为相互连接的部件至少在一个方向上通过部件本身的轮廓直接接合到彼此中或通过经由附加连接部件间接接合到彼此中而保持在一起。因此，在该方向上相互运动的“阻碍”由形状决定地实现。
26.至少两个相互连接的部件之间的“力配合”或“力配合的连接”在此和接下来尤其应理解为相互连接的部件由于在它们之间作用的摩擦力而防止相互滑动。如果缺少引起这种摩擦力的“连接力”(这意味着这样的力，该力将部件相互挤压，例如螺纹旋拧力或重力本身)，则力配合的连接不可以被维持并因此松开。
27.至少两个相互连接的部件之间的“材料配合”或“材料配合的连接”在此和接下来尤其理解为相互连接的部件在它们的接触面处通过材料结合或交联(例如由于原子或分子结合力)必要时在添加剂的作用下保持在一起。
28.在一种优选的实施方案中，端子与相应的传导框架材料配合地接合。尤其地，端子在此与传导框架流体密封地接合，使得凹部相对于端子密封。例如，以端子填充的凹部借助于焊接工艺流体密封地密封，使得电池单格是密封的，并且通过将突片与框架连接来降低(电)接触电阻。
29.在一种适宜的改进方案中，端子基本上不突出于框架的外周缘。这意味着，框架或罩壳具有基本上平坦的侧面。例如，在将端子与传导框架连接之前，将端子引导穿过凹部并
切掉或分开向外竖立的部分。备选地，可以执行与突出的端子的接合过程，并且这些端子仅在最后才被分开。在该顺序的情况下，可以将抛光直接集成在分开步骤的进程中，以获得框架的光滑表面。
30.在一种可能的构造方案中，框架具有大约矩形的横截面形状，其中，端子和凹部布置在框架的相对而置的侧面处。这意味着，用于阳极的凹部和用于阴极的凹部布置在相对而置的框架侧处。由此，端子布置在罩壳的不同侧面处，由此简化了电池单格的自动化制造，尤其在端子与传导框架的接触方面。备选地，如果这由于电池单格的应用或安装情况而需要，则端子和传导框架的凹部也可以布置在相同的框架侧处，或者布置在彼此垂直定向的框架侧处。
31.凹部例如布置在彼此面向绝缘框架的框架棱边处。换言之，凹部例如在三侧闭合并朝向绝缘框架开放。由于凹部存在于相应的传导框架的边缘处，在组装框架层时，可以将端子夹入到传导框架和绝缘框架之间。通过端子的夹持紧固或夹持固定简化了端子的后续接触和/或分开。
32.备选地，凹部作为切口状的通孔引入到传导框架中。这意味着，凹部作为在所有侧闭合的开口或(长)孔引入到传导框架面中。例如，凹部在此布置在相应传导框架的大约一半高度上。
33.本发明的附加或另外的方面在此设置成，传导框架两件式地实施有上框架和下框架，它们在接合状态下相叠地布置。尤其地，上框架和下框架在其面向彼此的框架棱边处如此具有轮廓作为在三侧闭合的部分凹部，使得在接合状态下形成用于端子的凹部。
34.由此，实现了端子的中心布置，在其中端子基本上在所有侧被传导框架包围，其中，同时可以实现在三侧开放的(部分)凹部用于夹持(预)固定端子的优点。换言之，该变型方案实现如下装配，在其中在将上框架安置到下框架上并与该下框架接合之前，将端子插入到下框架的部分凹部中。一方面，在该变型方案中需要附加的接合步骤用于接合上框架和下框架。另一方面，将端子引入到(部分)凹部中比较简单，由此降低了在端子穿引通过在所有侧闭合的凹部的进程中损坏的风险。尤其地，罩壳或凹部可以借助于焊接工艺在过程技术上特别简单地密封。
35.在一种可设想的设计方案中，传导框架在端侧分别由另外的绝缘框架侧置(flankieren)。换言之，罩壳的框架例如具有五个层，在其中绝缘框架和传导框架交替布置。由于附加的在端侧或在外侧的布置在框架处的绝缘框架，传导框架在端侧或在外侧是绝缘的，由此固定在框架处的薄膜与绝缘框架连接，并且因此相对于传导框架电分离。
36.根据本发明的车辆电池尤其设置以及为此适合和设置用于电驱动或可电驱动的机动车，例如用于电动车辆或混合动力车辆。车辆电池在此具有至少一个上述电池单格。车辆电池例如具有至少一个电池模块(电池单格模块)，在其中多个单独的电池单格模块化地连接。备选地，所谓的cellk设计是可能的，在其中电池单格直接共同联接、尤其并联成车辆电池。
附图说明
37.接下来借助附图更详细地阐释本发明的实施例。在其中以示意性且简化的图示：图1示出了电池单格，
图2示出了以第一实施形式的电池单格的框架，图3示出了以第二实施形式的电池单格的框架，图4示出了以第三实施形式的电池单格的框架，图5示出了以第四实施形式的电池单格的框架，以及图6示出了以第五实施形式的电池单格的框架。
38.在所有附图中，彼此相应的部件和尺寸始终设有相同的附图标记。
具体实施方式
39.图1示出了未详细示出的车辆电池的电池单格2。电池单格2实施为具有类似软袋的单格形式的锂离子电池单格。电池单格2具有电极组件4，该电极组件在图1中仅部分地通过端子6示出。在此，电极组件4尤其具有两个端子6作为电极放电器(即作为阳极联结部和阴极联接部)，用于电接触。电池单格2还具有作为单格壳体的罩壳8，其包封地包围电极组件4。
40.罩壳8具有环绕地围绕电极组件4布置的刚性框架10。框架10的端侧(即框架上侧和框架下侧)分别借助于薄膜12流体密封地封闭，从而实现闭合的且尤其流体密封的用于电极组件4的罩壳8。薄膜12在此环绕地与框架10的相应边缘材料配合地接合，例如焊接或密封。
41.框架10具有用于端子6的两个凹部14。在图1的实施例中，所示的端子6略微突出于框架10的外周缘，然而优选地，端子6在框架10的外侧齐平地分开，从而实现罩壳8的平坦的或平滑的(外)表面。通过将电极放电器连结到实施成部分或局部导电的框架10处来实现省去突出的端子6或突片。
42.接下来借助图2至图6更详细地阐释框架10的不同实施例。在此，框架10分别具有两个由能导电的材料制成的或具有能导电的涂层的传导框架16，以及至少一个由不能导电的或绝缘的材料制成的绝缘框架18。传导框架16和绝缘框架18作为框架层或框架铺层沿着未更详细地标注的堆叠方向彼此堆叠地布置，其中，绝缘框架18布置在传导框架16之间。在此，传导框架16分别具有用于容纳相应相关联的端子6的凹部14。
43.框架10的框架层16,18在装配状态下机械固定或刚性地相互接合。尤其地，框架层16,18力配合和/或形状配合和/或材料配合地相互连接。尤其地，框架层16,18流体密封地相互接合。
44.在所示的实施例中，框架10以及因此传导框架16和绝缘框架18分别具有大约矩形的基本形状或横截面形状。然而，框架10也可以具有其它横截面形状，例如多边形横截面形状。在该实施例中，传导框架16的凹部14布置在相对而置的侧面处。
45.在图2的实施例中，凹部14实施为在面向绝缘框架18的框架棱边处的在三侧闭合的轮廓。由于凹部14布置在传导框架16的边缘处，因此在组装或堆叠框架层16,18时，可以将端子6分别夹入在传导框架16和绝缘框架18之间。这意味着绝缘框架18闭合在一侧敞开的凹部14，使得位于其中的端子6被相应的传导框架16和绝缘框架18形状配合地包围。在此，凹部14对应于端子6的(外)轮廓。尤其地，凹部14沿竖直方向或堆叠方向的延展相应于端子6的延展，必要时包括在周缘侧包围端子6的(未进一步示出的)接合或密封元件。在将端子6夹持在凹部14之后，将端子6的突出于框体10的部分切掉，并且以端子6基本上完全填
充的凹部14借助于焊接工艺流体密封地封闭。通过材料配合的连接一方面密封罩壳8，另一方面将端子与相关联的传导框架16电连接或接触，使得传导框架16的外面有效地构造电池单格2的阳极联接部和阴极联接部。
46.备选地，可以执行框架10与突出的端子6的接合过程，并且这些端子仅在最后才被分开。在该顺序的情况下，可以将抛光直接集成在该步骤中，以获得框架10或罩壳8的光滑表面。
47.图3的实施例基本上相应于图2的上述实施例，其中，框架10具有两个附加的绝缘框架18，其在端侧作为最外框架层安置到传导框架16上。因此，框架10具有五个堆叠的框架层16,18，其中两个传导框架16和三个绝缘框架18交替堆叠地布置。通过附加的绝缘框架18实现用于薄膜12的进一步的电绝缘。
48.图4的实施例示出了具有五个框架层16,18的框架10。与上述实施形式相比，凹部14在此不在框架棱边14处，而是作为在所有侧闭合的、例如切口或长孔状的通孔实施在传导框架16的框架面处。由此，端子6比较可靠地保持在适当位置。
49.框架10的图5中所示的实施形式具有实施成两件式的传导框架16。在此，传导框架16由两个相同的框架部分组成，其接下来也称为上框架20和下框架22，与空间中的实际定向无关。框架部件20,22在此基本上如图2和3的传导框架16那样地实施，并且分别具有未更详细标注的轮廓作为引入在面向彼此的框架棱边处的部分凹部。框架部件20,22在此在接合状态下如此布置，使得部分凹部实现在所有侧上闭合的凹部14，如图4的实施例中那样。
50.图5的变型方案因此实现如下电池单格装配，在其中在将上框架20安置到下框架22上并与该下框架接合之前，将端子6插入到下框架22中的部分凹部中。一方面，在该变型方案中需要附加接合步骤用于接合框架部件20,22。另一方面，将端子6引入到(部分)凹部比较简单，由此降低了在端子6穿引通过在所有侧闭合的凹部14的进程中损坏的风险。
51.图6中所示的框架10基本上相应于图5的上述实施形式，其中，另外的绝缘框架18在端侧分别安置到传导框架16上。
52.所要求保护的本发明不限于上述实施例。而是，本发明的其它变型方案也可以由本领域技术人员由此在所公开的权利要求书的范围内推导出，而不背离所要求保护的本发明的主题。尤其地，结合不同实施例描述的所有单个特征也可以在所公开的权利要求书的范围内以其它方式组合，而不背离所要求保护的本发明的主题。
53.附图标记列表2 电池单格4 电极组件6 端子8 罩壳10 框架12 薄膜14 凹部16 传导框架，框架层18 绝缘框架，框架层20 上框架，框架部件
22 下框架，框架部件。
技术特征：
1.一种用于车辆电池的电池单格(2)，其具有电极组件(4)，所述电极组件容纳在包封的罩壳(8)中，
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其中，所述电极组件(4)具有两个用于电接触的端子(6)，
‑ꢀ
其中，所述罩壳(8)由环绕的框架(10)和在端侧布置在所述框架处的两个薄膜(12)形成，
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其中，所述框架(10)由两个导电的传导框架(16)和不导电的绝缘框架(18)组成，所述传导框架和所述绝缘框架作为框架层(16,18)彼此堆叠地布置，
‑ꢀ
其中，所述绝缘框架(18)布置在两个所述传导框架(16)之间，
‑ꢀ
其中，所述传导框架(16)分别具有用于容纳所述端子(6)中的一个的凹部(14)，并且
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其中，所述端子(6)位于所述凹部(14)中并与相应的所述传导框架(16)导电连接。2.根据权利要求1所述的电池单格(2)，其特征在于，所述框架(10)的框架层(16,18)机械牢固地相互接合。3.根据权利要求1或2所述的电池单格(2)，其特征在于，所述端子(6)与相应的所述传导框架(16)材料配合地接合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池单格(2)，其特征在于，所述端子(6)基本上不突出于所述框架(10)的外周缘。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池单格(2)，其特征在于，所述框架(10)具有大约矩形的横截面形状，其中，所述端子(6)和所述凹部(14)布置在所述框架(10)的相对而置的侧面处。6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单格(2)，其特征在于，所述凹部(14)作为切口状的通孔引入到所述传导框架(16)中。7.根据权利要求1至6中任一项所述的电池单格(2)，其特征在于，所述传导框架(16)两件式地实施有上框架(20)和下框架(22)，所述上框架和所述下框架在接合状态下相叠地布置。8.根据权利要求7所述的电池单格(2)，其特征在于，所述上框架(20)和所述下框架(22)在面向彼此的框架棱边处分别具有部分凹部，所述部分凹部在接合状态下形成所述传导框架(16)的凹部(14)。9.根据权利要求1至8中任一项所述的电池单格(2)，其特征在于，所述传导框架(16)在端侧分别由绝缘框架(18)侧置。10.一种尤其用于电驱动或可电驱动的机动车的车辆电池，其具有根据权利要求1至9中任一项所述的电池单格(2)。
技术总结
本发明一种用于车辆电池的电池单格(2)，其具有电极组件(4)，该电极组件容纳在包封的罩壳(8)中，其中，电极组件(4)具有两个用于电接触的端子(6)，其中，罩壳(8)由环绕的框架(10)和在端侧布置在该框架处的两个薄膜(12)形成，其中，框架(10)由两个导电的传导框架(16)和不导电的绝缘框架(18)组成，其作为框架层(16,18)彼此堆叠地布置，其中，绝缘框架(18)布置在两个传导框架(16)之间，其中，传导框架(16)分别具有用于容纳端子(6)中的一个的凹部(14)，并且其中，端子(6)位于凹部(14)中并与相应的传导框架(16)导电连接。应的传导框架(16)导电连接。应的传导框架(16)导电连接。
