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DE202021004277U1 - Runde Lithiumbatterie - Google Patents

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DE202021004277U1
DE202021004277U1 DE202021004277.6U DE202021004277U DE202021004277U1 DE 202021004277 U1 DE202021004277 U1 DE 202021004277U1 DE 202021004277 U DE202021004277 U DE 202021004277U DE 202021004277 U1 DE202021004277 U1 DE 202021004277U1
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Phylion Battery Co Ltd
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Abstract

Runde Lithiumbatterie, umfassend ein Gehäuse, eine Batteriezelle, eine Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe und eine Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe, wobei das Gehäuse ein metallisches Rundrohr ist, wobei die Batteriezelle sich innerhalb des Gehäuses befindet und eine Pluspolfolie, eine Minuspolfolie und eine Trennmembran umfasst, wobei die Pluspolfolie und die Minuspolfolie durch die Trennmembran voneinander getrennt und dann zu einem Zylinder gerollt sind, dadurch gekennzeichnet, dassam oberen Ende der Pluspolfolie mehrere Pluspollaschen voneinander beabstandet vorgesehen sind; wobei am unteren Ende der Batteriezelle die Pluspolfolie, die Trennmembran und die Minuspolfolie, deren Längen in aufsteigender Reihenfolge stehen, nicht bündig miteinander abschließen, wobei ein Verlängerungsteil der Minuspolfolie das untere Ende der Batterie derart abdeckt, dass er dagegen gedrückt ist, und durch die Trennmembran von der Pluspolfolie getrennt ist;die Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe eine rundscheibenförmige Pluspol-Batteriedeckplatte und eine Dichtung umfasst, wobei die Dichtung ringförmig ausgebildet, um den Umfang der Pluspol-Batteriedeckplatte herum angeordnet und mit der Pluspol-Batteriedeckplatte fest verbunden ist, wobei an der Pluspol-Batteriedeckplatte ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, und wobei die Pluspollaschen mit der Pluspol-Batteriedeckplatte elektrisch verbunden sind;die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe einen Stromabnehmer, eine Minuspol-Batteriedeckplatte und einen Stromabnehmerhalter umfasst, wobei der Stromabnehmerhalter ein ringförmiges Element ist, das an einer Seite eine Aussparung aufweist, wobei der Stromabnehmer einen Stromabnehmerkörper und einen Stromabnehmerverbindungsabschnitt aufweist, wobei der Stromabnehmerkörper mit dem oberen Bereich des Stromabnehmerhalters fest verbunden ist, wobei der Stromabnehmerverbindungsabschnitt sich auf der die Aussparung aufweisenden Seite des ringförmigen Elements befindet und mit der Deckplatte fest verbunden ist, wobei der Stromabnehmerverbindungsabschnitt eine flexible gebogene Struktur aufweist, sodass sich die Deckplatte in montiertem Zustand unterhalb des Stromabnehmerhalters befindet, wobei der Stromabnehmerkörper mit dem Verlängerungsteil der Minuspolfolie elektrisch verbunden ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lithiumionenbatterie, konkret eine zylindrische Lithiumionenbatterie und beispielhaft ein zugehöriges Herstellungsverfahren, insbesondere eine runde Lithiumbatterie, die zur Verwendung als eine Antriebsbatterie eingerichtet ist.
  • STAND DER TECHNIK
  • Mit der ständigen Entwicklung der Branche der neuen Energien finden Lithiumionenbatterien Anwendung bei verschiedenen Elektrofahrzeugen. Aufgrund des großen Entladestroms einer Antriebsbatterie führt das Erzeugen von Gas durch inneren Elektrolyt während der Verwendung zu erhöhtem Innendruck, was wiederum zu höherer Anfälligkeit für Sicherheitsrisiken führt. Zum Verringern der Wärmeerzeugung während der Verwendung einer Batterie wurde hinsichtlich der Herausführung der Elektroden das Herausführen über eine Volllasche entwickelt. Dabei erstrecken sich eine Pluspolfolie und eine Minuspolfolie jeweils derart am oberen bzw. unteren Ende einer Batteriezelle, dass eine Volllasche gebildet wird, die nach Abflachen auf ein Stromabnehmerplättchen aufgeschweißt wird, um den elektrischen Widerstand und die Wärmeerzeugung an der Herausführungsstelle zu verringern. Ein derartiger Aufbau erschwert jedoch die Elektrolytfüllung und beeinträchtigt die Elektrolytfüllung und die Batterieformation der Batterie.
  • Die chinesische Erfindungsanmeldung CN110600795A offenbart eine zylindrische Lithiumionenbatterie. Sie umfasst eine Batteriezelle, ein Gehäuse und eine Stromabnehmerscheibe. Die Höhe der Batteriezelle ist geringer als die des Gehäuses. Das Gehäuse ist zylindrisch ausgebildet und die Batteriezelle befindet sich innerhalb des Gehäuses. An zwei Enden der Batteriezelle ist jeweils eine Lasche vorgesehen. Dabei ist an einem Ende eine Pluspollasche und am anderen Ende eine Minuspollasche vorgesehen. Die Endfläche der Lasche der Batteriezelle ist als ringförmige Stufenfläche ausgebildet; An der Stromabnehmerscheibe des Plus- und des Minuspols ist eine ringförmige Rille vorgesehen, die als Schweißbereich dient; Die ringförmige Stufenfläche an der Lasche und die ringförmige Rille an der Stromabnehmerscheibe werden aneinander anliegend geschweißt und beim Schweißen ist zwischen dem Anfang und dem Ende des Schweißweges ein eingestellter Abstand vorgesehen. Bei der obigen technischen Ausgestaltung wird das Herausführen der Elektrode über die Stromabnehmerscheibe erreicht. Durch Vorsehen der Pluspol-Stromabnehmerscheibe werden jedoch die Elektrolytfüllung und die Batterieformation der Batterie beeinträchtigt. Indem an der Stromabnehmerscheibe die ringförmige Rille vorgesehen ist, kann eine Passform mit der Lasche der ringförmigen Stufenfläche erzielt werden, wodurch jedoch ein kleiner Schweißbereich am Innen- und Außenring verursacht und der Strom, der aus einigen wickelten Schichten herausgeleitet wird, beeinträchtigt wird. Des Weiteren besteht zwischen der Stromabnehmerscheibe und dem Gehäuse ein großer Raum und beim Schwingen oder Drücken wird die Schweißverbindung leicht gelöst oder ein anderes Problem verursacht, wodurch die normale Verwendung der Batterie beeinträchtigt wird. Darüber hinaus wird bei dieser Ausgestaltung das Sicherheitsproblem, das durch Erzeugen von Gas innerhalb der Batterie verursacht wird, nicht berücksichtigt.
  • Die chinesische Erfindungsanmeldung CN109088037A offenbart eine Stromabnehmerscheibe-Schweißstruktur für eine zylindrische Batterie. Dabei umfasst ein Aluminium-Polplättchen einen Stromabnehmerscheibenabschnitt und einen Verbindungsabschnitt. Ein Kupfer-Polplättchen und eine Pluspol-Deckplatte sind von oben nach unten übereinander auf dem Verbindungsabschnitt angeordnet und an dem Verbindungsabschnitt befestigt. Eine Scheibenhülse ist auf dem Außenumfang des Stromabnehmerscheibenabschnitts aufgeschoben und an dem Stromabnehmerscheibenabschnitt befestigt. Die Scheibenhülse besteht aus einem Isoliermaterial. Dabei wird durch Vorsehen der Scheibenhülse die Stabilität der Stromabnehmerscheibe sichergestellt und somit kann auch der Schweißdurchmesser der Stromabnehmerscheibe erhöht werden. Bei der Anwendung einer derartigen Struktur auf eine Minuspol-Batteriedeckplatte besteht jedoch das folgende Problem: Die Scheibenhülse und die Stromabnehmerscheibe werden über mehrere Positionierstäbchen relativ zueinander positioniert, was dazu führt, dass mehrere fächerförmige Bereiche der Stromabnehmerscheibe und die Batteriezelle durch die Scheibenhülse voneinander getrennt werden und die Stromabnehmerscheibe nur über mehrere Schweißnuten mit einer Lasche verschweißt werden kann. Trotz des vergrößerten Schweißbereichs in radialer Richtung wird der Schweißbereich in Umfangsrichtung verringert, wodurch die Auswirkung der Herausleitung des Stroms beeinträchtigt wird. Des Weiteren wird durch den Aufbau, bei dem die Scheibenhülse auf der Stromabnehmerscheibe aufgeschoben ist, das Schweißen erschwert.
  • Die chinesische Erfindungspatentanmeldung CN106025112A offenbart eine Pluspol-Lithiumbatteriedeckplatte. Sie umfasst einen Deckplattenkörper, einen Pluspol-Schraubenhalter, einen Pluspolstab, einen Niet, ein Pluspolverbindungsplättchen und ein explosionsgeschütztes Ventil. Der Deckplattenkörper ist kreisförmig ausgebildet. Der Pluspol-Schraubenhalter ist in der Mitte der Vorderseite des Deckplattenkörpers angeordnet. Der Pluspolstab ist in der Mitte des Pluspol-Schraubenhalters angeordnet und liegt 6 mm höher als der Pluspol-Schraubenhalter. Der Niet ist an dem Pluspol-Schraubenhalter angeordnet und befindet sich an dem linken und dem rechten Ende des Pluspolstabs. Das Pluspolverbindungsplättchen ist über den Niet mit der Rückseite des Deckplattenkörpers fest verbunden. Das explosionsgeschützte Ventil ist am oberen Bereich des Pluspol-Schraubenhalters angeordnet. Ein Endbereich des Pluspolverbindungsplättchens ist halbkreisförmig ausgebildet. Bei dieser technischen Ausgestaltung ist der Pluspolstab in der Mitte der Deckplatte angeordnet und auf zwei Seiten sind jeweils das explosionsgeschützte Ventil bzw. eine Elektrolyt-Füllbohrung vorgesehen. Über das Verbindungsplättchen wird eine Verbindung mit einem Pluspolplättchen der Batterie hergestellt. Obwohl durch Vorsehen des explosionsgeschützten Ventils die Sicherheitsleistung der Batterie verbessert wird, bestehen hinsichtlich des Gesamtaufbaus jedoch die folgenden Nachteile: (1) Das explosionsgeschützte Ventil und die Elektrolyt-Füllbohrung sind auf zwei Seiten der Deckplatte angeordnet, sodass die Deckplatte mehrere Dichtstellen aufweist, was zu komplizierter Herstellung- und Montagetechnik führt; (2) Als Polplättchengruppe in der runden Batterie wird eine vertikal gewickelte Struktur verwendet, in deren Mitte eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, und die Elektrolyt-Füllbohrung befindet sich an einer Seitenkante der Deckplatte, wodurch die Elektrolyt-Füllgeschwindigkeit beeinträchtigt wird.
  • Daher stellt es ein zu lösendes Problem bei der Gestaltung des Aufbaus einer Lithiumbatterie dar, die Elektrolytfüllung, die Batterieformation, die Entladefähigkeit und den Sicherheitsschutz einer runden Lithiumbatterie zu berücksichtigen.
  • INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine runde Lithiumbatterie bereitzustellen. Dabei werden durch strukturelle Auslegung bei sichergestellter Entladefähigkeit der Lithiumbatterie gleichzeitig die Elektrolytfüllung- und Batterieformationseffizienz sowie die strukturelle Sicherheitsleistung verbessert. Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Herstellungsverfahren für eine runde Lithiumbatterie bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch die folgende technische Ausgestaltung: Eine Runde Lithiumbatterie umfasst ein Gehäuse, eine Batteriezelle, eine Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe und eine Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe, wobei das Gehäuse ein metallisches Rundrohr ist, wobei die Batteriezelle sich innerhalb des Gehäuses befindet und eine Pluspolfolie, eine Minuspolfolie und eine Trennmembran umfasst, wobei die Pluspolfolie und die Minuspolfolie durch die Trennmembran voneinander getrennt und dann zu einem Zylinder gerollt sind, wobei
    am oberen Ende der Pluspolfolie mehrere Pluspollaschen voneinander beabstandet vorgesehen sind; wobei am unteren Ende der Batteriezelle die Pluspolfolie, die Trennmembran und die Minuspolfolie, deren Längen in aufsteigender Reihenfolge stehen, nicht bündig miteinander abschließen, wobei ein Verlängerungsteil der Minuspolfolie das untere Ende der Batterie derart abdeckt, dass er dagegen gedrückt ist, und durch die Trennmembran von der Pluspolfolie getrennt ist;
    die Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe eine rundscheibenförmige Pluspol-Batteriedeckplatte und eine Dichtung umfasst, wobei die Dichtung ringförmig ausgebildet, um den Umfang der Pluspol-Batteriedeckplatte herum angeordnet und mit der Pluspol-Batteriedeckplatte fest verbunden ist, wobei an der Pluspol-Batteriedeckplatte ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, und wobei die Pluspollaschen mit der Pluspol-Batteriedeckplatte elektrisch verbunden sind;
    die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe einen Stromabnehmer, eine Minuspol-Batteriedeckplatte und einen Stromabnehmerhalter umfasst, wobei der Stromabnehmerhalter ein ringförmiges Element ist, das an einer Seite eine Aussparung aufweist, wobei der Stromabnehmer einen Stromabnehmerkörper und einen Stromabnehmerverbindungsabschnitt aufweist, wobei der Stromabnehmerkörper mit dem oberen Bereich des Stromabnehmerhalters fest verbunden ist, wobei der Stromabnehmerverbindungsabschnitt sich auf der die Aussparung aufweisenden Seite des ringförmigen Elements befindet und mit der Deckplatte fest verbunden ist, wobei der Stromabnehmerverbindungsabschnitt eine flexible gebogene Struktur aufweist, sodass sich die Deckplatte in montiertem Zustand unterhalb des Stromabnehmerhalters befindet, wobei der Stromabnehmerkörper mit dem Verlängerungsteil der Minuspolfolie elektrisch verbunden ist.
  • Bei der obigen technischen Ausgestaltung wird abweichend von der im Stand der Technik eingesetzten Ausgestaltung, bei der für eine Pluspol-Herausführungsstruktur und eine Minuspol-Herausführungsstruktur der gleiche Aufbau verwendet wird, für die Pluspol-Herausführungsstruktur eine Struktur mit mehreren Laschen eingesetzt, während für die Minuspol-Herausführungsstruktur eine Volllaschenstruktur eingesetzt wird. Somit wird ein Einfluss der Pluspol-Herausführungsstruktur auf die Elektrolytfüllung und die Batterieformation der Batterie ausgeschlossen. Gleichzeitig wird mit der Volllaschen-Herausführungsstruktur des Minuspols die Überstromfestigkeit der Batterie verbessert und die Kühlanforderung der Batterie gesenkt. Da für den Minuspol eine Stromabnehmerstruktur verwendet und für den Pluspol eine Verbindung über mehrere Laschen hergestellt wird, kann zunächst die Minuspolbaugruppe durch Schweißen befestigt und an das Gehäuse angebracht werden und schließlich erfolgt die Montage der Pluspol-Batteriedeckplatte, wodurch die Montage erleichtert wird.
  • Bei der obigen technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass in der Mitte der Pluspol-Batteriedeckplatte eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die an ihrem Umfang eine Stufenstruktur aufweist, wobei die Durchgangsbohrung eine Elektrolyt-Füllbohrung bildet, wobei die Durchgangsbohrung und die Stufenstruktur an ihrem Umfang gemeinsam eine Sicherheitsventilmontageposition bilden, wobei in ausgeliefertem Zustand der Batterie das Sicherheitsventil an der Sicherheitsventilmontageposition befestigt ist, wobei die Dicke der Pluspol-Batteriedeckplatte an ihrem Umfang geringer als die Gesamtdicke der Deckplatte ist, womit ein Dichtung-Fixierabschnitt gebildet wird, wobei die Dichtung den Dichtung-Fixierabschnitt umhüllend darauf aufgesetzt ist, wobei ein Ende des Batteriegehäuses durch Walzen auf der Dichtung diese ummantelnd aufgesetzt und somit mit der Pluspol-Batteriedeckplatte dicht und fest verbunden ist.
  • Bei einer weiteren technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Sicherheitsventil aus einem Sicherheitsventilkörper und einer Sicherheitsventilkappe besteht, wobei die Stufenstruktur am Umfang der Durchgangsbohrung tiefer in der Mitte und flacher am Umfang ausgebildet ist und von innen nach außen jeweils eine Durchgangsbohrung, eine tiefere erste Stufe und eine flachere zweite Stufe umfasst, wobei der Umfang des Sicherheitsventilkörpers an der ersten Stufe befestigt und die Sicherheitsventilkappe an der zweiten Stufe befestigt ist.
  • Bei der obigen technischen Ausgestaltung können als der Sicherheitsventilkörper verschiedene zum Anbringen an der Durchgangsbohrung eingerichtete Strukturen im Stand der Technik, beispielsweise eine Berstmembranstruktur, eine Nadelstruktur usw., verwendet werden
  • Bei der obigen technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Stromabnehmerkörper im Wesentlichen rundscheibenförmig ausgebildet ist und an seinem Umfang eine nach unten gebogene Struktur aufweist, wobei das ringförmige Element ein spritzgegossenes Kunststoffelement ist, das die nach unten gebogene Struktur umhüllt, sodass der Stromabnehmerkörper und das ringförmige Element eine einteilige Struktur bilden. Der Stromabnehmerkörper ist mit dem oberen Bereich des Stromabnehmerhalters fest verbunden. Somit wird das Verdecken des Stromabnehmerkörpers und der Batteriezelle durch den Stromabnehmerhalter verhindert, sodass zwischen dem Stromabnehmerkörper und dem Verlängerungsteil des Minuspols der Batteriezelle ein großer Schweißbereich vorhanden ist, um somit die Gleichmäßigkeit des Stroms und die Überstromfestigkeit der Elektrode sicherzustellen. Des Weiteren wird durch Vorsehen des Stromabnehmerhalters eine Positionierreferenz bereitgestellt, womit die Montage der Minuspol-Deckplattenbaugruppe erleichtert wird.
  • Bei der obigen technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass an dem Stromabnehmerkörper mehrere radial angeordnete Verstärkungsnuten vorgesehen sind und zwischen fächerförmigen Abschnitten benachbarter Verstärkungsnuten jeweils ein Minuspol-Schweißverbindungsabschnitt gebildet ist.
  • Bei einer bevorzugten technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Verstärkungsnuten in einer Anzahl von vier bereitgestellt werden und die einzelnen Verstärkungsnuten gleichmäßig um 90° voneinander beabstandet an einer runden Scheibe angeordnet sind, wobei sich die Aussparung zwischen zwei der Verstärkungsnuten befindet, und wobei das Bogenmaß der Aussparung in Umfangsrichtung 60° bis 90° beträgt.
  • Bei der obigen technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der über die Batteriezelle hinausragende Teil der Minuspolfolie eine derartige Länge aufweist, dass in gedrücktem Zustand benachbarte Schichten im Überlappstoß miteinander verbunden sind und somit einen einteiligen Minuspol-Herausführungsabschnitt bilden.
  • Bei einer bevorzugten technischen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Gehäuse ein Rundrohr aus rostfreiem Stahl oder rostfreiem Eisen ist.
  • Beispielhaft wird die andere Aufgabe durch ein Herstellungsverfahren für die oben genannte runde Lithiumbatterie gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:
    • (1) Übereinanderlegen der Pluspolfolie und der Minuspolfolie, die durch die Trennmembran voneinander getrennt sind, und Rollen zu einem Zylinder;
    • (2) Ausformen und Ultraschallschweißen der Pluspollaschen und Abflachen des Verlängerungsteils der Minuspolfolie, womit die Batteriezelle gebildet wird;
    • (3) Laserschweißen der Minuspol-Batteriedeckplatte und des Stromabnehmerverbindungsabschnitts, womit die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe erhalten wird;
    • (4) Schweißen des Stromabnehmerkörpers und des Verlängerungsteils der Minuspolfolie an mehreren Punkten, womit die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe an die Batteriezelle montiert und eine Minuspol-Batteriedeckplatten- und Batteriezellenbaugruppe erhalten wird;
    • (5) Einbauen der Minuspol-Batteriedeckplatten- und Batteriezellenbaugruppe in das Batteriegehäuse und völliges Abdichten und Befestigen des Umfangs der Minuspol-Batteriedeckplatte und des Batteriegehäuses durch Schweißen;
    • (6) Aufschweißen der Pluspollaschen auf die Rückseite der Pluspol-Batteriedeckplatte, Einbauen der Pluspol-Batteriedeckplatte in das Gehäuse und Abdichten und Befestigen des Batteriegehäuses und der Pluspol-Batteriedeckplatte durch Walzen;
    • (7) Absaugen von Gas aus der Batterie über die Durchgangsbohrung an der Pluspol-Batteriedeckplatte und Einfüllen eines Elektrolyts;
    • (8) Aufschweißen und Befestigen des Sicherheitsventils auf die Durchgangsbohrung, womit die Montage der Lithiumbatterie erreicht wird.
  • Bei einer weiteren technischen Ausgestaltung ist beispielhaft vorgesehen, dass nach Befestigen des Sicherheitsventils durch Schweißen dann die Sicherheitsventilkappe angebracht und die ganze Batterie mit einem Außenisolierfilm ummantelt wird.
  • Dank der Anwendung der obigen technischen Ausgestaltungen zeichnet sich die vorliegende Erfindung gegenüber dem Stand der Technik durch die folgenden Vorteile aus:
    1. 1. Die vorliegende Erfindung überwindet die falsche Vorstellung gemäß dem traditionellen Denken, dass für die Pluspol-Herausführungsstruktur und die Minuspol-Herausführungsstruktur der gleiche Aufbau verwendet wird, und schlägt kreativ die Verwendung verschiedener Herausführungsstrukturen vor, wobei also für die Pluspol-Herausführungsstruktur eine Struktur mit mehreren Laschen eingesetzt wird, während für die Minuspol-Herausführungsstruktur eine Volllaschenstruktur eingesetzt wird, was bei sichergestellter Überstromfestigkeit der Batterie gleichzeitig für die Elektrolytfüllung und die Batterieformation der Batterie zweckmäßig ist;
    2. 2. Die vorliegende Erfindung ändert das traditionelle Denken im Stand der Technik, dass der Elektrodenstab in der Mitte der Batteriedeckplatte angeordnet ist. Stattdessen wird die Elektrode über eine ringförmige Stelle in der Mitte der rundscheibenförmigen Deckplatte herausgeführt, sodass in der Mitte die Elektrolyt-Füllbohrung und das Sicherheitsventil angeordnet sein können. Durch zentrale Elektrolytfüllung wird die Elektrolyt-Füllgeschwindigkeit effektiv erhöht. Die Elektrolyt-Füllbohrung und das Sicherheitsventil sind an ein und derselben Stelle angeordnet, sodass beim Schweißen des Sicherheitsventils gleichzeitig das Abdichten der Elektrolyt-Füllbohrung abgeschlossen wird und somit der Arbeitsgang zum Abdichten der Elektrolyt-Füllbohrung entfällt.
    3. 3. Bei der vorliegenden Erfindung bildet die Dichtung durch Gießen zusammen mit der Batterie-Pluspoldeckplatte eine einteilige Struktur, was für das nachfolgende Befestigen der Batterie-Pluspoldeckplatte und des Batteriegehäuses durch Walzen zweckmäßig ist und die Gutteilquote erhöht;
    4. 4. Bei der vorliegenden Erfindung wird durch Vorsehen des Stromabnehmerhalters, der mit dem Stromabnehmer fest verbunden ist, die Montagezuverlässigkeit des Stromabnehmers sichergestellt und eine größere Schweißfläche erzielt, was für eine erhöhte Überstromfestigkeit der Batterie sorgt. Als der Stromabnehmerhalter kann ein Kunststoffelement verwendet werden und mittels der Spritzgusstechnik wird erreicht, dass der Stromabnehmerhalter bei dessen Ausformen den Stromabnehmerkörper umhüllt und damit verbunden ist, womit die beiden Bauteile eine einteilige Struktur bilden und die Montage erleichtert wird;
    5. 5. Bei der vorliegenden Erfindung wird zur Montage zunächst die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe mit der Batteriezelle verbunden und in das Gehäuse eingebaut, wonach die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe mit dem Gehäuse verschweißt wird und dann die Pluspollaschen mit der Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe verschweißt werden. Schließlich wird die Pluspol-Batteriedeckplatte durch Walzen an dem Gehäuse befestigt. Somit wird eine komfortable und zuverlässige Montage erreicht.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
    • 1 eine schematische strukturelle Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung;
    • 2 eine Draufsicht von 1;
    • 3 eine schematische Explosionsdarstellung von 1;
    • 4 eine schematische Strukturansicht einer Batteriezelle;
    • 5 eine vergrößerte schematische Darstellung der Stelle B gemäß 4;
    • 6 eine Draufsicht auf eine Pluspol-Deckplattenbaugruppe nach einem Ausführungsbeispiel;
    • 7 eine Schnittansicht durch die Linie A-A gemäß 6;
    • 8 eine schematische Explosionsdarstellung gemäß 7;
    • 9 eine schematische Darstellung einer Minuspol-Deckplattenbaugruppe nach einem Ausführungsbeispiel in entfaltetem Zustand;
    • 10 eine Schnittansicht durch die Linie C-C gemäß 9;
    • 11 eine vergrößerte schematische Darstellung der Stelle D gemäß 10;
  • Bezugszeichen: 1. Sicherheitsventilkappe; 2. Sicherheitsventilkörper; 3. Pluspol-Batteriedeckplatte; 4. Dichtung; 5. Isolierscheibe; 6. Pluspollasche; 7. Gehäuse; 8. Batteriezelle; 9. Stromabnehmer; 10. Minuspol-Batteriedeckplatte; 11. Pluspolfolie; 12. Minuspolfolie; 13. Trennmembran; 14. Durchgangsbohrung; 15. Erste Stufe; 16. Zweite Stufe; 17. Dichtung-Fixierabschnitt; 18. Stromabnehmerhalter; 19. Aussparung; 20. Stromabnehmerkörper; 21. Stromabnehmerverbindungsabschnitt; 22. Gebogener Abschnitt; 23. Verstärkungsnut; 24. Minuspol-Schweißverbindungsabschnitt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Nachfolgend wird anhand der Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen auf die vorliegende Erfindung näher eingegangen.
  • Erstes Ausführungsbeispiel: Es wird auf 1 bis 3 hingewiesen. Eine runde Lithiumbatterie umfasst ein Gehäuse 7, eine Batteriezelle 8, eine Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe und eine Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe. Als das Gehäuse 7 wird ein metallisches Rundrohr verwendet. Die Batteriezelle 8 befindet sich in dem Gehäuse 7.
  • Es wird auf 4 und 5 hingewiesen. Die Batteriezelle 8 umfasst eine Pluspolfolie 11, eine Minuspolfolie 12 und eine Trennmembran 13. Die Pluspolfolie 11 und die Minuspolfolie 12 sind durch die Trennmembran 13 voneinander getrennt und dann zu einem Zylinder gerollt. Am oberen Ende der Pluspolfolie 11 sind mehrere Pluspollaschen 6 voneinander beabstandet vorgesehen; Zwischen der Batteriezelle 8 und der Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe ist eine Isolierscheibe 5 vorgesehen; Am unteren Ende der Batteriezelle schließen die Pluspolfolie 11, die Trennmembran 13 und die Minuspolfolie 12, deren Längen in aufsteigender Reihenfolge stehen, nicht bündig miteinander ab. Ein Verlängerungsteil der Minuspolfolie 12 deckt das untere Ende der Batterie derart ab, dass er nach Abflachen dagegen gedrückt ist, und ist durch die Trennmembran 13 von der Pluspolfolie 11 getrennt;
  • Es wird auf 6 bis 8 hingewiesen. Die Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe umfasst eine rundscheibenförmige Pluspol-Batteriedeckplatte 3 und eine Dichtung 4. Die Dichtung 4 ist ringförmig ausgebildet, um den Umfang der Pluspol-Batteriedeckplatte 3 herum angeordnet und mit der Pluspol-Batteriedeckplatte 3 fest verbunden. An der Pluspol-Batteriedeckplatte 3 ist ein Sicherheitsventil vorgesehen. Die Pluspollaschen 6 sind mit der Pluspol-Batteriedeckplatte 3 elektrisch verbunden;
  • Dabei ist in der Mitte der Pluspol-Batteriedeckplatte 3 eine Durchgangsbohrung 14 vorgesehen, die an ihrem Umfang eine zweischichtige Stufenstruktur, nämlich eine tiefere erste Stufe 15 und eine flachere zweite Stufe 16, aufweist. Ein Sicherheitsventilkörper 2 ist an der ersten Stufe 15 angebracht. Eine Sicherheitsventilkappe 1 ist an der zweiten Stufe 16 angebracht.
  • Die Dichtung 4 ist ringförmig ausgebildet. Zur Anpassung an die Montage der Dichtung 4 ist die Dicke der Pluspol-Batteriedeckplatte 3 an ihrem Umfang geringer als die Gesamtdicke der Deckplatte, womit ein Dichtung-Fixierabschnitt 17 gebildet wird. Die Dichtung 4 ist durch Gießen den Dichtung-Fixierabschnitt 17 umhüllend darauf aufgesetzt. Zum Vergrößern der Kontaktfläche und somit zum Sicherstellen der Einteiligkeit der Dichtung und der Batteriedeckplatte weist der Dichtung-Fixierabschnitt 17 eine Stufe auf.
  • Es wird auf 9 bis 11 hingewiesen. Die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe umfasst einen Stromabnehmer 9, eine Minuspol-Batteriedeckplatte 10 und einen Stromabnehmerhalter 18. Der Stromabnehmerhalter 18 ist ein ringförmiges Element, das an einer Seite eine Aussparung 19 aufweist. Der Stromabnehmer 9 kann ein gestanztes Metallplättchen sein und umfasst hinsichtlich der Funktion zwei Teile, nämlich einen Stromabnehmerkörper 20 und einen
  • Stromabnehmerverbindungsabschnitt 21. Dabei ist der Stromabnehmerkörper 20 im Wesentlichen rundscheibenförmig ausgebildet und weist an seinem Umfang einen nach unten weisenden gebogenen Abschnitt 22 auf, wie sich aus 10 und 11 ergibt. Der ringförmige Stromabnehmerhalter 18 ist durch Spritzguss ausgeformt und umhüllt den gebogenen Abschnitt 22, sodass der Stromabnehmerkörper und das ringförmige Element eine einteilige Struktur bilden. Der Stromabnehmerkörper 20 befindet sich auf dem Stromabnehmerhalter 18.
  • An dem Stromabnehmerkörper 20 sind vier radial angeordnete Verstärkungsnuten 23 vorgesehen, die gleichmäßig um 90° voneinander beabstandet an einer runden Scheibe angeordnet sind. Zwischen fächerförmigen Abschnitten benachbarter Verstärkungsnuten 23 ist jeweils ein Minuspol-Schweißverbindungsabschnitt 24 gebildet. Die Aussparung 19 befindet sich zwischen zwei der Verstärkungsnuten. In der Mitte des Stromabnehmerkörpers ist eine runde Durchgangsbohrung vorgesehen.
  • Der Stromabnehmerverbindungsabschnitt 21 befindet sich auf der die Aussparung aufweisenden Seite des ringförmigen Elements und sein äußeres Ende ist durch Schweißen an der Minuspol-Batteriedeckplatte 10 befestigt. Der Stromabnehmerverbindungsabschnitt 21 weist eine flexible gebogene Struktur auf, sodass sich die Minuspol-Batteriedeckplatte 10 in montiertem Zustand unterhalb des Stromabnehmerhalters befindet.
  • Der Stromabnehmerkörper ist mit dem oberen Bereich des Stromabnehmerhalters fest verbunden. Daher wird das Verdecken des Stromabnehmerkörpers und der Batteriezelle durch den Stromabnehmerhalter verhindert, sodass zwischen dem Stromabnehmerkörper und dem Verlängerungsteil des Minuspols der Batteriezelle ein großer Schweißbereich vorhanden ist, um somit die Gleichmäßigkeit des Stroms und die Überstromfestigkeit der Elektrode sicherzustellen. Des Weiteren wird durch Vorsehen des Stromabnehmerhalters eine Positionierreferenz bereitgestellt, womit die Montage der Minuspol-Deckplattenbaugruppe erleichtert wird.
  • Der Herstellungsvorgang des vorliegenden Ausführungsbeispiels umfasst die folgenden Schritte:
    • (1) Übereinanderlegen der Pluspolfolie und der Minuspolfolie, die durch die Trennmembran voneinander getrennt sind, und Rollen zu einem Zylinder;
    • (2) Ausformen und Ultraschallschweißen der Pluspollaschen und Abflachen des Verlängerungsteils der Minuspolfolie, womit die Batteriezelle gebildet wird;
    • (3) Laserschweißen der Minuspol-Batteriedeckplatte und des Stromabnehmerverbindungsabschnitts, womit die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe erhalten wird;
    • (4) Schweißen des Stromabnehmerkörpers und des Verlängerungsteils der Minuspolfolie an mehreren Punkten, womit die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe an die Batteriezelle montiert und eine Minuspol-Batteriedeckplatten- und Batteriezellenbaugruppe erhalten wird;
    • (5) Einbauen der Minuspol-Batteriedeckplatten- und Batteriezellenbaugruppe in das Batteriegehäuse und völliges Abdichten und Befestigen des Umfangs der Minuspol-Batteriedeckplatte und des Batteriegehäuses durch Schweißen;
    • (6) Aufschweißen der Pluspollaschen auf die Rückseite der Pluspol-Batteriedeckplatte, Einbauen der Pluspol-Batteriedeckplatte in das Gehäuse und Abdichten und Befestigen des Batteriegehäuses und der Pluspol-Batteriedeckplatte durch Walzen;
    • (7) Absaugen von Gas aus der Batterie über die Durchgangsbohrung an der Pluspol-Batteriedeckplatte und Einfüllen eines Elektrolyts;
    • (8) Aufschweißen und Befestigen des Sicherheitsventils auf die Durchgangsbohrung;
    • (9) Anbringen der Sicherheitsventilkappe;
    • (10) Ummanteln der ganzen Batterie mit einem Außenisolierfilm, womit die Montage der Batterie abgeschlossen wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (8)

  1. Runde Lithiumbatterie, umfassend ein Gehäuse, eine Batteriezelle, eine Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe und eine Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe, wobei das Gehäuse ein metallisches Rundrohr ist, wobei die Batteriezelle sich innerhalb des Gehäuses befindet und eine Pluspolfolie, eine Minuspolfolie und eine Trennmembran umfasst, wobei die Pluspolfolie und die Minuspolfolie durch die Trennmembran voneinander getrennt und dann zu einem Zylinder gerollt sind, dadurch gekennzeichnet, dass am oberen Ende der Pluspolfolie mehrere Pluspollaschen voneinander beabstandet vorgesehen sind; wobei am unteren Ende der Batteriezelle die Pluspolfolie, die Trennmembran und die Minuspolfolie, deren Längen in aufsteigender Reihenfolge stehen, nicht bündig miteinander abschließen, wobei ein Verlängerungsteil der Minuspolfolie das untere Ende der Batterie derart abdeckt, dass er dagegen gedrückt ist, und durch die Trennmembran von der Pluspolfolie getrennt ist; die Pluspol-Batteriedeckplattenbaugruppe eine rundscheibenförmige Pluspol-Batteriedeckplatte und eine Dichtung umfasst, wobei die Dichtung ringförmig ausgebildet, um den Umfang der Pluspol-Batteriedeckplatte herum angeordnet und mit der Pluspol-Batteriedeckplatte fest verbunden ist, wobei an der Pluspol-Batteriedeckplatte ein Sicherheitsventil vorgesehen ist, und wobei die Pluspollaschen mit der Pluspol-Batteriedeckplatte elektrisch verbunden sind; die Minuspol-Batteriedeckplattenbaugruppe einen Stromabnehmer, eine Minuspol-Batteriedeckplatte und einen Stromabnehmerhalter umfasst, wobei der Stromabnehmerhalter ein ringförmiges Element ist, das an einer Seite eine Aussparung aufweist, wobei der Stromabnehmer einen Stromabnehmerkörper und einen Stromabnehmerverbindungsabschnitt aufweist, wobei der Stromabnehmerkörper mit dem oberen Bereich des Stromabnehmerhalters fest verbunden ist, wobei der Stromabnehmerverbindungsabschnitt sich auf der die Aussparung aufweisenden Seite des ringförmigen Elements befindet und mit der Deckplatte fest verbunden ist, wobei der Stromabnehmerverbindungsabschnitt eine flexible gebogene Struktur aufweist, sodass sich die Deckplatte in montiertem Zustand unterhalb des Stromabnehmerhalters befindet, wobei der Stromabnehmerkörper mit dem Verlängerungsteil der Minuspolfolie elektrisch verbunden ist.
  2. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mitte der Pluspol-Batteriedeckplatte eine Durchgangsbohrung vorgesehen ist, die an ihrem Umfang eine Stufenstruktur aufweist, wobei die Durchgangsbohrung eine Elektrolyt-Füllbohrung bildet, wobei die Durchgangsbohrung und die Stufenstruktur an ihrem Umfang gemeinsam eine Sicherheitsventilmontageposition bilden, wobei in ausgeliefertem Zustand der Batterie das Sicherheitsventil an der Sicherheitsventilmontageposition befestigt ist, wobei die Dicke der Pluspol-Batteriedeckplatte an ihrem Umfang geringer als die Gesamtdicke der Deckplatte ist, womit ein Dichtungs-Fixierabschnitt gebildet wird, wobei die Dichtung den Dichtungs-Fixierabschnitt umhüllend darauf aufgesetzt ist, wobei ein Ende des Batteriegehäuses durch Walzen auf der Dichtung diese ummantelnd aufgesetzt und somit mit der Pluspol-Batteriedeckplatte dicht und fest verbunden ist.
  3. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitsventil aus einem Sicherheitsventilkörper und einer Sicherheitsventilkappe besteht, wobei die Stufenstruktur am Umfang der Durchgangsbohrung tiefer in der Mitte und flacher am Umfang ausgebildet ist und von innen nach außen jeweils eine Durchgangsbohrung, eine tiefere erste Stufe und eine flachere zweite Stufe umfasst, wobei der Umfang des Sicherheitsventilkörpers an der ersten Stufe befestigt und die Sicherheitsventilkappe an der zweiten Stufe befestigt ist.
  4. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromabnehmerkörper im Wesentlichen rundscheibenförmig ausgebildet ist und an seinem Umfang eine nach unten gebogene Struktur aufweist, wobei das ringförmige Element ein spritzgegossenes Kunststoffelement ist, das die nach unten gebogene Struktur umhüllt, sodass der Stromabnehmerkörper und das ringförmige Element eine einteilige Struktur bilden.
  5. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Stromabnehmerkörper mehrere radial angeordnete Verstärkungsnuten vorgesehen sind und zwischen fächerförmigen Abschnitten benachbarter Verstärkungsnuten jeweils ein Minuspol-Schweißverbindungsabschnitt gebildet ist.
  6. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungsnuten in einer Anzahl von vier bereitgestellt werden und die einzelnen Verstärkungsnuten gleichmäßig um 90° voneinander beabstandet an einer runden Scheibe angeordnet sind, wobei sich die Aussparung zwischen zwei der Verstärkungsnuten befindet, und wobei das Bogenmaß der Aussparung in Umfangsrichtung 60° bis 90° beträgt.
  7. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der über die Batteriezelle hinausragende Teil der Minuspolfolie eine derartige Länge aufweist, dass in gedrücktem Zustand benachbarte Schichten im Überlappstoß miteinander verbunden sind und somit einen einteiligen Minuspol-Herausführungsabschnitt bilden.
  8. Runde Lithiumbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ein Rundrohr aus rostfreiem Stahl oder rostfreiem Eisen ist.
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