具有热成型塑料外壳的电池电芯的壳体、电池电芯、电池模块以及机动车

摘要

本发明涉及一种用于电池电芯的壳体，其具有金属的内侧部分以及局部包围内侧部分的热成型塑料外壳(10)，所述外壳是电绝缘的。热成型的外壳(10)与浸渍涂层等相比提高了机械强度和断裂伸长率，并且提高了击穿强度。此外还涉及一种电池电芯、电池电芯模块和机动车。

说明书

技术领域

本发明涉及电池电芯的壳体、电池电芯、电池模块以及机动车。

背景技术

锂离子电池电芯的壳体通常由深拉铝板构成。此类壳体就是所 谓的硬壳壳体。这种金属壳体自然是导电的。通过将内电极的正电 位连接到壳体上确定了壳体的电位，从而最小化壳体上的不期望的 电化学反应。

因此必须将壳体本身电绝缘。唯有如此，才能将电池模块中串 联的电芯分组并且使电芯相互间不会短路地分组。通过电绝缘表面、 例如通过用自粘聚酯薄膜封装电芯来实现电芯的壳体的绝缘。

在将此类电芯串联成模块时，存在各个电芯之间的电压可能击 穿的问题，其中电芯将会受损而不可用，或者绝缘故障监测系统会 输出故障消息。

DE 199 10 433 A1公开了电池及其制造方法，其中将电池布置 在至少局部由例如塑料薄膜的非导电材料构成的袋之中。

发明内容

按照本发明，提供一种用于电池电芯、优选锂离子电池电芯的 壳体，其中，根据本发明所述壳体由金属的内侧部分以及局部包围 内侧部分的热成型的塑料外壳构成，所述外壳是电绝缘的。

有各种不同的方案可用来设计外壳，其中最关键的是可靠地避 免短路，对此在极端情况下，外壳必须仅仅设置在包括用于爬电距 离的附加部在内的电池电芯接触部位上。

以下所述的实施方式均涉及用于棱柱形的电池电芯或者用于具 有棱柱形的内侧部分的电池电芯的壳体，其中，当然也可以将经变 化形状的壳体用于其它形状的电池电芯。

在本发明的一种实施方式中，外壳在五个侧面包围壳体的金属 的内侧部分，其中，优选外壳不遮盖金属的内侧部分的载有电池电 芯端子的侧面。因此外壳同样具有棱柱形状，或者其中一侧敞开的 棱柱体。

作为替代方案，外壳也可以仅仅在三个侧面遮盖壳体的内侧部 分，从而使该外壳具有U形的横截面。

在这些实施方式中，每个电池电芯均配有单独的外壳，电池电 芯以金属的内侧部分可轻松地插入该外壳中。可以任意组装并随后 连接这些电池电芯。

按照本发明的另一种优选的实施方式，外壳设计成至少两个朝 向一侧敞开的棱柱体或者棱柱壳，其分别具有与上述实施方式一样 的特性。所述至少两个棱柱体在此通过连接片或者沿着敞开侧的一 条边相互连接，从而形成用于至少两个电池电芯的共同外壳。

在该实施方式中，外壳或者相应的棱柱体也可以仅仅在三个侧 面遮盖壳体的内侧部分，从而使该外壳分别具有U形的横截面。

根据共同外壳的设计，电池电芯可以设置成一排，或者平行的 至少两排。

优选地，一个或多个连接用的连接片越过由外壳的敞开侧形成 的面伸出，从而提供一种可用来改变外壳的各个棱柱体之间距离的 “伸展褶皱”。这样能够有利地补偿厚度。

按照另一种优选的实施方式所述，如在上述实施方式中一样设 计外壳，使得设有至少两个朝向一侧敞开的棱柱体，所述棱柱体通 过连接片或者沿着敞开侧的一条边相互连接。该实施方式中连接片 的尺寸设定成其面积与棱柱体的敞开侧相对应。连接片还具有可供 电池电芯端子穿行的两个通孔。

按照这种有益的实施方式，将电池电芯的一部分插入外壳的一 侧敞开的棱柱体之中，另一部分则被对面侧定位在连接片区域内或 者连接片下方。

相应的棱柱体也可以仅仅在三个侧面遮盖壳体的内侧部分。

根据共同外壳的设计，这里也可以将电池电芯设置成一排或者 平行的至少两排。

壳体的热成型外壳由一种热塑性塑料构成。专业人士均了解适 用的塑料、塑料薄膜或者塑料板，例如聚烯烃、聚酯等类似材料。

例如当使用在不同方向(双轴向)上拉伸的薄膜的时候，也可 以将多个薄膜彼此叠置地进行加工。同样可以使用例如纤维增强的 薄膜，以有利地进一步提高外壳的机械稳定性。

根据本发明的壳体的外壳由于在制造时经受的拉伸，因此与其 它对电池电芯壳体进行绝缘的解决方案(例如以浸渍或者涂装方式 施加的材料或者配置热缩软管)相比有利地具有较高的机械强度和 断裂伸长率以及较高的击穿强度。

通过在加工时加热用于制造外壳的塑料薄膜，也可以按照现有 技术加工与通常相比更厚的薄膜，从而提高了可靠性。如有需要， 按照现有技术必须将多个薄膜彼此叠置，以保证可靠的绝缘。

通过使用经过验证的、技术成熟的标准薄膜卷材，壳体的外壳 实现了低成本的电池电芯的绝缘。

根据本发明的壳体的外壳没有熔接缝或者重叠的粘接部位，这 些均可能是绝缘缺陷的原因。此外还可以很轻松地检查所使用的薄 膜有无缺陷。

专业人士均熟悉现有技术中关于热成型或者拉伸成型的制造方 法。因此能够以自动化、适合量产并且工艺可靠的方式进行加工或 生产，从而保证绝缘可靠性，并且能避免常规手工封装电池电芯时 例如由于引起薄膜脱离的气泡或者损伤的产生而导致的缺陷。此外 还有利地降低利用自粘聚酯薄膜手工封装电池电芯的用工量。

这种外壳可以利用简单的模具制造，并且也适合于安全运输电 池电芯。在此可以将电池电芯直接用作阳模。

按照本发明，还提供配有上述壳体的电池电芯、具有至少两个 电池电芯的电池电芯模块以及尤其是电动汽车的机动车，所述机动 车具有至少一个根据本发明的电池电芯模块，该电池电芯模块与机 动车的驱动系统相连。

从属权利要求和说明书中所述均为本发明的有益的改进方案。

附图说明

以下将根据附图和下列描述，对本发明的实施例进行详细解释。 附图中：

图1示出了根据本发明的电池壳体的外壳的透视图，

图2示出了根据本发明的第二种实施方式的电池壳体的外壳透 视图，

图3示出了根据本发明的第三种实施方式的电池壳体的外壳透 视图，以及

图4示出了根据本发明的第四种实施方式的电池壳体的外壳透 视图。

具体实施方式

图1所示为用来容纳电池电芯的壳体的金属的内侧部分的外壳 10。该外壳10具有包括五个封闭的侧面和一个敞开的侧面12的棱 柱体11，通过敞开的侧面插入图中没有绘出的壳体的内侧部分。

图2所示的外壳10可在敞开的侧面12容纳壳体的两个内侧部 分。为此在两个棱柱体11之间提供连接片13，该连接片从其中一个 棱柱体11的敞开侧面12朝向另一个棱柱体11的敞开侧面12延伸。 连接片13具有与敞开侧面12相同的面积，并且具有用于图中没有 绘出的电池电芯的端子的穿行的两个通孔14，由此可以将另外两个 内侧部分布置在连接片13下方。

图3所示的外壳10示出了一排棱柱体11，分别利用连接片13 将这些棱柱体连接，但是连接片在这里越过由敞开侧面12形成的平 面向外伸出并且形成一种伸展褶皱，从而能够补偿内侧部分的厚度 差异。

图4所示的外壳10基本上对应于图3所示的外壳10，只不过这 里将棱柱体11的另外两个侧面15和16同样也设计成敞开的，从而 呈U形地包围相应的棱柱体11中的内侧部分。