[发明专利]形成锂蓄电池的端子的衬套以及相关的蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及形成锂蓄电池端子的套管，锂蓄电池例如锂离子蓄电池，并且涉及这种蓄电池。

本发明更具体涉及具有高容量，通常大于10安培小时(Ah)并且具有用于大电流，通常大于100A的电流的流动的性能的锂离子(Li离子)蓄电池。

本发明更具体地涉及壳体的套管的生产，其使得装备其的高容量锂离子蓄电池能够输送大电流。

通过“套管”，指出想要的是一般意义，也就是说用于在将导体与壁绝缘的同时通过该壁传递导电元件的设备。

背景技术

如所示意性表示的，锂离子电池或蓄电池通常包括至少一个电化学电池单体，该单元包括：在正电极或正极和负电极或负极之间的电解质；连接至正极的集流器；连接至负极的集流器；以及封装，该封装用于在一些集流器通过该封装以密封的方式包含电化学电池单体。

电解质构成可以为固体、液体或凝胶的形式。在后面的形式中，构成可以包括由聚合物或微孔化合物制成隔板，该隔板以有机型或离子液体型电解质浸透，允许锂离子从阴极移动至阳极以充电以及在反方向中移动以放电来生成电流。电解质一般为有机溶液的混合物，例如添加有通常为LiPF₆的碳酸盐的锂盐。

正电极或正极包括具有锂阳离子插入的材料，其通常为化合物，例如LiFePO₄、LiCoO₂、LiNi_0.33Mn_0.33Co_0.33O₂。

负电极或负极，经常包括石墨碳或Li₄TiO₅O₁₂(钛酸盐材料)，可选地还基于硅或硅基化合物。

连接至正电极的集流器通常由铝制成。

连接至负电极的集流器通常由铜、镀镍铜或铝制成。

锂离子电池或蓄电池当然可以包括相互堆叠的多个电化学电池单体。

通常，锂离子电池或蓄电池在正极和负极处使用材料配对，该材料配对允许锂离子电池或蓄电池以通常等于3.6伏特的高电压等级操作。

当构思的应用是强壮的并且期望长的寿命时，例如要抵抗高得多的压力和通常在10^-8mbar.1/s以下的更严厉要求的密封等级，或在要求非常高的环境中，例如航空或空间领域中，锂离子电池或蓄电池包括坚硬的封装。

进一步，迄今为止，坚硬的封装包括金属壳体，通常包括不锈钢金属(不锈钢316L或者不锈钢304)，铝(Al1050或Al3003)或者钛。

当前，制作两种坚硬壳体。

第一种包括坚硬壳体，包括加工过的底和盖，底和盖在其外围相互激光焊接至彼此。集流器部分地包括金属线或针。一个或多个针通过电或超声波焊接至相应的集流器部分，该部分自身连接至电化学电池单体或电化学电池单体堆的电极中的一个。为了建立壳体的金属盖和金属针之间的电绝缘，玻璃珠将针封装在内部，因此构成通常所称的玻璃/金属套管(Glass/metal bushing，GMB)。进一步，为了建立与壳体的盖的密封，围绕着玻璃珠而通常由与壳体的材料相同的材料制成的环焊接至壳体。特定构造能够单个GMB，壳体构成蓄电池的又被称为极的其它端子。

第二种也包括坚硬壳体，其包括有波纹的杯和盖，杯和盖在其外围激光焊接至彼此。相反地，集流器包括具有这样一种部分，该部分在壳体的顶部突出并且形成电池的又称为极的出现端子。

形成具有集流器2和壳体的盖3的端子的这种套管的第一组件实例显示在图1中：通常由铜制成的、形式为内部有螺纹的公部件的集流器2利用M5或M8型的螺母2的帮助通过旋入而配合。由通常为聚丙烯的电绝缘材料制成的，并且一个放置在另一个上的两个垫片5A、5B被插入，一个5A插在盖3和螺母4的其它抵靠垫片6之间，并且另一个5B插在盖3和集流器2之间。这些垫片5A、5B建立集流器2关于壳体盖3的密封性和电绝缘性。更准确地，在这个所示出的第一实例中，两个绝缘垫片5A、5B是相同的，并且每个垫片包括抵靠部分50A、50B以及引导和集中部分51A、51B。抵靠部分50A在压力之下利用其表面抵靠盖3的壁的面30和螺母4的抵靠垫片6。相似地，抵靠部分50B在压力之下利用其表面抵靠盖3的相对面31和集流器2的抵靠部分20。引导和集中部分51A、51B能够对于它们的部分来说，在压力之下利用它们的表面抵靠穿过盖2的孔口32的边缘和集流器2。这些引导和集中部分51A、51B使得可以对通孔32中的垫片5A、5B以及在所述垫片5A、5B中的公集流器2进行引导和集中。