产生用于电化学存储器的电极的联接接触的方法，制造电化学存储器的方法和电化学存储器

摘要

本发明涉及一种产生一用于电化学存储器（200）的电极（102）的联接接触的方法，其中，所述电极（102）具有第一材料。所述方法包括一提供由第二材料制成的接触元件（202）的步骤，其中，所述接触元件（202）具有以所述第一材料覆层的分段（208）；以及一将所述接触元件（202）的被覆层的分段（208）与所述电极（102）进行电连接和接卸连接的步骤，用以产生所述联接接触。

权利要求

1.产生一用于电化学存储器（200）的电极（102）的联接接触的方法（300），其中，所述电极具有第一材料，并且所述方法包括下列步骤：提供（300）由第二材料制成的接触元件（202），其中，所述接触元件具有以所述第一材料进行覆层的分段（208）；并且将所述接触元件（202）的被覆层的分段与所述电极（102）进行电连接和机械连接（302），用以产生所述联接接触。

2.根据权利要求1所述的方法（300），其中，所述第一材料具有铜并且所述第二材料具有铝。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法（300），其中，在所述电连接和机械连接的步骤（302）中将所述接触元件（202）的被覆层的分段（208）在超声波焊接工艺中与所述电极（102）连接。

4.用于制造电化学存储器（200）的方法（400），其中，所述方法具有下列步骤：

提供（402）电化学存储元件（100），所述电化学存储元件包括第一电极（102）、第二电极（104）和布置在所述第一电极（102）和所述第二电极（104）之间的分离器（108），其中，所述第一电极（102）具有第一材料并且所述第二电极（104）具有第二材料；

提供（404）第一接触元件（202）以及第二接触元件（204），所述第一接触元件用于将所述第一电极（102）联接到一电路上，所述第二接触元件用于将所述第二电极（104）联接到所述电路上，其中，所述第一接触元件（202）和所述第二接触元件（204）具有所述第二材料；

将所述第一接触元件（202）的至少一个分段（208）以所述第一材料进行覆层（408）并且；

将所述第一接触元件（202）的被覆层的分段与所述第一电极（102）进行电连接和机械连接（410），并且将所述第二接触元件（204）与所述第二电极（104）进行电连接和机械连接，用以制造所述电化学存储器。

5.根据权利要求4所述的方法（400），其中，在所述覆层的步骤（408）中将所述第一材料在电镀工艺中完全地涂覆到所述第一接触元件（202）的分段（208）上。

6.根据权利要求4或5所述的方法（400），所述方法还具有一去除所述第一接触元件（202）的分段（208）的上层的步骤（406），用以使所述分段针对所述覆层的步骤（408）做准备。

7.电化学存储器（200），其具有下列特征：

电化学存储元件（100），所述电化学存储元件包括第一电极（102）、第二电极（104）和布置在所述第一电极（102）和所述第二电极（104）之间的分离器（108），其中，所述第一电极（102）具有第一材料并且所述第二电极（104）具有第二材料；以及第一接触元件（202）以及第二接触元件（204），所述第一接触元件与所述第一电极（102）材料接合地连接并且构造用于将所述第一电极（102）联接到一电路上，所述第二接触元件与所述第二电极（104）材料接合地连接并且构造用于将所述第二电极（104）联接到所述电路上，其中，所述第一接触元件（202）和所述第二接触元件（204）具有所述第二材料并且将所述第一接触元件（202）的至少一个分段（208）以所述第一材料进行覆层。

8.根据权利要求7所述的电化学存储器（200），其中，所述第一电极（102）、所述第二电极（104）和布置在所述第一电极（102）和所述第二电极（104）之间的分离器（108）分别构造成层形并且相互堆叠，并且为了形成所述电化学存储元件（100）卷起成一卷，其中，所述第一电极（102）和所述第二电极（104）如此地相互错开地布置在所述堆叠部中，使得在所述卷起的卷的情况下所述第一电极（102）的一个边缘区域在所述卷的一侧伸出并且构造用于接触所述第一接触元件（202），并且所述第二电极（104）的一个边缘区域在所述卷的与所述侧相对置的另一侧伸出并且构造用于接触所述第二接触元件（204）。

9.根据权利要求7或8所述的电化学存储器（200），所述电化学存储元件还具有壳体（206），所述壳体具有所述第二材料，所述壳体构造用于容纳所述电化学存储元件（100）并且借助于一用于所述第一接触元件（202）的第一穿通孔（212）和一用于所述第二接触元件（204）的第二穿通孔（212）允许所述电化学存储器到所述电路上的联接。

说明书

产生用于电化学存储器的电极的联接接触的方法，制造电

化学存储器的方法和电化学存储器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种产生一用于电化学存储器的电极的联接接触的方法，一种用于制造电化学存储器的方法和一种电化学存储器。

背景技术

[0002] 锂离子电池代表了一种全球公认的技术并且越来越多地应用到汽车领域。电池由电极、分离器、电解液和壳体组成，所述分离器用于分离电极以避免短路，所述壳体作为化学物质的载体并且用于固定电极。一种可行的设计原理表现为“卷筒蛋糕”，在此情况下由阴极、分离器和阳极构成的金属箔包被卷起。在选择电极载体材料、联接端子材料和壳体材料（铝、铜、钢）的情况下要注意的是，不产生次级的电化学元件对，它们会导致不希望的结果，例如腐蚀。因此，通常外部联接端子由与各电极箔相同的材料制成，这些外部联接端子例如可以是铜阳极和铝阴极。

发明内容

[0003] 在此背景之下，本发明提出了根据独立权利要求所述的一种产生用于电化学存储器的电极的联接接触的方法，一种用于制造电化学存储器的方法以及一种根据所述方法制造出的电化学存储器。有利的设计方案从各从属权利要求和下面的说明书中给出。

[0004] 通过电化学存储器的电极的外部联接端子以一种具有良好的导电性的材料的覆层可以在制造电化学存储器时舍弃否则而言通常的所述电极到所述外部联接端子的固体的材料过渡。作为覆层材料可以例如采用铜，也可以由铜制造电极，例如电化学存储器的阳极。相反，所述联接端子可以例如由铝形成。但所述材料在此以及在下文中仅是示例性地给出的。

[0005] 一种产生一用于电化学存储器的电极的联接接触的方法，其中，所述电极具有第一材料，所述方法包括下列步骤：提供由第二材料制成的接触元件，其中，所述接触元件具有以第一材料进行覆层的分段；并且
将所述接触元件的被覆层的分段与所述电极进行电连接和机械连接，用以产生所述联接接触。

[0006] 所述电化学存储器可以是蓄电池，例如锂离子电池。这种蓄电池如今例如在PC和笔记本、电动工具、电动自行车并且越来越多地在汽车领域中的起电的范畴中使用。所述电极可以是电化学存储器的阳极或阴极。利用所述联接接触可以产生所述电极且因此所述电化学存储器到一外部电路上的电连接和机械连接，从而所述电化学存储器在其功能上可以用作电源。所述第一材料可以是具有良好的导电性的金属。所述电极可以仅由第一材料形成或者由包含所述第一材料的合金形成。所述接触元件、其也被称作联接端子，可以不考虑所述覆层而仅由第二材料或者由包含所述第二材料的合金形成。所述第二材料同样可以是具有良好的导电性的金属。所述接触元件可以以棒的形式构造。相应地，所述被覆层的分段可以包括所述棒的至少一个端部区域。所述被覆层的分段也可以在所述接触元件的大部分上或者在整个接触元件上延伸。所述覆层可以具有在两位数微米范围中的厚度，并且在整个表面上均匀地与所述接触元件的分段的表面进行连接，从而电流能够以尽可能低欧姆的阻力在所述覆层和位于所述覆层之下的接触元件材料之间流动。所述接触元件的被覆层的分段与所述电极之间的电连接和机械连接可以是一种材料接合的连接，其在工艺技术上可以例如在焊接工艺中制造出。所述连接可以构造用于提供所述接触元件在所述电极上的牢固的机械固定以及在所述电极和所述接触元件之间的尽可能阻力小的电流过渡。所述方法可以借助于工具机在简单的工艺步骤中以高的产量来实施。

[0007] 根据所述的方式可以实现在制造电化学存储器时的明显的、可证明的重量减小以及工艺简化。由于通过采用例如以铜进行涂覆的、用于锂离子电池的铝阳极，用于将所述电池联接到一外部电路上，所述铝阳极可以简单得多地并且工艺技术上更简单地制造出。这3 3
是可行的，因为铜（Cu）的密度8.9g/cm 以因数3大于铝（Al）的密度2.7g/cm。在Al阳极上仅需薄的Cu层，例如少于10μm，以便例如能够通过超声波焊接来接触Cu电极箔。所述阳极由此变得更轻并且可在工艺技术上更简单地制造，因为取消了迄今的通过摩擦焊接从位于内部的Cu阳极到位于外部的Al联接端子的材料过渡。此外，为了将单个的电池更好地组装成一个模块，采用相同的材料、例如铝用于电化学存储器的联接端子是有利的。这样，可以弃用所述电池之外的固体的（massiv）摩擦焊接连接，用以将内部的Cu阳极过渡（überführen）到外部的Al联接端子。此外，可以通过在一个电池或一个电池模块中采用焊接连接来实现所述连接部位的可靠性的改善。

[0008] 根据所述方法的一种实施方式，所述第一材料和所述第二材料可以具有铝。不仅铜而且铝的特点都在于良好的导电性，其中，铝还具有很小的比重这一特殊的优点。这里通过如下方式，即所述电极由铝形成并且仅以比较薄的铜层来涂覆，可以有利地节省重量地进行所述联接接触，不会由此降低所述结构的导电性。代替纯的铜或铝，也可以分别采用一种合适的合金，其包括各元素。

[0009] 根据另一种实施方式，可以在所述电连接和机械连接的步骤中将所述接触元件的被覆层的分段在超声波焊接工艺中与所述电极连接起来。所述超声波焊接的特点在于，接合对、这里所述阳极和所述接触元件可以在无需加热熔融的前提下进行连接。相应地，所述方法具有特别少的焊接时间且因此高的经济性的优点。

[0010] 用于制造电化学存储器的方法具有下列步骤：提供电化学存储元件，其包括第一电极、第二电极和布置在所述第一电极和所述第二电极之间的分离器，其中，所述第一电极具有第一材料并且所述第二电极具有第二材料；
提供第一接触元件和第二接触元件，所述第一接触元件用于将所述第一电极联接到一电路上，所述第二接触元件用于将所述第二电极联接到所述电路上，其中，所述第一接触元件和所述第二接触元件具有所述第二材料；
将所述第一接触元件的至少一个分段以所述第一材料覆层并且：
将所述第一接触元件的被覆层的分段与所述第一电极进行电连接和机械连接，并且将所述第二接触元件与所述第二电极进行电连接和机械连接，用以制造所述电化学存储器。

[0011] 所述电化学存储器可以是文章开头已经提到的锂离子蓄电池。所述第一电极可以是所述阳极并且所述第二电极可以是所述阴极。所述分离器可以具有如下任务，即将所述两个电极在空间上分开，从而能够在所述电化学存储元件中产生电流。为此，所述分离器可以实施成离子可穿透的。所述第一材料可以是如已经阐述的例如铜，由铜能够以纯的形式或者在合金中制造所述第一电极。所述第二材料可以是铝，由铝能够以纯的形式或者在合金中制造所述第二电极。所述第一接触元件和所述第二接触元件可以分别具有已经阐述的棒形状并且相应地由铝或铝合金形成。所述第一接触元件与所述第一电极的电连接和机械连接以及所述第二接触元件与所述第二电极的电连接和机械连接的步骤可以如已经阐述的那样在焊接工艺、例如超声波焊接中实施。因此可以产生出在所述第一接触元件和所述第一电极以及所述第二接触元件与所述第二电极之间的材料接合的（stoffschlüssig）连接。这样，所述电化学存储器可以至少制造成半成品并且联接到一外部的电路上。

[0012] 根据所述方法的一种实施方式，可以在所述覆层的步骤中将所述第一材料在电镀工艺中完全地（vollumfänglich）涂覆到所述第一接触元件的分段上。利用所述电镀工艺可以确保，所述第一材料能够特别均匀地并且以比较薄的层涂覆到所述第一接触元件的分段上。此外，可以利用完全的覆层的制造，简单并且快速地构造出所述第一接触元件到所述第一电极上的联接，这是因为所述接触元件为了进行联接不需要朝所述电极对齐。

[0013] 此外，所述方法可以具有去除所述第一接触元件的分段的上层的步骤，用以使所述分段针对所述覆层的步骤做准备。当所述第一接触元件具有铝时，所述去除的步骤可以例如通过涂覆锌酸盐到所述分段上来进行。这样，可以在所述分段上构造薄的锌层，其可以显示出用于借助于电镀技术来涂覆例如铜层的理想基础。因此具有如下优点，所述覆层可以更加均匀地与其下层进行连接且因此能够形成所述第一接触元件的最佳的导电特性。

[0014] 电化学存储器具有下列特征：电化学存储元件，其包括第一电极、第二电极和布置在所述第一电极和所述第二电极之间的分离器，其中，所述第一电极具有第一材料并且所述第二电极具有第二材料；
第一接触元件和第二接触元件，所述第一接触元件与所述第一电极材料接合地连接并且构造用于将所述第一电极联接到一电路上，所述第二接触元件与所述第二电极材料接合地连接并且构造用于将所述第二电极联接到所述电路上，其中，所述第一接触元件和所述第二接触元件具有所述第二材料并且将所述第一接触元件的至少一个分段以所述第一材料进行覆层。

[0015] 所述电化学存储器可以根据上面阐述的方法来制造。

[0016] 根据所述电化学存储器的一种实施方式，所述第一电极、所述第二电极和布置在所述第一电极和所述第二电极之间的分离器可以分别层形地构造并且相互堆叠，并且为了形成所述电化学存储元件而卷起成一卷。在此情况下，所述第一电极和所述第二电极可以如此地相互错开地布置在所述堆叠部中，使得在所述卷起的卷的情况下所述第一电极的一个边缘区域在所述卷的一侧伸出并且构造用于接触所述第一接触元件，并且所述第二电极的一个边缘区域在所述卷的与所述侧相对置的另一侧伸出并且构造用于接触所述第二接触元件。例如可以将所述第一电极、所述第二电极和所述分离器在其基本形状上分别构造成大致相同大小的矩形形状。利用作为卷的实施方式，在所述卷中，所述电化学存储器也可以被称作“卷筒蛋糕（Jelly-Roll）”，可以特别节省结构空间地使用所述电化学存储器。利用所述电极的在所述相对置的侧部处伸出的边缘，可以以简单的方式确保所述电化学存储器在卷起的状态下能够容易地经由所述接触元件联接到一外部的电路上。

[0017] 此外所述电化学存储器可以具有一具有所述第二材料的壳体。所述壳体可以构造用于容纳所述电化学存储元件并且借助于一用于所述第一接触元件的第一穿通孔和一用于所述第二接触元件的第二穿通孔允许所述电化学存储器到所述电路上的联接。利用所述壳体可以有效地防止所述电化学存储器受到污染和腐蚀。

[0018] 根据一种实施方式，为了制造电池形式的电化学存储器，可以在Al电极形式的接触元件的稍后位于所述电池中的区域上电镀地涂覆一铜层。这可以在去除所述Al电极的天然的氧化铝层之后来进行，为此例如可以采用锌盐酸来构造出薄的锌层。以Cu涂覆的Al电极与Cu载体箔形式的电极的接触可以通过超声波焊接来制造。所述阴极侧可以相应于已知的电池由Al箔形式的电极构成，并且与Al电极形式的接触元件连接。

[0019] 由所述包括Cu载体箔和Al箔的卷筒蛋糕所构成的包与以Cu涂覆的Al电极形式以及Al电极形式的接触元件或联接端子接触，所述包可以随后利用相应的绝缘体构建在壳体、例如铝壳体中并且如迄今那样继续加工。

附图说明

[0020] 这里介绍的尤其是用于锂离子电池的阳极导电体的改良的电池设计方案应该参照附图示例性地详细阐述。其中:图1A 示出了根据本发明的一个实施例的电化学存储元件的俯视图；
图1B 示出了图1A的电化学存储元件的侧视图；
图2A 示出了根据本发明的一个实施例的电化学存储器的纵截面图；
图2B 示出了图2A的电化学存储器的横截面图；
图3 示出了根据本发明的一个实施例的用于产生电化学存储器的电极用的联接接触的方法的流程图；
图4 示出了根据本发明的一个实施例的用于制造电化学存储器的方法的流程图。

[0021] 在下面的本发明的优选实施例的描述中，针对在不同的附图中展示的并且相似作用的元件采用相同的或者相似的附图标记，其中，舍弃了所述元件的重复描述。

具体实施方式

[0022] 图1A展示了电化学存储元件100的一种实施例的俯视图。所述电化学存储元件100由第一电极102、第二电极104和在图1A的电化学存储元件100的示图中不可见的分离器组成。所述单个的元件层状地相互堆叠并且为了形成所谓的卷筒蛋糕而卷起。其可从下面的图2B中特别好地观察到。在这里所示的实施例中，所述第一电极102构造成所述电化学存储元件100的阳极并且所述第二电极104构造成所述电化学存储元件100的阴极。
所述电化学存储元件100为了防止被损坏和被腐蚀，由保护膜106围住。所述俯视图显示，在该示图中在左边所述阳极102的一个边缘区域以及在右边所述阴极104的一个边缘区域超过所述保护膜从形成卷的电化学存储元件100中伸出。这通过如下方式实现，即在卷起之前，所述阳极102、所述阴极104和所述分离器的层相互错开地层叠。这当注意到绘图中的虚线和点划线时可更容易理解。这样，所述虚线表示在所述卷筒蛋糕中被所述保护膜106和/或所述阴极104遮盖直到所述边缘区域的阳极箔102的层。这样，所述虚线表示在所述卷筒蛋糕中从所述保护膜106和/或所述阴极102直到所述边缘区域被遮盖的阴极箔104的层。

[0023] 图1B示出了图1A的电化学存储元件100的侧视图。在该示图中明显可见，所述第一电极或者说所述阳极102、所述第二电极或者说所述阴极104和分离器108构造成层（Lagen）或者说层（Schichten），其为了形成所述卷筒蛋糕被相互堆叠并且卷起。该结构在此情况下如此构造，即所述分离器层108作为绝缘体布置在所述阳极层102和所述阴极层104之间，用以将它们在空间上分开以及电地分开。如已经阐述，除了所述阳极102和所述阴极104的各一个边缘区域之外，整个层结构被所述保护膜106围住。在图1A和1B中所示的电化学存储元件100中，所述阳极由铜制成并且所述阴极由铝制成。

[0024] 图2A示出了根据本发明的一个实施例的电化学存储器200的纵截面图。所述电化学存储器200包括所述电化学存储元件100、第一接触元件202、第二接触元件204和壳体206。如该示图所示，所述第一接触元件202邻接在所述电化学存储元件100的第一电极或者说阳极102上并且所述第二接触元件204邻接在所述电化学存储元件100的第二电极或者说阴极104上。在这里所示的所述电化学存储器200的实施例中，所述第一接触元件202和所述第二接触元件204分别构造成棒形并且由铝制成。如在图2A中的示图所示，所述第一接触元件202的一个分段208具有一由铜制成的覆层210。该示图显示，所述第一接触元件202的被覆层的分段208具有一个长度，该长度相应于所述第一电极102的边缘区域的侧部地从所述电化学存储元件100的结构中伸出的高度。所述被铜覆层的分段208邻接在由铜形成的第一电极102上并且材料接合地与其连接。在所述阴极侧，所述由铝形成的第二接触元件204不具有覆层并且直接与同样由铝形成的第二电极104连接。在这里所示的实施例中，所述第一接触元件202和所述第二接触元件204借助于超声波焊接工艺与所述电化学存储元件100接触。这在图2A中的示图中以闪电图标表示。所述壳体206如此地围住所述电化学存储元件100以及与所述电化学存储元件材料接合地连接的接触元件202、204，即所述第一接触元件202和所述第二接触元件204的端部区域通过在所述壳体
206的壁中的适当的穿通孔212从所述壳体中伸出。因此，所述第一接触元件202和所述第二接触元件204分别形成一用于将所述电化学存储器200联接到一电路上的联接端子。

[0025] 图2B示出了沿图2A中的直线A-A的、图2A的电化学存储器200的横截面图。这里在左边很好地示出，在所述电化学存储器200的该实施例中，所述覆层210在所有面上布置在所述第一接触元件202的表面上。所述卷绕的第一电极102的边缘区域如此地挤压到一起，即形成与所述第一接触元件202的以所述铜层210涂覆的铝棒接触的唯一的接触点。这里存在借助于超声波焊接产生的在所述铜阳极102和所述被铜涂覆的第一接触元件202之间的连接。在图2B中的示图中的右边，在所述阴极侧，类似地构造所述连接，其中，所述第二接触元件204不具有覆层，从而所述铝棒204的表面与由铝形成的第二电极104的边缘区域材料接合地连接。

[0026] 图3示出了产生一用于电化学存储器的由第一材料形成的电极的联接接触的方法300的一种实施例的流程图。所述第一材料在该实施例中是用于制造电化学存储器的阳极所经常采用的材料铜。在第一步骤302中提供一用于接触所述电极的接触元件。所述接触元件由第二材料这里是铝形成并且具有以铜覆层的分段。借助于超声波焊接工艺，在第二步骤304中将所述铝接触元件的被铜覆层的分段与所述铜电极进行电连接和机械连接，用以产生所述联接接触。

[0027] 图4示出了用于制造如参照图2A和2B介绍的卷筒蛋糕形式的电化学存储器的方法400的一个实施例的流程图。在步骤402中提供根据参照图1A和1B所介绍的电化学存储元件，其具有由铜制成的第一电极、由铝制成的第二电极以及布置在所述第一电极和所述第二电极之间的分离器。在步骤404中提供第一接触元件和第二接触元件，用于将所述第一电极和所述第二电极联接到一电路上，其中，所述第一接触元件和所述第二接触元件由铝制成。在步骤406中将锌盐酸涂覆到所述第一接触元件的一个分段上，用以去除所述分段上的天然的氧化铝层并且构造薄的锌层。这样，将所述分段准备好用于所述覆层之后的下一步骤408，其中，在所述铝电极的稍后位于所述电化学存储器中的分段上电镀地涂覆铜层。在步骤410中通过超声波焊接来产生所述被铜涂覆的第一铝接触元件与所述铜载体箔或者说所述铜电极的接触以及所未被覆层的第二铝接触元件与所述铝载体箔或者说所述铝电极的接触。最后在步骤412中将由卷筒蛋糕构成的包在与相应的接触元件和铝联接端子接触的情况下以相应的绝缘体构建到铝壳体中并且在接下来的步骤中继续加工。

[0028] 所描述的并且在附图中所示的实施例仅是示例性地选择的。不同的实施例可以完全地或者关于单个的特征相互组合。一个实施例也可以通过其他实施例的特征来补充。此外，可以重复根据本发明的方法步骤以及以不同于在所描述的顺序进行实施。