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电池的制作方法

2022-08-27 01:12:33 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及一种具有单池堆叠的电池,该单池堆叠包括在堆叠方向上彼此上下地堆叠的叠层,其中,所述叠层由电极或隔板交替地形成。本发明还涉及一种具有多个电池的电池模块。


背景技术:

2.机动车越来越多地至少部分地借助电动机驱动,因此机动车设计为电动车辆或混合动力车辆。为了对电动机通电,通常使用包括多个单独的电池模块的高压电池。电池模块通常彼此结构相同,并且彼此串联电连接和/或并联电连接,从而施加到高压电池的电压对应于借助每个电池模块提供的电压的多倍。每个电池模块又包括多个电池,所述多个电池通常布置在共同的模块壳体中并且彼此串联电连接和/或并联电连接。
3.每个电池又通常包括多个电池单池,所述电池单池也被称为原电池。电池单池分别具有两个电极、即阳极和阴极,以及布置在阳极和阴极之间的隔板和具有自由移动的电荷载流子的电解质。例如使用液体作为这种类型的电解质。在一种替换方案中,电池设计为固体电池,并且电解质作为固体存在。形成电池的电极的阳极和阴极通常包括充当导电体的载体。在载体上通常附着有活性材料,该活性材料是施加在也称为导电体的载体上的层的组成部分。在此,在层中已经存在电解质是可能的,或者电解质随后被引入。然而,活性材料至少适用于吸收工作离子、例如锂离子。根据是用作阳极还是阴极,载体使用不同的材料并且使用不同类型的层材料。
4.为了保护电池单池,电池单池通常布置在电池的壳体中。此外,还借助壳体保护电解质免受环境影响。为了借助电池提供相对较大的电容,通常将多个、通常直至100个这种类型的电池单池布置到共同的壳体中。为了相对高效地利用现存空间并且简化生产,相应电池单池的各个组成部分面式地设计并且在堆叠方向上彼此上下地堆叠。各个电池单池又在堆叠方向上彼此上下地堆叠,从而形成基本上长方体的单池堆叠。替换地,电极以卷绕的方式在电池内实施也很常见。
5.当电池运行时,电能被馈入或者从单池堆叠的各个电池单池中提取电能。在此,由于产生的损耗,单池堆叠被加热,所述加热随着所馈入/所提取的能量的量而增加。单元堆叠通常在相对置的端面上与壳体热接触,因此可以通过壳体进行单池堆叠的排热。然而,由此增加了对应于该端面的电池单池的排热,而位于单池堆叠中心的电池单池被相对较少地排热。因此在单池堆叠内形成温度梯度,该温度梯度可能导致机械应力或至少降低电池的效率。此外,在电池内可能发生不均匀的老化。因此,通常限制单池堆叠在堆叠方向上的长度,以使位于中间的电池单池被充分地排热。结果是,电池的容量降低,并且每个电池模块需要更多的电池以提供确定的电容。在此,由于每个电池具有各自的壳体,因此电池模块的重量增加并且能量密度降低。


技术实现要素:

6.本发明要解决的技术问题在于,提供一种特别合适的电池和一种特别合适的电池模块,其中,有利地提高能量密度和/或减轻重量。
7.在电池方面,该技术问题通过本发明的特征来解决,在电池模块方面,该技术问题通过优选的实施方式来解决。有利的扩展方案和设计方案是相应的优选的实施方式。
8.优选地,电池在预定状态下是机动车的组成部分。电池适合于、尤其是提供和设置为用于此。在预定状态下,电池例如是机动车的能量存储器的组成部分,该能量存储器具有多个这种类型的电池。在此,电池优选地被划分成多个电池模块,所述多个电池模块又彼此结构相同。电池尤其布置在能量存储器或相应电池模块的壳体中并且彼此并联和/或串联电连接。因此,施加在能量存储器/电池模块上的电压是借助每个电池提供的电压的多倍。实用地,所有电池在此彼此结构相同,这简化了生产。
9.能量存储器或相应电池模块的壳体优选地由金属、例如钢(诸如不锈钢)或铝合金制成。例如,使用压铸工艺进行制造。能量存储器或相应电池模块的壳体尤其封闭地设计。实用地,形成能量存储器/电池模块的接头的接口被引入到能量存储器或相应电池模块的壳体中。在此,接口与电池电接触,从而从能量存储器外部馈入电能和/或从电池中提取电能是可能的,前提是相应的插头插入到该接头中。
10.机动车优选地是陆上行驶的并且优选地具有多个车轮,其中至少一个、优选多个或者所有车轮借助驱动器驱动。合适地,车轮中的一个、优选地多个车轮设计为可控制。因此,机动车不依赖于特定的行车道、例如轨道等地运动是可能的。在此,实用地将机动车基本上任意地定位在行车道上是可能的,该行车道尤其由沥青、焦油或混凝土制成。机动车例如是商用车辆,例如卡车(缩写lkw)或公共汽车。但是,机动车特别优选地是乘用轿车(缩写pkw)。
11.实用地,机动车的前进运动借助驱动器进行。例如,驱动器、尤其是主驱动器至少部分地电动地设计,并且机动车例如是电动车辆。电动机例如借助能量存储器运行,该能量存储器合适地设计为高压电池。实用地,借助高压电池提供直流电压,其中,电压例如在200v和800v之间,并且例如基本上为400v。优选地,在能量存储器和电动机之间布置有电转换器,通过该电转换器设置电动机的通电。在替换方案中,驱动器附加地具有内燃机,从而机动车设计为混合动力机动车。在一种替换方案中,机动车的低压电气系统借助能量存储器馈电,并且借助能量存储器尤其提供12v、24v或48v的直流电压。
12.在另一种替换方案中,电池是陆地运输车辆、工业设备、手持设备例如工具(尤其蓄电池螺丝刀)的组成部分。在另一种替换方案中,电池是电源的组成部分并且在那里例如用作所谓的缓冲电池。在另一种替换方案中,电池是可携带设备、例如可携带移动电话或其他可穿戴设备(wearable)的组成部分。在露营领域、模型建造领域或其他户外(outdoor)活动中使用这种电池也是可能的。
13.电池包括单池堆叠,该单池堆叠尤其也被称为电极堆叠。单池堆叠具有在堆叠方向上彼此上下地堆叠的多个叠层,并且单池堆叠因此具有在堆叠方向上相对置的两个端部。换句话说,存在两个端面。在此,两个端部分别借助叠层之一形成。实用地,所述叠层面式地、尤其平坦地设计,并且实用地垂直于堆叠方向地布置。实用地,所述叠层是矩形的,从而单池堆叠基本上是方体的。以这种方式,可以在没有过多的空间需求的情况下引入到方
体的壳体中,从而可以提供方体的电池。以这种方式,与其他电池一起相对高效地布置为可能的电池模块是可能的。因此,电池尤其被设计为所谓的棱柱形电池。
14.所述叠层由电极和隔板(或称为隔膜)形成。换句话说,每个叠层要么是电极要么是隔板,从而单池堆叠具有多个电极和多个隔板。在此,电极分别要么设计为阳极要么设计为阴极。电极和隔板在堆叠方向上交替地布置,从而以首先隔板之一、电极之一、然后再次隔板之一和再次电极之一的方式布置在堆叠方向上。两个电极在此不同,从而在堆叠方向上在每两个阳极之间布置有阴极之一。
15.隔板例如在堆叠方向上是相同的,即尤其由相同的材料制成。作为对此的替换,各个隔板的材料不同,并且例如存在两种不同类型的隔板,它们同样在堆叠方向上交替。优选地,单池堆叠还包括电解质,所述电解质例如是固体或液体。
16.因此,各个电池单池由在堆叠方向上彼此上下地堆叠的叠层中的至少三个、优选地四个叠层形成,所述电池单池尤其也被称为电极叠层。每个电池单池具有电极中的两个和隔板中的一个或两个。在此,每个电池单池的两个电极不同,从而每个电池单池具有一个阳极和一个阴极,相应的隔板布置在所述阳极和阴极之间。因此,各个电池单池在堆叠方向上彼此上下地堆叠以形成单池堆叠,其中,如果电池单池分别仅包括三个叠层,则在各个电池单池之间布置有附加叠层、即相应的隔板。单池堆叠优选地包括在10个叠层和1000个叠层之间、20个叠层和50个叠层之间、50个叠层和100个叠层之间、100个叠层和500个叠层之间或120个叠层和200个叠层之间的叠层。因此,单池堆叠尤其包括至多50个电池单池。
17.电池还包括冷却体,该冷却体平行于堆叠方向地布置。例如,冷却体的组成部分或冷却体完全平行于堆叠方向地布置,从而其最长延伸的轴线平行于堆叠方向。冷却体尤其至少部分地是方体的,这就是为什么对准更加容易。此外,冷却体布置在单池堆叠旁边,即相对于堆叠方向垂直于单池堆叠地偏移。当垂直于堆叠方向地投影到单池堆叠上时,冷却体尤其覆盖单池堆叠,反之亦然。
18.布置在单池堆叠的端部之间的电极之一垂直于堆叠方向地在一侧突出于剩余电极,其中,突出部实用地位于朝向冷却体的一侧。例如,突出的电极完全地变大,从而该电极尤其具有扩大的周长。特别优选地,所有电极基本上都是矩形的,其中,突出的电极的边缘之一是偏移的,从而该电极的相对置的边缘中的两个与剩余电极相比延长。作为对此的替换,该电极相对于剩余电极偏移,从而该电极在堆叠方向上不齐平或不覆盖地布置。例如,剩余电极在堆叠方向上彼此覆盖地布置。
19.突出的电极与冷却体热(或称为导热地)接触。在此,突出电极的突出部超出剩余电极地与冷却体热接触,优选地在突出部的与单池堆叠的其余部分相对置的边缘上实现所述热接触。例如,在突出电极和冷却体之间布置另外的构件、例如导热膏。然而,特别优选地,突出电极、优选地突出部直接机械地贴靠在冷却体上。因此更容易产生热接触。特别优选地,突出电极附加地与冷却体进行电接触,这就是为什么简化了制造。以这种方式也实现了相对高效的热接触。相反地,剩余电极与冷却体间隔开,并且因此不与冷却体热接触。
20.由于位于端部之间的突出电极的热接触,热量从单池堆叠内部导出到冷却体上,从而例如通过对流或由于布置在那里的另外的冷却体而使得不仅是单池堆叠的端部被冷却。因此,增加单池堆叠在堆叠方向上的长度是可能的,从而电池具有增加的数量的电池单池。因此,电池的能量密度增加,并且因此也减轻了重量。由于在运行时可以从单池堆叠内
部散发热量,因此仍然提供了安全的运行。
21.合适地,剩余电极与冷却体间隔开并且因此不与冷却体热接触。因此,由导电材料制造冷却体是可能的,这使得热量散发更容易。在此,突出电极与冷却体的机械接触以及因此电接触也是可能的,而不会与剩余电极发生电短路。优选地,单池堆叠的至少一个端部、例如两个端部分别借助另外的冷却体热接触,从而改善了热量散发。
22.合适地,多个电极具有突出部,从而存在多个突出的电极,所述突出的电极相对于剩余的电极垂直于堆叠方向地在一侧突出并且与冷却体热接触。以这种方式,改善了从单池堆叠的热量散发。合适地,突出电极在此彼此结构相同,从而可以使用相同部件,这降低了制造成本。例如,突出电极或所有的突出电极都实施为阳极,从而在电池运行时,在突出部处能够原理相关地不发生材料堆集(materialanlagerung)。
23.特别优选地,电极中的各个第二电极在堆叠方向上相对于剩余的电极垂直于堆叠方向地在一侧突出并且与体热接触。在此,突出电极优选地与冷却体电接触,从而改善了热量散发。因此,电极中的所有第二电极都具有相同的电势,从而电池的所有电池单池彼此并联电连接。因此,所有存在电极的超过一半的电极的热量被散发到冷却体上,从而单池堆叠基本上没有温度梯度,并且电池因此也可以在例如出现损耗增加的运行状态下、例如在加速充电或放电时运行。
24.例如,隔板与剩余电极全等。因此,存在相对更少的材料需求。然而,特别优选地,与突出电极直接相邻的隔板、即在堆叠方向上包围突出电极的隔板相对于剩余电极在一侧突出,尤其是在突出电极也突出的相同的侧突出。因此,借助该隔板避免了突出电极与相邻的剩余电极的电短路。此外,借助隔板防止在运行时在突出部区域中在突出电极上的材料堆集。隔板例如伸展直到冷却体。然而,与突出电极的突出部相比,隔板的突出部特别优选地是减小的。因此减少了材料需求。
25.如果电极中的各第二电极具有突出部,则所有隔板优选地同样具有突出部。
26.电极优选地包括金属导电体,其也称为载体。导电体由金属制成并且设有活性材料,其中,活性材料实用地在堆叠方向上位于导电体的两侧。活性材料用于吸收工作离子、例如锂离子,并且适合于、提供和设置为用于此。锂金属氧化物、例如锂钴(iii)氧化物(licoo2)、nmc、nca、lfp、gic、lto例如用作活性材料。替换地,使用nmc622或nmc811作为活性材料。例如,阳极和阴极的活性材料不同,其中,针对阳极中的每个和阴极中的每个合适地使用相同的活性材料,或者分别使用不同的活性材料。活性材料尤其是施加到相应导电体的相应层的组成部分。在此,该层实用地包括导电添加剂(例如导电炭黑)和例如粘合剂。例如,使用铝作为阴极的导电体的金属,使用铜作为阳极的导电体的金属。导电体尤其箔形地设计并且实用地具有小于0.1mm的厚度。
27.然而,突出电极优选地在堆叠方向的两侧上至少具有设有活性材料的导电体。在此,突出部至少部分地不具有活性材料,实用地也不具有可能的其他层的剩余组成部分。在此,例如整个突出部不具有活性材料并且因此基本上仅优选地借助导电体形成。然而,突出电极优选地至少在与冷却体热接触的区域中不具有活性材料,并且因此突出电极的远离单池堆叠的其余部分的端部优选地不具有活性材料。在此,导电体尤其与冷却体进行电接触。与可能的层的活性材料或包括活性材料的其他组成部分相比,导电体优选地具有提高的热导率,从而改善了从单池堆叠的热量散发。由于电极在突出部的区域中、尤其在与冷却体热
接触的区域中不具有活性物质,电极与冷却体之间的热阻相对较低,从而改善了能量传导。此外,因此减少了对活性材料的需求,因此降低了制造成本。在此,由于与单池堆叠的其余部分的间距,存在于超出部区域中的可能的活性材料都不会或者仅以相对较小的程度有助于提供电容。
28.突出电极例如与冷却体直接接触。因此,需要相对较少的构件,从而降低了制造成本。然而,特别优选地,突出电极通过接触元件与冷却体接触。如果多个电极突出,则它们实用地通过该接触元件与冷却体接触,从而对于所有突出电极存在唯一的接触元件。换句话说,电池具有仅一个唯一的接触元件,因此降低了制造成本。实用地,接触元件由例如导电的金属制成。突出电极因此通过接触元件被带到相同的电势。因此,所有的突出电极基本上也具有相同的温度。接触元件又与冷却体热接触。因此,将冷却体适配于特定的要求、例如向外的热量散发或其他要求,是可能的。在此,冷却体通过接触元件与突出电极进行热接触,从而可以不依赖于突出电极的材料地选择和制造冷却体、尤其材料。此外,在突出电极和冷却体中分别选择相对较大的制造公差是可能的,其中,借助接触元件进行公差补偿。因此降低了制造成本。
29.接触元件例如是弹簧板,其因此尤其是可弹性变形的。因此改善了公差补偿。特别优选地,弹簧板包括例如带状或面状地设计的体。实用地,所述体垂直于突出电极和/或平行于堆叠方向地布置。因此,多个突出电极与体的接触也是可能的。优选地,突出电极或所有的突出电极机械地贴靠在该体上。所述体因此用于与突出电极的热接触和/或电接触。此外,弹簧板包括弹性触点元件,实用地包括多个弹性触点元件。所述触点元件尤其布置在体和冷却体之间并且支撑在冷却体上。因此,借助触点元件实现公差补偿,该公差补偿被相对成本有利地实现。在此,例如基于几何设计相对稳定地实施所述体是可能的,从而实现总是与突出电极机械地贴靠。
30.例如,冷却体在朝向单池堆叠的一侧设计为平的。因此简化了制造。然而,特别优选地,冷却体在朝向单池堆叠的侧上波纹状地或齿状地设计并且因此具有距单池堆叠变化的距离。尤其在突出电极的区域中,单池堆叠距冷却体的距离减小,冷却体因此实施为齿状或波纹状。因此确保了,突出电极由于减小的距离而总是与冷却体热接触并且优选地机械地贴靠在冷却体上。由于借助齿或波纹实现的相邻的增加的距离,即使在过度地变大的突出电极的情况下,例如在相对较大的制造公差的情况下,也存在突出部分可以部分地偏离到其中的补偿区域。因此避免了突出电极不受控制地折断,从而不会发生电短路。因此提高了运行可靠性。如果存在接触元件,则接触元件的体在此优选地波浪状或齿状地设计。总而言之,冷却体和/或接触元件的体因此在机械贴靠的区域中或至少在热接触的区域中波纹状或齿状地设计。例如,由于齿状的实施,冷却体的横截面沿堆叠方向是锯齿状的或者具有多个彼此成排。
31.电池特别优选地包括例如由金属制成的壳体。壳体尤其由铝或不锈钢制成,例如借助深冲制成。壳体例如是袋状壳体(或称为软包壳体)。单池堆叠布置在壳体中并且因此至少部分地受到壳体的保护。冷却体例如同样布置在壳体内。然而,冷却体特别优选地借助壳体的壁形成,尤其借助底部形成。因此,需要相对较少的构件,这就是为什么降低了重量和制造成本。以这种方式,放出到冷却体上的热量也更容易放出到环境中。
32.优选地,电池包括一个或多个电接头,合适地包括至少两个电接头,所述电接头与
单池堆叠电连接。在此,电接头之一例如通过布置在壳体内的导电轨与所有或至少一部分剩余电极电接触。另一接头例如直接与壳体电接触,并且由此与突出电极电接触。作为对此的替换,壳体内的接头附加地例如通过另外的导电轨或通过可能的现有的接触元件与突出电极电接触。在此,该接头例如也与剩余电极中的其他电极电接触。在此,一个或多个接头优选地位于壳体的与形成冷却体的壁相对置的一侧上。因此,扩大了冷却体的体积并且因此改善了热量散发。
33.特别优选地,电池附加地包括冷却板,该冷却板例如直接地或通过其他构件贴靠在壁上。冷却板优选地与壁热接触。因此,在运行时,壁通过冷却板被排热,从而在相对较大的损耗的情况下也能够实现电池在较长时间段上的运行。在此,壁尤其布置在冷却板和单池堆叠之间。换句话说,冷却板位于壳体外部。因此,改善了热量放出到环境中。例如,冷却板具有用于冷却流体、例如冷却液的冷却通道。作为对此的替换或结合,冷却体包括多个翅片,从而扩大了表面积。
34.电池模块例如是机动车、例如卡车(缩写lkw)、公共汽车或乘用轿车(缩写pkw)的组成部分。电池模块包括多个电池,例如两个、四个或更多个电池。优选地,电池的数量少于100个电池或50个电池。电池分别包括单池堆叠,该单池堆叠具有在堆叠方向上彼此上下地堆叠的叠层。在此,叠层由电极或隔板交替地形成,并且布置在单池堆叠的端部之间的电极中的至少一个电极相对于相应电池的剩余的电极垂直于堆叠方向地突出。突出的电极与相应电池的冷却体热接触,该冷却体平行于堆叠方向地在单池堆叠旁边布置。冷却体分别借助相应电池的壳体的壁形成,其中,冷却板贴靠在壁上。在此,壁布置在冷却板和单池堆叠之间。优选地,所有电池的堆叠方向彼此相同,并且冷却板相对于单池堆叠位于同一侧。冷却板尤其方体地设计。冷却板优选地彼此成一体,这简化了生产。例如,冷却板借助电池模块的电池模块壳体的一部分、例如电池模块壳体的底部形成。例如,各个电池的壳体彼此直接机械地彼此贴靠,从而减少了空间需求。因此,所有电池也基本上具有相同的温度。
35.本发明还涉及一种机动车,该机动车优选地是陆上行驶的。机动车例如是商用车辆、例如卡车(缩写lkw)或公共汽车。机动车优选是乘用轿车(缩写pkw)。机动车具有带有电动机的驱动器。例如,驱动器是辅助机组的组成部分或者特别优选地是主驱动器,机动车借助该驱动器进行前进运动。此外,机动车包括电池,电动机借助该电池通电。该电池包括单池堆叠,该单池堆叠具有在堆叠方向上彼此堆叠的叠层,其中,所述叠层由电极或隔板交替地形成。布置在单池堆叠的端部之间的电极中的至少一个电极相对于剩余的电极垂直于堆叠方向地在一侧突出并且冷却体热接触,该冷却体平行于堆叠方向地在单池堆叠旁边布置。机动车特别优选地包括多个这种类型的电池,它们是电池模块的组成部分,电动机因此借助所述电池进行通电。合适地,电池在此分别包括冷却板,所述冷却板彼此成一体。
36.结合电池描述的优点和扩展方案也可以适用于电池模块/机动车和相互之间的关系,反之亦然。
附图说明
37.下面参考附图更详细地阐述本发明的实施例。在此示出:
38.图1以示意性简化的方式示出了一种机动车,该机动车具有带有多个结构相同的电池模块的高压电池,
39.图2在剖视图中示意性地局部地示出了电池模块之一,该电池模块具有多个结构相同的电池,所述电池分别具有单池堆叠,
40.图3-图8分别局部地示出了电池的不同实施方式,并且
41.图9在剖视图中局部地示出了电池的另一种实施方式。
42.彼此相应的部件在所有附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
43.图1以示意性简化的方式示出了乘用轿车(缩写pkw)形式的机动车2。机动车2具有多个车轮4,其中至少一些车轮借助包括电动机的驱动器6驱动。因此,机动车2是电动车辆或混合动力车辆。驱动器6具有转换器(或者说变流器),电动机借助该转换器馈电。驱动器6的转换器又借助高压电池形式的能量存储器8通电。为此,驱动器6与能量存储器8的接口10连接,该接口被引入到能量存储器8的能量存储器壳体12中,该能量存储器壳体由不锈钢制成。多个电池模块14布置在能量存储器8的能量存储器壳体12内,其中一部分电池模块彼此串联电连接,而这些电池模块又彼此并联电连接。电池模块14的电气组件与接口10电接触,从而在驱动器6运行时对电池模块14进行放电或充电(再生)。由于电互连,在接口10处提供的为400v的电压是利用彼此结构相同的电池模块14分别提供的电压的多倍。
44.在图2中以示意性简化的方式在剖视图中局部地示出电池模块14之一。电池模块14包括多个彼此结构相同的电池16,在此示出了其中的三个电池。一部分电池16以未详细示出的方式彼此并联电连接,否则串联电连接,从而借助每个电池模块14提供的电压相应于借助电池16之一提供的电压的多倍。每个电池16具有单池堆叠18,该单池堆叠包括多个叠层20,所述叠层在堆叠方向22上彼此堆叠。堆叠方向22对于所有电池16都是相同的并且平行于剖视图的截面。电池16也在堆叠方向22上彼此贴靠地布置。
45.叠层20面式且平坦地设计并且垂直于堆叠方向22地布置。每个叠层20在此基本上都是矩形的。每个单池堆叠18具有140到200个这样的叠层20,这里仅示出了其中的一部分。每个叠层20要么由电极24要么由隔板26形成,隔板26和电极24在堆叠方向20上交替地布置。电极24分为阳极28和阴极30,它们也在堆叠方向22上交替地布置,从而“在堆叠方向22上阳极28之一后面跟随着阴极30之一”作为相应的电极24,反之亦然。电极24分别具有由金属箔制成的导电体32。在此,在阳极28的情况下涉及铜箔,并且在阴极30的情况下涉及铝箔。导电体(导电箔)在堆叠方向22上在两侧设有层34,该层包含活性材料、例如nmc,该层还包括粘合剂和导电添加剂、例如导电炭黑。以这种方式形成的单池堆叠18因此具有多个电池单池,其中,每个电池单池对应于在堆叠方向22上彼此相邻的阳极28之一和阴极30之一。此外,每个电池单池配属有隔板26中的一个或两个隔板。
46.所有阳极28相对于剩余的电极24、即阴极30垂直于堆叠方向22地在一侧延长,从而阳极相对于剩余的电极24延长。因此,电极24中的各第二电极在堆叠方向22上相对于剩余的电极24、即阴极30垂直于堆叠方向22地在一侧突出,从而形成突出部36。换句话说,阳极28形成突出电极,阴极30形成剩余电极。由于所有的阳极28都形成突出电极,因此布置在单池堆叠18的端部之间的电极24中的一部分电极也相对于剩余电极、即阴极30垂直于堆叠方向22地在一侧具有突出部36。
47.突出部36分别不具有层34并且仅借助相应的导电体32形成。因此,突出部36分别
不具有活性材料。每个突出部36在端侧、即在与单池堆叠18的其余部分相对置的侧上与冷却体38电接触并且因此也与冷却体热接触。冷却体38借助平坦且面式地设计的壁40、即相应电池16的基本上方体的壳体42的底部形成。在此,相应的单池堆叠18布置在相应的壳体42内并且壁40平行于堆叠方向22地布置。因此,壁40布置在单池堆叠18旁边。壳体42封闭地设计并且分别由金属制成。在一种实施变型中,壳体42设计为袋状壳体并且因此至少部分地由金属箔制成。
48.在每个壳体42内还布置有导电轨44,该导电轨与接头46电接触。接头46穿过壳体42突出并且针对该壳体电绝缘。导电轨44与所有阴极30电接触,为此,阴极具有相应的接头片。每个电池16还包括未详细示出的另外的接头,所述另外的接头与壳体42直接电接触,并且如同接头46一样位于壳体42的与壁40相对置的侧上。所述另外的接头因此与阳极28电接触。通过接头46以及所述未详细示出的另外的接头从电池16中进行能量提取。
49.每个电池16还包括冷却板48,其中,同一电池模块14的电池16的所有冷却板48彼此成一体并且借助电池模块壳体的底部或其他的壁形成。在此,冷却板48在外侧贴靠在相应的壁40上。换句话说,每个电池16的壁40布置在相应的单池堆叠18和冷却板48之间,并且每个壳体42都立在电池模块壳体的形成冷却板48的壁上。利用壳体42的在堆叠方向22上限制壳体42的另一个壁,各个壳体42的至少一部分壳体彼此贴靠,从而提高了电池模块14的紧凑性。
50.当电池模块14运行时,电能被馈入至电池16或从电池中提取,从而相应的单池堆叠18被加热。在此,热量通过突出电极、即阳极28从单池堆叠18放出到冷却体38、即相应壳体42的壁40上,并从该壁放出到冷却板48、即电池模块14的壳体上,该壳体借助未详细示出的冷却设备冷却。因此,对单池堆叠18进行了相对高效的排热,并且所有电池16具有基本上相同的温度。
51.在图3中以示意性简化的方式在剖视图中沿堆叠方向22局部地示出电池16的另一种实施方式。在这种情况下,壁40朝向单池堆叠18的一侧、即表面波纹状地设计,从而壁40到单池堆叠18之间的距离变化。因此,以相对较大的制造公差制造阳极28的导电体32是可能的,从而突出部36的尺寸变化。在此,波峰位于阳极28所在的位置。由于波纹状的实施方式,即使在相对较大的制造公差的情况下,每个导电体32也可靠地在机械上并且因此在热学和电气上贴靠在壁40上,其中,在变大的突出部36的情况下,自由端被引导到相邻的波谷之一中并且整面地贴靠在壁40上。因此,避免了形成导电体32的箔的不受控制的弯曲。此外,以这种方式还在导电体32和壁40的波纹侧面之间建立了相对较大的面式机械接触,因此改善了热量排放。
52.在图4中示出了与图3相对应的另一种替换方案。在此,壁40朝向单池堆叠18的一侧齿状地设计并且借助彼此相邻的齿形成。换句话说,沿堆叠方向22的横截面是三角形的,其中,各个三角形彼此间隔开。在此,三角形的尖端位于阳极28的期望位置。以这种方式,相应的公差补偿也是可能的,其中,各个导电体32与壁40相对较大面积地接触。
53.在图5中示出了与图3和图4相对应的电池的另一种替换方案。在此,壁40也齿状地设计,其中,沿堆叠方向22的横截面同样具有三角形,但是所述三角形直接彼此邻接。因此,将三角形的尖端定位在阳极28的位置处对于实现接触不是绝对必要的。
54.在图6所示的变型中,形成冷却体38的壁40的横截面在其朝向单池堆叠的侧上沿
堆叠方向22呈锯齿状。由于所形成的斜坡,壁40逐渐接近单池堆叠18,从而总是与导电体32接触。
55.在图7所示的变型中,与图6相比,各个锯齿彼此间隔开,从而锯齿的侧面设计地更陡。因此,进一步扩大了接触面积。
56.在图8所示的变型中,壁40朝向单池堆叠18的一侧具有各个梯阶。如果突出部36设计地相对较大,则突出部被以围绕梯阶的方式引导。因此与壁40有相对较大面积的接触,但是其中,在梯阶的各个边缘的区域中可能有不期望的分离。
57.在图9中在剖视图中沿堆叠方向22示出电池16的最后一种实施方式。单池堆叠18再次具有电极24,即阳极28和阴极30,所述阳极和阴极在堆叠方向22上交替。电极24再次分别具有由相应的箔形成的导电体32,该导电体相对于堆叠方向22在两侧上设有层34。阳极28的导电体32也继续在朝向冷却体38的一侧、即壁40上形成突出部36。在阳极28和阴极30之间再次布置有隔板26,但所述隔板相对于剩余电极、即阴极30至少在一侧突出。在此,隔板26循环地(或者说环绕地)或至少也在单池堆叠18的与壁40相对置的侧上突出。总之,与突出电极、即阳极28直接相邻的隔板26相对于剩余电极、即阴极30至少在一侧突出。因此,借助隔板26避免了阴极30的活性材料在阳极28上、即在突出部36上的材料堆集(或者说材料吸附)。
58.此外,突出部36不直接与壁40在机械上、在电气上和在热学上接触,而是通过由弹簧板一体式地制成的接触元件50实现所述接触。接触元件50具有面式体52,该面式体平行于壁40地布置并且位于单池堆叠18和壁40之间。体52借助多个弹性触点元件54支撑在壁40上并且因此支撑在冷却体38上。触点元件54与体52一体式地设计,并且接触元件50设计为冲压弯曲件。突出部36机械地且直接地贴靠在体52上并且因此与接触元件50电接触和热接触。借助触点元件54,接触元件50机械地贴靠在冷却体38上,从而接触元件50与冷却体38热接触和电接触。因此,突出电极、即阳极28也进一步与冷却体38电接触和热接触。
59.在未详细示出的变型中,在图2-图8中示出的变型具有突出的隔板26。在未详细设计的其他变型中,图9所示变型中的壁40相应于图3-图8所示实施方式地设计。在未详细示出的其他变型中,体52相应于朝向单池堆叠18的侧与在图3-图8中示出的壁40的侧相对应地成形。
60.本发明不限于上述实施例。更确切地说,本领域技术人员在不脱离本发明主题的情况下也可以由此推导出本发明的其他变型。在不脱离本发明的主题的情况下,结合各个实施例描述的所有单独特征尤其也可以以其他方式相互组合。
61.附图标记列表
[0062]2ꢀꢀꢀ
机动车
[0063]4ꢀꢀꢀ
车轮
[0064]6ꢀꢀꢀ
驱动器
[0065]8ꢀꢀꢀ
能量存储器
[0066]
10
ꢀꢀ
接口
[0067]
12
ꢀꢀ
能量存储器壳体
[0068]
14
ꢀꢀ
电池模块
[0069]
16
ꢀꢀ
电池
[0070]
18
ꢀꢀ
单池堆叠
[0071]
20
ꢀꢀ
叠层
[0072]
22
ꢀꢀ
堆叠方向
[0073]
24
ꢀꢀ
电极
[0074]
26
ꢀꢀ
隔板
[0075]
28
ꢀꢀ
阳极
[0076]
30
ꢀꢀ
阴极
[0077]
32
ꢀꢀ
导电体
[0078]
34
ꢀꢀ

[0079]
36
ꢀꢀ
突出部
[0080]
38
ꢀꢀ
冷却体
[0081]
40
ꢀꢀ

[0082]
42
ꢀꢀ
壳体
[0083]
44
ꢀꢀ
导电轨
[0084]
46
ꢀꢀ
接头
[0085]
48
ꢀꢀ
冷却板
[0086]
50
ꢀꢀ
接触元件
[0087]
52
ꢀꢀ

[0088]
54
ꢀꢀ
触点元件
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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