专利名称：电能储存单元和装置的制作方法
电能储存单元和装置描述本发明涉及依据权利要求I的概念的电能储存单元和具有电能储存单元阵列的电能储存设备。
现有技术由一个或多个储存单元构成的、用于储存电能的电池(初级储存器)和蓄电池(二级储存器)是已知的，通过在其中施加充电电流，电能在电解质中的或在电解质之间的阴电极和阳电极之间的电化学充电反应中被转换为化学能并因此被储存，并通过在其中施加电负荷，化学能在电化学放电反应中被转化为电能。其中，二级储存器容许多次(从几百次到超过10000个周期)充电和放电，而初级储存器通常仅充电一次并在放电之后被处理掉。应注意的是，特别是在交通工具领域，蓄电池也被称为电池。基于锂的化合物的初级和二级储存器近年来已经变得越来越重要。其具有高的能量密度和热稳定性，在低自放电的同时提供恒定的电压并且没有所谓的记忆效应。锂离子单元通常的工作原理是众所周知的；在这一点上，可根据关键字“锂离子蓄电池”从例如WWW. wikipedia. de的公开访问的源获得更多引用的参考。锂离子电池(特别是二级电池)，在充电和放电期间可产生可观的热量。已知的是，为了释放多余的热量，借助设置在单一的单元之间的导热板来冷却电池单元的块。例如，DE 10 2008 034 869A1中公开了具有构成了单元连接的多个电池单元的电池，其中导热器件被设置在每两个被相邻的电池单元之间，其将从电池单元吸收的热量释放到被设置在电池单元下面的共有的导热板。导热板本身为例如液冷式的。由DE 10 2008 034 860A1所知的电池，其至少包括大致为扁平的长方体形状的单元壳体和从单元壳体的窄侧面突出的平面导电体。单元壳体包括至少两个壳体侧壁，每个壳体侧壁都由例如100 μ m至200 μ m厚的、外面通过塑料涂层实现电绝缘的铝箔构成。单元壳体容纳了其中设置有涂覆了电化学活性物质的电极箔(阳电极箔和阴电极箔)的箔堆(Folienstapel)。采用分隔物将电极箔相互分开，并且箔端部按照极性排列在单元的上侧从箔堆突出出来，相互结合并相互连接并与导电物连接在一起。一个极性的导电物和箔端部分别在单元壳体中延伸超过接近一半的单元的宽度。向上延伸的、细长的导电物的接片每个都延伸穿过其他在周围相互连接的壳体侧壁之间并在单元壳体的外面构成单元的接触点。对于这种电池单元的单元互连，DE 10 2008 034 860A1教导了在头端(即在实现这些单元时，导电物从其中突出的上侧)设置导热板，在导电物之间平行延伸的肋状物从导电物吸收热量，其中单元外壳的包封箔(HUllfolie)各自位于导电物和肋状物之间。在此现有技术中，导热板本身也通过液体冷却。两种形式的共同点为，热量被传递透过包封箔，其带来一定的导热阻抗。在上述第一出版物中，导热器件被固定在单元之间，其增大了单元堆的整体长度。在第二出版物中，热量首先被堆中产生热量的范围之外的区域吸收。发明概述
本发明的目的特别是(但不仅是)鉴于上述的观点来改善根据现有技术的结构。通过独立的权利要求的特征来实现该目的。本发明的有益的改进构成了从属权利要求的主题。依据本发明的观点，提出了一种电能储存单元，特别是伽伐尼二级单元，其具有电能储存结构、容纳并紧围住该电能储存结构的外壳、以及至少两个在外壳外面的可达到的与电能储存结构的电极区域导电相连的接触器件，其中在外壳内设置有至少一个与电能储存结构分开构成的导热器件，其被设计和布置成从电能储存结构吸收热量并将其释放到外壳的外面。依据本发明，每个电能储存单元都可理解为封闭的组件，其同样被设计和设置为用于释放电能。对于电能储存单元而言，其特别是(但不仅是)初级和二级类型的伽伐尼储存单元(电池单元或蓄电池单元)(优选为二级类型)、燃料单元或电容器单元。特别优 选但非排它的是，本发明可应用扁平的蓄电池单元，其还被描述为袋状电池(Pouchzellen)和咖啡袋电池(Coffeebagzellen)或被称为扁平框架电池(Rahmenflachzellen)。其中电能储存结构被特别理解为满足能量吸收、能量储存以及能量释放的电特性的储存单元的部分；因此其涉及了储存单元的电化学活性部分，在其中发生充电过程、放电过程且如有可能还发生电能转换过程。电能储存结构可特别包括例如(但不仅包括)扁平的箔堆或箔卷。其中，可依据本发明构成具有电化学活性物质(例如被涂覆或被浸溃)的、大致作为储存器结构的阳极或阴极的箔层电极区域。箔层可以被进一步提供以将不同类型的电极区域相互分开(所谓的分隔物)。依据本发明，外壳也被理解为容纳电能储存结构并将电能储存结构全面的包围的气密的、蒸汽密封的和液密的包封物。其可以是箔，作为用于电能储存结构的袋结构或夹层结构来构造并通过周边的接缝密封。外壳也可包括具有顶侧的框架结构或不同的配置。依据本发明，接触器件被理解为这样一种器件，比如所谓的导电物，其实现了与电极区域的电能交换，其与在外壳内部的电极区域保持连接，并通过外壳的框架部件中的壁、缝、或空隙向外壳的外面引出。依据本发明，导热器件被理解为这样一种结构，其还能够吸收热量并在其金属结构内传导该热量。其中分开构成被理解为，在电能储存结构的器件和导热器件之间存在材料上的分隔。生产导热器件的材料，特别是(但不仅是)要从导热性的角度来选择。其例如可由比如钢、铝或铜或碳纤维的材料来生产。其可具有防腐涂层。依据本发明的观点的电能储存单元的结构同样可实现在电能储存结构中产生有针对性的传导来导致多余的热量被传导到外壳的外面，其中用于储存能量和接触的部分没有散热的功能。优选的是，导热器件具有至少基本上为平面的、薄的形状。这样的导热器件的制造特别简单，其具有大的传热表面和低的自重，如果导热器件基本上遍及电能储存结构的最大投影表面延伸，可同样实现从电能储存结构的高热量吸收。在另外的实施方案中，导热器件至少具有基本上薄的形状，其至少基本上包围电能储存结构。甚至在电能储存结构具有弯曲的外表面时，该导热器件的结构可同样实现从电能储存结构的所有的侧面吸收热量。例如但非排它地，以这种方式还可有效地冷却被圆形或圆柱形卷绕的箔包(Folienpakete)。当导热器件具有凹部的图案时，导热器件可被生产为具有更轻的重量。此外，如果凹部的图案与电能储存结构产生的热量的预期分布相匹配，则应当要考虑电能储存结构中因结构受限而局部集中的或局部减弱的热量产生。特别优选的是，在电能储存结构和外壳之间设置导热器件。此种设置还包含例如两个导热器件被设置在扁平的箔卷的两个扁平的侧面上，而每个箔卷都被设置在电能储存结构和外壳之间的情况。以这种方式，也可以特别容易地实现电能储存单元的组装。对此，另外地或可选地，电能储存结构可包括至少两个子区域以及导热器件可以被设置在两个子区域之间。通过这样的安排，热量也可以直接从电能储存结构的内部释放。优选地，导热器件具有的电绝缘涂层，或者电能储存结构具有电绝缘涂层或分隔层或包封物，以将电能储存结构从导热器件分离。如果由导电金属来制造导热器件将是特别有利的，因此，以这种方式可避免意外的电荷传输以及可能的短路。如果在电能储存结构的导热器件和/或涂层或分隔层或包封物上设有辅助材料特别是导热胶来改善导热，可被证明是有利的。
导热器件可穿过外壳延伸，因此，所吸收的热量可直接被释放到被设在电能储存单元以外的结构上。如果这发生在电能储存单元的在其内部或其旁边没有构成接触器件的表面的区域中，可以实现电流路径和冷却路径的有利的分离。导热器件可具有位于外壳外部的连接结构，其被设计和布置成实现与外部的散热器连接。依据本发明，连接被理解为热传导接触。因此热量可由单元有效地释放。如果连接结构具有热量储存结构，其具有比导热器件的其他的区域(特别是在外壳内的导热器件的区域)更高的热容量，同样可实现热缓冲的功能，其即使在短时间内热量的产生有所增加的情况下，也可实现散热器的稳定运行。优选地，导热器件被弹性地安装在外壳内，而且特别是，其向外部的散热器的方向施加力。以这种方式，可确保在导热器件和外部的散热片之间的可靠接触，并可减少机械应力。本发明另外的方面是针对依据上面的描述而构成的、具有多个优选为被整合到块中的电能储存单元的电能储存设备。特别是在其中电能储存单元紧密堆积的块中，依据本发明的、导热器件位于单元的外壳内的设置显示出特别的优点，因为在此处经常不能实现另外的冷却方式或在块中需要额外的器件或结构性的措施。依据本发明的设置，单元可实现更紧密的堆积，没有例如用于让冷冻剂(如空气)循环或额外的冷却器件所需的空隙。优选地，设备中设有冷却结构，其被设计和设置为从电能储存单元的导热器件吸收热量，其中冷却结构被设计和设置为安装在容纳有电能储存单元的块的外壳结构中或其旁边，或构成外壳结构的一部分。冷却结构也可以作为用于块中的单元的导热器件的共同的散热器并另外有助于均衡块中的热平衡。冷却结构被特别优选地设计和设置为利用流体(优选为液体，特别是水和/或酒精，比如纯的乙二醇或其混合物)来冷却。通过液体冷却可实现有效且高效的释放从导热器件吸收的热量。其中冷却结构被优选地设计和设置为连接到冷冻剂供应回路，以确保该设备的有效的冷却。本发明的上述的和另外的特征、目的和优点将通过参考附图由以下的说明而变得更加清晰。
在图中图I是依据 本发明的基本实施例的电池单元的前视图；图2是图I中电池单元的截面图，其沿图I中的线II-II截开并沿相应的箭头所指定的方向观察；图3是图2中的电池单元的视图，其被放大并在厚度方向上增强显示；图4是图I所示的电池单元中的导热片的前视图；图5是类似图3的截面图，其中示出了在实施例的一种变化中的电池单元；图6是类似图3的截面图，其中示出了在实施例的另外一种变化中的电池单元；图7是具有散热器的导热片的基部的不同的实施方案变体A到F的截面图；图8是在制造本发明的实施例的另外一种变化中的具有导热片的电池单元时三个制造或安装阶段A至C的视图；以及图9是在本发明的另外一种实施例中的、具有散热器的电池块的前视图。应当指出的是，在图中的显示是示意性的，以及被限制为对于本发明的最重要的特征的理解的再现。还应指出的是，在图中再现的尺寸和比例仅为了清晰的展示的目的，而且除非另有说明，否则不被理解为限制性的。本发明的优选实施方案下面将参考附图详细地描述本发明的优选实施例以及各种变化和实施例变体。其中，相同的或相似的器件，或起到相同或相似的作用的器件由相同的或类似的附图标记示出。本发明的电池单元的基本实施例将首先通过图I到4来描述。其中图I示出了具有导热片20的电池单元10的前视图；图2示出了图I中沿线II-II的电池单元10的侧截面图；图3是被放大的并在厚度方向增强显示的图2中的截面图，以详细地解释电池单元10的结构；以及，图4以和图I相同的视角单独示出了导热片20。在本实施例中的电池单元10为咖啡袋型或袋型的锂离子蓄电池单元。根据图I中所示出的，在此类型的电池中，具有矩形横截面的、基本上为棱柱形的主体12由薄的边缘14所包围。两个导体16、18在电池单元10的上侧向上方伸出，并且导热片20的基部20a从底侧向下伸出。在图I中由虚线示出的导热片20位于电池单元10内部。根据图2中所示，主体12基本上由在本发明中用作电能储存结构的、电化学活性的箔包22构成，其结构将在下面通过图3更准确地说明。两个包封箔24构成了单元10的壁，所述壁将箔包22容纳在其之间，并且从侧面以及上面和下面延伸超过箔包22的尺寸，并在此处液密地、蒸汽密封地和气密地焊接，以构成单元10的边缘14。包封箔24因此构成了依据本发明的外壳。导电体16、18(在图2中仅导电体18可见)向外延伸穿过包封箔24的缝隙并在此处是可接触的。导电体16、18因此构成了依据本发明的接触器件。导热片20被设置在所述壁24中的一个与箔包22之间并基本上遍及箔包22的整个扁平的侧面延伸(参照图I)。因此导热片20至少基本上遍及箔包22的最大投影面积延伸。在下部区域中，导热片20被弯曲两次，以形成向下穿过包封箔24的缝隙向外延伸的基部 20a。要注意的是，在图2中，导热片20中的任何凹部(另外参见下文的详细描述)与在所有其他的截面图中一样没有被详细的示出。
下面通过图3更准确地描述单元10的构造，特别是描述箔包22的构造。其中，图2示出的截面图与图3中所示相对应；而单元10的厚度的方向被强调示出。依据在图3中所示出的，按照以下列顺序，箔包22包括具有阳电极层28的阳电极集电箔26、隔离层30、从两面设置到阴电极集电箔34上的两个阴电极层32、另外一个隔离层30以及在另外一个阳电极集电箔26上的另外一个阳电极层28。本实施例中的阴电极层32由锂金属氧化物或锂金属化合物组成，阳电极层28由石墨构成，以及隔离层30由非导电纤维制成的维兰丝材料(Vlies)构成，其中维兰丝材料 至少在一面上由无机材料所涂覆。EP I 017476B1描述了一种这样的隔离器及其制造方法。目前，具有上述特性的隔离器可以是从德国的Evonik AG公司购买的商品名为“S印arion”的隔离器。阴电极层32、阳电极层28和隔离层30可以被制造为独立的箔结构或例如通过在集电箔34、26上沉积而制造的层结构构成。依据本发明，箔或层26至36包含的电极区域也被理解为电能储存结构，其用电解质浸泡或浸溃，被抽为真空并为无水的。阴电极集电箔34在本实施例16中由铝制成，阴电极集电箔26由铜制成。对于电流导体16、18，其将选自如铜、铝或其他的金属或合金的已知的材料。其中，要确保与集电箔34、26合适的金属配对。特别的是，当阳电极侧的导体18有利地包括铜时，阴电极侧的导体16有利地包括铝。可以添加其他的合金成分以改善机械特性；导体16、18可被镀银或镀金以改善接触(减少接触阻抗)和/或为避免被腐蚀。在本实施例中，包封箔24包括三个层，其不仅确保足够的机械强度而且确保耐电解质材料性以及良好的电绝缘性和热绝缘性。因此，包封箔以已知的方式包括由热塑性塑料(例如聚乙烯或聚丙烯)制成的内层、由金属(例如铝)制成的中间层和由塑料(例如聚酰胺)制成的外层。导体带26a从阴电极集电箔26延伸到导体18,以及导体带34a从阳电极集电箔34延伸到导体16 (在图中被隐藏)。导体带26a、34a还在包封箔24内分别与导体16、18相连接。以这种方式，导体16、18和箔包22的相应的电极区域(阴电极/阳电极区域)建立了连接。每个导体带26a、34a都具有与所属的导体16、18近似相同的宽度。如上述所构成的箔包22部分地被保护箔36所围绕，在本实施例中，保护箔36与邻近导热片20的扁平侧面和箔包22的下部窄侧面相邻。保护箔36实质上用于将设置在箔包22和包封箔24之间的导热片20与箔包22可靠地电分离。保护箔36还具有好的导热性。在导热片20和箔包22之间可额外的设置(没有详细的示出)导热胶(Warmeleitpaste )。在电池单元10的上部区域中的内部空间38也同样由分隔物或绝缘材料填充，以避免不希望的接触。应该理解的是，为清楚起见，在图3中以简化的形式示出了单元10的结构。其中可存在具有相应的涂料和分隔物的多个阳电极箔和阴电极箔的层。阳电极集电箔26并不设置在边缘处而是在箔卷22内，该阳电极集电箔26和在图3中所示出的具有两个阴电极层32的阴电极集电箔34 —样,其可同样在双侧具有阳电极层28。图4是对应于图I所示出的导热片20的单独的前视图。如图4所示出的，导热片20具有基本上平面的传热表面20b，其在下部区域过渡到基部20a。导热片20b由好的导热体(如铝或碳纤维材料)制成，并具有约O. 5mm的厚度。对于导热片的其他要求是，在单元内空间的高腐蚀性环境下具有可重塑性和耐腐蚀性。除了保护箔36以外，导热片20的耐破裂的涂层(未详细示出)可以作为安全预防措施；但如果没有保护箔36，必须具有此类的涂层或其它预防措施。如图4所示出的，在导热片20的传热表面20b中构成了凹缝(孔或窗口)20c。该凹缝20c是考虑到在电池单元10内温度分布不均匀的情况。特别地，“热点(Hot Spots) ”(发热特别高的区域)可通过导热片有针对性的被冷却，同时在边缘区域中，较少的热量通过板的凹缝20c排出；因此将实现所谓的“k xA-匹配”，其中k是以[W/m2K]为单位的特征的传热流，并且A是以[m2]为单位的组件表面积。特别地，以这种方式，导热片20与箔堆22中产生热量的预期的分布相适应。以这种方式，电池单元10表面的温度分布被均匀化。如在图4中所示出的，导热片20在基部20a的区域具有比在传热表面20b的区域更小的宽度。这样的设计也可在边缘14的下部区域中提供在包封箔24之间足够长的缝隙，以确保该缝隙的密封性和稳固性。正如上面的描述所指明的，本实施例的导热片20在其变化和变体中是依据本发 明的、与电能储存结构分开构成的导热器件，其被设计和设置成用来吸收来自被理解为电能储存结构的箔堆22的热量并将该热量通过包封箔24构成的外壳向外释放。由于直接的冷却连接，作为依据本发明的电能储存结构的箔堆22和导热片20之间的导热阻抗可被最小化。对比于外部冷却来说导热更快；响应时间可得以改善。因此可以避免温度峰值，可提高单元的性能稳定性和工作安全性，并整体提高具有多个单元的电池装置的性能稳定性和运行安全性。通过将导体16、18设置在单元10的上部，而将导热片20的导热基部20a设置在单元10的下部，从而实现电流路径和冷却路径的严格分离，这同样有助于改善工作安全性。图5在相应于图2的视图中示出了上述实施例的变化。除了在下面的描述中明确指出的差异，以前对于实施例的说明也适用于本变化。如图5中所示出的，提供了两个导热片20，其在箔包22的两侧分别安置在箔包22和包封箔24之间。两个导热片20的基部20a在包封箔24之间延伸，在包封箔24交汇的边缘14的位置处向外伸出电池单元的底侧。借助这种变化可以使得用于传热的总的可用面积增加一倍。此外，在单元10的厚度方向上的热释放可被均匀化并在传热的方向关于单元中心平面对称。在本变化中，导热片20具有仅为约O. 25mm的厚度，其相当于在每个单元10仅有一个导热片20时的值的一半。如上文所述(参见图3中的保护箔36)的保护箔在本变化中延伸，在需要时延伸穿过箔堆的两个扁平侧面，以便实现两个导热片的有效分离。如图5所示出的，导热片20的基部20a作为双层穿过包封箔24之间的边缘端的缝隙。为了预防可能发生的泄漏危险，在其他的变体(未详细示出)中可提供的是，导热片20的基部20a仅遍及在图4中所示出的宽度的大约一半延伸，以实现基部20a在宽度方向上偏移穿过缝隙(在此变体中，与导体16、18被设置在单元10的上侧相似，基部20a被设置在底侧)。图6以相应于图2的视图示出了上述的实施例的另外一种变化。除了在下面的描述中明确指出的差异，之前对于实施例的说明也适用于本变化。如在图6中所示出的，两个子包22-1、22_2被设置为用来替换一个箔包，所述两个子包在电池单元10的厚度方向上以其扁平侧面彼此相对地前后设置，以及导热片20被设置在子包22-1、22-2之间的中间处。通过该设置，可使得在单元10的厚度方向上的散热均匀，导热的方向关于单元中间平面对称。在此变化中，冷却板具有约O. 5mm的厚度，其对应于在单元10中在侧面设置导热片20的情况下的值。在基部20a的区域中，导热片20没有被弯曲，而是连续的直线。然而，如在图4中的实施例所示出的，导热片20在基部20a的区域中可具有比在传热表面20b的区域中更窄的宽度。
在图7中示出了导热片20的基部20a连同导热板102的多个实施方案变体。导热板102为此处没有详细示出的壳体的组件，并作为用于多个安装在块中的电池单元10的导热片20的(外部)散热器来使用或用作依据本发明的冷却结构。应理解的是，通常所述块的电池单元10的导热片20具有与基部20a相同的设计。仅为了经济地绘图的原因，此处不同的结构形式都被集中在一张图中。在由字母“A”所描述的实施方案变体中，基部20a具有位于导热板102上面的、在其端部的弯曲40。弯曲40设有相对大的表面，其可用于基部20a和导热板102之间的热传导。在由字母“B”所描述的实施方案变体中，基部20a在其端部具有横截面为梯形的空心体42，其由填充材料44填充。为该空心体42的底侧42a设有相对大的表面，其用于基部20a和导热板102之间的热传导。填充材料44具有一定质量，其被用作热储存器并可在导热板102上实现温度分配的均匀化。空心体42可被焊接在基部20a上或与基部20a作为整体被制造。在由字母“C”所描述的实施方案变体中，基部20a在其端部具有位于导热板102上的扩展部分46。为该扩展部分46设有比纯弯曲更大的表面，其用于基部20a和导热板102之间的热传导。扩展部分46可作为板状物被焊接到基部20a上或与基部20a作为整体被制造。在由字母“D”所描述的实施方案变体中，基部20a在其端部具有管状轮廓部48，其延伸超过基部20a的宽度并且位于导热板102上并深入该导热板102 —定的深度。这可通过压入(Eindriicken)来实现,或者导热板102具有相应的预先准备的槽(没有详细的示出)。管状轮廓部48具有圆环状的截面并借助其容量来提供热储存质量(Warmespeichermasse )。管状轮廓部48同样增大了用于基部20a和导热板102之间的热传导的表面。管状轮廓部48可被焊接到基部20a上或与基部20a作为整体被制造。在另外一种变体中，管状轮廓部在宽度的方向突出超过基部20a，以便进一步扩大接触面积和热储存质量。在由字母“E”所描述的实施方案变体中，基部20a在其端部具有管状轮廓部50，其与在实施方案变体“D”中的不同之处仅在于，其具有半圆环形的横截面。在由字母“F”所描述的实施方案变体中，基部20a在其端部具有深入到导热板102中的扩展部分52。扩展部分46设有大的表面并通过完全嵌入导热板52中实现了用于基部20a和导热板102之间的热传导的良好的接触。扩展部分46可作为板状物被焊接到基部20a上或与基部20a作为整体被制造。通过图7中所示出的和上面的描述很清楚的是，导热片20的基部20a可以按不同的方式被设计和设置为依据本发明的连接结构，以实现与外部散热器的物理接触。
在图8中示出了在实施例的另外一种变化中的或在实施例的变化或实施方案的变体中的电池单元10的制造中的三个制造步骤。同样地，导热板102的全部三个制造步骤被一起示出。导热板102是未在此处详细示出的壳体的组件，并被用作多个被设置在块中的电池单元的导热片20的散热器。电池单元在此图中仅通过框架54被示意性的表示。在由字母“A”所描述的制造步骤示出了与导热板102相对的框架54。框架54可仅用作在电池单元的制造和组装中的辅助材料或作为单元壳体(外壳)的一部分或电池单元的内置结构的一部分存在。在由字母“B”所描述的制造步骤中，导热片20被插入到框架54中(其是为了举例说明的目的，而无意于限制对应于图7中的实施方案变体C或F的基座20a的一般性)。
在由字母“C”所描述的制造步骤中，弹性器件56被插入到框架54中，以致导热片20的基部20a被向下(即在导热板102的方向上)压紧。在这些没有被详细示出的制造步骤中，箔包22或子包22-1、22_2被插入到框架中，并将该装置紧密地密封(根据需要可疏散内部空间)。通过将导热片20弹性地设置在单元中，还可确保与导热板102具有良好的接触。要再次指出的是，在图7中的图示是完全示意性的。图9以前视截面图示出了作为本发明的另外一个实施例的、具有多个电池单元的电池100。视线方向相应于图I的前侧视角。电池100具有多个电池单元(未详细示出)，这些电池单元根据前面关于其变化和实施方案变体的实施例描述来构成。根据前面的描述，电池单元的导热片与导热板102相连接。电池单元在被示意性地示出的盖104下方以相互面对的扁平侧面堆叠。导热板102和被设置在其下的器件在图9中以截面图示出。盖104除了容纳所述单元之外，还容纳电池100运行所必须的其他的电气组件(控制器，传感器系统等，未详细示出)。如图9所示出的，导热板102被放在两根条状物106上，所述条状物在宽度方向上通过底板互相连接在一起。在导热板102以下设置有平面接触的冷却板或蒸发板110。蒸发板110将通过被设置在底板108和蒸发板110之间的空腔中的板簧112向上压。板簧112 —方面用于支撑和误差补偿，同时在另外一方面用于提供将蒸发板110压到导热板102上的均匀的压力。通过蒸发板110的弹簧支撑和在导热板102上的压力，可最大限度地减少导热阻抗。冷却板112可在结构上得以简化，并且在冷却板112中的流体引导物，特别是关于导热和连接器，可独立于单元的类型和实现来自由地设计。流体引导部分可被设置在主壳体(导热板102，盖子104)之外，以此减少通过(但不仅是)例如短路或化学反应所导致的危险情况。通过在整体上使得即插即用的安装变为可能，可减少成本和误差源。本发明根据前面具有多个变化和实施方案变体的实施例进行了详细的描述。应理解的是，前面的描述没有限制本发明的范畴，而是包括了权利要求的整个范围。根据前面的描述，导体16、18是依据本发明的接触器件。还可以选择依据本发明的其它的结构性的解决方案作为接触器件。接触表面可以大致由在单元内与电极区域(箔包22)相连接的主体的一个或两个扁平侧面或由其一个或多个边缘侧面所构成。作为多个可设想出的变体之外的形式，接触可以被构成为按钮的形式(如例如已知的9V块电池)。依据前面的描述，作为依据本发明的电能储存结构的箔包22或子包22-1、22-2具有扁平的长方体的形状。依据本发明的电能储存结构还可具有其他的形式。可选的是(但不仅是)例如具有相应形成的外壳的圆柱形的卷绕的箔堆。箔层也可构成扁平的线圈来取代扁平的堆。依据前面的描述，围绕箔24被提供作为依据本发明的外壳。另外可选择地，可以例如是(但不仅是)框架形式的结构或杯状壳体被提供作为依据本发明的外壳。包封箔24的层结构，如结合在实施例中对于包封箔24的层结构所描述的，其同样可由本领域中的技术人员根据需要进行变化。要理解的是，结合的实施例所述的箔包22的结构仅用于描述的目的，不被理解为是对于本发明的概念方面的限制，其可以适用于任何类型的、要释放所产生的热量的电化学储存单元。还要理解的是，电能储存单元的尺寸和比例可根据其类型、容量和电池电压变化，而且决不限于所描述的条件。特别地，所谓的导热片20的片厚度将依据电池的类型和尺寸 被适当选择。代替在上侧的共同设置，导体能够在单元相对的窄侧面处形成，或者以和在本发明的摘要中所提及的方式完全不同的方式来形成。为了实现电流和冷却路径的分离，当导体作为连接导热片的连接结构位于单元另外的区域中时是有利的。也可以被设置为，导热片20的基部20a终止于边缘14内(即包封箔24的缝隙内)以及例如通过将边缘14从底部固定住的支架或夹具来实现外部的热端子(Warmeschluss )。虽然这种变体中摒弃了直接热传导的优势，但是可进一步降低缝隙泄漏的潜在危险。这样的结构可例如(但不仅是)与图7中的实施方案的变体F以此种方式相互结合，使得此处被示出的基部20a被固定地设置在导热板102中并通过上面提到的支架或夹具在结构上相连接。冷却板或蒸发板110可以被连接到一个冷却剂供应回路。作为冷却剂的可能是例如(但不仅是)具有高的热容量和有效的热稳定性的液体。特别的是(但不仅是)，具有由水和乙二醇组成的混合物(例如已证明为有效的50 50的混合比例)。当电池100被启动时(特别是在冷的环境温度下)，被引入的冷却剂还要通过预先加热，直至单元10达到预先设定的最低温度。其中，导热片是作为加热器件。以这种方式，在电池100运行期间，单元10的运行温度也被保持在最优的或许可的范围内。附图标记列表10电池单元12 主体14 边缘16、18 导电体20导热片20a 基部20b传热表面20c 凹部22箔包(有效部分)22a、22b 子包(变化)
24壁(包封箔)26阳电极集电箔26a导体带28阳电极层30分隔层32阴电极层34阴电极集电箔34a导体带 36保护箔38内部空间40 弯曲42空心体44填充材料46扩展部分48管状轮廓部50管状轮廓部52扩展部分54 框架56弹簧器件100电池(单元块)102导热板104 盖106条状物108 基板110冷却板(蒸发板)112 板簧要明确指出的是，上述附图标记列表是说明书的完整的组成部分。
权利要求
1.一种电能储存单元，特别是伽伐尼二级单元，其具有电能储存结构、容纳并紧围住所述电能储存结构的外壳、以及至少两个在外壳之外可达到的用于与所述电能储存结构的电极区域电连接的接触器件，其特征在于，在所述外壳内设置有至少一个与所述电能储存结构分开构成的导热器件，所述导热器件被设计和设置成从所述电能储存结构吸收热量并向所述外壳外部释放热量。
2.如权利要求I所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件具有至少基本上平面的、薄的形状，所述导热器件优选为至少基本上遍及所述电能储存结构的最大投影表面延伸。
3.如权利要求I所述的电能储存单元，其特征在于，至少基本上包围所述电能储存结构的所述导热器件具有至少基本上薄的形状。
4.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件具有凹部的图案，其中所述凹部的图案优选为与所述电能储存结构产生的热量的预期分布相匹配。
5.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件被设置在所述电能储存结构和所述外壳之间。
6.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，电能储存结构具有至少两个子区域，并且所述导热器件被设置在两个所述子区域之间。
7.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件具有电绝缘涂层，或者所述电能储存结构具有将所述电能储存结构与所述导热器件分隔开的电绝缘涂层或分隔层或包封物。
8.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，在所述导热器件和/或在所述电能储存结构的所述涂层或分隔层或包封物上设有用于改善导热的辅助材料，特别是导热胶。
9.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件延伸穿过所述外壳，优选为在所述电能储存单元的表面的区域中延伸穿过所述外壳，其中在所述电能储存单元的该表面内或在所述电能储存单元的该表面处没有构成接触器件。
10.如权利要求9所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件在所述外壳的外面具有连接结构，所述连接结构被设计和设置成实现与外部散热器的连接。
11.如权利要求10所述的电能储存单元，其特征在于，所述连接结构具有热能储存结构，所述热能储存结构具有比导热器件的其他区域更高的热容量，特别是具有比位于外壳内的所述导热器件的区域更高的热容量。
12.如前述权利要求中任一项所述的电能储存单元，其特征在于，所述导热器件被弹性地安装在所述外壳内，并且特别是使得所述导热器件向外部的散热器的方向施加力。
13.一种电能储存设备，具有多个被优选地整合到块中的电能储存单元，所述电能储存单元依据前述权利要求中的任一项构成。
14.如权利要求13所述的电能储存设备，其特征在于，设有冷却结构，所述冷却结构被设计和设置成用于从所述电能储存单元的导热器件吸收热量，其中冷却结构被设计和设置成安装在容纳有所述电能储存单元的块的外壳结构中或在所述外壳结构处，或构成外壳结构的一部分。
15.如权利要求14所述的电能储存设备，其特征在于，所述冷却结构被设计和布置为利用流体来冷却，所述流体优选为液体，特别是水和/或酒精，比如纯的乙二醇或其混合物，并且优选地，所述冷却结构被设计和设置为连接到冷冻剂供应回路。
全文摘要
本发明涉及电能储存单元，其具有电能储存结构、接纳并以紧围住电能储存结构的外壳、以及至少两个在外壳外部可达到的用于电气连接到电能储存结构的电极区域的接触器件。在所述外壳内设置有至少一个与电能储存结构分开构成的导热器件，其被设计和设置成从电能储存结构吸收热量并将热量释放到外壳外部。本发明还涉及包括电能储存单元阵列的电能储存设备。
文档编号H01M10/50GK102906897SQ201180025191
公开日2013年1月30日 申请日期2011年5月18日 优先权日2010年5月28日
发明者克里斯蒂安·赞恩 申请人:锂电池科技有限公司