具有多个电池单池的电池模块和电池的制作方法

本发明涉及一种按照独立权利要求的类型的、具有多个电池单池的电池模块。一种具有这样的电池模块的电池也是本发明的主题。

背景技术：

从现有技术中知道，比如电动车或者混合动力车的电池、比如尤其是锂离子电池至少由一个电池模块或者有利地也由多个电池模块来构成。此外，所述电池模块优选具有多个单个的电池单池，所述电池单池彼此间被连接成所述电池模块。在此，各个电池单池能够彼此电串联或者电并联。

由于充电和放电过程而引起的老化过程在所述各个电池单池中引起内力，所述内力导致以下结果：各个电池单池在持续运行时间期间没有保持形状恒定，而是这些被称为膨胀的过程使所述电池单池的壳体变形。这些过程由此要求所述电池模块的下述构造，该构造能够接纳由于老化过程而产生的内力并且能够限制各个电池单池的壳体的变形。为了限制所述变形而向各个电池单池或者其壳体加载力这种方式通常被称为压紧（verpressung）。

公开文献de102013206504a1公开了一种具有至少两个并排地布置的电池单池的电池模块，其中所述电池单池中的至少一个电池单池的底部具有可导热的补偿涂层，所述补偿涂层对所述电池单池之间的偏移进行补偿。

此外，公开文献de102010055600a1公开了一种用于对由多个电池单个单池构成的电池进行冷却的装置，其中所述装置包括至少一个具有相变材料的潜热存储器。此外，所述装置包括导热元件，所述导热元件在其一个端部上与所述电池单个单池导热地处于接触之中并且所述导热元件在其另一个端部上与布置在所述电池单个单池的复合结构旁边的潜热存储器处于连接之中。

技术实现要素：

所述具有独立权利要求的特征的、拥有多个电池单池的电池模块拥有以下优点：能够可靠地机械地固定并且压紧所述电池模块的多个电池单池。总之，由此也能够降低对于所述电池模块来说所需要的构件的数目，由此能够实现简单的并且成本低廉的构造并且同时由此能够不仅提高所述电池模块的容积上的能量密度而且能够提高其重量上的能量密度。

按照本发明，提供一种具有多个电池单池的电池模块。在此，所述电池单池彼此电串联或者电并联并且此外沿着所述电池模块的纵向方向并排地布置。此外，所述电池单池一起构成至少一个第一外表面并且一起构成至少一个第二外表面。所述电池模块在此此外具有第一夹紧板和第二夹紧板。所述第一夹紧板布置在所述第一外侧面上并且所述第二夹紧板布置在所述第二外侧面上。

在此，在所述第一夹紧板与所述第一外侧面之间布置了第一粘合层，并且在所述第二夹紧板与所述第二外侧面之间布置了第二粘合层。

通过在从属权利要求中所列举的措施，能够实现在独立权利要求中所说明的装置或者在独立权利要求中所说明的方法的、有利的拓展方案和改进方案。

“通过所述多个电池单池来一起构成所述第一外表面和第二外表面”应该是指，所述第一外表面和/或所述第二外表面分别由至少两个电池单池一起来构成。在此完全可能的是，所述构成第一外侧面的电池单池不同于所述构成第二外侧面的电池单池。

也优选的是，所述多个电池单池的全体一起相应地构成所述第一外侧面和所述第二外侧面，其中由此所述多个电池单池中的每个电池单池分别不仅构成所述第一外表面的一个区域而且也构成所述第二外表面的一个区域。

尤其有利的是，所述第一外表面和所述第二外表面平行于所述电池模块的纵向方向来布置，使得所述相应的外表面的法向矢量基本上垂直于所述电池模块的纵向方向来布置。

“第一或者第二夹紧板”应该是指如此在机械上形状稳定的构件，该构件在所述电池模块的运行并且存在由此产生的并且作用于所述相应的夹紧板的力的期间基本上没有变形并且由此保持形状恒定，从而能够实现所述电池模块的足够的机械的总体稳定性。所述第一夹紧板和/或所述第二夹紧板能够优选由金属、像比如铝来构成或者也能够由塑料来构成。

所述电池单池有利地分别包括一个构造为棱柱状的电池单池壳体。“构造为棱柱状的电池单池壳体”应该是指，所述电池单池壳体具有六个侧面，其中对置的侧面基本上彼此平行地布置，并且相邻地布置的侧面基本上分别直角于彼此来布置。此外，对置的侧面也基本上具有相同的形状。为此还要说明，开头所提到的老化过程可能导致以下结果：所述电池单池壳体在持续运行时间的期间没有保持形状恒定，由此所述电池单池壳体基本上构造为棱柱状。在所述构造为棱柱状的电池单池壳体中，在此分别布置了所述相应的电池单池的电化学的组件、像比如阳极、阴极、分离器和电解质。此外，所述电池单池如此沿着所述电池模块的纵向方向并排地布置，使得所述电池单池壳体以所述电池单池壳体的最大的侧面相应直接彼此相邻地布置。这具有以下优点：由此能够可靠地机械地将所述多个具有构造为棱柱状的电池单池壳体的电池单池固定并且压紧，因为基于老化过程的变形绝大部分相应地使所述电池单池的最大的侧面变形。由此能够借助于所述第一夹紧板或者第二夹紧板在所述相应地由具有最小的或者中等的尺寸的侧面构成的第一外侧面或者第二外侧面上的布置在总体上阻止所述变形，并且将所述电池单池壳体的机械的稳定性用于构造所述电池模块的机械上稳定的结构。总之，由此也能够降低所述电池模块的整个高度。

在所述电池模块的一种特别优选的实施方式中，所述各个电池单池如此构成，使得所述电池单池壳体基本上具有半壳状地构成的第一电池单池壳体半体和半壳状地构成的第二电池单池壳体半体，其中所述第一电池单池壳体半体构成正的电压引出头并且所述第二电池单池壳体半体构成负的电压引出头，从而通过所述电池单池的交替的布置能够构成串联线路。这样的电池单池作为半壳电池单池为人所知，所述半壳电池单池在英语中也作为坚果壳电池单池（nutshell-batteriezellen）为人所知。

适当的是，所述第一外侧面和所述第二外侧面彼此对置地布置，其中所述第一外侧面和所述第二外侧面在此尤其彼此平行地布置。由此，即使在变形力变大时，所述第一夹紧板和所述第二夹紧板也能够可靠地固定并且压紧所述多个电池单池。

按照一种有利的改进方案，所述电池模块此外具有第一端板和第二端板。在此，所述第一端板沿着所述电池模块的纵向方向布置在该电池模块的第一端部上，并且所述第二电池模块的第二端板布置在所述电池模块的、与第一端部对置的第二端部上。在此要说明，在所述电池单池的、具有棱柱状的电池单池壳体的优选的实施方式中，所述第一端板和所述第二端板分别布置在与所述第一端板或者所述第二端板直接相邻地布置的电池单池的、最大的侧面上。此外，在此所述第一外表面和所述第二外表面优选平行于所述纵向方向来布置。所述第一端板和第二端板的布置拥有以下优点：由此能够将额外的压紧力施加到所述电池模块的多个电池单池上，所述压紧力尤其限制最大的侧面的、沿着所述电池模块的纵向方向的变形。

有利的是，所述第一夹紧板和/或所述第二夹紧板额外地构造为所述电池模块的冷却元件。为此，所述第一夹紧板和/或所述第二夹紧板能够具有通道，所述通道构造用于用调温流体来贯穿流过。此外，所述第一夹紧板和所述第二夹紧板为此能够包括相变材料。此外也可能的是，所述第一夹紧板或者所述第二夹紧板为此而包括散热片，所述散热片优选布置在所述第一夹紧板或者第二夹紧板的、背向所述多个电池单池的一侧上。这具有以下优点：通过将所述第一或者第二粘合层布置在所述第一外侧面或者第二外侧面与所述构造为冷却元件的第一夹紧板或者第二夹紧板面之间这种方式，能够实现所述冷却元件的、具有尽可能高的传热系数的所限定的并且可靠的连接，因为尤其能够防止空气的包裹。

按照本发明的另一个方面，所述电池模块也能够具有多个第一夹紧板和/或多个第二夹紧板。这具有以下优点，尤其对于较大数目的电池单池来说也能够实现可靠的机械的固定。

优选所述第一粘合层和/或所述第二粘合层由电绝缘的材料构成，其中“电绝缘的材料”尤其应该是指，该材料具有高的、优选大于10¹²ωmm²m^-1的比电阻。此外优选的是，所述第一粘合层和/或所述第二粘合层由优选具有大于1wm^-1k^-1的导热性的可导热的材料构成。尤其所述第一或者第二粘合层也能够具有用于提高所述导热性的添加剂。

在此，所述第一粘合层和/或所述第二粘合层比如尤其能够构造为薄膜或者也能够构造为多层的薄膜。

按照本发明的另一个方面，所述第一粘合层和/或所述第二粘合层包括弹性的份额和/或塑性的份额。由此，能够对所述各个电池单池之间的由制造引起的公差以及各个电池单池的变形进行补偿，由此能够降低所述电池单池相对于所述第一或者第二夹紧板的太小的压紧力的构成并且也能够避免太高的压紧力的构成。尤其由此也能够构成可靠地连接到所述电池模块的具有更高的导热系数的、作为冷却元件来构成的第一或者第二夹紧板上的结构。

也适当的是，在由所述电池单池一起构成的、与所述第一外表面直接相邻地布置的第三外表面上布置了单池连接器。在此，所述单池连接器构造用于电串联并且/或者电并联所述各个电池单池。这具有以下优点：所述单池连接器也在布置所述第一夹紧板和第二夹紧板之后布置并且也还能够接近。尤其所述电池单池在此包括构造为棱柱状的电池单池壳体。

按照本发明的另一个方面，直接彼此相邻地布置的电池单池通过间隔来彼此隔开。在此，优选能够在所述直接彼此相邻地布置的电池单池之间分别布置一个补偿元件，所述补偿元件能够包括弹性的份额和/或塑性的份额。由此能够通过所述补偿元件来接纳由于所述电池单池的老化过程而引起的变形力。当然也能够在所述被隔开的电池单池之间不布置补偿元件，由此由于所述电池单池之间的间距能够使所述电池单池进行有限的变形。

此外，本发明也涉及一种具有刚刚所描述的按本发明的电池模块的电池。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中进行详细解释。附图中：

图1以透视图示出了按本发明的电池模块的一种实施方式；并且

图2示出了按本发明的电池模块的另一种实施方式的透视图。

具体实施方式

图1示意性地以透视图示出了按本发明的、具有多个电池单池2的电池模块1的一种实施方式。

所述多个电池单池2沿着所述电池模块1的纵向方向5并排地布置。

在此，所述电池单池2一起形成第一外侧面6和第二外侧面7，其中所述第一外侧面尤其也能够被称为所述电池模块1的上侧面，并且所述第二外侧面尤其也能够被称为所述电池模块1的下侧面。尤其在所述电池模块1的、在图1中示出的实施方式中，所有电池单池2一起构成所述第一外侧面6和所述第二外侧面7。

此外，所述电池模块1具有第一夹紧板3和第二夹紧板4。

如图1所示出的那样，所述第一夹紧板3布置在所述第一外侧面6上并且所述第二夹紧板4布置在所述第二外侧面7上。在此，在所述第一夹紧板3与所述第一个外侧面6之间布置了第一粘合层8并且在所述第二夹紧板4与所述第二外侧面7之间布置了第二粘合层9。

按照在图1中示出的实施例，所述电池单池2分别包括一个构造为棱柱状的电池单池壳体10，在所述电池单池壳体中布置了所述相应的电池单池2的电化学的组件。在此，图1此外示出，所述电池单池2如此沿着所述电池模块1的纵向方向5并排地布置，使得所述电池单池壳体10以其最大的侧面11相应直接彼此相邻地布置。在此要说明，所述电池模块1包括两排22、23相同的电池单池2，其中所述两排22、23沿着纵向方向5并排地布置。

此外，从图1中也可以看出，所述第一外侧面6和所述第二外侧面7彼此对置地布置。

此外，所述电池模块1也具有第一端板12和在图1中看不出的第二端板13。在此所述第一端板12沿着所述电池模块1的纵向方向5布置在所述电池模块1的第一端部14上，并且所述电池模块1的第二端板13布置在所述电池模块1的、与第一端部14对置的第二端部15上。在此所述第一端板12和所述第二端板13相应优选布置在与第一端板12或者第二端板13直接相邻布置的电池单池2的、最大的侧面11上并且优选基本上完全将所述最大的侧面覆盖。

此外，所述电池模块1的第二夹紧板4构造为冷却元件，其中所述第二夹紧板4在此优选具有通道，所述通道构造用于用调温流体来贯穿流过。借助于所示出的接头16，在此能够将调温流体放入到所述通道中或者将其排出。

此外，所述电池单池2一起构成第三外侧面17，该第三外侧面优选直接与所述第一外侧面6相邻地布置并且优选也直接与所述第二外侧面7相邻地布置。在此，在所述第三外侧面17上布置了单池连接器18，所述单池连接器构造用于将所述电池单池2彼此电串联并且/或者电并联。此外，在所述第三外侧面17上也能够布置单池接触系统19，该单池接触系统构造用于对所述电池单池2的功能、例如尤其是温度或者电压进行监控。

此外可能的是，所述第一端板12包括所述电池模块1的控制和/或调节单元20。

从图1中也可以看出，所述第一夹紧板3或者所述第二夹紧板4能够在对置的侧面上分别具有倒圆结构21，所述倒圆结构至少部分也能够布置在所述第三外侧面17上并且也能够布置在与所述第三外侧面17对置的外侧面24上。

图2示意性地示出了另一种按本发明的电池模块1的透视图。

在此尤其示出了所述第一端板12。此外，也可以看出所述第一夹紧板6和第二夹紧板7，所述第二夹紧板优选构造为所述电池模块1的冷却元件。

按照所述电池模块1的在图2中示出的实施例，所述布置在第一夹紧板3与第一外侧面6之间的第一粘合层8包括弹性的份额和/或塑性的份额。在此，所述弹性的份额和/或所述塑性的份额用于对在各个电池单池2的布置中的公差进行补偿。当然，所述第二粘合层9也能够包括弹性的份额和/或塑性的份额。

此外，优选所述第二粘合层9由可导热的材料构成，由此能够在所述多个电池单池2与所述构造为冷却元件的下面的夹紧板7之间构成高的导热性。

优选所述第一粘合层8和/或所述第二粘合层9也由电绝缘的材料构成，用于提高可靠性。