[发明专利]电化学能量存储装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1至77所述的电化学能量存储装置。

背景技术

众所周知，电池(Batterien)(一次储能器)和蓄电池(二次储能器)用于电能的存储，它们是由一个或多个存储单元组装起来的，在其中，当接通充电电流时，电能在阴极和阳极之间的电化学充电反应或者说是在电解液中转化为化学能且加以存储，并且在其中，当接通用电负载时，化学能通过电化学放电反应转化为电能。此外，一次储能器原则上只能进行一次充电，并在放电之后被清除，而二次储能器允许多次(从几百次到超过10000次循环)充放电。此外也注意到，蓄电池有时也被叫做电池，例如车辆电池，其经受公知的频繁的充电循环。

近几年中，基于锂化合物的一次储能器和二次储能器越来越被重视。其具有高的能量密度和热稳定性，在较小的自放电情况下提供稳定的电压，且没有所谓的记忆效应。

众所周知，可以制造薄板形状的能量存储器且特别是锂电池和锂蓄电池。在本文中例如参考锂离子电池的工作原理。

为了获得实践中例如在汽车电池中所需要达到的电压和电容，需要将多个电池单元布置成一个堆叠(Stapel)，并将其电源引线以合适的方式组合连通。单个电池单元的错接一般出现在电池单元的一个(通常被定义为“上部”)纵侧面上，电源引线从该处突出出来。在WO 2008/129764A1、WO 2008/128769A1、WO 2008/128770A1和WO 2008/128771A1中可见这样的错接布置，如图60中示意性绘出的那样。在这样的布置中，电源引线总是单独地与另一个电池单元的电源引线相连接。这项工作原则上只能手动完成。电源引线和其连接暴露在上部。在堆叠中布置单个电池时，需要注意将其准确布置在彼此电极正确的位置上。

在JP 07-282841A中显示的是一个类似的布置，其中单个电池单元被置入外壳中，如图61所示。该布置方式中，单个电池单元在外壳的单独小室中松散地放置，上部伸出的接触部是通过螺栓来彼此连接的。整个布置在上面用盖子封闭住。

一个尚未公开的设计中称，数个薄的、矩形形状的原电池一起联合成一个或多个堆叠，使得其最大的延伸面彼此相对或相触，这样就能灌入支撑装置。这样的布置不再是可拆卸的。

这些发明人还提出了书面上未详细提及的布置构造，其中多个平面电池单元被堆叠在两个压力板之间，该堆叠通过在两个压力板之间延伸的拉杆(螺栓或圆柱状螺丝)来保持在一起。这样的布置构造在图62中示意性表示。这种情况下在存储单元的位于内部区域的活性部分上被施加不可忽略的压力。此外，电池块构成了具有高的热容量和小的热辐射面的实心体。

由本申请的申请人同日申请的已经递交的内部文件登记号为105907的专利申请中，描述了平面电池单元的构造，其具有从纵侧面向相反方向伸出的平面的电源引线，其顺着该纵侧面的延伸长度大于该纵侧面长度的一半。该电池单元可与电源引线接触，同时也可位置固定地安装。该专利申请的公开内容通过引用而包括在本申请文件中，而不限制本发明对其所描述的个别部分的运用。

希望存在这样一种电化学能量存储装置，其具有平面存储单元的堆叠，且能够避免现有技术的缺点。此外，基本上且尤其在汽车领域希望能够进一步节约空间，还希望总电池布置变得更小。此外，鉴于储能器的需求越来越高，特别是在电动或者混合动力的汽车中，希望能够适应现有的座位状况和几何关系，以及希望能够适应各种各样的电压和电容要求。

发明内容

因此本发明的目的在于，提供一种上述所称的电化学能量存储装置，其紧密且结实，轻质且组装可靠，其单个单元承受较小的机械荷载且其温度易于调节，可以灵活地适应不同的要求。

该目的将通过独立权利要求的特征来得到解决。本发明改善的技术方案形成从属权利要求的主题。

根据本发明一个方面的一种电能存储装置含有多个平面形式的存储单元，其中若干存储单元在堆叠方向被堆叠成电池块(zellblock)，并通过夹紧装置被一起保持在两个压力板之间，其中电池块内部的存储单元彼此并联和/或串联。每个存储单元在其边缘区域被保持在两个框架元件之间。

以此方式得到一种被定义的压力区域，电池单元被保持在其内。

优选每个存储单元都具有一个活性部分，在其中通过电化学反应输出或接收电能，并在其中安装相应的结构，并且边缘区域环绕该活性部分。以此来避免夹紧压力和由此可能产生的对活性部分功能的损害。