[发明专利]用于二次电池的电化学电池单元

说明书

技术领域

本发明涉及二次、即充电电池领域，并且特别指的是对于这种电池的节省空间的热管理，也是指用于这种电池的空间和重量优化的壳体概念。

背景技术

可由二次电池提供电能存储，如锂离子电池。这样的电池，但几乎所有类型的二次电池应该在一种预定温度范围内操作。例如，在非常低的温度，如低于-10℃，电池性能衰退并且效率可显著地降低。在更高的操作温度，例如大约40℃及以上，这种电池的经济寿命和性能以及容量典型地减少。

这些热条件要求这些电池组以及电池模块必须被适当的加热或冷却。因此，有需要对电池组进行足够的热管理。

电化学电池形状通常被归类为棱柱形或圆柱形。圆柱形的电池具有圆柱形的外壳。棱柱形的电池具有棱柱形的外壳形状，诸如平行六面体。棱柱形电池的普通示例包括标准12V汽车电池。一个电化学电池可以是，例如锂离子电池。

锂离子电池经常被打包成所谓的“袋装电池”。袋装电池的一个优点是传统的金属圆筒和玻璃-金属电引线被替换为相对便宜的金属薄膜/箔包装，其类似于用于食品工业中的那种。金属箔常常为由铝制成的层压薄膜。电接触通常由焊接在电极上并密封在袋装材料中的导电片构成。

专利文献WO2010/071463A1描述了置于与珀尔帖电池成热接触的外壳内的电化学电池。珀尔帖电池提供了向电池组内或外的热传递，然而与至少一个侧壁接触的热传导分隔板被放置在所述外壳内，且电化学电池被置于板之间。在那里，外壳的一个侧壁与所述分隔板接触，并且进一步与珀尔帖电池热接触。

此外，夹入多个电化学电池中的分隔板具有与侧壁相接触成90°弯折的后缘。这些后缘进一步和所述侧壁铆接在一起。

由于分隔板从电化学电池的侧面边缘突出，电池不得不被定位和组装在与壳体侧壁相距特定距离处。因此，壳体的内部空间不能被电化学电池完全地填充。

因此，本发明的一个目的是为电池提供空间优化的壳体，其提供了改进的热管理。进一步的目的是优化二次电池的尺寸和重量以及电池有效的冷却或热管理。

发明内容

在第一方面，本发明提供用于二次电池的电化学电池单元。电化学电池单元包括：

-一第一棱柱袋装电池包括一种被由柔性箔制成的第一棱柱袋封入的第一电化学电池，

-一第二棱柱袋装电池包括一种被由柔性箔制成的第二棱柱袋封入的第二电化学电池，

每个棱柱袋装电池进一步包括附在电化学电池的电极上的电流收集片，穿过沿着棱柱袋侧边延伸的凹部而留出袋，并且电流收集片被密封在柔性箔的层之间，

其中，第一和第二棱柱袋装电池被堆叠以便维持介于其凹部之间的空白空间，以便在第一和第二棱柱袋装电池之间形成以一种插座，该插座适用于接收至少一个热传递元件，

特征在于电化学电池单元进一步包括一种框架，其至少部分地侧面地封入第一和第二棱柱袋装电池、并且包括一种跨越过该框架而延伸的支柱，沿第一和第二棱柱袋装电池之一的凹部外表面，外表面背对该插座。

通过在第一和第二棱柱袋装电池的侧边处提供一种凹部，热传递元件可以以这样一种方式设置，即至少部分地与第一和/或第二棱柱袋装电池相重叠。热传递元件典型地沿凹部并由此沿第一和第二棱柱袋的边缘延伸。其可被嵌入至少一个凹部，或被至少一个凹部环绕。

该至少一个热传递元件可包括通过循环一种热交换媒质，如气态或液态流体的方式来提供热能量传递的管道系统。该热传递元件可以备择地包括一般地提供充足热传递或传递热能量的材料的条带。例如，热传递元件可包括一种金属片，如用铜、铝或用类似的金属或合金以提供充足的热能量传递。

通过提供包括相互堆叠的第一和第二棱柱袋装电池的结构的一种插座，包括多个棱柱电池或电化学电池单元的电池的总体积可被减少。同时，热传递元件可被布置呈一种与电池重叠的构造，由此当二次电池在运行模式时提供一种与各自的热能量可从其中发源并扩散的第一和/或第二袋装电池的那些部分直接接触或直接邻近的热传递装置。

第一和/或第二袋装电池的凹部典型地由具有沿棱柱袋侧边缘的减小厚度的第一和/或第二袋装电池的区域来获得。典型地，插座可由第一和第二棱柱袋的凹部形成。凹部特点在于与各自棱柱袋的剩余部分相比减小的厚度。通过堆叠具有或相同或不同几何形状但至少覆盖着凹部的各自相应棱柱袋与另一个棱柱袋，插座可被形成在例如可从第一和/或第二棱柱袋的一侧边缘达到的各自的第一和第二袋之间。