[发明专利]电化学电力存储电池单元

说明书

技术领域

本发明涉及用于存储电力的、具体地用于机动车辆电池的电化学电池单元的领域，尽管本发明不局限于本应用领域。

背景技术

常规地，用于存储电力的电化学电池单元由与一个或多个负电极交替堆叠的一个或多个正电极、以及一个或多个为了将这些正电极与负电极分离开的分隔件、和一个密封的壳体构成，该壳体如在“软包电池单元(pouch cell)”情况下可以是柔性的、或者针对“硬壳体”电池单元是刚性的。

参照图1，呈现了电化学电池单元100，该电池单元包括一个壳体101，在该壳体内连接到正端子105上的多个正电极102与连接到负端子106上的负电极103交替地安排。浸以电解质的分隔件104形成在每个正电极与负电极之间。这些分隔件以及这些正电极和负电极具有基本上矩形的轮廓并且被放置在与电池单元的纵向平面相对应的(x，y)平面相平行的平面内。

为了冷却这种电化学电池单元，常见的是使用由铝制成的盖子或间隔件，将它们放置成与电池单元的表面接触以便将热量导出电池单元。例如文献US 2012/0009455展示了这种技术，该文献描述了一种使用多个电池单元的电池模块，这些电池单元是通过具有“L-形”轮廓的间隔件来分离开的。因此，在电池单元的与间隔件接触的表面上发生热交换，即，间隔件的较长侧的方向。

本技术的一个缺点在于，在每个电池单元之间使用间隔件显著增加了车辆的电池的体积和质量。此外，其还导致相对高的实施成本，这是不尽人意的。

这一技术的另一个缺点是，从每个电池单元到相邻间隔件的热传递将会是受刚性壳体与电池单元之间的接触制约的，这不是最佳的，因为此接触的质量难于控制(其取决于制造、操作等条件)。出于此原因，不完美的接触以及因此受限制的接触表面相对显著地减少了热交换、以及因此电池单元的冷却，这是不尽人意的。

本技术的又另一个缺点是冷却不是最佳的。这是因为电池单元的内部结构是由一堆通过浸以电解质的分隔件分离开的负电极和正电极构成。因此，朝着电池单元的表面的热导率将会受到各种材料(例如，由热导率小于1瓦每米每开氏度的聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯)制成的分隔件、由热导率大于100瓦每米每开氏度的铝或铜制成的电极)的热导率的限制，并且受到这些不同电极和/或分隔件之间的界面处的热阻的限制。

用用于在电池单元的表面处循环空气的装置的冷却技术也是已知的。然而，这种冷却技术的缺点在于，它使用了具有大尺寸并且成本相对高的装置，这也是不尽人意的。此外，这种技术的维护成本也证明是相对高的。

发明内容

本发明的目的具体是克服现有技术的缺点中的至少一些缺点。

更确切地，本发明的至少一个实施例的目的是提供一种电化学电池单元，针对该电池单元，改进了电极的边缘与壳体之间的接触表面以便通过去除壳体与电极之间的整个接触区上的热量来优化该电化学电池单元的冷却。

至少一个实施例的另一个目的是减小这种电化学电池单元的尺寸以便方便用于所有可能类型的车辆中，或者其可以用于大多数可想到的情况。

本发明的实施例的另一个目的是提供一种实施起来简单并且经济的解决方案。

这些目的以及在下文中将变得明显的其他目的的实现是借助于一种用于存储电力的电化学电池单元，该电化学电池单元包括一个壳体，在该壳体内安排了以下各项：

-连接到一个正端子上的至少两个正电极，

-连接到一个负端子上的至少两个负电极，

所述至少两个正电极和至少两个负电极交替地堆叠在该壳体中，并且在所述正电极和负电极中的每个正电极与负电极之间放置了至少一个分隔件。

根据本发明，该电化学电池单元此外包括被安排成与这些正电极和负电极以及该壳体相接触的至少一个接触元件。本接触元件使得可以优化壳体与这些正电极和负电极之间的接触，并且因此增加每个电极的边缘和分隔件的边缘与壳体之间的热交换。因此，促进了与电池单元外的热交换，与现有技术相比较，这改进了冷却。

因此，本发明提供了一种新颖和发明性方法，该方法使得可以优化这些电极与壳体之间的接触表面并且因此通过去除壳体与电极之间的整个接触区上的、并且更具体地在边缘处的热量来改进电化学电池单元的冷却。确切地，当这些电极是堆叠的时，当热交换是通过电池单元的边缘而不是在表面处发生时，这就方便了热交换。当热交换在电池单元的表面发生时，热交换受到电极的热导率和分隔件的热导率的限制。本发明通过允许经由电极的边缘和分隔件的边缘进行最优热交换而使得可以克服这些限制。