用于电化学电池单元的壳体制造技术

本发明专利技术涉及一种电化学电池单元（10），其具有电极堆（12）、与该电极堆（12）相连的至少一个电流导体（16、18）和至少部分地包围该电极堆（12）的壳体（14），其中至少一个电流导体（16、18）至少部分地从壳体（14）延伸出来。至少一个加热设备（22、23）被集成到电化学电池单元（10）的壳体（14）中，所述加热设备具有至少一个优选为平面的加热区（27），其延伸以至少覆盖壳体（14）的子区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于电化学电池单元的壳体描述本专利技术涉及用于电化学电池单元的壳体，具有该壳体的电化学电池单元，以及具有至少一个该电化学电池单元的电化学能量存储器。电化学存储设备已知为电池(初级存储器)和蓄电池(二级存储器)，其由一个或多个存储单元构成，通过在其中施加充电电流，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将电能转换成化学能并因此被存储，并通过在其上连接电负荷，将化学能在电化学放电反应中转换成电能。其中，初级存储器通常只充电一次，并在其放电之后被处理掉，而二级存储器容许多次(从数百次到超过10000次)的充电和放电周期。在本文中，应该指出的是，特别是在交通工具领域，蓄电池也被称为电池。在本专利技术中，关于锂离子电池，其被描述为用于驱动交通工具。但是要指出的是，本专利技术可以不依赖于化学和电化学电池单元和电池的类型，以及也不依赖于所提供的驱动来应用。从现有技术已知了一种电化学电池单元，其具有至少部分地由壳体包封的电极堆。壳体应一方面防止化学品从电极堆逸出到环境中，并且另一方面保护电池单元的组件不与周围环境发生不希望的相互作用，例如，防水或防水蒸汽。此外已知的是，电化学能量存储器的效率、充电容量、功率输出和寿命取决于其操作温度。因此，在电能到化学 能(或相反在化学能到电能)的转换期间，发生不可逆的(不可逆转)化学反应，这导致了能量存储器的老化。随着电化学能量存储器的单元内部的温度的升高，因此除了更快的能量转换，还加速了能量存储器的老化。如果单元中的温度升得过高，甚至存在能量存储器被破坏的危险。为此，已知有各种措施来实现电化学能量存储器的冷却。另一方面，许多电化学能量存储器首先在低的操作温度以上是有效的和可靠的。这种低的操作温度特别依赖于能量存储器和其单元的结构和工作原理。因此，可期望根据目的、应用和该能量存储器的环境温度的希望值通过供热来提高其温度。正如在图5A中示例性示出的，在低温T下，电化学电池的内部电阻Ri急剧增加。这导致的结果是，如在图5B中示例性示出的，在低温T下的单元的功率损耗Pv急剧增加，以及在相应的低的温度下的单元的效率W降低。本专利技术的目的在于，实现一种可向其提供热量的、被改进的电化学能量存储器。根据本专利技术，这将通过独立权利要求的指导来实现。本专利技术的优选的改进方案是从属权利要求的主题。根据本专利技术，提出了一种用于电化学电池的壳体，其中集成有至少一个加热设备。该至少一个加热设备具有至少一个优选为平面的加热区，其至少在壳体的部分区域上延伸。根据本专利技术，还提出了一种电化学电池单元，其具有电极堆；与电极堆相连的至少一个电流导体；和至少部分地包围电极堆的、根据本专利技术的壳体，其中所述至少一个电流导体至少部分地从壳体中延伸出来。根据本专利技术，还提出了一种电化学能量存储器，其具有外罩和至少一个设在外罩内的、根据本专利技术的电化学电池单元。根据本专利技术，至少一个加热设备被集成到电化学能量存储器的电化学电池单元的壳体中。以这种方式，加热设备被设置为非常接近要被控制温度的单元或其被控制温度的组件，以使得由加热设备产生的热量可以尽可能无损耗地输送到所述单元或其组件。由此可以实现高效率的加热设备。如果可能，通过将加热设备集成到单元的壳体中，可以实现在单元中的均匀的温度分布。借助于至少一个集成到壳体中的加热设备，电化学能量存储器本身可以在低的环境温度下，以最佳的操作温度操作，并由此高效率地操作。通过将至少 一个加热设备集成到电化学电池单元的壳体中，能够进一步实现单元的紧凑的结构。此外，在有利地情况下，可以免除在电化学电池单元的制造后单独安装加热设备。“电化学能量存储器”被理解为是指上述任何类型的能量存储器，从其可以提取电能，其中，在能量存储器的内部发生电化学反应。该术语包括所有类型的能量存储器，特别是初级电池和二级电池。电化学能量存储器具有至少一个电化学电池单元，优选为具有多个电化学电池单元。为了存储更大量的电荷，多个电化学电池单元可以并联连接，或为了实现所需的操作电压可以串联连接，或构建为并联和串联连接的组合。“电化学电池单元”或“电化学能量存储单元”被理解为用于输出电能的目的的设备，其中能量以化学形式被存储。在可充电的二级电池的情况下，单元也被构建为吸收电能，将其转换成化学能并储存。电化学电池单元的形态(即特别是尺寸和几何形状)，可以取决于可用空间而被选择。优选的是，电化学电池单元基本上被构建为棱柱型或圆柱形。关于“电极堆”应被理解为是指至少两个电极和在其之间设置的电解质。电解质可部分地由隔离物所容纳。然后，隔离物分隔电极。优选的是，电极堆具有多层的电极和隔离物，其中相同极性的电极每个都优选地彼此电连接，特别是并联连接。电极被构建为例如是板状的或箔状的，并且被优选地设置为基本上彼此平行(棱柱型能量存储单元)。电极堆也可是卷绕的，并具有基本上为圆柱形的形状(圆柱型能量存储单元)。术语“电极堆”还应该包括这种电极卷。电极堆可以具有也以离子形式的锂或其它碱金属。本专利技术相关的“电流导体”被理解为电化学电池单元的导电的结构元件，其用于将电能传送进单元内或将电能从单元传出。电化学电池单元通常具有两种类型的电流导体，这些电流导体每个都和单元内的两个电极或电极组中的一个一阳电极或阴电极一导电相连。换句话说，单元的电极堆中的每个电极都具有一些电流导体，或电极堆的相同极性的电极与共同的电流导体相连接。电流导体的形状适合于电化学电池单元或其电极堆的形状。术语“壳体”应包括任何类型的设备，其适用于防止化学品从电极堆泄露到环境中，以保护电极堆的组件免于外部影响而损坏。壳体可以由一个或多个模制零件构建和/或被构件成箔状。此外，壳体可以单层地或多层地构建。此外，壳体可以由基本上是刚性的材料制成，或由弹性材料制成。为了改善从集成的加热设备到电化学电池单元内部的热供给，壳体至少在其面向单元内部的侧面优选地配置为是导热的。此外，壳体优选地由气密且电绝缘的材料或层状复合材料所构成。壳体优选为尽可能没有间隙或气缝地包围电极堆，以实现的电化学电池单元的壳体和内部之间的良好的热传导。术语“加热区”应描述为加热设备的一部分，其中实现单元内部中的加热功能和热供给。对此，术语“平面的”加热区被理解为在两个空间方向上具有显著的延伸，并因此具有闻效热传递表面的加热区。根据本专利技术，“至少一个加热设备”应被集成到电化学电池单元的壳体中。这意味着，优选一个、两个、三个、四个或更多的加热设备被集成到壳体中。在具有两个主侧面或主表面的、基本上棱柱形单元的情况下，优选的是，加热设备被集成到壳体的主侧面中或每个加热设备被集成到壳体的两个主侧面中的一个中。同样优选的是，两个加热设备被集成到壳体的两个主侧面中的一个中或两个主侧面中。在本文中，术语“集成”应意味着壳体组件中的加热设备组件的任何形式的组合。优选地，壳体内的加热设备的集成导致了预制组件，其在电化学电池单元的制造中可以作为单个组件来处理。集成将特别借助适当的制造方法根据壳体的材料来实现。在至少一个加热设备和壳体之间的连接优选为材料决定的、力量配合的和/或形状配合的。其中通过集成，将优选地实现将加热设备基本上完全包封在壳体的材料内部。同样优选的是，将加热设备部分地包封在壳体的材料内，并同时至少部分地将加热设备释放到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.12 DE 102010034081.21.一种用于电化学电池单元(10)的壳体(14)，其特征在于， 在所述壳体(14)中集成有至少一个加热设备(22、23)，所述壳体(14)具有至少一个优选为平面的加热区(27)，所述加热区(27)延伸以至少覆盖所述壳体(14)的部分区域。2.如权利要求1所述的壳体，其特征在于， 所述至少一个加热设备(22、23)的至少一个加热区(27)具有与所述壳体(14)的几何形状及尺寸匹配的几何形状和/或尺寸。3.如前述权利要求中至少一项所述的壳体，其特征在于， 所述加热设备(22、23 )具有电加热设备。4.如前述权利要求中至少一项所述的壳体，其特征在于， 所述加热设备(22、23)具有至少一个加热区(27)，所述加热设备的所述至少一个加热区(27)基本上在所述壳体(14)中的平面内延伸。5.如权利要求4所述的壳体，其特征在于， 所述加热设备(22、23)具有至少一个供给接口(24)，其中所述至少一个供给接口(24)基本上设置在所述加热设备(22、23)的所述加热区(27)的平面内。6.一种电化学电池单元，其具有电极堆(12)、与所述电极堆(12)相连的至少一个电流导体(16、18)和至少部分地包围所述电极堆(12)的壳体(14)，其中所述至少一个电流导体(16、18)至少部分地从所述壳体(14)延伸出来，其特征在于， 所述壳体(14)根据权利要求1到5中的至少一项形成。7.如权利要求6所述的电化学电池单元，其特征在于， 所述壳体(14)具有至少一个主表面，以及所述壳体(14)的至少一个加热设备(22、23)的加热区(27)延伸以基本上覆盖整个所述主表面。8.一种电化学能量存储器，其具有外罩(28)和至...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯蒂安·赞恩，
申请(专利权)人：锂电池科技有限公司，
类型：
国别省市：