储能装置制造方法

储能装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种储能装置，其具有多个存储单电池、用于将存储单电池相互夹紧的夹紧装置，以及用于对存储单电池或对由存储单电池构成的单电池组进行温度控制的温度控制装置。所述夹紧装置被设计和布置成温度控制装置的功能组件。对根据本发明的储能装置中所用的存储单电池和导热元件也进行了描述。
【专利说明】储能装置
[0001]具有优先权的申请DElO 2011 013 618的全部内容在此通过引用的方式并入本申请。
[0002]本发明涉及一种储能装置，其具有多个存储单电池、用于将所述存储单电池夹紧 的夹紧装置以及温度控制装置，该温度控制装置用于对存储单电池或由该存储单电池所构 成的单电池组进行温度控制。
[0003]众所周知，在机动车、特别是具有混合动力驱动装置的机动车或电动车辆中使用 的电池具有多个电串联/并联的单电池，例如锂离子单电池。
[0004]为了将产生的废热导走，这些单电池得经常冷却。已知的冷却方法是通过冷却剂 循环系统进行间接冷却，或者是借助被预冷却的空气(将这些被预冷却的空气在单电池之 间进行引导)来进行直接冷却。在通过冷却剂循环系统进行冷却时，可在电池的单电池块 上安装了有冷却剂流经的金属散热板，所述散热板通常安装在单电池下面。将废热从单电 池引导至散热板例如是通过单个导热元件(比如导热棒或导热板)；或者是通过单电池的被 相应增厚的单电池壳体壁。单电池的单电池壳体一般是金属结构，其上有电压。为防止短 路，要用电绝缘体(例如导热箔、成型体、铸模材料或涂覆在散热板上的涂层或薄膜)将散热 板和单电池壳体隔离。所述冷却剂循环系统也可用于电池加热(例如冷启动时加热)。
[0005]已知各种此类的电池。例如从DElO 2008 059 966A1和DElO 2008010 828A1中 已知一些电池，其单电池构成所谓的扁平单电池，该扁平单电池形成为基本上呈六面体的 形状，并且一个接一个堆栈式地排列在散热板上。在这种情况下，所述单电池通过夹紧装置 (例如单独的夹紧板和/或紧固带)彼此夹紧，并被压到散热板上。
[0006]从W02010/081704A2已知一种电池，其借助两个压力框架和几个拉紧杆将多个单 电池以类似咖啡袋的方式固定在框架元件间。从该文件中还已知的是，在电池块中顺序连 接的单电池之间还置入了弹性元件。
[0007]本发明的任务在于改进根据现有技术的电池结构。
[0008]根据独立权利要求所述的技术特征可实现此目的。从属权利要求中的对象构成了 本发明有利的改进方案。
[0009]如本发明一方面所述，提出了一种储能装置，该储能装置具有多个存储单电池、将 所述储能单电池夹紧的夹紧装置，以及温度控制装置，所述温度控制装置用于对存储单电 池或由所述存储单电池构成的单电池组进行温度控制，其中，夹紧装置被设计和布置成温 度控制装置的功能组件。
[0010]储能装置在本发明中被理解为这样一种设备，该设备还能够(在必要时利用电化 学过程)吸收电能，存储电能，并将电能重新释放出来。存储单电池在本发明的范畴中被理 解为储能装置的自身封闭的功能单位，其本身也能够(同样在必要时利用电化学过程)吸收 电能，存储电能，并将电能重新释放出来。存储单电池例如可以是但不只是伽伐尼初级电池 或次级电池(在本申请的框架中初级电池或次级电池不作区分统称电池的单电池，由单电 池所构成的储能装置称为电池)，燃料电池，高性能电容器(如超级电容等)或其它类型的储 能单电池。特别地，构成为电池单元的存储单电池例如就具有活性区域或活性部分(电化学转换和存储过程在该活性区域或活性部分中进行)、用于隔离活性部分和周围环境的壳体以及至少两个电流导体(这些电流导体被用作存储单电池的电极)。活性部分例如具有一电极排列，该电极排列优选地构成为具有汇流箔、活性层以及分隔物层的堆栈或绕组。活性层和分隔物层至少可部分地设置作为单独的箔剪裁(Folienzuschnitte)或作为汇流箔的涂层。电流导体与汇流箔电连接或由汇流箔构成。
[0011]存储单电池也可以是一种不吸收和释放电能而是吸收和释放热能、势能、动能或其它类型的能源的单电池，或者是一种吸收一种形式的能源而以另外一种能源形式将其释放，而其中存储又是以另一种形式的能源实现的单电池。
[0012]夹紧在本发明的范畴中被理解为通过夹持力固定在预定位置，特别是固定在彼此之间的相对位置。夹紧时也可以但不仅限于使用弹力和摩擦力。另外，夹紧不排除以形状配合的方式固定位置；夹紧可以但不是一定限于防止散架。
[0013]温度控制在本发明中被理解为导入或导出热，特别是导出热。温度控制可以通过被动冷却(例如通过在热辐射面处的热辐射)、或通过主动冷却(例如通过在换热面处的强制对流)、或通过与循环的热载体(例如水、油等等)在换热器中进行的换热来实现冷却。在这种情况下，可安装控制或调节装置，以便使温度保持在预定的许可范围内。
[0014]如果夹紧装置被设计和布置成温度控制装置的功能组件，则该夹紧装置也能实现与调节存储单电池或单电池组温度相关的功能。这些功能例如但不只是包括将热导出和导入存储单电池、通过热辐射面散热、将热导出和导入传载体、将热导出和导入热源或散热器 (Warinesenke)和/或类似功能。
[0015]因此夹紧装置优选以导热材料构成。在本发明的范畴中，导热被理解为，只要材料具有导热能力，在技术上可当作热导体使用即认为该材料导热。其下限可选择在大约 10-20W HT1IT1的范围内，这相当于高合金钢以及一些具有良好导热填充材料的合成材料 (最好是纤维增强合成材料)的导热能力。优选地，导热能力选择在至少为40-50W HT1ITi 的范围内，这相当于弹簧钢(例如55Cr3)的导热能力。导热能力最好是100以上或几百W JiT1K' 例如但不仅限于硅(148W Hr1IT1)或铝(221-237W Hr1IT1 或铜(240-400W mH/银 (大约430W Hr1IT1)都可视为合适的导热材料。碳纳米管，其导热能力大约为6000W m^r1, 从导热能力这方面来看应该是目前可实现的最佳导热材料；但鉴于成本、可加工性和其它技术适用性，碳纳米管和其它特殊物质的使用还需慎重考虑。在此背景下，用导热材料构成在本发明的范畴中要被这样理解，即夹紧装置或该夹紧装置的元件要么基本上由该材料组成，要么由于坚固性、电气绝缘、耐温性或其它性能或使用目的之类的原因能够仅具有由该材料构成的芯、涂层/膜、外罩等。通过适当的材料组合，可设定想要的特性。与上述材料相同的材料，或其它好的热导体(例如陶瓷或金刚石)也可考虑作为导热合成材料的填充材料。(所有关于在温度为20°C条件下的导热能力的说明参照Springer`出版社2000年出版的《Hiltte 工程技术基础》(Hiitte, Die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften), 第31版；弗劳恩霍夫集成系统和元器件技术研究所(Fraunhofer USB) 2008年7月15日公布的Engelkraut等人编著的《冷却用导热合成材料》(WSrmelejtf3.hige Kunststoffe
fur Entwarmungsaufgaben);德国特种钢材制造商 Deutsche Edelstahlwerke 公司的数
据表1.7176 ;以及，维基百科上的“导热能力”一文(2011年2月22日); 申请人:根据需要进行了取舍以及范围概述)。
[0016]储能装置还优选设置成，使得夹紧装置至少要部分地，优选平面地，紧靠存储单电 池的换热面。存储单电池的换热面在本发明的范畴中被理解为存储单电池的一表面，该表 面能释放存储单电池内部产生的热且必要时(例如在冷的状态下)也可吸收热用以输出到 存储单电池内部。会很有益处的是，如果还设计和布置有位于换热面上的、用以将单电池的 活性区域中产生的热进一步传递给换热面的组件。夹紧装置紧靠换热面确保了良好的热耦 合。必要的话，可通过放置导热元件来实现热耦合，该导热元件也能完成电气绝缘或类似的 任务。
[0017]特别优选地，储能装置设置成，使得存储单电池具有棱形的、特别是扁平的形状且 换热面设置在存储单电池的周围侧面，特别是窄侧面中的至少一个上。扁平的棱形形状在 本发明的范畴中被理解为，一种在被定义为厚度方向的空间方向上的延伸明显小于在其它 空间方向上的延伸并因此具有相对较大平面延伸的两个扁平侧面与窄边界，特别是至少四 个周围侧面或窄侧面明显不同的形状。扁平的、棱形的存储单电池可特别好地堆叠成单电 池组，特别是紧凑型的单电池块，其具有好的空间利用能力且其接触方式多样，例如通过扁 平侧面、通过窄侧面、通过突出的导体带(也称为电流导体)等方式接触。对于堆叠成栈的棱 形单电池，周围侧面露在外面，因此其适合用作换热面。要确定的是，本发明也适用于不是 特别平的，而例如但不只是立方体形状的存储单电池，同样也适用于非棱形的，而例如但不 只是圆柱形的存储单电池。
[0018]储能装置还优选地设置成，使得其具有导热元件，该导热元件由导热材料构成并 且至少部分地，优选平面地，紧靠存储单电池的换热面，其中夹紧装置至少要紧靠导热元件 的裸露面。导热元件在本发明的范畴中被理解为一种元件，该元件能够将热导入和导出存 储单电池，尤其是能将热从储能装置内的存储单电池之间的空间导出到所述存储单电池之 间的空间以外，以及将热从存储单电池之间的空间以外导入到储能装置内的所述存储单电 池之间的空间。导热元件例如可以是但不只是由导热材料制成的薄板或成型体，其位于存 储单电池之间。在这种情况下，导热元件的裸露面在本发明的范畴中被理解为一个表面，该 表面可从存储单电池构成的单电池组外部进入，例如在其裸露边侧处凸起并在此处，例如 但不一定成直角弯曲，以便紧靠存储单电池的侧边。还优选的是，存储单电池具有棱形的、 尤其是扁平的形状；这样换热面就可优选设置在存储单电池的平侧面，并且导热元件的裸 露面优选设置在存储单电池的周围侧面区域中，特别是窄侧面区域中。如果存储单电池的 平侧面构成存储单电池的电极，那么导热元件也可用导电材料构成且另外还可当作在相邻 存储单电池之间的或在存储单电池与储能装置的极连接设备之间的电接触元件。若要特别 防止电接触，导热元件也可选择性地具有电绝缘特性。
[0019]在本发明的一个优选方式中，在两存储单电池之间和/或在存储单电池和另外一 个组件之间设置至少一个至少部分柔韧的、尤其是弹性柔韧的阻尼器，该阻尼器能导热，且 是存储单电池的一部分或是导热元件的一部分，或被安装在存储单电池或导热元件的表面 上，或被置于存储单电池和导热元件间。阻尼器在本发明的范畴中特别被理解为一种组件， 该组件能阻尼在存储单电池之间的相对运动，视情况而定也能阻尼在存储单电池与其它组 件之间的相对运动。传统阻尼器一般由所具有的导热能力极低(例如PU泡沫、泡沫橡胶、瓦 楞纸板等等)的材料构成，但根据本发明在本优选设计方案中的阻尼器被设计为能导热。这里所说的是技术上可用的且可结构性设计的导热能力，而不是说隔热材料所固有的、最小 的和物理上不可避免的余热传导性。
[0020]在本发明的一个优选设计方案中，夹紧装置至少具有一根紧固带，该紧固带由导 热材料构成且优选至少逐段自身有弹性地、特别是波浪式起伏的弹簧状地构成，其中优选 设置多根紧固带，这些紧固带中的至少一根紧固带覆盖在至少一根其他的紧固带上。紧固 带在本发明的范畴中被理解为长形的、特别是扁平的、带状的组件，该组件也可用于，将顺 序排列的存储单电池相对于彼此夹紧，尤其是以缠绕式地夹紧。在这种情况下，可设置锁栓 机构、夹紧机构等，以便能够在受到应力的条件下进行装配。借助固有的弹性结构也可实现 的是，在单电池块上施加均匀的夹紧力。紧固带的弹性伸长可这样设置，即在受到预应力 的情况下进行装配时紧固带的尺寸比单电池组大且能绕过(gestreift)单电池块,而当预 应力减少时，紧固带紧紧环绕单电池块。因此，紧固带可逐段地例如波浪式起伏的弹簧状地 (wellenfederformig)构成。特别有利的是，波浪式起伏的弹簧状地构成的段具有平面部
分，该平面部分在受到应力的情况下可大面积地与存储单电池、导热元件等的换热面接触。
[0021]在本发明的另一优选设计方案中，夹紧装置具有多个拉紧杆，这些拉紧杆由导热 材料构成。拉紧杆在本发明的范畴中被理解为被长形地构成的、特别是超过单电池栈总长 的棒状物，该拉紧杆通过像板或法兰这样的压力元件(其中压力元件在存储单电池的堆叠 方向上分别向外部的存储单电池施压)来将单电池块夹紧。通常会设置多个(例如四个，六 个，八个或更多个)拉紧杆。所述拉紧杆例如在一端有头且在另一端有螺纹或在两端都有螺 纹，以便能通过借助于螺母的旋入或旋紧所导致的拉动来实现可靠的夹紧。对存储单电池 进行相应的成形时，使用拉紧杆也是有优点的，即在夹紧前用相对简单的方式将存储单电 池穿在(gefadelt)拉紧杆上，这也能简化安装。拉紧杆例如可穿过框架式扁平单电池的框 架元件上对应的凹槽并吸收这里的热。
[0022]在一个进一步优选的实施方式中，夹紧装置具有固定件和夹持件，其中固定件与 存储单电池交替排列，以便将存储单电池固定在固定件之间，并且其中夹持件将固定件和 存储单电池夹紧，其中固定件至少要部分地与存储单电池的换热面热耦合，并且其中夹持 件要至少部分地紧靠固定件的换热面。在这种情况下非常有利的是，固定件至少在与存储 单电池接触的接触面以及与夹持件接触的接触面之间由导热材料构成。用这种方式也可 将固定件和存储单电池有效地夹紧构成电池块。例如但不仅限于在紧固带被设置为夹持件 时，固定件的换热面可以是固定件的外表面，特别是其边缘面。夹持件(例如但不只是拉紧 杆)也可以通过管道(例如孔)引入固定件内；在这种情况下，固定件的换热面可由管道的内 表面构成。存储单电池的换热面可由存储单电池的平面或边缘面构成，也可以由电流导体 构成，或在电流导体通道区处由存储单电池的壳体构成。
[0023]储能装置还优选设计成使得夹紧装置至少部分地，特别是通过大面积地接触，与 换热器设备的一些部分热耦合，其中换热器设备最好连到热载体循环系统上，并且其中该 热载体循环系统优选是可控制或可调节的。夹紧装置可用这种方式将从存储单电池吸收的 热传递给换热器，并在那里将热释放给热载体(例如但不只是水或油)。被加热的热载体可 经热载体循环系统循环并将吸收的热在其它地方重新释放出来，例如将热释放给空气冷却 器或类似物。
[0024]特别优选的是，换热器设备至少部分地紧挨着存储单电池的换热面，其中存储单电池具有扁平的棱形形状且换热面设置在存储单电池的至少两个、优选为相对的窄侧面 上。这样一来，存储单电池一方面可以通过直接接触将热释放给换热器，而另一方面可将在 未与换热器接触处的热释放给夹紧装置。夹紧装置最好既能将单电池夹到一起又能将单电 池与换热器夹到一起。
[0025]根据本发明的另一方面，提出一种储能单电池，该储能单电池具有活性区域和包 围该活性区域的壳体以及导热件，其中导热件被设计和布置成，用来将在储能单电池工作 时至少一个较热的储能单电池表面上的热传导到在储能单电池工作时至少两个较冷的储 能单电池表面上。如果将多个此类储能单电池组装到一块，则有可能的是，在两个较冷的表 面上通过直接接触将热释放给夹紧装置(比如紧固带)，或在一侧释放给紧固带而在另一侧 释放给换热器。因此，此类储能单电池特别适合用于储能装置，正如此前所述。此外对于此 类储能单电池而言，该储能单电池上的热分布无需明显冷却也可得以均衡。
[0026]在一优选实施方式中，储能单电池具有棱形的、电绝缘的框架部分以及两个扁平 的、导电的侧部，其中框架部分和侧部构成壳体，其中活性部分的导电凸起连接到这些侧部 中的每一个，使得这些侧部构成储能单电池的电极，这些电极通过框架部分彼此电绝缘，其 中框架部分的至少两个、优选为相对的窄侧面至少部分地被所述侧部中的至少一个的弯曲 部分所覆盖。
[0027]根据本发明的另一方面，提出了一种导热元件，该导热元件具有薄壁结构，特别用 于容纳储能单电池，其中薄壁结构优选扁平的六面体形状，并且其中薄壁结构至少具有一 个扁平侧面和两个与该扁平侧面毗邻的窄侧面。如果储能单电池，特别是扁平单电池，例如 但不只是框架式扁平单电池，要容纳在所述导热元件中，那么薄壁结构的导热元件中的至 少一个扁平侧面能吸收与扁平侧面毗邻的单电池活性区域处的热并将热引导到至少两个 窄侧面上。如果将多个具有此类导热元件的储能单电池组装到一块，则有可能的是，在窄侧 面处通过直接接触将热释放给夹紧装置(比如紧固带)，或在一侧释放给紧固带而在另一侧 释放给换热器。因此，此类导热元件特别适合用于储能装置，正如此前所述。如果储能单电 池的扁平侧面构成电极，则有好处的是，导热元件由导体材料组成，其中通过采取适当的措 施可避免在储能单电池相对的两极之间发生短路。
[0028]在一优选实施方式中，至少一个窄侧面可通过在容纳了储能单电池之后将与扁平 侧面毗邻的连接板弄弯而得到，其中优选生成一种至少基本上整个包围储能单电池的结 构。
[0029]特别地，提出了在交通工具中使用的根据本发明的储能装置，根据本发明的储能 单电池以及根据本发明的导热元件，其中交通工具特别是混合动力交通工具或电动交通工具。
[0030]本发明前述的和其他的特征、目的和优点在下面的描述中能更清楚地看到，下面 会参照附图进行描述。
[0031]在附图中示出了:
[0032]图1为由多个框架式扁平单电池所组成的被弹性夹紧的单电池块的剖面示意图；
[0033]图2为电池的剖面示意图，该电池具有构成框架式扁平单电池的单电池，并且其 中在环绕单电池块的夹紧装置与单电池块之间插入了弹性元件；
[0034]图3为具有由多个框架式扁平单电池组成的且被夹紧的单电池块的电池的空间示意图；
[0035]图4是以空间示意图示出的图3中的电池的分解示意图；
[0036]图5为具有由多个框架式扁平单电池组成的且在三个空间方向上被夹紧的单电 池块的电池空间示意图；
[0037]图6是以空间示意图示出的框架式扁平单电池的分解示意图；
[0038]图7为根据图6所示的组装到一起的单电池的横截面示意图；
[0039]图8是以空间示意图示出的类似的框架式扁平单电池的分解示意图；
[0040]图9是以空间示意图示出的另一电池的分解示意图；
[0041]图10为根据图9所示的电池在组装到一起的状态下的空间示意图；
[0042]图11为框架式扁平单电池和导热元件的空间示意图；
[0043]图12为类似的导热元件的空间示意图；
[0044]图13为另一种导热兀件的空间不意图；
[0045]图14为根据图13所示的导热元件与电池单元的空间示意图；
[0046]图15为根据图14的、具有多个电池单元和导热元件的电池的空间示意图，其中导 热元件用底板和端侧的散热板夹紧；
[0047]图16为具有多个袋状单电池的电池，其中在框架元件之间袋状单电池用拉紧杆 夹紧；
[0048]图17为具有多排圆柱形电池单元的电池的示意性俯视图，其中电池单元用固定 带夹紧到电池壳体壁上；
[0049]图18为具有多排圆柱形电池单元的电池的示意性俯视图，其中电池单元用固定 带夹紧到电池壳体壁之间；
[0050]图19为具有弹性元件的袋状单电池的空间示意图；
[0051]图20为具有弹性层的导热元件的横截面示意图。
[0052]应当指出，附图中的视图是示意性的且基本上仅限于再现一些便于理解本发明的 特征。还要指出的是，图中所示尺寸和大小比例主要是为了描述清楚，并且除非在说明书中 另有说明，否则不必被理解为是限制性的。
[0053]图1所示为具有多个构成单电池组的伽伐尼单电池2的电池I的(部分)剖面示意 图，其为本发明的一个实施例。单电池2在图1中未以剖面示出。
[0054]伽伐尼单电池2为具有活性区域的次级电池(充电电池)，其含有锂。像锂离子单 电池等这类已知的伽伐尼单电池在结构方面基本上是公知的。在本申请的框架中，为了简 单起见将伽伐尼单电池2称为单电池2。在本实施例中，单电池2构成所谓的框架式扁平单 电池，其具有窄的、一般为六面体形状的壳体。单电池2面平行地顺次排列并可根据用途被 彼此电并联和/或电串联。
[0055]在单电池2下面设置了用于控制单电池2的温度的散热板3。散热板3在其内部 有在一个图中被剖开的多个冷却通道3.3，冷却剂流经其中。在散热板3和单电池2的底面 之间设置了电绝缘材料构成的导热箔4，该导热箔将散热板3和单电池2隔离开来。在单电 池2上方设置了由导热能力良好的、由电绝缘材料(例如含导热掺杂物的增强合成材料)所 构成的压板5。可选地，压板5也可以由例如钢、铝等的金属制成，然后再在单电池2的上窄 侧面区域设置一个电绝缘涂层或类似导热箔4那样的电绝缘中间层。[0056]在单电池组前端是前极板6，并且在单电池组后端设置后极板7。极板6和极板7 分别构成电池I的电极且分别具有延伸超出压板5的、凸起形式的延长部分(参阅下面进一 步详述的图3中的6.1,7.1，)，它们分别构成电池I的极接触部。
[0057]此外，极板6和7分别有2个固定凸缘(参阅图3中6.2,7.2)，这两个固定凸缘平 行于压板5由相应的极板6、7弯曲形成并与压板5接触。压板5、单电池2和散热板3通 过两个夹持件8 (图1中只示出I个)压在一起，该夹持件被分别引导环绕压板5，极板6、7 和散热板3。在本实施例中，夹持件8构成为本身有弹性的紧固带8，其中固有弹性基本上 由弹性区8.1来设定。弹性区8.1通过紧固带8的波浪式起伏的形状来实现。在这种情况 下，弹性区8.1优选在以下位置构成，即在该位置紧固带8没有经过的极板6、7或散热板3 的边缘处，特别是电池I的上侧面和下侧面。其波浪式起伏的形状至少在散热板3和压板5 上的波谷支撑区域中至少部分地具有至少基本上平面的部分，以便获得大的接触面。在轴 向上通过前极板6和后极板7可实现将力弓I入单电池块I。在与之垂直的方向上，所述力经 散热板3在下方引导并经压板5在上方引导。此外，为防止短路，极板6、7至少在紧靠紧固 带8的位置处设有电绝缘涂层或类似导热箔4的电绝缘中间层。(尽管在附图中未详细示 出，但在极板6、7区域中，紧固带也具有弹性部分。)
[0058]紧固带8由好的热导体例如弹簧钢制成，且在弹性区8.1的波谷区域中与压板5 和散热板3导热接触。
[0059]至少在极板区域中要设置紧固带8的电绝缘涂层或绝缘中间层。在一种实施形式 变体中，紧固带可以用非导体材料制成，例如由导热的合成材料(其优选地具有强化玻璃纤 维、强化凯夫拉纤维或强化金属，以及具有导热填充材料)制成。在这种情况下，有可能不需 要额外的绝缘物。
[0060]由于紧固带8和压板5具有导热能力并且压板5与单电池上侧部分以及紧固带8 导热接触，所以一方面可以在电池上部区域中在单电池2之间实现热补偿，还可实现将热 从上侧输送到位于下侧的散热板3。
[0061]在图2中，以和图1相对应的视图示出了根据本发明的另一实施例，其中在环绕单 电池块的紧固带8和单电池块之间设置了导热元件8.20,8.21,8.22。
[0062]根据图2所示，在紧固带8和散热板3之间设置了下部导热元件8.20，在紧固 带8和压板5之间设置了上部导热元件8.21，以及在紧固带8和极板6、7之间设置了 端侧导热元件8.22。刚性的金属块，例如铝块，可用作导热元件8.20,8.21,8.22。紧固 带环绕单电池块并保证在轴方向上和在垂直轴方向上的压力相同。利用压接闭锁装置 (Crimpverschluss) 8.3可闭锁紧固带；以此保证安全地夹紧电池I。
[0063]在一实施方式变体中，导热元件8.20,8.21,8.22可具有弹性且例如可设置成波 浪式起伏的弹簧片、填充有金属屑的垫、掺杂金属泡沫垫或具有导热凝胶的垫等。
[0064]与图1中所示的实施例不同的是，紧固带8是直的，即没有弹性的波浪式起伏，且 完全附在导热元件8.20,8.21,8.22上。
[0065]图3和图4是图1或图2所示电池I的另一实施方式变体的空间示意图。在这种 情况下，图3还示出了电池I的组装到一起的状态，并且图4示出了电池I的分解图。
[0066]散热板3在其内部具有冷却通道(图1和图2中的3.3)，冷却剂可流经该冷却通 道，此外还具有两个冷却剂连接端口 3.1，用于冷却剂流入和流出。通过冷却剂连接端口3.1可将散热板3连接到未被示出的冷却剂循环系统，冷却剂吸收的废热可经此循环系统 从电池I导出。
[0067]在此实施方式变体中，夹紧装置是由两根金属紧固带8构成，这些紧固带具有电 绝缘的、但是导热的层。紧固带8具有夹紧区域8.4，该区域在所示实施例中构成波浪式起 伏的延伸区域。也可以用夹压方法来替代该延伸区域，以便夹紧紧固带并牢固地彼此连接 这些端部。在另一可选方案中，可设置夹紧柄闭锁装置(Knebelverschlilsse)、螺纹闭锁装 置(Schraubverschliisse)或同等类型的夹紧接扣。虽然在图上只能看到后极板7 —侧的 夹紧区域8.4，但在前极板6 —侧上也能够设置有此类夹紧区域。
[0068]紧固带8在凹进部5.1中经过压板5，在凹进部7.3中经过后极板7，在凹进部3.2 中经过散热板3，并且在未详细示出的凹进部中经过前极板6。
[0069]图5是根据图3所示的电池I的另一实施方式变体的空间示意图。
[0070]除了垂直的紧固带8之外，还提供另一条紧固带9，其水平环绕电池I。该紧固带 9经过在未详细示出的单电池2的横向窄侧面以及前后极板6、7中的凹进部，并在极板6、7 区域中覆盖紧固带8。在一个实施方式变体中，紧固带8可覆盖紧固带9。
[0071]在另一实施方式变体中，还能够在紧固带9和单电池2的横向窄侧面之间设置压 板(未详细不出)。
[0072]在所有实施方式变体中，如果夹持件导电的话，如前面所描述的那样，则要采取适 当的措施以防止该导电的夹持件与极板6、7电接触。
[0073]在一实施方式变体中，压板5至少部分地构成为由电绝缘的载体材料，优选是由 具有可选的强化玻璃纤维的合成材料所构成的电路板，并支撑用来监视和/或控制电池功 能以及导电线路的电子部件，这些电子部件都未被示出。此类电子部件例如可以是用于补 偿单电池的不同电荷水平的单电池电压监控元件和/或单电池电压补偿元件(其例如以微 型芯片的形式置于印刷电路板中)，抑或是用来监测单电池2温度的温度传感器。至少在紧 靠紧固带8或导热元件8.21的区域中，压板5具有良好的导热能力；所述区域也被称为导 热区。在这种情况下，压板5还优选地构造成使得产生热的电路元件和/或热敏的电路元 件可布置在导热区附近和/或与导热区导热接触。特别优选地，电路板自身具有良好的导 热能力并构成所述压板5。在另一实施方式变体中，压板5可完全由具有良好导热能力的材 料构成，其中在没有紧固带8或导热元件8.21紧靠的区域中设置如前所述的电路板。
[0074]图6示出了构成扁平单电池的伽伐尼单电池2的空间分解示意图，其为本发明的 又一个实施例。
[0075]根据图6所示，单电池2的单电池壳体(外壳)由两个单电池壳体侧壁2.1,2.2以 及一个位于这些侧壁之间的围绕边侧的单电池壳体框架2.3构成。单电池2的单电池壳体 侧壁2.1、2.2能导电并构成单电池2的电极P+、P-。单电池壳体框架2.3被电绝缘地实现， 使得不同极性的单电池壳体侧壁2.1,2.2彼此电绝缘。此外，单电池壳体框架2.3在上侧 处具有局部的材料加高部(Materialerh6hung) 2.31，其功能在图9和图10中会进一步详 细说明。
[0076]单电池2至少具有三个电压连接接触部Kl至K3。也就是说，构成极P-的单电池 壳体侧壁2.1具有至少两个电压连接接触部Kl、K2，这两个连接接触部在单电池内部彼此 电连接，优选并联连接。在这种情况下，第一个电压连接接触部Kl由单电池2的极P-构成并因此由单电池壳体侧壁2.1构成。第二个电压连接接触部K2被实现为测量连接部2.11， 该测量连接部在单电池壳体侧壁2.1的径向上从任意位置出伸出，作为凸起形式的延长部 分从单电池2上方伸出。
[0077]在本发明的此实施例中，具有凸起形式的测量连接部2.11的单电池壳体侧壁2.1 在下部区域中具有朝单电池壳体框架2.3方向弯曲90°的下边2.12，从而使得在使用图9 和图10中所示导热板8时有效热传递表面得以增大从而改进电池I的冷却。此外具有凸 起形式的测量连接部2.11的单电池壳体侧壁2.1在上部区域中具有两个朝单电池壳体框 架2.3方向弯曲90°的连接板2.13。在组装到一起时，连接板2.13在材料加高部2.31旁 边咬合壳体框架2.3的上部窄侧面2.32，而边2.12咬合单电池壳体框架2.3的下部窄侧 面。
[0078]在图9和图10中详细示出的电池I由多个这样的单电池I组成，这些单电池的极 P+、P-(特别是构成为扁平侧面的单电池壳体侧壁2.1、2.2)依据所需电池电压和功率并联 和/或串联起来且构成在图5至图7中所示单电池组Z。
[0079]但首先根据图7中所示的横截面示意图来说明单电池2的内部结构。
[0080]根据图7所示，在由前面所述的壳体部件2.1,2.2,2.3构成的壳体内设置不作详 细描述的活性区2.4，在该活性区内，不同极性的电极箔2.5(特别是铝箔和/或铜箔和/或 金属合金制的箔)，其涂敷有电化学活性材料，被重叠地堆栈并借助于分隔物(特别是分隔 箔)彼此电绝缘。
[0081]在电极箔2.5的、从电极栈2.4的中间区域突起的边界区域中，相同极性的电极箔 2.5彼此电连接。相同极性的电极箔2.5彼此连接的末端构成极接触部2.7，该极接触部也 被称为导电凸起。为了清楚起见，单电池2的不同极性的极接触部2.7在下面被称为导电 凸起2.7。具体来说，电极箔2.5的末端导电地彼此夹压和/或焊接到一起并且构成电极栈 2.4的导电凸起2.7。
[0082]电极栈2.4布置在围绕电极栈2.4边界的单电池壳体框架2.3内。为此，单电池 壳体框架2.3具有两个相互间隔开的材料凹部2.33、2.34,该材料凹部被设置成,使得不同 极性的导电凸起2.7可置入其中。材料凹部2.33,2.34的净高h被构造成，使得其要与不 受影响地彼此堆叠的导电凸起7的延长部分一致或比它小。材料凹部2.33,2.34的深度t 被构造成与导电凸起7的延长部分一致或比它大。
[0083]因为单电池壳体框架2.3优选由电绝缘材料制成，所以不同极性的导电凸起7被 彼此电绝缘，这样非常有利且不需要用于电绝缘的额外装置。
[0084]在固定单电池壳体侧壁2.1,2.2时(其例如以未被详细说明的方式通过扁平侧面 的粘结和/或弯边实现在围绕单电池壳体框架2.3的凹部中)，不同极性的导电凸起2.7要 往单电池壳体侧壁2.1,2.2处挤压，从而使得导电凸起2.7的各电位被应用到单电池壳体 侧壁2.1、2.2上并构成单电池2的极P+、P-。
[0085]在一实施方式中，在导电凸起2.7 (例如铜制的导电凸起)和壳体侧壁2.1,2.2 (例 如铝制的壳体侧壁)之间要额外设置未示出的箔(例如镍制的箔)，以便在导电凸起2.7与单 电池壳体侧壁2.1，2.2之间实现改善的电连接。
[0086]在其它实施方式变体中，未详述的电绝缘薄箔被布置在导电凸起2.7与单电池壳 体侧壁2.1,2.2之间或在单电池壳体侧壁2.1,2.2上单侧地涂覆有电绝缘的层，从而使得在采用未具体实现的、根据现有技术已知的焊透法从外侧穿透单电池壳体侧壁2.1,2.2产 生导电凸起2.7与单电池壳体侧壁2.1,2.2的电接触。
[0087]图8示出了在图6和图7中所示的单电池2的实施方式的空间分解示意图。
[0088]如图6所示，具有凸起形式的测量连接部2.11的单电池壳体侧壁2.1在下部区域 具有朝单电池壳体框架2.3方向弯曲90°的下边2.12。在图6的修改图中，另一个单电池 壳体侧壁2.2在上部区域具有两个朝单电池壳体框架2.3方向弯曲90°的凸起2.22。组 装到一起时，第二个壳体侧壁的凸起2.22会在材料加高部2.31旁夹紧壳体框架2.3的上 窄侧面2.32，而第一个壳体侧壁2.1的边2.12会咬合单电池壳体框架2.3的下窄侧面。
[0089]图9示出了具有由多个单电池2构成的单电池组Z的电池I空间分解示意图,这 是本发明的另一个实施例。
[0090]为了依据电池I所需的电压和功率将多个单电池I的极P+、P_彼此电串联和/或 并联以便构成单电池组Z。同样，在本发明的改进方案中也能够依据电池I所述的电压和功 率由任意数量的单电池2构成单电池组Z。
[0091]单电池2的极P+、P_的串联通过将相邻的单电池2的单电池壳体侧壁2.1、2.2电 接触来实现不同的电势。在这种情况下，单电池2的单电池壳体侧壁2.2特别以力配合的 方式、以形状配合的方式和/或者以材料配合的方式与相邻的单电池2中具有凸起形式的 测量连接部2.11的单电池壳体侧壁2.1电连接。
[0092]电池I (例如用在交通工具，特别是混合动力驱动的交通工具和/或电动交通工具 中的电池)在本发明的所示实施例中由30个单电池2构成，这些单电池2以电串联的方式 连接。在单电池组Z的第一个单电池El的单电池壳体侧壁2.2(该壳体侧壁2.2构成第一 个单电池El的正极P+)上设置了电接口元件10，用于从电池I导出电能和/或将电能导入 电池I。该电接口元件10被实现为电接口凸起并构成电池I的正极接口 Pp()S。
[0093]在单电池组Z的最后一个单电池E2的单电池壳体侧壁2.1 (该壳体侧壁2.1特别 是构成最后一个单电池E2的负极P-)上也设置了电接口元件11。该接口元件11同样被实 现为电接口凸起并构成电池I的负极端口 PMg。
[0094]在本发明所示设计方案中，单电池组Z与导热板3热耦合。在这种情况下，单电池 壳体侧壁2.1与朝单电池壳体框架2.3方向弯曲90°的下边界2.12直接或间接地通过导 热的材料，特别是导热箔4，热耦合到导热板3上。
[0095]在本发明的一个改进方案中，导热的材料可另外地或可选地由铸模材料和/或涂 料构成。
[0096]为了以力配合的方式将单电池2连接构成单电池组Z并且以力配合的方式将导热 板3和导热箔4连接到单电池组Z上，在壳体框架中设置单电池组Z、导热板3以及导热箔4。
[0097]壳体框架特别是由一个或多个完全围绕单电池组Z的夹持件，例如紧固带8所构 成的，这些夹持件以力配合的方式在横向和纵向上连接单电池2或单电池组Z、导热板3以 及导热箔4。
[0098]为了能够将夹持件8安全地固定，在导热板3的下侧优选设置与夹持件8尺寸大 小一致的材料凹进部3.2。
[0099]在电池I的上部区域夹持件8平放在连接板2.13 (图5)或2.22 (图7)上。夹持件8，此处是指紧固带8，由导热能力好的材料，优选非导电的材料制成。如果在一实施方式 变体中，夹持件由导电材料制成的话，则通过涂层或通过在单电池2上侧与夹持件8之间的 中间层以及在第一个和最后一个单电池El和E2暴露在外的端面与夹持件8之间的中间层 来确保电绝缘，以防元件之间的短路。
[0100]由于单电池2上侧导热接触紧固带8再加上紧固带8具有导热能力，因此能够在 单电池2上侧处实现热分布，并将聚集在该处的热传递到设置在单电池I下侧的散热板3 上。通过这种方式能进一步改进此类电池I的冷却。
[0101]设置在上侧处的连接板2.13或2.22对单电池2上侧处的导热接触是有益的，所 述连接板是扁平的、暴露于单电池2的电极栈2.4所产生的热的单电池侧壁2.1或2.2的 组成部分。在另一个未详细不出的实施方式变体中，壳体侧壁2.1或2.2中的一个(参见图 6或图8)具有在侧面区域中分别朝单电池壳体框架2.3方向弯曲90°的侧边，该侧边在将 单电池组装到一起时咬合单电池壳体框架2.3的窄侧面。当除了图9所示紧固带外，还设 置了另一个与紧固带8交叉的紧固带时，这种结构形式有利于传热，图5中所示实施方式变 体正是这种情况(请参阅参考编号9)。交叉的紧固带可用于固定接口元件10、11。
[0102]在本发明未详细示出的改进方案中，若干个或所有的组件，即单电池2、导热板3、 导热箔4或整个电池1，能够可选地或额外地被部分地或全部地封装置入电池壳体中。
[0103]电池I例如是锂离子高压电池，则通常需要:专门的电子设备，该电子设备例如能 监测和校正单电池2的单电池电压；电池管理系统，该电池管理系统特别用于控制电池I功 率消耗和输出(=电池控制装置)；以及，安全元件，该安全元件能够在电池I发生故障时使 电池I安全地与电网分离。
[0104]在本发明所示实施例中，设置了电子元件13，其至少具有未详细示出的用于单电 池电压监控的设备和/或用于单电池电压补偿的设备。电子元件13在本发明的修改方案 中也可构造为被封装的电子模块。
[0105]所述电子元件13在头侧处在夹持件12和单电池2的壳体框架2.3上布置在单电 池组上。为了使电子元件13的承载表面尽可能大同时也为了实现将夹持件8固定在单电 池组Z上侧，在每个单电池2的框架2.3的上侧处部分地设置材料加高部2.31，该材料加高 部的高度与夹持件8的厚度一致。为了将电子元件13固定在单电池组Z上和/或固定在 夹持件8上，可使用未详细示出的以力配合的方式、形状配合的方式和/或材料配合的方式 的连接技术。通过紧固带8 (其中电子元件13紧靠其上)可将电子元件13内产生的热引 导到设置在电池I下侧的散热板3上。通过这种方式也可进一步改进此类电子元件13的 冷却。
[0106]通过设置在电子元件13内的接触元件13.3引导设置在单电池壳体侧壁2.1上 的凸起形式的测量连接部2.11，用于电连接单电池组Z和电子元件13，其中所述接触元件
13.3具有与凸起形式的测量连接部2.11相对应的形状。
[0107]另外还设置了其他未被示出的电子模块，所述电子模块例如包括电池管理系统、 电池控制装置、安全元件和/或其它用于操作和控制电池I的设备。
[0108]图11示出了作为本发明的又一个实施例的、构成框架式扁平单电池的伽伐尼单 电池2和导热装置14的空间图，其中为了说明目的将框架式扁平单电池2和导热装置14 彼此分开示出。[0109]根据图11所示，单电池2的构造与图6或图8中的实施例类似。与图6或图8实 施例不同的是，单电池壳体侧部2.1,2.2没有任何弯曲部分(图6、图8中的2.12,2.13或 2.22)，但单电池壳体侧部2.1,2.2的尺寸大小(厚度除外)与单电池壳体框架2.3的尺寸大 小相对应。需要说明的是，如果单电池2的单电池壳体侧部2.1,2.2具有如图6、图8所示 的弯曲部分，则在此实施例的设计方案中本发明也是可用的。
[0110]导热装置14被构造为具有底板14.1和窄的环形边界14.2的扁平箱体。其中底 板14.1构成导热装置14的第一个扁平侧面，并且边界14.2构成导热装置的四个窄侧面， 而同时边界14.2暴露在外的边14.20限定了导热装置14的第二个开放式的扁平侧面。在 此实施例中，导热装置14被制成深冲工件(Tiefziehteil )，其由具有良好的导电和导热能 力的材料制成，优选为由铝或钢或其它金属制成。
[0111]边界14.2在上部区域中间具有材料凹槽14.3。该材料凹槽14.3的宽度与单电池
2的单电池壳体框架2.3的材料加高部2.31的宽度相对应(有间隙)。导热装置14的内部 尺寸，特别是其内部高度和内部宽度，与单电池2的外部尺寸匹配且要略有间隙，以便使得 单电池2能在导热装置14内部找到空间且不用力就可置入其中(参见图11箭头“F”)。如 果单电池2在工作时变热并因此膨胀，则单电池壳体可紧靠导热元件14的边界14.2。在这 种情况下，边界14.2的高度的尺寸要被确定为，使得当单电池2以其单电池壳体侧壁2.2 抵靠导热装置14的底板14.1时，边界14.2接触不到另一单电池壳体侧壁2.1。
[0112]具有导热装置14的单电池2可以组合构成与图3-5、图9或图10所示类似的单 电池块或电池。在这种情况下，导热装置14 一方面作为在连续的单电池的接触部分K1、K3 之间的接触部分，而另一方面将单电池2内部产生的热经相应的底板14.1向外传输到暴露 的边界14.2上，热在此处不但能够被直接释放给散热板(下部)而且能够经夹紧装置(上部) 引导至散热板。与前面描述的实施例和实施方式变体类似的是，在导热装置14和散热板或 紧固带(参阅图9等中的参考数字3、8)之间要提供电绝缘装置，以防短路。
[0113]在一实施方式变体中，导热装置14的内部尺寸没有空隙，而是要将其尺寸确定得 比单电池2的外部尺寸略小，以使得要用一定的力才能在导热装置14中插入单电池2。
[0114]尽管在图中未详细示出，但可设置凹进部，其对于容纳和引导紧固带而言是有用 的。
[0115]图12所示为根据图11所示的导热装置14修改后的空间示意图。
[0116]根据图12中所示，导热装置的边界14.2在其边缘处有中断部分(切口)14.4，从而 使得连续的边界14.2 (图11)被分成两个侧边界部分14.21、一个下部边界部分14.22和 两个上部边界部分14.23。如果该边界的尺寸相比于单电池2的尺寸被确定得较小，则在此 修改方案中插入力也可能较小，这是因为边界部分14.21、14.22、14.23能够以弹性方式随 着插入而发生变化。导热装置14在制作时能够首先由平面的片材冲压或切割出来，然后弯 曲成形。可选地，导热装置14可以被深冲，然后再进行切割。
[0117]图13所示为本发明的又一实施例的另一导热装置14的空间图。
[0118]导热装置14被构造为具有底板14.1和高的环形边界14.2的扁平箱体。其中边 界14.2具有第一平侧面14.21、第二平侧面14.22和两个窄侧面14.23。第一平侧面14.21 具有在其上边界处突出的连接板14.5。底板构成导热装置14的第三个窄侧面，而同时边界
14.2的上部暴露的边14.20限定了导热装置14的第四个开放式的窄侧面。[0119]导热装置14仍可例如被制成深冲工件，其由具有良好的导电和导热能力的材料 制成，优选为由铝或钢或其它金属制成。
[0120]图14示出了根据图13所示的、具有内置于其中的电池单元2的导热装置14。
[0121]根据图14所示，被构造成扁平单电池的单电池2具有扁平的、被封装的电极栈和 两个突出于单电池2窄侧面(此处指上侧面)的电流导体2.70，其中一个构成单电池2的负 极接口 P-，而另一个构成正极接口 P+。
[0122]导热装置14的朝图13中所示箭头“B”方向弯曲的连接板14.5位于单电池2的 上侧面。电流导体2.70在导热装置14的开放式的侧面处可自由进入。因为单电池2的侧 面紧靠导热装置14的壁14.1、14.21、14.22、14.23，所以单电池2内部产生的热被释放到导 热装置14上。
[0123]图15所示为具有多个单电池2的电池I空间示意图，所述多个单电池2容纳在根 据图13或图14的导热装置14内，这是本发明的又一实施例。
[0124]容纳在导热装置14内的单电池2共同构成了单电池块或单电池组Z。单电池2的 电流导体2.7在所示实施例中以串联方式连接。
[0125]对于该实施例中的电池I而言，设置有散热板3，该散热板安装在单电池块的端面 上。单电池2和导热装置14以及散热板3放置在基板15上。紧固带9在水平平面上围绕 单电池块Z和散热板3，并因此也被称为水平紧固带9。紧固带8在垂直平面上围绕单电池 块Z、散热板3以及基板15，并因此也被称为垂直紧固带8。通过这种方式，单电池块Z、散 热板3和基板15被交叉夹紧。因为水平紧固带9靠着导热装置14的侧向窄侧面，所以水 平紧固带9可以在此处吸收热并将热释放到散热板3上。因为垂直紧固带8挨着导热装置 14的上部窄侧并在此处挨着弯曲的连接板14.5，所以垂直紧固带8可以在此处吸收热，并 将热释放到散热板3上。
[0126]尽管图中未示出，但散热板3可以具有用于容纳水平紧固带9的凹进部，该凹进部 的大小可以被确定为，使得垂直紧固带9平贴靠在散热板3和水平紧固带8的表面上。导 热装置14的壁也可以具有用于容纳紧固带8和9的凹进部，并且底板15可具有用于容纳 垂直紧固带8的凹进部。
[0127]在一实施方式变体中，底板15由导热材料制成并有助于单电池组Z内部的热传递 和热分布。
[0128]在一可选的实施方式变体中，底板15由绝热材料制成。在此实施方式中，垂直紧 固带8可引入底板内，例如通过水平延伸的槽引入底板内。
[0129]在另一实施方式变体中，垂直紧固带8是底板15的一部分或与该底板15牢牢地
连在一起。
[0130]在另一未详细示出的修改方案中，与图13中所示的导热元件14类似的导热元件 适于容纳具有布置在相对窄侧面上的电流导体2.7上的扁平单电池。此类导热元件可以构 造成由导热材料制成的两侧开放式的护套。只要此类单电池上的电流导体延伸超过相应窄 侧面的总宽度，且用于导热的可弯曲连接板(参见图13、14中的14.5)无法构成，那么所述 导热元件就只能通过封闭的窄侧面来散热。在这种情况下，可设置额外的经由电流导体来 导热。
[0131]图16所示为作为本发明另一实施例的单电池I的空间示意图。[0132]根据图1所示，多个单电池2被分别设置在两个保持框架16、16或者16、17之间。 由单电池2和保持框架16、17组成的结构位于两个端部板18、19间。将四个带有锁紧螺母 21的拉紧杆20设置成用于夹紧由单电池、保持框架16、17和端部板18、19所构成的组合 体。
[0133]端部板18、19也被用作电池I的电极。设置相应的接口装置23、24用于连接。安 装在支柱25上的控制设备26被设置成用于监视电池I和各单电池2的状态参数，以便进 行电荷补偿和类似操作。为防止端部板18、19之间的短路，拉紧杆20和/或锁紧螺母21 相对于端部板18、19中的至少一个是电绝缘的。
[0134]在此实施例中，拉紧杆20吸收电池I内部产生的热。该拉紧杆导热接触端部板 18、19。借助合适的冷却装置(未示出)将热经端部板18、19导走。
[0135]例如由铝或另一种良好热导体制成的且有空气在其周围流动的型材可考虑被用 作冷却装置，通过头侧和/或螺帽侧处的拉紧杆将所述型材拧到端部板18、19上。另一种 选择是在端部板18、19中的一个的端面处安装换热器，如图15所示，拉紧杆20可将热释放 给该换热器。除了拉紧杆20之外的其它散热形式也是可设想的。
[0136]尽管图中未详细示出，但单电池2在该实施例中被构造成所谓的咖啡袋状单电池 或袋状单电池(也参阅图19所示单电池)。此类单电池2具有电极栈和由箔材料(包封箔)构 成的壳体，该壳体在边界部分封闭，以便形成所谓的密封接缝。在这种情况下，导体在单电 池2的两个窄侧边处穿透密封接缝。单电池2被保持框架16、17夹在导体本身处或接触区 域中，接触区域是密封缝所在区域，不仅导体在此处穿透密封接缝，而且至少在此处经导体 将热释放给框架元件16、17。拉紧杆穿过框架元件16、17，并从与导体接触的保持框架16、 17吸收热。可选地，可设置单独的接触元件，这些接触元件由保持框架16、17夹紧，并对单 电池2的边界部分施加压力并从其吸收热。还可选择地，单电池2的扁平侧面处的热可通 过导热片和/或导热弹性元件(参阅图19和图20)(该弹性元件设置在单电池2之间)传 递到保持架16、17上，并在此处通过拉紧杆20再次被导走。
[0137]在其它实施方式中，可以设置四个以上的拉紧杆，例如可以设置六个或八个拉紧 杆，以便夹紧单电池块以及为了散热。
[0138]可选地，对于该形状的单电池块，也可通过例如导热的紧固带来夹紧(参阅图1-图5等)。在另一个实施方式中，例如可通过但不是只可通过保持架16、17和端板18、19 的斜面16.1,17.1,18.1,19.1引导所述紧固带。
[0139]图17所示为电池I的结构的示意图，这是本发明的另一实施例。
[0140]电池I由多个单体电池(单电池)2构成，这些单体电池分三行Rl至R3来排列。第 一行Rl与电池壳体壁27毗邻，而另外两行分别以一个行的宽度进一步远离电池壳体壁27。 在附图中，示出了来自Rl至R3每行中的一个单电池2，而这些行中的其它单电池则用圆点 表示。与Rl至R3延伸方向成横向的且彼此相邻的单电池定义了单电池2的列Si。
[0141]此实施例中电池I的单电池2是圆柱形结构的单电池2。一列Si的单电池2通过 缠绕的固定带28被固定在电池壳体壁27上。固定带28从电池壳体壁27处延伸出来，并 首先波浪起伏式地绕过该列Si的单电池2直至最远的行R3的单电池2，接着进一步绕该单 电池一圈然后再返回到电池壳体壁27，其中按照和先前相反的顺序重新波浪起伏式地绕过 所述列Si的单电池2。通过这种方式，将一列Si的单电池2保持在其位置上。[0142]紧固带28由导热材料制成。通过围绕单电池2使得与单电池紧密接触，并吸收单 电池2中产生的热，并且将热传递到电池壳体壁27。电池壳体壁27被主动地或被被动地冷 却或受到温度控制。
[0143]图18所示为电池I的结构示意图，这是本发明的另一实施例。该实施例是在图17 所示实施例的基础上进行的修改。在此实施例中，三行Rl至R3单电池2位于两个壳体侧 壁27.1、27.2之间，两条固定带28.1、28.2经过壳体侧壁27.1、27.2之间，并波浪起伏式地 环绕单电池2。
[0144]图17和图18所示电池I的固定带28或28.1,28.1由弹性的、优选是易弯曲的材 料制成。
[0145]要理解的是，本发明并不是针对特定数量的多个列Si ;相反，本发明的前述的实 施例也可应用到仅具有一列S单电池2的电池上。
[0146]还需要理解的是，本发明并不局限于三行Rl至R3的电池单元2。相反，本发明的 前述的实施例也可应用到具有更多行或更少行Ri的单电池2的电池上。
[0147]尽管在图17、图18中假定的是长形的圆柱形单电池2，但在实施方式中可用扁平 圆柱形单电池，如纽扣电池等的堆栈来代替，这些扁平圆柱形单电池通过另一未详细示出 的夹紧装置沿轴方向被彼此压紧。
[0148]图19所示为电池单元2的结构的空间示意图,这是本发明的又一实施例。
[0149]此实施例中的电池单元2为所谓的咖啡袋状单电池或袋状单电池，其扁平、近似 六面体形状的电极栈(活性部分)被箔包裹，所述箔在边缘区域密封并形成所谓的密封接缝
2.8。单电池2的电流导体2.70穿透该密封接缝2.8。单电池2的电流导体2.70不受通用 性限制地布置在相对的窄侧面上，优选为在单电池2较短的窄侧面上。
[0150]弹性装置(垫)29安装在单电池2的扁平侧面上，例如粘贴上去或用其它方法安装 上去。垫29用于弹性支撑单电池2使之挨着其它单电池或电池壳体框架或框架元件，并且 其还适合用于补偿热膨胀或缓解冲击。垫29具有良好的导热能力。因此，例如在导热能力 良好的护套(箔等)中可设置自身导热能力不佳的弹性材料如PU泡沫、泡沫橡胶等等。所述 护套优选是自身能拉伸或具有风箱式的结构，以便能随着柔韧的材料一起运动。
[0151]在一修改方案中，能够但非必须被设置在特殊护套中的柔韧的材料自身具有导热 能力。例如导热凝胶，金属弹簧、金属屑等的结构，或掺有金属的泡沫都可当作所述柔韧的 材料使用。
[0152]因为垫29具有导热能力，所以使得在相邻单电池2间的热补偿就更加容易。如果 在相邻单电池2间设置导热装置(比如导热板等)，则不必在单电池组内设置主动冷却装置 就可实现有效耗散由单电池2构成的单电池组内的热。例如导热片等的导热装置可与散热 板等耦合，例如如图1所示。
[0153]图20为示出了导热装置30的结构的横截面示意图，这是本发明的另一实施例。
[0154]此实施例中的导热装置30具有一个支撑结构30.1和两个弹性层30.2。支撑结构 30.1由导热能力良好的材料例如铝或其它金属、导热塑料等制成。此支撑结构在横截面上 具有带一个长边30.11和两个短边30.12的T型形状。其中长边30.11布置在单电池组的 电池单元2之间(用虚线轮廓2示出)，以便吸收电池单元2产生的热。短边30.12紧靠导 热板3等(用点划线轮廓3示出)，以便释放从电池单元2吸收的热。[0155]在长边30.11的两侧均安装了弹性层30.2，例如粘贴上去或用其它方法安装。该弹性层30.2用作单电池2彼此之间的弹性支撑物，该弹性层还适合补偿单电池2的热膨胀或缓解冲击。弹性层30.2具有良好的导热能力。因此，例如导热能力良好的护套(箔等)中可设置自身导热能力不佳的柔韧的材料例如PU泡沫、泡沫橡胶等。所述护套优选是自身能拉伸或具有风箱式的结构，以便能随着柔韧的材料一起运动。
[0156]在一修改方案中，能够但非必须被设置在特殊护套中的柔韧的材料自身具有导热能力。例如导热凝胶，金属弹簧、金属屑等的结构，或掺有金属的泡沫都可当作所述柔韧的材料使用。
[0157]因为弹性层30.2具有导热能力，所以使得在相邻单电池2间的热补偿就更加容易，并且不必在单电池组内设置主动冷却装置就可实现有效耗散由单电池2构成的单电池组内的热。
[0158]在一修改方案中，弹性层30.22可延伸到短边30.12上，以实现向下缓冲。
[0159]在短边30.22和散热板3之间可设置绝缘的导热箔或类似物。
[0160]尽管前面根据具体实施例的主要特征对本发明进行了描述，但要明白的是，本发明并不局限于这些实施例，而是能够在专利权利要求规定的范围内对本发明进行修改和扩展。
[0161]因此，本发明决不只局限于锂离子类的扁平单电池或圆柱形单电池，从其基本概念来看，本发明可适用于所有类型的储能装置例如其它电化学组成和功能的初级电池和次级电池、燃料电池、电容器(尤其是高性能电容器例如超级电容)等。
[0162]要理解的是，只要技术上可行，任一前面所述且在图中示出的实施例、实施方式变体以及修改方案中的单个技术特征可应用在任何其它的实施例、实施方式变体以及修改方案中。
[0163]在本发明的范畴中，电池I或单电 池组或单电池块Z是一种储能装置的示例。在本发明的范畴中，单电池2是存储单电池的示例。在本发明的 范畴中，紧固带8、9，拉紧杆 20和固定带28、28.1、28.2是夹紧装置或夹持件的示例。在本发明的范畴中，保持框架16、 17是固定件的示例。在本发明的范畴中，散热板3是换热器设备的示例。在本发明的范畴中，冷却剂是热载体。
【权利要求】
1.一种储能装置，所述储能装置具有多个存储单电池、用于夹紧所述存储单电池的夹紧装置，以及用于对所述存储单电池或对由所述存储单电池构成的单电池组进行温度控制的温度控制装置，其特征在于，所述夹紧装置被设计和布置成所述温度控制装置的功能组件。
2.如权利要求1所述的储能装置，其特征在于，所述夹紧装置由导热材料构成。
3.如权利要求1或2所述的储能装置，其特征在于，所述夹紧装置至少部分地，优选平面地，紧靠存储单电池的换热面。
4.如上述权利要求中任一项所述的储能装置，其特征在于，所述存储单电池具有棱形的、特别是扁平的形状，且换热面设置在所述存储单电池的周围侧面、特别是窄侧面中的至少一个上。
5.如上述权利要求中任一项所述的储能装置，其特征在于，设置有导热元件，所述导热元件由导热材料构成，并且至少部分地，优选平面地，紧靠所述存储单电池的换热面，其中所述夹紧装置至少紧靠所述导热元件的裸露面。
6.如上述权利要求中任一项所述的储能装置，其特征在于，在两个存储单电池之间和 /或在存储单电池和另外一个组件之间设置有至少一个至少部分柔韧的、尤其是弹性柔韧的阻尼器，所述阻尼器被构成为能导热的，并且是存储单电池的一部分或是导热元件的一部分，或者所述阻尼器被安装在存储单电池或导热元件的表面上，或被置于存储单电池和导热元件之间。
7.如上述权利要求中任一项所述的储能装置，其特征在于，所述夹紧装置具有至少一根紧固带，所述紧固带由导热材料构成，并且优选地逐段自身有弹性地、特别是波浪式起伏的弹簧状地构成，其中优选设置有多根紧固带，所述多根紧固带中的至少一根紧固带覆盖在至少一根其他的紧固带上。
8.如上述权利要求中任一项所述的储能装置，其特征在于，所述夹紧装置具有多个由导热材料构成的拉紧杆。
9.如上述权利要求中任一项所述的储能装置，其特征在于，所述夹紧装置具有固定件和夹持件，其中所述固定件与所述存储单电池交替排列，以便固定所述存储单电池，并且其中所述夹持件将所述固定件和存储单电池夹紧，其中所述固定件至少部分地与所述存储单电池的换热面热耦合，并且其中所述夹持件至少部分地紧靠所述固定件的换热面。
10.如上述权利要求中任一`项所述的储能装置，其特征在于，所述夹紧装置至少部分地，特别是通过大面积地接触，与换热器设备的一些部分热耦合，其中所述换热器设备最好连到热载体循环系统上，并且其中所述热载体循环系统优选是可控制的或可调节的。
11.如权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述换热器设备至少部分地紧挨所述存储单电池的换热面，其中所述存储单电池具有扁平的棱形形状，并且换热面设置在所述存储单电池的至少两个、优选为相对的窄侧面上。
12.—种储能单电池，所述储能单电池具有活性部分、包围所述活性部分的壳体以及导热件，其特征在于，所述导热件被设计和布置成用来将在所述储能单电池工作时至少一个较热的储能单电池表面上的热传导到在储能单电池工作时至少两个较冷的储能单电池表面上。
13.如权利要求12所述的储能单电池，所述储能单电池具有棱形的、电绝缘的框架部分以及两个扁平的、导电的侧部，其中所述框架部分和侧部构成壳体，其中所述活性部分的导电凸起分别连接到所述侧部中的一个，使得所述侧部构成所述储能单电池的电极，该电极通过所述框架部分彼此电绝缘，其中所述框架部分的至少两个、优选为相对的窄侧面至少部分地被所述侧部中的至少一个的弯曲部分所覆盖。
14.一种导热元件，所述导热元件具有薄壁结构，特别用于容纳储能单电池，其特征在于，所述薄壁结构优选为扁平的六面体形状，并且其中所述薄壁结构至少具有一个扁平侧面、两个与所述扁平侧面毗邻的窄侧面。
15.如权利要求14所述的导热元件，其特征在于，至少一个窄侧面能够通过在容纳了储能单电池之后将与扁平侧面毗邻的连接板弄弯而得到，其中优选生成了一种至少基本`上整个包围储能单电池的结构。
【文档编号】H01M2/10GK103518274SQ201280022800
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2012年2月23日 优先权日:2011年3月11日
【发明者】蒂姆·谢弗, 詹斯·迈因斯歇尔 申请人:锂电池科技有限公司