通过电池壳体的鼓凸的结构来将电池单元夹紧的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及通过电池壳体的鼓凸的结构来将电池单元夹紧的方法。
【背景技术】
[0002]电池用在许多技术领域内。比如可以将多个单个的电池单元联合成一个模块。此夕卜，可以将多个模块组合成一个所谓的电池组。通过这种方式产生高功率电池、比如高电压电池。
[0003]一般来说，所述电池单元构造为矩形或者方形。为了保证更好的操纵并且能够以尽可能小的容积提供尽可能大的能量，将所述矩形的电池单元夹紧成模块。此外，所述夹紧方案为提高电池使用寿命作贡献。
[0004]为了将所述电池相互夹紧，在此在力线通量链中需要有弹性的元件，用于比如对各个电池单元的或者漆层及绝缘层的公差进行补偿。在此一般来说，将所述电池单元并排竖放。随后在外侧面上、比如在右边和左边布置了弹簧或者预弯曲的板片。所述板片比如作为板簧发挥功能，并且被一直压紧到特定的预紧力。为了能够维持在所述板簧之间的应力，将所述板簧比如与所谓的拉紧板(Zugblech)连接起来。为了均匀地将压力分布到所述电池单元上，在所述有弹力的板片与所述电池单元之间插入钢板。所述拉紧板一般来说由钢制成，用于均匀地分布较高的力。
【发明内容】
[0005]因此，可能存在着对得到改进的电池单元、得到改进的被预紧的电池模块以及相应的制造方法的需求，所述电池单元、电池模块及制造方法尤其能够实现一种被预紧的电池模块的、重量减轻的并且可能成本更为低廉的设计方案。
[0006]这种需求可以通过本发明的、按照独立权利要求的主题来满足。本发明的有利的实施方式在权利要求中得到了描述。
[0007]下面对一种按照本发明的实施方式的装置的特征、细节和可能的优点进行详细探讨。
[0008]按照本发明的第一方面，介绍一种用于被预紧的电池模块的电池单元。所述电池单元具有一单元壳体和至少一个化学剂载体。所述化学剂载体在此布置在所述单元壳体中。所述单元壳体构造为鼓凸的结构。
[0009]换句话说，本发明的构思基于以下情况:提供一种电池单元，该电池单元的单元壳体凸出地向外拱起，并且在此构造为能够变形并且能够在一定的程度以内压缩或者有弹性的结构。通过这种方式来将前面所描述的有弹力的板片的功能迀移到各个电池单元中。由此可以取消至少两个重量密集的结构元件，也就是比如所述有弹力的板片。通过这种方式，不仅节省重量而且节省成本。此外，通过所述单元壳体的鼓凸的结构并且由于在电池模块的侧面上放弃有弹力的板片而必定遵守比使用有弹力的板片的情况低的长度公差。具有按本发明的电池单元的、电池模块的长度公差还仅仅相当于压紧装置的、在模块安装中的公差。由此，对于完整的、具有多个模块的电池组来说，可以遵守较窄的长度公差。由此，此外可以比如在车辆中减小用于电池模块或者电池组的结构空间。
[0010]所述电池单元、所述被预紧的电池模块以及由被预紧的电池模块所构成的电池组比如可以用在电动机中或者用在混合动力车中。
[0011]所述电池单元可以优选构造为锂离子电池单元。此外，所述电池单元可以构造为铅电池、镍氢电池、镍铁电池、锂聚合物电池、锂金属电池、锂锰电池、锂钛电池、锂硫电池、银锌电池或者锌溴电池。
[0012]所述单元壳体也可以被称为“Can (罐头)”，并且比如可以具有金属的材料。尤其所述单元壳体可以由深拉的铝制成。在所述单元壳体中布置了一个或者多个化学剂载体。所述化学剂载体比如可以被称为“Jellyrolls (寿司卷)”。在此，所述化学剂载体可以具有阳极材料和阴极材料。比如所述阳极材料以及所述阴极材料可以构造为薄膜，所述薄膜设有不同的层并且被卷绕到彼此上面。
[0013]所述单元壳体构造为鼓凸的结构，也就是说，至少一面单元壁向外拱起。此外，所有单元壁可以向外拱起。此外，单元底部可以额外地向外拱起。可以在将所述化学剂载体插入到单元壳体中之前或者之后来对所述单元壳体实施鼓凸处理。通过所述鼓凸处理，所述单元壳体能够变形并且能够压缩，从而现在也在没有所述有弹力的板片的情况下在所述电池模块的力线通量链中存在有弹性的元件。
[0014]比如可以如此进行所述鼓凸处理，使得所述单元壳体在每一侧上都比如相对于通过所述电池单元的角点撑开的平面具有高达2_的隆起或者拱起。换句话说，所述单元壳体的厚度在横截面中通过所述鼓凸处理而增加了多达4_。
[0015]按照本发明的一种实施例，所述电池单元具有发泡的材料，该发泡的材料布置在所述单元壳体与所述化学剂载体之间。所述发泡的材料是有弹性的或者能够变形的并且能够压缩的材料，该材料比如具有塑料或者复合材料。所述发泡的材料可以具有细胞状的结构以及较低的材料密度。此外，所述发泡的材料可以具有较高的导热性。所述发泡的材料在此比如可以以物理的、化学的或机械的方式来发泡。
[0016]尤其可以如此选择所述发泡的材料，使得其尽可能少地与所述化学剂载体起反应或者相对于所述化学剂载体是稳定的。此外，所述发泡的材料可以有助于将通过所述夹紧过程而作用于所述电池单元的压力均匀地分布到所述化学剂载体上。
[0017]按照本发明的另一种实施例，所述发泡的材料具有聚丙烯。所述聚丙烯可以具有化学的结构式C3H6并且可以构造为部分结晶的热塑性塑料。所述聚丙烯材料的密度在此比如在0.895g/cm3与0.92g/cm3之间。作为丙烯的补充，所述发泡的材料可以具有像白垩或者玻璃纤维一样的矿物质的材料。
[0018]按照本发明的另一种实施例，所述单元壳体具有一壳体底部和一壳体壁。所述壳体底部和所述壳体壁在此凸出地向外拱起。尤其所述单元壳体可以设有有棱角的或者圆形的或者椭圆形的横截面。如果所述单元壳体设有有棱角的横截面，那么每面单个的壳体壁都可以向外拱起。
[0019]按照本发明的第二方面，介绍一种被预紧的电池模块。所介绍的电池模块也被称为被夹紧的电池模块，它具有至少两个上面所描述的电池单元。此外，所述电池模块具有刚性的模块框架，该模块框架具有比全部应该布置在所述模块框架中的、鼓凸的电池单元的尺寸小的尺寸。所述电池单元在此如此被插入到所述模块框架中，使得其由于其的鼓凸结构而被相对彼此压紧并且所述鼓凸结构如有必要则被压缩。
[0020]尤其可以将5和13个之间的电池单元组合在一个电池模块中。在此，必要时可以将按本发明的、鼓凸的电池单元与商业上常用的电池单元一起夹紧在一个电池模块中。此夕卜，可以仅仅将按本发明的电池单元连同一个鼓凸的单元壳体设置在所述被预紧的电池模块中。
[0021]所述模块框架在此构造为刚性的结构。也就是说，所述模块框架比所述鼓凸的单元壳体硬或者能够变形的程度小于所述鼓凸的单元壳体。所述电池单元可以在插入到所述模块框架中时候或者之前就已经被相对彼此压紧，并且所述鼓凸的壳体可以如此被压缩，使得所述电池单元插入到所述模块框架中。随后，所述电池单元由于所述刚性的模块框架的较小的尺寸而保持这种形状并且保持由此所施加的压力。
[0022]比如，一个单个的鼓凸的电池单元可以具有49mm的厚度。如果所述电池单元布置在所述刚性的模块框架中并且被朝其它的电池单元压紧，那么它就还仅仅具有大约45mm的厚度。换句话说，一旦所述电池单元被相对彼此压紧并且被插入所述模块框架中，所述电池单元的鼓凸结构就可以被弄平。由此所述电池单元在所述模块框架中向彼此施加夹紧力。
[0023]按照本发明的另一种实施例，所述模块框架具有金属和/或复合材料。尤其所述模块框架的端板可以具有金属或者复合材料。所述金属在此比如可以是钢并且尤其是优质钢。此外，所述金属可以是铝。所述复合材料可以具有任意的材料。尤其所述复合