具有容纳机构和多个电化学单池的电池单元以及具有多个这种电池单元的电池模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池单元，其包括多个电化学的单池，且包括具有多个容纳单元的容纳机构，这些单池分别具有电极装置，电极装置带有阴极接触部件和阳极接触部件，这些容纳单元分别被侧壁彼此隔开。
[0002]本发明还涉及一种具有多个电池单元的电池模块。
【背景技术】
[0003]带有多个彼此电连接的电化学单池的电池在现有技术中已知有各种不同的设计。还已知电池模块，其具有多个相互连接的电池单池作为电化学的单池。
[0004]例如由文献EP 2 202 824 Al已知一种带有多个电池单池的电池模块，其中，这些电池单池具有第一电极和第二电极。该文献中公开的电池模块还包括带有并排布置的容纳单元的容纳机构，在这些容纳单元中装入电池单池。在这里，容纳机构具有带第一连接端子的第一壳体部分和带第二连接端子的第二壳体部分，这些连接端子用于接触电池单池的电极。该文献还公开到，多个这种电池模块彼此电连接。
[0005]此外，由文献US 6，864，013 B2已知一种被构造成电池块的能量蓄存单元，其具有多个设置在电池壳体中的电化学的单池，其中，为每个单池都在壳体方面提供了一个自己的格子。壳体在此可以具有用于冷却电池单池的内置的冷却通道。
[0006]由文献DE 10 2012 205 019 Al已知一种用于接触设置在电池壳体中的电池单池的模块盖，该模块盖包括带有多个单池连接器的单池接触系统。
[0007]特别是对于要应用在混合动力车辆、插电式混合动力车辆或电动车辆中的电池单元或电池模块，尤其在电化学单池的连接方面、在电池单元和电池模块的大小方面，在电池单元和电池模块的针对与就电池单元或电池模块例如对要提供的容量和/或功率提出的各自不同的要求的适应性的可变性方面，现有技术中已知的电池单元和电池模块存在缺点。
【发明内容】
[0008]在这种背景下，本发明的目的是，提出一种针对前述缺点有所改进的电池单元以及一种改进的电池模块。特别是要提供一种电池单元，其具有较高的能量密度，也就是说，在容量和功率与传统的电池单元相同的情况下，具有较小的尺寸，进而占用较小的空间。
[0009]为了实现该目的，提出一种电池单元，其包括多个电化学的单池且包括容纳机构，这些单池分别具有电极装置，电极装置带有阴极接触部件和阳极接触部件，容纳机构带有多个容纳单元，这些容纳单元分别被侧壁彼此隔开，其中，在这些容纳单元中分别装入电池单元的电化学单池的电极装置，这些容纳单元被至少一个与容纳机构连接的电解质阻隔件封闭，其方式为，使得封闭的容纳单元与布置于其中的电极装置一起形成电池单元的电化学的单池。在此尤其规定，本发明意义下的电极装置在此包括电化学单池的有效材料，即特别是阴极材料、阳极材料、分离器和电解质优选固体电解质。特别地规定，电极装置被构造成单池卷(英文:Jelly Roll)或单池堆(英文:Cell Stack)。通过容纳机构的侧壁，各个电极装置在此有利地相互电绝缘。与容纳机构连接的至少一个电解质阻隔件在此有利地防止液态电解质从容纳单元中流出，并使得容纳单元对外封闭。特别地规定，电解质阻隔件是塑料膜，尤其是由聚乙烯(PE)或聚醚醚酮(PEEK)构成的膜。根据一种有利的变型设计，作为电解质阻隔件，设置有带平面绝缘物的金属冷却板。
[0010]特别地规定，电化学的单池是基于锂的单池，尤其规定，电池单元的电化学单池的正电极是锂化合物，特别是氟化锂、氧化锂、硫化锂或锂复合物。根据另一种有利的变型设计，电池单元的电化学单池的正电极含有钠化合物。
[0011]不同于在现有技术中已知的电池模块，本发明的电池单元并未在容纳机构中设置制好的电池单池，而是容纳机构和电解质阻隔件有利地与电极装置一起形成电化学的单池。容纳机构的夹持容纳单元的侧壁和封闭容纳单元的至少一个电解质阻隔件在此有利地在一定程度上形成电化学单池的外包套或壳体。这能有利地实现减轻重量地设计电池单元且尺寸紧凑，由此有利地提高了电池单元的能量密度。
[0012]根据本发明的一种有利的设计规定，容纳机构的容纳单元分别具有至少一个承载部件，其中，装入到容纳机构的容纳单元中的电极装置布置在至少一个承载部件上。由此有利地简化了对本发明的电池单元的制造或安装。
[0013]在本发明的电池单元的另一有利的设计中，容纳机构具有外壁，该外壁包围容纳机构的全部容纳单元。容纳机构优选由塑料材料构成，其中，外壁有利地具有金属化部。通过金属化部有利地防止湿气进入到容纳机构的容纳单元中，这在电化学的单池如优选地规定那样被构造成锂离子单池时尤为重要。
[0014]特别地规定，作为电极装置，在容纳单元中设置有有利地并联地电连接的多个电极装置。作为有利的设计，在此尤其规定，多个单池卷上下叠置在容纳机构的容纳单元中，并通过它们的接触部件并联地电连接。
[0015]本发明的电池单元的一种特别有利的设计规定，电池单元包括至少一个第一导电的连接件和至少一个第二导电的连接件，其中，电化学的单池通过至少一个第一连接件和至少一个第二连接件导电地相互连接。容纳机构的不同容纳单元的电极装置在此优选通过第一连接件和第二连接件电串联。电池单元的电化学单池的阴极接触部件和阳极接触部件在此有利地与连接件之一导电地连接，用于使得电化学的单池相互电连接。特别地规定，第一导电的连接件和第二导电的连接件为了导电地接触电池单元而从容纳机构伸出。这样一来，电池单元便有利地可接触容纳机构的至少一个外侧面，以便特别是将电的负载机构连接到电池单元上，或者将该电池单元与其它电池单元电连接成电池模块。至少一个第一导电的连接件和至少一个第二导电的连接件在此有利地形成电池单元的主电流导线。特别地规定，连接件被构造成金属的平面导体，特别是带有金属过渡部的平面导体，优选被构造成铜铝导体、镍铝导体或钢铝导体。
[0016]根据另一种有利的设计，本发明的电池单元包括至少一个导电的导线对，其与电池单元的至少一个电化学的单池导电地接触，用于检测这些电化学的单池的至少一个参数。特别地规定，至少一个导线对的导线是所谓的读出线(Sense-Leitung)。作为参数，有利地可通过导线对检测各个电化学单池的单池电压和/或单池温度，并有利地可传输至所谓的单池监视单元特别是单池监控电路(CSC)。电导线经过优选设计，使得它们能用于特别是在造型过程中给各个单池充电和/或放电。
[0017]本发明的电池单元的另一有利的设计规定，容纳单元分别具有安全阀，该安全阀经过有利的设计，从而当在容纳单元中有预定的超压时打开。安全阀因而被有利地设计用于在容纳单元的内部压力特别是由于电池单元的电化学单池严重变热而提高时防止放置电化学的单池。特别地可以规定，特别是在本发明的电池单元被设计成可围绕中间的多用途侧壁翻折时，在电池单元的制造过程中通过安全阀或者通过被安全阀封闭的开口把液态电解质引入到被电解质阻隔件封闭的容纳单元中。根据另一种有利的设计规定，每个容纳单元都具有电解质填充开口，在电池单元的制造过程中可以经由所述电解质填充开口将电解质引入到容纳单元中。该开口于是在以后用封闭件封闭，该封闭件特别是可以采用超声焊接方法或者方法材料配合地与容纳单元的相应的壁连接，在所述壁上开设出电解质填充开口。
[0018]根据另一有利的设计，本发明的电池单元包括除气收集器，该除气收集器有利地被设计用于容纳和/或导出由电池单元的电化学的单池释放的流体。根据一种有利的设计，除气收集器被构造成除气通道。有利地通过除气收集器防止由于电池单元的电化学单池的热失控(英文:thermal runaway)致使从电化学单池溢出的浮质(Aerosol)不受控地排放至外界。
[0019]本发明的一种特别优选的设计规定，容纳机构的至少一个侧壁被构造成多用途侧壁，该多用途侧壁相比于其它侧壁扩展了至少一种其它的功能。特别地规定，至少一个多用途侧壁提供了一种通道式结构的空间，在该空间中可以内置或被内置了用于提供其它功能的功能单元。由此可有利地更为紧凑地实现本发明的电池单元。
[0020]特别地规定，多用途侧壁包括至少一个第一导电的连接件和至少一个第二导电的连接件，其中，这些连接件优选具有金属-金属-过渡部，特别是具有铜-铝、镍-铝或钢-铝。特别地规定，至少一个第一连接件和至少一个第二连接件注入到多用途侧壁中，其中，该多用途侧壁有利地朝向每个容纳单元都具有接触开口，在这些接触开口中插入电极装置的阴极接触部件和阳极接触部件，用于导电地接触至少一个第一连接件和至少一个第二连接件。在此特别地规定，这些接触部件被构造成接触耳片，相应于电化学单池的连接，这些接触耳片与连接件焊接在一起。特别地规定，相应的接触部件