帶有兩個(gè)分離的電化學(xué)區(qū)域的儲(chǔ)能單元的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電化學(xué)儲(chǔ)能器（10），例如電池或可重復(fù)充電的電池，具有：第一電化學(xué)單元（22），其具有第一陽(yáng)極（26）、第一陰極（28）和第一電流端子（24），所述第一電流端子與第一陰極（28）導(dǎo)電連接；第二電化學(xué)單元（42），其具有第二陽(yáng)極（46）、第二陰極（48）和第二電流端子（44），所述第二電流端子與第二陽(yáng)極（46）導(dǎo)電連接；以及殼體（12），該殼體具有：殼包圍的第一區(qū)域（20），在所述第一區(qū)域中布置第一電化學(xué)單元（22）；殼包圍的第二區(qū)域（40），在該第二區(qū)域中布置第二電化學(xué)單元（42）；以及隔離壁（80），該隔離壁將殼包圍的第一區(qū)域（20）與殼包圍的第二區(qū)域（40）分離。第一電化學(xué)單元（22）的陽(yáng)極（26）與第二電化學(xué)單元（42）的陰極（48）導(dǎo)電連接。
【專利說(shuō)明】帶有兩個(gè)分離的電化學(xué)區(qū)域的儲(chǔ)能單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電化學(xué)儲(chǔ)能器及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在汽車工業(yè)中，明確地定義了對(duì)可重復(fù)充電的儲(chǔ)能器或牽引用電池的使用壽命、安全性和可靠性的要求。因此，牽引用電池在使用壽命期間的安全和可靠運(yùn)行是牽引用電池或牽引用電池方案的可接受性的一個(gè)主要方面。在此，成本方面首先是前提，因?yàn)殡妱?dòng)車輛目前相比于帶有內(nèi)燃機(jī)的常規(guī)車輛而言還明顯更為昂貴。可預(yù)見(jiàn)的是，用于安裝到電動(dòng)車輛中的電池組的最終安裝將來(lái)在通常工資不低國(guó)家的客戶駐地附近進(jìn)行。因此，值得追求的是進(jìn)一步降低組裝電池系統(tǒng)組的開(kāi)銷和成本并且一同降低構(gòu)造為電池組的電化學(xué)儲(chǔ)能器的系統(tǒng)復(fù)雜性。
[0003]DE 10 2009 046 505 Al公開(kāi)了一種用于將第一電池單元的電池極與第二電池單元的電池極連接的方法和一種帶有根據(jù)本方法彼此連接的電池單元的電池。第一電池極具有夠構(gòu)造為其組成部分的凸肩元件，該凸肩元件實(shí)現(xiàn)對(duì)第二電池極直通且直接的即在沒(méi)有中間連接其他部件的情況下材料配合或力配合且形狀配合的以及導(dǎo)電連接，其中接觸電阻小。以此方式，η個(gè)電池單元可以借助(η-1)個(gè)凸肩元件導(dǎo)電連接成一個(gè)電池組(其中，η是大于或等于2的整數(shù))。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提出了一種具有所附的獨(dú)立權(quán)利要求1所述的特征的電化學(xué)儲(chǔ)能器及其根據(jù)權(quán)利要求16所述的應(yīng)用。電化學(xué)儲(chǔ)能器的有利實(shí)施形式是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005]電化學(xué)儲(chǔ)能器例如電池或可重復(fù)充電的電池包括如下部件:第一電化學(xué)單元，其帶有第一陽(yáng)極、第一陰極和第一電流端子，第一電流端子與第一陰極導(dǎo)電連接；以及第二電化學(xué)單元，其具有第二陽(yáng)極、第二陰極和第二電流端子，該第二電流端子與第二陽(yáng)極導(dǎo)電連接。此外，儲(chǔ)能器包括殼體，該殼體具有:殼包圍的第一區(qū)域，在第一區(qū)域中布置第一電化學(xué)單元；殼包圍的第二區(qū)域，在該第二區(qū)域中布置第二電化學(xué)單元；以及隔離壁，該隔離壁將殼包圍的第一區(qū)域與殼包圍的第二區(qū)域分離。第一電化學(xué)單元的陽(yáng)極與第二電化學(xué)單元的陰極導(dǎo)電連接。
[0006]本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):與其中在一個(gè)殼體中僅分別包含一電化學(xué)單元的傳統(tǒng)儲(chǔ)能器相比，包括根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器的第二電化學(xué)單元的復(fù)雜性通過(guò)將這兩個(gè)電化學(xué)單元集成到共同的殼體中來(lái)降低并且同時(shí)降低了組裝根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器的元件方面的安裝開(kāi)銷和成本。
[0007]第一電化學(xué)單元的陽(yáng)極或第二電化學(xué)單元的陰極可以與殼體導(dǎo)電連接。由此，殼體在限定的中間電勢(shì)上，該中間電勢(shì)在第一電流端子的電勢(shì)與第二電流電阻的電勢(shì)之間。
[0008]儲(chǔ)能器可以包括用于對(duì)第一電化學(xué)單元的陽(yáng)極或第二電化學(xué)單元的陰極的電勢(shì)進(jìn)行電壓檢驗(yàn)的中間電壓端子。中間電壓端子能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控第一電化學(xué)單元或第二電化學(xué)單元的電壓并且在這兩個(gè)電化學(xué)單元之間進(jìn)行電流平衡。
[0009]在第一實(shí)施形式中，中間電壓端子相對(duì)于殼體或第一殼體區(qū)域和/或第二殼體區(qū)域電絕緣地實(shí)施。在對(duì)此可替選的實(shí)施形式中，中間電壓端子導(dǎo)電地與殼體或第一殼體區(qū)域和/或第二殼體區(qū)域?qū)щ娺B接，其中殼體尤其可以導(dǎo)電地構(gòu)造。在最后的實(shí)施形式中，中間電壓端子的電勢(shì)限定了殼體的電勢(shì)。
[0010]隔離壁優(yōu)選構(gòu)造為，使得抑制在第一電化學(xué)單元或殼包圍的第一區(qū)域與第二電化學(xué)單元或殼包圍的第二區(qū)域之間的離子遷移、液體遷移和/或壓力平衡。由此，第一電化學(xué)單元和第二電化學(xué)單元在運(yùn)行中基本上去耦。
[0011 ] 在一種實(shí)施形式中，第一電化學(xué)單元可在其類型和其電學(xué)特征方面基本上與第二電化學(xué)單元結(jié)構(gòu)相同。該擴(kuò)展方案能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單且系統(tǒng)性地將根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器組裝成根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器構(gòu)成的組。
[0012]在對(duì)此可替選的實(shí)施形式中，第一電化學(xué)單元當(dāng)然也可在其類型和其電學(xué)特征方面基本上與第二電化學(xué)單元結(jié)構(gòu)相同。
[0013]在電學(xué)儲(chǔ)能器中，為了提高運(yùn)行安全性，無(wú)源電安全元件可以根據(jù)如下可能性來(lái)連接:(i)在第一電化學(xué)單元的陽(yáng)極與第二電化學(xué)單元之間，和/或(ii)在第一電化學(xué)單元的陰極與第一電化學(xué)單元的第一電流端子之間，和/或(iii )在第二電化學(xué)單元的陽(yáng)極與第二電化學(xué)單元的第二電流端子之間。在電化學(xué)儲(chǔ)能器中，也可以根據(jù)上述可能性中的兩種或更多種而安裝兩個(gè)或更多個(gè)無(wú)源電安全元件。在此，無(wú)源電安全元件尤其可以選自如下組:保險(xiǎn)裝置、具有正溫度系數(shù)的元件(即所謂的PTC元件(英語(yǔ):PTC = PositiveTemperature Coefficient))和電荷中斷兀件，即所謂的CID兀件(英語(yǔ):CID = ChargeInterrupting Device)。
[0014]在一種實(shí)施形式中，在電化學(xué)儲(chǔ)能器中可以構(gòu)造第一電化學(xué)單元或殼包圍的第一區(qū)域和第二電化學(xué)單元或殼包圍的第二區(qū)域，類型為棱柱電化學(xué)單元或殼包圍的棱柱區(qū)域。該擴(kuò)展方案能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械組裝多個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能器而基本上在其間不存在死體積(Totvolumn)0在此，第一棱柱電化學(xué)單元和第二棱柱電化學(xué)單元可以在其幾何尺寸方面基本上相同并且分別包括相對(duì)布置的壁的第一壁對(duì)、第二壁對(duì)和第三壁對(duì)，其中第一壁對(duì)的壁的面積大于或等于第二壁對(duì)的壁的面積，并且第二壁對(duì)的壁的面積大于或等于第三壁對(duì)的壁的面積。此外，在此第一電化學(xué)單元的從第一壁對(duì)、第二壁對(duì)和第三壁對(duì)所選出壁對(duì)的壁和第二電化學(xué)單元的從第一壁對(duì)、第二壁對(duì)或第三壁對(duì)所選出的壁對(duì)的相應(yīng)壁可以彼此接觸或可以分別與隔離壁接觸。
[0015]在對(duì)此可替選的實(shí)施形式中，在電化學(xué)儲(chǔ)能器中可以構(gòu)造第一電化學(xué)單元或殼包圍的第一區(qū)域和第二電化學(xué)單元或殼包圍的第二區(qū)域，類型為圓柱體形電化學(xué)單元或殼包圍的圓柱體形區(qū)域。
[0016]在此，第一圓柱體形電化學(xué)單元可以包括第一圓形端面和第二圓形端面，并且第二圓柱體形電化學(xué)單元也可以包括第一圓形端面和第二圓形端面。在此，第一圓柱體形電化學(xué)單元的第二圓形端面和第二圓柱體形電化學(xué)單元的第一圓形端面可以具有基本相同的直徑并且彼此接觸或分別與隔離壁接觸。對(duì)此可替選地或附加地，第一圓柱體形電化學(xué)單元可以包括圓柱壁而第二圓柱體形電化學(xué)單元同樣可以包括圓柱壁，其中第一圓柱壁和第二圓柱壁具有基本上相同的長(zhǎng)度并且彼此接觸或分別與隔離壁接觸。[0017]前面所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器可以用作汽車中的可重復(fù)充電的牽引用電池。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器具有如下優(yōu)點(diǎn):
相對(duì)于其中每個(gè)單個(gè)電化學(xué)單元都針對(duì)正電極和負(fù)電極具有兩個(gè)外部電流端子的傳統(tǒng)電化學(xué)儲(chǔ)能器，根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能源實(shí)現(xiàn)了比電池系統(tǒng)更高的比能或更高的比功率，更確切地說(shuō)通過(guò)較小的重量或省去電化學(xué)惰性部件的重量來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0019]從系統(tǒng)角度看的每個(gè)儲(chǔ)能器的接觸開(kāi)銷的復(fù)雜性減小。尤其是，通常以接觸面形式實(shí)施的所需的外部電流端子的數(shù)目減半。相應(yīng)地，安裝開(kāi)銷也減半。
[0020]在殼包圍的兩個(gè)區(qū)域的一些布置中，可能的是，每個(gè)殼包圍的區(qū)域20、40分別將電流端子24、44對(duì)中地布置，如例如在圖5、6和7中所示的實(shí)施形式。由此可以減小電流端子的扭力，這又能實(shí)現(xiàn)電流端子相對(duì)于殼體12在結(jié)構(gòu)上更簡(jiǎn)單的隔離。
[0021]對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器而言，在電化學(xué)單元中的溫度檢測(cè)等的開(kāi)銷通過(guò)如下方式來(lái)降低:在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器中可以在這兩個(gè)電化學(xué)單元中的僅僅一個(gè)電化學(xué)單元中檢測(cè)溫度并且所基于的是，在殼包圍的相應(yīng)另一個(gè)區(qū)域中的溫度由于緊鄰性或共同的隔離壁而在所檢測(cè)的溫度附近。也就是說(shuō)，僅僅一個(gè)溫度傳感器對(duì)相應(yīng)兩個(gè)電化學(xué)單元就足夠了。
[0022]電隔離開(kāi)銷減低，因?yàn)槊績(jī)蓚€(gè)電化學(xué)單元22、42需要僅兩個(gè)外部的電流端子24、44。
[0023]在根據(jù)本發(fā)明的具有在一個(gè)系統(tǒng)中的兩個(gè)電化學(xué)單元的復(fù)合結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能器中，機(jī)械接觸開(kāi)銷尤其是用于單元保持的機(jī)械接觸開(kāi)銷減低。
[0024]用于冷卻系統(tǒng)或加熱系統(tǒng)的熱接觸開(kāi)銷對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器而言同樣減小。
[0025]用于構(gòu)建或組裝(安裝)根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器的開(kāi)銷和成本同樣減小。
[0026]在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器中實(shí)現(xiàn)的雙單元的機(jī)械穩(wěn)定性(該雙單元包括殼包圍的兩個(gè)區(qū)域)相對(duì)于帶有總體相同的能量的電化學(xué)單元或兩個(gè)單獨(dú)的單個(gè)單元提高。
[0027]每個(gè)根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器即每個(gè)雙單元，省去了針對(duì)外部電流端子的通過(guò)殼體壁的兩個(gè)電穿通部。由此，穿通部處的不密封性的概率降低。
[0028]在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器中的兩個(gè)電化學(xué)單元的緊鄰性能夠?qū)崿F(xiàn)與兩個(gè)分別構(gòu)造為單獨(dú)單元的穿通電化學(xué)單元相比在根據(jù)本發(fā)明的雙單元中的兩個(gè)電化學(xué)單元之間更好的熱耦合。
[0029]在根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器中與帶有兩個(gè)單個(gè)單元的結(jié)構(gòu)相比也降低了整個(gè)系統(tǒng)的電感。該方面對(duì)于可重復(fù)充電的儲(chǔ)能器譬如電池直接轉(zhuǎn)換器的方案而言特別重要。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元的方案可以應(yīng)用于任意類型的電化學(xué)或電池化學(xué)、針對(duì)任意制法的陽(yáng)極、陰極或電解質(zhì)、以及針對(duì)殼包圍的區(qū)域或電化學(xué)單元的任意任何幾何形狀(例如圓柱體形或棱柱形)。
[0031]基于上述優(yōu)點(diǎn)期望的是，與帶有電池單個(gè)單元的傳統(tǒng)電化學(xué)單元相比總體上提高了根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器的可靠性并且由此也提高了使用壽命。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器的整個(gè)系統(tǒng)成本、整個(gè)系統(tǒng)安裝開(kāi)銷和整個(gè)系統(tǒng)重量相比于由單個(gè)單元構(gòu)建的傳統(tǒng)電池組減小，這對(duì)于汽車的、固定的和其他儲(chǔ)能器系統(tǒng)是有利的。【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]以下有利地借助在附圖中所示的本發(fā)明的實(shí)施例詳細(xì)地描述了本發(fā)明。在附圖中示出:
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器的第一實(shí)施形式的示意圖；
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器的第二實(shí)施形式的示意圖；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器的第三實(shí)施形式的示意圖；
圖4示出了第一實(shí)施變形方案的根據(jù)本發(fā)明的具有殼包圍的第一棱柱形區(qū)域和殼包圍的第二棱柱形區(qū)域的電化學(xué)儲(chǔ)能器的示意圖；
圖5示出了第二實(shí)施變形方案的根據(jù)本發(fā)明的具有殼包圍的第一棱柱形區(qū)域和殼包圍的第二棱柱形區(qū)域的電化學(xué)儲(chǔ)能器的示意圖；
圖6示出了第三實(shí)施變形方案的根據(jù)本發(fā)明的具有殼包圍的第一棱柱形區(qū)域和殼包圍的第二棱柱形區(qū)域的電化學(xué)儲(chǔ)能器的示意圖；
圖7示出了第一實(shí)施變形方案的根據(jù)本發(fā)明的具有殼包圍的第一圓柱體形區(qū)域和殼包圍的第二圓柱體形區(qū)域的電化學(xué)儲(chǔ)能器的示意圖；
圖8示出了第二實(shí)施變形方案的根據(jù)本發(fā)明的具有殼包圍的第一圓柱體形區(qū)域和殼包圍的第二圓柱體形區(qū)域的電化學(xué)儲(chǔ)能器的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1至圖3中所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器10的實(shí)施形式共同之處在于，它們都包括如下部件:第一電化學(xué)單元22，其包括第一陽(yáng)極26、第一陰極28和與第一陰極28在運(yùn)行中導(dǎo)電連接的外部第一電流電阻24并且布置在殼體12的殼包圍的第一區(qū)域20中；第二電化學(xué)單元42，其包括第二陽(yáng)極46、第二陰極48和與第二陽(yáng)極46在運(yùn)行中導(dǎo)電連接的外部第二電流端子44并且布置在殼體12的殼包圍的第二區(qū)域40中；殼體12，其具有殼包圍的第一區(qū)域20，在第一區(qū)域20中如所提及的那樣布置有第一電化學(xué)單元22，并且該殼體12具有殼包圍的第二區(qū)域40，在該第二區(qū)域40中如所提及的那樣布置有第二電化學(xué)單元42 ；以及隔離壁80，該隔離壁80將殼包圍的第一區(qū)域20與殼包圍的第二區(qū)域40分離。在電化學(xué)儲(chǔ)能器10中，第一電化學(xué)單元22的陽(yáng)極26與第二電化學(xué)單元42的陰極48導(dǎo)電連接。該導(dǎo)電連接將所述的電化學(xué)元件26和48連接，所述電化學(xué)元件布置在殼包圍的第一區(qū)域或殼包圍的第二區(qū)域20或40中。該電連接可以穿通隔離壁80，如在圖1至圖3中所示的那樣，或在繞開(kāi)隔離壁80的情況下沿著或在殼體12的壁中走向(未示出)。
[0035]空間上將殼包圍的第一區(qū)域20或殼包圍的第一單元22與殼包圍的第二區(qū)域40或第二電化學(xué)單元42彼此分離的隔離壁80構(gòu)建并且與殼體連接為使得抑制在兩個(gè)區(qū)域20,40或兩個(gè)電化學(xué)單元22與42之間的離子遷移、液體交換和壓力平衡。
[0036]外部第一電流端子24和外部第二電流端子44是根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器10的兩個(gè)極即正電極和負(fù)電極。在儲(chǔ)能器10運(yùn)行中，在電流端子24和44上連接有至少一個(gè)外部用電器(未示出)或外部電池充電和/或放電設(shè)備(同樣未示出)。為此目的，第一電流端子24和第二電流端子44 (它們也稱作功率端子或Power Terminal)設(shè)計(jì)為，使得它們適于傳輸對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器具體規(guī)定的最大充電電流或放電電流，即電流端子24和44具有所謂高導(dǎo)電能力。在第一電流端子24與第一陰極28之間和在第二電流端子44與第二陽(yáng)極46之間的導(dǎo)電連接分別穿過(guò)殼體12的壁，使得為了建立導(dǎo)電連接，相應(yīng)電導(dǎo)體的穿通部相對(duì)于殼體12電絕緣。為此目的,相應(yīng)的電導(dǎo)體穿通插入殼體12的相應(yīng)壁中的電絕緣裝置25或45。
[0037]第一電化學(xué)單元22的第一陽(yáng)極26與第二電化學(xué)單元42的陰極48的導(dǎo)電連接處于中間電勢(shì)，該中間電勢(shì)在施加在第一電流端子24和第二電流端子44上的陽(yáng)極電勢(shì)或負(fù)極電勢(shì)之間。中間電勢(shì)通過(guò)導(dǎo)電連接與外部中間電壓端子60連接，其中后述的導(dǎo)電連接將中間電壓端子60與第一陽(yáng)極26和第二陰極48之間的導(dǎo)電連接相連接，如在圖1至圖3中所示。對(duì)此可替選地，在圖1至圖3中所示的實(shí)施形式中，中間電壓端子60也可以直接與第一電化學(xué)單元22的第一陽(yáng)極26導(dǎo)電連接或可以直接與第二電化學(xué)單元42的第二陰極48導(dǎo)電連接。
[0038]圖1和圖2示出的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器10的第一實(shí)施形式或第二實(shí)施形式通過(guò)電絕緣(參見(jiàn)圖1中的電絕緣裝置65)或在中間電壓端子60與殼體12之間的導(dǎo)電連接(如圖2中所標(biāo)明)來(lái)區(qū)分。
[0039]在圖1所示的第一實(shí)施形式中，至中間電壓端子60的電導(dǎo)體借助電絕緣裝置65相對(duì)于殼體12電絕緣并且為此目的穿通電絕緣裝置65，而不與殼體12接觸。類似地，在圖3所示的儲(chǔ)能器10的第三實(shí)施形式中，至中間電壓端子60的電引線也借助電絕緣裝置65相對(duì)于殼體12電絕緣。
[0040]在圖2所示的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)儲(chǔ)能器10的第二實(shí)施形式中，中間電壓端子60或連接到其上的電引線與殼體12導(dǎo)電地接觸，也就是說(shuō)，殼體12置于也在中間電壓端子60上的中間電勢(shì)上。在此情況下，殼體12可以導(dǎo)電地構(gòu)造或由導(dǎo)電材料構(gòu)造，由此殼體12在所限定的電勢(shì)(中間電勢(shì))上。圖2中所示的中間電壓端子60的擴(kuò)展方案當(dāng)然也可以應(yīng)用于圖3中所示的第三實(shí)施形式中，代替那里所示的具有中間端子60相對(duì)于殼體12電絕緣的實(shí)施。
[0041 ] 為了提高運(yùn)行安全性并且尤其是作為用于保護(hù)第一電化學(xué)單元22的電極26和28和第二電化學(xué)單元42的電極46和48免受不利的過(guò)大充電電流或放電電流的過(guò)流保護(hù)裝置，并且同樣為了對(duì)外部連接的電設(shè)備的過(guò)流保護(hù)，該電化學(xué)儲(chǔ)能器10包括至少一個(gè)無(wú)源電安全元件或多個(gè)這種安全元件70、70’、70’ ’、70’ ’ ’。安全元件可以設(shè)置在第一電流端子24與第一陰極28之間和/或在第一陽(yáng)極26與第二陰極48之間和/或在第二陽(yáng)極46與第二電流端子之間的內(nèi)部導(dǎo)電連接中，如在圖1至圖3中所示。
[0042]每個(gè)無(wú)源電安全元件70、70’、70’ ’、70’ ’ ’設(shè)計(jì)為，當(dāng)通過(guò)的電流超過(guò)預(yù)先定義的閾值時(shí)，限制或中斷該電流。在圖1和圖2中所示的無(wú)源電安全元件70、70’、70’ ’、70’ ’ ’的每個(gè)可以是如下元件，其選自如下組，該組包括:尤其無(wú)源的保險(xiǎn)裝置72、PTC元件74，即具有正溫度系數(shù)(英語(yǔ):PTC = Positive Temperature Coefficient)的元件、和CID元件76,即電荷中斷兀件(英語(yǔ):CID = Charge Interrupting Device)。
[0043]在第一電流端子24與第二電流端子44之間的導(dǎo)電連接的三個(gè)部分段的每個(gè)中，即在第一電流端子24與第一陰極28之間的部分段中、在第一陽(yáng)極26與第二陰極48之間的第二部分段之間和/或在第二陽(yáng)極46與第二電流端子44之間的第三部分段中，可以設(shè)置一個(gè)或多個(gè)無(wú)源電安全元件，例如保險(xiǎn)裝置72和PTC元件74或CID元件76，如在圖3中所示或者也設(shè)置保險(xiǎn)裝置72、PTC元件74和CID元件76，它們串聯(lián)連接(在這些圖中未示出)。
[0044]對(duì)于圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)能器的實(shí)施形式，表示隔離壁80或80’或80’’的布置的三種變型形式。在圖3中，用實(shí)線表示隔離壁80而用虛線表示隔離壁80’和80’’。隔離壁80、80’或80’’的布置通過(guò)其相對(duì)于在殼包圍的第一區(qū)域20中的第一陽(yáng)極26與在殼包圍的第二區(qū)域40之間的第二陰極48之間的導(dǎo)電連接中設(shè)置的無(wú)源安全元件(保險(xiǎn)裝置72’ ’或PTC元件74’ ’和CID元件76，’ )的位置來(lái)區(qū)分。在第一變型方案中，隔離壁80布置為使得在第一陽(yáng)極26和保險(xiǎn)裝置72’ ’之間的導(dǎo)電連接穿過(guò)隔離壁80，使得保險(xiǎn)裝置72’’、PTC元件74’’和CID元件76’’布置在殼包圍的第二區(qū)域40中。在第二變型方案中，隔離壁80’布置為使得在保險(xiǎn)裝置72’’或PTC元件與CID元件76’’之間的導(dǎo)電連接穿過(guò)隔離壁80’，使得保險(xiǎn)裝置72’’或PTC元件74’’布置在殼包圍的第二區(qū)域20中和CID元件76’’布置在殼包圍的第二區(qū)域40中。在第三變型方案中，隔離壁80’’布置為使得在CID元件76’’與第二陰極48之間的導(dǎo)電連接穿過(guò)隔離壁80’’，使得保險(xiǎn)裝置72’’或PTC元件74’ ’和CID元件76’布置在殼包圍的第一區(qū)域20中。
[0045]殼體12可以由導(dǎo)電材料構(gòu)造或以導(dǎo)電材料涂覆。殼體12的這種導(dǎo)電構(gòu)型尤其設(shè)置在圖2所示的電化學(xué)儲(chǔ)能器10的第二實(shí)施形式中，其中中間電壓端子60與殼體12導(dǎo)電接觸，使得殼體12置于限定的電勢(shì)即中間電勢(shì)上。
[0046]對(duì)此可替選地，殼體12也可以由不導(dǎo)電的即電絕緣的材料例如塑料構(gòu)建。
[0047]殼體12的這種電絕緣的構(gòu)型尤其是設(shè)置在圖1所示的電化學(xué)儲(chǔ)能器10的第一實(shí)施形式中，其中中間電壓端子60 (借助電絕緣裝置65)相對(duì)于殼體12電絕緣，與第一電流端子24和第二電流端子44 一樣，尤其是借助相應(yīng)的電絕緣裝置25和45，如在圖1中所示。
[0048]殼包圍的第一區(qū)域20和殼包圍的第二區(qū)域40或第一電化學(xué)單元22或第二電化學(xué)單元42可以構(gòu)造為棱柱形單元，如在圖4至圖6中所示，或構(gòu)造為圓柱體形單元，如在圖7和圖8中所示。
[0049]在圖4至圖6所示的具有棱柱形單元或殼包圍的區(qū)域20和40的實(shí)施形式中，相應(yīng)的單元包括彼此對(duì)置的壁31、31’或51、52’的第一壁對(duì)32、52，彼此對(duì)置的壁33、33’或53,53'的第二壁對(duì)34、54和彼此對(duì)置的壁35、35’、55、55’的第三壁對(duì)36、56。對(duì)于一般棱柱形單元適用于，第一壁對(duì)32、52的壁31、31’、51、52’的面積大于第二壁對(duì)34、54的壁33、33’、53、53’的面積并且第二壁對(duì)34、54的壁33、33’、53、53’的面積大于第三壁對(duì)36、56的壁35、35’、55、55’的面積，如在圖4至圖6中所示?？商孢x地并且未在這些圖中示出，第一壁對(duì)的壁的面積也可以基本上等于第二壁對(duì)的壁的面積或第二壁對(duì)的壁的面積可以等于第三壁對(duì)的壁的面積。
[0050]在圖4至圖6所示的具有棱柱形單元的實(shí)施形式中，這兩個(gè)單元即殼包圍的第一區(qū)域20和殼包圍的第二區(qū)域40具有基本上相同的尺寸。
[0051]在圖4所示的實(shí)施形式中，殼包圍的第一區(qū)域20和殼包圍的第二區(qū)域40并排地布置使得第三壁對(duì)36、56的兩個(gè)壁即具有最小面積的壁對(duì)32、52的壁彼此相鄰。在此，第三壁對(duì)36、56的相鄰壁對(duì)35、55可以彼此直接接觸或甚至彼此整體地構(gòu)造并且以此方式構(gòu)建儲(chǔ)能器10的隔離壁80，如在圖4中所表明的那樣，或其可替選地可以分別與布置在其間的隔尚壁接觸(未不出)。
[0052]在圖5所示的儲(chǔ)能器10的實(shí)施形式中，第一單元的第一壁對(duì)32的壁31和51和第二單元的第二壁對(duì)52的壁51即具有最大面積的壁對(duì)32、52的壁彼此相鄰地布置。在此，第一壁對(duì)32的壁31可以與第一壁對(duì)52的壁51彼此直接接觸或甚至彼此整體地構(gòu)造并且以此方式構(gòu)建儲(chǔ)能器10的隔離壁，如在圖5中所表明的那樣，或其可替選地可以分別與布置在其間的電化學(xué)儲(chǔ)能器的隔離壁接觸(未示出)。
[0053]在圖6所示的儲(chǔ)能器10的實(shí)施形式中，第一單元的第二壁對(duì)34的壁33和第二單元的第二壁對(duì)54的壁53彼此相鄰地布置。在此，第二壁對(duì)34、54的彼此相鄰布置的壁33、53可以彼此直接接觸或甚至彼此整體地構(gòu)造并且以此方式構(gòu)建儲(chǔ)能器的隔離壁，或其可替選地可以分別與布置在其間的隔尚壁接觸(未不出)。
[0054]在圖7和圖8所示的根據(jù)本發(fā)明的帶有圓柱體形單元的儲(chǔ)能器10的實(shí)施形式中，相應(yīng)的圓柱體單元或圓柱體電化學(xué)單元37或57具有圓柱壁38或58和兩個(gè)沿單元的縱向方向彼此對(duì)置地布置的圓形端面39、39’或59、59’。在這些實(shí)施形式中，這兩個(gè)圓柱體形單元基本上具有相同的尺寸。
[0055]在圖7所示的實(shí)施形式中，第一圓柱形電化學(xué)單元37的圓形端面39和第二圓柱體形電化學(xué)單元57的第二圓形端面彼此相鄰地布置。在此，它們可以彼此直接接觸或彼此整體地構(gòu)造，并且以此方式構(gòu)造儲(chǔ)能器10的隔離壁80，如在圖7中所表明的那樣。對(duì)此可替選地，相鄰布置的端面可以分別與其間布置的隔離壁接觸(未示出)。
[0056]在圖8所示的實(shí)施形式中，布置有具有基本上彼此平行取向的縱軸線的第一單元和第二單元或圓柱體形電化學(xué)單元37和57，更確切地說(shuō)，第一單元37的圓柱壁38觸碰第二單元57的圓柱壁58。在此，圓柱壁38和58在觸碰面的區(qū)域中彼此接觸或部分嵌入或部分彼此整體地構(gòu)建。對(duì)此可替選地，圓柱壁38和58可以分別與在其間的隔離壁接觸(未示出)。
【權(quán)利要求】
1.一種電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)，例如電池或可重復(fù)充電的電池，具有: 第一電化學(xué)單元(22)，其具有第一陽(yáng)極(26)、第一陰極(28)和第一電流端子(24)，所述第一電流端子與第一陰極(28)導(dǎo)電連接， 第二電化學(xué)單元(42)，其具有第二陽(yáng)極(46)、第二陰極(48)和第二電流端子(44)，所述第二電流端子與第二陽(yáng)極(46)導(dǎo)電連接，以及 殼體(12),該殼體具有:殼包圍的第一區(qū)域(20),在所述第一區(qū)域中布置第一電化學(xué)單元(22);殼包圍的第二區(qū)域(40)，在該第二區(qū)域中布置第二電化學(xué)單元(42);以及隔離壁(80)，該隔離壁將殼包圍的第一區(qū)域(20)與殼包圍的第二區(qū)域(40)分離， 其中第一電化學(xué)單元(22)的陽(yáng)極(26)與第二電化學(xué)單元(42)的陰極(48)導(dǎo)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一電化學(xué)單元(22)的陽(yáng)極(26)或第二電化學(xué)單元(42)的陰極(48)與殼體(12)導(dǎo)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 儲(chǔ)能器(10)包括用于對(duì)第一電化學(xué)單元(22)的陽(yáng)極(26)或第二電化學(xué)單元(42)的陰極(48 )的電勢(shì)進(jìn)行電壓檢驗(yàn)的中間電壓端子(60 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 中間電壓端子(60)相對(duì)于殼體(12)或第一殼體區(qū)域和/或第二殼體區(qū)域(20，40)電絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 中間電壓端子(60)與殼體(12)或第一殼體區(qū)域和/或第二殼體區(qū)域(20，40)導(dǎo)電連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 隔離壁(80)構(gòu)造為，使得抑制在第一電化學(xué)單元(22)或殼包圍的第一區(qū)域(20)與第二電化學(xué)單元(42)或殼包圍的第二區(qū)域(40)之間的離子遷移、液體遷移和/或壓力平衡。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一電化學(xué)單元(22)在其類型和其電學(xué)特征方面基本上與第二電化學(xué)單元(42)結(jié)構(gòu)相同。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一電化學(xué)單元(22)在其類型和其電學(xué)特征方面基本上與第二電化學(xué)單元結(jié)構(gòu)(42)不同。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于，(i)在第一電化學(xué)單元(22)的陽(yáng)極(26)與第二電化學(xué)單元(42)的陰極(48)之間，和/或 (i i )在第一電化學(xué)單元(22 )的陰極(28 )與第二電化學(xué)單元(22 )的第一電流端子(24 )之間，和/或 (iii)在第二電化學(xué)單元(42)的陽(yáng)極(46)與第二電化學(xué)單元(42)的第一電流端子(44)之間 連接無(wú)源電安全元件(70，70’，70’’，70’’’ )。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 無(wú)源電安全元件(70，70’，70’ ’，70’ ’ ’)選自如下組，該組包括:保險(xiǎn)裝置(72)、具有正溫度系數(shù)的元件(74)和電流中斷元件(76)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一電化學(xué)單元(22)或殼包圍的第一區(qū)域(20)和第二電化學(xué)單元(42)或殼包圍的第二區(qū)域(40)是棱柱形電化學(xué)單元(30，50)或殼包圍的棱柱形區(qū)域的類型。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至10之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于，` 第一電化學(xué)單元(22)或殼包圍的第一區(qū)域(20)和第二電化學(xué)單元(42)或殼包圍的第二區(qū)域(40)是圓柱體形電化學(xué)單元(37，57)或殼包圍的圓柱體形區(qū)域的類型。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一棱柱形電化學(xué)單元(30)和第二棱柱形電化學(xué)單元(50)在其幾何尺寸方面基本相同并且分別包括對(duì)置布置的壁(31，31’，33，33’，35，35’ ;51，51，，53，53，，55，55，)的第一壁對(duì)(32 ;52)、第二壁對(duì)(34 ;54)和第三壁對(duì)(36 ;56)，其中 -第一壁對(duì)(32 ;52)的壁(31，31’ ；51，51’)的面積大于或者等于第二壁對(duì)(34 ;54)的壁(33，33’ ；53 ;53’ )的面積，并且 第二壁對(duì)(34 ；54)的壁(33，33’ ；53，53’ )的面積大于或等于第三壁對(duì)(36 ；56)的壁(35，35’ ；55，55’ )的面積， 并且其中第一電化學(xué)單元(22)的從第一壁對(duì)、第二壁對(duì)和第三壁對(duì)(32和34和36)所選出的壁對(duì)的壁(31’或33’或35’)和第二電化學(xué)單元(42)的從第一壁對(duì)、第二壁對(duì)和第三壁對(duì)(52和54和56)所選出的壁對(duì)的壁(51，53，55) -彼此接觸， -或分別與隔尚壁(80,80’，80’’)接觸。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一圓柱體形電化學(xué)單元(37)包括第一圓形端面和第二圓形端面(39，39’)，并且第二圓柱體形電化學(xué)單元(57)包括第一圓形端面和第二圓形端面(59，59’)， 其中第一圓形體形電化學(xué)單元(37)的第二圓形端面(39’)和第二圓柱體形電化學(xué)單元(57)的第一圓形端面(59)具有基本相同的直徑，并且 -彼此接觸， -或分別與隔尚壁(80)接觸。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)， 其特征在于， 第一圓柱體形電化學(xué)單元(37)包括圓柱壁(38)而第二圓柱體電化學(xué)單元(57)包括圓柱壁(58),第一圓柱壁和第二圓柱壁(38, 58)具有基本相同的長(zhǎng)度,并且-彼此接觸， -或分別與隔尚壁(80)接觸。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)的一種應(yīng)用，該應(yīng)用是將所述的電化學(xué)儲(chǔ)能器(10)用作汽車的可重復(fù)充電的牽引用電池或固定儲(chǔ)存器。
【文檔編號(hào)】H01M2/30GK103515547SQ201310249020
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年6月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月22日
【發(fā)明者】A.伊姆雷 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司