通過(guò)電池殼體的鼓凸的結(jié)構(gòu)來(lái)將電池單元夾緊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及通過(guò)電池殼體的鼓凸的結(jié)構(gòu)來(lái)將電池單元夾緊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電池用在許多技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)。比如可以將多個(gè)單個(gè)的電池單元聯(lián)合成一個(gè)模塊。此夕卜，可以將多個(gè)模塊組合成一個(gè)所謂的電池組。通過(guò)這種方式產(chǎn)生高功率電池、比如高電壓電池。
[0003]一般來(lái)說(shuō)，所述電池單元構(gòu)造為矩形或者方形。為了保證更好的操縱并且能夠以盡可能小的容積提供盡可能大的能量，將所述矩形的電池單元夾緊成模塊。此外，所述夾緊方案為提高電池使用壽命作貢獻(xiàn)。
[0004]為了將所述電池相互夾緊，在此在力線通量鏈中需要有彈性的元件，用于比如對(duì)各個(gè)電池單元的或者漆層及絕緣層的公差進(jìn)行補(bǔ)償。在此一般來(lái)說(shuō)，將所述電池單元并排豎放。隨后在外側(cè)面上、比如在右邊和左邊布置了彈簧或者預(yù)彎曲的板片。所述板片比如作為板簧發(fā)揮功能，并且被一直壓緊到特定的預(yù)緊力。為了能夠維持在所述板簧之間的應(yīng)力，將所述板簧比如與所謂的拉緊板(Zugblech)連接起來(lái)。為了均勻地將壓力分布到所述電池單元上，在所述有彈力的板片與所述電池單元之間插入鋼板。所述拉緊板一般來(lái)說(shuō)由鋼制成，用于均勻地分布較高的力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]因此，可能存在著對(duì)得到改進(jìn)的電池單元、得到改進(jìn)的被預(yù)緊的電池模塊以及相應(yīng)的制造方法的需求，所述電池單元、電池模塊及制造方法尤其能夠?qū)崿F(xiàn)一種被預(yù)緊的電池模塊的、重量減輕的并且可能成本更為低廉的設(shè)計(jì)方案。
[0006]這種需求可以通過(guò)本發(fā)明的、按照獨(dú)立權(quán)利要求的主題來(lái)滿足。本發(fā)明的有利的實(shí)施方式在權(quán)利要求中得到了描述。
[0007]下面對(duì)一種按照本發(fā)明的實(shí)施方式的裝置的特征、細(xì)節(jié)和可能的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探討。
[0008]按照本發(fā)明的第一方面，介紹一種用于被預(yù)緊的電池模塊的電池單元。所述電池單元具有一單元?dú)んw和至少一個(gè)化學(xué)劑載體。所述化學(xué)劑載體在此布置在所述單元?dú)んw中。所述單元?dú)んw構(gòu)造為鼓凸的結(jié)構(gòu)。
[0009]換句話說(shuō)，本發(fā)明的構(gòu)思基于以下情況:提供一種電池單元，該電池單元的單元?dú)んw凸出地向外拱起，并且在此構(gòu)造為能夠變形并且能夠在一定的程度以?xún)?nèi)壓縮或者有彈性的結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種方式來(lái)將前面所描述的有彈力的板片的功能迀移到各個(gè)電池單元中。由此可以取消至少兩個(gè)重量密集的結(jié)構(gòu)元件，也就是比如所述有彈力的板片。通過(guò)這種方式，不僅節(jié)省重量而且節(jié)省成本。此外，通過(guò)所述單元?dú)んw的鼓凸的結(jié)構(gòu)并且由于在電池模塊的側(cè)面上放棄有彈力的板片而必定遵守比使用有彈力的板片的情況低的長(zhǎng)度公差。具有按本發(fā)明的電池單元的、電池模塊的長(zhǎng)度公差還僅僅相當(dāng)于壓緊裝置的、在模塊安裝中的公差。由此，對(duì)于完整的、具有多個(gè)模塊的電池組來(lái)說(shuō)，可以遵守較窄的長(zhǎng)度公差。由此，此外可以比如在車(chē)輛中減小用于電池模塊或者電池組的結(jié)構(gòu)空間。
[0010]所述電池單元、所述被預(yù)緊的電池模塊以及由被預(yù)緊的電池模塊所構(gòu)成的電池組比如可以用在電動(dòng)機(jī)中或者用在混合動(dòng)力車(chē)中。
[0011]所述電池單元可以?xún)?yōu)選構(gòu)造為鋰離子電池單元。此外，所述電池單元可以構(gòu)造為鉛電池、鎳氫電池、鎳鐵電池、鋰聚合物電池、鋰金屬電池、鋰錳電池、鋰鈦電池、鋰硫電池、銀鋅電池或者鋅溴電池。
[0012]所述單元?dú)んw也可以被稱(chēng)為“Can (罐頭)”，并且比如可以具有金屬的材料。尤其所述單元?dú)んw可以由深拉的鋁制成。在所述單元?dú)んw中布置了一個(gè)或者多個(gè)化學(xué)劑載體。所述化學(xué)劑載體比如可以被稱(chēng)為“Jellyrolls (壽司卷)”。在此，所述化學(xué)劑載體可以具有陽(yáng)極材料和陰極材料。比如所述陽(yáng)極材料以及所述陰極材料可以構(gòu)造為薄膜，所述薄膜設(shè)有不同的層并且被卷繞到彼此上面。
[0013]所述單元?dú)んw構(gòu)造為鼓凸的結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，至少一面單元壁向外拱起。此外，所有單元壁可以向外拱起。此外，單元底部可以額外地向外拱起?？梢栽趯⑺龌瘜W(xué)劑載體插入到單元?dú)んw中之前或者之后來(lái)對(duì)所述單元?dú)んw實(shí)施鼓凸處理。通過(guò)所述鼓凸處理，所述單元?dú)んw能夠變形并且能夠壓縮，從而現(xiàn)在也在沒(méi)有所述有彈力的板片的情況下在所述電池模塊的力線通量鏈中存在有彈性的元件。
[0014]比如可以如此進(jìn)行所述鼓凸處理，使得所述單元?dú)んw在每一側(cè)上都比如相對(duì)于通過(guò)所述電池單元的角點(diǎn)撐開(kāi)的平面具有高達(dá)2_的隆起或者拱起。換句話說(shuō)，所述單元?dú)んw的厚度在橫截面中通過(guò)所述鼓凸處理而增加了多達(dá)4_。
[0015]按照本發(fā)明的一種實(shí)施例，所述電池單元具有發(fā)泡的材料，該發(fā)泡的材料布置在所述單元?dú)んw與所述化學(xué)劑載體之間。所述發(fā)泡的材料是有彈性的或者能夠變形的并且能夠壓縮的材料，該材料比如具有塑料或者復(fù)合材料。所述發(fā)泡的材料可以具有細(xì)胞狀的結(jié)構(gòu)以及較低的材料密度。此外，所述發(fā)泡的材料可以具有較高的導(dǎo)熱性。所述發(fā)泡的材料在此比如可以以物理的、化學(xué)的或機(jī)械的方式來(lái)發(fā)泡。
[0016]尤其可以如此選擇所述發(fā)泡的材料，使得其盡可能少地與所述化學(xué)劑載體起反應(yīng)或者相對(duì)于所述化學(xué)劑載體是穩(wěn)定的。此外，所述發(fā)泡的材料可以有助于將通過(guò)所述夾緊過(guò)程而作用于所述電池單元的壓力均勻地分布到所述化學(xué)劑載體上。
[0017]按照本發(fā)明的另一種實(shí)施例，所述發(fā)泡的材料具有聚丙烯。所述聚丙烯可以具有化學(xué)的結(jié)構(gòu)式C3H6并且可以構(gòu)造為部分結(jié)晶的熱塑性塑料。所述聚丙烯材料的密度在此比如在0.895g/cm3與0.92g/cm3之間。作為丙烯的補(bǔ)充，所述發(fā)泡的材料可以具有像白堊或者玻璃纖維一樣的礦物質(zhì)的材料。
[0018]按照本發(fā)明的另一種實(shí)施例，所述單元?dú)んw具有一殼體底部和一殼體壁。所述殼體底部和所述殼體壁在此凸出地向外拱起。尤其所述單元?dú)んw可以設(shè)有有棱角的或者圓形的或者橢圓形的橫截面。如果所述單元?dú)んw設(shè)有有棱角的橫截面，那么每面單個(gè)的殼體壁都可以向外拱起。
[0019]按照本發(fā)明的第二方面，介紹一種被預(yù)緊的電池模塊。所介紹的電池模塊也被稱(chēng)為被夾緊的電池模塊，它具有至少兩個(gè)上面所描述的電池單元。此外，所述電池模塊具有剛性的模塊框架，該模塊框架具有比全部應(yīng)該布置在所述模塊框架中的、鼓凸的電池單元的尺寸小的尺寸。所述電池單元在此如此被插入到所述模塊框架中，使得其由于其的鼓凸結(jié)構(gòu)而被相對(duì)彼此壓緊并且所述鼓凸結(jié)構(gòu)如有必要?jiǎng)t被壓縮。
[0020]尤其可以將5和13個(gè)之間的電池單元組合在一個(gè)電池模塊中。在此，必要時(shí)可以將按本發(fā)明的、鼓凸的電池單元與商業(yè)上常用的電池單元一起夾緊在一個(gè)電池模塊中。此夕卜，可以?xún)H僅將按本發(fā)明的電池單元連同一個(gè)鼓凸的單元?dú)んw設(shè)置在所述被預(yù)緊的電池模塊中。
[0021]所述模塊框架在此構(gòu)造為剛性的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，所述模塊框架比所述鼓凸的單元?dú)んw硬或者能夠變形的程度小于所述鼓凸的單元?dú)んw。所述電池單元可以在插入到所述模塊框架中時(shí)候或者之前就已經(jīng)被相對(duì)彼此壓緊，并且所述鼓凸的殼體可以如此被壓縮，使得所述電池單元插入到所述模塊框架中。隨后，所述電池單元由于所述剛性的模塊框架的較小的尺寸而保持這種形狀并且保持由此所施加的壓力。
[0022]比如，一個(gè)單個(gè)的鼓凸的電池單元可以具有49mm的厚度。如果所述電池單元布置在所述剛性的模塊框架中并且被朝其它的電池單元壓緊，那么它就還僅僅具有大約45mm的厚度。換句話說(shuō)，一旦所述電池單元被相對(duì)彼此壓緊并且被插入所述模塊框架中，所述電池單元的鼓凸結(jié)構(gòu)就可以被弄平。由此所述電池單元在所述模塊框架中向彼此施加夾緊力。
[0023]按照本發(fā)明的另一種實(shí)施例，所述模塊框架具有金屬和/或復(fù)合材料。尤其所述模塊框架的端板可以具有金屬或者復(fù)合材料。所述金屬在此比如可以是鋼并且尤其是優(yōu)質(zhì)鋼。此外，所述金屬可以是鋁。所述復(fù)合材料可以具有任意的材料。尤其所述復(fù)合