CN116457988A - 用于能量储存设备的电化学软包电池单体 - Google Patents

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Abstract

披露了一种尤其旨在用于机动车辆的电能储存设备(10)的电化学软包电池单体(1)，该电化学电池单体包括由多个电极(2)构成的堆叠、至少一个电端子(4)、以及内衬(3)，该内衬分别在主连结部(5)和副连结部(6)处连接到电端子(4)和自身，以便形成凹部(100)，该多个电极(2)和整个或部分的该至少一个电端子(4)延伸到该凹部中，电端子(4)的第一尺寸基本等于或大于由该多个电极(2)构成的堆叠体的第一尺寸。

Description

用于能量储存设备的电化学软包电池单体
技术领域
本发明涉及一种用于电能储存设备、尤其是蓄电池的电化学软包电池单体。本发明还涉及一种包括所述电池单体的电能储存设备和一种装备有这种储存设备和/或这种电池单体的车辆。本发明最后涉及一种用于制造电化学软包电池单体的方法。
背景技术
在电动车辆或混合动力车辆中，当前的电动马达驱动装置涉及电储存设备或蓄电池，这些电储存设备或蓄电池日益强大，以便与热力发动机的性能水平相匹敌。提高电驱动性能水平在很大程度上依赖于增加车辆的可行驶里程(例如通过增大储存设备的容量)。
传统上，储存设备(也称为“电池组”，或更简单地称为“电池”)包括多个电池单体，尤其是锂电池单体或Li离子型电池单体，这些电池单体可以根据不同架构来生产。所谓的圆柱形的和棱柱形的电池单体由绕组或电极堆叠体组成，该绕组或电极堆叠体滑入金属壳体中，该金属壳体是预先制造的并用盖密封。
所谓的袋或软包电池单体1'(其现有技术示例展示在图11中)包括电极，这些电极堆叠并经由电端子4'焊接在一起，接着被包套在也称为袋或“软包”的内衬3'中，该内衬被热封以便仅允许电端子4'从中露出。热封的密封性是此技术的关键要点；它需要内衬3'具有光滑表面，也就是说没有折叠，这通常通过“预变形”、尤其是通过冲压来获得，以便形成将电极设置在其中的空腔。内衬的预变形伴随着不可忽视的材料拉伸，因此其深度受到撕裂风险的限制。
因此，虽然圆柱形和棱柱形的电池单体的尺寸可以容易地增大以容纳更多能量，也就是说更大的容量和/或功率，但是软包技术一方面受到预变形步骤的限制(目前限制为约14至15mm的深度)，并且另一方面受到端子或电端子4'的尺寸的限制，这些端子或电端子不能超过某些尺寸，否则有影响内衬3'焊接在电端子4'端部处的密封性的风险，如图11所示。因此，这些电化学软包电池单体1'的电端子4'具有相对小的截面，并且与使用高功率充电或放电电流不兼容。
此外，提高电驱动性能水平还依赖于对快速充电手段的研究。“快速充电”端子是已知的，这些端子实施显著的电功率，尤其是大于50kW，或者超快充电端子涉及范围高达200kW的电功率。
然而，这些功率伴随着车辆电池中的热量耗散，该热量如果不去除，可能对电池造成不可逆的损坏，比如减少电池的使用寿命或限制电池的充电速率。这种损坏在传输电流的材料中尤其明显，比如电端子(尤其是电连接器)和焊接部中。
电化学电池单体的冷却通常在电池单体的最窄面(也称为有用冷却表面)上进行，当根据软包技术生产电池单体以便保持电池单体的密封时，该最窄面受到限制，由此阻止电池单体的有效冷却，并且由此甚至影响电池单体的耐久性。
就这部分而言，文献EP 3327854披露了一种电池单体，其电端子由并入绝缘材料中的电连接器构成，该绝缘材料的截面接近电极堆叠体的截面。为此，该文献提出用使得能够吸收气体的层涂覆连接器的一部分，这是复杂且昂贵的。
发明内容
本发明落在这一背景内，并且其目的是提供一种尤其旨在用于机动车辆的电储存设备的电化学软包电池单体，其成本降低，从而允许无限制地增大电池单体及其一个或多个电端子的尺寸，以便提高其性能水平。本发明还旨在提出一种制造这种电池单体的方法，该电池单体较容生易产且成本较低。为此，本发明提出了一种用于电能储存设备、尤其是蓄电池的电化学软包电池单体，该电化学电池单体包括由多个电极、尤其是至少一个阳极和一个阴极构成的堆叠体、以及内衬。该电化学电池单体的特征特别在于它包括：
-至少一个电端子，该至少一个电端子包括以绝缘材料制成的基部以及在第一轴线上延伸的电连接器，电端子的基部在第二轴线上的第一尺寸基本等于或大于由该多个电极构成的该堆叠体在第二轴线上的第一尺寸，所述第二轴线正交于所述第一轴线，该至少一个电端子和内衬有助于界定该多个电极在其中延伸的壳体；
-内衬的端部与该至少一个电端子的基部的周界连结的至少一个主连结部；
-内衬的端部侧部与内衬的相对端部侧部连结的副连结部，这些端部侧部不同于该端部。
可选地，该至少一个电端子的基部在第三轴线上的第二尺寸可以基本等于或大于由该多个电极构成的该堆叠体在第三轴线上的第二尺寸，所述第三轴线正交于第一轴线和第二轴线。
并且，根据可选但优选的特征，该至少一个主连结部可以通过热焊接或通过粘结来制造，并且/或者副连结部可以通过热焊接或通过粘结来制造。
该至少一个端子的电连接器可以延伸穿过基部，电连接器能够包括平坦或基本平坦的并且/或者平行于或基本平行于基部的外表面延伸的外部部分。
该电化学电池单体可以包括至少一个间隔构件，该至少一个间隔构件设置在壳体中并且介于一方面该多个电极与另一方面该至少一个电端子之间，该间隔构件包括至少一个空隙，该至少一个空隙被配置成接纳至少一个电极的至少一个舌片。
值得注意的是，间隔构件可以具有蜂窝状结构，尤其是蜂窝结构，该蜂窝状结构包括小室，这些小室处于真空中、旨在容纳在电化学电池单体的操作期间产生的气体。
可选地，该至少一个电端子的基部可以包括：
-被配置成确保电化学电池单体锚定在支撑元件上的固定构件；以及/或者
-传感器，尤其是温度和/或压力传感器；以及/或者
-过充电安全设备。
本发明还涉及一种尤其旨在用于机动车辆的电能储存设备，该电能储存设备包括至少一个如前所述的电化学电池单体。
值得注意的是，这种储存设备可以进一步包括沿着该至少一个电化学电池单体的侧向侧布置的冷却装置。
本发明还涉及一种混合动力或电动车辆，该车辆包括至少一个根据本发明的电化学电池单体和/或至少一个根据本发明的电能储存设备。
本发明最后涉及一种用于制造如前所述的电化学电池单体的方法，该方法包括：
-堆叠多个电极的步骤；
-将至少一个电端子连接到该多个电极的步骤；
-将该组的该多个电极和该至少一个电端子的基部的至少一部分包套在未预变形的内衬中的步骤；
-在主连结部处将内衬连结到该至少一个电端子的基部的步骤；
-在副连结部处将内衬连结到自身的步骤。
可选地，包套步骤可以包括将内衬的端部中的至少一个端部与该至少一个电端子的基部的周界对准的子步骤。
附图说明
通过阅读下文关于在以下附图中展示的不同示例性实施例、以指示性且非限制性的方式给出的详细说明，其他细节、特征和优点将变得更加清楚：
[图1]图1是根据本发明的电化学软包电池单体的实施例的示意性截面俯视示意图。
[图2]图2是电化学电池单体的立体示意图。
[图3]图3是电化学电池单体的前视图。
[图4]图4是电化学电池单体的变体的示意性截面图。
[图5]图5是电化学电池单体的变体的示意性截面图。
[图6]图6是用于电化学电池单体的间隔构件的示意性前视图。
[图7]图7是电能储存设备的示意性俯视截面图。
[图8]图8是电化学电池单体的变体的示意性截面图。
[图9]图9是用于制造电化学电池单体的方法的一个步骤的示意图。
[图10]图10是用于制造电化学电池单体的方法的另一步骤的示意图。
[图11]图11是现有技术的电化学电池单体的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明实施例的用于如图7所展示的电能储存设备10的电化学软包电池单体1的实施例。
能量储存设备10(也可以称为“电池”或“蓄电池”)包括多个电化学软包电池单体1，尤其是多个根据本发明实施例的电化学电池单体1。作为非限制性示例，这种储存设备10可以旨在用于机动车辆，尤其是混合动力或电力驱动车辆。
电化学电池单体1可以化学形式储存能量，并以电流形式恢复能量。例如，电化学电池单体可以是“锂离子”(也称为“Li离子”)型的。通常，如图1至图3所展示的电化学软包电池单体1包括由电绝缘分离元件(未示出)间隔开的多个堆叠的电极2(尤其是至少一个阳极和一个阴极)、以及内衬3。并且，电化学电池单体1包括至少一个电端子4。
在下文的整个描述中，电化学电池单体的取向将根据第一轴线X、正交于第一轴线X的第二轴线Y、以及正交于第一轴线X和第二轴线Y的第三轴线Z来定义。轴线X、Y和Z尤其在需要三面体XYZ的附图中用该三面体表示。
并且，在所有附图中，为了清楚起见，分离不同部件的尺寸和间距可能被夸大。
“软包”应理解为内衬3的袋或软包结构。内衬3例如可以是复合和/或层压类型的，也就是说它可以包括以不同材料制成的固定在一起的多个层或片。值得注意的是，内衬3可以包括例如以铝或铝基合金制成的金属片，和/或例如以非限制性方式以PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、尼龙、PP(聚丙烯)、PPa(酸化聚丙烯)制成的塑料片。
该至少一个电端子4和内衬3有助于界定该多个电极2在其中延伸的壳体100。该至少一个电端子4设置在内衬3的尤其是沿着第一轴线X的端部31处，而该多个电极2布置在内衬3的相反端部31之间，尤其是布置在中心或者基本在中心。
电化学电池单体1可以具有平行六面体或基本平行六面体的形式，尤其是矩形或正方形平行六面体，甚至是立方体。为了清楚起见，以非限制性方式，所示的电化学电池单体1具有矩形平行六面体的形式。
电池单体1包括沿着第一轴线X界定电化学电池单体1的两个端侧11、以及将端侧11连在一起的多个侧向侧12。在这种特定情况下，端侧11之一由电端子4形成，并且电化学电池单体1包括由内衬3形成的四个侧向侧12。
并且，内衬3具有适于通过将软包或袋折叠而形成的形式，该形式是基本平行六面体的，尤其是矩形或正方形平行六面体，甚至是立方体。
该多个电极2按堆叠体在壳体100中延伸，也就是说，不同电极2沿着至少一个轴线(例如第二轴线Y或第三轴线Z)面向彼此设置。该多个电极构成的堆叠体被特别布置成呈现阳极和阴极的交替结构。
特别地，如前所述，电化学电池单体1可以包括介于该多个电极2中的每个相邻阳极与阴极之间的至少一个电绝缘分离元件(未示出)。
每个电极包括平坦或基本平坦的主要部分21、以及至少一个舌片22，该至少一个舌片在壳体100中以某种方式延伸而从主要部分21突出。值得注意的是，该至少一个舌片22朝向该至少一个电端子4延伸，并且被配置成与其合作。
在电化学电池单体1中，壳体100容纳或部分填充有非水电解质，该非水电解质浸泡该多个电极2(尤其是该多个电极的孔隙)和该一个或多个分离元件。举例来说，电解质可以由溶解在有机溶剂中的锂盐(LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiTFSI、LiFSI、LiBOB)组成，该有机溶剂比如是碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯或碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯或乙腈。
电端子4包括基部41和金属电连接器42，该基部可以以隔绝材料制成，比如塑料或陶瓷。值得注意的是，基部41可以由电绝缘材料制成。可选地但优选地，基部41还可以以导热材料制成。
电连接器42允许该多个电极2通过与每个电极专用的该至少一个舌片22合作而与电池单体1的电路(未示出)连接。电连接器42至少部分在第一轴线X上延伸，也就是说，第一轴线X限定了电连接器42的至少一部分的延伸方向。换句话说，轴线X可以由电连接器42朝向电化学电池单体1的外部延伸所按照的轴线限定。
根据本发明的特征，该至少一个电端子4的基部41在第二轴线Y或第三轴线Z上的第一尺寸411基本等于或大于由该多个电极2构成的堆叠体分别在相同的第二轴线Y或相同的第三轴线Z上的第一尺寸211。
在下文展示并描述的实施例中，第一尺寸由第二轴线Y限定，并正交于第一轴线X延伸，电连接器42至少部分在第一轴线上延伸。应理解，本发明还扩展到未示出的替代实施例，其中第一尺寸411由第三轴线Z限定，本说明书的所有内容在加以必要的修正后适用于这种替代实施例。
值得注意的是，如图所示，第一尺寸可以对应于宽度，或者替代地，对应于高度。“基本等于”应理解为意味着该至少一个电端子4的基部41的第一尺寸411的值大约为电极堆叠体的第一尺寸211±7％，尤其是±3％。
可选地但优选地，该至少一个电端子4的基部41的第二尺寸412基本等于或大于由该多个电极2构成的堆叠体的第二尺寸212。该至少一个电端子4和该堆叠体的“第二尺寸”此处应理解为是指在第三轴线Z上的尺寸，也就是说正交于第一轴线X和第二轴线Y以及第一尺寸411、211的尺寸。应理解，本发明还扩展到未示出的替代实施例，其中第二尺寸412由第二轴线Z限定，本说明书的所有内容在加以必要的修正后适用于这种替代实施例。
如前所述，“基本等于”既而应理解为意味着该至少一个电端子4的基部41的第二尺寸412的值大约为电极堆叠体的第二尺寸212±7％，尤其是±3％。
此外，可选地，电连接器42在第二轴线Y上的第一尺寸421可以介于由该多个电极2构成的堆叠体在第二轴线Y上的第一尺寸211的20％至100％之间。
替代地或组合地，电连接器42在第三轴线Z上的第二尺寸422可以介于基部41在相同的第三轴线Z上的第二尺寸412的30％至90％之间。
因此，相对于常规地在软包电池单体中观察到的连接器，根据本发明的电化学电池单体1允许增大电端子4的尺寸，并且更具体地，增大电连接器42的尺寸。电连接器42的截面的这种增大使得电化学电池单体1与因高电流所致的储存设备10的充电速率增大相兼容，同时防止电连接器42的过热。
该至少一个电端子4的电连接器42在基部41中至少从壳体100延伸到电化学电池单体1外部的环境。电连接器42以某种方式延伸而从基部41突出，既在壳体100中(也就是说在该多个电极2的方向上)又在外部环境中(尤其是为了实现多个电化学电池单体1之间的连接)延伸。
电连接器42包括至少一个内部部分424和外部部分423，该内部部分在壳体100中延伸并在第一轴线X上穿过基部41。特别地，外部部分423可以是平坦的或基本平坦的并且/或者平行于或基本平行于基部41的外表面414延伸。如下文进一步解释的，电连接器42的这种形式的目的尤其是为了优化多个电化学电池单体1在同一电能储存设备10中的相互组装。换句话说，电连接器42可以具有基本“L”形的结构。
为了气密性地界定壳体100，电化学电池单体1包括内衬3的多个紧密连结部。
电池单体包括在至少一个电端子4的基部41的周界415上与内衬3的端部31中的至少一个端部连结的至少一个主连结部5。换句话说，主连结部5由内衬3的连结部组成，尤其是由转向壳体100的内衬3内表面301的连结部组成，其中一组侧边缘416形成基部41的周界415。
因此，主连结部5具有封闭的连续形式，尤其是环形或正方形或矩形的。值得注意的是，主连结部5的边界的至少一部分可以内接在与第一轴线X正交的平面中。特别地，主连结部5由在基部41沿第一轴线X的全部或部分厚度上的内衬3连结部组成。
电化学电池单体1还包括内衬3的端部侧部32a与内衬3的相对端部侧部32b连结的副连结部6，在图2中尤其可见。在这种特定情况下，端部侧部32a、32b由将端部31连接在一起的相对部分组成，至少一个电端子4可以连结在这些端部处。特别地，副连结部6在内衬3的内表面301的、分别包含在相对的端部侧部32a、32b中的部分之间产生。
值得注意的是，副连结部6可以平行于或基本平行于第一轴线X延伸。此外，优选地，副连结部6是直线的或基本直线的。
应理解，术语“主”、“副”、“第一”、“第二”此处旨在区分本发明的不同部件，而不是在它们之间建立等级。
特别地，该至少一个主连结部5和副连结部6的特征在于最小尺寸严格大于2mm。根据图1至10所展示的示例性实施例，该至少一个主连结部5的“最小尺寸”应以非限制性方式理解为在第一轴线X上的尺寸(未标出)。并且，副连结部6的“最小尺寸”应理解为在第三轴线Z上的尺寸。
该至少一个主连结部5可以通过热焊接或粘结来制造，并且/或者副连结部6可以通过热焊接或粘结来制造。有利地，该至少一个电端子4的基部41的周界415的全部或部分表面可以被处理，以确保热焊接或无缺陷的持久粘结，这与如下所述的制造过程兼容。
根据图2和图3所展示的可选但优选的实施例，电化学电池单体1可以包括两个电端子4，尤其是第一电端子401和第二电端子402。应理解，前面描述的与“该至少一个端子”相关的所有特征因此可以扩展到“第一电端子401”和/或“第二电端子402”。此外，当电化学电池单体1包括多个电端子4时，这些电端子可以是相同的，或者替代地具有不同特性。
可选地但优选地，第一电端子401和第二电端子402具有至少一个相等或基本相等的尺寸，尤其是它们在第二轴线Y上的第一尺寸411或它们在第三轴线Z上的第二尺寸412。可选地，第一电端子401和第二电端子402可以具有彼此相等或基本相等的第一尺寸411和彼此相等或基本相等的第二尺寸412。特别地，第一电端子401和第二电端子402各自设置在内衬3的相对端部31处。电化学电池单体1由此包括多个主连结部5，具体地为在内衬3的端部31之一与第一电端子401的基部41的周界415之间产生的第一主连结部51、以及在另一个端部31与第二电端子402的基部41的周界415之间产生的第二主连结部52。
在这种实施例中，该多个电极2沿着至少一条轴线(尤其是在第一轴线X上)介于第一电端子401与第二电端子402之间。
举例来说，第一电端子401和第二电端子402各自连结到该多个电极中的电极2子集。
因此，具有至少一个电极(例如阴极类型的电极)的第一子集被配置成连接到第一电端子401，并且以某种方式被设置成使得该第一子集的一个或多个舌片22向第一电端子延伸。
相反，具有至少一个电极(例如阳极类型的电极)的第二子集被配置成连接到第二电端子402，并且以某种方式被设置成使得该第二子集的一个或多个舌片22向第二电端子延伸。
在这种特定情况下，第一电端子401连接到四个电极2(例如阴极)，并且第二电端子402连接到四个不同的电极2(例如阳极)。应理解，这种配置决不是限制性的，电极的数量和类型能够变化。
既而，在相对端部侧部之间产生的副连结部6可以被制造成从第一主连结部51连续延伸到第二主连结部52。
图4和图5展示了根据本发明的电化学电池单体1的不同可选变体。它们呈现了半个电池单体，其中该至少一个电端子4包括不同的附件示例，这些附件可以单独或者彼此结合地被纳入。就此部分而言，图6展示了旨在设置在壳体100中的间隔构件7的示例。
如图4所展示，该至少一个电端子4(例如第一电端子401和/或第二电端子402)的基部41可以包括固定构件81，该固定构件被配置成确保电化学电池单体1锚定到支撑元件101上。“支撑元件101”应理解为能够承载、覆盖或框住电化学电池单体1的任何元件，比如外壳元件、板或包壳，尤其是这种包壳的底部或盖。
有利地，电化学电池单体1可以包括多个固定构件81，后者能够被包含在同一电端子4中和/或不同的电端子4中。
固定构件81从基部41的外表面414露出，并且以某种方式延伸而从那里突出到电池单体外部的环境中。固定构件81可以布置在外表面414的围绕电连接器42的任何点处。优选地，固定构件81与基部41制成单件。
值得注意的是，固定构件81可以是主固定构件，该主固定构件被配置成与包含在支撑元件101中的互补形式的副固定构件合作。
替代地或附加地，该至少一个电端子4(例如第一电端子401和/或第二电端子402)的基部41可以包括传感器82，尤其是如图5所展示的温度和/或压力传感器。此外，该至少一个电端子4(例如第一电端子401和/或第二电端子402)的基部41可以包括例如过充电安全设备(未示出)，简称为OCSD。
电化学电池单体1还可以可选地但优选地包括至少一个间隔构件7。间隔构件7被配置成设置在壳体100中。它被特别配置成介于电端子4与该多个堆叠电极2之间，尤其是在第一轴线X上。
有利地，间隔构件7被配置成设置在该多个电极2与该至少一个电端子4之间的连接界面处，也就是说，设置在该多个电极2的至少一个舌片22子集与该至少一个电端子4的电连接器42之间的连结部处。
为此，间隔构件7包括至少一个空隙71，该至少一个空隙被配置成接纳至少一个电极2的至少一个舌片22。此外，空隙71可以被配置成至少接纳该至少一个电端子4的电连接器42的内部部分424。作为非限制性示例，这种空隙71可以布置在间隔构件7中的中心。
可选地但优选地，间隔构件7具有平行六面体或基本平行六面体的结构。此外，根据示例性实施例，间隔构件7的尺寸可以类似于先前针对该至少一个电端子4相对于由该多个电极2构成的堆叠体所解释的尺寸。
值得注意的是，间隔构件7在第二轴线Y上的第一尺寸711可以基本等于或大于由该多个电极2构成的堆叠体的第一尺寸211。表述“基本等于”既而应理解为意味着间隔构件7的第一尺寸711的值大约为电极2堆叠体的第一尺寸的±7％，尤其是±3％。
类似地，间隔构件7在第三轴线Z上的第二尺寸712可以基本等于或大于由该多个电极2构成的堆叠体的第二尺寸212。间隔构件7的第二尺寸的值大约为电极2堆叠体的第二尺寸的±7％、尤其是±3％时既而被认定为“基本等于”后者。
根据特定实施例，间隔构件7的第一尺寸711等于或基本等于该至少一个电端子4的基部41的第一尺寸411，并且/或者间隔构件7的第二尺寸712等于或基本等于该至少一个电端子4的基部41的第二尺寸412。
值得注意的是，这种布置旨在增强电化学电池单体1的机械强度。间隔构件7有助于保护该多个电极2与该至少一个电端子4之间的连接界面，尤其是在如下所述的用于制造电化学电池单体1的方法的实施中。
如图所示，间隔构件7可以包括两个附接互补部分，这两个附接互补部分被配置成彼此合作，并且以某种方式设置为包围该多个电极2的至少一个舌片22。根据未示出的选项，这些部分可以包括互补的固定元件(例如卡扣配合***)，以便在组装后保持它们相对于彼此固定。
有利地，间隔构件7可以具有蜂窝状结构，尤其是蜂窝结构。“蜂窝状结构”应理解为具有多个空腔72的结构。“蜂窝”应理解为意味着多个多边形形式(尤其是六边形)的小室72。值得注意的是，这种小室72可以含有真空，并且旨在容纳在电化学电池单体1的操作期间产生的气体。这种特征赋予了间隔构件7中空结构，从而形成能够接纳在电化学电池单体1的操作期间可能产生的气体的储器，因此降低了通常观察到的排气风险。
图7展示了尤其旨在用于机动车辆的根据本发明的储存设备10的实施例，该储存设备包括至少一个如前所述的电化学电池单体1。
在所展示的示例中，举例来说，储存设备10包括四个基本相同的根据本发明的电化学电池单体1。然而应理解，这些电化学电池单体可能具有不同特性。
此外，图7展示了储存设备10的一半，以便详细示出每个电化学电池单体1专用的电端子4。然而，应理解，如前所述，每个电池单体可以包括多个电端子4，尤其是第一电端子401和第二电端子402，无论是在同一电化学电池单体1内还是在储存设备10内的不同电化学电池单体1之间，各个电端子可以是相同的或者具有不同特性。
该多个电化学电池单体1全部或其一部分沿着至少一个方向堆叠。“堆叠式”设置例如应理解为不同的电池单体1相对于车辆搁置的地面沿着竖直方向上下定位，或者替代地，不同的电池单体1沿着正交于此竖直方向的方向彼此并排定位。
电化学电池单体尤其以某种方式设置成使得它们的侧向侧12面向彼此延伸，尤其是彼此靠近。
优选地，包含在彼此相邻的不同电化学电池单体1中的相邻电端子4被设置成彼此接触，尤其是在它们的相应基部41的侧边缘416的至少一部分上。此外，这些电端子4可以被设置成沿着公共平面2000延伸。
这样的储存设备10通常承受很大的功率，这些功率伴随着电化学电池单体1内的强烈的热量耗散，该热量如果不去除，可能导致不可逆的损坏。因此，为了确保其冷却，储存设备10可以根据不同的替代方案来生产。
值得注意的是，根据未示出的替代方案，储存设备10可以进一步包括冷却装置9，比如被配置成允许冷却剂循环的板，该冷却装置沿着电池单体1的至少一个侧向侧12布置。因此，这种冷却装置9沿着至少一个方向介于相邻的电化学电池单体1之间。
此外，该至少一个电端子4(尤其是第一电端子401和第二电端子402)的这种端部定位有助于更好地控制电池单体的几何形状，尤其是平行六面体或基本平行六面体的几何形状。其结果是得到了电化学电池单体1与任何常规冷却装置9的更好的接触表面，因此由于减少了对通常用于填充相邻电化学电池单体之间的不规则性的热树脂的需求，而降低了电池单体1或储存设备10的制造成本。
替代地，如图7所展示，当该至少一个电端子4的基部41的第一尺寸411和/或第二尺寸412分别大于电极堆叠体的第一尺寸211和/或第二尺寸212时，电化学电池单体1的侧向侧12可以具有基本上凹形的形式。换句话说，在电化学电池单体1的中间区中，尤其是在第一轴线X上，内衬3朝向该多个堆叠电极2会聚。有利地，内衬可以具有足够弹性，以紧密地遵循该多个堆叠电极2的形式以及基部41的形式两者，而不会产生折叠，也不会预先变形。
其结果是，相邻电池单体1的侧向侧12界定了冷却装置9，更具体地说是电池单体间空间，举例来说，该冷却装置允许任何气体或冷却剂(尤其是介电流体)的循环，以便确保所述电化学电池单体1的冷却。
可选地，这种冷却装置9或电池单体间空间可以进一步接纳(例如至少部分地填充有)能够阻止火焰蔓延的材料，例如以块或树脂的形式。根据另一替代方案，这种材料可以是压缩泡沫，该压缩泡沫使得能够对电池单体1、尤其是电池单体1的电极2施加压力。
这种替代方案通过在不使用常规使用的板的情况下确保电池单体1的冷却，来允许有利地减轻储存设备10的重量。它还确保了储存设备10的耐久性，尤其是通常受电化学电池单体内发生的显著热量耗散的影响最大的机械部件(比如电端子4)和焊接部的耐久性。并且，这种布置在安全性方面提供了益处，电池单体内空间的存在减少了热事件在相邻电化学电池单体1之间蔓延的机会。
此外，电端子4的配置有助于简化储存设备10的组装，更具体地说，有助于不同电化学电池单体4之间的连接。实际上，传统上，不同电池单体1的连接需要将不同电连接器42进行切割和适当变形、并且将其焊接到公共母线上。
通过根据本发明的该至少一个电端子4的有利形式，即其平坦或基本平坦并且/或者平行于或基本平行于基部41的外表面414延伸的外部部分423，母线91可以直接定位成与不同电化学电池单体1的电连接器42接触。因此，母线91可以在单一步骤中焊接到不同电连接器42，如对图7左侧的两个电化学电池单体所展示。替代地，当电连接器42已被分接时，母线91可以被拧入到这些电连接器中，如对图7右侧的两个电化学电池单体1所示。
本发明最后涉及一种用于制造如前所述的电化学电池单体1的方法。图8至图10展示了这种方法的不同步骤的执行模式。应注意，为了清楚起见，仅展示了端侧11之一。然而，根据本发明的方法可扩展到制造如下的电化学电池单体1，该电化学电池单体包括至少一个电端子4，例如两个电端子401、402，如先前参考图2所述。因此，下文中参考该至少一个电端子4描述的任何步骤或子步骤将能够针对第二电端子402或多个附加电端子而再现。
该方法包括堆叠多个电极2的步骤。优选地，如前所述，堆叠该多个电极2以便呈现阳极和阴极的交替结构。此外，相邻电极2可以由电绝缘分离元件(未示出)分离，该电绝缘分离元件介于该多个电极2的每个相邻阳极与阴极之间。
接着，进行旨在将该至少一个端子连结到该多个电极2的连接步骤。特别地，这种连接形成在专用于至少一个电极2(例如阴极)子集的多个舌片22与该至少一个电端子4的电连接器42的内部部分424之间。
所述舌片22与该至少一个电端子4的连接步骤可以包括以某种方式定位该多个电极2以使其正交于或基本正交于该至少一个端子延伸的子步骤。此外，该多个电极2以某种方式设置为使得专用于至少一个电极2子集的舌片22朝向该至少一个电端子4延伸。换句话说，所有或部分舌片22平行于或基本平行于电连接器42的内部部分424延伸。
并且，连接步骤可以包括将该个电极2的一个或多个舌片22折叠或变形的子步骤，以及将所述舌片22焊接到电连接器42的子步骤。
接着，通过将这组的该多个电极2和该至少一个端子的基部41的至少一部分包套在未预变形的内衬3中的步骤而将电化学电池单体1塑形。
包套步骤可以包括将由相互连接的该多个电极2和该至少一个电端子4形成的组件定位在平坦内衬3的内表面301上的子步骤。
包套步骤接着包括将内衬3的端部31中的至少一个端部与该至少一个电端子4的基部41的周界415的侧边缘416中的一个侧边缘对准的子步骤。特别地，该至少一个电端子4的这种定位有助于强化电化学电池单体1的结构。
此外，当电化学电池单体1包括第一电端子401和第二电端子402时，所述电端子4中的每一个可以定位在内衬3的相反端部31处，因此有助于较好地控制电池单体的形式，尤其是在包套该内衬3的步骤中。
包套步骤最后包括将内衬3折叠成至少一个脊和/或修圆形式的子步骤。值得注意的是，这种脊和/或修圆形式分别源自该至少一个电端子4的基部41的拐角或修圆形式。表述“折叠”应理解为是指向后折叠内衬3的至少一部分以便围绕该多个电极2并且至少部分围绕该至少一个电端子4的动作。
有利地，这种折叠步骤使得能够用内衬3气密性地包套该多个电极2和该至少一个电端子4，其中内衬具有有限数量的折叠。为了包套一组整体为平行六面体形状的电极，只需要四次折叠，尤其是成90°。在电连接器42周围不形成折叠，内衬3和电连接器4没有接触。
与如常规地针对软包电池单体1的组装而实施的通过冲压来预变形的步骤相反，这种动作不会导致材料的拉伸，这种拉伸可能导致内衬3的削弱，甚至撕裂。因此，根据本发明的方法不经受预变形步骤通常施加的尺寸限制。
因此，不需要如通常在预变形步骤期间和之后确保内衬3的机械强度所使用的那样在根据本发明的电化学电池单体1中纳入层或增强元件，比如内衬3的尼龙衬里。因此，电化学电池单体1的结构因此被有利地简化。
此外，没有通过冲压进行的预变形步骤允许简化制造方法，并且因此降低其成本。
接着将电化学电池单体1置于真空中，并在密封之前用电解质填充。
电化学电池单体1的密封包括至少在主连结部5处将内衬3连结到该至少一个电端子4的基部41的步骤，以及在副连结部6处将内衬3连结到自身的步骤。
值得注意的是，这些连结步骤中的一个和/或另一个是通过热焊接或粘结来进行。
可选地，该制造方法可以包括在连接步骤之后实施的定位至少一个间隔构件7的附加步骤，该至少一个间隔构件介于一方面该多个电极2与另一方面该至少一个电端子4之间。间隔构件7接着以某种方式设置成使得至少一个舌片22和/或该电连接器42部分地延伸穿过间隔构件7的空隙71。
因此，间隔构件7与该至少一个电端子4一起有助于确保电化学电池单体1的机械强度，例如在电池单体的(尤其是在真空中的)密封期间。因此，它防止内衬3在该多个电极2与该至少一个电端子4之间的连接界面处削弱。
并且，可选地，该制造方法可以包括在包套步骤之前(例如在连接步骤之前)执行的对该至少一个电端子4的基部41的周界415进行表面处理的步骤。这种处理旨在例如通过热焊接确保主连结部5耐用且无缺陷、并且与组装过程兼容。
因此，本发明提出了一种尤其旨在用于机动车辆的电能储存设备的电化学软包电池单体，该电化学软包电池单体有利地使得能够克服尺寸限制，由于通过冲压来进行的内衬预变形步骤的实施，这些尺寸限制通常与软包电池单体相关联。
因此，电化学电池单体实现了更大的尺寸灵活性，同时保持电池单体的密封性，特别是在该至少一个电端子处。一方面，根据本发明的电化学电池单体使得能够减少容纳在电池单体中的电极的数量，并因此降低其功率，并且另一方面，通过增大有用的冷却表面而有利于电池单体的冷却，从而使其更适合新的充电模式。
然而，本发明不应限于此处描述和展示的手段和配置，并且还可扩展到任意等同的手段或配置以及这些手段的任意技术上有效的组合。特别地，电端子的形式和尺寸或电极的数量可以被修改而不损害本发明，只要它们最终实现了本文所描述和展示的功能。

Claims (12)

1.一种用于电能储存设备(10)、尤其是蓄电池的电化学软包电池单体(1)，该电化学电池单体(1)包括由多个电极(2)、尤其是至少一个阳极和一个阴极构成的堆叠体、以及内衬(3)，其特征在于，该电池单体包括：
-至少一个电端子(4)，该至少一个电端子包括以绝缘材料制成的基部(41)以及沿着第一轴线(X)延伸的电连接器(42)，该电端子(4)的基部(41)在第二轴线(Y，Z)上的第一尺寸(411)基本等于或大于由该多个电极(2)构成的该堆叠体在该第二轴线(Y，Z)上的第一尺寸(211)，所述第二轴线(Y，Z)正交于所述第一轴线(X)，该至少一个电端子(4)和该内衬(3)有助于界定该多个电极(2)在其中延伸的壳体(100)；
-该内衬(3)的端部(31)与该至少一个电端子(4)的基部(41)的周界(415)连结的至少一个主连结部(5)；
-该内衬(3)的端部侧部(32a)与该内衬(3)的相对端部侧部(32b)连结的副连结部(6)，这些端部侧部不同于该端部(31)。
2.如前一权利要求所述的电化学电池单体(1)，其中，该至少一个电端子(4)的基部(41)在第三轴线(Y，Z)上的第二尺寸(412)基本等于或大于由该多个电极(2)构成的该堆叠体在该第三轴线(Y，Z)上的第二尺寸(212)，所述第三轴线(Y，Z)正交于该第一轴线(X)和该第二轴线(Y，Z)。
3.如前述权利要求之一所述的电化学电池单体(1)，其中，该至少一个主连结部(5)通过热焊接或通过粘结来制造，并且/或者其中，该副连结部(6)通过热焊接或通过粘结来制造。
4.如前述权利要求之一所述的电化学电池单体(1)，其中，该至少一个端子的电连接器(42)延伸穿过该基部(41)，该电连接器(42)包括平坦或基本平坦的并且/或者平行于或基本平行于该基部(41)的外表面(414)延伸的外部部分(423)。
5.如前述权利要求之一所述的电化学电池单体(1)，包括至少一个间隔构件(7)，该至少一个间隔构件设置在该壳体(100)中、并且介于一方面该多个电极(2)与另一方面该至少一个电端子(4)之间，该间隔构件(7)包括至少一个空隙(71)，该至少一个空隙被配置成接纳至少一个电极(2)的至少一个舌片(22)。
6.如前一权利要求所述的电化学电池单体(1)，其中，该间隔构件(7)具有蜂窝状结构、尤其是蜂窝结构，该蜂窝状结构包括小室，这些小室处于真空中、旨在容纳在该电化学电池单体(1)的操作期间产生的气体。
7.如前述权利要求之一所述的电化学电池单体(1)，其中，该至少一个电端子(4)的基部(41)包括
-被配置成确保该电化学电池单体(1)锚定到支撑元件(101)上的固定构件(81)；以及/或者
-传感器(82)，尤其是温度和/或压力传感器；以及/或者
-过充电安全设备。
8.一种尤其旨在用于机动车辆的电能储存设备(10)，包括至少一个如权利要求1至7之一所述的电化学电池单体(1)。
9.如前一权利要求所述的储存设备(10)，进一步包括沿着该至少一个电化学电池单体(1)的侧向侧(12)布置的冷却装置(9)。
10.一种混合动力或电动车辆，包括至少一个如权利要求1至7所述的电化学电池单体(1)和/或至少一个如权利要求8或9所述的电能储存设备(10)。
11.一种用于制造如权利要求1至7之一所述的电化学电池单体(1)的方法，包括：
-堆叠多个电极(2)的步骤；
-将至少一个电端子(4)连接到该多个电极(2)的步骤；
-将该组的该多个电极(2)和该至少一个电端子(4)的基部(41)的至少一部分包套在未预变形的内衬(3)中的步骤；
-在主连结部(5)处将该内衬(3)连结到该至少一个电端子(4)的基部(41)的步骤；
-在副连结部(6)处将该内衬(3)连结到自身的步骤。
12.如前一项权利要求所述的制造方法，其中，该包套步骤包括将该内衬(3)的端部(31)中的至少一个端部与该至少一个电端子(4)的基部(41)的周界(415)对准的子步骤。
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