CN104009192A - 储能器模块以及具有该储能器模块的储能器和机动车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种储能器模块(1)，其包括至少两个储能器单元(2)和一个通过薄膜形成的模块壳体(3)。此外本发明涉及一种具有至少一个储能器模块(1)的储能器。除此之外本发明还涉及一种具有储能器的机动车，所述储能器以传递驱动能量的方式与机动车的驱动系统相连接。为了能够简单地和价格便宜地制造储能器模块(1)，按照本发明规定，模块壳体(3)为每一个储能器单元(2)设有一个容纳袋(4)。

Description

储能器模块以及具有该储能器模块的储能器和机动车

技术领域

本发明涉及一种用于存储电能的储能器模块，其包括至少两个储能器单元和一个通过至少一个薄膜形成的模块壳体，储能器单元的其中之一被布置在所述模块壳体中。另外本发明还涉及一种具有至少一个储能器模块的储能器。此外本发明还涉及一种机动车，该机动车具有储能器和以传递驱动能量的方式与该储能器连接的驱动系统。

背景技术

储能器模块、具有至少一个储能器模块的储能器和具有开始所述类型的储能器的机动车是普遍公知的。例如EP 1 519 428 A2公开一种可重复充电的电池形式的、具有构造成电池电芯的储能器单元的储能器。在所述文献中公开的每一个储能器单元构造在一个由薄膜形成的模块壳体中。但是为每一个电池电芯提供一个模块壳体是昂贵的并且推高电池的制造成本。

发明内容

按照本发明提供一种开始所述类型的储能器模块，其中模块壳体为每一个储能器单元设有一个容纳袋。此外按照本发明提供一种开始所述类型的储能器，所述储能器的储能器模块是按照本发明的储能器模块。此外按照本发明提供一种开始所述类型的机动车，所述机动车的储能器是按照本发明的储能器。

由于模块壳体为每个储能器单元设有一个容纳袋，不再需要逐个地操作多个模块壳体或者说多个从现有技术中公知的单元壳体。例如像在现有技术中一样通过粘合将储能器单元相互固定同样是不必要的。因此按照本发明的储能器模块可以简单而低成本地制造。

可以通过不同的、对自身而言分别有利的、可任意组合的结构设计进一步改进本发明的解决方案。下面对这些结构设计和与所述结构设计相关联的优势进行说明。

在第一优选的实施方式中，模块壳体可以具有布置在容纳袋之间的分隔段，所述分隔段将容纳袋流体密封地彼此分隔开，其中优选所述分隔段通过模块壳体的两个彼此相对地布置的薄膜段形成，所述薄膜段彼此固定在一起。模块壳体的流体密封的分隔段阻止，流体(例如构造成电池电芯的储能器单元的电解液)可以从容纳袋的其中之一向其中的另一个容纳袋中流动。由此储能器单元可以彼此独立地运行。

为了生成分隔段，彼此相对地布置的且形成模块壳体的柔性壁部的薄膜段材料配合地相互连接在一起并且例如相互热密封、粘接或焊接在一起。为了安装储能器模块，可以首先将储能器单元简单地放置在第一薄膜层上。随后可以将第二薄膜层放在储能器单元上，使得储能器单元被布置在第一薄膜层和第二薄膜层之间。薄膜层可以是连接在一起的且可能被折叠的或单独的薄膜的两个部分。为了形成容纳袋和生成分隔段，第一薄膜层和第二薄膜层可以至少在分隔段区域中和额外地也在容纳袋的其它边缘被相互流体密封地固定并且例如通过热封、焊接或粘接材料配合地连接在一起。

按照另一个可能优选的实施方式，储能器模块可以具有使储能器单元彼此电接触的单元连接器，所述单元连接器延伸穿过分隔段。储能器单元常常是串联或并联地连接，以便能够提供所期望的储能器的电功率。由于单元连接器穿过分隔段延伸，在储能器模块的模块壳体外部的储能器模块的布线费用降低。此外由于使至少两个储能器单元彼此电连接的单元连接器不是被布置在模块壳体的外部，储能器模块还可以更容易地操作，并且尤其比已知的储能器模块构造得更紧凑。

优选单元连接器构造有两个彼此相对地布置的接触端，其中所述接触端的第一接触端电接触一个储能器单元的一个接线触点；而所述接触端的第二接触端电接触另一个储能器单元的一个接线触点。尤其是单元连接器与储能器单元接触，使得所述储能器单元通过单元连接器彼此并联或串联。储能器模块可以具有多个且尤其两个单元连接器，所述单元连接器将两个储能器单元彼此导电地连接。

为了避免被引导穿过分隔段的单元连接器导致分隔段的不密封，单元连接器可以具有布置在其接触端之间的密封段，所述密封段流体密封地与形成分隔段的薄膜段连接。分隔段的薄膜段与密封段之间的流体密封的连接可以例如通过用于单元连接器的密封实施方案提供。

优选密封段在相对于单元连接器的纵向方向横向的方向上完全地在单元连接器的彼此相对的侧面上延伸，使得在单元连接器与模块壳体之间的纵向方向存在流体密封的封闭的连接。

为了能够将单元连接器简单地且以较小的空间需求与薄膜段流体密封地连接，可以给密封段连贯地配置有将单元连接器的导电元件与分隔段流体密封地相连接的连接层。优选连接层构造成用于与至少一个薄膜段结合成流体密封连接。例如连接层可以是一种粘接剂，所述粘接剂将导电元件与薄膜段其中之一粘接在一起。

因为粘接剂经常具有较低的化学稳定性且尤其在与电池电芯的电解材料持续地接触的情况下会失去其粘接性能，因此优选连接层具有一种可以与薄膜段热封或焊接在一起的塑料。优选连接层的材料对应于模块壳体的与密封段贴靠的一侧的材料并且例如是聚烯烃。

连接层可以例如通过激光焊接或超声波焊接与分隔段焊接在一起，由此可以在单元连接器与模块壳体之间简单地并且也以较大的件数价格便宜地建立流体密封连接。作为补充或代替，连接层可以通过连接层和薄膜的熔化和固化与分隔段热封在一起。

单元连接器可以具有导电元件，所述导电元件从单元连接器的第一接触端延伸到第二接触端，由此电流可以流过单元连接器。导电元件可以连贯地由导体、尤其是金属导体组成。作为代替，导电元件可以在与接线触点其中之一直接接触的一侧由一种金属制造，而在与另一个接线触点直接接触的另一侧由另一种金属制造。例如其中的一侧可以具有铜、镍、镀镍的铜或者含铜或镍的合金；另一侧具有铝或铝合金。尤其，单元连接器可以在阳极侧由铜、镍、镀镍的铜或者含铜或镍的合金制造，而在阴极侧由铝或铝合金构成。

储能器单元可以构造成电容器以及例如构造成所谓的SuperCaps(超级罩)。作为代替，储能器单元可以是可重复充电的电池电芯。例如电池电芯可以是锂-硫-电池电芯、锂-铁-磷酸盐-电池电芯或锂-空气-电池电芯。优选电池电芯是以锂工艺为基础，并且例如是锂离子-电池电芯。

一种具有构造成电池电芯的储能器单元的储能器模块可以被称作电池模块，所述电池模块例如可以构造成电池子单元或电池的一部分。具有至少一个构造成电池模块的储能器模块的储能器例如是可重复充电的电池。具有储能器且例如电池的机动车可以是汽车、轮船、飞行器或其它可电驱动的机动车。储能器也可以是例如用于家庭或风力发电设备的静态储能器。

与具有固态模块壳体的储能器模块相比，配置了由薄膜形成的模块壳体的储能器模块是柔性的，使得储能器单元或所述储能器单元的容纳袋能够被依次码放在曲状的排列中，或者使储能器模块可以沿着预先给定的路径布置。为了实现所述的柔性，优选单元连接器是可弯曲的并且例如是可重复地弯曲的。例如单元连接器或所述单元连接器的导电元件可以在相对于其纵向方向横向的方向上具有30μm-1000μm之间的厚度，例如50μm、100μm、250μm或500μm，以及2mm-100mm之间的宽度，例如3mm、5mm、10mm、25mm、50mm或90mm。优选单元连接器这样地确定尺寸，使得预先确定的最大电流可以从一个储能器单元通过单元连接器流动到另一个储能器单元，而单元连接器在此不会过载。

附图说明

以下通过参考附图借助实施例示范性地对本发明进行阐述。其中同在各个优选的实施方式中已经阐述的一样，实施方式的不同特征可以在此被相互独立地组合。附图示出了：

图1是按照本发明的储能器模块的实施例的剖面示意图；

图2是在图1中示出的实施例的单元连接器的侧面示意图；和

图3是图2的单元连接器的剖面示意图。

具体实施方式

首先参考图1的实施例对按照本发明的储能器模块的结构和功能进行说明。

图1示意性地通过剖面侧视图示出储能器模块1。储能器模块1包括5个用于存储电能的储能器单元2。当然储能器模块1也可以具有其它数量的储能器单元2。例如储能器模块1可以包括至少2个，3个，4个或5个以上和例如10个或20个储能器单元2。

此外图1的实施例的储能器模块1具有一个模块壳体3，储能器单元2被布置在所述模块壳体中。模块壳体3通过薄膜3′，例如多层复合薄膜形成，所述多层复合薄膜具有例如一个聚酰胺层、一个铝层和一个聚烯烃层。对于每一个储能器单元2，模块壳体3提供一个容纳袋4，其中容纳袋4彼此流体密封地分隔开。

模块壳体3例如是通过两层薄膜3′形成，其中储能器单元2布置在薄膜层之间，而薄膜层彼此相对地布置。彼此相对的薄膜3′被相互流体密封地固定在容纳袋4的边缘5-8上，并且例如形成一个环绕容纳袋4的封印缝，这些薄膜彼此优选地材料配合连接，例如被热封、粘接或焊接。尤其两个相邻的容纳袋4的彼此邻接的边缘5、8构造成，使得所述边缘将彼此相邻地布置的容纳袋4流体密封地相互分隔开，但是在机械上相互连接。两个彼此相邻地布置的容纳袋4的相互连接的边缘5、8形成模块壳体3的一个分隔段9，相邻的容纳袋4通过所述分隔段被流体密封地彼此分隔开。

为了将相邻的容纳袋4的储能器单元2相互电连接，储能器模块1具有单元连接器10。通过单元连接器10例如可以使相邻的储能器单元2的正极或其中一个储能器单元2的正极和相邻的储能器单元2的负极导电地相互连接。因此储能器单元2可以通过所述单元连接器10或多个单元连接器10相互串联或并联。每个储能器单元2可以与一个相邻的储能器单元或两个相邻的储能器单元2中的至少一个通过一个或两个单元连接器10导电地连接，使得储能器模块1的全部储能器单元2相互串联或并联。也可以通过单元连接器10实现储能器单元2的串联连接和并联连接的混合形式。

按照图1的实施例，单元连接器10从容纳袋4的其中之一朝着相邻的容纳袋4延伸，其中所述单元连接器没有从模块壳体3中突出。在此，优选单元连接器10穿过分隔段9从容纳袋4的其中之一朝着相邻的容纳袋4延伸，而两个容纳袋4相互之间的流体密封的分隔没有由此受到影响。

储能器模块1的外部的、例如只具有一个相邻的储能器单元2的储能器单元2配置有接线触点11、12，可以通过所述接线触点从储能器模块1获得电流或电流可以被导入储能器模块1内。例如接线触点11是储能器模块1的正极而接线触点12是储能器模块1的负极。储能器模块1的接线触点11、12分别与外部的储能器单元2的一个接线触点导电地连接。

为了能够从储能器模块1获得不同的电压或给单个的储能器单元2充电或放电，储能器模块1可以在每个储能器单元2中具有至少一个另外的并且可从模块壳体3的外部接触的电压获取触点13，其中优选全部电压获取触点13具有相同的极性并且例如具有贴靠在接线触点12上的极性。

触点11、12、13从容纳袋4穿过模块壳体3的边缘6延伸，而由此模块壳体3在触点11、12、13的区域不需要是流体可通过的。

图2通过侧面示意图放大地示出图1的单元连接器10。

单元连接器10构造有两个彼此相对地布置的接触触点20、21，所述接触触点沿着单元连接器10的纵向方向22彼此间隔开地布置。在接触触点20、21之间的纵向方向22上，单元连接器10具有一个密封段23，所述密封段构造成在模块壳体3的分隔段9的区域内将单元连接器10的一个导电元件24与模块壳体3的至少一个薄膜3′流体密封地连接。密封段23例如可以构造成一个机械的密封元件或一个粘接层。但是机械密封元件和粘接层在振动的情况下或在化学品、例如电解液的影响的情况下不是持久地流体密封的。因此优选密封段23配置有连接层25，所述连接层可以与至少一个构造成模块壳体3的壁部元件的、包括分隔段9的薄膜3′持久流体密封地连接。例如连接层25具有可以与塑料和例如与聚酰胺和/或聚烯烃材料配合地连接的且例如可热封的或可焊接的塑料，使得连接层25与形成模块壳体3的薄膜在分隔段9的区域中材料配合地连接，并且优选被热封或焊接。

优选密封段23在相对于单元连接器10的纵向方向22横向的方向上完全地在单元连接器10上延伸，并且尤其在彼此相对的侧面26、27上延伸，以及作为代替或补充在单元连接器10的侧面或者说导电元件24的侧面28、29上延伸。优选连接层25在密封段23的区域完全地包围导电元件24并且与该导电元件流体密封地连接。

接触端20可以由与接触端21不同的另一种导电的材料形成并且尤其是由另一种金属或另一种金属合金形成。例如，接触端20可以具有铜、镍或镀镍的铜或由所述材料构成；而接触端21可以具有铝或铝合金或由所述材料构成。

图3利用正视图示出至今的实施例的单元连接器10，其中单元连接器10的纵向方向22指向附图平面内。在图3的实施例的视图中可以明显地看见，连接层25至少在密封段23的区域在相对于纵向方向22横向的方向上完全地包围导电元件24并且与导电元件24的侧面26至29贴靠。

图2的实施例的导电元件24配置有接触端20、21，所述接触端具有不同的导电材料。作为代替或补充，导电元件24的侧面26、27也可以具有不同的材料或用所述材料涂层，以便被分别地与储能器单元2的一个正极或一个负极连接。

Claims (11)

1.用于存储电能的储能器模块(1)，所述储能器模块具有至少两个储能器单元(2)和一个通过至少一个薄膜(3′)形成的模块壳体(3)，所述储能器单元(2)其中之一被布置在所述模块壳体中，其特征在于，所述模块壳体(3)为每一个储能器单元(2)设有一个容纳袋(4)。

2.根据权利要求1所述的储能器模块(1)，其中，所述模块壳体(3)具有布置在所述容纳袋(4)之间的分隔段(9)，所述分隔段将所述容纳袋(4)流体密封地彼此分隔开，并且其中，所述分隔段(9)通过所述模块壳体(3)的两个彼此相对地布置的薄膜段形成，所述薄膜段彼此固定在一起。

3.根据权利要求2所述的储能器模块(1)，其中，所述储能器模块(1)具有将所述储能器单元(2)彼此电接触的单元连接器(10)，所述单元连接器穿过所述分隔段(9)延伸。

4.根据权利要求3所述的储能器模块(1)，其中，所述单元连接器(10)具有布置在其接触端(20、21)之间的密封段(23)，所述密封段流体密封地与形成所述分隔段(9)的薄膜段连接。

5.根据权利要求4所述的储能器模块(1)，其中，所述密封段(23)在相对于所述单元连接器(10)的纵向方向(22)横向的方向上完全地在单元连接器(10)的彼此相对的侧面(26至29)上延伸。

6.根据权利要求4或5所述的储能器模块(1)，其中，所述密封段(23)配置有连贯的、将所述单元连接器(10)的导电元件(24)与所述分隔段(9)流体密封地相连接的连接层(25)。

7.根据权利要求6所述的储能器模块(1)，其中，所述连接层(25)具有一种能够与所述薄膜段焊接在一起的塑料。

8.根据权利要求6或7所述的储能器模块(1)，其中，所述连接层(25)与所述分隔段(9)材料配合地连接在一起。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的储能器模块(1)，其中，所述储能器单元(2)是电池电芯。

10.储能器，所述蓄能器具有至少一个储能器模块(1)，其特征在于，所述储能器模块(1)是根据权利要求1-9中任一项所述的储能器模块。

11.机动车，所述机动车具有储能器和以传递驱动能量的方式与所述储能器相连接的驱动系统，其特征在于，所述储能器是根据权利要求10所述的储能器。