CN109075283B - 用于储能装置的冷却布置 - Google Patents

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Abstract

一种蓄电池组，包括能够被冷却或者加热的导热板以及电化学电池阵列。所述电池包括电极板的堆叠或者卷绕布置以及设置在所述蓄电池的电池中的集流器，所述集流器与所述电极板形成电连接并且提供热传导路径以用于将热量从所述电极板传导至所述导热板。

Description

用于储能装置的冷却布置
技术领域
本发明涉及一种蓄电池的电池（或为“蓄电池单元”，battery cell），该蓄电池的电池包括电极板的堆叠或者卷绕布置和设置在蓄电池的电池中的集流器，该集流器与电极板形成电连接并且提供热传导路径以用于将热量从电极板传导至外部冷却板。
背景技术
蓄电池组（battery pack）为范围从便携式电子设备到可再生动力系统和环境友好型车辆的各种技术提供动力。例如，混合动力电动车辆（HEV）使用蓄电池组和电动马达连同燃烧发动机来增加燃料效率。蓄电池组由多个蓄电池模块形成，其中，每个蓄电池模块包括数个电化学电池（electrochemical cell）。这些电池被布置为二维或者三维阵列并且串联地或者并联地电连接。同样，蓄电池组内的蓄电池模块串联地或者并联地电连接。
电化学电池的性能、寿命和安全性全都受到该电池的操作温度的影响。一些常规电池通过将一个或数个电池表面放置为与诸如液冷板或者空气质量流量的冷却介质接触来在操作期间被冷却。这些冷却方法可能存在问题，这包括但不限于：a）增加的蓄电池组成本，这是因为由于与将流体驱动通过系统相关联的成本所以液体冷却系统较昂贵；b）减小的蓄电池组效率，这是因为在电动车辆应用中，来自电池的能量用于冷却电池，这又可能生成需要被去除的更多热量；以及c）电池热性能可能限制外部冷却的有效性，这是因为由于至电池的外部的低效热路径所以电池可能在内部具有高热梯度。此外，一些电池当在非常冷的条件下操作时可能具有降级的性能，诸如能够发生在北方气候中的冬季期间。存在对一种具有用于控制电池温度的有效的、高效的且低成本的特征的电池的需要。
发明内容
在一些方面中，一种电化学电池包括由柔性层压材料形成的多面体电池壳体。该电池壳体包括第一端、与第一端相对的第二端以及在第一端与第二端之间延伸的多侧侧壁。电池包括设置在电池壳体中的电极组件。该电极组件包括正电极板、负电极板和分离件。正电极板与负电极板堆叠，并且分离件设置在正电极板与负电极板之间。电极组件包括平行于正电极板、负电极板和分离件的堆叠方向延伸的堆叠轴线，并且该堆叠轴线垂直于电池壳体的第一端和第二端延伸。电池包括设置在电池壳体中的集流器。该集流器包括设置在电极组件与多侧侧壁中的一侧之间的收集部，该收集部平行于该一侧延伸并且电连接和热连接至正电极板和负电极板中的一个。此外，集流器包括：鳍片部，该鳍片部电连接和热连接至收集部并且在平行于第二端的方向上延伸；以及设置在电池壳体的外侧上以便位于所述一侧上面的端子，该端子电连接和热连接至收集部。
电池可以包括如下特征中的一个或多个：鳍片部设置在电池壳体的外侧并且位于第二端上面。端子的第一端连接至收集部并且端子的第二端连接至鳍片部，并且第二端与第一端相对。鳍片部设置在电池壳体的内侧且处于电极组件与第二端之间。端子连接至收集部的第二端并且鳍片部连接至收集部的第一端，并且第二端与第一端相对。端子经由所述一侧中的开口连接至收集部。集流器是正极集流器并且电连接和热连接至正电极板，并且电池包括设置在电池壳体中的负极集流器。负极集流器包括设置在电极组件与侧壁之间的收集部，该收集部平行于侧壁延伸并且电连接和热连接至负电极板。此外，负极集流器包括鳍片部，该鳍片部电连接和热连接至收集部并且在平行于第二端的方向上延伸。正极集流器和负极集流器每一个均在第一端处离开电池壳体。集流器在横向于堆叠轴线且平行于所述一侧的方向上具有尺寸，并且该尺寸在所述一侧的对应尺寸的30%至98%的范围内。集流器在正电极板和负电极板中的一个与电池壳体的外部之间提供两条热传导路径。
在一些方面中，一种蓄电池组包括：导热板，该导热板配置为提供加热和冷却中的一个；以及被支撑在导热板上的电化学电池。每个电池包括由柔性层压材料形成的多面体电池壳体，该电池壳体包括第一端、与第一端相对且面朝导热板的第二端以及在第一端与第二端之间延伸的多侧侧壁。每个电池包括设置在电池壳体中的电极组件，该电极组件包括正电极板、负电极板和分离件。正电极板与负电极板堆叠，并且分离件设置在正电极板与负电极板之间。电极组件包括平行于正电极板、负电极板和分离件的堆叠方向延伸的堆叠轴线，并且该堆叠轴线垂直于电池壳体的第一端和第二端延伸。每个电池包括设置在电池壳体中的集流器。该集流器包括设置在电极组件与多侧侧壁中的一侧之间的收集部，该收集部平行于该一侧延伸并且电连接和热连接至正电极板和负电极板中的一个。此外，集流器包括：鳍片部，该鳍片部电连接和热连接至收集部并且在平行于第二端的方向上延伸；以及设置在电池壳体的外侧上以便位于所述一侧上面的端子，该端子电连接和热连接至收集部。
蓄电池组可以包括如下特征中的一个或多个：鳍片部设置在电池壳体的外侧并且位于第二端上面。端子的第一端连接至收集部并且端子的第二端连接至鳍片部，并且第二端与第一端相对。鳍片部设置在电池壳体的内侧且处于电极组件与第二端之间。端子连接至收集部的第一端并且鳍片部连接至收集部的第二端，并且第二端与第一端相对。端子经由所述一侧中的开口连接至收集部。集流器是正极集流器并且电连接和热连接至正电极板，并且电化学电池包括设置在电池壳体中的负极集流器。负极集流器包括设置在电极组件与多侧侧壁中的另一侧之间的收集部，该收集部平行于侧壁延伸并且电连接和热连接至负电极板。负极集流器包括鳍片部，该鳍片部电连接和热连接至收集部并且在平行于第二端的方向上延伸，并且正极集流器和负极集流器每一个均在第一端处离开电池壳体。集流器在横向于堆叠轴线且平行于所述一侧的方向上具有尺寸，并且该尺寸在所述一侧的对应尺寸的30%至98%的范围内。集流器在正电极板和负电极板中的一个与电池壳体的外部之间提供两条热传导路径。
在一些方面中，一种蓄电池组包括：导热板，该导热板配置为提供加热和冷却中的一个；以及被支撑在导热板上的电化学电池。每个电池包括由柔性层压材料形成的多面体电池壳体，该电池壳体包括第一端、与第一端相对的第二端以及在第一端与第二端之间延伸的多侧侧壁。多侧侧壁中的第一侧面朝导热板。电极组件设置在电池壳体中。电极组件包括正电极板、负电极板和分离件。正电极板与负电极板堆叠，并且分离件设置在正电极板与负电极板之间。电极组件包括平行于正电极板、负电极板和分离件的堆叠方向延伸的堆叠轴线，并且该堆叠轴线垂直于电池壳体的第一端和第二端延伸。每个电池包括设置在电池壳体中的第一集流器，该第一集流器设置在电极组件与第一侧之间。第一集流器平行于第一侧延伸并且电连接和热连接至正电极板与负电极板中的一个。每个电池包括设置在电池壳体中的第二集流器，该第二集流器设置在电极组件与多侧侧壁中的第三侧之间，该第三侧与第一侧相对。第二集流器平行于第三侧延伸并且电连接和热连接至正电极板与负电极板中的另一个。每个电池包括设置在电池壳体的外侧上以便位于电池壳体上面的第一端子。第一端子电连接和热连接至第一集流器。每个电池包括设置在电池壳体的外侧上以便位于电池壳体上面的第二端子。第二端子电连接和热连接至第二集流器。正极集流器和负极集流器每一个均在第一端处离开电池壳体，并且第一集流器提供经由第一侧从电极组件至导热板的热传导路径。
在一些方面中，一种软包电池（pouch cell）包括电极组件，该电极组件连同电解质一起被密封在柔性金属箔层压电池壳体内以便形成储能单元。电极组件是“堆叠的”电极组件，其包括与负电极板交替并且由中间分离板分隔开的一系列堆叠的正电极板。此外，软包电池包括与电极板形成电连接的集流器，并且还提供用于传导来自电极板的热量的热传导路径。集流器允许在电极组件中生成的电流的通路穿过集流器并且离开电池到达端子，并且还允许在电极组件中生成的热量的热传导穿过集流器并且离开电池到达外部导热板。
有利地，电池的内部集流器用于直接从电极抽取热量并且经由导热路径将其传递至电池的外部。集流器的外部导体部与导热板直接接触，从而在电极（热源）至冷却介质（散热器）之间提供高导热路径。因此，电池热源与散热器之间的热阻减小，并且电池内的热分布相对于一些常规电池更加均匀。
进一步有利地，外部导热板能够用于进行电池冷却，如本文所描述的，或者用于通过控制该板的温度来进行电池加热。在一些实施例中，这是通过控制穿过板的流体的温度来实现的。
附图说明
图1是包括软包电池阵列的蓄电池组的部分分解立体图。
图2是蓄电池组的软包电池的立体图。
图3是电极对的立体图，该电极对包括正电极板、负电极板以及与正电极板和负电极板交替的分离板。
图4是图2的软包电池的一部分的横截面图，图示了电极配置，其中，该部分由图5中的虚线指示。
图5是跨越图2的线5-5看到的图2的软包电池的示意横截面图，图示了一对集流器。
图6是图5的其中一个集流器的立体图。
图7是图2的软包电池的一部分的部分横截面图，图示了替代电极配置，其中为了清晰起见而省略了负电极板和分离板。
图8是软包电池的示意横截面图，图示了替代实施例的一对集流器。
图9是图8的其中一个集流器的立体图。
图10是软包电池的示意横截面图，图示了另一替代实施例的一对集流器。
图11是图10的其中一个集流器的立体图。
图12是软包电池的示意横截面图，图示了另一替代实施例的一对集流器。
图13是软包电池的示意横截面图，图示了另一替代实施例的一对集流器。
图14是跨越图2的线5-5看到的图2的软包电池的另一示意横截面图，图示了由集流器提供的热传导路径。
具体实施方式
参照图1至图2，用于提供电力的蓄电池组1包括电化学电池20，该电化学电池20相互电连接并且按照有组织的方式被储存在蓄电池组壳体2中。蓄电池组壳体2包括容器部3和可拆卸盖子4。容器部3包括基部8和侧壁9，该侧壁9围封基部8的周边边缘。基部8用作散热器或者热源。为此，基部8由导热材料形成。在一些实施例中，基部8的朝内（例如，电池支撑）表面由电隔绝材料形成或者涂覆有电隔绝材料。此外，基部8可以包括流体通道（未示出），该流体通道配置为容许冷却或者加热流体流过基部8。为了图示的目的，本文将仅仅对基部8的冷却功能进行描述。在使用中，盖子4被固定至侧壁9的上边缘以便闭合容器部3的开口端。
电池20被支撑在基部8上，并且是包括电极组件60（图3和图4）的锂离子软包电池，该电极组件60连同电解质一起被密封在电池壳体21内以便形成电力生成和储存单元。在一些实施例中，多组电池20可以被捆绑在一起以形成蓄电池模块（未示出），蓄电池模块又被储存在蓄电池组壳体2内。然而，在所图示的实施例中，电池20并未被捆绑为模块并且相反直接电连接至蓄电池组壳体端子6、7。在蓄电池组壳体2内，电池20串联地或者并联地电连接。
每个电池20包括囊包型电池壳体21，该囊包型电池壳体21是两个箱形部36、38的组件，该两个箱形部36、38由金属层压膜形成并且沿着密封结合部（未示出）结合在一起。电池壳体21具有矩形形状，并且包括六个正交表面。这些表面包括第一端22、与第一端22相对的第二端23、第一侧24、与第一侧24毗连的第二侧25、与第二侧25毗连且与第一侧24相对的第三侧26、以及与第三侧26和第一侧24毗连的第四侧27，第四侧27与第二侧25相对。第一侧24、第二侧25、第三侧26以及第四侧27中的每一个在第一端22与第二端23之间延伸，并且六个表面一起限定由电极组件60占据的密封内部空间。
尽管电池壳体21可以被形成为具有任何比例，但在一些实施例中，电池壳体21是具有相对较大纵横比（例如，大于0.1）的“深”软包电池壳体，该纵横比为电池高度h1（例如，平行于电极的板的堆叠方向的尺寸）与电池长度l1或者宽度w1的纵横比。在所图示的实施例中，电池壳体21是立方体形状的，每一侧具有大于用于形成电池壳体21的金属的拉制深度的尺寸，例如，对于由铝层压膜形成的电池壳体而言大于20 mm。
参照图3至图5，设置在电池20中的电极组件60包括与负电极板62交替并且由中间分离板30、32分隔开的一系列堆叠正电极板61。分离板30、32是非导电的。这一系列堆叠电极和分离板在本文将被称为“板堆叠”64，并且板堆叠64的堆叠轴线66在平行于堆叠方向的方向上延伸通过板堆叠64的中心。电极板60、61与总体电池厚度（例如，具有数十或者数百mm左右的厚度）相比非常薄（例如，具有约0.095至0.145 mm左右的厚度）并且因此在图5中示意性地图示。
在堆叠期间，形成电极组件60的正电极板61、负电极板62和分离板30、32按照分层或者堆叠配置被布置在堆叠方向上。在堆叠配置中，分离板30、32沿着堆叠轴线66进行堆叠以便使得堆叠64的所有分离板30、32的周边边缘在平行于堆叠轴线66的方向的方向上对准。然而，正电极板61和负电极板62在横向于堆叠轴线的方向（即，长度方向）上相对于相应分离板30、32部分地偏移（图3）。
尤其，正电极板61沿着堆叠轴线66进行堆叠以便使得正电极板61的周边边缘在平行于堆叠轴线66的方向的方向上彼此对准但在平行于长度方向的第一方向上相对于分离板30、32部分地偏移。第一方向在图3中由箭头34表示。因此，每个正电极板61的一个边缘61a延伸超过分离板30、32的对应边缘30a、32a，从而导致暴露导电材料的正“空道（clearlane）”63。正空道63用于与正极集流器70形成电接触，如下文进一步讨论的。
负电极板62沿着堆叠轴线66进行堆叠以便使得负电极板62的周边边缘在平行于堆叠轴线66的方向的方向上彼此对准但在第二方向上相对于分离板30、32部分地偏移，其中，第二方向平行于长度方向并且与第一方向的方向相反。第二方向在图3中由箭头35表示。因此，每个负电极板62的一个边缘62b延伸超过分离板30、32的对应边缘30b、32b，从而导致暴露导电材料的负“空道”65。负空道65用于与负极集流器71形成电接触，如下文进一步讨论的。
参照图5和图6，每个电池20还包括一对集流器70、71，该对集流器70、71与板堆叠64的电极板60、61形成电连接和热连接。该对集流器70、71包括第一（即，正）集流器70和与第一集流器70具有相同形状和尺寸的第二（即，负）集流器71。为此，将仅仅对第一集流器70进行详细描述并且共同的附图标记将用于指示共同的元件。
第一集流器70是具有折叠和弯曲配置的导电和导热薄板。第一集流器70包括：设置在电池壳体21内侧且与电极组件60直接接触的收集部72、设置在电池壳体21外侧且与冷却基部8直接接触的鳍片部78、以及设置在电池壳体21外侧且将收集部72的端部74连接至鳍片部78的端部79的电池端子部86。
收集部72是大体平坦的并且设置在电极组件60与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。收集部72平行于第一侧24延伸并且电连接和热连接至电极组件60的具有共同极性的电极板。在所图示的实施例中，收集部72电连接和热连接至正电极板61。更加具体地，第一集流器70的收集部72设置在正电极板61的正“空道”63与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。第一集流器70的收集部72经由直接接触电连接和热连接至正电极板61的周边边缘61a并且将正电极板61结合至（正）电池端子部86和设置在电池壳体21外侧的基部8两者，如下文所讨论的。
收集部72的第一端73定位为邻近电池壳体第二端23，并且收集部72的相对第二端74通过在该位置处穿过密封结合部来突出到电池壳体第一端22外面。收集部第二端74往回折叠在自身上以便形成U形弯曲部。
电池端子部86的第一端87整体地从收集部第二端74延伸，并且因此电连接和热连接至收集部72。电池端子部86设置在电池壳体21的外侧上以便位于电池壳体第一侧24上面。电池端子部86是大体平坦的，并且大体平行于收集部72延伸。电池端子部86具有充足长度以便使得电池端子部第二端88设置为邻近电池壳体第二端23，并且稍微长于收集部72。
与电池端子部86一样，鳍片部78设置在电池壳体21的外侧上。鳍片部78是大体平坦的并且整体地从电池端子部86的第二端88延伸以便被布置为垂直于收集部72和电池端子部86两者。鳍片部78经由电池端子部86电连接和热连接至收集部72，并且在平行于电池壳体第二端23的方向上延伸并且位于电池壳体第二端23上面。鳍片部78设置在电池壳体第二端23与冷却基部8之间。更加具体地，鳍片部78的朝外表面静置在基部8的朝内表面上并且直接与其接触。鳍片部78具有在电池壳体第二端23的长度的2%至小于50%的范围内的长度。等于或大于50%的长度是不期望的，因为其将会导致与第二集流器71的鳍片部78接触以及与其发生电短路。在所图示的实施例中，鳍片部78具有电池壳体第二端23的长度的约25%的长度，于是在鳍片部78与基部8之间提供了相对较大的直接接触面积，从而导致电池20内的高效冷却。
第二集流器71设置在电池壳体21中且相对于第一集流器70处于电极组件60的相对侧上，并且第二集流器71的收集部72电连接和热连接至负电极板62。尤其，第二集流器71的收集部72设置在负电极板62的负空道65与电池壳体21的相对侧（例如，第三侧26）之间。第二集流器71的收集部72经由直接接触电连接和热连接至负电极板62并且将负电极板62结合至（负）电池端子部86和基部8两者，并且经由第二集流器71的鳍片部78将其结合至设置在电池壳体21外侧的基部8。
在图5中图示的实施例中，基部8的朝内表面由非导电材料形成或者涂覆有非导电材料以便防止第一集流器70和第二集流器71的相应鳍片部78之间的电短路。
每个集流器70、71允许在电极组件60中生成的电流的通路穿过集流器并且离开电池20到达电池端子部86。此外，每个集流器70、71允许在电极组件60中生成的热量的通路穿过集流器并且离开电池20经由鳍片部78到达基部8。
在一些实施例中，每个集流器70、71与对应电极板61、62之间的直接接触通过向每个集流器70、71施加力来实现和/或确保。例如，每个集流器70、71经由电池内侧的力被压抵板堆叠64。该力（在图4中由箭头表示）被定向为垂直于收集部72并且在集流器70与板堆叠64的某些电极板（例如，具有共同电极性的电极板）的周边边缘之间提供压力接触电连接。在一些实施例中，迫使集流器70、70 抵靠板堆叠64的力通过在一个或者两个集流器71、72与邻近电池壳体侧24、26之间提供这种弹性构件（未示出）来实现。在其它实施例中，该力可以通过在一排电池与蓄电池组壳体侧壁9之间提供弹性构件（未示出）来被施加。
在一些实施例中，第一集流器70由第一导电材料形成或者镀有第一导电材料，该第一导电材料与用于形成正电极板61的材料（诸如，铝）相对应。此外，第二集流器71由第二导电材料形成或者镀有第二导电材料，该第二导电材料与用于形成负电极板62的材料（诸如，铜）相对应。
然而，在一个电池20的第一集流器70的电池端子部86（例如，正端子）与邻近电池20的第二集流器71的电池端子部86（例如，负端子）接触且形成电连接的一些实施例中，可能有利的是使第一集流器70和第二集流器71的至少部分由相同材料形成或者镀有相同材料。为此，在其它实施例中，第一集流器70的电池端子部86和第二集流器71的电池端子部86由第一材料形成或者镀有第一材料，并且第二集流器71的收集部72由第二材料形成或者镀有第二材料。在又其它实施例中，第一集流器70的收集部72由第一材料形成或者镀有第一材料，第二集流器71的收集部72由第二材料形成或者镀有第二材料，并且第一集流器70和第二集流器71的电池端子部86由第三导电材料形成或者镀有第三导电材料。
参照图7，尽管第一集流器和第二集流器71的相应收集部72在上文被描述为压抵对应的正电极板61或者负电极板62的周边边缘以便形成无焊电连接，但也可以采用其它连接配置来形成无焊电连接。例如，每个正电极板61’的空道63可以靠着板堆叠64的一侧进行折叠。同样，每个负电极板62’的空道65可以靠着板堆叠64的相对侧进行折叠（未示出）。由于电极板61、62沿着堆叠轴线66的相对间距，所以经折叠的空道63、65形成重叠百叶式配置，其中，每个空道63、65的部分暴露出来并且面朝相应收集部72的朝内表面75。因此，当集流器70、71被迫使抵靠板堆叠64时，相应收集部72的朝内表面75直接与每个电极板61、62的空道63、65接触并且与其形成电连接。
参照图8和图9，可以将替代实施例的一对集流器170、171用在电池20中。该对集流器170、171与板堆叠64的电极板60、61形成电连接和热连接，并且包括第一集流器170和与第一集流器170具有相同形状和尺寸的第二集流器171。为此，将仅仅对第一集流器170进行详细描述并且共同的附图标记将用于指示共同的元件。
第一集流器170是具有折叠和弯曲配置的导电和导热薄板。第一集流器170包括：设置在电池壳体21内侧且与电极组件60直接接触的收集部172、设置在电池壳体21内侧且连接至收集部172的第一端的鳍片部178、以及设置在电池壳体21外侧且连接至电池端子部186的第二端的电池端子部186。在该实施例中，电池壳体21插置在鳍片部178与冷却基部8之间。
收集部172是大体平坦的并且设置在电极组件60与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。收集部172平行于第一侧24延伸并且电连接和热连接至电极组件60的具有共同极性的电极板。在所图示的实施例中，收集部172电连接和热连接至正电极板61。更加具体地，第一集流器170的收集部172设置在正电极板61的正“空道”63与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。第一集流器170的收集部172经由直接接触电连接和热连接至正电极板61并且将正电极板61结合至（正）电池端子部86和设置在电池壳体21外侧的基部8两者，如下文所讨论的。
收集部172的第一端173定位为邻近电池壳体第二端23，并且收集部172的相对第二端174通过在该位置处穿过密封结合部来突出到电池壳体第一端22外面。收集部第二端174往回折叠在自身上以便形成U形弯曲部。
电池端子部186的第一端187整体地从收集部第二端174延伸，并且因此电连接和热连接至收集部172。电池端子部186设置在电池壳体21的外侧上以便位于电池壳体第一侧24上面。电池端子部186是大体平坦的，并且大体平行于收集部172延伸。电池端子部186具有充足长度以便使得电池端子部第二端188设置为邻近电池壳体第二端23，并且稍微短于收集部172。
与收集部172一样，鳍片部178设置在电池壳体21的内侧上。鳍片部178是大体平坦的并且整体地从收集部172的第一端173延伸以便被布置为垂直于收集部172和电池端子部186两者。因此，鳍片部178电连接和热连接至收集部172，并且在平行于电池壳体第二端23的方向上延伸并且位于电池壳体第二端23上面。鳍片部178设置在电极组件60与电池壳体第二端23之间。更加具体地，鳍片部178的朝外表面静置在电池壳体第二端23的朝内表面上并且直接与其接触。电极板61的冷却经由通过电池壳体21至基部8的热传导来实现。鳍片部178具有在电池壳体第二端23的长度的2%至小于50%的范围内的长度。在所图示的实施例中，鳍片部178具有电池壳体第二端23的长度的约25%的长度，于是在鳍片部78 与基部8之间提供了相对较大的间接接触面积，从而导致电池20内的高效冷却。
第二集流器171设置在电池壳体21中且相对于第一集流器170处于电极组件60的相对侧上，并且第二集流器171的收集部172电连接和热连接至负电极板62。尤其，第二集流器171的收集部172设置在负电极板62的负空道65与电池壳体21的相对侧（例如，第三侧26）之间。第二集流器171的收集部172经由直接接触电连接和热连接至负电极板62并且将负电极板62结合至（负）电池端子部186和基部8两者，并且经由第二集流器171的鳍片部178将其结合至设置在电池壳体21外侧的基部8。
参照图10和图11，可以将另一替代实施例的一对集流器270、271用在电池20中。该对集流器270、271与板堆叠64的电极板60、61形成电连接和热连接，并且包括第一集流器270和与第一集流器270具有相同形状和尺寸的第二集流器271。为此，将仅仅对第一集流器270进行详细描述并且共同的附图标记将用于指示共同的元件。
第一集流器270是具有分层和弯曲配置的导电和导热薄板。第一集流器270包括：设置在电池壳体21内侧且与电极组件60直接接触的收集部272、以及设置在电池壳体21内侧且连接至收集部272的第一端273的鳍片部278。电池端子286设置在电池壳体21外侧并且经由电池壳体21的一侧24中的开口29形成与收集部272的电连接。在该实施例中，电池壳体21插置在鳍片部278与基部8之间。
收集部272是大体平坦的并且设置在电极组件60与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。收集部272平行于第一侧24延伸并且电连接和热连接至电极组件60的具有共同极性的电极板。在所图示的实施例中，收集部272电连接和热连接至正电极板61。更加具体地，第一集流器270的收集部272设置在正电极板61的正“空道”63与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。第一集流器270的收集部272经由直接接触电连接和热连接至正电极板61并且将正电极板61结合至（正）电池端子部286和设置在电池壳体21外侧的基部8两者，如下文所讨论的。
电池端子部286设置在电池壳体21的外侧上以便位于电池壳体第一侧24上面。电池端子部286是大体平坦的板，并且大体平行于收集部272延伸。在所图示的实施例中，电池端子部286在形状上是矩形的，但并不限于该形状。收集部272直接与电池端子部286接触并且经由开口将电流和热能传递至电池端子部286。尽管由于图10的图解性质而并未在该图中图示“直接接触”，但由于相应部件相对较薄，并且/或者由于所施加的外部力迫使收集部272和电池端子部286在一起，所以直接接触是可能的。
与收集部272一样，鳍片部278设置在电池壳体21的内侧上。鳍片部278是大体平坦的并且整体地从收集部272的第一端273延伸以便被布置为垂直于收集部272和电池端子部286两者。因此，鳍片部278电连接和热连接至收集部272，并且在平行于电池壳体第二端23的方向上延伸并且位于电池壳体第二端23上面。鳍片部278设置在电极组件60与电池壳体第二端23之间。更加具体地，鳍片部278的朝外表面静置在电池壳体第二端23的朝内表面上并且直接与其接触。电极板61的冷却经由通过电池壳体21至基部8的热传导来实现。鳍片部278具有在电池壳体第二端23的长度的2%至小于50%的范围内的长度。在所图示的实施例中，鳍片部278具有电池壳体第二端23的长度的约25%的长度，于是在鳍片部278与基部8之间提供了相对较大的间接接触面积，从而导致电池20内的高效冷却。
第二集流器271设置在电池壳体21中且相对于第一集流器270处于电极组件60的相对侧上，并且第二集流器271的收集部272电连接和热连接至负电极板62。尤其，第二集流器271的收集部272设置在负电极板62的负空道65与电池壳体21的相对侧（例如，第三侧26）之间。第二集流器271的收集部272经由直接接触电连接和热连接至负电极板62并且将负电极板62结合至（负）电池端子部286和基部8两者，并且经由第二集流器271的鳍片部278将其结合至设置在电池壳体21外侧的基部8。
在图8至图11中图示的实施例中，电池壳体21设置在每个集流器170、171、270、271的鳍片部178、278与基部8之间。由于电池壳体21的内表面是非导电的，所以基部8的朝内表面不需要由非导电材料形成或者涂覆有非导电材料以便防止每个集流器170、171、270、271的相应鳍片部178、278之间的电短路。
参照图12，可以将另一替代实施例的一对集流器370、371用在电池20中。该对集流器370、371与板堆叠64的电极板60、61形成电连接和热连接，并且包括第一集流器370和与第一集流器370具有相同形状和尺寸的第二集流器371。为此，将仅仅对第一集流器370进行详细描述并且共同的附图标记将用于指示共同的元件。
第一集流器370是具有分层和弯曲配置的导电和导热薄板。第一集流器370包括：设置在电池壳体21内侧且与电极组件60直接接触的收集部372、设置在电池壳体21外侧且与冷却基部8直接接触的鳍片部378、以及设置在电池壳体21外侧的电池端子部386。电池端子部386经由电池壳体21的一侧24中的开口29形成与收集部372的电连接和热连接。鳍片部378连接至电池端子部386的一端。
收集部372是大体平坦的并且设置在电极组件60与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。收集部372平行于第一侧24延伸并且电连接和热连接至电极组件60的具有共同极性的电极板。在所图示的实施例中，收集部372电连接和热连接至正电极板61。更加具体地，第一集流器370的收集部372设置在正电极板61的正“空道”63与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。第一集流器370的收集部372经由直接接触电连接和热连接至正电极板61并且将正电极板61结合至（正）电池端子部386和设置在电池壳体21外侧的基部8两者，如下文所讨论的。
电池端子部386设置在电池壳体21的外侧上以便位于电池壳体第一侧24上面。电池端子部386是大体平坦的，并且大体平行于收集部372延伸。电池端子部386具有充足长度以便使得电池端子部第二端388设置为邻近电池壳体第二端23，并且稍微长于收集部372。
在所图示的实施例中，收集部372直接与电池端子部386接触并且经由开口29将电流和热能传递至电池端子部386。尽管由于图12的图解性质而并未在该图中图示“直接接触”，但由于相应部件相对较薄，并且/或者由于所施加的外部力迫使收集部372和电池端子部386在一起，所以直接接触是可能的。
与电池端子部386一样，鳍片部378设置在电池壳体21的外侧上。鳍片部378是大体平坦的并且整体地从电池端子部386的第二端388延伸以便被布置为垂直于收集部372和电池端子部386两者。鳍片部378经由电池端子部386电连接和热连接至收集部372，并且在平行于电池壳体第二端23的方向上延伸并且位于电池壳体第二端23之下。鳍片部378设置在电池壳体第二端23与冷却基部8之间。更加具体地，鳍片部378的朝外表面静置在基部8的朝内表面上并且直接与其接触。鳍片部378具有在电池壳体第二端23的长度的2%至小于50%的范围内的长度。在所图示的实施例中，鳍片部378具有电池壳体第二端23的长度的约25%的长度，于是在鳍片部378与基部8之间提供了相对较大的直接接触面积，从而导致电池20内的高效冷却。
第二集流器371设置在电池壳体21中且相对于第一集流器370处于电极组件60的相对侧上，并且第二集流器371的收集部372电连接和热连接至负电极板62。尤其，第二集流器371的收集部372设置在负电极板62的负空道65与电池壳体21的相对侧（例如，第三侧26）之间。第二集流器371的收集部372经由直接接触电连接和热连接至负电极板62并且将负电极板62结合至（负）电池端子部386和基部8两者，并且经由第二集流器371的鳍片部378将其结合至设置在电池壳体21外侧的基部8。
参照图13，可以将替代实施例的一对集流器470、471用在电池20中。该对集流器470、471与板堆叠64的电极板60、61形成电连接和热连接，并且包括第一集流器470和与第一集流器470具有相同形状和尺寸的第二集流器471。为此，将仅仅对第一集流器470进行详细描述并且共同的附图标记将用于指示共同的元件。
第一集流器470是具有弯曲配置的导电和导热薄板。第一集流器470包括：设置在电池壳体21内侧且与电极组件60直接接触的收集部472、以及设置在电池壳体21外侧且连接至收集部472的第二端的电池端子部486。在该实施例中，电池20相对于基部8进行定向以便使得堆叠轴线66平行于基部8。因此，收集部472平行于冷却基部8并且位于冷却基部8上面，其中电池壳体21插置在收集部472与基部8之间。
收集部472是大体平坦的并且设置在电极组件60与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。收集部472平行于第一侧24延伸并且电连接和热连接至电极组件60的具有共同极性的电极板。在所图示的实施例中，收集部472电连接和热连接至正电极板61。更加具体地，第一集流器470的收集部472设置在正电极板61的正“空道”63与电池壳体21的一侧（例如，第一侧24）之间。第一集流器470的收集部472经由直接接触电连接和热连接至正电极板61并且将正电极板61结合至（正）电池端子部486和设置在电池壳体21外侧的冷却基部8两者，如下文所讨论的。
收集部472的第一端473定位为邻近电池壳体第二端23，并且收集部472的相对第二端474通过在该位置处穿过密封结合部来突出到电池壳体第一端22外面。
电池端子部486的第一端487整体地从收集部第二端474延伸，并且因此电连接和热连接至收集部472。电池端子部486设置在电池壳体21的外侧上以便位于电池壳体第一端22上面。电池端子部486是大体平坦的，并且大体垂直于收集部472延伸。
与先前实施例不同，第一集流器470不包括单独的鳍片部。相反，收集部472用作鳍片部，因为正电极板61的冷却经由从集流器470通过电池壳体21至冷却基部8的热传导来实现。收集部具有在电池壳体第一侧24的长度的50%至100%的范围内的长度，于是在收集部472与基部8之间提供了相对较大的间接接触面积，从而导致电池20内的高效冷却。
第二集流器471设置在电池壳体21中且相对于第一集流器470处于电极组件60的相对侧上，并且第二集流器471的收集部472电连接和热连接至负电极板62。尤其，第二集流器471的收集部472设置在负电极板62的负空道65与电池壳体21的相对侧（例如，第三侧26）之间。第二集流器471的收集部472经由直接连接电连接和热连接至负电极板62并且将负电极板62结合至（负）电池端子部486。尽管第二集流器471的收集部472不具有至基部8的直接热传导路径，但其经由与大气的热传导（经由电池壳体第三侧26）来提供负电极板62的冷却。
参照图14，本文所描述的集流器提供从电极板60、61至电池壳体21的外部的直接热传导路径。例如，参照上文在图5中描述的实施例，使用箭头来显示通过集流器70、71的直接热传导路径。在电极板61、62 中生成的热量垂直于堆叠轴线66行进至收集部72、72（箭头A1）。热量沿着收集部72的长度行进通过第一路径（箭头A2），离开电池壳体21的第一端22，沿着电池端子部86的长度（箭头A3）并且到达鳍片部78。热量还从收集部72行进通过第二路径，通过电池侧24、26至电池端子部86（箭头A4）并且到达鳍片部78。在两条路径中，热量直接从鳍片部78被传导至基部8（箭头A5）,基部8是散热器。
集流器的鳍片部78、178、278、378在本文被描述为具有在电池壳体第二端23的长度的2%至小于50%的范围内的长度。然而，鳍片部不限于该配置。例如，在一些实施例中，正极集流器70的鳍片具有与负极集流器71的鳍片不同的长度。通过将一个极性的鳍片提供为在长度上大于另一极性的鳍片的长度，能够经由较长鳍片传递更多热能。可能的是使一个极性的鳍片为电池壳体第二端23的长度的高达100%，并且使另一极性的鳍片具有零长度。在这种情况下，热量是从每个另一电极（要么是所有阳极要么是所有阴极）被传递。
本文描述的集流器（包括收集部72、172、272、372、472、鳍片部78、178、278、378和电池端子部86、186、286、386、486）相对较宽，具有在电池壳体21的宽度w1的30%至98%的范围内的宽度w2。在所图示的实施例中，宽度w2稍微小于电池壳体21的宽度w1。通过提供宽集流器，使得电连接和热连接的面积最大化。
尽管电池壳体21在本文被描述为由金属层压膜形成的软包电池壳体，但电池壳体21不限于该材料或者配置。例如，电池壳体21可以由其它材料形成并且/或者可以被形成为具有棱柱形、圆柱形或者其它配置。
尽管电极组件60在本文被描述为是包括一系列堆叠板61、62的“堆叠”电极组件，但电极组件60不限于该配置。例如，在一些实施例中，电极组件60可以包括卷绕电极组件（例如，卷筒组件）、折叠电极组件（即，Z形折叠组件）、或者其它电极布置。
尽管电池20具有立方体状电池壳体21，但电池壳体21不限于立方体形状。例如，电池壳体21可以在形状上是矩形的。在另一示例中，电池壳体21可以具有容许紧密包装的其它多边形形状，诸如，具有六角布置侧（未示出）的八面结构。
在所图示的实施例中，电池20具有锂离子电池化学性。由于锂离子电池相对于其它可充电池化学性的高比能量和能量密度，所以锂离子电池很适合于用在蓄电池组1中。然而，电池20不限于具有锂离子电池化学性。例如，电池20可以具有适用于特定应用的铝离子、碱性、镍铬、镍金属氢化物、或者其它类型的电池化学性。
上文相当详细地描述了包括电池的蓄电池组的选择性图示性实施例。应理解，本文仅仅对被认为对于澄清这些装置而言必要的结构进行了描述。假定本领域的技术人员了解并且理解其它常规结构、以及蓄电池组的辅助和从属部件的那些结构。此外，尽管上文已经描述了蓄电池组和电池的工作示例，但蓄电池组和/或电池不限于上文描述的工作示例，而是在不背离权利要求书中陈述的装置的情况下可以执行各种设计更改。

Claims (11)

1.一种电化学电池，包括：
由柔性层压材料形成的多面体电池壳体，所述电池壳体包括第一端、与所述第一端相对的第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的多侧侧壁，
设置在所述电池壳体中的电极组件，所述电极组件包括正电极板、负电极板以及分离件，所述正电极板与所述负电极板堆叠，所述分离件设置在所述正电极板与所述负电极板之间，所述电极组件包括平行于所述正电极板、所述负电极板和所述分离件的堆叠方向延伸的堆叠轴线，所述堆叠轴线平行于所述侧壁并且垂直于所述电池壳体的第一端和第二端延伸，以及
集流器，所述集流器包括：
收集部，所述收集部设置在所述电池壳体中以便位于所述电极组件与所述多侧侧壁中的一侧之间，所述收集部平行于所述一侧延伸并且电连接和热连接至所述正电极板和所述负电极板中的一个，
鳍片部，所述鳍片部设置在所述电池壳体的外侧，电连接和热连接至所述收集部，在平行于所述第二端的方向上延伸，并且位于所述第二端上面，以及
端子，所述端子设置在所述电池壳体的外侧以便位于所述一侧上面，所述端子电连接和热连接至所述收集部。
2.根据权利要求1所述的电化学电池，其中，所述端子的第一端连接至所述收集部并且所述端子的第二端连接至所述鳍片部，并且所述第二端与所述第一端相对。
3.根据权利要求1所述的电化学电池，其中：
所述集流器是正极集流器并且电连接和热连接至所述正电极板，以及
所述电化学电池包括负极集流器，所述负极集流器包括：
收集部，所述收集部在所述电极组件与所述侧壁之间设置在所述电池壳体中，所述收集部平行于所述侧壁延伸并且电连接和热连接至所述负电极板，和
鳍片部，所述鳍片部设置在所述电池壳体的外侧，电连接和热连接至所述收集部，在平行于所述第二端的方向上延伸，并且位于所述第二端上面，以及
所述正极集流器和所述负极集流器每一个均在所述第一端处穿过所述电池壳体。
4.根据权利要求1所述的电化学电池，其中，所述集流器在横向于所述堆叠轴线且平行于所述一侧的方向上具有尺寸，并且所述尺寸在所述一侧的对应尺寸的30%至98%的范围内。
5.根据权利要求1所述的电化学电池，其中，所述集流器在所述正电极板和所述负电极板中的所述一个与所述电池壳体的外部之间提供两条热传导路径。
6.一种蓄电池组，包括：
导热板，所述导热板配置为提供加热和冷却中的一个，
被支撑在所述导热板上的电化学电池，每个电池包括：
由柔性层压材料形成的多面体电池壳体，所述电池壳体包括第一端、与所述第一端相对且面朝所述导热板的第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的多侧侧壁，
设置在所述电池壳体中的电极组件，所述电极组件包括正电极板、负电极板以及分离件，所述正电极板与所述负电极板堆叠，所述分离件设置在所述正电极板与所述负电极板之间，所述电极组件包括平行于所述正电极板、所述负电极板和所述分离件的堆叠方向延伸的堆叠轴线，所述堆叠轴线平行于所述侧壁并且垂直于所述电池壳体的第一端和第二端延伸，以及
集流器，所述集流器包括：
收集部，所述收集部设置在所述电池壳体中以便位于所述电极组件与所述多侧侧壁中的一侧之间，所述收集部平行于所述一侧延伸并且电连接和热连接至所述正电极板和所述负电极板中的一个，
鳍片部，所述鳍片部设置在所述电池壳体的外侧，电连接和热连接至所述收集部，在平行于所述第二端的方向上延伸，并且位于所述第二端上面，以及
端子，所述端子设置在所述电池壳体的外侧以便位于所述一侧上面，所述端子电连接和热连接至所述收集部。
7.根据权利要求6所述的蓄电池组，其中，所述端子的第一端连接至所述收集部并且所述端子的第二端连接至所述鳍片部，并且所述第二端与所述第一端相对。
8.根据权利要求6所述的蓄电池组，其中：
所述集流器是正极集流器并且电连接和热连接至所述正电极板，以及
所述电化学电池包括负极集流器，所述负极集流器包括：
收集部，所述收集部在所述电极组件与所述多侧侧壁中的另一侧之间设置在所述电池壳体中，所述收集部平行于所述侧壁延伸并且电连接和热连接至所述负电极板，和
鳍片部，所述鳍片部设置在所述电池壳体的外侧，电连接和热连接至所述收集部，在平行于所述第二端的方向上延伸，并且位于所述第二端上面，以及
所述正极集流器和所述负极集流器每一个均在所述第一端处穿过所述电池壳体。
9.根据权利要求6所述的蓄电池组，其中，所述集流器在横向于所述堆叠轴线且平行于所述一侧的方向上具有尺寸，并且所述尺寸在所述一侧的对应尺寸的30%至98%的范围内。
10.根据权利要求6所述的蓄电池组，其中，所述集流器在所述正电极板和所述负电极板中的所述一个与所述电池壳体的外部之间提供两条热传导路径。
11.一种蓄电池组，包括：
导热板，所述导热板配置为提供加热和冷却中的一个，
被支撑在所述导热板上的电化学电池，每个电池包括：
由柔性层压材料形成的多面体电池壳体，所述电池壳体包括第一端、与所述第一端相对的第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的多侧侧壁，所述多侧侧壁中的第一侧朝所述导热板，
设置在所述电池壳体中的电极组件，所述电极组件包括正电极板、负电极板以及分离件，所述正电极板与所述负电极板堆叠，所述分离件设置在所述正电极板与所述负电极板之间，所述电极组件包括平行于所述正电极板、所述负电极板和所述分离件的堆叠方向延伸的堆叠轴线，所述堆叠轴线平行于所述侧壁并且垂直于所述电池壳体的第一端和第二端延伸，
设置在所述电池壳体中的第一集流器，所述第一集流器设置在所述电极组件与所述第一侧之间，所述第一集流器平行于所述第一侧延伸并且电连接和热连接至所述正电极板与所述负电极板中的一个，
设置在所述电池壳体中的第二集流器，所述第二集流器设置在所述电极组件与所述多侧侧壁中的第三侧之间，所述第三侧与所述第一侧相对，所述第二集流器平行于所述第三侧延伸并且电连接和热连接至所述正电极板和所述负电极板中的另一个，
设置在所述电池壳体的外侧以便位于所述电池壳体上面的第一端子，所述第一端子电连接和热连接至所述第一集流器，和
设置在所述电池壳体的外侧以便位于所述电池壳体上面的第二端子，所述第二端子电连接和热连接至所述第二集流器，
其中，所述第一集流器和所述第二集流器每一个均在所述第一端处穿过所述电池壳体，以及
所述第一集流器提供经由所述第一侧从所述电极组件至所述导热板的热传导路径。
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