電能存儲電池以及用于制造電能存儲電池的方法技術

本發明專利技術涉及一種電能存儲電池，該電能存儲電池具有多個第一平面電極薄膜和多個第二平面電極薄膜，所述第一平面電極薄膜分別在一個長邊上具有凹口，所述第二平面電極薄膜分別在一個長邊上具有與所述凹口相符的接觸凸起，其中第一平面電極薄膜和第二平面電極薄膜相互平面平行并交替地被堆疊為存儲電池堆棧，使得接觸凸起分別交替地與凹口相重疊。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】電能存儲電池以及用于制造電能存儲電池的方法
本專利技術涉及一種電能存儲電池和一種用于制造電能存儲電池的方法。
技術介紹
通常從電能存儲電池中獲取直流電，或者將直流電饋送到所述電能存儲電池中。因此，能量存儲電池的目前已知的構造都是針對能量存儲電池的特殊能量或功率密度和歐姆內阻進行優化設計。在電能存儲電池的許多應用中，存儲電池按照串聯或并聯布置而相互連接成電池組模塊，以便調節所期望的輸出參數，如總電壓、電壓范圍、蓄能量或功率密度。文獻DE102010035114A1例如公開了具有多個電池單元的電池組單元，所述電池單元分別具有通過總線匯流排電耦合的蓄電池電池。文獻EP2413414A2公開了一種扁平電池（Akkuflachzelle），該扁平電池在薄膜殼體中具有依次敷設的陽極和陰極薄膜，所述陽極和陰極薄膜通過陰極和陽極引線與該扁平電池的極端子相連接。文獻WO2011/116807A1公開了一種電池組電池，該電池組電池具有電化學活性的電極堆棧，該電極堆棧的電極薄膜分別利用接觸凸起而連接到相位導體端子。文獻WO2009/073492A2公開了具有電極薄膜的電池組電池，所述電極薄膜具有延長片段，所述延長片段可以連接到極端子。文獻JP2008108477A公開了一種用于電能存儲器的制造方法，該電能存儲器具有圓柱形的電極薄膜堆棧，電接觸凸起以螺旋樓梯形狀從該電極薄膜堆棧中凸出來。如果從這樣的能量存儲電池中獲取具有增加的交流分量的電流，那么能量存儲電池的分布電感的影響就隨頻率而增大。能量存儲電池的感性損耗由電極、極互連和電極在殼體中的布置的損耗量的各個分量組成。另外，在kHz范圍內的運行頻率下，由于集膚效應而在載流區域中可能出現損耗，以及在導電面中、例如在殼體中出現渦流。能量存儲電池通常可以具有一個或多個電池卷芯，所述電池卷芯被集成在單獨的或共同的殼體中。能量存儲電池的通常形式在此是圓柱電池、淚囊電池或扁平電池。在此能量存儲電池具有分布的電感，其取決于電池內部的互連、放電器幾何形狀以及極端子。如果能量存儲電池例如應用在具有集成的變流器、所謂的BDI的電池組系統中，那么能量存儲電池阻抗的所述感性分量在變流器的高的運行頻率的情況下可以導致該變流器的功率電子開關裝置中的相應高的損耗能量。因此這可以導致開關裝置的增加的磨損、BDI的更低的效率、以及增加的制造技術上的花費以用于實施具有足夠冷卻功率的冷卻系統。存在對能量存儲電池的如下需求，即所述能量存儲電池關于高頻交流電的提取具有較小的損耗，并因此改進采用所述能量存儲電池的系統的效率。另外，存在對這樣的能量存儲電池的如下需求，即所述能量存儲電池能夠以簡單的方式并以低的歐姆和感性阻抗而被布線成能量存儲模塊。
技術實現思路
根據一個方面，本專利技術創造一種電能存儲電池，其具有多個第一平面電極薄膜和多個第二平面電極薄膜，其中所述第一平面電極薄膜分別在一個長邊上具有凹口，所述第二平面電極薄膜分別在一個長邊上具有與所述凹口相符的接觸凸起，其中第一平面電極薄膜與第二平面電極薄膜相互平面平行并交替地被堆疊為存儲電池堆棧，使得接觸凸起分別交替地與凹口重疊。根據另一方面，本專利技術創造一種用于制造電能存儲電池的方法，該方法具有以下步驟：交替布置多個第一平面電極薄膜和多個第二平面電極薄膜，其中第一平面電極薄膜分別在一個長邊上具有凹口，第二平面電極薄膜分別在一個長邊上具有與所述凹口相符的接觸凸起，其中第一平面電極薄膜與第二平面電極薄膜相互平面平行并交替地被堆疊為存儲電池堆棧，使得接觸凸起分別交替地與凹口重疊；將圍繞凹口的接觸區域與第一平面接觸元件電接觸，該第一平面接觸元件被布置在垂直于第一平面電極薄膜的延伸平面的延伸平面中；將接觸凸起與第二平面接觸元件電接觸，該第二平面接觸元件被布置在垂直于第一平面電極薄膜的延伸平面的延伸平面中。本專利技術的優點本專利技術的構思是，由于在控制電能存儲電池時在能量存儲電池內部中和/或其殼體中所出現的渦流引起的損耗，借助能量存儲電池的合適的內部構造以盡可能小的內部電池電感來降低。在此，薄膜幾何形狀被用于能量存儲電池的堆疊的電極薄膜，其中通過電極薄膜與電池極端子的接觸而得到最小的電池電感。這通過以下來實現，即電極薄膜在垂直于薄膜平面內具有相互偏移的接觸凸起，所述接觸凸起在依次敷設電極薄膜時在薄膜法線方向上交錯嚙合。一個顯著的優點在于，尤其是在從能量存儲電池中提取高頻交流電時可以顯著地降低損耗能量。尤其是在具有集成的變流器、所謂的電池組直接變流器（“batterydirectinverter（電池組直接逆變器）,BDI”）的電池組系統中，損耗能量的所述降低是非常有利的，在所述電池組系統中為了電流電壓的變化進行通過電池組模塊的電流輸送的快速改變。這很大程度上通過由于低歐姆的內部電極互連所致的電池電感的減小、以及尤其是在能量存儲電池的極端子上的接觸電阻的減小而可能。尤其有利的是各個電極薄膜和接觸凸起與電池極端子的平面接觸，這導致能量存儲電池之內的最小化的歐姆電阻和最小化的被能量存儲電池之內的電流所環繞的磁化力面。這可以降低渦流形成，并因此降低能量存儲電池的交流運行中的能量損耗。另一優點在于，通過在負載變化之后最小化能量存儲電池的能量或負載輸出的延遲，而改進這樣的能量存儲電池的短時動態。由此可以有利地放棄否則可能存在的補償器件，諸如緩沖電容器，這可以降低應用于能量存儲電池的構件的建造空間需求以及制造成本。另外，通過能量存儲電池的改進的動態而降低雪崩能量，其對于由具有這樣的能量存儲電池的能量存儲模塊給BDI供電來說，意味著在該BDI的開關裝置中更小的交流損耗。此外，可以通過避免能量存儲電池的感性損耗分量來改進電磁兼容性（EMV），因為能夠減小所發射的電磁場并降低對相鄰電子構件的干擾影響。另外，最大程度上降低例如由于集膚效應而導致的歐姆損耗，這有利地伴隨著提高的效率以及更少的放熱。按照根據本專利技術的能量存儲電池的一個實施方式，第一和第二平面電極薄膜可以構成能量存儲電池的陽極薄膜或陰極薄膜。按照根據本專利技術的能量存儲電池的另一實施方式，凹口和接觸凸起可以具有矩形輪廓。所述輪廓形狀可以簡單并且成本適宜地來制造。另外，矩形輪廓形狀提供足夠寬的長邊的接觸片段，平面接觸元件可以安裝在所述接觸片段上。按照根據本專利技術的能量存儲電池的另一實施方式，凹口和接觸凸起可以分別被構造在第一或第二平面電極薄膜的長邊的中間。按照根據本專利技術的能量存儲電池的另一實施方式，能量存儲電池另外可以具有：第一平面接觸元件，該第一平面接觸元件被布置在垂直于第一平面電極薄膜的延伸平面的延伸平面中，并且該第一平面接觸元件與圍繞凹口的接觸區域電接觸；第二平面接觸元件，該第二平面接觸元件被布置在垂直于第二平面電極薄膜的延伸平面的延伸平面中，并且該第二平面接觸元件與接觸凸起電接觸；和絕緣層，該絕緣層被布置在第一平面接觸元件與第二平面接觸元件之間，并且該絕緣層將第一平面接觸元件與第二平面接觸元件電絕緣。通過這種接觸方式可以實現存儲電池堆棧與能量存儲電池的電池極端子的低電阻和低電感的連接。按照根據本專利技術的方法的一個實施方式，該方法另外可以具有在第一平面接觸元件與第二平面接觸元件之間構造絕緣層的步驟，該絕緣層將第一平面接觸元件與第二平面接觸元件電絕緣。附圖本文檔來自技高網...

【技術保護點】
電能存儲電池（10），具有：多個第一平面電極薄膜（1），所述第一平面電極薄膜分別在一個長邊上具有凹口（2e）；以及多個第二平面電極薄膜（3），所述第二平面電極薄膜分別在一個長邊上具有與所述凹口（2e）相符的接觸凸起（4c），其中所述第一平面電極薄膜（1）和所述第二平面電極薄膜（3）相互平面平行并交替地被堆疊為存儲電池堆棧，使得所述接觸凸起（4c）分別交替地與所述凹口（2e）相重疊。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2012.09.05 DE 102012215748.41.電能存儲電池（10），具有：多個第一平面電極薄膜（1），所述第一平面電極薄膜分別在一個長邊上具有凹口（2e）；以及多個第二平面電極薄膜（3），所述第二平面電極薄膜分別在一個長邊上具有與所述凹口（2e）相符的接觸凸起（4c），其中所述第一平面電極薄膜（1）和所述第二平面電極薄膜（3）相互平面平行并交替地被堆疊為存儲電池堆棧，使得所述接觸凸起（4c）分別交替地與所述凹口（2e）相重疊。2.根據權利要求1所述的電能存儲電池（10），其中所述第一和第二平面電極薄膜（1；3）構成所述電能存儲電池（10）的陽極薄膜或陰極薄膜。3.根據權利要求1和2之一所述的電能存儲電池（10），其中所述凹口（2e）和所述接觸凸起（4c）具有矩形的輪廓。4.根據權利要求1和2之一所述的電能存儲電池（10），其中所述凹口（2e）和所述接觸凸起（4c）分別被構造在所述第一或第二平面電極薄膜（1；3）的長邊的中間。5.根據權利要求1和2之一所述的電能存儲電池（10），另外具有：第一平面接觸元件（5），所述第一平面接觸元件被布置在垂直于所述第一平面電極薄膜（1）的延伸平面的延伸平面中，并且所述第一平面接觸元件與圍繞所述凹口（2e）的接觸區域（2c,2d）電接觸；第二平面接觸元件（6），所述第二平面接觸元件被布置在垂直于所述第二平...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M凱斯勒，V德格，A蒂芬巴赫，A施密特，
申請(專利權)人：羅伯特·博世有限公司，
類型：發明
國別省市：德國;DE