[發明專利]電化學電力存儲電池單元

在審

• 申請號: 201380064437.5
• 申請日: 2013-10-11
• 公開（公告）號: CN104854755A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: B·德洛貝爾;P·勒庫夫勒爾
• 申請（專利權）人: 雷諾兩合公司
• 主分類號: H01M10/625
• 分類號: H01M10/625;H01M10/654;H01M10/613;H01M10/6552
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 馬文斐

技術領域

本發明涉及用于存儲電力的、具體地用于機動車輛電池的電化學電池單元的領域，盡管本發明不局限于本應用領域。

背景技術

常規地，用于存儲電力的電化學電池單元由與一個或多個負電極交替堆疊的一個或多個正電極、以及一個或多個為了將這些正電極與負電極分離開的分隔件、和一個密封的殼體構成，該殼體如在“軟包電池單元(pouch?cell)”情況下可以是柔性的、或者針對“硬殼體”電池單元是剛性的。

參照圖1，呈現了電化學電池單元100，該電池單元包括一個殼體101，在該殼體內連接到正端子105上的多個正電極102與連接到負端子106上的負電極103交替地安排。浸以電解質的分隔件104形成在每個正電極與負電極之間。這些分隔件以及這些正電極和負電極具有基本上矩形的輪廓并且被放置在與電池單元的縱向平面相對應的(x，y)平面相平行的平面內。

為了冷卻這種電化學電池單元，常見的是使用由鋁制成的蓋子或間隔件，將它們放置成與電池單元的表面接觸以便將熱量導出電池單元。例如文獻US?2012/0009455展示了這種技術，該文獻描述了一種使用多個電池單元的電池模塊，這些電池單元是通過具有“L-形”輪廓的間隔件來分離開的。因此，在電池單元的與間隔件接觸的表面上發生熱交換，即，間隔件的較長側的方向。

本技術的一個缺點在于，在每個電池單元之間使用間隔件顯著增加了車輛的電池的體積和質量。此外，其還導致相對高的實施成本，這是不盡人意的。

這一技術的另一個缺點是，從每個電池單元到相鄰間隔件的熱傳遞將會是受剛性殼體與電池單元之間的接觸制約的，這不是最佳的，因為此接觸的質量難于控制(其取決于制造、操作等條件)。出于此原因，不完美的接觸以及因此受限制的接觸表面相對顯著地減少了熱交換、以及因此電池單元的冷卻，這是不盡人意的。

本技術的又另一個缺點是冷卻不是最佳的。這是因為電池單元的內部結構是由一堆通過浸以電解質的分隔件分離開的負電極和正電極構成。因此，朝著電池單元的表面的熱導率將會受到各種材料(例如，由熱導率小于1瓦每米每開氏度的聚烯烴(聚乙烯、聚丙烯)制成的分隔件、由熱導率大于100瓦每米每開氏度的鋁或銅制成的電極)的熱導率的限制，并且受到這些不同電極和/或分隔件之間的界面處的熱阻的限制。

用用于在電池單元的表面處循環空氣的裝置的冷卻技術也是已知的。然而，這種冷卻技術的缺點在于，它使用了具有大尺寸并且成本相對高的裝置，這也是不盡人意的。此外，這種技術的維護成本也證明是相對高的。

發明內容

本發明的目的具體是克服現有技術的缺點中的至少一些缺點。

更確切地，本發明的至少一個實施例的目的是提供一種電化學電池單元，針對該電池單元，改進了電極的邊緣與殼體之間的接觸表面以便通過去除殼體與電極之間的整個接觸區上的熱量來優化該電化學電池單元的冷卻。

至少一個實施例的另一個目的是減小這種電化學電池單元的尺寸以便方便用于所有可能類型的車輛中，或者其可以用于大多數可想到的情況。

本發明的實施例的另一個目的是提供一種實施起來簡單并且經濟的解決方案。

這些目的以及在下文中將變得明顯的其他目的的實現是借助于一種用于存儲電力的電化學電池單元，該電化學電池單元包括一個殼體，在該殼體內安排了以下各項：

-連接到一個正端子上的至少兩個正電極，

-連接到一個負端子上的至少兩個負電極，

所述至少兩個正電極和至少兩個負電極交替地堆疊在該殼體中，并且在所述正電極和負電極中的每個正電極與負電極之間放置了至少一個分隔件。

根據本發明，該電化學電池單元此外包括被安排成與這些正電極和負電極以及該殼體相接觸的至少一個接觸元件。本接觸元件使得可以優化殼體與這些正電極和負電極之間的接觸，并且因此增加每個電極的邊緣和分隔件的邊緣與殼體之間的熱交換。因此，促進了與電池單元外的熱交換，與現有技術相比較，這改進了冷卻。

因此，本發明提供了一種新穎和發明性方法，該方法使得可以優化這些電極與殼體之間的接觸表面并且因此通過去除殼體與電極之間的整個接觸區上的、并且更具體地在邊緣處的熱量來改進電化學電池單元的冷卻。確切地，當這些電極是堆疊的時，當熱交換是通過電池單元的邊緣而不是在表面處發生時，這就方便了熱交換。當熱交換在電池單元的表面發生時，熱交換受到電極的熱導率和分隔件的熱導率的限制。本發明通過允許經由電極的邊緣和分隔件的邊緣進行最優熱交換而使得可以克服這些限制。