專利名稱：具有扁平單元和間隔元件的電化學(xué)能量存儲設(shè)備的制作方法
具有扁平單元和間隔元件的電化學(xué)能量存儲設(shè)備本發(fā)明涉及具有扁平單元和間隔元件的電化學(xué)能量存儲設(shè)備。已知的是，電能存儲設(shè)備由多個借助夾緊裝置被組裝到一塊的電化學(xué)存儲單元構(gòu)成。這些存儲單元例如作為電能的扁平的或矩形的、所謂的袋狀或咖啡帶單元(電池單元、蓄電池單元、電容器等)，其電化學(xué)活性部分由箔狀的包裝所圍繞，通過所述包裝電接頭被實現(xiàn)為板狀，即所謂的(電流)導(dǎo)體。通過導(dǎo)電的接觸元件實現(xiàn)單元的電串聯(lián)或電并聯(lián)，所述接觸元件產(chǎn)生了在相鄰單元的相應(yīng)的電流導(dǎo)體之間的電連接。其中常見的是，單元以堆的形式排列，其松散地容納在支架內(nèi)或通過夾子或類似物被壓合到一起，并且借助適當(dāng)?shù)姆绞竭B接在頂部自由放置的電極或電流導(dǎo)體。該類的電化學(xué)能量存儲設(shè)備例如通過WO2010/081704 A2 被描述。本發(fā)明的目的是，提供被改善的電化學(xué)能量存儲設(shè)備，其中在窄側(cè)上設(shè)有電流導(dǎo)體的多個扁平的存儲單元排列成穩(wěn)定的塊，被牢固地固定并可靠地連接。該目的將通過具有獨(dú)立的權(quán)利要求1的特征的能量存儲設(shè)備的電化學(xué)能量存儲設(shè)備來實現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選的設(shè)計方案和改進(jìn)方案構(gòu)成了從屬權(quán)利要求的主題。本發(fā)明的電化學(xué)能量存儲設(shè)備具有多個扁平的存儲單元，其每一個在存儲單元的窄側(cè)具有第一電流導(dǎo)體和第二電流導(dǎo)體；多個間隔元件，其每一個設(shè)在兩個存儲單元之間，用于保持存儲單元之間的預(yù)定的距離；以及，夾緊裝置，其用來將存儲單元和間隔元件壓緊成堆。所述間隔元件的每一個在其朝向存儲單元的兩側(cè)上都具有第一壓力表面和第二壓力表面。其中，兩個間隔元件的第一壓力表面之間的每個存儲單元的電流導(dǎo)體借助壓入配合(Kraftschluss)由夾緊裝置壓緊，以及兩個間隔元件的第二壓力表面之間的存儲單元的另外的電流導(dǎo)體借助壓入配合由夾緊裝置壓緊。另外，在間隔元件的第一壓力表面的區(qū)域內(nèi)和/或第二壓力表面的區(qū)域內(nèi)，各自設(shè)有用來產(chǎn)生在間隔元件的第一或第二壓力表面之間的電連接的接觸元件。此外，間隔元件和/或接觸元件被配置為，使得第一壓力表面之間的擠壓力與第二壓力表面之間的擠壓力彼此配合。由于存儲單元的電流導(dǎo)體的每一個都在兩個間隔元件的第一或第二壓力表面之間借助夾緊裝置通過壓入配合被壓緊，將保持單元塊的相鄰的存儲單元之間的預(yù)定的間距，其可被設(shè)為，在存儲單元的電化學(xué)活性部分上沒有施加夾緊力。這對于存儲單元的功能可靠性、耐用性和溫度平衡是有利的。另外，在壓力表面的區(qū)域內(nèi)，設(shè)有用于第一和/或第二壓力表面的電連接的接觸元件，電流導(dǎo)體可在沒有額外的連接物的情況下以希望的方式(即串聯(lián)或并聯(lián))實現(xiàn)相鄰的單元的連接。接觸元件可與多個間隔元件預(yù)先裝配，或本身形成間隔元件；這簡化了安裝。另外，由于接觸元件作為間隔元件的一部分通過夾緊裝置壓緊，并因此被保持固定的位置，其不會在設(shè)備的操作中丟失，或不需要另外的固定措施來避免所保持的固定位置的丟失。因為最終在第一壓力表面之間的和在第二壓力表面之間的擠壓力(Stauchung)實質(zhì)上相互配合，其可以均勻地吸收并分配通過第一和第二壓力表面施加在存儲單元的電流導(dǎo)體上的力，并在壓緊時通過夾緊裝置實現(xiàn)了避免間隔元件的單面的松弛，并避免堆的整體結(jié)構(gòu)的變形。
對于“電化學(xué)能量存儲設(shè)備”被理解為上述任何形式的可以釋放電能量的能量存儲器，其中在能量存儲器的內(nèi)部進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)。這個術(shù)語包括任何形式的能量存儲器，特別是初級電池和二級電池。能量存儲設(shè)備的多個電化學(xué)單元可并聯(lián)連接以便存儲更大的電容量或為實現(xiàn)希望的操作電壓串聯(lián)連接，或構(gòu)建為并聯(lián)和串聯(lián)電路的組合。上述的“電化學(xué)單元”或“電化學(xué)能量存儲單元”被理解為用以輸出電能的設(shè)備，其中能量以化學(xué)形式被存儲。在可充電的二級電池的情況下，單元被構(gòu)建為吸收電能，轉(zhuǎn)換為化學(xué)能量并加以存儲。 此處，根據(jù)本發(fā)明的“電流導(dǎo)體”應(yīng)被理解為電化學(xué)存儲單元的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)元件，其用于在存儲單元中傳送電能量或從存儲單元向外傳送電能量。電化學(xué)存儲單元通常具有兩種類型的電流導(dǎo)體，其每一個都具有在存儲單元內(nèi)部導(dǎo)電相連接的兩個電極或電極組中的一個，即陽極或陰極。換句話說，存儲單元的電極堆的每個電極都具有其自身的電流導(dǎo)體，或電極堆的相同極性的電極連接到共同的電流導(dǎo)體。每個存儲單元相應(yīng)地具有第一電流導(dǎo)體(例如用于正極接頭)和第二電流導(dǎo)體(例如用于負(fù)極接頭)。電流導(dǎo)體的形狀與電化學(xué)單元或其電極堆的形狀相匹配。優(yōu)選的是，間隔元件每一個都在其朝向存儲單元的兩個側(cè)面處、在沒有設(shè)置存儲單元的電流導(dǎo)體的窄側(cè)的區(qū)域內(nèi)，設(shè)有第三壓力表面。間隔元件和/或接觸元件被配置為，使得在第一壓力表面之間的擠壓力、第二壓力表面之間的擠壓力和第三壓力表面之間的擠壓力彼此配合。間隔元件的第三壓力表面優(yōu)選為設(shè)在與第一和第二壓力表面相對的、間隔元件的窄側(cè)的區(qū)域內(nèi)?？蛇x的是，第三壓力表面還可設(shè)在與間隔元件的一窄側(cè)的區(qū)域中，該窄側(cè)與其上設(shè)有第一和第二壓力表面的窄側(cè)相鄰。此外，第三壓力表面還可設(shè)在間隔元件的多個所謂的窄側(cè)的多個區(qū)域內(nèi)。借助于間隔元件的第三壓力表面，堆的存儲單元以有利的方式被保持在另外一個位置上。優(yōu)選的是，兩個相鄰的間隔元件的第三壓力表面容納存儲單元的殼體或其中間的殼體的密封接縫的一部分。在本發(fā)明的優(yōu)選的實施方案中，堆的存儲單元串聯(lián)連接。為了這個目的，優(yōu)選的是，存儲單元的每一個都被連續(xù)地放置，使得這些存儲單元的第一電流導(dǎo)體和第二電流導(dǎo)體分別交替地順次排列。此外，在間隔元件的壓力表面的區(qū)域中分別設(shè)有用于產(chǎn)生在間隔元件的一壓力表面之間的導(dǎo)電連接的接觸元件，并在間隔元件的另外一個壓力表面的區(qū)域中分別設(shè)有用于構(gòu)建間隔元件的另一壓力表面之間的電絕緣的絕緣結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選的實施方案中，堆的存儲單元被并聯(lián)連接。為了該目的，存儲單元優(yōu)選為順次堆疊，以使得所有的存儲單元的第一電流導(dǎo)體順次排列，并且所有的存儲單元的第二電流導(dǎo)體順次排列。此外，在間隔元件的第一壓力表面的區(qū)域內(nèi)和第二壓力表面的區(qū)域內(nèi)分別設(shè)有用來產(chǎn)生在間隔元件的第一或第二壓力表面之間的導(dǎo)電連接的接觸元件。優(yōu)選的是，夾緊裝置具有多個(優(yōu)選為兩個或四個)張力桿，其通過在第一或第二電流導(dǎo)體中的鉆孔貫穿延伸。通過該排列將在應(yīng)當(dāng)有夾緊力作用的位置處，也就是在電流導(dǎo)體上集中壓力。為了防止短路，張力桿優(yōu)選為通過電絕緣的材料所涂覆，或通過連續(xù)的絕緣殼所圍繞。優(yōu)選的是，接觸元件由導(dǎo)電材料所構(gòu)建，并被容納在間隔元件中。絕緣結(jié)構(gòu)優(yōu)選為每一個都具有至少一個由電絕緣材料(優(yōu)選為玻璃或陶瓷材料)所制成的支撐元件，其分別被容納在間隔元件中。通過以此種方式構(gòu)建和排列的接觸元件或支撐元件，可以最小化特別為了接觸和支撐的目的所使用的材料，并通過節(jié)省用于接觸的其它重的材料還減少了總的重量。特別優(yōu)選的是，支撐元件的前表面至少等大于，特別是大于接觸元件的前表面。因此，可以可靠地吸收壓力，并避免了間隔元件的損傷。優(yōu)選的是，接觸元件和支撐元件實質(zhì)上被構(gòu)建為套形，并容納在間隔元件中的相應(yīng)凹部中。夾緊裝置(即優(yōu)選為張力桿)因此優(yōu)選為貫穿該套形的接觸或支撐元件。在一個可供選擇的優(yōu)選實施方案中，接觸和/或支撐元件被構(gòu)建為帶形，并容納在間隔元件中的相應(yīng)凹部中，并設(shè)置其中有張力桿通過的貫穿孔。在另外一個優(yōu)選的替代方案中，間隔元件完全被構(gòu)建為支撐元件或接觸元件。所有的情況下，將實現(xiàn)特別節(jié)省面積的排列，其中接觸和壓緊通過集中的組件來實現(xiàn)。此外，夾緊裝置的壓力被集中在接觸元件上，并因此實現(xiàn)特別可靠的電接觸。優(yōu)選的是，間隔元件的每一個被構(gòu)建為實質(zhì)上四面的框架。特別優(yōu)選的是，其中兩個平行的框架側(cè)面的每一個都由具有前側(cè)相對的第一/第二或第三壓力表面的壓板(Druckstege)所構(gòu)建。因此堆疊方向上的每個存儲單元設(shè)在兩個框架之間，以及間隔元件相對于堆疊方向成橫向的距離通過由壓板所連接的框架側(cè)面固定地給出。因此由存儲單元和間隔元件構(gòu)成的堆在裝配時自身被穩(wěn)固。特別優(yōu)選的是,堆具有兩個導(dǎo)電的，優(yōu)選為框架形狀的壓塊(Druckendstiicke),其在堆疊方向上被放置在第一個或最后一個間隔元件上，通過夾緊裝置與堆壓緊，并且每一個都通過在第一個或最后一個間隔元件中的接觸元件與第一個或最后一個存儲單元的電流導(dǎo)體電連接。以這種方式，端部塊被用作電化學(xué)能量存儲設(shè)備的電極，在其上可以獲取總電壓。本發(fā)明特別有利地用于鋰離子蓄電池。本發(fā)明上述的和另外的特征、目標(biāo)和優(yōu)點由下面的描述，通過參考附圖清楚的展示。其中主要為示意性地示出，并且不總是按照比例繪制的:

圖1是根據(jù)本發(fā)明的單元塊在裝配狀態(tài)下的透視圖；圖2是根據(jù)第一實施例的、圖1的單元塊在部分裝配狀態(tài)下的透視分解圖；圖3以水平截面示出了圖2的單元塊的部分頂視圖；圖4是圖3中的單個部分IV的放大的視圖；圖5是圖2所示的具有接觸元件的單元塊的框架的分解圖；圖6是圖2所示的單元塊的窄側(cè)的示意性頂視圖，用來展示存儲單元的串聯(lián)；圖7以和圖5相應(yīng)的視角示出了根據(jù)第二實施例的單元塊的框架；圖8以和圖4相似的視角示出了根據(jù)第三實施例的單元塊的放大的部分視圖；圖9以分解視圖示出了圖8的具有接觸元件的單元塊的框架；圖10是圖8所示的單元塊的窄側(cè)的示意性頂視圖，用來展示存儲單元的并聯(lián)；圖11以和圖4相應(yīng)的視角示出了根據(jù)第四實施例的單元塊的放大的部分視圖。
本發(fā)明的第一實施例現(xiàn)在將借助于圖1到6被描述。其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的單元塊I在裝配狀態(tài)下的透視圖；圖2是根據(jù)第一實施例的、單元塊I在部分裝配狀態(tài)下的透視分解圖；圖3是在圖1的平面“III”中的水平截面中示出的單元塊I的部分頂視圖；圖4是圖3中的單個部分“IV”的放大的視圖；圖5示出了圖2所示的具有接觸元件的間隔元件的分解圖；以及，圖6示出了圖2的單元塊的窄側(cè)的部分頂視圖。根據(jù)圖1中的透視的整體視圖，單元塊I具有多個存儲單元2 (伽伐尼單元、蓄電池單元或類似物，在圖1中僅一個可見)、多個用作間隔元件的中間框架4、兩個端部框架6、兩個壓力鏡框8、以及作為夾緊裝置的具有兩面安裝的螺母12的四個張力桿10。兩個端部框架6中的一個、中間框架4和兩個端部框架6中的第二個構(gòu)建了堆，其通過設(shè)在端部側(cè)的壓力鏡框8，借助張力桿10和螺母12被安裝在一起。存儲單元2位于通過堆疊的框架4、6所構(gòu)建的結(jié)構(gòu)內(nèi)。在圖2中，圖1的單元塊I以透視的部分分解視圖示出。即螺母12被移除，并且在朝向觀察者的一側(cè)是從張力桿10卸下的壓力鏡框8、端部框架6、存儲單元2和中間框架
4.
根據(jù)圖2中所示，存儲單元2被構(gòu)建為在窄側(cè)上分別構(gòu)建有第一電流導(dǎo)體18a和第二電流導(dǎo)體18b的所謂的扁平單元或袋裝單元。在該實施方案中，在堆中順次連續(xù)的存儲單元2相對于彼此轉(zhuǎn)動，以使在堆疊方向上在第一電流導(dǎo)體18a后跟隨有第二電流導(dǎo)體18b，反之亦然。以這種方式，可構(gòu)建存儲單元2的串聯(lián)電路，如圖6中所示出的。每個存儲單元2還具有活性部分14，密封接縫(邊緣部分)16和兩個電流導(dǎo)體18a、18b。在活性部分14中發(fā)生用于存儲并輸出電能量的電化學(xué)反應(yīng)?；旧厦糠N類型的電化學(xué)反應(yīng)可用于構(gòu)建存儲單元；本描述特別是關(guān)于鋰離子蓄電池，本發(fā)明基于機(jī)械穩(wěn)定性和熱平衡，以及經(jīng)濟(jì)重要性的要求可特別好地被應(yīng)用?；钚圆糠?4通過兩個箔以三明治的形式被插入，其中箔的突出的邊緣被氣密地且液密地相互焊接，并因此構(gòu)建成密封接縫16。如在圖2和3中所示出的，陽性的第一電流導(dǎo)體18a和陰性的第二電流導(dǎo)體18b從存儲單元2的窄側(cè)伸出。在電流導(dǎo)體18a、18b中，因此分別存在至少一個鉆孔20 (下面被稱為電極鉆孔)。存儲單元2具有由張力桿10穿過的電極鉆孔20，也就是說使得存儲單元2被分別排列在兩個中間框架4之間或在中間框架4和端部框架6之間?？蚣?、6被構(gòu)建為，使得存儲單元2的活性部分14被設(shè)在框架4、6的中空空間內(nèi)，同時第一和第二壓力表面22a、22b靠著電路導(dǎo)體18a、18b的扁平側(cè)壓緊并在擰緊張力桿10和螺母12之后被固定。優(yōu)選的是，在框架4、6的第三壓力表面23之間容納存儲單元2的密封接縫16的一部分，以一定間距定位單元塊I中的存儲單元2的遠(yuǎn)離電流導(dǎo)體18a、18b的那個端部。框架4、6的側(cè)面還被表示為壓板。此外，框架4、6具有在其壓力表面22a、22b、23上安置的鉆孔24，在其中部分地容納套形接觸元件26、27。更準(zhǔn)確地說，在中間框架4中設(shè)有接觸元件26，并在端部框架6中設(shè)有接觸元件27，其僅在長度方向上(堆疊方向上)彼此有區(qū)別，因為中間框架4比端部框架6更厚。鉆孔24和接觸元件26、27與存儲單元2的電流導(dǎo)體18a、18b中的電極鉆孔20對齊。因此框架4、6還與其鉆孔24和接觸元件26、27由張力桿10穿過。如特別在圖4到6中所示的，在每個中間框架4中，在鉆孔24中僅容納了一個接觸元件26，即在第一壓力表面22a的區(qū)域中或在第二壓力表面22b的區(qū)域中。此外，接觸元件26可交替地被設(shè)在中間框架4中，即兩個在堆中順次連續(xù)的中間框架4中，在第一個中間框架4中，將接觸元件26設(shè)在第一壓力表面22a的區(qū)域中的鉆孔24中，而同時在第二中間框架4中，將接觸元件26設(shè)在第二壓力表面22b的區(qū)域中的鉆孔24中。因此，在端部框架6中，在接觸套27在存儲單元2的陽性的或陰性的電流導(dǎo)體18a、18b和壓力鏡框8之間建立了電接觸時，同時在中間框架4中，接觸元件26建立了設(shè)在兩個側(cè)面上的存儲單元2的位于每個壓力表面22a、22b上的電流導(dǎo)體18a、18b之間的電接觸。在沒有設(shè)有接觸元件的各個其它的壓力表面22b、22a的區(qū)域內(nèi)，框架4、6在兩個存儲單元2的電流導(dǎo)體18b、18a之間或在電流導(dǎo)體18b、18a和壓力鏡框8之間構(gòu)建了電絕緣。通過交替翻轉(zhuǎn)的存儲單元2和在中間框架4的鉆孔24中的接觸元件26的交替式的排列，則在單元塊I中的所有的存儲單元2彼此“正極-負(fù)極”連接，即實現(xiàn)在單元塊I中的存儲單元2的串聯(lián)。此外，在單元塊I中，沒有與其它的存儲單元2相連的第一個和最后一個存儲單元2的電流導(dǎo)體18a、18b通過接觸元件27在各個端部框架6中與其各自的壓力鏡框8相連接，以使壓力鏡框8構(gòu)建陽性的和陰性的電極，其上具有整個單元塊I的電極電壓。如上所述，框架4、6是由固體或纖維增強(qiáng)的廉價電絕緣材料(例如塑料)所制造。另一方面，接觸元件26、27由例如銅或黃銅、青銅或其它銅合金、或者其它金屬或其它金屬的合金的導(dǎo)電體所制造，其具有或不具有例如銀或金的增強(qiáng)導(dǎo)電性的涂層。接觸元件26、27在電流導(dǎo)體18a、18b的背面上支撐框架4、6的材料。如果框架4、6的材料比接觸元件26、27的材料更柔韌，以便確保通過合適的措施避免了在框架4、6在兩個橫向的側(cè)面上的不一樣擠壓力，從而使得框架4、6在沒有接觸元件的側(cè)面(絕緣側(cè)面)上的柔韌性(Nachgiebigkeit)與具有接觸元件26、27的側(cè)面(接觸側(cè)面)上的、由框架材料和套材料所構(gòu)成的總的柔韌性相對應(yīng)。為了相互平衡框架4、6的兩個旁側(cè)上的總擠壓力或剛性的合適的措施，其例如是在纖維增強(qiáng)的塑料的情況下在絕緣側(cè)面上使用提高的纖維部分；在絕緣和接觸側(cè)上使用不同的材料或原材料的合成物；在絕緣側(cè)上使用增加剛性的添加物；以及在絕緣側(cè)上使用增大的板寬度，至少是支撐板寬度。這些措施可單獨(dú)地或以組合形式被實施，以實現(xiàn)所希望的結(jié)果。在圖3中，示出了圖1中的平面III中的單元塊I的水平的縱向截面圖，可識別出中間框架4中的接觸元件26的交替排列和端部框架6中的接觸元件27。同樣可識別出中間框架4和端部框架6的結(jié)構(gòu)?？蚣?、6可構(gòu)建為，第一和第二壓力表面(22a和22b,在圖中未詳細(xì)示出)壓在存儲單元2的電流導(dǎo)體18a、18b的相對的扁平側(cè)面上。其還具有一厚度，使得在存儲單元2的活性部分14之間構(gòu)建了空氣間隙30。該空氣間隙30 —方面使得機(jī)械壓力負(fù)荷遠(yuǎn)離活性部分14，以此使得避免電化學(xué)功能中的可追溯的干擾。另一方面，通過空氣間隙30可實現(xiàn)存儲單元2的冷卻。如在圖3中清晰可見，端部框架6具有比中間框架4更小的厚度。因此考慮到的事實是，僅在端部框架6的一側(cè)上設(shè)有存儲單元2。設(shè)在端部框架6中的相應(yīng)的接觸元件27也比設(shè)在中間框架4中的接觸元件26更短。圖4示出了作為圖3中的單個部分IV的兩個存儲單元2之間的接觸區(qū)域。同樣可清楚地識別出存儲單元2的活性部分14之間的空氣間隙30。通過中間框架4的壓力表面22a或22b中的自由部分32、33可確保的是，壓力表面22a、22b僅向各自的電流導(dǎo)體18a、18b施加壓力，而不是向具有密封接縫16的存儲單元2的另外的邊緣區(qū)域施加壓力。絕緣側(cè)上的自由部分32比接觸側(cè)上的自由部分更深。端部框架6與中間框架4相反，僅在扁平側(cè)上具有自由部分32、33。張力桿10承載由絕緣材料所構(gòu)成的貫穿套34，此外在張力桿10和由其所貫穿的組件之間具有間隔36。因此，張力桿10與導(dǎo)電的或具有電位的部分相對，因此電流導(dǎo)體18a、18b，壓力鏡框8和接觸套26、27電絕緣，并有效地避免了短路。即使在圖中未詳細(xì)的示出，框架4、6，壓力鏡框8和存儲單元2仍維持徑向?qū)χ?，以使得在張力桿10和導(dǎo)電的或具有電位的部分18a、18b、26、27、8始終保持間隔36，用來保持對中的合適的方法是定位銷或堆疊部件的相應(yīng)的在幾何上相應(yīng)協(xié)調(diào)的形狀。同樣，在圖中也未詳細(xì)示出的是，還提供了與壓力鏡框8相對的螺母12的合適的絕緣；這可通過其圓柱部分深入到各自壓力鏡框8中的絕緣盤或軸環(huán)套(Kragenbuchsen)來實現(xiàn)。存儲單元2的結(jié)構(gòu)可在圖4中識別，正極側(cè)和負(fù)極側(cè)的電流導(dǎo)體18a、18b具有不同的厚度。此處還可見的是用來包圍存儲單元2的活性部分14的箔38.
在圖5中，單獨(dú)以透視圖示出了中間框架4，其具有第一壓力表面22a、第二壓力表面22b、第三壓力表面23、鉆孔24和自由部分33。其中在這種情況下，被設(shè)在第二壓力表面22b的區(qū)域內(nèi)的中間框架4的鉆孔24將插入套形接觸元件26。圖6再次說明了存儲單元2的第一和第二電流導(dǎo)體18a、18b的序列，以及接觸元件26的相應(yīng)的交替排列，以實現(xiàn)單元塊I的存儲單元2的串聯(lián)?，F(xiàn)在將借助于圖7描述本發(fā)明的第二實施例。其中圖7的視角與關(guān)于第一實施例的圖5的視角相對應(yīng)。如在圖7中示出的，在單元塊I的中間框架4中容納由導(dǎo)電材料所構(gòu)成的套形接觸元件26和由電絕緣材料所構(gòu)成的套形支撐元件42。因此，在中間框架4的壓力表面22b的區(qū)域中的鉆孔24中設(shè)有接觸元件26，以及在中間框架4的壓力表面22a的區(qū)域中的鉆孔24中設(shè)有支撐元件42。其中在單元塊I中順次連續(xù)的中間框架4將因此交替選擇接觸元件26和支撐元件42的位置，以便實現(xiàn)上面關(guān)于第一實施例所闡述的存儲單元2的串聯(lián)。在該實施例中，除了接觸套27之外，單元塊I的端部框架6具有相應(yīng)額外地設(shè)在絕緣的壓力表面的側(cè)面上的支撐套。制成支撐元件42的材料為具有與接觸元件26、27相對應(yīng)的柔韌性或強(qiáng)度的材料。因此位于存儲單元2的電流導(dǎo)體18a、18b處的接觸套26、27可有效地支撐位于電流導(dǎo)體18a、18b的背側(cè)上的支撐套。因此，要避免框架4、6的單側(cè)的擠壓力，如接觸套26、27的下沉和由此導(dǎo)致的電流導(dǎo)體18a、18b的變形。可選的是，支撐套42可具有比接觸套26更大的外直徑，以便發(fā)揮特別有效的支撐作用。支撐套26由硬的電絕緣材料支撐，所述電絕緣材料例如是玻璃材料或陶瓷材料，或者硬的、可能的話為纖維增強(qiáng)的塑料。上述的實施方案適用于被設(shè)在端部框架6中的支撐套。此外，與本實施例的單元塊實質(zhì)上對應(yīng)于上述第一實施例的單元塊。現(xiàn)在將借助于圖8到10來描述本發(fā)明的第三實施例。其中圖8到10的視角對應(yīng)于關(guān)于第一實施例的圖4到6的視角。
單元塊I的存儲單元2在本實施例中被并聯(lián)連接。為了這個目的，在用作間隔元件的中間框架4的所有的第一和第二壓力表面22a、22b之間，在中間框架的鉆孔24中設(shè)有接觸元件26。此外，單元塊I的所有的存儲單元2被設(shè)為，使得所有的存儲單元2的第一電流導(dǎo)體18a被順次排列，以及同時所有的存儲單元2的第二電流導(dǎo)體18b被順次排列。此外，第三實施例的單元塊實質(zhì)上與上述的第一實施例的單元塊相對應(yīng)?，F(xiàn)在參照圖11來描述本發(fā)明的第四實施例。其中圖11的視角與關(guān)于第一實施例的圖4的視角相對應(yīng)。圖11示出了在存儲單元2的第一電流導(dǎo)體18a和相鄰的存儲單元2的第二電流導(dǎo)體18b之間的接觸區(qū)域。根據(jù)圖11中所示，在中間框架4的接觸區(qū)域中設(shè)有接觸彈簧44，其建立了在兩個相鄰的存儲單元2的電流導(dǎo)體18a、18b之間的接觸。接觸彈簧44由具有良好導(dǎo)電性的材料(如上所述)生產(chǎn)，并具有U型的輪廓。接觸彈簧44從外側(cè)在中間框架4的第一或第二壓力表面22a、22b上延伸。中間框架4在該位置處具有比余下區(qū)域更小的厚度，以及接觸彈簧44的U型的內(nèi)部寬度與在該位置處的中間框架4的厚度相對應(yīng)。接觸彈簧44的U型的外寬度與要接觸的壓力表面22a或22b的外部的中間框架4的厚度相對應(yīng)。接觸彈簧44在其突出的側(cè)邊中具有鉆孔，其與在中間框架4的壓力表面22a或22b中的鉆孔24對齊并具有相同的直徑。上述說明，同樣適用于可用于本實施例中未詳細(xì)示出的端部框架。此處將應(yīng)用與具有更小的寬度的端部框架相對應(yīng)的具有更小的厚度的接觸彈簧。接觸彈簧44通過張力桿所施加的力沒有對抗顯著的阻力，使得在中間框架4的接觸和絕緣區(qū)域沒有不對稱的擠壓力。接觸彈簧44延伸超出框架的壓板的整個高度，使得壓力表面22a、22b的凹槽也沒有被期待。在一個變體中，觸點彈簧44的側(cè)面暴露的表面上設(shè)有絕緣涂層，或在此處設(shè)有絕緣蓋。此外，該第四實施例的單元塊實質(zhì)上對應(yīng)于上述第一實施例的單元塊。此外，第四實施例的單元塊還可與第二實施例絕緣支撐元件42組合。除了上面描述的實施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明的其它實施變體是可設(shè)想的。因此，在一個變體中，作為如上所述的端部框架和中間框架的替換，應(yīng)用了桿形的間隔元件(間隔桿或安裝桿)，其一起構(gòu)成了上述的框架。間隔桿具有如上所述的鉆孔和接觸元件，并將如在單元塊的側(cè)面交替的框架一樣，讓在張力桿上的存儲單元的電流導(dǎo)體穿過。因為張力桿通過壓力鏡框在被固定在其徑向位置中，在通過壓力鏡框壓緊后形成了堅硬的和穩(wěn)固的塊，其由于減少了材料的使用，因此比具有框架的單元塊更輕?？赡艿那闆r下，壓力鏡框比上述的實施例更厚，或具有更大的硬度。作為接觸套或接觸彈簧的替換，間隔桿可全部可選地由導(dǎo)電材料或由電絕緣的材料構(gòu)成，其中作為用于絕緣的間隔桿的材料可選擇具有導(dǎo)電材料的平衡的壓力柔韌性的材料。在另外一種的變體中，如上所述的間隔桿被包含在框架4、6的相應(yīng)凹部中。在另外一種的變體中，每個電流導(dǎo)體應(yīng)用了兩個或更多個張力桿。參考標(biāo)記列表
I單元塊2存儲單元4間隔元件，中間框架6端部框架8壓力鏡框10張力桿12螺母142的活性部分162的密封接縫18a2的第一電流導(dǎo)體18b2的第二電流導(dǎo)體2018a或18b中的電極鉆孔22a4、6的第一壓力表面22b4、6的第二壓力表面234、6的第三壓力表面244、6中的鉆孔26、27接觸元件，接觸套288中的鉆孔`30空氣間隙32,334、6中的暴露部分3410的涂層或套36間隔382的套箔404中的鉆孔42支撐套44接觸彈簧
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)能量存儲設(shè)備，所述電化學(xué)能量存儲設(shè)備具有:多個扁平的存儲單元(2)，所述存儲單元(2)的每一個在所述存儲單元(2)的窄側(cè)具有第一電流導(dǎo)體(18a)和第二電流導(dǎo)體(18b)； 多個間隔元件(4)，所述多個間隔元件(4)的每一個設(shè)在兩個存儲單元(2)之間，用于保持所述存儲單元(2)之間的預(yù)定的距離；以及 夾緊裝置(10)，所述夾緊裝置(10)用來將所述存儲單元(2)和所述間隔元件(4)壓緊成堆， 其中所述間隔元件(4)的每一個在其朝向所述存儲單元(2)的兩側(cè)上都具有第一壓力表面(22a)和第二壓力表面(22b)， 其中在兩個間隔元件(4)的所述第一壓力表面(22a)之間的每個所述存儲單元(2)的電流導(dǎo)體(18a、18b)借助壓入配合由所述夾緊裝置(10)壓緊，以及在兩個間隔元件(4)的所述第二壓力表面(22b)之間的所述存儲單元(2)的另外的電流導(dǎo)體(18a、18b)借助壓入配合由所述夾緊裝置(10 )壓緊， 其中在間隔元件(4)的所述第一壓力表面(22a)的區(qū)域內(nèi)和/或所述第二壓力表面(22b)的區(qū)域內(nèi)，各自設(shè)有用來產(chǎn)生間隔元件(4)的所述第一壓力表面或第二壓力表面(22a、22b)之間的電連接的接觸元件(26)，以及 其中所述間隔元件(4)和/或所述接觸元件(26)被配置為，使得所述第一壓力表面(22a)之間的擠壓力與所述第二壓力表面(22b)之間的擠壓力彼此配合。
2.如權(quán)利要求1所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述間隔元件(4)的每一個都在其朝向存儲單元(2)的兩側(cè)面處、在沒有設(shè)置所述存儲單元(2)的電流導(dǎo)體(18a、18b)的窄側(cè)的區(qū)域中內(nèi)，設(shè)有第三壓力表面(23);以及，所述間隔元件(4)和/或所述接觸元件(26)被配置為，使得在所述第一壓力表面(22a)之間的擠壓力、所述第二壓力表面(22b)之間的擠壓力和所述第三壓力表面(23)之間的擠壓力彼此配合。
3.如權(quán)利要求1或2所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述存儲單元(2)以使得所述存儲單元(2)的所述第一電流導(dǎo)體(18a)和所述第二電流導(dǎo)體(18b)分別交替地順次排列的方式順次堆疊；以及 在間隔元件(4)的壓力表面(22a、22b)的區(qū)域中分別設(shè)有用于產(chǎn)生在所述間隔元件(4)的壓力表面(22a、22b)之間的導(dǎo)電連接的接觸元件(26)，并在間隔元件(4)的另外一個壓力表面(22a、22b)的區(qū)域中分別設(shè)有用于構(gòu)建所述間隔元件(4)的另外一個壓力表面(22a,22b)之間的電絕緣的絕緣結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述存儲單元(2)以使得所有存儲單元(2)的所述第一電流導(dǎo)體(18a)被順次排列且所有存儲單元(2)的所述第二電流導(dǎo)體(18b)被順次排列的方式順次堆疊；并且 在間隔元件(4)的所述第一壓力表面(22a)的區(qū)域內(nèi)和所述第二壓力表面(22b)的區(qū)域內(nèi)設(shè)有用來產(chǎn)生在間隔元件(4)的所述第一壓力表面或第二壓力表面(22a、22b)之間的導(dǎo)電連接的接觸元件(26 )。
5.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述夾緊裝置具有多個張力桿(10)，所述張力桿(10)通過在所述第一電流導(dǎo)體或所述第二電流導(dǎo)體(18a、18b)中的鉆孔(20)貫穿延伸。
6.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述接觸元件(26)由導(dǎo)電材料所構(gòu)建，并被容納在所述間隔元件(4)中。
7.如權(quán)利要求3、5和6中任一項所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述絕緣結(jié)構(gòu)的每一個都具有至少一個由電絕緣材料所構(gòu)成的支撐元件(42),所述支撐元件(42)被容納在所述間隔元件(4)中。
8.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述接觸元件(26 )和/或所述支撐元件(42 )被構(gòu)建為實質(zhì)上為套形，并被容納在所述間隔元件(4)中的相應(yīng)凹部(40)中；以及 所述夾緊裝置(10)貫穿所述套形的接觸元件或支撐元件(26、42)。
9.如上述權(quán)利要求中任一項所述的能量存儲設(shè)備， 其特征在于， 所述間隔元件(4)的每一個都被構(gòu)建為實質(zhì)上四面的框架。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電化學(xué)能量存儲設(shè)備，其具有多個扁平的存儲單元(2)，其每一個在存儲單元(2)的窄側(cè)具有第一電流導(dǎo)體(18a)和第二電流導(dǎo)體(18b)；多個間隔元件(4)，其每一個設(shè)在兩個存儲單元(2)之間，用于保持存儲單元(2)之間的預(yù)定的距離；以及，夾緊裝置(10)，其用來將存儲單元(2)和間隔元件(4)壓緊成堆。間隔元件(4)的每一個在其朝向存儲單元(2)的兩側(cè)上都具有第一壓力表面(22a)和第二壓力表面(22b)。其中在兩個間隔元件(4)的第一壓力表面(22a)之間的每個存儲單元(2)的電流導(dǎo)體(18a、18b)借助壓入配合由夾緊裝置(10)壓緊，以及在兩個間隔元件(4)的第二壓力表面(22b)之間的存儲單元(2)的另外的電流導(dǎo)體(18a、18b)借助壓入配合由夾緊裝置(10)壓緊。在間隔元件(4)的第一壓力表面(22a)的區(qū)域內(nèi)和/或第二壓力表面(22b)的區(qū)域內(nèi)，各自設(shè)有用來產(chǎn)生間隔元件(4)的第一或第二壓力表面(22a、22b)之間的電連接的接觸元件(26)，并且此外，間隔元件(4)和/或接觸元件(26)被配置為，使得第一壓力表面(22a)之間的擠壓力與第二壓力表面(22b)之間的擠壓力彼此配合。
文檔編號H01M10/38GK103109395SQ201180044770
公開日2013年5月15日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者蒂姆·謝弗, 詹斯·邁因斯歇爾 申請人:鋰電池科技有限公司