電能存儲電池、電能存儲模塊以及用于制造電能存儲電池的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電能存儲電池、一種電能存儲模塊和一種用于制造電能存儲電池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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(gòu)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(nèi)阻進行優(yōu)化設(shè)計。
[0003]在電能存儲電池的許多應(yīng)用中，存儲電池按照串聯(lián)或并聯(lián)布置而相互連接成電池組模塊，以便調(diào)節(jié)所期望的輸出參數(shù)，如總電壓、電壓范圍、蓄能量或功率密度。文獻DE 10 2010 035 114 Al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EP 2 413 414 A2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(shè)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。
[0004]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(nèi)的運行頻率下，由于集膚效應(yīng)而在載流區(qū)域中可能出現(xiàn)損耗，以及在導電面中、例如在殼體中出現(xiàn)渦流。
[0005]能量存儲電池通?？梢跃哂幸粋€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(nèi)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(yīng)用在具有集成的變流器、所謂的BDI的電池組系統(tǒng)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(guān)裝置中的相應(yīng)高的損耗能量。因此這可以導致開關(guān)裝置的增加的磨損、BDI的更低的效率、以及增加的制造技術(shù)上的花費以用于實施具有足夠冷卻功率的冷卻系統(tǒng)。
[0006]存在對能量存儲電池的如下需求，即所述能量存儲電池關(guān)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(tǒng)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)一個方面，本發(fā)明創(chuàng)造一種電能存儲電池，其具有多個平面陽極薄膜和多個平面陰極薄膜，其中所述陽極薄膜具有第一存儲部段和第一引線部段，所述陰極薄膜具有第二存儲部段和第二引線部段，其中陽極薄膜與陰極薄膜相互平面平行地被堆疊，使得第一和第二存儲部段分別交替地重疊，并形成存儲電池堆棧，其中第一引線部段超出存儲電池堆棧的第一側(cè)面第一伸出長度，并且第二引流部段超出存儲電池堆棧的與所述第一側(cè)面相對的第二側(cè)面第二伸出長度，其中第一引線部段相對于第一存儲部段分別沿第一折疊線來折疊，并沿著存儲電池堆棧的第一側(cè)面平行地來對準，并且其中第二引線部段相對于第二存儲部段分別沿第二折疊線來折疊，并沿著存儲電池堆棧的第二側(cè)面平行地來對準。
[0008]根據(jù)另一方面，本發(fā)明創(chuàng)造一種電能存儲模塊，其具有至少兩個根據(jù)本發(fā)明的能量存儲電池，所述能量存儲電池的電池極端子與能量存儲模塊的模塊極端子相耦合。
[0009]根據(jù)另一方面，本發(fā)明創(chuàng)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:交替布置多個平面陽極薄膜和多個平面陰極薄膜，其中所述陽極薄膜具有第一存儲部段和第一引線部段，所述陰極薄膜具有第二存儲部段和第二引線部段，其中陽極薄膜與陰極薄膜相互平面平行地堆疊，使得第一和第二存儲部段分別交替地重疊，并形成存儲電池堆棧；相對于第一存儲部段沿第一折疊線來折疊第一引線部段，其中所述第一引線部段超出存儲電池堆棧的第一側(cè)面第一伸出長度，并且將第一引線部段沿著存儲電池堆棧的第一側(cè)面平行地來對準；相對于第一存儲部段沿第二折疊線來折疊第二引線部段，其中所述第二引線部段超出存儲電池堆棧的與所述第一側(cè)面相對的第二側(cè)面第二伸出長度，并且將第二引線部段沿著存儲電池堆棧的第二側(cè)面平行地來對準。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點
本發(fā)明的構(gòu)思是，由于在控制電能存儲電池時在能量存儲電池內(nèi)部中和/或其殼體中所出現(xiàn)的渦流引起的損耗，借助能量存儲電池的合適的內(nèi)部構(gòu)造以盡可能小的內(nèi)部電池電感來降低。為此以合適的方式布置電能存儲模塊的能量存儲電池，使得在各個互連的能量存儲電池與殼體部分之間的接觸過渡的數(shù)量被最小化，并且電極引線從電活性區(qū)域的引出被優(yōu)化。為此在能量存儲區(qū)域中陽極薄膜和陰極薄膜交替重疊地依次敷設(shè)，使得在生成的薄膜堆棧的相對的側(cè)上陽極或陰極薄膜的引線區(qū)域分別形成尺寸合適的超出部分。超出的薄膜區(qū)域于是就可以被集中在一起，并被折疊到該薄膜堆棧的側(cè)面上，以便在相應(yīng)的側(cè)面上為該薄膜堆棧的極端子創(chuàng)造接觸可能性。
[0011]一個顯著的優(yōu)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(“battery directinverter (電池組直接逆變器)，BDI ”)的電池組系統(tǒng)中，損耗能量的所述降低是非常有利的，在所述電池組系統(tǒng)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(nèi)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。
[0012]另一優(yōu)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(tài)。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(yīng)用于能量存儲電池的部件的建造空間需求以及制造成本。
[0013]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(fā)射的電磁場并降低對相鄰電子部件的干擾影響。另外，最大程度上降低例如由于集膚效應(yīng)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。
[0014]另外可以優(yōu)化電池殼體的填充，因為通過所提出的電池卷繞技術(shù)可以使死角容積最小化。由此還能夠提高能量存儲電池的體積和質(zhì)量能量密度。此外可以降低能量存儲電池的建造高度，因為極端子可以非常平地來構(gòu)型。
[0015]按照根據(jù)本發(fā)明的能量存儲電池的一個實施方式，第一和第二引線部段可以在存儲電池堆棧的第一或第二側(cè)面上形成能量存儲電池的第一和第二電池極端子。因此能夠有利地在極端子與電池卷芯之間實施最短可能的引線路徑。
[0016]按照根據(jù)本發(fā)明的能量存儲電池的另一實施方式，第一和第二引線部段可以分別在陽極薄膜或陰極薄膜的與第一和第二存儲部段相對的側(cè)上具有第一和第二電池極部段，第一電池極部段相對于第一引線部段分別沿第三折疊線來折疊，并沿著存儲電池堆棧的第三側(cè)面平行地對準，并且第二電池極部段相對于第二引線部段分別沿第四折疊線來折疊，并沿著存儲電池堆棧的第三側(cè)面平行地對準。在此，第一和第二電池極部段可以在存儲電池堆棧的第三側(cè)面上來形成能量存儲電池的第一和第二電池極端子。這能夠?qū)崿F(xiàn)極端子在存儲電池堆棧的側(cè)面上的集中，使得極端子所圍繞的面積是盡可能小的，并且因此端子電感是盡可能小的。
[0017]按照根據(jù)本發(fā)明的能量存儲電池的另一實施方式，第一和第二引線部段可以分別在陽極薄膜或陰極薄膜的與第一和第二存儲部段相對的側(cè)上具有第一和第二電池極部段，第一電池極部段相對于第一引線部段分別沿第三折疊線來折疊，并沿著存儲電池堆棧的第一或第二側(cè)面平行地對準，并且第二電池極部段相對于第二引線部段分別沿第四折疊線來折疊，并沿著存儲電池堆棧的第一或第二側(cè)面平行地對準。在此第一和第二電池極部段可以在存儲電池堆棧的第一或第二側(cè)面上形成能量存儲電池的第一和第二電池極端子。這能夠?qū)崿F(xiàn)極端子在存儲電池堆棧的側(cè)面上的集中，使得極端子所圍繞的面積是盡可能小的，并且因此端子電感是盡可能小的。尤其可以利用該幾何形狀對準具有指向上方的電池極端子的能量存儲電池，使得在存儲電池堆棧中陽極薄膜或陰極薄膜的第一和第二存儲部段是直立的，即垂直于具有電池極端子的存儲電池堆棧的側(cè)面。<