[发明专利]电池电芯、电池和机动车

说明书

技术领域

本发明涉及一种电池电芯，其具有导电的电池电芯壳体以及附着在电池电芯壳体的外侧且使电池电芯壳体电绝缘的绝缘层。此外，本发明涉及一种包括多个根据本发明的电池电芯的电池以及一种包括根据本发明的电池的机动车。

背景技术

已表明，未来不仅在固定的应用中(例如在风力发电设备中、在设计成混合动力车或电动车的机动车中)而且在电子设备(例如笔记本电脑或移动电话)中都将应用新型电池系统，对该电池系统在可靠性、安全性、功率和使用寿命方面都提出了非常高的要求。

图1示出，如何能将多个电池电芯10组装成一个电池模块12以及随后将多个电池模块12组装成一个电池14。这通过未示出的将电池电芯10的电极端子16并联或串联实现。电极端子16的连接通常通过未示出的可实施成汇流排的电芯连接器实现。该电芯连接器例如与电池电芯10的电极端子16旋接或焊接在一起。电池14的电压例如为在12至750伏之间的直流电压。电池电芯10通常被形状稳定的电池电芯壳体18包围。

以锂离子技术为基础的电池电芯被特定地用于广泛的应用领域。其尤其以高的能量密度和极小的自放电而出众。锂离子电池电芯具有至少一个正电极和负电极(阴极和阳极)，其能够以可逆的方式储存(嵌入)锂离子(Li+)或者再次释放(脱嵌)锂离子。

用于锂离子电池电芯的现有技术是由深拉伸的铝板制成的电池电芯壳体。这种电池电芯壳体是形状稳定的电池电芯壳体并且常常被称为硬盒壳体。这种类型的电池电芯壳体由于金属的表面在外部是导电的。作为其备选，根据现有技术也已知软封装的电池电芯，其不具有形状稳定的电池电芯壳体。

为了使在电池电芯之上或之中的不期望的电化学过程最少化，通过将电池电芯的正电极的电势施加到电池电芯壳体上来限定电池电芯壳体的电势。

为了能够在没有短路的情况下将串联的电池电芯以电池电芯对电池电芯的方式组成组，使电池电芯壳体自身电绝缘。在此，通过电绝缘的表面、例如通过利用收缩软管的包裹或者利用(自粘的)绝缘箔包封电池电芯实现电池电芯的绝缘。

刚好在锂离子电池电芯与硬盒壳体串联时、特别是当在电池电芯壳体上出现内部电极的电势时，例如在电池模块之内在单个电池电芯之间可能出现电压击穿。由此，可能损坏电池电芯并且使其无法使用和/或冲击绝缘故障监控设备。

在电池电芯的这种成组布置中或在模块之内，这导致绝缘层的过高的机械应力。绝缘层应该能够承受高的剪应力、是耐受的，不能被颗粒或毛刺穿透、能够承受由于冲击、振动或颤抖负载引起的微运动并且不磨损。由于高的应力存在绝缘层损坏、随着时间进程磨损或失效的风险。

文献DE000019904524A1公开了一种导热的且电绝缘的、用于应用在航天飞行器中的电池电芯壳体的轴圈。该轴圈包围电池电芯的一部分，其中，该轴圈为由绝缘的内层、粘附剂、沿着一个方向延伸的长形的被嵌入基质中的导热纤维和粘附剂制成的复合件

发明内容

根据本发明，提供一种电池电芯，其具有导电的电池电芯壳体以及附着在电池电芯壳体的外侧且使电池电芯壳体电绝缘的绝缘层。该电池电芯的特征在于以下措施之一：

a)所述绝缘层具有第一层和第二层，所述第一层是电绝缘的并且第二层布置在第一层的远离电池电芯的一例，其中，所述第二层包括：

-在多个空间方向上指向的纤维，

或

-箔；

或者

b)所述绝缘层包括基质和被嵌入所述基质中的纤维，其中，所述基质直接附着在电池电芯壳体上。

通过本发明，确保了电池电芯壳体的机械上耐久的且尽可能不敏感的绝缘。

典型地，被嵌入基质中的纤维同样在多个空间方向上指向。通过该在多个空间方向上指向的纤维提高了在多个空间方向上指向的绝缘层的强度以及刚度。

通常，导电的电池电芯壳体为形状稳定的铝电池电芯壳体。典型地，该导电的电池电芯壳体具有至少基本上棱柱形、特别是基本上长方体的形状。优选地，该长方体的至少两个相对的主面(即两个最大的面)具有第二层。通常，电池电芯在电池模块之内被相对于彼此压在电池电芯壳体的主面上。由此，在主面上产生增大的机械负载，因此根据本发明的在主面上的第二层是特别有利的。

此外优选地，第二层具有副面。第二层所具有的副面为布置在电池电芯的与电池电芯的电极端子相对一侧的面。所述电池电芯在电池模块之内通过该副面与冷却板相连接。由于在该副面处增大的机械负载，在该副面上的第二层是特别有利的。