專利名稱：具有部分填充冷卻液的殼體的電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池，該電池可以例如用于電驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車。
背景技術(shù)：
在DE 602 13 474 T2中已知電化學(xué)儲(chǔ)存器裝置，其具有多個(gè)電化學(xué)單元，這些電化學(xué)單元被布置為彼此間隔。冷卻殼(KUhlkilg)被布置在電化學(xué)單元的兩個(gè)側(cè)面之間，其接觸電化學(xué)單元的側(cè)面。傳熱介質(zhì)流動(dòng)通過(guò)冷卻殼。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，改進(jìn)上述類型的電池。本發(fā)明所基于的目的通過(guò)包括布置在電池殼體中的至少一個(gè)電池單元的電池實(shí)現(xiàn)，其中，所述電池殼體部分地填充有冷卻液?；旧希姵鼗蛘唠姵貑卧傅氖遣豢稍俅纬潆姷囊淮坞姵鼗蛘咭淮坞姵貑卧约翱稍俅纬潆姷亩坞姵鼗蛘叨坞姵貑卧?。特別地，電池單元在此包括發(fā)電單元，其具有至少兩個(gè)電極和布置在兩個(gè)電極之間的電解質(zhì)。在此，電能被儲(chǔ)存在該發(fā)電單元中，其中， 該發(fā)電單元用于將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能。若電池單元為二次電池單元，電能也可以被轉(zhuǎn)換成化學(xué)能。術(shù)語(yǔ)“部分填充”被理解為至少以一定量的冷卻液填充電池殼體。然而，電池殼體未被冷卻液全部填充。這導(dǎo)致在殼體內(nèi)留有一定量的氣體，這些氣體與冷卻液一起在電池殼體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)。在此，所述氣體可以由任意氣體形式的介質(zhì)構(gòu)成，特別是空氣、冷卻液蒸汽、其他氣體或者其組合。尤其是，冷卻液在此可以在電池單元之間自由流動(dòng)，且由此直接與電池單元直接接觸。由此，電池殼體部分地、也就是不完全地被冷卻液填充，冷卻液可以自由或者不受拘束地運(yùn)動(dòng)，這有利于更好的移動(dòng)性和由此有利于冷卻液的更好的混勻。因此有利于從電池單元到電池殼體或者其他冷卻機(jī)構(gòu)，例如被布置在殼體內(nèi)部的分離的冷卻器或者熱交換器的熱量擴(kuò)散。優(yōu)選地，電池殼體是氣密和不透液的。本文對(duì)電池的描述基于電池的狀態(tài)，其中電池是靜止的且所有的冷卻液都是液態(tài)的。在此，電池處于電池底面指向下方的位置處。冷卻液是靜止且不動(dòng)的。當(dāng)然，一旦電池運(yùn)動(dòng)，特別是冷卻液的狀態(tài)不再符合在此所描述的。優(yōu)選地，冷卻液至少包圍電池單元的2%。在此，該百分?jǐn)?shù)為冷卻液所包圍的電池單元的表面積與電池單元的總表面積的商。該百分?jǐn)?shù)的定義也對(duì)本申請(qǐng)范圍內(nèi)的所有其他實(shí)施方式有效，特別是電池單元的表面由電池單元的殼體的表面以及電源引線段的表面 (如需要)和導(dǎo)熱板段(如需要)構(gòu)成，導(dǎo)熱板穿過(guò)該外殼伸出。優(yōu)選地，冷卻液對(duì)電池單元的包圍最高達(dá)到80%。由此，在電池殼體內(nèi)部產(chǎn)生未被冷卻液占據(jù)的足夠的空間。由此，容納在電池殼體內(nèi)的冷卻液具有足夠的運(yùn)動(dòng)自由度。優(yōu)選地，電池單元具有通過(guò)電池單元的外殼密封的至少一個(gè)單元空間，在其中布置發(fā)電單元。電池單元的外殼密封該單元空間，且用于使得冷卻液不能夠接觸發(fā)電單元。此外，電池單元的外殼使得來(lái)自發(fā)電單元的物質(zhì)不會(huì)進(jìn)入電池殼體和冷卻液。此外，電池單元可以在單元空間與電池殼體的內(nèi)部之間構(gòu)成電絕緣。優(yōu)選地，電池單元具有至少兩個(gè)延伸出電池單元的外殼的電源引線。在此，優(yōu)選提供恰好兩個(gè)延伸出電池單元的外殼的電源引線。所述電源引線構(gòu)成電池單元的連接端子， 且優(yōu)選與布置在外殼內(nèi)的發(fā)電單元的電極導(dǎo)電連接。電源引線本身可以具有導(dǎo)熱性，使得電源引線本身通過(guò)電池單元的外殼形成從單元內(nèi)部至外部的熱傳遞。優(yōu)選地，電池單元具有導(dǎo)熱板，其中，導(dǎo)熱板具有導(dǎo)熱板段，該導(dǎo)熱板段被布置在電池單元的外殼外。從而導(dǎo)熱板段具有提供在電池單元的外殼外的熱傳導(dǎo)區(qū)域，且由此熱量可以從電池單元傳送至環(huán)境中，特別是傳送至電池殼體中的冷卻液。因此，優(yōu)選地，導(dǎo)熱板延伸穿過(guò)電池單元的外殼，且因此形成從外殼內(nèi)至外殼外的直接導(dǎo)熱路徑。優(yōu)選地，導(dǎo)熱板段在此至少部分地、特別是全部地被冷卻液包圍，這可以增強(qiáng)散熱。優(yōu)選地，至少一個(gè)電源引線具有電源引線段，該電源引線延伸出電池單元的外殼， 且至少部分地、特別是全部地被冷卻液包圍。所述電源引線段提供從電池單元的外殼伸出的區(qū)域。所述電源引線段包括熱傳導(dǎo)區(qū)域，在其上通過(guò)電源引線從電池單元的外殼所導(dǎo)出的熱量可以接觸冷卻液。就此而言，電源引線自身形成導(dǎo)熱元件，熱量可以通過(guò)其從電池單元的外殼內(nèi)導(dǎo)向電池單元的外殼外。由此，電源引線段至少部分地被冷卻液包圍，可以有利于從電源引線段至冷卻液的熱傳導(dǎo)。特別是電源引線段完全被冷卻液包圍，可以提高散熱。 在此，冷卻液可以由不導(dǎo)電的液體構(gòu)成。優(yōu)選地，電池單元的最多50%，尤其是最多20%、尤其是最多10%被冷卻液包圍。 此外，電池單元也可以最多30%或者最多40%被冷卻液包圍。在此，該百分?jǐn)?shù)實(shí)際上僅表示電池單元的外殼的表面積被冷卻液所包圍的份額。 在此，不考慮電源引線段或者導(dǎo)熱板段的表面。特別是，若電池單元的外殼相對(duì)少地被冷卻液包圍，電池單元與冷卻液之間的熱傳導(dǎo)可以通過(guò)導(dǎo)熱板及導(dǎo)熱板段和/或電源引線及電源引線段實(shí)現(xiàn)。電池單元的外殼也可以不被冷卻液包圍。在這種情況下，外殼的下邊沿被布置在冷卻液位線之上。冷卻液位線標(biāo)示出冷卻液在靜止?fàn)顟B(tài)下的高度。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，兩個(gè)電源引線優(yōu)選在相同的方向上延伸出電池單元的外殼。由此，兩個(gè)電源引線的電源引線段的被包圍度可以大致相同。特別地，這在電源引線向下延伸出電池單元的外殼時(shí)是有意義的。兩個(gè)電源引線的電源引線段可以伸入冷卻液，且在此被冷卻液包圍，然而，例如電池單元的外殼不被冷卻液包圍或者僅少部分被冷卻液包圍。在這種情況下，電源引線段的下邊沿被布置在冷卻液位線之下。應(yīng)理解，該條件必須是在靜止?fàn)顟B(tài)下的。此外，本發(fā)明所基于的目的通過(guò)包括上述類型的至少一個(gè)電池的電池組件實(shí)現(xiàn)， 其中，電池殼體連接在冷卻器上。在一優(yōu)選實(shí)施方式中，電池殼體可以連接在冷卻器上。冷卻器可以是通過(guò)連接管路與電池殼體連接的外部部件?；蛘呃鋮s液可以被導(dǎo)向冷卻器，使得冷卻液在冷卻器中冷卻?？商鎿Q地，位于冷卻液之上的氣體的一部分可以被導(dǎo)向冷卻器， 由此被冷卻。在電池殼體與冷卻器之間的連接管路中，可以布置一個(gè)或者多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)。在此，電池殼體的出口優(yōu)選連接冷卻器的入口，其中，電池殼體的出口被布置在冷卻液液位線之上。由于電池殼體的出口被布置在冷卻液液位線之上，則基本上，特別是僅部分氣體(特別是冷卻液的蒸汽)以及僅少量(特別是沒(méi)有)液態(tài)冷卻液從電池殼體導(dǎo)入冷卻器。該部分氣體在此可以通過(guò)冷卻器冷卻。該部分氣體可以通過(guò)其他連接管路再次導(dǎo)回到電池殼體中，這可能導(dǎo)致額外冷卻布置在電池殼體中的部件和冷卻液。優(yōu)選地，電池殼體的出口被布置在電池殼體的蓋面中。在蓋面中的出口布置最小化了可以通過(guò)出口朝向冷卻器方向的液態(tài)冷卻液部分。在電池殼體與冷卻器之間的連接管路中，可以提供一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)鼓風(fēng)機(jī)。特別地，可以在每個(gè)連接管路中提供一個(gè)鼓風(fēng)機(jī)。優(yōu)選地，冷卻液可以在電池殼體內(nèi)汽化。在汽化過(guò)程中降低了溫度水平。優(yōu)選地， 冷卻器包括冷凝器。在冷凝器中，汽化的冷卻液，也就是冷卻液蒸汽可以恢復(fù)成液態(tài)。在此， 被液化的冷卻液蒸汽可以通過(guò)另一連接管路被再次引入或者導(dǎo)入電池殼體中。優(yōu)選地，冷卻液可以在電池殼體內(nèi)汽化。在汽化過(guò)程中降低了溫度水平。此外，本發(fā)明所基于的目的將通過(guò)用于冷卻所述電池的方法實(shí)現(xiàn)，其中，冷卻液4 的至少一部分汽化。優(yōu)選地，冷卻液的汽化部分借助于冷卻器而冷卻。此外，冷卻液的汽化部分可以被冷凝。被冷凝的蒸汽可以重新用于冷卻電池單元。


將根據(jù)附圖更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。其中
圖1以剖面圖示出了第--實(shí)施方式中具有本發(fā)明電池的本發(fā)明電池組件
a)側(cè)視圖，
b)前視圖2以剖面圖示出了第二二實(shí)施方式中具有本發(fā)明電池的本發(fā)明電池組件
a)側(cè)視圖，
b)前視圖3以剖面圖示出了第三Ξ實(shí)施方式中具有本發(fā)明電池的本發(fā)明電池組件
a)側(cè)視圖，
b)前視圖4以剖面圖示出了第四實(shí)施方式中具有本發(fā)明電池的本發(fā)明電池組件
a)側(cè)視圖，
b)前視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出在靜止?fàn)顟B(tài)的根據(jù)本發(fā)明的電池1，其中，電池在靜止?fàn)顟B(tài)下不運(yùn)動(dòng)。電池1具有電池殼體3，電池殼體3填充有冷卻液4。在靜止?fàn)顟B(tài)下，電池殼體3的底面6被布置在下方。冷卻液4在靜止?fàn)顟B(tài)下同樣不運(yùn)動(dòng)。電池殼體3被以氣密和不透液的方式對(duì)外部密封，由此冷卻液4不能漏出電池殼體3。在電池殼體3內(nèi)，相互間隔地布置有五個(gè)電池單元2。在此，電池單元2具有外殼5，其以氣密和不透液的方式將外殼5內(nèi)的單元空間對(duì)外部密封。在該單元空間內(nèi)布置有至少一個(gè)在此不作詳細(xì)描述的電化學(xué)單元。該電化學(xué)單元例如具有多個(gè)電極和在兩個(gè)電極之間的至少一個(gè)電解質(zhì)。該電化學(xué)單元在本發(fā)明中被構(gòu)建成可再次充電的二次電池單元。
每個(gè)電池單元2具有兩個(gè)電源引線8，電源引線從單元空間延伸穿過(guò)電池單元5的外殼4。電源引線8在此形成穿過(guò)電池單元2的外殼5的電連接。一個(gè)或者多個(gè)電極可以由此與在電池單元2的外殼5外的連接端子(未示出)電連接。被布置在外殼5內(nèi)的電源引線8的區(qū)域以虛線示出。單個(gè)的電池單元2可以相互連接，特別是并聯(lián)或者串聯(lián)。電源引線8布置在電池單元2的底部上。在此，電源引線8在下部區(qū)域中延伸出外殼5或者穿過(guò)外殼5。可以看出，冷卻液4僅部分地填充電池殼體3，其液面通過(guò)虛線的液位線7示出。 液位線7示出在電池1靜止?fàn)顟B(tài)下冷卻液體表面的位置。在液位線7之上形成了不存在冷卻液但可能存在氣體19的區(qū)域。電源引線8分別具有電源引線段10，其延伸出電池單元2的外殼5。電源引線段 10完全浸入冷卻液4中，使得冷卻液4完全包圍電源引線段10。此外，電池單元2浸入冷卻液4中足夠的深度，以使得電池單元2的外殼5部分地被冷卻液包圍。換句話說(shuō)，冷卻液水平足夠高，使得電池單元2的外殼5部分地被冷卻液包圍。在此，電池單元2的外殼5被冷卻液包圍70%。百分比在此對(duì)應(yīng)于冷卻液所包圍的電池單元2的外殼5的表面積與電池單元2的外殼5的總表面積的商。由于電池殼體3僅部分地以冷卻液填充，冷卻液4可以在例如通過(guò)驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)動(dòng)而出現(xiàn)的電池1的運(yùn)動(dòng)時(shí)來(lái)回自由晃蕩，這導(dǎo)致冷卻液4更好地混勻。由此，有利于從電池單元2至殼體3或者至其他冷卻設(shè)備例如冷卻劑管路22的熱傳遞。提供獨(dú)立于電池1的冷卻器12，該冷卻器通過(guò)連接管路17與電池殼體3連接。在此，電池殼體3的出口 16與冷卻器12的入口 13連接。此外，冷卻器12的出口 14與電池殼體3的入口 15連接。電池1與冷卻器12和連接管路17 —起構(gòu)成電池組件20。在一可替換的實(shí)施方式中，多個(gè)電池可以連接在一個(gè)或者多個(gè)冷卻器上。在此，電池殼體3的出口 16被布置在冷卻液液位線7之上，使得氣體19的一定量部分可以通過(guò)電池殼體3的出口 14被導(dǎo)向冷卻器12的方向。在冷卻器12中提供在此未詳細(xì)描述的冷凝器。為了更好地推動(dòng)蒸汽通過(guò)連接管路，在連接管路17中，在電池殼體3 的出口 16與冷卻器12的入口 13之間布置鼓風(fēng)機(jī)21。額外地或者可替換地，可以在連接管路17中，在冷卻器12的出口 14與電池殼體3的入口 15之間布置鼓風(fēng)機(jī)。若液態(tài)介質(zhì)需要被傳送，則鼓風(fēng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)泵的功能。若冷卻液4在電池殼體3中變溫或者熱時(shí)，冷卻液4的一部分汽化，且形成氣體19 的一部分。然后冷卻液的汽化部分被引導(dǎo)通過(guò)電池殼體3的出口 16、進(jìn)入連接管路17、到冷卻器12的入口 13，且在那里進(jìn)入冷卻器12的冷凝器。在冷凝器中，汽化的冷卻液4冷凝，且隨后作為經(jīng)冷凝及冷卻的冷卻液，通過(guò)冷卻器12的出口 14、其他連接管路17和電池殼體3的入口 15被導(dǎo)回電池殼體3中。通過(guò)一部分冷卻液的汽化產(chǎn)生額外的冷卻效果，由此總體改進(jìn)所述電池組件的冷卻過(guò)程。在電池殼體3的底面6附近以冷卻劑管路22的形式布置有熱交換器，該熱交換器額外地有利于冷卻液的冷卻。圖2示出了可替換的實(shí)施方式電池1’，電池1’在結(jié)構(gòu)和功能方面基本對(duì)應(yīng)于依照?qǐng)D1的電池1。在下文中，將僅討論電池1’與依照?qǐng)D1的電池1的不同之處。電池1’具有比依照?qǐng)D1的電池1少的冷卻液4。在此，僅電源引線8的電源引線段10被冷卻液4包圍。外殼5未被冷卻液4包圍，因?yàn)橐何痪€7’被布置在外殼5之下。因?yàn)檠由斐鐾鈿?的電源引線段10的表面積僅占電池單元2的總表面積的大約5%，因此電池單元2’的大約5%被冷卻液包圍。圖3示出了另一實(shí)施方式電池1”，電池1”在結(jié)構(gòu)和功能方面基本對(duì)應(yīng)于依照?qǐng)D1 的電池1。在下文中，將僅討論電池1”與依照?qǐng)D1的電池1的不同之處。電池1”具有多個(gè)電池單元2”，其中，每個(gè)電池單元2”包括導(dǎo)熱板9。所述導(dǎo)熱板部分地被布置在外殼5內(nèi)。導(dǎo)熱板段11延伸出外殼5。導(dǎo)熱板段11被布置在外殼5的底面，且完全被冷卻液4包圍。在下端，導(dǎo)熱板段11被彎曲90度。電源引線8”具有電源引線段10”，電源引線段延伸出外殼5。電源引線段10”在外殼5的上側(cè)面上延伸出外殼5。 電源引線段10”在此未被冷卻液4包圍。液位線7高于圖2中的電池的液位線，或者低于圖1中的電池的液位線。電池單元2大致50%被冷卻液包圍，其中，為計(jì)算電池單元的表面積，需要考慮外殼5的表面積、電源引線段10”的表面積以及導(dǎo)熱板段11的表面積。圖4示出了另一可替換的實(shí)施方式電池1”，，電池1”，在結(jié)構(gòu)和功能方面基本對(duì)應(yīng)于依照?qǐng)D1的電池1。在下文中，將僅討論電池1”’與依照?qǐng)D1的電池1的不同之處。對(duì)于電池1”’，電源引線段10和導(dǎo)熱板段11均在下方延伸穿出各個(gè)電池單元2的外殼5。冷卻液4的液位線大致對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖3的電池1”的液位線，使得電池單元2的外殼5部分地被冷卻液包圍。電源引線段10和導(dǎo)熱板段11都完全被冷卻液4包圍。附圖標(biāo)記列表
1電池
2電池單元
3電池殼體
4冷卻液
5外殼
6底面
7液位線
8電源引線
9導(dǎo)熱板
10電源引線段
11導(dǎo)熱板段
12冷卻器
13冷卻器入口
14冷卻器出口
15電池殼體入口
16電池殼體出口
17連接管路
18蓋面
19氣體量
20電池組件
21鼓風(fēng)機(jī)
22 冷卻劑管路
權(quán)利要求
1.一種電池(1)，包括至少一個(gè)電池單元O)，其布置在電池殼體(3)中， 其特征在于，所述電池殼體( 部分地被冷卻液(4)填充。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于， 所述電池單元( 至少2%被所述冷卻液(4)包圍。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于， 所述電池單元( 最多80%被所述冷卻液(4)包圍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于，所述電池單元( 具有由所述電池單元( 的外殼( 密封的至少一個(gè)單元空間(6)， 發(fā)電單元(7)被布置在其中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于，所述電池單元⑵具有至少兩個(gè)電源引線(8)，所述電源引線延伸出所述電池單元⑵ 的外殼(5)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于，所述電池單元( 具有導(dǎo)熱板(9)，其中所述導(dǎo)熱板(9)具有導(dǎo)熱板段(11)，所述導(dǎo)熱板段被布置在所述電池單元O)的外殼( 之外。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池(1)，其特征在于，所述導(dǎo)熱板段(11)至少部分地、特別是完全地被所述冷卻液(4)包圍。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于，至少一個(gè)電源引線(8)具有電源引線段(10)，所述電源引線段延伸出所述電池單元 (2)的外殼(5)，且至少部分地、特別是完全地被冷卻液(4)包圍。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于，所述電池單元( 被所述冷卻液(4)包圍最多50%、特別是最多20%、特別是最多 10%。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于， 所述電池單元O)的外殼( 未被所述冷卻液(4)包圍。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于，至少兩個(gè)電源引線⑶在相同的方向上延伸出所述電池單元O)的外殼(5)。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電池(1)，其特征在于， 至少兩個(gè)電源引線⑶向下延伸出所述電池單元⑵的外殼(5)。
13.一種電池組件(20)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的至少一個(gè)電池，其中冷卻器(1 被連接在所述電池殼體上。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電池組件(20)，其特征在于，所述電池殼體的出口(16)被連接到所述冷卻器的入口(13)，其中所述電池殼體的出口(16)布置在冷卻液液位線之上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的電池組件(20)，其特征在于，所述電池殼體的出口(16)被連接到所述冷卻器的入口(13)，其中，所述電池殼體的出口(16)布置在所述電池殼體(3)的蓋面(18)中。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的電池組件(20)，其特征在于， 所述冷卻器(1 包括冷凝器。
17.根據(jù)權(quán)利要求13至16中任一項(xiàng)所述的電池組件(20)，其特征在于， 所述冷卻器的出口(14)與所述電池殼體的入口(1 連接。
18.一種用于冷卻根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的電池的方法，其中所述冷卻液 4的至少一部分汽化。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述冷卻液的汽化部分借助于冷卻器(12)被冷卻。
20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其特征在于， 所述冷卻液(4)的汽化部分被冷凝。
全文摘要
一種電池(1)，包括至少一個(gè)電池單元(2)，該電池單元被布置在電池殼體(3)中，其特征在于，所述電池殼體(3)部分地填充有冷卻液(4)。一種用于冷卻所述電池的方法，其中，所述冷卻液(4)的至少一部分汽化。
文檔編號(hào)H01M10/50GK102301511SQ201080005908
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月28日
發(fā)明者克勞斯-魯珀特·洪門(mén)塔勒, 安德里亞斯·蓋奇, 瓊·凱瑟, 蒂姆·謝弗, 霍爾格·米庫(kù)斯 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司