專利名稱：電化學(xué)能量儲存器和用于冷卻或加熱電化學(xué)能量儲存器的方法
電化學(xué)能量儲存器和用于冷卻或加熱電化學(xué)能量儲存器的
方法本發(fā)明涉及電化學(xué)能量儲存器和用于冷卻或加熱電化學(xué)能量儲存器的方法，該電化學(xué)能量儲存器特別是指鋰離子蓄電池組。這種電化學(xué)能量儲存器被使用于例如機(jī)動車輛中。然而，本發(fā)明還可以在沒有鋰的電化學(xué)能量儲存器中使用并且還可以獨立于機(jī)動車輛地使用。從現(xiàn)有技術(shù)已知具有用于儲存電能的原電池的電化學(xué)能量儲存器的多種構(gòu)造。被供應(yīng)至這種能量儲存器的電能被轉(zhuǎn)化為化學(xué)能并且被儲存。這種轉(zhuǎn)化經(jīng)受損失，這是因為不可逆的化學(xué)反應(yīng)在這種轉(zhuǎn)化期間發(fā)生，這導(dǎo)致蓄電池組的老化。發(fā)生的能量損失被以熱的形式釋放，這可能與原電池的溫度升高有關(guān)。然而，除了能量的更迅速的轉(zhuǎn)化外，蓄電池組的原電池內(nèi)的溫度的逐漸升高使老化過程也被加速。特別是在電驅(qū)動的機(jī)動車輛的加速期間，高電流在短時間周期內(nèi)從蓄電池組被抽取。這些高電流還在例如機(jī)動車輛的減速由電氣裝置支持并且所獲得的能量被供應(yīng)至蓄電池組時產(chǎn)生。如果原電池中的溫度過度地升高，那么存在毀壞能量儲存器的危險，該儲存器能夠在某些條件下燃燒或爆炸。這種非期望的現(xiàn)象能夠通過電化學(xué)能量儲存器的最有效的可能的冷卻來避免。在另一個方面，許多電化學(xué)能量儲存器僅在高于較低的操作溫度時才有效率地或可靠地工作，這取決于其構(gòu)造和其操作原理。因此，根據(jù)電化學(xué)能量儲存器的意圖的目的或應(yīng)用，通過供應(yīng)熱來升高其溫度可能是所期望的。DE 60213474T2描述了一種電化學(xué)能量儲存器單元，該電化學(xué)能量儲存器單元具有熱傳遞介質(zhì)流動經(jīng)過的可變形的導(dǎo)熱冷卻波紋管，其被接合于迂回曲折的布置并且具有多個流動隔間。DE 69901973T2描述了一種電池組和一種流體傳導(dǎo)設(shè)備，該電池組由多個電池制成，其具有殼體、通風(fēng)系統(tǒng)和金屬的熱吸收體，該流體傳導(dǎo)設(shè)備將空氣傳導(dǎo)至電池。DE 1020070U893A1描述了用于具有蓄電池的電池組的冷卻裝置，蓄電池被容納在電池箱中并且具有用于冷卻電池的冷卻設(shè)備。針對滿足需求的冷卻，提出，冷卻裝置包括空氣熱交換器、液體散熱器、以及用于根據(jù)需要在這兩個冷卻器之間轉(zhuǎn)換的三通閥。因此，本發(fā)明是基于提出最有效的可能的用于冷卻和/或加熱電化學(xué)能量儲存器的方法以及相應(yīng)的電化學(xué)能量儲存器的目的。這根據(jù)本發(fā)明由獨立權(quán)利要求的主題來實現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器具有至少兩個電流收集器，該電流收集器用于將電化學(xué)能量儲存器電連接在應(yīng)用環(huán)境的內(nèi)部。這些電流收集器具有第一區(qū)域和第二區(qū)域， 第一區(qū)域被布置在電化學(xué)能量儲存器的內(nèi)部，第二區(qū)域被布置在電化學(xué)能量儲存器的外部。根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的特征在于，這些電流收集器中的至少一個電流收集器被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)能夠在第二區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集
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在根據(jù)本發(fā)明的用于冷卻或加熱這種電化學(xué)能量儲存器的方法中，能量儲存器的電流收集器中的至少一個電流收集器具有在第二區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器的液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)。在本發(fā)明的描述的內(nèi)容中，電化學(xué)能量儲存器將被理解為能夠從其抽取電能的任何類型的能量儲存器，電化學(xué)反應(yīng)在能量儲存器的內(nèi)部進(jìn)行。該術(shù)語具體地包括所有的類型的原電池，特別是一次電池、二次電池、以及這些電池的用于形成由這些電池制成的電池組的互相連接。這種電化學(xué)能量儲存器典型地具有負(fù)極和正極，負(fù)極和正極被所謂的分隔器分隔開。電極之間的離子運輸通過電解質(zhì)而發(fā)生。在本發(fā)明的描述的內(nèi)容中，電流收集器將被理解為電化學(xué)能量儲存器的導(dǎo)電性的結(jié)構(gòu)元件，其被用于將電能運輸?shù)侥芰績Υ嫫髦谢驈哪芰績Υ嫫鬟\輸出來。電化學(xué)能量儲存器典型地具有兩種類型的電流收集器，該兩種類型的電流收集器各自被連接于在能量儲存器的內(nèi)部中的兩組電極——正極或負(fù)極——中的一個。在本發(fā)明的描述的內(nèi)容中，熱輸運介質(zhì)將被理解為氣態(tài)或液體材料，該氣態(tài)或液體材料因為其物理性質(zhì)而能夠通過利用熱輸運介質(zhì)中的氣體動力流或水動力流特別是對流環(huán)流(corrective current)的熱輸運和/或熱傳導(dǎo)來運輸熱。在技術(shù)中通常使用的熱輸運介質(zhì)的重要的實例是例如空氣或水或其他的典型的冷卻劑。根據(jù)應(yīng)用背景，其他的氣體或液體也是典型的，例如化學(xué)上惰性的(較低反應(yīng)性的)氣體或液體，例如惰性氣體或液化惰性氣體或具有高熱容量和/或高熱導(dǎo)率的材料。在本發(fā)明的描述的內(nèi)容中，能量儲存器的應(yīng)用環(huán)境將被理解為任何這樣的技術(shù)裝置，該技術(shù)裝置被或能夠被電連接于能量儲存器并且因此能夠從能量儲存器抽取電能或能夠?qū)㈦娔芄?yīng)至能量儲存器。這樣的應(yīng)用環(huán)境的實例是所有類型電消耗器或電能供應(yīng)裝置或電消耗器與電供應(yīng)器的組合。有利的實施方案和改進(jìn)是從屬權(quán)利要求的主題內(nèi)容。優(yōu)選的電化學(xué)能量儲存器具有至少一個電流收集器，該至少一個電流收集器被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)還能夠在第一區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器。在本發(fā)明的本實施方案中，熱輸運還在第一區(qū)域中通過由熱輸運介質(zhì)中的對流環(huán)流產(chǎn)生的熱輸運與熱傳導(dǎo)的配合而引起，并且因此通過對熱輸運介質(zhì)的合適選擇而做出進(jìn)一步的改進(jìn)是可能的。特別優(yōu)選的電化學(xué)能量儲存器具有至少一個電流收集器，該至少一個電流收集器被設(shè)計為使得同一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)可以在第一區(qū)域中和在第二區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器。本實施方案特別易于實施并且能夠通過對熱輸運介質(zhì)的合適選擇而可能地獲得特別有效的熱輸運。特別優(yōu)選的電化學(xué)能量儲存器具有至少一個電流收集器，其被設(shè)計為使得第一種液態(tài)或氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)能夠在第一區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器并且第二種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)能夠在第二區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器。通過對熱輸運介質(zhì)的合適選擇和/或通過對流動條件的合適設(shè)計，本實施方案能夠可能地獲得特別有效的熱輸運。特別是如果根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方案至少一個電流收集器被設(shè)計為使得熱交換能夠在第一種熱輸運介質(zhì)和第二種熱輸運介質(zhì)之間發(fā)生，則更是如此。進(jìn)一步優(yōu)選的電化學(xué)能量儲存器具有至少一個電流收集器，該至少一個電流收集器在第二區(qū)域中以熱傳導(dǎo)的方式連接于冷卻體。通過將冷卻體附接于熱輸運介質(zhì)所流動經(jīng)過的電流收集器，熱輸運能夠被進(jìn)一步改進(jìn)。在進(jìn)一步優(yōu)選的電化學(xué)能量儲存器中，至少一個冷卻體被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)能夠至少部分地圍繞該至少一個冷卻體流動。本示例性的實施方案的這種另外的措施在許多情況下也可以獲得熱輸運的進(jìn)一步的改進(jìn)。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的方法中，至少一個電流收集器還具有在第一區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器的液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)。在本發(fā)明的該實施方案中，熱輸運還在第一區(qū)域中通過由熱輸運介質(zhì)中的對流環(huán)流產(chǎn)生的熱輸運與熱傳導(dǎo)的配合而引起，并且因此通過對熱輸運介質(zhì)的合適選擇而做出進(jìn)一步的改進(jìn)是可能的。在根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的方法中，同一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)在第一區(qū)域中以及在第二區(qū)域中流動經(jīng)過至少一個電流收集器。本實施方案特別易于實施并且能夠通過對熱傳遞介質(zhì)的合適選擇而可能地獲得特別有效的熱輸運。在特別優(yōu)選的方法中，第一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)在第一區(qū)域中流動經(jīng)過至少一個電流收集器，并且第二種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)在第二區(qū)域中流動經(jīng)過至少一個電流收集器。通過對熱輸運介質(zhì)的合適選擇和/或通過對流動條件的合適設(shè)計，本實施方案能夠可能地獲得特別有效的熱輸運。特別是如果根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的實施方案至少一個電流收集器被設(shè)計為使得熱交換能夠在第一種熱輸運介質(zhì)和第二種熱輸運介質(zhì)之間發(fā)生， 則更是如此。在進(jìn)一步優(yōu)選的方法中，至少一個電流收集器在第二區(qū)域中以熱傳導(dǎo)的方式連接于冷卻體。熱輸運能夠通過將冷卻體附接于熱傳遞介質(zhì)所流動經(jīng)過的電流收集器而被進(jìn)一步改進(jìn)。在特別優(yōu)選的方法中，液態(tài)或氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)至少部分地圍繞至少一個冷卻體流動。本示例性的實施方案的這種另外的措施在許多情況下也可以獲得熱輸運的進(jìn)一步的改進(jìn)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將根據(jù)其的本領(lǐng)域的知識而知曉將本發(fā)明的所描述的實施方案中的某些實施方案進(jìn)行組合；本領(lǐng)域的技術(shù)人員將根據(jù)其的本領(lǐng)域的知識而容易地發(fā)現(xiàn)不能夠在本文中被窮盡地描述的其他的有利的示例性的實施方案。本發(fā)明不限于本文所描述的示例性的實施方案。本發(fā)明根據(jù)優(yōu)選的示例性的實施方案并且借助于附圖而在下文被更詳細(xì)地描述。在附圖中

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實施方案的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的示意圖，其中熱輸運介質(zhì)僅在在能量儲存器的外部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器。圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實施方案的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的示意圖，其中熱傳遞介質(zhì)僅在在能量儲存器的外部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器，并且其中兩個電流收集器都與冷卻體接觸。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第三實施方案的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的示意圖，其中第一種熱輸運介質(zhì)在能量儲存器的內(nèi)部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器并且第二種熱輸運介質(zhì)在能量儲存器的外部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器。圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第四實施方案的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的示意圖，其中第一種熱傳遞介質(zhì)在能量儲存器的內(nèi)部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器并且第二種熱輸運介質(zhì)在能量儲存器的外部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器，并且其中兩個電流收集器都與冷卻體接觸。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的第五實施方案的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的示意圖，其中同一種熱輸運介質(zhì)在能量儲存器的內(nèi)部的區(qū)域中并且在能量儲存器的外部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的第六實施方案的根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的示意圖，其中同一種熱輸運介質(zhì)在能量儲存器的內(nèi)部的區(qū)域中并且在能量儲存器的外部的區(qū)域中流動經(jīng)過兩個電流收集器，并且其中兩個電流收集器都與冷卻體接觸。根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器優(yōu)選具有良好地傳導(dǎo)熱的電流收集器。這樣的電流收集器將電流從這種原電池傳導(dǎo)出來或傳導(dǎo)入這種原電池中。這樣的電流收集器優(yōu)選是金屬的，并且因此除了具有充分的導(dǎo)電率外，還經(jīng)常具有高的導(dǎo)熱率。這種高導(dǎo)熱率具有以下效果在電流收集器的內(nèi)部僅有略微的溫度梯度產(chǎn)生，并且高熱流可以被傳導(dǎo)入原電池中或從原電池傳導(dǎo)出來。電流收集器的第一區(qū)域103、104、 203、204、303、304、403、404、503、504、603、604被布置在原電池的內(nèi)部并且在其中被電連接于原電池的電化學(xué)活性部件，即電連接于電極，電極被相反極性的分隔器102、202、302、 402,502,602 分隔。電流收集器的第二區(qū)域 105、106、205、206、305、306、405、406、505、506、 605、606從這種原電池延伸出來并且被用于將能量儲存器電連接于應(yīng)用環(huán)境的目的。如在圖1中示意性地示出的，根據(jù)示例性的實施方案，電化學(xué)能量儲存器具有至少兩個電流收集器，該至少兩個電流收集器被用于電化學(xué)能量儲存器在應(yīng)用環(huán)境的內(nèi)部的電連接。這些電流收集器具有被布置在電化學(xué)能量儲存器的內(nèi)部的第一區(qū)域以及被布置在電化學(xué)能量儲存器的外部的第二區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明提供有，這些電流收集器中的至少一個電流收集器被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)107、108、207、208、307、308、407、408、 507、508、607、608能夠在第二區(qū)域中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器。流動管道107、108、207、208、307、308、407、408、507、508、607、608 優(yōu)選為了該目的而被設(shè)置在根據(jù)本發(fā)明的電流收集器中，液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)能夠流動經(jīng)過流動管道 107、108、207、208、307、308、407、408、507、508、607、608。以這種方式，電流收集器不是排他地通過在這種外部區(qū)域中的熱傳導(dǎo)的機(jī)制來冷卻，而是在液態(tài)或氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)的輔助下而另外地發(fā)生熱輸運。熱輸運介質(zhì)的流動可以由所謂的對流來推動，其中在電流收集器自身中形成的溫度梯度誘導(dǎo)熱輸運介質(zhì)中的對流流動。這種對流流動確保熱輸運介質(zhì)在較低的溫度下被連續(xù)地供應(yīng)至電流收集器的外部區(qū)域，并且熱傳遞介質(zhì)同時在較高的溫度下從該電流收集器除去。如果熱輸運介質(zhì)的材料性質(zhì)被合適地選擇，那么可以通過使熱輸運介質(zhì)流動來實現(xiàn)比例如僅通過金屬電流收集器中的熱傳導(dǎo)進(jìn)行的冷卻更有效的冷卻。代替僅通過熱對流誘導(dǎo)熱傳遞介質(zhì)中的熱輸運，還可能的是，驅(qū)使熱輸運介質(zhì)流從外部經(jīng)過流動管道。在這種情況下，流動速度可以被選擇為大于僅有熱對流發(fā)生時的速度。在外部所施加的流動速度可以被選擇為使得被實現(xiàn)的熱輸運適應(yīng)于能量儲存器的應(yīng)用或操作狀態(tài)的即時要求。圖1中示出的裝置可以被用于對電化學(xué)能量儲存器進(jìn)行冷卻和加熱兩方面。例如，如果電化學(xué)能量儲存器低于其的最優(yōu)的操作溫度，那么通過將被合適地加熱的熱輸運介質(zhì)供入電流收集器的流動通道中，電流收集器可以在其外部區(qū)域中被加熱。溫度梯度在電流收集器中形成，其通過熱流的在朝向內(nèi)部區(qū)域的方向開始的熱傳導(dǎo)而被消散。作為結(jié)果，熱輸運介質(zhì)的熱流因此通過從外部區(qū)域向其內(nèi)部區(qū)域的熱傳導(dǎo)而在電流收集器的外部區(qū)域和電流收集器的內(nèi)部中發(fā)生，電流收集器的內(nèi)部區(qū)域103、104被加熱，這可以總體上導(dǎo)致電池的加熱以及因此使能量儲存器的溫度升高至其操作溫度。相反地，如果加熱是由于不可逆的化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)程而在能量儲存器的操作中在能量儲存器的內(nèi)部發(fā)生，那么其必須被頻繁地冷卻以防止能量儲存器加熱超過其最大的操作溫度。在這種情況下，用于冷卻的熱輸運介質(zhì)在較低的溫度下被供入電流收集器的外部區(qū)域105、106的流動管道107、108中。這導(dǎo)致電流收集器的外部區(qū)域105、106的冷卻，由此溫度梯度在內(nèi)部區(qū)域103、104和外部區(qū)域105、106之間產(chǎn)生。這種溫度梯度通過發(fā)生從電流收集器的內(nèi)部區(qū)域103、104向外部區(qū)域105、106的熱傳導(dǎo)而被消散，由此作為結(jié)果而產(chǎn)生從內(nèi)部向外部的熱流，從而電池以及因此能量儲存器被冷卻。如在圖2中示意性地示出的，根據(jù)另外的示例性的實施方案，熱輸運例如在冷卻的情況下的熱輸運可以被進(jìn)一步改進(jìn)，改進(jìn)之處在于與電流收集器良好地導(dǎo)熱接觸的冷卻體209、210被附接在電流收集器的外部區(qū)域205、206中。通過優(yōu)選地具有大表面積并且因此可以顯著地增加電流收集器和環(huán)境之間的熱傳遞的這種冷卻體，電化學(xué)能量儲存器的冷卻可以在操作狀態(tài)中被顯著地改進(jìn)。如果熱傳遞介質(zhì)211、212另外地圍繞冷卻體209、 210流動，那么更是如此。其可以是氣態(tài)熱輸運介質(zhì)，例如空氣，或還可以是液態(tài)熱輸運介質(zhì)，例如水。合適的熱輸運介質(zhì)的選擇受多種因素影響。在一方面，最有效的可能的熱傳遞的方面在材料選擇中具有重大的意義。在另一方面，所采用的能量儲存器技術(shù)也能夠影響熱輸運介質(zhì)的選擇。因此，如果所選擇的熱傳遞介質(zhì)相對于其在正常操作中所接觸的材料或其可能在故障的情況下接觸的材料而表現(xiàn)出化學(xué)上惰性的(較低反應(yīng)性的)，那么該所選擇的熱傳遞介質(zhì)通常是有利的。如在圖3中示意性地示出的，根據(jù)本發(fā)明的另外的示例性的實施方案，如果熱傳遞介質(zhì)也流動經(jīng)過電流收集器的內(nèi)部區(qū)域303、304，則在電化學(xué)能量儲存器的內(nèi)部和電流收集器的外部區(qū)域305、306之間的熱傳遞可以被進(jìn)一步改進(jìn)。在圖3中示意性地示出的示例性的實施方案中，熱輸運介質(zhì)流動經(jīng)過在電流收集器的內(nèi)部區(qū)域303、304中的封閉的流動管道313、314。電流收集器的內(nèi)部區(qū)域中的流動管道的此處所示出的布置因此主要地有助于使電流收集器的內(nèi)部區(qū)域303、304內(nèi)的溫度梯度消散。內(nèi)部區(qū)域中的流動管道的這種布置不產(chǎn)生通過熱輸運介質(zhì)從電流收集器的內(nèi)部區(qū)域流動到外部區(qū)域305、306中而引起的熱輸運。由于該原因，在本示例性的實施方案中優(yōu)選的是，將流動管道308和313或307 和314布置成使得強(qiáng)度更高的熱交換可以在這些流動管道之間發(fā)生。這可以優(yōu)選地特別是通過以下方案來實現(xiàn)電流收集器被實施成在電流收集器的內(nèi)部區(qū)域303、304和電流收集器的外部區(qū)域305、306之間的過渡區(qū)域中具有特別良好的熱傳導(dǎo)。如在圖4中示意性地示出的，根據(jù)另外的示例性的實施方案，熱輸運例如在冷卻的情況下的熱輸運也可以在圖3中示出的示例性的實施方案的情況下被進(jìn)一步改進(jìn)，改進(jìn)之處在于與電流收集器良好地導(dǎo)熱接觸的冷卻體409、410被附接在電流收集器的外部區(qū)域405、406中。通過優(yōu)選地具有大表面積并且可以因此顯著地增加電流收集器和環(huán)境之間的熱傳遞的這種冷卻體，電化學(xué)能量儲存器的冷卻在操作狀態(tài)中可以被顯著地改進(jìn)。如果熱輸運介質(zhì)411、412另外地圍繞冷卻體409、410流動，那么更是如此。其可以是氣態(tài)熱輸運介質(zhì)，例如空氣，或還可以是液態(tài)熱輸運介質(zhì)，例如水。圖5示意性地示出了本發(fā)明的另外的示例性的實施方案，其中在電流收集器的外部區(qū)域505、506中流動的熱輸運介質(zhì)還在這些電流收集器的內(nèi)部區(qū)域503、504中流動。通過對熱輸運介質(zhì)的材料性質(zhì)的合適選擇以及通過對流動管道的合適設(shè)計，由熱輸運介質(zhì)的流動引起的熱輸運在本實施方案中將是特別高的。然而，對于整個裝置的操作可靠性來說，根據(jù)所采用的電化學(xué)能量儲存器的技術(shù)對于使同一種熱輸運介質(zhì)在電流收集器的內(nèi)部區(qū)域中和外部區(qū)域中流動可能是困難的，例如，如果在外部區(qū)域中非常有效的熱輸運介質(zhì)在故障的情況下可能以非期望的方式與在能量儲存器的內(nèi)部中所使用的材料發(fā)生化學(xué)地反應(yīng)的話。如圖4和6中示意性地示出的，根據(jù)另外的示例性的實施方案，經(jīng)過電流收集器的熱輸運可以被進(jìn)一步改進(jìn)，如果被合適地設(shè)計的冷卻體被布置為在電流收集器的外部區(qū)域中與電流收集器進(jìn)行導(dǎo)熱接觸的話，這增加了電流收集器和環(huán)境之間的熱傳遞。這種效果可以被進(jìn)一步改進(jìn)，如果熱輸運介質(zhì)圍繞這些冷卻體流動的話。用于將冷卻體609、610冷卻的熱輸運介質(zhì)611、612優(yōu)選是電絕緣體，或以其他方式具有最好的可能的熱輸運性質(zhì)。在許多情況下，空氣或化學(xué)惰性氣體例如氮氣或二氧化碳表現(xiàn)出適合于該目的。氣態(tài)熱輸運介質(zhì)的流動可以優(yōu)選通過風(fēng)扇的合適布置來推動。泵優(yōu)選適合于產(chǎn)生和保持液態(tài)熱輸運介質(zhì)的流動。這樣的風(fēng)扇或泵的功率可以優(yōu)選是電流收集器的區(qū)域中所測量的溫度的函數(shù)，使得例如如果溫度過度地偏離于所期望的操作溫度， 則這些閥或泵的功率被增大。所采用的熱輸運介質(zhì)將根據(jù)電化學(xué)能量儲存器的內(nèi)部的冷卻或加熱是否被需要或是期望的而被合適地溫度控制。這可以優(yōu)選通過電加熱器或通過電操作的冷卻組件來進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種電化學(xué)能量儲存器(101、201、301、401、501、601)，其具有用于將所述電化學(xué)能量儲存器電連接在應(yīng)用環(huán)境的內(nèi)部的至少兩個電流收集器(105、106、205、206、305、306、 405、406、505、506、605、606)，所述電流收集器具有被布置在所述電化學(xué)能量儲存器的內(nèi)部的第一區(qū)域(103、104、203、204、303、304、403、404、503、504)以及被布置在所述電化學(xué)能量儲存器的外部的第二區(qū)域(105、106、205、206、305、306、405、406、505、506、605、606)，其特征在于，所述電流收集器中的至少一個電流收集器被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)能夠在所述第二區(qū)域(105、106、205、206、305、306、405、406、505、506、605、606)中流動經(jīng)過所述至少一個電流收集器(107、108、207、208、307、308、407、408、507、508、607、608)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電化學(xué)能量儲存器，具有至少一個電流收集器，所述至少一個電流收集器被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)還能夠在所述第一區(qū)域(303、304、403、 404、503、504、603、604)中流動經(jīng)過所述至少一個電流收集器(313、314、413、414、507、 508、607、608)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)能量儲存器，具有至少一個電流收集器，所述至少一個電流收集器被設(shè)計為使得同一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)能夠在所述第一區(qū)域中以及在所述第二區(qū)域(303、304、403、404、503、504、603、604)中流動經(jīng)過所述至少一個電流收集器(507、508、607、608、313、314、413、414)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電化學(xué)能量儲存器，具有至少一個電流收集器，所述至少一個電流收集器被設(shè)計為使得第一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)(413、414、513、514)能夠在所述第一區(qū)域003、404、503、504)中流動經(jīng)過所述至少一個電流收集器并且一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)(407、408、507、508)能夠在所述第二區(qū)域(405、406、505、506)中流動經(jīng)過所述至少一個電流收集器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電化學(xué)能量儲存器，具有至少一個電流收集器，所述至少一個電流收集器被設(shè)計為使得熱交換能夠在所述第一種熱輸運介質(zhì)和所述第二種熱輸運介質(zhì)之間發(fā)生。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的電化學(xué)能量儲存器，具有至少一個電流收集器， 所述至少一個電流收集器在所述第二區(qū)域O05、206、405、406、605、606)中以熱傳導(dǎo)的方式連接于冷卻體(209、210、409、410、609、610)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電化學(xué)能量儲存器，其中至少一個冷卻體(209、210、409、 410,609,610)被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)能夠至少部分地圍繞所述至少一個冷卻體 Qll、212、411、412、611、612)流動。
8.一種用于冷卻或加熱電化學(xué)能量儲存器的方法，所述電化學(xué)能量儲存器具有至少兩個電流收集器，所述電流收集器用于將所述電化學(xué)能量儲存器電連接在應(yīng)用環(huán)境的內(nèi)部， 所述電流收集器具有第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域被布置在所述電化學(xué)能量儲存器的內(nèi)部，所述第二區(qū)域被布置在所述電化學(xué)能量儲存器的外部，其特征在于，液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)在所述第二區(qū)域中流動經(jīng)過所述電流收集器中的至少一個。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中至少一個電流收集器還具有在所述第一區(qū)域中流動經(jīng)過所述至少一個電流收集器的液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中同一種液態(tài)或氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)在所述第一區(qū)域中以及在所述第二區(qū)域中流動經(jīng)過至少一個電流收集器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中第一種液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)在所述第一區(qū)域中流動經(jīng)過至少一個電流收集器，并且第二種液態(tài)或氣態(tài)熱傳遞介質(zhì)在所述第二區(qū)域中流動經(jīng)過至少一個電流收集器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中熱交換在所述第一種熱輸運介質(zhì)和所述第二種熱輸運介質(zhì)之間發(fā)生。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其中至少一個電流收集器在所述第二區(qū)域中以熱傳導(dǎo)的方式連接于冷卻體。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)至少部分地圍繞至少一種冷卻體流動。
全文摘要
電化學(xué)能量儲存器101包括至少兩個用于將電化學(xué)能量儲存器電連接在應(yīng)用環(huán)境內(nèi)的電流收集器105、106。所述電流收集器包括被布置在電化學(xué)能量儲存器內(nèi)的第一區(qū)域103、104以及被布置在電化學(xué)能量儲存器的外部的第二區(qū)域105、106。根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)能量儲存器的特征在于所述電流收集器中的至少一個電流收集器被設(shè)計為使得液態(tài)或氣態(tài)熱輸運介質(zhì)107、108可以在第二區(qū)域105、106中流動經(jīng)過該至少一個電流收集器。
文檔編號H01M2/30GK102576851SQ201080033354
公開日2012年7月11日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月24日
發(fā)明者安德里斯·古奇, 蒂姆·謝弗 申請人:鋰電池科技有限公司