專利名稱：具有由容納濕氣的多孔材料制成的、用于將濕氣從電池殼體傳輸出去的成形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，特別是鋰離子電池，該電池帶有成形體，其由容納濕氣的多孔材料制成，用于將濕氣從電池殼體傳輸出去，以及一種帶有這種電池的機(jī)動(dòng)車(chē)。
背景技術(shù)：
在包括帶有密閉空氣體積的殼體(其承受溫度變化以及由此引起的體積變化)的儀器中，通常設(shè)有壓力平衡元件。這種壓力平衡元件可以例如構(gòu)造為微孔膜。這種膜通常具有透氣性。這種微孔膜的一個(gè)問(wèn)題在于，其在多數(shù)情況下不能透過(guò)液態(tài)的水，但是能透過(guò)水蒸氣。在空氣濕度很高的大氣中濕空氣通過(guò)微孔膜到達(dá)殼體內(nèi)部。在殼體的內(nèi)部能夠發(fā)生，·空氣中的濕氣凝結(jié)成液態(tài)的水。這種冷凝水會(huì)引起對(duì)儀器的影響，在某些情況下甚至導(dǎo)致故障。人們已經(jīng)嘗試過(guò)，通過(guò)相應(yīng)的裝置在殼體內(nèi)部截取這種冷凝水，并將其收集在殼體內(nèi)合適的不重要的位置。然而，在這種解決方案中，所收集的水保留在殼體內(nèi)部，使得隨著時(shí)間的推移可能積累大量的冷凝水。當(dāng)該儀器溫度升高時(shí)，所收集的冷凝水在某些情況下能夠部分重新蒸發(fā)并且增大了殼體內(nèi)部的空氣濕度。當(dāng)溫度又降下來(lái)時(shí)，重新具有這種風(fēng)險(xiǎn)，即水在殼體內(nèi)部重要的位置冷凝并造成損害。在DE 10 2007 011 026 Al中公開(kāi)了一種電池，該電池沒(méi)有設(shè)有構(gòu)造為微孔膜的壓力平衡部件，而是通過(guò)開(kāi)口和與之相連接的排氣管來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力平衡。在這種電池中，在殼體內(nèi)部設(shè)有冷卻器用于收集水。所收集的冷凝水通過(guò)開(kāi)口和排氣管由殼體內(nèi)部排出到周?chē)h(huán)境。這種電池結(jié)構(gòu)形式的一個(gè)問(wèn)題在于，開(kāi)口和排氣管的結(jié)構(gòu)必須設(shè)計(jì)成液體能夠通過(guò)，以便將冷凝水從冷卻器排出到周?chē)h(huán)境。由此，通過(guò)所述開(kāi)口和排氣管也可能使水到達(dá)電池的內(nèi)部，特別是當(dāng)電池在運(yùn)轉(zhuǎn)中沒(méi)有激活進(jìn)而冷卻器在運(yùn)轉(zhuǎn)中沒(méi)有激活時(shí)。因此這種電池結(jié)構(gòu)形式具有這樣一種可能，即水從電池內(nèi)部傳輸出去，但是由此也增大了容納周?chē)h(huán)境中的水的風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種電池，其帶有殼體，在該殼體內(nèi)至少布置有電池電芯和用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置，其特征在于，該電池帶有由容納濕氣的多孔材料制成的成形體，該成形體設(shè)置成，其不僅延伸到殼體內(nèi)部空間中而且也延伸到殼體的外部空間中，并且將所述殼體內(nèi)部空間與所述外部空間以導(dǎo)濕的方式連接，其中成形體的處于殼體內(nèi)部空間的部分與用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置相連接，所收集的水能該能夠從用于干燥空氣的裝置傳輸?shù)匠尚误w處。本發(fā)明基于，由容納濕氣的多孔材料制成的成形體集成地設(shè)置在電池殼體內(nèi)，使得殼體的內(nèi)部空間和外部空間連接。該成形體能夠容納來(lái)自電池殼體內(nèi)部的濕氣并借助于毛細(xì)作用力將濕氣分布在成形體的全部容積中。成形體位于殼體外部的部分能夠隨后又將濕氣排到周?chē)諝庵小８鶕?jù)本發(fā)明的電池具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，即其能夠有效地去除殼體內(nèi)部空間的濕氣，而且同時(shí)保留了能夠通過(guò)微孔膜進(jìn)行壓力平衡。根據(jù)本發(fā)明的電池包含一個(gè)或者多個(gè)電池電芯，其能夠以適當(dāng)?shù)姆绞较嗷ミB通。術(shù)語(yǔ)“電池”在此處理解為電化學(xué)的蓄能器，特別是所有常見(jiàn)的應(yīng)用蓄電池技術(shù)的蓄能器?？捎脩?yīng)用的電池或者蓄電池的類型有Pb-鉛蓄電池、NiCd-鎳鎘蓄電池、NiH2-鎳氫蓄電池、NiMH-鎳金屬氫化物蓄電池、Li-Ion-鋰離子蓄電池、LiPo-鋰聚合物蓄電池、LiFe-鋰金屬蓄電池、Li-Mn-鋰錳蓄電池、LiFeP04-鋰-磷酸鐵蓄電池、LiTi-鋰鈦蓄電池、RAM-可充電堿性錳蓄電池、Ni-Fe-鎳鐵蓄電池、Na/NiCl- 鈉-氯化鎳高溫電池、SCiB-超級(jí)充電離子電池、銀鋅蓄電池、硅蓄電池、氧化還原釩蓄電池和/或鋅溴蓄電池。可以使用的電池種類特別是鋰離子電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳-金屬氫化物電池和/或鈉/鈉氯化鎳電池。特別優(yōu)先被應(yīng)用的電池種類是鋰離子電池。根據(jù)本發(fā)明的電池既可以具有一個(gè)電芯，也可以具有由多個(gè)電芯構(gòu)成的模塊，以及可以具有包含復(fù)雜結(jié)構(gòu)的多個(gè)電芯和/或模塊。電芯、模塊、系統(tǒng)或蓄電池的類型優(yōu)選是Li-Ionen (鋰離子)或者LiPo (稱為鋰聚合物或者鋰離子聚合物)電池。下面的定義反映了使用鋰離子電芯的活性材料的實(shí)施例稱為鋰錳尖晶石的 Li2Mn2O4(LMO)、LiFePO4 (LFP)-鋰-磷酸鐵、Li4Ti5O12(LiTiO)鋰鈦。根據(jù)本發(fā)明的電池具有殼體，在該殼體內(nèi)至少布置有電池電芯和用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置。因此電池可以具有一個(gè)或者多個(gè)殼體，其分別包含一個(gè)或者多個(gè)電池電芯。電池優(yōu)選具有共同的殼體，在該殼體內(nèi)設(shè)置有電池的所有電芯、系統(tǒng)或者模塊。術(shù)語(yǔ)“殼體”在此處理解為一種裝置，該裝置具有適合用于容納一個(gè)或者多個(gè)電池電芯的內(nèi)部空間。殼體優(yōu)選向內(nèi)完全確定了所包含的電池電芯在所有方向上相對(duì)于周?chē)h(huán)境的界限，使得在殼體內(nèi)部空間中形成一個(gè)基本上封閉空間。殼體具有可關(guān)閉的入口，例如可通過(guò)蓋關(guān)閉的開(kāi)口。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的殼體不能理解為直接的電芯外罩，該外罩直接將一個(gè)電芯的電化學(xué)組成部分與周?chē)h(huán)境直接分隔開(kāi)。殼體可以優(yōu)選由一種材料加工而成或者具有一種材料，該材料包含金屬、金屬板材或陶瓷或者由其構(gòu)成。殼體可以特別優(yōu)選地由具有鋁或者由其構(gòu)成的材料加工而成。在根據(jù)本發(fā)明的電池中,在殼體內(nèi)布置有用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置。所述用于干燥的裝置用于從殼體內(nèi)部空間中的空氣去除濕氣并將其收集在殼體內(nèi)部空間中的某個(gè)位置處。通過(guò)這種方式確保了，處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的濕氣不會(huì)在電池的重要的部件或組成部分處冷凝并在那里在某些情況下導(dǎo)致?lián)p害或破壞。本發(fā)明的背景技術(shù)描述了適用的用于干燥的裝置，并被專業(yè)人士所熟知。優(yōu)選使用借助于冷凝水干燥器來(lái)干燥處于殼體內(nèi)部的空氣的裝置。用于干燥冷凝水的適合的裝置例如是冷卻器。這種冷卻器例如在DE 10 2007 011 026 Al中公開(kāi)。根據(jù)本發(fā)明的電池，其特征在于，該電池帶有由容納濕氣的多孔材料制成的成形體，該成形體設(shè)置成，其不僅延伸到殼體內(nèi)部空間中而且也延伸到殼體的外部空間中，并且由此將電池內(nèi)部空間與電池外部空間以導(dǎo)濕的方式連接。在此處,成形體的處于殼體內(nèi)部空間的部分與用于干燥位于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置連接，使得干燥空氣裝置收集的水可以傳輸?shù)匠尚误w處并且可以通過(guò)成形體從殼體內(nèi)部傳輸?shù)诫姵赝獠靠臻g。在此處,成形體優(yōu)選構(gòu)造成，使由成形體容納的水基本上分布在成形體的全部容積中。這種在成形體的全部容積中的分布例如由此這樣實(shí)現(xiàn)，即成形體借助于毛細(xì)作用力將在末端容納的水分布在成形體上。同時(shí)成形體優(yōu)選具容納濕氣的多孔材料或者由其構(gòu)成，該材料具有對(duì)于水具有毛細(xì)上升作用。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的成形體理解為一種主體，其具有的寬度、高度和長(zhǎng)度(或者深度)使得成形體不僅延伸到根據(jù)本發(fā)明的電池的殼體的內(nèi)部空間中而且延伸到其外部空間中，但不限于此。在此處，膜不能理解為根據(jù)本發(fā)明意義中的成形體。為了基本上通過(guò)毛細(xì)效應(yīng)在成形體的整個(gè)長(zhǎng)度上從位于殼體內(nèi)部空間的末端到成形體位于殼體外部區(qū)域的末端進(jìn)行水的傳輸，成形體可以具有容納濕氣的多孔材料或者由其構(gòu)成，其具有毛細(xì)管，該毛細(xì)管優(yōu)選具有預(yù)先確定的平均半徑。根據(jù)本發(fā)明的電池特別是可以具有成形體，該成形體具有容納濕氣的多孔材料或者由多孔材料構(gòu)成，其毛細(xì)管具有這樣的平均半徑，使水能夠借助毛細(xì)上升作用從成形體位于殼體內(nèi)部的末端傳輸和到成形體位于殼體外部的末端。成形體由容納濕氣的多孔材料構(gòu)成。優(yōu)選包括適合的容納濕氣的多孔材料或者材 料復(fù)合體(復(fù)合材料)，其包含纖維材料、木材、白堊、紙張、聚合物或聚合物混合物、玻璃和/或泡沫，或者由其構(gòu)成。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的電池在成形體位于殼體外部的末端具有適于通過(guò)成形體將濕氣從殼體內(nèi)部輸送到外部空間的措施。例如成形體在位于殼體外部的一側(cè)具有適于將濕氣從成形體中排出的裝置。通過(guò)該裝置僅僅設(shè)置在成形體位于殼體外部的末端，有利地從成形體中排出在該末端處包含的濕氣。因此在成形體的容積中產(chǎn)生吸入作用，這會(huì)導(dǎo)致,將濕氣從成形體的位于殼體內(nèi)部的末端定向地傳輸?shù)匠尚误w的位于殼體外部的末端。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，用于排出濕氣的裝置構(gòu)造為加熱元件，該加熱元件適于通過(guò)溫度的改變將成形體位于殼體外部的部分排出濕氣。用于去除成形體中濕氣的裝置可以通過(guò)觸發(fā)來(lái)運(yùn)行或者可以在電池的充電過(guò)程期間被激活。這是特別有利的，因?yàn)橛纱四軌蚴乖撗b置的運(yùn)行不直接與根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的電池的充電狀態(tài)有關(guān)。成形體基本上是用于從根據(jù)本發(fā)明的電池殼體內(nèi)部向外被動(dòng)地傳輸濕氣，特別是水或者冷凝水的裝置，并且將濕氣排出到周?chē)h(huán)境。原則上這種傳輸朝著濕度降低的方向進(jìn)行，因此在相應(yīng)的情況下也可以反方向朝著殼體內(nèi)部進(jìn)行。但是這在正常條件下基本上不可能發(fā)生，因?yàn)槌尚误w的位于殼體內(nèi)部的末端與用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置收集的水直接接觸，使得在此處末端處水的濃度通常總是高于在成形體的位于殼體外部的末端處的水的濃度。但是可考慮這種情況，其中成形體位于殼體外部的末端可能與液態(tài)水接觸并存在可能由此使得濃度的降低逆向的風(fēng)險(xiǎn)。為了應(yīng)對(duì)這種風(fēng)險(xiǎn)，根據(jù)本發(fā)明的電池在殼體外側(cè)具有這樣的措施，該措施會(huì)導(dǎo)致，保護(hù)成形體位于殼體外部的部分避免與液態(tài)水直接接觸，同時(shí)保證了成形體與環(huán)境空氣之間的水蒸氣的交換。這種避免直接與液態(tài)水直接接觸的保護(hù)例如可以通過(guò)機(jī)械的蓋來(lái)實(shí)現(xiàn)。成形體位于殼體外部的部分例如可以通過(guò)微孔膜與環(huán)境空氣相接觸。這種微孔膜的特征在于，其基本上對(duì)液態(tài)水不可滲透，但是能滲透水蒸氣。適合的微孔膜例如可以包含聚四氟乙烯或者由其構(gòu)成。本發(fā)明還涉及一種包含根據(jù)本發(fā)明的電池的機(jī)動(dòng)車(chē)。術(shù)語(yǔ)“機(jī)動(dòng)車(chē)”可以理解為所有可以驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛，該車(chē)輛具有電化學(xué)蓄能器，其與機(jī)動(dòng)車(chē)的驅(qū)動(dòng)不相關(guān)。術(shù)語(yǔ)“機(jī)動(dòng)車(chē)”特別是包含混合電動(dòng)車(chē)輛(HEV)，插電式混合動(dòng)力車(chē)輛(PHEV)，純電動(dòng)車(chē)輛(EV)，燃料電池汽車(chē)，以及所有用電化學(xué)蓄能器提供電能和/或至少部分提供給傳動(dòng)系的車(chē)輛。


借助于下面的圖例和相關(guān)的闡述進(jìn)一步的說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。附圖示出了 圖I為根據(jù)本發(fā)明的電池的第一實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的電池的實(shí)施方式的示意圖。根據(jù)本發(fā)明的電池I包含殼體2，該殼體包圍殼體內(nèi)部空間3，從而在殼體內(nèi)部空間3中形成基本上封閉的空氣腔室。在殼體內(nèi)部空間3中布置有一個(gè)或者多個(gè)電池電芯4和用于干燥處于殼體內(nèi)部空間3中的空 氣的裝置5。裝置5在此處可以特別地構(gòu)造為冷卻器。此外，電池I具有成形體7，該成形體由容納濕氣的多孔材料構(gòu)成。成形體7這樣布置，即，成形體7既延伸到殼體內(nèi)部空間3中，又延伸到殼體2的外部空間中。由此，成形體7將殼體內(nèi)部空間3的氣氛和殼體2的外部空間的氣氛以通過(guò)成形體7實(shí)現(xiàn)在兩個(gè)氣氛之間的液體傳輸?shù)姆绞胶头椒ㄟB接。成形體7定位在殼體2中并且與裝置5相連接，使得收集的水6可以從裝置5輸送到成形體7的位于殼體內(nèi)部空間3中的部分。為了盡可能有效地將收集的水6從殼體內(nèi)部空間3經(jīng)過(guò)成形體7傳輸?shù)綒んw2的外部空間中，在成形體7位于殼體2外部的部分上設(shè)有加熱部件8。加熱部件8在此處用作從成形體7排出濕氣的裝置。為了避免成形體7位于殼體2外部的部分與液態(tài)水直接接觸，根據(jù)本發(fā)明的電池具有機(jī)械的蓋9，在該蓋中嵌入微孔膜10。微孔膜10和機(jī)械的蓋9在此處實(shí)施成使液態(tài)水無(wú)法通過(guò)。微孔膜10的特征還在于，雖然液態(tài)水無(wú)法通過(guò)，但是水蒸氣能夠滲透，因此由成形體7位于殼體2外部的部分排出的水可通過(guò)微孔膜10排出到電池I的周?chē)h(huán)境。
權(quán)利要求
1.一種電池,具有殼體,在該殼體內(nèi)布置有至少一個(gè)電池電芯和一個(gè)用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置，其特征在于，所述電池(I)具有由容納濕氣的多孔材料制成的成形體(7)，該成形體設(shè)置成不僅延伸到殼體內(nèi)部空間(3)中也延伸到殼體(2)的外部空間中并將所述將殼體內(nèi)部空間與所述外部空間以導(dǎo)濕的方式連接,其中,所述成形體(X)的處于所述殼體內(nèi)部空間(3)中的部分與所述用于干燥處于殼體內(nèi)部空間(3)中的空氣的裝置(5)連接，使得收集的水(6)能夠從所述用于干燥空氣的裝置(5)傳輸?shù)剿龀尚误w(7)處。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電池，其中所述成形體(7)構(gòu)造成，使所容納的水(6)能夠分布在所述成形體(7)的整個(gè)容積內(nèi)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電池，其中所述容納濕氣的多孔材料具有對(duì)水(6)的毛細(xì)上升作用。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電池，其中由容納濕氣的多孔材料制成的所述成形體(7)具有毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的平均半徑使水能夠借助毛細(xì)上升作用從所述成形體(7)的位于殼體內(nèi)部的末端傳輸?shù)剿龀尚误w(X)的位于殼體(2)外部的末端。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電池,其中容納濕氣的多孔材料包含纖維材料、木材、白堊、紙張、聚合物、玻璃和/或泡沫或者由其構(gòu)成。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電池，其中所述用于干燥位于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置(5)包含用于干燥冷凝水的裝置(5)或者由其構(gòu)成，特別是冷卻器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電池，其中所述成形體(7)在所述殼體(2)的外側(cè)具有用于將濕氣從所述成形體(7)排出的裝置(5)，特別是加熱元件(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池，其中所述電池(I)構(gòu)造成使用于將濕氣從所述成形體(7)排出的裝置(5)能夠通過(guò)觸發(fā)來(lái)運(yùn)行或者在所述電池⑴的充電過(guò)程期間被激活。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的電池，其中所述成形體(7)設(shè)置成，保護(hù)所述成形體(7)的位于所述殼體(2)外部的部分避免與液態(tài)水直接接觸，同時(shí)保證了所述成形體(7)與環(huán)境空氣之間的水蒸氣的交換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池，其中所述成形體(7)的位于殼體⑵外部的部分通過(guò)微孔膜(10)與所述環(huán)境空氣接觸，優(yōu)選通過(guò)包含聚四氟乙烯或者由其構(gòu)成的膜。
11.一種機(jī)動(dòng)車(chē)，包含根據(jù)權(quán)利要求I至10之一所述的電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池，該電池帶有殼體，在該殼體內(nèi)布置有至少一個(gè)電池電芯和一個(gè)用于干燥處于殼體內(nèi)部空間中的空氣的裝置。根據(jù)本發(fā)明的電池的特征在于，電池(1)具有由容納濕氣的多孔材料構(gòu)成的成形體(7)，該成形體設(shè)置成不僅延伸到殼體內(nèi)部空間(3)中也延伸到殼體(2)的外部空間中并將所述殼體內(nèi)部空間與所述外部空間以導(dǎo)濕的方式連接。成形體(7)的處于殼體內(nèi)部空間(3)中的部分與用于干燥處于殼體內(nèi)部空間(3)中的空氣的裝置(5)連接，使得收集的水(6)能夠從用于干燥空氣的裝置(5)傳輸?shù)匠尚误w(7)處。
文檔編號(hào)H01M2/10GK102947970SQ201180030570
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者M·格萊斯, U·齊默爾曼 申請(qǐng)人:Sb鋰摩托有限公司, Sb鋰摩托德國(guó)有限公司