專(zhuān)利名稱(chēng)：用于容納扁平的電化學(xué)單元的殼體的制作方法
用于容納扁平的電化學(xué)單元的殼體描述本發(fā)明涉及:一種用于容納至少一個(gè)具有至少局部地在其邊緣延伸的密封封邊的扁平的電化學(xué)單元的殼體；在此類(lèi)殼體中的多個(gè)單元的構(gòu)造(Anordnung);以及，一種用于制造此類(lèi)殼體或構(gòu)造的方法。電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，在下面還被描述為電化學(xué)單元或伽伐尼單元，通常以扁平的可堆疊的單元的形式制造，通過(guò)組裝多個(gè)此類(lèi)單元可制造用于不同應(yīng)用的所謂的電池組。為了將單元機(jī)械固定在此類(lèi)單元的堆構(gòu)造中，例如在DE102009005124A1中提出的此類(lèi)單元的構(gòu)造，在該構(gòu)造中將單元保持在一框架中，所述框架設(shè)有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)元件，借此將這些單元組裝為由多個(gè)單元組成的機(jī)械穩(wěn)定的集合體。本發(fā)明基于的目的是，給出用于機(jī)械固定或包封扁平的電化學(xué)單元的技術(shù)指導(dǎo)，盡可能避免或克服已知的解決辦法的缺點(diǎn)和限制。該目的將通過(guò)如權(quán)利要求1所述的、用于容納至少一個(gè)具有至少局部地在其邊緣延伸的密封封邊的扁平的電化學(xué)單元的殼體，通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求9所述的多個(gè)此類(lèi)單元的構(gòu)造和通過(guò)如權(quán)利要求12所述的用于制造該殼體或構(gòu)造的方法來(lái)解決。從屬權(quán)利要求與本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案有關(guān)。根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于容納至少一個(gè)具有至少局部地在其邊緣延伸的密封封邊的扁平的電化學(xué)單元的殼體，其中該殼體具有兩個(gè)大體上相互平行設(shè)置的殼體側(cè)壁，這些側(cè)壁在其內(nèi)表面中具有用于每個(gè)要容納的單元的一對(duì)相對(duì)的凹口，其被配置為用于分別容納單元的至少一個(gè)密封封邊。在本發(fā)明的范疇中，殼體因此被理解為適合用于使得電化學(xué)單元或由多個(gè)電化學(xué)單元組成的集合體屏蔽來(lái)自外部環(huán)境的不希望的或有干擾的影響，和/或保護(hù)該電化學(xué)單元或由多個(gè)電化學(xué)單元組成的集合體的周邊環(huán)境免受由于此類(lèi)單元的操作而帶來(lái)的不希望的影響的每種設(shè)備。優(yōu)選的是，此類(lèi)殼體因此阻止或妨礙殼體內(nèi)部和周邊環(huán)境之間的不希望的物質(zhì)傳輸或物質(zhì)交換或能量交換。在本文中，電化學(xué)單元應(yīng)被理解為電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，即能夠以化學(xué)的形式存儲(chǔ)能量，以電的形式將能量輸出到用電器，并優(yōu)選為以電的形式從充電設(shè)備吸收能量的設(shè)備。關(guān)于此類(lèi)電化學(xué)能量存儲(chǔ)器的重要的例子是伽伐尼單元或燃料單元。在本文中，扁平的電化學(xué)單元應(yīng)被理解為一種其外形通過(guò)兩個(gè)大體上平行的面來(lái)表示其特征的電化學(xué)單元，這些面彼此之間的垂直距離比這些單元平行于這些面所測(cè)量的平均長(zhǎng)度要短。在這些面之間設(shè)置了通常由包封物或單元?dú)んw所包圍的、單元的電化學(xué)活性組件。這些單元通常由多層的箔包封物所包圍，其在單元包封物的邊緣具有密封封邊，密封封邊通過(guò)箔包封物牢固的連接或閉合在該密封封邊的區(qū)域內(nèi)形成。該類(lèi)型的單元通常還被描述為袋狀單元或咖啡袋單元。為容納各單元的至少一個(gè)密封封邊而設(shè)置的一對(duì)相對(duì)的凹口的設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)有關(guān)適于以上目的凹口的形狀、尺寸和設(shè)置。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案，提出一種殼體，其中設(shè)置有至少一個(gè)設(shè)在兩個(gè)殼體側(cè)壁之間的殼體壁，該殼體壁具有在其內(nèi)表面中的用于每個(gè)要容納的單元的凹口，所述凹口被形成為用于容納至少一個(gè)單元的至少一個(gè)密封封邊。在兩個(gè)殼體側(cè)壁之間設(shè)置的此類(lèi)殼體壁，優(yōu)選地形成殼體的底和/或殼體的蓋。在本發(fā)明的其它實(shí)施方案中，在兩個(gè)殼體側(cè)壁之間設(shè)置的另外一個(gè)殼體壁還稱(chēng)為殼體間壁，其將安裝在殼體中的電化學(xué)單元彼此分成多個(gè)層。本發(fā)明優(yōu)選的另外一個(gè)實(shí)施方案提出至少一個(gè)被設(shè)置在兩個(gè)凹口之間的殼體間壁，其優(yōu)選地設(shè)置在兩個(gè)相鄰的電化學(xué)單元之間。該類(lèi)型的殼體間壁優(yōu)選地用于將相鄰的電化學(xué)單元彼此熱分離和/或機(jī)械分離，以便盡可能避免或阻止在相鄰的電化學(xué)單元之間的不希望的交換作用。根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，殼體壁，殼體間壁或殼體側(cè)壁中的至少一個(gè)至少部分地由可壓縮的材料，特別優(yōu)選由彈性的材料所制成。此處，特別優(yōu)選的是一種泡沫物質(zhì)構(gòu)成的材料，優(yōu)選為由聚乙烯泡沫合成材料構(gòu)成的材料。這些材料特別適合于吸收機(jī)械振動(dòng)、沖擊和其它潛在的有害影響，并且減少或消除其對(duì)于設(shè)置在殼體中的電化學(xué)單元的作用。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，提出將殼體形成為包圍整個(gè)單元主體的外殼，優(yōu)選為形成在電池模塊平面上，其中強(qiáng)制應(yīng)用(anwendungsobligatorisch)的振動(dòng)或熱負(fù)載被隔離，或至少被部分吸收。特別優(yōu)選的是，在材料方面將殼體塊或具有袋狀物的殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁設(shè)計(jì)成，使得對(duì)于不斷老化的單元還能夠通過(guò)材料的部分彈性在單元的壽命周期內(nèi)維持對(duì)于單元的工作而言最優(yōu)的壓力。其中由所謂的例如3/10的單元呼吸例或通過(guò)老化的厚度增加，可以保持最優(yōu)的壓力，其中特別是包含由Separion制成的分隔物的單元的壽命，老化的過(guò)程和因此的單元的壽命可被有利地影響。其可優(yōu)選為在老化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)通過(guò)單元壁對(duì)設(shè)有袋狀物的殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁上的柔性的壓力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)前后一致的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。根據(jù)另外一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，優(yōu)選地借助多層復(fù)合物質(zhì)，殼體或殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁借助混合物質(zhì)或借助纖維復(fù)合物質(zhì)或借助類(lèi)似的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料對(duì)外保護(hù)不會(huì)受到不希望的影響。優(yōu)選的是，使用具有良好導(dǎo)熱性的材料。通過(guò)適當(dāng)選擇此處應(yīng)用的纖維復(fù)合物質(zhì)，可實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，并確保沒(méi)有顆?；驖B入物體被引入單元連接物上或單元連接物中，以導(dǎo)致短路或損傷。優(yōu)選的是，對(duì)于纖維復(fù)合物質(zhì)，彈性體被用作基本物質(zhì)或基質(zhì)物質(zhì)。優(yōu)選地，在該材料中的增強(qiáng)纖維被定向?yàn)槎嘞虻?優(yōu)選為有針對(duì)性地)定向，或單向地定向。通過(guò)增強(qiáng)纖維的多向定向，優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)提高殼體的壁的部件強(qiáng)度，并因此提高電池殼體的安全性。通過(guò)至少局部地實(shí)現(xiàn)，例如增強(qiáng)纖維的單向定向?qū)?yōu)選地影響殼體、殼體間壁或殼體側(cè)壁的變形。優(yōu)選的是將因此實(shí)現(xiàn)殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁的定向的、局部不同的變形。通過(guò)殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁的此類(lèi)定向的變形，將特別實(shí)現(xiàn)在圍繞電池單元的、現(xiàn)有的空腔或凹部中的延伸。通過(guò)該定向的變形將優(yōu)選地避免與例如框架部分或另外一個(gè)電池殼體的、圍繞電池殼體的對(duì)象的不受控的接觸，并因此提高電池殼體的安全性。用于根據(jù)本發(fā)明的側(cè)壁的復(fù)合纖維物質(zhì)的增強(qiáng)纖維優(yōu)選地由合成材料制成。其優(yōu)選地具有與基本材料不同的伸長(zhǎng)率。優(yōu)選地，這些纖維由尼龍或芳族聚酰胺構(gòu)成的增強(qiáng)纖維構(gòu)成。優(yōu)選地，增強(qiáng)纖維也可以由從不同于合成材料的其它物質(zhì)組中選出的材料所組成，因此，其例如可以是玻璃纖維、金屬纖維、陶瓷纖維或碳纖維。優(yōu)選地，增強(qiáng)纖維具有從I μ m至1000 μ m的厚度,優(yōu)選為從10 μ m至100 μ m的厚度,更優(yōu)選為從20 μ m到40 μ m的厚度。增強(qiáng)纖維的伸長(zhǎng)率使其優(yōu)選地受到其幾何形狀，例如正交于主應(yīng)力方向的橫截面的影響，或優(yōu)選地受到其彈性模量的影響。通過(guò)增強(qiáng)纖維和基礎(chǔ)物質(zhì)的不同的伸長(zhǎng)率，影響到側(cè)壁的變形率，并提高電池殼體的安全性。優(yōu)選地，側(cè)壁至少部分地由具有100%到1000%的斷裂伸長(zhǎng)率的合成材料(如聚烯烴)，由具有50%到500%的斷裂伸長(zhǎng)率的合成材料(如聚酰胺)或由具有5%至80%的斷裂伸長(zhǎng)率的合成材料(如合成材料聚碳酸酯)構(gòu)成。優(yōu)選地，側(cè)壁至少部分地由選自聚乙烯-丙烯-二烯-二烯橡膠(EPDM)的組的合成材料所組成。優(yōu)選地,這樣的合成材料不通過(guò)電化學(xué)能量存儲(chǔ)器的成分或者該成分的反應(yīng)產(chǎn)物化學(xué)侵入并被其腐蝕。優(yōu)選地通過(guò)涂覆或通過(guò)保護(hù)設(shè)備來(lái)防止反應(yīng)性的成分與該側(cè)壁接觸。優(yōu)選地通過(guò)為側(cè)壁適當(dāng)?shù)剡x擇合成材料來(lái)防止從電池殼體泄露反應(yīng)性的物質(zhì)，由此提高了安全性。對(duì)于纖維復(fù)合物質(zhì)而言，優(yōu)選地通過(guò)高含量的導(dǎo)熱纖維實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱性，所述導(dǎo)熱纖維優(yōu)選地由具有上述的導(dǎo)熱性的材料組成。優(yōu)選地，纖維復(fù)合物質(zhì)具有30%到95%的體積百分比，優(yōu)選為40 %到80 %的體積百分比，并特別優(yōu)選為50 %到65 %的體積百分的纖維部分。優(yōu)選地，物質(zhì)具有高的熱導(dǎo)率，優(yōu)選為在20°C時(shí)具有從40至1000W/(K*m)的導(dǎo)熱性，優(yōu)選為100至400W/(K*m)的導(dǎo)熱性，并且更優(yōu)選為約220W/(K*m)的導(dǎo)熱性。優(yōu)選地，該物質(zhì)具有鋁質(zhì)的主要組成部分，其它的組成部分可優(yōu)選為錳、鎂、銅、硅、鎳、鋅和鈹。在本發(fā)明的范疇中，混合物質(zhì)被理解為局部地由合成材料，優(yōu)選地由纖維增強(qiáng)合成材料，優(yōu)選為至少局部地由金屬物質(zhì)組成的物質(zhì)。在混合物質(zhì)由金屬制成的區(qū)域中，其優(yōu)選地具有良好的導(dǎo)熱性，在物質(zhì)由纖維增強(qiáng)合成材料制成的區(qū)域中，其優(yōu)選地具有良好的絕熱性。在20°C時(shí)導(dǎo)熱率優(yōu)選地小于0.5ff/ (K*m)，優(yōu)選地小于0.2ff/ (K*m)，并且特別優(yōu)選地小于0.lW/(K*m)。由于良好的導(dǎo)熱性，并在混合物質(zhì)的情況下還由于電池殼體的良好的絕緣性，可使能量存儲(chǔ)器的溫度平衡(Temperaturhaushalt)容易受影響，并因此提高操作可靠性。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的殼體和根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造具有單元壓力分布層。特別地，單元壓力分布層用于使力或壓強(qiáng)平面地分布，所述力或壓強(qiáng)由異物施加到單元壓力分布層上。特別地，單元壓力分布層將電池單元與異物分隔開(kāi)。優(yōu)選地，單元壓力分布層具有選自下列組的物質(zhì)的至少一種材料，其包括:含鐵的合金，鋼，輕金屬(如鋁、鈦或鎂)，特別是交聯(lián)的合成材料，具有填充物質(zhì)和/或織物/疊織物(特別是具有碳、玻璃和/或芳族聚酰胺纖維)的合成材料。優(yōu)選地，壓力分布層具有蜂窩結(jié)構(gòu)，特別是具有芳族聚酰胺纖維和/或金屬箔，其中，特別優(yōu)選的是，蜂窩的長(zhǎng)軸被設(shè)在發(fā)生作用的異物的方向上。優(yōu)選地，蜂窩在長(zhǎng)度方向上通過(guò)覆蓋層封閉。優(yōu)選地，單元壓力分布層具有肋狀物或板條，其特別優(yōu)選為在預(yù)期的異物的方向上延伸。單元壓力分布層優(yōu)選地被僅設(shè)在殼體或構(gòu)造的預(yù)定區(qū)域內(nèi)，特別優(yōu)選的是在預(yù)期可能由具有特別小的端面的異物造成危害的區(qū)域內(nèi)。優(yōu)選地，單元壓力分布層形成為至少局部導(dǎo)電，特別是借助金屬涂層和/或金屬絲導(dǎo)電。優(yōu)選地，殼體至少局部具有由下面的組選出的物質(zhì)，其包括:含鐵的合金，鋼，輕金屬(如鋁、鈦或鎂)，合成材料(比如特別是PP、PA和PE，其特別是交聯(lián)的)，以及特別是通過(guò)填充物質(zhì)和/或織物/疊織物(特別是通過(guò)玻璃和/或芳族聚酰胺纖維)被硬化的合成材料。優(yōu)選地，殼體至少部分地具有蜂窩結(jié)構(gòu)，特別優(yōu)選具有芳族聚酰胺纖維和/或具有金屬箔，其中特別優(yōu)選的是，蜂窩的長(zhǎng)軸被設(shè)在發(fā)生作用的異物的方向上。根據(jù)本發(fā)明另外一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案，提出，殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁的材料配有阻燃的添加物或滅火劑或滅火劑添加物，以在單元發(fā)生火災(zāi)時(shí)在盡可能接近火源的位置實(shí)現(xiàn)滅火的效果，并優(yōu)選為還可以實(shí)現(xiàn)沒(méi)有來(lái)自外部的作用。在本文中，火災(zāi)可以理解為在其中能量存儲(chǔ)器或能量存儲(chǔ)器的一部分或其周邊環(huán)境在不希望出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)中改變或分解的任何過(guò)程?；鹪谶@個(gè)意義上，特別是能量存儲(chǔ)器的部件或組件或其周邊環(huán)境的放熱化學(xué)反應(yīng)，這些放熱化學(xué)反應(yīng)通常導(dǎo)致能量存儲(chǔ)器或其組件的過(guò)熱。在本文中，滅火劑應(yīng)該被理解為具有滅火效果的，即優(yōu)選為具有抑制火災(zāi)的作用和/或防止或妨礙發(fā)生火災(zāi)的作用的物質(zhì)或混合物質(zhì)。滅火效果在本發(fā)明中應(yīng)優(yōu)選地理解為抵消火災(zāi)的效果，即可以防止或減輕火災(zāi)的出現(xiàn)或發(fā)生的效果。溶劑或其優(yōu)選的成分的重要的例子是使化學(xué)反應(yīng)物(沒(méi)有該反應(yīng)物則火災(zāi)不能持續(xù))遠(yuǎn)離火源的物質(zhì)，或抑制(開(kāi)始或維持火所必需的)化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。滅火劑優(yōu)選通過(guò)具有滅火劑或載體物質(zhì)的溶劑添加劑或阻燃添加劑的混合物來(lái)制造。作為阻燃添加劑，關(guān)于本發(fā)明優(yōu)選地考慮使用所謂的D滅火粉(也為:金屬火粉(Metallbrandpulver)、金屬滅火粉、M粉)或所謂的ABC滅火粉，以及優(yōu)選地考慮使用大多由被最精細(xì)地研磨的磷酸銨和硫酸銨組成的滅火劑添加劑或阻燃添加劑。在本文中優(yōu)選的D-滅火粉最好主要由被最精細(xì)地研磨的堿金屬氯化物(通常是氯化鈉)組成。這些材料的特殊特征是其高活性和熱穩(wěn)定性。優(yōu)選的是，關(guān)于溶劑添加劑或阻燃添加劑在本發(fā)明的含義內(nèi)是所謂的凝膠形成齊IJ，其結(jié)合其它材料、溶劑或載體物質(zhì)(如優(yōu)選為水)優(yōu)選形成粘稠的且優(yōu)選為粘性的凝膠或粘彈性的流體，其特點(diǎn)優(yōu)選為在燃燒的物體和其表面上有高粘稠度。凝膠形成劑優(yōu)選地例如用于溶劑添加劑，其優(yōu)選為基于所謂的超級(jí)吸收劑，以及其優(yōu)選為保持為粉末或固體物質(zhì)，或者也保持為乳液(Emulsionen)。超級(jí)吸收劑通?？晌斩啾队谄渥陨碇亓炕蝮w積的水或其它載體物質(zhì)。水基凝膠是通過(guò)將相應(yīng)的超級(jí)吸收劑與水混合而形成，其相比常規(guī)的泡沫覆蓋物(Schaumt印pich)(其形成了氣密隔離層)具有的優(yōu)勢(shì)為，其比常規(guī)的泡沫覆蓋物保持水分的時(shí)間更長(zhǎng)，并將明顯更少的水分釋放到可燃材料中。關(guān)于本發(fā)明的描述，粘彈性的流體應(yīng)理解為具有粘彈特性的流體。(理想的)流體被理解為是對(duì)于任意遲緩的剪切(幾乎)沒(méi)有抵抗度的物質(zhì)。可壓縮的流體(氣體)和不可壓縮的流體(液體)是有區(qū)別的。上位概念“流體”被使用，這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)物理定律(近似)同樣地適用于氣體和液體，并且其許多特性只是定量地彼此區(qū)分，但不是在根本上定性地彼此區(qū)分。真實(shí)的流體可以根據(jù)其性質(zhì)按“牛頓流體”和其所描述的流體力學(xué)，以及“非牛頓流體”和其所描述的流動(dòng)學(xué)加以劃分。此處，區(qū)別由介質(zhì)的流動(dòng)性質(zhì)來(lái)確定，所述流動(dòng)性質(zhì)通過(guò)推動(dòng)應(yīng)力(Schubspannung)或剪切應(yīng)力(Scherspannung)和形變速率(Verzerrungsgeschwindigkeit)或剪切速率(Schergeschwindigkeit)之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)描述。例如聚合物熔體的流體或例如合成材料的固體的與時(shí)間、溫度、和/或頻率相關(guān)的彈性被描述為粘彈性。粘彈性的特征在于部分彈性，部分粘性的性質(zhì)。該材料在移除外部作用力后不完全恢復(fù)到其原始狀態(tài)；剩余能量以流動(dòng)過(guò)程的形式被耗散。關(guān)于本發(fā)明的描述，凝膠應(yīng)被理解為精細(xì)分散的系統(tǒng)，包括至少一個(gè)通常為固體的第一相，和至少一個(gè)通常為流體的第二相。凝膠通常表現(xiàn)為膠體(Kolloid)。其中，固體的相形成海綿狀的三維網(wǎng)絡(luò)，其孔通過(guò)液體或者通過(guò)氣體填充。其中，兩個(gè)相通常被完全穿過(guò)(durchdringen)。精細(xì)地分布在其它介質(zhì)(固體物質(zhì)、氣體或液體)，即在分散介質(zhì)中的顆粒或液滴被描述為膠體。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑添加劑是固體物質(zhì)或可彈性形變的材料，或被包含在這樣的材料中。術(shù)語(yǔ)固體物質(zhì)在此還包括由粉末或泡沫物質(zhì)，優(yōu)選為由可彈性形變的泡沫物質(zhì)壓縮而成的集合體。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑的添加劑被設(shè)置為每?jī)蓚€(gè)相鄰的電化學(xué)單元之間或電化學(xué)單元和殼體壁之間的間隔件或邊緣保護(hù)板。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑添加劑能吸收或包含多倍于其體積的水。此處特別優(yōu)選的是基于凝膠形成劑的滅火劑，優(yōu)選為包含基于所謂的超級(jí)吸收劑的滅火劑添加劑的滅火劑。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑添加劑包含至少一種聚合物，優(yōu)選為共聚物，特別優(yōu)選為丙烯酰胺共聚物，或丙烯酸鈉共聚物。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑添加劑含有至少一種脂肪酸酯。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑添加劑包含至少一種表面活性劑(Tensid)。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑或滅火劑添加劑包含至少一種混合物或水的乳液和至少一種脂肪羧酸酯，至少一種聚合物，優(yōu)選為共聚物，特別優(yōu)選為丙烯酰胺共聚物，或鈉-丙烯酸酯共聚物。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中滅火劑包含由約28%的至少一種聚合物，約6%的至少一種表面活性劑，約23%的至少一種酯油，和約43%的水構(gòu)成的混合物或乳液。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，提出了一種電化學(xué)能量存儲(chǔ)器，其中應(yīng)用了與水結(jié)合的滅火劑添加劑，并且包含了由約50%的至少一種聚合物，約10%的至少一種表面活性劑，和約40%的至少一種酯油構(gòu)成的混合物或乳液。根據(jù)本發(fā)明的其它的優(yōu)選實(shí)施方案，載體物質(zhì)是一種冷卻劑，其中滅火劑添加劑可以通過(guò)載體物質(zhì)與滅火劑相混合，并且其中所述冷卻劑在能量存儲(chǔ)器正常工作期間封閉的冷卻劑回路中流動(dòng)，所述冷卻劑回路被設(shè)計(jì)為，在起火情況下，冷卻劑可以在特定位置從封閉的冷卻劑回路排出，并在這些位置上發(fā)揮滅火效果。以這種方式，可實(shí)現(xiàn)在遇到起火的位置發(fā)揮滅火效果，同時(shí)可保持冷卻劑的效果。在本發(fā)明框架內(nèi)，冷卻劑應(yīng)被理解為是指可流動(dòng)的材料，優(yōu)選為氣態(tài)的或液體的熱傳輸介質(zhì)，其能夠從周邊環(huán)境吸收熱量，該熱量通過(guò)流動(dòng)被傳輸，并且該熱量還可被釋放到其周邊環(huán)境，且由于其物理性質(zhì)使得其適合于將熱量經(jīng)由氣體動(dòng)力學(xué)或流體動(dòng)力學(xué)，特別是經(jīng)由對(duì)流流動(dòng)，通過(guò)熱傳導(dǎo)和/或熱傳輸在熱傳輸介質(zhì)中傳輸熱量。對(duì)于通常在應(yīng)用熱傳輸介質(zhì)的技術(shù)中重要的例子是例如空氣或水或其它可用的冷卻劑。根據(jù)其應(yīng)用的背景，其它氣體或液體也是可用的，如化學(xué)惰性的(弱反應(yīng)性)的氣體或液體，例如具有高的熱容量和/或熱導(dǎo)率的惰性氣體或液化的惰性氣體或物質(zhì)。在本文中，關(guān)于可流動(dòng)的材料應(yīng)該被理解為通過(guò)其可以形成空氣動(dòng)力學(xué)或流體動(dòng)力學(xué)的意義上的流動(dòng)，或者通過(guò)其可以保持這樣的流動(dòng)的任何材料。關(guān)于這樣的材料的例子特別為氣體和液體。然而在這個(gè)意義上，在由液體或氣體和精細(xì)分布的固體構(gòu)成的混合物，即所謂的氣溶膠中，或在膠體溶液中，也可以保持或形成流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的特別優(yōu)選的設(shè)備包括用于當(dāng)在起火情況下冷卻劑在某些位置上從冷卻劑回路被排出時(shí)穩(wěn)定冷卻劑壓力的設(shè)備。當(dāng)冷卻劑由某些位置由冷卻劑回路排出時(shí)，本發(fā)明的實(shí)施方案可以盡可能地或完全地保持冷卻劑的壓力，并因此關(guān)連冷卻作用，以便在這些位置發(fā)揮滅火效果。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，冷卻劑在某些位置上的排出優(yōu)選為通過(guò)具有優(yōu)選為機(jī)械的或傳感的觸發(fā)機(jī)制的閥門(mén)來(lái)作用。因此可能的是，滅火劑在發(fā)生火災(zāi)的情況下，針對(duì)連續(xù)的單元施用，并因此防止所謂的級(jí)聯(lián)效應(yīng)。還優(yōu)選的是本發(fā)明的實(shí)施例，其中使用水作為冷卻劑，并且其中這種冷卻劑通過(guò)在能量存儲(chǔ)器正常工作期間封閉的冷卻回路流動(dòng)，所述冷卻回路被設(shè)計(jì)為，在發(fā)生火災(zāi)的情況下可在確定的位置處將水從封閉的冷卻劑回路排出，并且在從冷卻劑回路排出時(shí)與滅火劑添加劑混合，從而形成凝膠或粘彈性流體。其中，特別優(yōu)選的是，使用由至少一種聚合物、至少一種表面活性劑和至少一種酯油所構(gòu)成的混合物組成的滅火劑添加劑。此外特別優(yōu)選的是，添加劑由約50%的至少一種聚合物、約10%的至少一種表面活性劑，及約40%的至少一種酯油所構(gòu)成的混合物組成。在確定該混合物的比例時(shí)，最好要注意的是，冷卻混合物和滅火混合物或者添加劑的有利效果是基于冷卻和滅火混合物的粘彈性，以及其與水結(jié)合的能力。因此，可提高冷卻劑即使在光滑表面上的粘合力。液體不會(huì)未經(jīng)使用就流走。特別是當(dāng)由聚合物、酯油、表面活性劑和水混合時(shí)，混合物比例的適當(dāng)確定在動(dòng)能的影響下導(dǎo)致了粘度比在靜止期間顯著地減少。因此，具有低粘度的該類(lèi)混合物通過(guò)冷卻劑回路流動(dòng)，而同時(shí)在起火位置由冷卻劑回路排出時(shí)具有高粘度。該混合物的流動(dòng)性因此主要取決于流速。通過(guò)在凝膠結(jié)構(gòu)中的流體的化學(xué)-物理連接，液體的蒸發(fā)速率在相對(duì)高的溫度下顯著降低。因此，也能夠顯著減少液體的消耗。在起火位置，以凝膠結(jié)構(gòu)連接的流體可通過(guò)相對(duì)較高的層厚度和減少的連接速度發(fā)揮提高的冷卻效果。這種效果在撲滅具有非常高的溫度的起火時(shí)具有很重要的意義。在一些優(yōu)選的實(shí)施方案中，滅火劑添加劑優(yōu)選的形式是由相對(duì)于添加劑的總量，重量百分比為P%的至少一種聚合物，重量百分比的至少一種表面活性劑和重量百分比為E%的至少一種酯油所構(gòu)成的混合物組成，其中:45 ≤ P ≤ 55，
8 ^ T ^ 12,35 ^ E ^ 45并且P+T+E = 100根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，提出在殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁的至少一個(gè)中嵌入至少一個(gè)熱傳導(dǎo)或熱傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。優(yōu)選的是，其涉及一個(gè)由冷卻通道、熱導(dǎo)體或熱管組成的構(gòu)造。以這種方式能夠穩(wěn)定電化學(xué)電池的操作溫度，并且以這種方式有助于電化學(xué)電池盡可能有效和安全的操作。熱傳導(dǎo)或熱傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)優(yōu)選為以梳狀或YO-形狀的冷卻通道、金屬線(xiàn)、或類(lèi)似的結(jié)構(gòu)，其優(yōu)選為軸向和雙腿分開(kāi)式(breitbeinig)的布置。通過(guò)這些優(yōu)選的實(shí)施方案,可以實(shí)現(xiàn)殼體塊或整個(gè)構(gòu)造被機(jī)械穩(wěn)定并維持，并且冷卻在物質(zhì)側(cè)接近單元，并且其具有支撐元件的功能，所述支撐元件具有抑制振動(dòng)的效果。此處，優(yōu)選的材料是C纖維、銅、熱傳導(dǎo)箔或冷卻肋。根據(jù)本發(fā)明的其它優(yōu)選的實(shí)施`方案，提出了殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁中的至少一個(gè)中優(yōu)選地具有填充了氣體的空腔。這樣的空腔優(yōu)選為用于實(shí)現(xiàn)電化學(xué)電池在運(yùn)行過(guò)程中的膨脹，并因此導(dǎo)致單元的相關(guān)的體積增加，以避免或減少單個(gè)單元相對(duì)于相鄰單元的體積增加的不利影響。根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種由多個(gè)具有至少部分地在其邊緣延伸的密封封邊的扁平的電化學(xué)單元以及如上所述的殼體形成的構(gòu)造。因此優(yōu)選地設(shè)置為，單元的密封封邊至少局部地和至少部分地插入殼體壁和/或殼體側(cè)壁中的凹口內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造的其它的優(yōu)選的實(shí)施方案，提出了通過(guò)在單元和殼體壁、殼體間壁或殼體側(cè)壁中的至少一個(gè)之間的摩擦力將單元保持在殼體中。根據(jù)本發(fā)明還提出了一種制造根據(jù)本發(fā)明殼體或構(gòu)造的方法，其中殼體完全地或部分地從管線(xiàn)(Strang)切割出來(lái)。以上描述的和另外的本發(fā)明實(shí)施方案的特征能夠以有利的方式被結(jié)合，由此，專(zhuān)業(yè)人員可提供發(fā)明的另外的實(shí)施方案，這些實(shí)施方式不可能在本文中窮舉并完全描述。在下文中，本發(fā)明將參考優(yōu)選的實(shí)施例，以及借助附圖被更詳細(xì)地描述。其中:

圖1以示意性的方式示出了扁平的電化學(xué)單元的第一實(shí)施方案；圖2以示意性的方式示出了扁平的電化學(xué)單元的第二實(shí)施方案；圖3以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的多個(gè)電化學(xué)單元的根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造；圖4以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造的優(yōu)選的實(shí)施例；圖5以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造一部分的截面圖。圖1以示意性的方式示出了扁平的電化學(xué)單元2的第一實(shí)施例，其中導(dǎo)體6a和6b，即單元的電接頭在單元相對(duì)的端部處從單元的殼體或包封引出。電化學(xué)單元的包封或殼體在側(cè)面借助于密封封邊3被封閉，其例如通過(guò)熱密封步驟或相似的處理步驟形成，其中例如包封箔的多個(gè)層被相互物質(zhì)流動(dòng)地(stofffliissig)連接，使得實(shí)際上排除了電化學(xué)單元內(nèi)部和其周邊環(huán)境之間的物質(zhì)交換。如在圖1中所示，密封封邊3通常明顯薄于電化學(xué)單元的實(shí)際主體。因此，密封封邊適合于插入根據(jù)本發(fā)明的殼體的殼體壁中的凹口內(nèi)，所述凹口用于容納一個(gè)或多個(gè)該類(lèi)型的電化學(xué)單元。圖2以示意性的方式示出了扁平的電化學(xué)單元的其它優(yōu)選的實(shí)施例，其中，導(dǎo)體6a和6b在同一端部從電化學(xué)單元的殼體或包封的邊緣處引出。因?yàn)樵诒馄降碾娀瘜W(xué)單元的這個(gè)實(shí)施例中，在相對(duì)的端部沒(méi)有從單元2的邊緣區(qū)域引出導(dǎo)體，則密封封邊3的寬度在所述相對(duì)的端部處比在從中引出了導(dǎo)體6a和6b的端部處要窄。因此，不僅密封封邊3的側(cè)面區(qū)域，而且與導(dǎo)體相對(duì)的、密封封邊3的區(qū)域，也被插入根據(jù)本發(fā)明的殼體的壁中的凹口內(nèi)。在圖2示出的實(shí)施例中，在其中由邊緣區(qū)域引出導(dǎo)體并在此處密封封邊相應(yīng)較寬的單元的端部處，設(shè)有穿過(guò)密封封邊的圓形的孔7，其可以用于固定單元。在圖1中示出的電化學(xué)單元的實(shí)施例，特別適合于其中在根據(jù)本發(fā)明的殼體的2個(gè)相對(duì)的殼體間壁上具有可插入密封封邊3的凹口的殼體形狀，而與之相對(duì)地，在圖2中示出的電化學(xué)單元的實(shí)施例，其以特殊的方式適合于，使得其密封封邊3不僅可插入兩個(gè)側(cè)壁中的凹口內(nèi)，而且還可插入殼體的底板中的凹口內(nèi)。圖3以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的、具有兩個(gè)相對(duì)的殼體側(cè)壁4(其具有凹口 5)的殼體,其中多個(gè)具有導(dǎo)體6的電化學(xué)單兀2的密封封邊3插入所述凹口 5中。在電化學(xué)單元之間設(shè)有殼體間壁8。圖4以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的殼體I的優(yōu)選的實(shí)施例的側(cè)面透視圖，其中在圖2中示出的結(jié)構(gòu)的電化學(xué)單元，其中導(dǎo)體在伽伐尼單元的同一端部處從壁區(qū)域伸出，同時(shí)所述伽伐尼單元的密封封邊3插入到殼體I的殼體側(cè)壁4的凹口 5中。圖5以示意性的方式示出了根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造一部分的放大圖，其中電化學(xué)單元2以其密封封邊3插入到殼體的兩個(gè)相對(duì)的殼體側(cè)壁4的凹口 5中。圖中所示優(yōu)選為示意性的，并且特別地其通常不一定按比例繪制。本發(fā)明及其實(shí)施例提供了有利的可能性，即放棄電磁單元的框架結(jié)構(gòu)，取而代之的是，單元以其密封封邊直接插入到根據(jù)本發(fā)明的殼體中。因此特別有利的是，通過(guò)相應(yīng)地選擇殼體材料(優(yōu)選為由可壓縮的和彈性的材料，特別優(yōu)選為泡沫材料組成)，來(lái)保護(hù)電化學(xué)單元的密封封邊。特別可能的是，在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，通過(guò)摩擦力將單元保持在整個(gè)表面上，并因此可承擔(dān)額外的負(fù)載。特別是本發(fā)明的一些實(shí)施方案，其依賴(lài)于殼體間壁的適當(dāng)?shù)牟牧虾?或應(yīng)用可能性反過(guò)來(lái)對(duì)作用到單元上的機(jī)械作用(例如不希望的振動(dòng)的影響)提供額外的保護(hù)。在使用用于殼體或殼體壁，特別是殼體側(cè)壁、殼體底板或殼體間壁的可壓縮材料時(shí)，優(yōu)選的是，泡沫物質(zhì)提供了有利的可能性，即電化學(xué)單元可以使其體積膨脹，不用擔(dān)心由此對(duì)其相鄰的單元造成的不希望的影響或其它損害。另外，可以在電化學(xué)單元的制造時(shí)通過(guò)適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)本發(fā)明的實(shí)施例，很好地補(bǔ)償制造公差。適當(dāng)?shù)牟牧线x擇可顯著地降低電池的重量，其中電化學(xué)單元通過(guò)框架結(jié)構(gòu)被保持。對(duì)于設(shè)有該間壁的實(shí)施方案而言，在殼體間壁中，例如金屬線(xiàn)元件被插入該殼體間壁中。當(dāng)殼體間壁由合成材料泡沫物質(zhì)材料構(gòu)成時(shí)，這例如可能是特別有利的。除了金屬線(xiàn)元件之外，其它的導(dǎo)熱裝置或熱傳輸裝置也可被插入到殼體間壁，或被插入到其它殼體壁中。如果根據(jù)本發(fā)明的殼體或該殼體的一部分由泡沫物質(zhì)材料制成，這些泡沫物質(zhì)塊可生產(chǎn)為連續(xù)產(chǎn)品或管線(xiàn)，并根據(jù)需要切割成合適的尺寸。
權(quán)利要求
1.一種用于容納至少一個(gè)扁平的電化學(xué)單元(2)的殼體(I)，所述扁平的電化學(xué)單元(2)具有至少局部地在其邊緣延伸的密封封邊(3)， 其特征在于， 所述殼體(I)具有兩個(gè)大體上相互平行設(shè)置的殼體側(cè)壁(4)，所述殼體側(cè)壁(4)在其相對(duì)的內(nèi)表面中具有用于每個(gè)要容納的單元(2)的一對(duì)相對(duì)的凹口(5)，所述凹口(5)被配置為用于分別容納單元(2)的至少一個(gè)密封封邊(3)。
2.如權(quán)利要求1所述的殼體， 其特征在于， 所述殼體(I)具有至少一個(gè)被設(shè)置在所述兩個(gè)殼體側(cè)壁(4)之間的殼體壁，所述殼體壁在其內(nèi)表面中具有用于每個(gè)要容納的單元(2)的凹口，該凹口被形成為用于容納每個(gè)單元(2)的至少一個(gè)密封封邊(3)。
3.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的殼體， 其特征在于， 所述殼體(I)具有至少一個(gè)殼體間壁(8)，所述殼體間壁(8)至少部分地在兩對(duì)相對(duì)的凹口(5)之間的區(qū)域內(nèi)在所述兩個(gè)殼體側(cè)壁⑷之間延伸。
4.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的殼體， 其特征在于， 所述殼體壁、所述殼體間壁(8)或所述殼體側(cè)壁(4)中的至少一個(gè)至少部分地由可壓縮的的材料制成，優(yōu)選為由彈性的材料制成。
5.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的殼體， 其特征在于， 所述殼體壁、所述殼體間壁(8)或所述殼體側(cè)壁(4)中的至少一個(gè)至少部分地由泡沫物質(zhì)制成，優(yōu)選地由聚乙烯合成材料泡沫制成。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的殼體， 其特征在于， 所述殼體壁、所述殼體間壁(8)或所述殼體側(cè)壁(4)中的至少一個(gè)配有至少一種阻燃添加劑、滅火劑和/或滅火劑添加劑。
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的殼體， 其特征在于， 在所述殼體壁、所述殼體間壁(8)或所述殼體側(cè)壁(4)中的至少一個(gè)內(nèi)插入有導(dǎo)熱的結(jié)構(gòu)或熱傳輸?shù)慕Y(jié)構(gòu)。
8.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的殼體， 其特征在于， 所述殼體壁、所述殼體間壁(8)或所述殼體側(cè)壁(4)中的至少一個(gè)具有優(yōu)選為由氣體填充的至少一個(gè)空腔。
9.一種由殼體(I)和多個(gè)扁平的電化學(xué)單元(2)形成的構(gòu)造，所述單元(2)具有至少局部地在其邊緣延伸的密封封邊(3)，所述殼體(I)為如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的容納了多個(gè)單元(2)的殼體(I)。
10.如權(quán)利要求9所述的構(gòu)造，其特征在于， 所述單元(2)的密封封邊(3)至少局部地且至少部分地插入在所述殼體壁和/或所述殼體側(cè)壁⑷中的所述凹口(5)內(nèi)。
11.如權(quán)利要求9或10所述的構(gòu)造， 其特征在于， 所述單元(2)通過(guò)所述殼體壁、所述殼體間壁(8)或所述殼體側(cè)壁(4)中的至少一個(gè)和所述單元(2)之間的摩擦力而保持在所述殼體(I)中。
12.—種用于制造如權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的殼體(I)或如權(quán)利要求9到11中任一項(xiàng)所述的構(gòu)造的方法，其中所述殼體(I)全部地或部分地從管線(xiàn)切割出來(lái)。
全文摘要
一種用于容納至少一個(gè)具有至少局部地在其邊緣延伸的密封封邊(3)的扁平的電化學(xué)單元(2)的殼體(1)，所述殼體(1)具有兩個(gè)大體上相互平行設(shè)置的殼體側(cè)壁(4)，所述殼體側(cè)壁(4)在其相對(duì)的內(nèi)表面中具有用于每個(gè)要容納的單元(2)的一對(duì)相對(duì)的凹口(5)，其被配置為用于分別容納單元(2)的至少一個(gè)密封封邊(3)。殼體(1)因此優(yōu)選地由泡沫物質(zhì)材料形成。
文檔編號(hào)H01M2/10GK103140957SQ201180047953
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年10月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月4日
發(fā)明者蒂姆·謝弗, 菲力克斯·鄧克爾 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司