用于鋰離子電池的退火板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于鋰離子電池的退火板。本發(fā)明涉及一種用于對部件進(jìn)行退火的退火板，其中該退火板由塑料金屬復(fù)合材料構(gòu)造，該塑料金屬復(fù)合材料包括由熱固性塑料包圍的金屬纖維織物。本發(fā)明還涉及用于部件的殼體以及退火板用于將受溫度負(fù)荷的部件的熱引出的應(yīng)用。
【專利說明】用于鋰離子電池的退火板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及尤其是用于鋰離子電池的退火板和殼體，以及相應(yīng)的電池裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]用于電池系統(tǒng)的鋰離子電池單元傳統(tǒng)上具有金屬殼層，例如由鋁制成的金屬殼層。通常，多個、例如六個到八個這種電池單元被構(gòu)建成電池模塊，其中多個、例如三個或更多這種電池模塊重又可以被構(gòu)建成電池包。為了退火的目的，電池模塊或電池包大多被安裝在金屬冷卻板上。冷卻板可以事先切削到裝配尺寸。在冷卻板之下通常平面地實施冷卻媒質(zhì)。為了避免在電池單元和金屬冷卻板之間的短路，在此在電池單元和金屬板之間安放電絕緣體。
[0003]由文獻(xiàn)DE 10 2011 002 415 Al例如已知用于對鋰離子電池單元進(jìn)行退火的退火板。該退火板可以通過用塑料注塑包封金屬線路元件來制造。但是壓鑄方法對熱塑性塑料的流動性以及耐溫度變化性和耐形狀變化性提出了高要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主題是用于對部件、尤其是一個或多個電池單元例如鋰離子電池單元進(jìn)行退火的退火板。
[0005]按照本發(fā)明，退火板由塑料金屬復(fù)合材料構(gòu)造，其包括由熱固性塑料包圍的金屬纖維織物。
[0006]熱固性塑料在本發(fā)明意義上尤其可以是在硬化之后不再能夠變形的塑料。
[0007]金屬纖維織物在本發(fā)明意義上可以是由金屬纖維構(gòu)造的織物?？椢锟梢园绕涫菃喂?、多絲束或者多絲線形式的或作為無紡布織物或幅面的金屬纖維。纖維的長度可以在極短和無窮之間變化。尤其是，金屬纖維織物可以以連續(xù)幅面的形式被使用用于制造塑料金屬復(fù)合材料。
[0008]通過前述的退火板可以在與板內(nèi)部的強(qiáng)化金屬纖維織物結(jié)合地使用交聯(lián)的熱固性塑料的情況下提供非常耐溫度變化的和耐形狀變化的退火板。此外，熱固性塑料可以形狀配合地包圍金屬纖維織物。
[0009]金屬纖維織物尤其可以是導(dǎo)電的織物。通過導(dǎo)電的金屬纖維織物被電絕緣的熱固性塑料包圍，在表面處的樹脂層可以以有利的方式保證電絕緣。
[0010]前述的退火板尤其是可以以有利的方式為冷卻板。在這種冷卻板上例如可以構(gòu)建電池單元。這種冷卻板可以出色地將熱從例如電池單元排出。此外，熱固性塑料相對于通常使用的冷卻媒質(zhì)是耐媒質(zhì)變化的。這還具有如下優(yōu)點:金屬織物不被侵蝕。這樣，前述的退火板、尤其是冷卻板能夠非常好地被用于從受溫度負(fù)荷的部件例如電池單元、尤其是鋰離子電池單元也或控制設(shè)備殼體散熱。
[0011]包括由熱固性塑料包圍的金屬纖維織物的塑料金屬復(fù)合材料此外尤其是與傳統(tǒng)的金屬冷卻板相比可以以有利的方式更簡單和更廉價地被制造。[0012]在一種擴(kuò)展方案的范圍中，熱固性塑料可以由環(huán)氧樹脂構(gòu)造。
[0013]環(huán)氧樹脂在本發(fā)明意義上可以是反應(yīng)性樹脂，其由環(huán)氧化物與多值醇的反應(yīng)形成，例如由表氯醇與雙酚A的反應(yīng)形成。未交聯(lián)的環(huán)氧樹脂有利地是低粘性的。由此，流質(zhì)的樹脂材料可以在處理時間期間良好地包圍金屬纖維織物的纖維。通過硬化，由未交聯(lián)的環(huán)氧樹脂來形成固體的、交聯(lián)的熱固性材料。包括由熱固性塑料包圍的金屬纖維織物的塑料金屬復(fù)合材料尤其是可以通過壓制方法來制造。環(huán)氧化物-低壓壓制材料尤其是適合于此。
[0014]在一種擴(kuò)展方案的范圍中，熱固性塑料可以具有至少一種用于提高熱導(dǎo)率的添加齊U。在本發(fā)明意義上，用于提高熱導(dǎo)率的添加劑尤其是可以理解為相對于無添加劑的塑料的比熱導(dǎo)率提高了塑料的比熱導(dǎo)率的添加劑。用于提高熱導(dǎo)率的添加劑可以選自包括氧化鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氫氧化鎂、或其組合的組。用于提高熱導(dǎo)率的添加劑尤其可以是氧化招。
[0015]在一種擴(kuò)展方案的范圍中，該塑料可以具有關(guān)于塑料材料的總重量處于>80重量百分比(Gew.%)至< 91重量百分比的范圍中的用于提高熱導(dǎo)率的添加劑。在另一擴(kuò)展方案的范圍中，該塑料可以具有關(guān)于塑料材料的總重量處于> 85重量百分比至< 91重量百分比的范圍中的用于提高熱導(dǎo)率的添加劑。熱固性樹脂例如不同于熱塑性樹脂可以以非常高程度的填充劑來制造。因此，熱固性塑料可以包含直至91重量百分比的添加劑，由此尤其是連同金屬纖維織物一起顯著提高了退火板的熱導(dǎo)率。
[0016]在一種擴(kuò)展方案的范圍中，金屬纖維可以由鋁或銅構(gòu)造。鋁和銅纖維可以表現(xiàn)出非常好的傳導(dǎo)性。此外，由鋁或銅制成的織物表示了如下可能性:以比較貴的金屬更有益的材料成本來制造退火板。因此，可以獲得價格低廉的退火或冷卻板。由鋁或銅纖維制成的金屬纖維織物可以例如在紡織廠中在連續(xù)幅面上制造。
[0017]為了改善退火，退火板可以包括退火結(jié)構(gòu)，如一個或多個用于將熱例如排向退火劑或冷卻劑的退火肋。原則上，退火劑可以是液態(tài)的、氣態(tài)的或固體的退火劑。在電池裝置中，通常將液態(tài)的退火劑平面地實施在冷卻板之下。
[0018]在一種擴(kuò)展方案的范圍中，退火板在背離部件的側(cè)上可以具有肋。退火板的背離布置在退火板上的部件的側(cè)也被稱為下側(cè)。肋或冷卻肋可以伸入冷卻媒質(zhì)中，使得冷卻媒質(zhì)可以非常好地將熱排出。尤其是，低粘性的環(huán)氧樹脂可以通過良好的流動性而導(dǎo)致:這種冷卻肋可以無收縮腔地被成形。
[0019]在一種擴(kuò)展方案的范圍中，塑料金屬復(fù)合材料可以通過壓制方法來制造。尤其是，塑料金屬復(fù)合材料可以通過將金屬纖維織物的連續(xù)幅面與環(huán)氧樹脂一起擠壓來制造。
[0020]壓制方法在本發(fā)明的意義上可以是包含將塑性物質(zhì)通過壓力作用在工具中成型的方法。如果構(gòu)件通過成型物質(zhì)來壓合，則在熱固性成型物質(zhì)的情況下可以例如相對于壓鑄而有利地使用熱壓。此外，壓制機(jī)大多比壓鑄機(jī)成本低，因此降低了計件成本。
[0021]通過壓制方法制造退火板的大的優(yōu)點在于，稍后朝向部件的表面、或上側(cè)可以被制得非常平坦并且無翹曲(Verzug)。無翹曲的非常平坦的表面可以確保至施加于其上的部件(例如至鋰離子電池單元)的良好接觸，它們通常具有金屬殼層。
[0022]由鋁或銅纖維制成的金屬纖維織物可以在連續(xù)幅面上制造。這種連續(xù)幅面可以通過合適的壓制工具、例如模塑壓制機(jī)來牽拉，其中在模塑工具關(guān)閉時連續(xù)幅面分別在沖壓邊緣被分離。模塑工具可以被退火到適于所使用的熱固性樹脂的溫度上。熱固性樹脂、例如環(huán)氧化物-低壓壓制材料可以被引入到例如被退火到180°C的溫度上的模塑工具中并且與金屬纖維織物一起被擠壓。這種擠壓例如可以在20巴的壓力情況下進(jìn)行。在模塑工具中，樹脂可以圍繞金屬纖維織物交聯(lián)并且構(gòu)成形狀和溫度非常穩(wěn)定的塑料金屬復(fù)合材料。在樹脂的交聯(lián)之后，復(fù)合材料可以被移除。通過壓制方法，復(fù)合材料的一側(cè)可以具有非常平坦的無翹曲的表面，而在另一表面上可以成形冷卻肋?？蛇x地，復(fù)合材料可以在另一方法步驟中被再交聯(lián)，例如在120°C的溫度情況下，尤其是在退火爐中。由此，可以進(jìn)一步提高樹脂的交聯(lián)度。這種制造方法已知用于制造印制導(dǎo)線材料并且能夠?qū)崿F(xiàn)成本低的制造。
[0023]在本發(fā)明退火板的另外的優(yōu)點和特征方面，對此明確地參照結(jié)合本發(fā)明殼體、本發(fā)明電池裝置、本發(fā)明應(yīng)用、圖以及【專利附圖】

【附圖說明】的闡述。
[0024]本發(fā)明的主題此外是用于部件的殼體、尤其是塑料殼體，其包括本發(fā)明的退火板。該部件可以是一個或多個電池單元，尤其是一個或多個鋰離子電池單元。該部件尤其可以是來自汽車領(lǐng)域的部件，除了電池模塊之外，例如也可以是控制設(shè)備殼體。它們經(jīng)常強(qiáng)烈地受到溫度負(fù)荷。退火板因此尤其是可以是適于從部件散熱的冷卻板。用于受溫度負(fù)荷的部件的殼體明顯地從良好的散熱而受益。
[0025]尤其是如果部件是控制設(shè)備，則退火板有利地可以被構(gòu)造為殼體蓋。蓋在本發(fā)明的范圍中尤其是可以理解為殼體部件，其被設(shè)計用于在構(gòu)造閉合殼體的情況下封閉一個或多個殼體部件。概念蓋在此應(yīng)當(dāng)理解為在被稱為蓋的殼體部件相對重力方向取向方面不受限制。這樣，蓋可以被理解為被設(shè)計用于在構(gòu)造閉合殼體的情況下在上方以及在側(cè)向或者下方封閉一個或多個殼體部件的殼體部件。本發(fā)明的退火板尤其是可以被構(gòu)造為用于控制設(shè)備的塑料殼體的板狀蓋。在控制設(shè)備情況下，內(nèi)部熱經(jīng)常通過蓋被引出。
[0026]用于電池單元的殼體、尤其是塑料殼體通常在電池模塊或電池包下面包括退火板、尤其是冷卻板。在此情況下，電池模塊或電池包經(jīng)常被安裝在冷卻板上并且冷卻媒質(zhì)被實施在冷卻板下面。例如，冷卻板可以被裝入塑料殼體中并且借助機(jī)械方法如旋擰或夾住來固定。尤其是，退火板或冷卻板可以通過卡接(Schnapp verb indung )被裝入塑料殼體中。
[0027]本發(fā)明的主題此外是電池裝置，尤其是電池或電池模塊，其包括本發(fā)明的退火板和/或本發(fā)明的殼體以及一個或多個電池單元、尤其是鋰離子電池單元。
[0028]在本發(fā)明的意義上，電池不僅理解為主存儲器，而且尤其是也理解為蓄電池(輔助存儲器)。蓄電池經(jīng)常同樣用反復(fù)作為上位概念使用的終端(Terminus)電池來表示。
[0029]電池裝置尤其是可以是電池模塊，其包括多個、例如六個至八個電池單元，它們被構(gòu)建成電池模塊。電池裝置還可以是電池包，其中可以將多個、例如三個或更多電池模塊構(gòu)建成電池包。電池、電池模塊或電池包可以安裝到退火板上。
[0030]在本發(fā)明電池裝置的其他優(yōu)點和特征方面，就此明確地參照結(jié)合本發(fā)明的退火板、本發(fā)明的殼體和【專利附圖】

【附圖說明】的闡述。
[0031]本發(fā)明的主題還是本發(fā)明退火板用于將尤其是受溫度負(fù)荷的部件的熱引出的應(yīng)用，所述受溫度負(fù)荷的部件尤其是來自汽車領(lǐng)域，諸如電池模塊或控制設(shè)備殼體。在此情況下，退火板尤其是可以作為冷卻板使用。受溫度負(fù)荷的部件尤其是可以是電池模塊或控制設(shè)備殼體。在這些部件情況下經(jīng)由穩(wěn)定的板散熱是特別有利的。
[0032]在本發(fā)明應(yīng)用的另外的技術(shù)特征和優(yōu)點方面，就此明確地參照結(jié)合本發(fā)明的退火板、本發(fā)明的殼體、圖以及【專利附圖】

【附圖說明】的闡述。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]本發(fā)明主題的另外的優(yōu)點和有利的擴(kuò)展方案通過附圖來表明并且在下面的描述中被闡述。在此，要注意的是，例子和附圖僅僅具有所描述的特性并且不認(rèn)為以任何形式限制本發(fā)明。其中:
圖1示出具有連續(xù)金屬織物幅面的模塑工具的示意性視圖；以及 圖2示出通過本發(fā)明冷卻板的實施方式的示意性橫截面。
【具體實施方式】
[0034]圖1示意性表明通過熱壓方法借助熱固性物質(zhì)通過在模塑工具中的壓力作用的成型來制造冷卻板。
[0035]例如由鋁纖維制成的金屬纖維織物10的連續(xù)幅面通過模塑工具12來牽拉。通過模塑工具12的關(guān)閉，連續(xù)幅面10在沖壓邊緣14處被分離。模塑工具12可以被退火到適于所使用的熱固性樹脂的溫度，例如退火到180°C。熱固性樹脂16、例如環(huán)氧化物-低壓壓制材料通過噴嘴17被引入到退火的模塑工具12中，其中所述熱固性樹脂可以包含用于提高熱導(dǎo)率的氧化鋁。將環(huán)氧樹脂16與金屬纖維織物10 —起進(jìn)行擠壓例如可以在20巴的壓力情況下進(jìn)行。通過在模塑工具12中的擠壓，樹脂16圍繞金屬纖維織物10被交聯(lián)。在此情況下，在稍后的下側(cè)處可以成形冷卻肋18。在樹脂交聯(lián)之后，可以將復(fù)合材料從模塑工具12移除。通過壓制方法可以構(gòu)造形狀和溫度非常穩(wěn)定的塑料金屬復(fù)合材料。
[0036]圖2示出用于對部件進(jìn)行退火的冷卻板20的實施方式。冷卻板20由塑料金屬復(fù)合材料構(gòu)造，所述塑料金屬復(fù)合材料包括例如由鋁制成的、被熱固性塑料16包圍的金屬纖維織物10。熱固性塑料可以關(guān)于塑料材料的總重量具有用于提高熱導(dǎo)率的91重量百分比的氧化鋁。冷卻板20作為底板裝入用于部件的塑料殼體22中，例如借助卡接。冷卻板20在背離部件的下側(cè)處具有肋18，在其下平面地實施冷卻媒質(zhì)24。在可以被構(gòu)造得非常平坦并且無翹曲的冷卻板20的上側(cè)上，可以安裝應(yīng)當(dāng)被冷卻的部件，例如電池或電池模塊。
【權(quán)利要求】
1.用于對部件進(jìn)行退火的退火板，其中該退火板(20)由塑料金屬復(fù)合材料構(gòu)造，該塑料金屬復(fù)合材料包括由熱固性塑料(16)包圍的金屬纖維織物(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的退火板，其中所述熱固性塑料(16)由環(huán)氧樹脂構(gòu)造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的退火板，其中所述熱固性塑料(16)具有至少一種用于提高熱導(dǎo)率的添加劑，尤其是選自包括氧化鋁、氫氧化鋁、氮化硼、氫氧化鎂、或其組合的組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的退火板，其中該塑料具有關(guān)于塑料材料的總重量處于≥80重量百分比至≤ 91重量百分比的范圍中、優(yōu)選處于≥85重量百分比至≤ 91重量百分比的范圍中的用于提高熱導(dǎo)率的添加劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的退火板，其中所述金屬纖維由鋁或銅構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的退火板，其中所述退火板(20)在背離部件的側(cè)上具有肋(18)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的退火板，其中所述塑料金屬復(fù)合材料通過壓制方法來制造，尤其是通過將金屬纖維織物(10)的連續(xù)幅面與環(huán)氧樹脂一起擠壓來制造。
8.用于部件的殼體，包括根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的退火板(20)。
9.電池裝置，尤其是電池或電池模塊，包括根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的退火板 (20)和/或根據(jù)權(quán)利要求8所述的殼體(22)以及一個或多個電池單元、尤其是鋰離子電池單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的退火板(20)的應(yīng)用，用于將尤其是來自汽車領(lǐng)域的部件的熱引出，所述部件例如為電池模塊或控制設(shè)備殼體。
【文檔編號】H01M2/02GK104037470SQ201410082258
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月8日
【發(fā)明者】S.蓋澤 申請人:羅伯特·博世有限公司