保護(hù)蓄電池單池不被擊穿的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有絕緣部的蓄電池單池和一種包括所述蓄電池單池的蓄電池模塊，并且本發(fā)明涉及一種用于制造這種按照獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的蓄電池單池的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]蓄電池單池是一種電化學(xué)的蓄能器，所述蓄能器在其放電時(shí)將所存儲(chǔ)的化學(xué)能通過電化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成電能。未來的趨勢(shì)是，不僅可以在例如像風(fēng)力發(fā)電機(jī)、設(shè)計(jì)成混合動(dòng)力車輛或者電動(dòng)車輛的機(jī)動(dòng)車的靜態(tài)應(yīng)用中，也可以在電動(dòng)儀器中應(yīng)用新的蓄電池系統(tǒng)，在可靠性、安全性、效能和使用壽命方面都對(duì)所述蓄電池系統(tǒng)提出了非常高的要求。由于鋰離子蓄電池的較大的能量密度，尤其使用鋰離子蓄電池作為用于電驅(qū)動(dòng)機(jī)動(dòng)車的蓄能器。
[0003]在文獻(xiàn)DE 102012200871 Al中公開了一種具有殼體的蓄電池模塊，在所述殼體中布置有至少一個(gè)蓄電池單池。所述蓄電池模塊的殼體設(shè)有隔熱層，通過所述隔熱層可以保持蓄電池模塊內(nèi)腔中的溫度并且保護(hù)蓄電池單池不受環(huán)境溫度影響。
[0004]在文獻(xiàn)DE 102008036894 Al中描述了一種用于減少機(jī)動(dòng)車的燃油箱和排氣設(shè)備之間的熱傳遞的絕緣結(jié)構(gòu)以及一種用于制造這樣一種絕緣結(jié)構(gòu)的方法。所述絕緣結(jié)構(gòu)可以包含由纖維類型的、織物類型的、針織品類型的、編織物類型的熱隔離材料組成的元件，并且在這些元件之間設(shè)有氣凝膠。
[0005]在文獻(xiàn)DE 10211331A1中公開了一種包含氣凝膠的、用于外壁/內(nèi)壁或者說頂罩的、由隔熱材料和/或隔音材料構(gòu)成的隔離部。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明，利用獨(dú)立權(quán)利要求所要求保護(hù)的特征提供了一種具有絕緣部的蓄電池單池和一種包括蓄電池單池的蓄電池模塊，以及一種用于制造具有絕緣部的蓄電池單池的方法。這尤其是基于，所述蓄電池單池包括具有底面、頂面以及至少兩個(gè)側(cè)面的殼體，并且在所述殼體的外側(cè)面上安裝有由隔熱多孔材料制成的絕緣部。
[0007]由隔熱多孔材料制成的絕緣部的優(yōu)點(diǎn)在于，保護(hù)所述蓄電池單池免受外界溫度的影響，并且即使在外界溫度和蓄電池單池中的溫度存在較大溫差時(shí)也可以在理想的運(yùn)行溫度下、在較長的時(shí)間段中運(yùn)行。理想的運(yùn)行溫度確保了蓄電池單池的可靠且經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行，由此改進(jìn)了蓄電池單池的效能并且減緩了蓄電池單池的組成部分的老化，這使得蓄電池單池具有更長的使用壽命。
[0008]絕緣體不導(dǎo)電，進(jìn)而避免了電壓干涉，由此得出了另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因此傳統(tǒng)的、由鍍膜或者涂層形成的絕緣體不再是必要的，由此節(jié)省了時(shí)間和成本。
[0009]由從屬權(quán)利要求得出了本發(fā)明的具有絕緣體的蓄電池單池的其他有利的實(shí)施方式。
[0010]一種有利的實(shí)施方式在于，所述隔熱多孔材料是不可燃的。如果在蓄電池單池中起火，則火不會(huì)蔓延到可能存在的其他蓄電池單池上或者包含蓄電池單池的系統(tǒng)的另外的部件上。這例如在機(jī)動(dòng)車中提供了廣泛的保護(hù)以防比如像起火或者蓄電池單池的擊穿等危險(xiǎn)情況，由此保護(hù)了位于車輛中的乘員。
[0011]由于空氣是非常好的絕熱體，通過絕緣材料較高的孔隙率實(shí)現(xiàn)了較好的隔熱效果。因此在另一種有利的實(shí)施方式中為了絕緣而使用孔隙率超過50%的材料。
[0012]對(duì)于隔熱多孔的絕緣部的重量來說，較高的孔隙率也同樣是有利的。絕緣部包含的孔隙越多，該絕緣部便越輕。由于較小的重量，一方面利用絕緣部的工作會(huì)更加簡便和省力，并且另一方面尤其在機(jī)動(dòng)車領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用時(shí)盡可能輕地設(shè)計(jì)蓄電池單池和包圍該蓄電池單池的系統(tǒng)是有利的。
[0013]在一種特別有利的實(shí)施方式中使用氣凝膠作為絕緣部。
[0014]氣凝膠是一種多孔固態(tài)的、由相互連接的納米結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)組成的泡沫，其具有極低的密度和高達(dá)99.98%的孔隙率，由此氣凝膠屬于已公開的最輕的材料。氣凝膠特別適合作為熱隔離部，其具有較高的溫度穩(wěn)定性并且是不可燃的。例如使用金屬氧化物或者聚合物作為用于借助溶膠凝膠工藝(Sol-Gel-Prozess)合成氣凝膠的原料。除了塑料基底或者碳基底的氣凝膠之外，硅酸鹽基底的氣凝膠是最廣泛使用的氣凝膠。
[0015]由無定型的硅酸(硅土)構(gòu)成的氣凝膠主要用作隔絕材料。這些氣凝膠是較好的電絕緣體并且此外具有以下優(yōu)點(diǎn)，即其相對(duì)于液態(tài)金屬是惰性的。硅土氣凝膠的孔直徑為大約20nm。此外，通過氣凝膠顆粒的疏水的表面使這些氣凝膠持久地防潮。
[0016]此外，發(fā)泡塑料比如像Styropor?、聚氨醋也是合適的絕緣體。也在商標(biāo)名Styropor?下公開的泡沫聚苯乙稀(Schaumpolystyrol)例如具有較好的隔熱能力、較高的抗壓強(qiáng)度、較好的減震性，并且也具有較小的重量。此外泡沫聚苯乙烯對(duì)于潮濕敏感。聚氨酯能夠持久對(duì)抗例如氣象狀況的各種外界條件，并且具有較好的阻尼值和較高的機(jī)械強(qiáng)度。
[0017]泡沫狀的氧化鋁也是合適的電絕緣體，其具有較高的抗腐蝕性和較高的溫度穩(wěn)定性。此外，泡沫狀的氧化鋁是不可燃的。
[0018]如果至少兩個(gè)蓄電池單池布置在蓄電池模塊中，那么有利的是:蓄電池單池通過例如由Formex?絕緣片或者其他防火性強(qiáng)化的聚酰胺制成的間隔元件相互隔開。
[0019]由ITW Formex公司生產(chǎn)的Formex?絕緣片是成本低廉且防火的、由具有較高化學(xué)穩(wěn)定性的塑料制成的絕緣材料。
[0020]通過所述間隔元件形成的、在相鄰的蓄電池單池的殼體之間的間隙有利地利用由隔熱多孔材料制成的絕緣部來填充。
[0021]在使用氣凝膠、Styropor?、聚氨酯作為隔熱多孔材料時(shí)的優(yōu)點(diǎn)在于，根據(jù)另一種實(shí)施方式，單池通過氣凝膠、Styropor?、聚氨酯相互夾緊，從而使得之后不必再進(jìn)行夾緊。這節(jié)省了時(shí)間并且不必制定夾緊功能。隔熱層則為殼體的穩(wěn)定性做出貢獻(xiàn)，由此也能夠節(jié)省原本殼體的材料和重量。
[0022]此外有利的是:所述蓄電池單池在生產(chǎn)時(shí)在成型的容器中利用絕緣材料進(jìn)行包覆。所述成型的容器例如可以是鑄模或者優(yōu)選是夾緊裝置。所述夾緊裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，不必要將具有已經(jīng)施加絕緣部的蓄電池單池重新從絕緣部中拆出來。
【附圖說明】
[0023]在附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施方式，并且在下面對(duì)附圖的描述中進(jìn)行詳細(xì)闡述。附圖示出:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的蓄電池單池的示意圖，所述蓄電池單池具有底面、頂面和四個(gè)側(cè)面以及兩個(gè)電極接頭；
圖2為根據(jù)本發(fā)明的、具有絕緣部的蓄電池單池沿從A至A的縱剖面的示意圖；
圖3為包括根據(jù)圖1和圖2的所示的蓄電池單池的蓄電池模塊的的示意圖，所述蓄電池單池具有在底面和側(cè)面處的間隔元件；
圖4為根據(jù)圖3所示的蓄電池模塊在夾緊裝置中的透視圖；并且圖5為蓄電池模塊的示意性的縱剖面圖，在所述蓄電池模塊中利用絕緣部填充了蓄電池模塊的蓄電池單池之間的間隙。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在圖1中示出了傳統(tǒng)的棱柱形的蓄電池單池1，所述蓄電池單池具有由底面3、頂面5和四個(gè)側(cè)面7組成的殼體。從頂面5中伸出兩個(gè)用于使蓄電池單池I彼此電接觸的電極接頭9。
[0025]圖2示出了圖1所示的蓄