具有调温的电池模块制造技术

描述了一种电池模块，其包括多个电池单元（14）、尤其是可再充电的锂离子电池单元或锂聚合物电池单元，其中，所述多个电池单元（14）以电池单元堆叠（12）的形式进行布置，并且其中，所述电池单元堆叠（12）在其外表面上由力学夹紧装置（20）围住，其中，在所述电池单元堆叠（12）的所述外表面和所述力学夹紧装置（20）之间具有一层导热材料（22）。间具有一层导热材料（22）。间具有一层导热材料（22）。

【技术实现步骤摘要】
具有调温的电池模块


[0001]本专利技术涉及根据独立权利要求前序部分所述的一种电池模块、一种用于制造其的方法和其应用。

技术介绍

[0002]电动移动领域中的常见电池包括多个电池单元，这些电池单元例如被分组成一单元堆叠并被电性地彼此互联。这类单元堆叠接下来被接入到相应的电池壳体中。由于电池单元内部的电化学变换过程造成地，尤其是锂离子电池单元和锂聚合物电池单元特别是在电池系统中的快速能量输出或者说能量吸收的情况下被强烈地加热。由电池单元形成的电池包效率越高，热的相应释放就越大且越是需要高效的主动的热力管理系统。
[0003]但是，除了高效冷却电池单元之外，可以尤其是在低于10
°
C的低温下使电池单元加热的意义可能性也越来越大，其中，这些电池单元在这类温度下仅能有条件地被充电，因为否则产生所谓的锂镀或者说锂析出（Lithium
‑
Platings）风险。如果应当保证电池单元的完全能量吸收，那么需要电池单元的主动加热，以便将电池单元置于足够高的温度水平上。
[0004]电池单元的调温如今通常通过利用常见的水
‑
乙二醇混合物的液体调温来发生。在此，相应的流体被导引穿过例如在由电池单元组成的堆叠下方布置的冷却元件的通道。冷却元件是相应的冷却回路的组成部件。
[0005]通常地，电池模块的电池单元由此经由对应的电池单元的底面被散热。为此，电池单元的对应的底面例如与由冷却介质所穿流的冷却板处于直接的物理接触中，使得相应的热流可以从电池单元贯穿电池单元壳体的相应的底面和冷却板进入到相应的冷却介质中。针对电池单元壳体的底面的改善的热力接触，附加地例如可以设置热界面材料（TIM），该热界面材料保证电池单元壳体的底面到相应的冷却元件的表面上的改善的导热连接。
[0006]与此相关地，由US 2018/0053970已知一种电池模块，其中，多个电池单元构成一电池单元堆叠，其中，在电池单元之间分别布置能导热的板。此外，由DE 10 2015 010 925已知一种具有电池单元堆叠的电池模块，其中，电池单元堆叠借助于处在电池单元头部区域中的调温单元被冷却或加热。

技术实现思路

[0007]在本专利技术的范畴内提供了具有独立权利要求特征部分的特征的电池模块、用于其制造的方法和其应用。
[0008]专利技术优点根据本专利技术的电池模块包括多个电池单元，其中，这些电池单元以电池单元堆叠的形式布置。电池单元例如是可再充电的锂离子电池单元或锂聚合物电池单元。电池单元堆叠在其外表面上由力学夹紧装置围住。该夹紧装置一方面造成电池单元堆叠的电池单元关于相邻电池单元的方位不变的固定，而且阻止了在运行中由电池单元内部的电化学过程造成的电池单元的过量的体积增加。
[0009]在电池单元堆叠的外表面和力学夹紧装置之间具有一层导热材料。以这种方式实现了在电池单元中产生的热能越过相应的电池单元的外壁部和导热材料被导入到力学夹紧装置的材料中，该夹紧装置尤其是可以被实施为夹紧带。因为力学夹紧装置也与相邻的电池单元处于相应设计的热力接触中，所以由此可以将局部地在电池单元中产生的热能有目的地分配到相邻的电池单元上并因此被导出。
[0010]此外可以成功地避免电池单元堆叠内部的热力不平衡，因为电池单元堆叠的电池单元内部可能出现的不同温度水平和热水平经由能导热的材料或者说力学夹紧装置被平衡。
[0011]本专利技术的其他有利实施方式是从属权利要求的主题。
[0012]因此有利的是，导热材料或者说热界面材料（TIM）是导热膏或以所谓的间隙填料或间隙垫的形式实施。在此，间隙垫被理解为弹性的、导热的、面式实施的填充体，该填充体基于其材料强度和弹性例如也可以平衡构件之间的高度差并适用于待散热构件例如在冷却体上的连接。此外，间隙填料被理解为材料层，该材料层包括导热材料，导热材料允许不同表面的良好成型，其中，间隙填料的材料可以可逆地向旁侧避开或者说转移（ausweichen）相应的压力。其可以具有糊状或网状的结构。
[0013]这在构件相对彼此可能的高度差被平衡的情况下允许了待冷却组件例如在冷却体上的有效导热连接。此外可以考虑作为粘合材料的导热粘接物质的应用，该粘合材料造成电池单元堆叠的电池单元被力学固定到力学夹紧装置上，其中，粘合材料附加地包含填充物质，这些填充物质具有突出的能导热的特性。
[0014]此外有利的是，力学夹紧装置被实施为金属性夹紧带的形式。该夹紧带除了电池单元堆叠的电池单元的高效夹紧可能性之外基于常见的金属性原料的高度可导热性而同时保证了电池单元堆叠的一单元至相邻的或进一步远离的电池单元的高效热输送。
[0015]根据本专利技术的另一有利实施方式，力学夹紧装置以分别处在电池模块的电池单元堆叠的一端部上的两个端部板的形式来实施，它们分别材料锁合或形状锁合地与侧向定位在电池单元堆叠的纵侧面上的夹紧带连接，并以该方式构成力学的夹紧装置，该夹紧装置全周向地（vollumf
ä
nglich）围住电池单元堆叠。
[0016]根据本专利技术的一特别有利的实施方式，在电池单元堆叠的单个或所有电池单元之间分别在电池单元之间具有一绝热的分离层。该分离层可以通过施布绝热材料到电池单元的壳体上来进行或通过例如在产生电池单元堆叠时将面式实施的绝热垫插入到两个电池单元的壳体之间来进行。
[0017]该措施的优点在于，成功避免了电池单元堆叠的两个相邻电池单元之间的直接热力接触。如果例如在电池单元堆叠的电池单元之一中会出现例如能造成所涉及的电池单元被破坏的热力事件，那么在此产生的过量热量不会直接蔓延到相邻电池单元上，这些相邻电池单元然后本身会经受热力破坏，而是该热力事件在空间上受限地保留到所涉及的电池单元上。
[0018]但是同时，在运行时通常在电池单元中产生的热量经由能导热地连接的力学夹紧装置从一电池单元至相邻电池单元的引出是继续可行的。以这种方式可以将处于电池单元堆叠的电池单元内部的在运行中通常出现的热力负载峰值引出到相邻的电池单元上。这造成电池单元堆叠的电池单元的寿命和运行持续时间被延长。
[0019]有利的是，电池单元堆叠关于所涉及的电池单元的壳体布置方案在底部侧处于与冷却装置的导热接触中，该冷却装置例如由冷却介质穿流。
[0020]以这种方式存在针对引起的或者说所需的热能到电池单元堆叠的所涉及电池单元中的输入或从电池单元堆叠的所涉及电池单元中的输出的另外的输送路径。同时，电池单元到相应冷却体上的导热连接以及所涉及的电池单元到力学夹紧装置上的同时的导热连接用作两个彼此冗余的系统，以便将热能输送出电池单元或输送到电池单元中。这提高了相应的电池模块的可用性。如果会失去电池单元之一至力学夹紧装置或至冷却体的热力接触，则通过分别另外的热导入或导出路径保持了最小的冷却效果。
[0021]根据本专利技术的电池模块可以在用于在电性或部分电性运行的道路交通工具例如电池电性运行的交通工具、混合动力交通工具或插电混合交通工具或者说燃料电池交通工具内使用的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.电池模块，其包括多个电池单元（14）、尤其是可再充电的锂离子电池单元或锂聚合物电池单元，其中，所述多个电池单元（14）以电池单元堆叠（12）的形式进行布置，并且其中，所述电池单元堆叠（12）在其外表面上由力学夹紧装置（20）围住，其特征在于， 在所述电池单元堆叠（12）的所述外表面和所述力学夹紧装置（20）之间具有一层导热材料（22）。2.根据权利要求1所述的电池模块，其特征在于， 能导热的材料（22）被实施为导热膏、间隙填料、间隙垫或能导热的粘结材料层。3.根据权利要求1或2所述的电池模块，其特征在于，所述力学夹紧装置（20）被实施为金属性夹紧带。4.根据前述权利要求中任一项所述的电池单元，其特征在于，在所述电池单元堆叠（12）上分别位于端部地设置尤其是金属性的端部板（18），所述端部板分别与侧向地设置在所述电池单元堆叠（12）的纵侧面上的夹紧带材料锁合或形状锁合地连接，使得对所述电池单元堆叠（12）进行了全周向的力学夹紧。5.根据前述权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：罗伯特，
类型：发明
国别省市：