带导热板的蓄能电池制造技术

本发明专利技术涉及一种带柔性壳层（３）的蓄能电池（１），这类蓄能电池以平面形式固定在一块导热板（７）上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及按照专利权利要求1总概念的蓄能电池。这种电池被 应用于蓄能器中，尤其是用于混合动力汽车或电动汽车中。
技术介绍
人们把由于原理限制，部分或全部通过电能驱动的车辆叫做混合 动力汽车或电动汽车。带混合动力驱动装置的汽车也被称为混合动力汽车，它拥有例如 内燃机、电机和一个或多个电化学蓄能器。带有燃料电池的电动汽车 通常由一个用于能量转换的燃料电池、 一个液体或气体燃料容器、一 个电化学蓄能器和一个驱动电机组成。混合动力汽车的电机通常被设计为起动器/发电机和/或电力驱动 装置。作为起动器/发电机，它取代通常已有的起动装置和汽车发电机。 在作为电力驱动装置的结构形式时， 一附加扭矩即加速力矩可被电机 用于促进车辆的正向蠕动。作为发电机它可实现制动力和车载电源的 动能回收利用。在一辆纯电动汽车中，动力仅通过一台电机提供。混合动力汽车 和电动汽车这两种车型的共同之处是，必须准备和传输大量电能。能流的控制是通过通常被称为混合动力控制器的电子装置实现 的。此外，它还控制储能器是否供电或充电以及以何种数量让蓄能器 供电或充电。从燃料电池或蓄能器中获取的能源通常用于显示驱动功率以及 为车载电网进行供电。能源补充用于给储能器充电或将制动力转换为 电能，即能源回收再生式制动。用于混合动力应用的蓄能器在车辆行驶操作过程中可重新充电。内燃式发动机为此准备所需能源。例如可用铅电池、双层电容、镍金属混合电池或锂离子电池作为 电动汽车用的能源供应装置和存储装置。蓄能电池在大多数情况下安装在一个气密金属外壳内。锂离子电 池的一种特殊结构形式是软包装。它由一柔性壳层所包裹，典型情况 下这种柔性壳层是由一复合铝箔包装组成的。由于与正向棱柱体的几 何形状相似，这种蓄能电池也被叫作棱柱形蓄能电池。对这类蓄能器的一个重要要求是，从用于所要求功率的电压和电 流中找出产品的最佳状态。在这种优化观测中考虑材料和成本。人们 发现，对规定的应用领域，系统设计目标既不是高电压也不是大电流。最佳系统设计的典型电压范围在100伏和450伏最大电压之间， 产生的电流在脉冲运行情况下可达到400安培，在特殊的极端应用情 况下和较高的温度范围内甚至可达到550安培。连续电流在80到100 安培的范围内，但必要时根据特定用途还可更高。由于结构和成本上 的原因，为了有利于较高电压而降低这类电流所需费用明显比始终保 持在这类高电流上的系统设计要高。这类要求不仅适用于诸如混合动力汽车或电动汽车这样的汽车 用蓄能器，而且也适用于固定式应用领域，例如在峰值负荷的緩冲或 在用于分散式能源供应的蓄能器中也同样要考虑到这方面的要求。作为混合动力汽车的蓄能器、插入式混合动力装置的蓄能器或作 为电动汽车蓄能器，根据不同用途，所要求的最大功率从10千瓦到 超过100千瓦。尽管对连续功率的要求可能明显低于此值，但这种连 续功率对制冷系统提出了更高的要求，尤其是因为蓄能器的结构空间 通常极为有限。由于受结构限制，这类大功率电池(典型值大于4 Ah)的成本比通 常容量极小的普通消费电池的成本高得多。另外在汽车工业中要求电 池的使用寿命超过10年。对实现这一使用寿命的要求，高效的制冷方案是必不可少的。 WO2007/068223-A1描述了 一种带有集成式制冷装置的电池支架，它尤其适用于固定圆柱形电镀电池。正如在混合动力汽车中常用 的形式，在这种电池支架中，蓄能器以一种蜂窝结构布置，并由两个 基本冷却器以及至少 一个中间冷却器进行冷却。在此，对电池的使用寿命具有重要意义的不仅是电池的(绝对)冷 却，而且还包括电池的均匀冷却(相对冷却)，也就是说，电池上的温 度变化程度要保持在尽可能低的水平，在把多个电池转换成一个蓄能器时，要使蓄能器上的温度变化尽可能低。此时的目标是温差AT〈 3K，良好的数值为AT<5K。尽管在整个蓄能器上通过或穿过的制冷剂流流动均匀，但单一电 池段还是会出现不同的加热现象。尤其是当电池串联时，这些电池尽管在电气回路上相连，但在热力方面还未强制耦合。热耦合非常重要，它是负荷情况下电流流量均 匀的保证。通常人们可以认为，温度提高15K，动力学会翻一倍。如 果在负荷情况下并联电路中有不同的电流，则可能导致局部范围加速 老化，甚至在大电流情况下造成损坏。
技术实现思路
本专利技术的任务是，确保带有柔性壳层的蓄能电池实现均匀的温度调节。这一任务是通过一个具有权利要求1中所述特征的蓄能电池来 解决的。本专利技术具有各种优点的其它结构形式在从属权利要求中作了 说明，从中也可推测得出各单一特征的组合以及其它的结构形式。棱柱形电池基于其几何形状和内部结构具有一个优点，它在金属 放电电极方向上具有很高的导热性。与此同时，电池在垂直方向上的导热性因分离器层的绝缘特性明 显要小。通过将蓄能电池平面固定在一导热板处，将对垂直于分离器层的 电池较差的导热性进行补偿。蓄能电池通过其表面被有效冷却和/或加 热。6本方案的一个重要优点是，在电极和电流导出线方向上从蓄能电 池良好的本征导热性中获益。本方案的优点在于，通过其表面将电池在尽可能短的距离上无电 位固定在一块导热板上。模拟结果表明，在相应的电池几何形状下，当导热板的厚度为1毫米时，已可达到AT〈5K的温差值。由此达到 的冷却和/或加热效率非常高，因为蓄能电池和导热板之间是直接接触 的。它既可进行间接式空气冷却，也可实现液体冷却。从而可达到蓄 能器的最佳冷却，并由此实现对使用寿命特别高的期望。本专利技术的其它优点在于安装在蓄能器中的蓄能电池具有紧装、可 靠和成本经济的结构形式。这类蓄能电池可用于模块化系统中(实现更 高的模块化程度)。导热板和蓄能电池内部之间的电气绝缘在典型的软包装电池中 已通过外部绝缘(尼龙)和柔性壳层的内部绝缘(聚丙烯)得以实现。单面固定在导热板上使蓄能电池能够"呼吸"。所谓"呼吸"是指在 正常运行过程中出现的容量变化。蓄能电池不是两侧刚性夹紧，它在 避开导热板的一侧上留有足够的呼吸空间。例如当锂离子电池中的锂 离子填入和离开点阵时产生容积的变化。同样，在通过提升温度和压 力从电池中排出之前，在滥用(过度加热、过度充电等)时，电池中可 能生成气体。这一可能性被视为重要的安全特征，用以避免击穿式压 力释放或不期望产生的侧面反应。通过与带柔性壳层的蓄能电池连接，这一导热板可引入和遵循固 定尺寸和定位点(将导热板啮合或固定在一个温度调节单元上)。在堆 积情况下，这样可避免带柔性壳层的蓄能电池其生产制造误差产生不 利的累积。由此人们可获得一种紧装、简单、可靠以及成本经济合理的结构 方式。这种结构方式可被用于模块结构化系统中(用于实现更高的模块 化程度)。这是一种高效的冷却和/或加热方式，它既可通过空气式温 度调节，也可实现液态温度调节。可将带有导热板的相同蓄能电池用于不同的冷却和/或加热方案7(空气或液态方式的冷却和/或加热)。这提供了一系列的节约潜力(通过 数量也可通过减少不同组件量)，尤其是针对模块化结构系统，该系统 可配备带导热板的相同蓄能电池。在一具有很多优点的配置中，固定在带柔性壳层的蓄能电池上的 导热板与一调温装置热耦合。这一调温装置用于冷却和/或加热蓄能电池o导热板在调温装置上的热耦合主要是通过将导热板的一端固定 在调本文档来自技高网...

【技术保护点】
带一柔性壳层（３）的蓄能电池（１），其特征在于，这一蓄能电池平面固定在一块导热板（７）上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J昂特多尔菲尔，P伯科，S维索夫，R凯森，N居内尔，S蒂尔曼，M斯科维泽波波里奇，M凯勒，
申请(专利权)人：泰米克汽车电机有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]