專利名稱：原電池、電池堆疊以及冷卻體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及原電池、電池堆疊以及用于冷卻原電池的冷卻體。
背景技術(shù)：
原電池以化學(xué)形式儲(chǔ)存能量，并且可以將其轉(zhuǎn)化成電能并再次提供電能。不管是電池單元充電還是放電時(shí)，化學(xué)反應(yīng)通常伴隨著明顯的熱量產(chǎn)生。所產(chǎn)生的熱量必須有效地導(dǎo)出，以避免電池單元過熱。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種出用于冷卻原電池的技術(shù)教導(dǎo)。該目的通過根據(jù)任一項(xiàng)獨(dú)立權(quán)利要求的產(chǎn)品而實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，配備具有冷卻體的原電池的至少一個(gè)導(dǎo)電體，其被構(gòu)建為使得該導(dǎo)電體可以同時(shí)將電能導(dǎo)入或者導(dǎo)出電池單元，且將熱量導(dǎo)出電池單元。本發(fā)明有利的進(jìn)一步改進(jìn)方案形成從屬權(quán)利要求的主題。在下文中，在結(jié)合本發(fā)明的描述的含義上詳細(xì)解釋用于描述本發(fā)明的概念。在本發(fā)明的意義下，原電池的概念包括所有類型的電能儲(chǔ)存器，特別是電化學(xué)能量?jī)?chǔ)存器，也就是說，特別是初級(jí)電池和次級(jí)電池，但也包括其他的電能儲(chǔ)存器，例如電容
ο在本發(fā)明的意義下，導(dǎo)電體的概念包括將電能導(dǎo)入或者導(dǎo)出原電池的每種裝置， 特別是片狀電極，或者類似的裝置。結(jié)合所謂的“袋電池單元(Pouch Zellen)”或“咖啡包電池單元(Coffeebag Zellen) ”，導(dǎo)電體優(yōu)選為片狀電極，片狀電極與電池單元的電極堆疊連接，且從電池單元的通常為薄膜形的封裝中凸出，由此導(dǎo)電體可以與應(yīng)用裝置的接觸元件或者端子建立電接觸。在本發(fā)明的意義下，冷卻體為適用于便于或者促進(jìn)從與冷卻體接觸的熱量源熱傳輸?shù)母鞣N裝置。優(yōu)選地，冷卻體具有良好的導(dǎo)熱性，通常為金屬體，其一方面構(gòu)建成可以與熱量源特別緊密地導(dǎo)熱接觸，另一方面構(gòu)建成其有效的、涉及與散熱器進(jìn)行熱交換的表面、 也就是熱傳導(dǎo)表面盡可能地大。因此，冷卻體優(yōu)選用于增大熱量源的有效(實(shí)際)熱傳導(dǎo)表面，熱量源在沒有冷卻體的情況下通常由于不同的結(jié)構(gòu)原因而僅具有小的熱傳導(dǎo)表面。結(jié)合本發(fā)明，連接應(yīng)理解為兩個(gè)體的機(jī)械、電和/或?qū)徇B接。結(jié)合本發(fā)明，力配合(kraftschlilssigen)連接應(yīng)理解為兩個(gè)體的連接，所述兩個(gè)體的連接通過一個(gè)或者多個(gè)力的影響而實(shí)現(xiàn)、或者至少支持或者改進(jìn)。例如，這種力配合連接為螺紋連接、夾緊連接或者類似的裝置，其中所述的體相互施加力，產(chǎn)生、支持或者在質(zhì)量上改進(jìn)連接。結(jié)合本發(fā)明，形配合(fornschlilssigen)連接應(yīng)理解為兩個(gè)體的連接，所述兩個(gè)體的連接根據(jù)兩個(gè)參與體的形狀設(shè)計(jì)而實(shí)現(xiàn)或者改進(jìn)。在此，參與體在其形狀方面優(yōu)選相互協(xié)調(diào)，使得在導(dǎo)熱連接的情況下連接體之間的熱傳導(dǎo)表面以及/或者在導(dǎo)電連接的情況
3下連接體之間的導(dǎo)電性盡可能大。結(jié)合本發(fā)明，材料接合(stoffschlilssigen)連接應(yīng)理解為兩個(gè)體的連接，所述兩個(gè)體的連接通過材料促成或者實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選地，在此為導(dǎo)熱的填料、黏合劑、糊料或者彈性導(dǎo)熱薄膜，這些材料在待連接體之間的空隙中被布置或者設(shè)置成，促進(jìn)或者改進(jìn)參與體之間的連接、即熱傳導(dǎo)以及/或者電流傳導(dǎo)。材料接合連接可以同時(shí)是形配合和/或力配合連接。所有的組合也都是可能的。在本發(fā)明的意義下，原電池堆疊應(yīng)理解為借助于電串聯(lián)和/或并聯(lián)使得多個(gè)優(yōu)選同樣的電池單元布置成電池堆疊或者電池單元形成的電池的各種布置。這樣的電池堆疊也稱為電池塊或者電池。在本發(fā)明的意義下，接觸元件應(yīng)理解為導(dǎo)電結(jié)構(gòu)元件，其在裝置中，當(dāng)電池單元組合成堆疊或者組裝電池單元或電池堆疊時(shí)，用于電池單元之間或者電池單元或電池堆疊與電流源或用電器的接觸。相應(yīng)地，絕緣元件在此應(yīng)理解為結(jié)構(gòu)元件，通過其絕緣特性以相應(yīng)的方式用于在裝置中構(gòu)成電池堆疊、或者連接電池單元與電流源或用電器、或者組裝電池單元或電池堆疊。在此，絕緣元件優(yōu)選用于電池單元的導(dǎo)電體相互的或者與接觸元件的常規(guī)電路，特別是避免非常規(guī)的電連接，例如短路。以類似的方式，保持元件應(yīng)理解為至少部分絕緣或者導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)元件，該保持元件除了電絕緣或者電接觸外也用于將電池單元或者電池堆疊機(jī)械固定在裝置中。


下文中，將結(jié)合附圖通過優(yōu)選實(shí)施例更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式的本發(fā)明的原電池，具有在電池單元的兩個(gè)導(dǎo)電體上的冷卻體；圖2示出了圖1所示的具有布置在導(dǎo)電體上的冷卻體的部分的放大視圖；圖3示出了圖2所示部分的截面圖；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的原電池的圖1所示的實(shí)施方式的分解視圖；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的本發(fā)明的電池單元的電池堆疊；圖6示出了圖5所示的電池堆疊的截面圖；以及圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的冷卻體。
具體實(shí)施例方式對(duì)比于直接冷卻原電池的已知形式，在該形式下在充電和放電時(shí)出現(xiàn)的損失熱量通過冷卻流體(空氣、水、冷卻油等)圍繞電池單元?dú)んw流動(dòng)而被導(dǎo)出，本發(fā)明利用原電池的導(dǎo)電體冷卻。在此，本發(fā)明受益于好的導(dǎo)電體基本也是好的導(dǎo)熱體。本發(fā)明通過將冷卻體置于導(dǎo)電體上而解決該問題。在此，該冷卻體被設(shè)置成，使得該導(dǎo)電體可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)其作為導(dǎo)電體的基本功能，且可以額外用于將熱量導(dǎo)出電池單元。這可以首先通過下述方式而實(shí)現(xiàn)，冷卻體至少部分或者局部由導(dǎo)電材料制成。如果或者只要這是所不希望的，則也使用具有相對(duì)高的導(dǎo)熱性和好的電絕緣性的材料。這樣的材料例如為導(dǎo)熱良好但電絕緣的陶瓷。例如，如碳化硅和氮化鋁的材料由于其相對(duì)于陶瓷材料而較高的導(dǎo)熱性而作為用于導(dǎo)熱目的的電絕緣材料。在此，所使用的冷卻體例如由金屬、陶瓷或者例如金屬-陶瓷化合物材料制成，只要其整體具有好的導(dǎo)熱性。冷卻體在此可以力配合、形配合或材料接合地或者通過這些連接方法的組合與導(dǎo)電體連接。有利地，當(dāng)在使用力配合或者形配合時(shí)而通常出現(xiàn)的導(dǎo)電體和冷卻體之間的空隙，通過導(dǎo)熱的填料、黏合劑、糊料或者彈性導(dǎo)熱薄膜而彌補(bǔ)。為增大熱傳導(dǎo)截面，冷卻體可以設(shè)置有用于導(dǎo)致增大表面的肋狀物、缺口或者類似的結(jié)構(gòu)。在冷卻體處的這樣的肋狀物或者這樣的肋狀物的部分可以構(gòu)建成，使得其適用于引導(dǎo)冷卻流體或者也適用于有目的地?cái)噭?dòng)冷卻流體，以改進(jìn)有效熱傳導(dǎo)。此外，當(dāng)冷卻體同時(shí)具有其他功能時(shí)是有利的。因此，冷卻體可以同時(shí)作為接觸元件，例如以使得可以電串聯(lián)電池單元或者可以產(chǎn)生至用電器或電流源的電接觸。對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式也可能的是冷卻體構(gòu)建成保持元件，其同時(shí)用于固定電池單元或者將導(dǎo)電體壓在接觸元件上。在各種情況下，冷卻體鑒于其導(dǎo)電性優(yōu)選被構(gòu)建成， 其主要目的為改進(jìn)對(duì)導(dǎo)電體的冷卻，其它觀點(diǎn)為例如有效地和常規(guī)地電接觸導(dǎo)電體。圖1至圖4示出本發(fā)明的一實(shí)施例，對(duì)于該實(shí)施例，所謂的袋電池單元，也就是由電池堆疊構(gòu)成的平坦的原電池101、201、301、401具有兩個(gè)冷卻體103、104、105、106、203、 204、303、304、403、404、405、406，所述冷卻體分別固定在導(dǎo)電體的上側(cè)和下側(cè)，所述電池堆疊由薄膜形封裝102、202、302、402、502、613包圍，兩個(gè)導(dǎo)電體407、408從所述封裝凸出。圖5和圖6示出本發(fā)明的一實(shí)施方式，對(duì)于該實(shí)施方式，冷卻體503、504同時(shí)作為將電池單元在電池塊中電串聯(lián)的接觸元件。對(duì)此，金屬冷卻體603、604、608處于兩個(gè)鄰近的電池單元之間，且將其導(dǎo)電體相互連接。保持或者絕緣元件505、605、606、607用于在與電連接相對(duì)的側(cè)上保持電池單元的相對(duì)距離。絕緣元件505、605、606、607也可以構(gòu)建成冷卻體。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻體701的一實(shí)施例，該冷卻體具有用于增大其有效表面的肋狀物以及在冷卻體中的額外的孔或者缺口 702、703、704，這同時(shí)另外增大了冷卻體的有效表面，且減小了其重量。
權(quán)利要求
1.一種原電池(101、201、301、401、501、601)，具有至少兩個(gè)導(dǎo)電體(407、408、609、 610、611、612)，其特征在于，至少一個(gè)導(dǎo)電體構(gòu)建成具有至少一個(gè)冷卻體(103、104、105、 106、203、204、303、304、403、404、405、406、503、504、603、604、605、606、701)，該冷卻體被構(gòu)建成，使得所述導(dǎo)電體能夠同時(shí)將電能導(dǎo)入或者導(dǎo)出所述原電池，且將熱量導(dǎo)出所述原電池。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的原電池，其中，至少一個(gè)導(dǎo)電體與至少一個(gè)冷卻體力配合地連接。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原電池，其中，至少一個(gè)導(dǎo)電體與至少一個(gè)冷卻體形配合地連接。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原電池，其中，至少一個(gè)導(dǎo)電體與至少一個(gè)冷卻體材料接合地連接。
5.一種用于冷卻原電池的冷卻體(701)，其構(gòu)建成能夠力配合、形配合或材料接合地置于原電池的導(dǎo)電體上，使得所述導(dǎo)電體能夠同時(shí)將電能導(dǎo)入或者導(dǎo)出所述原電池，且將熱量導(dǎo)出所述原電池。
6.一種由多個(gè)根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的原電池(601、60幻形成的堆疊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池堆疊，具有至少一個(gè)原電池，該至少一個(gè)原電池具有至少一個(gè)導(dǎo)電體，該至少一個(gè)導(dǎo)電體構(gòu)建成具有至少一個(gè)冷卻體，該至少一個(gè)冷卻體能夠用作接觸元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池堆疊，具有至少一個(gè)原電池，該至少一個(gè)原電池具有至少一個(gè)導(dǎo)電體，該至少一個(gè)導(dǎo)電體構(gòu)建成具有至少一個(gè)冷卻體，該至少一個(gè)冷卻體能夠用作絕緣元件。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電池堆疊，具有至少一個(gè)原電池，該至少一個(gè)原電池具有至少一個(gè)導(dǎo)電體，該至少一個(gè)導(dǎo)電體構(gòu)建成具有至少一個(gè)冷卻體，該至少一個(gè)冷卻體能夠用作保持元件。
10.一種電池堆疊，具有根據(jù)選自權(quán)利要求7至9的組的至少兩個(gè)權(quán)利要求的特征。
全文摘要
一種原電池(101、401)，具有導(dǎo)電體(407、408)以及置于其上的冷卻體(103、104、105、106、403、404、405、406)。該冷卻體被構(gòu)建為使得導(dǎo)電體可以同時(shí)用于將電能導(dǎo)入或者導(dǎo)出電池單元，且將熱量導(dǎo)出電池單元。用于冷卻原電池的冷卻體被構(gòu)建為使得該冷卻體力配合、形配合或者材料接合地以下述方式置于原電池的導(dǎo)電體上，以使得該導(dǎo)電體可以同時(shí)用于將電能導(dǎo)入或者導(dǎo)出電池單元，且將熱量導(dǎo)出電池單元。
文檔編號(hào)H01M2/20GK102388481SQ201080015940
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月8日
發(fā)明者克勞斯-魯珀特·洪門塔勒, 安德列亞斯·古奇, 托爾斯滕·施密特, 蒂姆·舍費(fèi)爾 申請(qǐng)人:鋰電池科技有限公司