專利名稱：電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的電池、一種根據權利要求13的前序部分所述的電池模塊以及一種車輛。
背景技術：
電池(例如鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池和尤其是鋰離子電池)向各種設施供電， 例如車輛、醫(yī)院或鉆機。一般而言，多個電池安裝在一個電池模塊殼體中并且由此形成電池模塊。電池模塊具有以下優(yōu)點可以更容易地借助溫度調節(jié)流體對電池模塊進行溫度調節(jié)， 并且通過多個電池模塊組合成一個電池模塊系統(tǒng)可以實現更高的電功率。DE 602 08 862 T2示出一種方形電池，其具有一組電極板、電解質以及方形電池的殼體，所述殼體用于容納這組電極板和電解質，其中，金屬板完整地嵌入到方形電池的殼體的側壁中，并且側壁平行于這組電極板。從方形電池的殼體突出的熱傳遞部件設在金屬板的至少一側上。因此，不利地，利用熱傳遞部件僅僅可以在方形電池的殼體的區(qū)域中在外側對所述電池進行冷卻。EP 1 117 138 Al示出一種用于組成一個電池模塊的方形電池的冷卻裝置。在此， 具有最大表面的電池側面在電池模塊中彼此平行地定向，并且由金屬制成的間距保持件設置在電池的平行定向的側面之間，從而可以在電池的側面之間傳導冷卻介質，因為間隔保持件具有用于構造流動通道的相應幾何形狀。因此，僅僅可以對電池的側面進行冷卻。由US 2003/0165734 Al公開了一種由導熱材料制成的冷卻翅片，所述冷卻翅片設置在方形電池單元之間。冷卻翅片與電池單元接觸并且將電池單元的廢熱傳導至冷卻翅片的不與電池單元接觸的第二區(qū)段。在冷卻翅片的所述第二區(qū)段中，引導冷卻流體(例如空氣、水或者油)在冷卻翅片的第二區(qū)段旁經過，以便對冷卻翅片以及由此對電池單元進行冷卻。因此不利的是，不能實現對電池單元的內部空間的改善冷卻。此外已知的是，借助溫度調節(jié)流體冷卻和/或加熱設置在電池模塊中的電池。為此，電池模塊殼體具有進口和出口，借助于傳送裝置、例如風扇傳導溫度調節(jié)流體、尤其是空氣通過所述進口和出口。因此，在電池、尤其是鋰離子電池中，僅僅可以在電池殼體區(qū)域中在外側進行溫度調節(jié)。由此不利的是，在電池的內部區(qū)域中可能出現高溫，因為電池的內部空間中的電解質導熱不良。由于正在進行的熱化學過程，尤其是在每單位時間充電率或放電率較高和/或例如外部溫度較高的情況下，出現劇烈的溫度升高。所述溫度升高尤其是出現在電池的中央區(qū)域中，因為在那里熱量幾乎不能排出。通過這樣的持續(xù)溫度發(fā)展，可能達到在安全技術上危險的化學過程的激活溫度，其可能導致“熱失控(thermal runaway) ”。熱失控作為鏈過程導致具有有危險的電池周圍的不可控的潛在危險的電池、尤其是在電池模塊中緊挨著設置在有危險的電池周圍的電池的不可逆的損壞。另一方面，在低溫下、例如在冬季，在車輛中在運行電池或電池模塊時需要將電池加熱到一定的最低電池單元溫度。由于電池的內部空間中的電解質的不良導熱的特性，在電池的中央區(qū)域中達到足夠的最低溫度是困難的或者持續(xù)時間很長。也可以使用溫度調節(jié)流體對電池進行加熱，從而在傳導具有高溫的流體以對電池進行加熱時由于隔熱能力而不利地在電池的中央區(qū)域中存在足夠的最低溫度之前持續(xù)較長時間。

發(fā)明內容
根據本發(fā)明的電池包括用于容納至少一種電解質的殼體、至少一種由所述殼體容納的電解質，其中，在至少一個電池中設置有至少一個導熱元件，以便提高所述至少一個電池內的熱導率。有利地，可以借助導熱元件將熱從電池的中央區(qū)域傳導至電池的外側區(qū)域、尤其是殼體的區(qū)域中或者相反，從而由此提高電池內的熱導率并且由此在電池內出現小的溫度差。由此在電池的中央區(qū)域中可以不再出現劇烈的溫度升高而另一方面也可以在加熱中央區(qū)域中的電池時實現快速的溫度升高。尤其是，所述至少一個導熱元件與殼體在熱和/或機械方面連接。電池的一般由金屬制成的殼體用于在設置在殼體內的電池或者裝置內將熱由溫度調節(jié)流體傳遞到電解質或者相反。由此，可以基本上均勻地加熱和冷卻電池的整個內部空間。在另一個構型中，所述至少一個導熱元件穿透殼體并且從殼體中伸出。導熱元件由此可以直接與電池的用于冷卻和/或加熱的溫度調節(jié)流體接觸。所述至少一個導熱元件優(yōu)選地是棒狀的或板狀的。棒狀的導熱元件能夠使其設置在電池區(qū)域的中央并且由此良好地對電池的內部空間中特別關鍵的區(qū)域進行溫度調節(jié)。在一個補充的實施方式中，所述至少一個導熱元件將殼體的兩個相對置的壁尤其是在熱和/或機械方面彼此連接。所述電池優(yōu)選地是鋰離子電池。在一個變型方案中，所述至少一個電池基本上是旋轉體、尤其是圓柱體。符合目的地，所述至少一個導熱元件設置在所述至少一個電池的旋轉軸線上。由于設置在旋轉軸線上、即設置在中央，導熱元件可以對與電池的殼體具有較遠距離的、尤其是溫度關鍵的中央區(qū)域進行良好的溫度調節(jié)。在另一個構型中，所述至少一個導熱元件設置在所述至少一個電池的中央。尤其是，所述至少一個導熱元件至少部分地由具有至少lW/mK、優(yōu)選至少10W/mK、 尤其是至少80W/mK的熱導率的材料制成。在另一個構型中，所述至少一個導熱元件具有例如由塑料或者Teflon、Kalrez, Parafluor或Nafion制成的電絕緣的涂層。在一個補充的變型方案中，所述至少一個導熱元件至少部分地由金屬制成。在另一個變型方案中，所述至少一個導熱元件包括材料硅和/或鋁和/或銅和/ 或鎂和/或碳和/或石墨和/或鋅和/或鉬和/或錫。根據本發(fā)明的電池模塊包括電池模塊殼體、至少一個設置在電池模塊殼體中的電池以及至少一種用于對所述至少一個電池進行溫度調節(jié)、即加熱和/或冷卻的裝置，其中， 所述電池是根據本申請中所描述的電池構造的。在另一個構型中，至少一個電池可借助于所述至少一個導熱元件與至少一個另外的電池無關地進行溫度調節(jié)，其方式尤其是，所述至少一個電池的至少一個導熱元件可與溫度調節(jié)流體接觸，而所述至少一個另外的電池的至少一個導熱元件不可與溫度調節(jié)流體接觸。所述至少一個導熱元件可以間接或直接地與溫度調節(jié)流體接觸，以冷卻和/或加熱所述至少一個電池。所述溫度調節(jié)流體例如保存在一個容器中，以用于有針對性地冷卻和 /或加熱至少一個單獨的電池單元，并且在需要時與所述至少一個導熱元件接觸。為此，使具有溫度調節(jié)流體的容器例如移動至所述至少一個導熱元件。借助于至少一個傳感器測量所述至少一個電池的溫度，并且在需要時由控制單元有針對性地對至少一個電池進行溫度調節(jié)。根據本發(fā)明的機動車包括至少一個在本申請中描述的電池和/或至少一個在本申請中描述的電池模塊。在一個附加的變型方案中，所述電池不是高溫電池。優(yōu)選地，所述電池是鎳鎘電池或者鎳金屬氫化物電池。在一個補充的實施方式中，所述電池包括一個可正充電的電極和一個可負充電的電極。在另一個構型中，所述至少一個用于對所述至少一個電池進行溫度調節(jié)、即進行加熱和/或冷卻的裝置包括至少一個用于將溫度調節(jié)流體導入到電池模塊殼體中的進口和至少一個用于將溫度調節(jié)流體從電池模塊殼體中導出的出口。符合目的地，所述至少一個用于對所述至少一個電池進行溫度調節(jié)的裝置包括用于傳導溫度調節(jié)流體、例如空氣通過電池模塊的傳送裝置、例如風扇。在一個補充的構型中，所述電池模塊的至少一個電池不是高溫電池。


以下參考附圖進一步描述本發(fā)明的實施例，附圖示出圖1 具有導熱元件的電池的示意性縱剖面圖；圖2 根據圖1的電池的橫剖面圖；圖3 導熱元件的示意性縱剖面圖；圖4 具有根據圖1和2的電池的電池模塊的示意性的橫剖面圖；以及圖5:機動車的側視圖。
具體實施例方式在圖1和2中示出了構造成鋰離子電池2的電池1的縱剖面圖和橫剖面圖。電池 1包括用于容納至少一種電解質8的殼體3。電解質8在鋰離子電池中一般涉及各種有機物。殼體3由壁4組成，所述壁4具有蓋壁5、底壁6和側壁7。在此，蓋壁和底壁5、6是盤形或圓形的。在殼體3內存在螺旋形纏繞的電池單元卷筒9 (圖1和幻，所述電池單元卷筒尤其是用于容納電解質8。電池1是構造成旋轉體13的圓柱體15，其具有旋轉軸線14。 在電池1中的中央，即在電池1或旋轉體13的旋轉軸線14上設置有棒狀的導熱元件11。棒狀的導熱元件11具有高熱導率和高電絕緣能力。為了實現高電絕緣能力，導熱元件11設有由塑料構成的涂層10(參見圖3)。作為導熱元件11的材料，例如考慮銅或鋁。為了制造涂層10，例如可以使用塑料，如Teflon、Kalrez (全氟化橡膠(FFKM，FFPM))、 Parafluor或者Nafion。另外，對于涂層10可以使用其他塑料或聚合物化合物。導熱元件 11與蓋壁5在熱和機械方面連接，并且還穿透殼體3的底壁6。因此，導熱元件11與殼體3 的兩個相對置的壁6、7在熱和機械方面連接。在殼體3的蓋壁5的區(qū)域內存在安全閥(未
6示出)，所述安全閥可以在過壓情況下從殼體3中排出在殼體3內產生的氣體或蒸汽。導熱元件11在底壁6的區(qū)域中穿透殼體3并且穿過底壁6，使得導熱元件11的位于殼體3外部的區(qū)段設置為用于對電池1進行溫度調節(jié)的端子12。因此，端子12用于加熱和/或冷卻電池1。在此，導熱元件11在底壁6上的穿透位置是對外流體密封地密封的。因此，導熱元件11在總體上提高了電池1內的熱導率。由于導熱元件11的高熱導率和殼體3與導熱元件11之間、即蓋壁5與底壁6以及導熱元件11之間的熱連接，可以使用殼體3的表面在電池1的中央區(qū)域中實現電池1的足夠的溫度調節(jié)。因此，可以在中心區(qū)域中對尤其是設置在導熱元件11周圍的電解質8(圖1和2、以及螺旋狀設置在導熱元件11周圍的電池單元卷筒9良好地進行溫度調節(jié)。在制造電池1時，圍繞電池芯軸纏繞電池單元卷筒9，并且在此在由現有技術公開的制造方法中在纏繞之后去除。有利地，在根據本發(fā)明的電池1中，可以使用導熱元件11作為用于纏繞電池單元卷筒9的電池芯軸，并且在纏繞以后不再需要去除所述導熱元件11。因此，可以借助于棒狀的導熱元件11將在電池1的中央區(qū)域中由于熱化學過程產生的熱良好地向外導出到殼體3和端子12。以此方式，阻止電池1的中央區(qū)域中危險的溫度發(fā)展，其方式是，也可以由用于對電池1進行溫度調節(jié)的裝置8在中央區(qū)域中良好地冷卻電池1。為了對電池1進行加熱，也可以良好地使用導熱元件1。在圍繞電池1的殼體3引導流體、例如空氣時，流體對殼體3和端子12進行加熱，所述殼體和端子由于導熱元件11 的良好的熱導率將熱傳導到電池的中央區(qū)域中并且由此同樣對電池1的關鍵區(qū)域良好地進行加熱。因此可以實現基本上均勻地加熱和/或冷卻電池的中央區(qū)域和(因此)整個電池1。也可以將多個電池1設置在一個電池模塊16中(圖4)。電池模塊16具有電池模塊殼體17，所述電池模塊殼體具有用于導入溫度調節(jié)流體、例如空氣的進口 19和用于從電池模塊16中導出溫度調節(jié)流體的出口 20。借助于構造為風扇22的傳送裝置21引導溫度調節(jié)流體通過電池模塊16。因此，風扇22、進口和出口 19、20和溫度調節(jié)流體是用于對電池1進行溫度調節(jié)的裝置18。這樣的電池模塊16尤其是可以用在機動車23(圖幻中。 機動車23尤其是具有混合驅動裝置的機動車23?；旌向寗友b置具有用于驅動機動車23的內燃機和電機(未示出)。只要沒有提到相反的方面，各個實施例的細節(jié)可以彼此組合?？傮w來看，根據本發(fā)明的電池1和根據本發(fā)明的電池模塊16基本上具有顯著的優(yōu)點。設置在電池1的內部空間中的導熱元件11提高電池1內的熱導率。熱導元件11設置在電池1的中央區(qū)域中并且與殼體3在熱方面連接。由此，用于冷卻和/或加熱電池的流體不僅可以良好地冷卻電池1的外部區(qū)域，而且可以有利地良好地冷卻電池1內的中央區(qū)域，從而阻止中央區(qū)域中的高溫度上升，并且可以由此阻止電池1的危險的熱失控。另外還可以良好地加熱中央區(qū)域，這尤其是在用于機動車時在機動車11應當在低溫下由電池1或電池模塊16進行驅動的情況下是有利的。特別是在冬季在具有混合驅動或電驅動的機動車23中，這對于混合驅動或電驅動的可靠運行是具有決定性優(yōu)點的。
權利要求
1.電池(1)，所述電池包括一個殼體(3)，所述殼體用于容納至少一種電解質(8)； 至少一種電解質(8)，所述至少一種電解質由所述殼體(3)容納， 其特征在于，在所述至少一個電池(1)中設置有至少一個導熱元件(11)，以便提高所述至少一個電池(1)內的熱導率。
2.根據權利要求1所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)與所述殼體C3)在熱和/或機械方面連接。
3.根據權利要求1或2所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)穿透所述殼體(3)并且從所述殼體(3)中伸出，和/或所述至少一個導熱元件(11)是棒狀的或板狀的。
4.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)將所述殼體C3)的兩個相對置的壁(4)彼此連接、尤其是在熱和/或機械方面彼此連接。
5.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述電池(1)是鋰離子電池O)。
6.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述至少一個電池(1)基本上是旋轉體(13)、尤其是圓柱體(15)。
7.根據權利要求6所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)設置在所述至少一個電池(1)的旋轉軸線(14)上。
8.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)設置在所述至少一個電池(1)的中央。
9.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)至少部分地由具有至少lW/mK、優(yōu)選至少10W/mK、尤其是至少80W/mK的熱導率的材料制成。
10.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)具有例如由塑料或^Teflon、Kalrez、Parafluor或者 Nafion制成的電絕緣的涂層(10)。
11.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池， 其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)至少部分地由金屬組成。
12.根據以上權利要求中任一項或多項所述的電池，其特征在于，所述至少一個導熱元件(11)包括材料硅和/或鋁和/或銅和/或鎂和/或碳和/或石墨和/或鋅和/或鉬和/或錫。
13.電池模塊(16)，所述電池模塊包括一個電池模塊殼體(17)、至少一個設置在所述電池模塊殼體(17)中的電池⑴以及至少一個用于對所述至少一個電池⑴進行溫度調節(jié)的裝置(18)，其特征在于，電池(1)是根據以上權利要求中的任一項或多項所述的電池構造的。
14.根據權利要求13所述的電池模塊，其特征在于，至少一個電池(1)可借助于所述至少一個導熱元件(11)與至少一個另外的電池(1) 無關地進行溫度調節(jié)，其方式尤其是，所述至少一個電池(1)的所述至少一個導熱元件 (11)可與溫度調節(jié)流體接觸，而所述至少一個另外的電池(1)的所述至少一個導熱元件 (11)不可與所述溫度調節(jié)流體接觸。
15.機動車03)，其特征在于，所述機動車包括至少一個根據權利要求1至12中任一項或多項所述的電池(1) 和/或一個根據權利要求13所述的電池模塊(16)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池(1)，所述電池包括一個殼體(3)，所述殼體用于容納至少一種電解質(8)；所述至少一種電解質由所述殼體(3)容納，其中，在所述至少一個電池(1)中設置有至少一個導熱元件(11)，以便提高所述至少一個電池(1)內的熱導率。
文檔編號H01M10/50GK102301522SQ200980155704
公開日2011年12月28日 申請日期2009年10月6日 優(yōu)先權日2008年11月28日
發(fā)明者J·格里明格爾, J·齊格勒, N·巴巴 申請人:羅伯特·博世有限公司