专利名称：原电池、电池堆叠以及冷却体的制作方法
技术领域：
本发明涉及原电池、电池堆叠以及用于冷却原电池的冷却体。
背景技术：
原电池以化学形式储存能量，并且可以将其转化成电能并再次提供电能。不管是电池单元充电还是放电时，化学反应通常伴随着明显的热量产生。所产生的热量必须有效地导出，以避免电池单元过热。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种出用于冷却原电池的技术教导。该目的通过根据任一项独立权利要求的产品而实现。根据本发明，配备具有冷却体的原电池的至少一个导电体，其被构建为使得该导电体可以同时将电能导入或者导出电池单元，且将热量导出电池单元。本发明有利的进一步改进方案形成从属权利要求的主题。在下文中，在结合本发明的描述的含义上详细解释用于描述本发明的概念。在本发明的意义下，原电池的概念包括所有类型的电能储存器，特别是电化学能量储存器，也就是说，特别是初级电池和次级电池，但也包括其他的电能储存器，例如电容
ο在本发明的意义下，导电体的概念包括将电能导入或者导出原电池的每种装置， 特别是片状电极，或者类似的装置。结合所谓的“袋电池单元(Pouch Zellen)”或“咖啡包电池单元(Coffeebag Zellen) ”，导电体优选为片状电极，片状电极与电池单元的电极堆叠连接，且从电池单元的通常为薄膜形的封装中凸出，由此导电体可以与应用装置的接触元件或者端子建立电接触。在本发明的意义下，冷却体为适用于便于或者促进从与冷却体接触的热量源热传输的各种装置。优选地，冷却体具有良好的导热性，通常为金属体，其一方面构建成可以与热量源特别紧密地导热接触，另一方面构建成其有效的、涉及与散热器进行热交换的表面、 也就是热传导表面尽可能地大。因此，冷却体优选用于增大热量源的有效(实际)热传导表面，热量源在没有冷却体的情况下通常由于不同的结构原因而仅具有小的热传导表面。结合本发明，连接应理解为两个体的机械、电和/或导热连接。结合本发明，力配合(kraftschlilssigen)连接应理解为两个体的连接，所述两个体的连接通过一个或者多个力的影响而实现、或者至少支持或者改进。例如，这种力配合连接为螺纹连接、夹紧连接或者类似的装置，其中所述的体相互施加力，产生、支持或者在质量上改进连接。结合本发明，形配合(fornschlilssigen)连接应理解为两个体的连接，所述两个体的连接根据两个参与体的形状设计而实现或者改进。在此，参与体在其形状方面优选相互协调，使得在导热连接的情况下连接体之间的热传导表面以及/或者在导电连接的情况
3下连接体之间的导电性尽可能大。结合本发明，材料接合(stoffschlilssigen)连接应理解为两个体的连接，所述两个体的连接通过材料促成或者实现。优选地，在此为导热的填料、黏合剂、糊料或者弹性导热薄膜，这些材料在待连接体之间的空隙中被布置或者设置成，促进或者改进参与体之间的连接、即热传导以及/或者电流传导。材料接合连接可以同时是形配合和/或力配合连接。所有的组合也都是可能的。在本发明的意义下，原电池堆叠应理解为借助于电串联和/或并联使得多个优选同样的电池单元布置成电池堆叠或者电池单元形成的电池的各种布置。这样的电池堆叠也称为电池块或者电池。在本发明的意义下，接触元件应理解为导电结构元件，其在装置中，当电池单元组合成堆叠或者组装电池单元或电池堆叠时，用于电池单元之间或者电池单元或电池堆叠与电流源或用电器的接触。相应地，绝缘元件在此应理解为结构元件，通过其绝缘特性以相应的方式用于在装置中构成电池堆叠、或者连接电池单元与电流源或用电器、或者组装电池单元或电池堆叠。在此，绝缘元件优选用于电池单元的导电体相互的或者与接触元件的常规电路，特别是避免非常规的电连接，例如短路。以类似的方式，保持元件应理解为至少部分绝缘或者导电的结构元件，该保持元件除了电绝缘或者电接触外也用于将电池单元或者电池堆叠机械固定在装置中。
下文中，将结合附图通过优选实施例更加详细地描述本发明。附图中图1示出了根据本发明的第一实施方式的本发明的原电池，具有在电池单元的两个导电体上的冷却体；图2示出了图1所示的具有布置在导电体上的冷却体的部分的放大视图；图3示出了图2所示部分的截面图；图4示出了根据本发明的原电池的图1所示的实施方式的分解视图；图5示出了根据本发明的实施方式的本发明的电池单元的电池堆叠；图6示出了图5所示的电池堆叠的截面图；以及图7示出了根据本发明的优选实施例的冷却体。
具体实施例方式对比于直接冷却原电池的已知形式，在该形式下在充电和放电时出现的损失热量通过冷却流体(空气、水、冷却油等)围绕电池单元壳体流动而被导出，本发明利用原电池的导电体冷却。在此，本发明受益于好的导电体基本也是好的导热体。本发明通过将冷却体置于导电体上而解决该问题。在此，该冷却体被设置成，使得该导电体可以同时实现其作为导电体的基本功能，且可以额外用于将热量导出电池单元。这可以首先通过下述方式而实现，冷却体至少部分或者局部由导电材料制成。如果或者只要这是所不希望的，则也使用具有相对高的导热性和好的电绝缘性的材料。这样的材料例如为导热良好但电绝缘的陶瓷。例如，如碳化硅和氮化铝的材料由于其相对于陶瓷材料而较高的导热性而作为用于导热目的的电绝缘材料。在此，所使用的冷却体例如由金属、陶瓷或者例如金属-陶瓷化合物材料制成，只要其整体具有好的导热性。冷却体在此可以力配合、形配合或材料接合地或者通过这些连接方法的组合与导电体连接。有利地，当在使用力配合或者形配合时而通常出现的导电体和冷却体之间的空隙，通过导热的填料、黏合剂、糊料或者弹性导热薄膜而弥补。为增大热传导截面，冷却体可以设置有用于导致增大表面的肋状物、缺口或者类似的结构。在冷却体处的这样的肋状物或者这样的肋状物的部分可以构建成，使得其适用于引导冷却流体或者也适用于有目的地搅动冷却流体，以改进有效热传导。此外，当冷却体同时具有其他功能时是有利的。因此，冷却体可以同时作为接触元件，例如以使得可以电串联电池单元或者可以产生至用电器或电流源的电接触。对于本发明的实施方式也可能的是冷却体构建成保持元件，其同时用于固定电池单元或者将导电体压在接触元件上。在各种情况下，冷却体鉴于其导电性优选被构建成， 其主要目的为改进对导电体的冷却，其它观点为例如有效地和常规地电接触导电体。图1至图4示出本发明的一实施例，对于该实施例，所谓的袋电池单元，也就是由电池堆叠构成的平坦的原电池101、201、301、401具有两个冷却体103、104、105、106、203、 204、303、304、403、404、405、406，所述冷却体分别固定在导电体的上侧和下侧，所述电池堆叠由薄膜形封装102、202、302、402、502、613包围，两个导电体407、408从所述封装凸出。图5和图6示出本发明的一实施方式，对于该实施方式，冷却体503、504同时作为将电池单元在电池块中电串联的接触元件。对此，金属冷却体603、604、608处于两个邻近的电池单元之间，且将其导电体相互连接。保持或者绝缘元件505、605、606、607用于在与电连接相对的侧上保持电池单元的相对距离。绝缘元件505、605、606、607也可以构建成冷却体。图7示出根据本发明的冷却体701的一实施例，该冷却体具有用于增大其有效表面的肋状物以及在冷却体中的额外的孔或者缺口 702、703、704，这同时另外增大了冷却体的有效表面，且减小了其重量。
权利要求
1.一种原电池(101、201、301、401、501、601)，具有至少两个导电体(407、408、609、 610、611、612)，其特征在于，至少一个导电体构建成具有至少一个冷却体(103、104、105、 106、203、204、303、304、403、404、405、406、503、504、603、604、605、606、701)，该冷却体被构建成，使得所述导电体能够同时将电能导入或者导出所述原电池，且将热量导出所述原电池。
2.根据权利要求1所述的原电池，其中，至少一个导电体与至少一个冷却体力配合地连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的原电池，其中，至少一个导电体与至少一个冷却体形配合地连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的原电池，其中，至少一个导电体与至少一个冷却体材料接合地连接。
5.一种用于冷却原电池的冷却体(701)，其构建成能够力配合、形配合或材料接合地置于原电池的导电体上，使得所述导电体能够同时将电能导入或者导出所述原电池，且将热量导出所述原电池。
6.一种由多个根据前述权利要求中任一项所述的原电池(601、60幻形成的堆叠。
7.根据权利要求6所述的电池堆叠，具有至少一个原电池，该至少一个原电池具有至少一个导电体，该至少一个导电体构建成具有至少一个冷却体，该至少一个冷却体能够用作接触元件。
8.根据权利要求6所述的电池堆叠，具有至少一个原电池，该至少一个原电池具有至少一个导电体，该至少一个导电体构建成具有至少一个冷却体，该至少一个冷却体能够用作绝缘元件。
9.根据权利要求6所述的电池堆叠，具有至少一个原电池，该至少一个原电池具有至少一个导电体，该至少一个导电体构建成具有至少一个冷却体，该至少一个冷却体能够用作保持元件。
10.一种电池堆叠，具有根据选自权利要求7至9的组的至少两个权利要求的特征。
全文摘要
一种原电池(101、401)，具有导电体(407、408)以及置于其上的冷却体(103、104、105、106、403、404、405、406)。该冷却体被构建为使得导电体可以同时用于将电能导入或者导出电池单元，且将热量导出电池单元。用于冷却原电池的冷却体被构建为使得该冷却体力配合、形配合或者材料接合地以下述方式置于原电池的导电体上，以使得该导电体可以同时用于将电能导入或者导出电池单元，且将热量导出电池单元。
文档编号H01M2/20GK102388481SQ201080015940
公开日2012年3月21日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年4月8日
发明者克劳斯-鲁珀特·洪门塔勒, 安德列亚斯·古奇, 托尔斯滕·施密特, 蒂姆·舍费尔 申请人:锂电池科技有限公司