专利名称：具有延长的使用寿命的蓄电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有延长的使用寿命的蓄电池。本发明描述了一种为机动车辆驱动器供电的锂离子蓄电池。但应指出的是，本发明也可应用于不具有锂的电池，和/或也可不应用于机动车辆。
背景技术：
从现有技术中已知具有原电池的蓄电池，用于存储电能。在此，将输送到蓄电池中的电能转化为化学能且存储。此转化是有损失的。在此转化期间发生另外的不可逆的化学反应，所述化学反应导致蓄电池的老化。但随蓄电池的原电池内的温度升高，除能量转化更快以外也加速了老化。特别地在电驱动的机动车辆的加速期间，在短时间内从蓄电池中提取了高电流。如果机动车辆的减速由电子装置支持且所获得的能量被传输到蓄电池中，则此高电流也会出现。在此不利的是，此短时的高电流会使蓄电池过早老化。
发明内容
因此，本发明的任务在于提高如此工作的蓄电池的使用寿命。根据本发明，这一点通过独立权利要求的内容得以实现。有利的实施方式和扩展是从属权利要求的内容。根据本发明的用于存储电能的设备包括至少一个原电池。原电池至少部分地由电池外壳包围。根据本发明的设备的特征在于，设备包括至少一个与此原电池有效连接的导热装置。此导热装置适合于把热功率传输给此原电池和/或从此原电池中导出热功率。优选地，根据本发明的设备包括至少一个电池保持装置。此电池保持装置借助壁板至少部分地包围了内部空间。此内部空间适合于容纳至少一个原电池。在此，电池外壳与此壁板至少部分地有效地热连接。此外，此设备包括至少一个第一测量装置。所述测量装置适合于记录此原电池的预先确定的位置处的温度。此外，此设备包括控制装置。控制装置至少适合于评估现有的第一测量装置的信号和/或控制现有的导热装置。在此，在此电池保持装置的壁板的电池外壳和/或其它现有的电池外壳之间布置了导热设施。用于以至少一个原电池存储电能的设备是初级电池或次级电池，所述电池通过转化化学能来提供电能以供使用。只要此设备形成为次级电池，则此设备也适合于接收电能， 将其转化为化学能且作为化学能存储。除至少一个原电池之外，此设备还包括其它不同的装置，以用于分类的运行且为机动车辆供电。根据本发明的设备包括至少一个原电池，但为提高电压和/或提高所含有的充电量，也包括多个并联和/或串联的电池。优选地，例如每四个原电池串联为一组，以用于提高预先给定的运行电压。多个这样的组优选地并联，且存储更大的充电量。这样的原电池由电池外壳包围。此电池外壳保护了原电池及其化学物质不受外部有害影响，例如来自大气的有害影响。此电池外壳优选地通过气密的且电绝缘的固体材料或层复合物形成，例如通过焊接薄膜形成。优选地，电池外壳形成为薄壁且导热的。此电池外壳优选地尽可能紧密地包围原电池。不要求此原电池完全被电池外壳包围。电池外壳也可仅包围此原电池的部分。导热装置具有提高的导热能力，且用于把热能传输给有效连接的原电池。这特别地在环境温度低时是有利的。此外，导热装置优选地从有效连接的原电池导出热能。这优选地在高电流从此原电池中提取或传输给原电池时进行。此高电流导致原电池的发热，其中过高的电池温度缩短了电池的使用寿命。通过有效连接的导热装置，优选地从原电池中散发热量且保护了电池。此高电流通常在机动车辆加速阶段或在机动车辆减速阶段期间出现，例如当所述减速通过作为发电机工作的电动马达进行时。有效连接应理解为，原电池与此导热装置至少热接触。设备包括电池保持装置。此电池保持装置具有与所接收的原电池几何上相匹配的内部空间，且具有至少部分地包围此内部空间的壁板。此电池保持装置优选地除原电池以外还容纳其它的装置，例如测量装置、控制装置以及其它运行蓄电池所需要的装置或部件。 壁板也允许与机动车辆连接和固定。也出于经济考虑，壁板优选地形成为薄的壁板。壁板优选为紧密且导热地包围了被容纳的原电池，使得原电池的电池外壳与此壁板交换大的热功率。优选地，此原电池把热量发送到壁板上或从壁板上获取热量。优选地，导热设施具有高的导热能力，并且形成为尽可能薄。合适的包括例如以刷或滚子涂敷的糊剂、敷设或粘贴的薄膜、或薄的切割的垫子。此导热设施避免了空气对其的侵入，扩大了传热面积且因此提高了传递的热功率。通过此导热设施来更好地冷却或加热由内部空间接收的原电池。有利地，导热设施施加在用于将热从一个装置传递到另一个装置的面上。特别有利地，导热设施布置在单独的原电池之间和/或布置在原电池和例如电池保持装置的壁板之间。此设备包括至少第一测量装置，所述测量装置确定原电池的预先给定的位置的温度。在此，优选地也将用于记录原电池的不同位置的温度的多个测量设施与此测量装置连接。此测量装置适合于随时接收测量设施的信号。从实际考虑且为了降低数据量，记录优选地仅偶尔进行。测试也取决于所涉及的热容量和传热系数。第一测量装置将信号传递到同样存在的控制装置。优选地，控制装置根据运行条件通过第一测量装置触发温度的记录。此设备包括控制装置。此控制装置控制至少现有的第一测量装置且评估其信号。 这基于预先给定的计算规则进行。所述计算规则考虑了单独的测量措施的不同的特征曲线。控制装置也适合于控制现有的导热装置。在此根据原电池的运行状态，接通单独的或多个导热装置。根据本发明的设备的此控制装置的功能也可由其它控制器或电池管理系统承担。有利地，根据本发明的设备运行为使得其控制装置首先记录原电池的预先给定的位置处的温度。根据此温度，此控制装置开启或关闭导热装置。优选地，控制装置开启或关闭流体输送装置。因此，补救了用于存储电能的设备的过早老化且延长了其使用寿命。有利地，此控制装置与存储装置连接。此存储装置用于存储记录的数据、评估的测量值和/或计算规则。将代表测量时刻的其它值与测量值或评估的测量值一起存储。优选地，在此存储装置内存储测量参数(例如电池的温度)的默认值或目标值。特别地有利地，此设备包括控制装置、相关的存储装置和至少一个第一测量装置。 此控制装置适合于在第一测量装置的测量值或信号和预先给定的值之间形成差异。根据温度差异，此控制装置开启或关闭导热装置。优选地，控制装置开启或关闭流体输送装置。因此，补救了用于存储电能的设备的过早老化且延长了其使用寿命。有利地，根据本发明的设备也装配有至少一个第二测量装置。此第二测量装置适合于记录出入相关的原电池的充放电电流，且将其传递到控制装置中。在此，两个测量装置的数量对应于原电池的数量，但优选地也小于原电池的数量。电流强度的记录是独立进行的，但优选地根据此控制装置的规则、取决于运行条件而进行。特别地有利地，此设备包括控制装置、相关的存储装置、至少一个第一测量装置和至少一个第二测量装置。此控制装置适合于在第一测量装置的测量值或信号和预先给定的值之间形成差异。此外，此控制装置适合于通过使用所存储的计算规则将第一测量装置的测量值与第二测量装置的信号相关联。在测量的电流强度和确定的温度或温度差的适当关联下，控制装置优选地通过使用存储的计算规则来估计电池温度的未来发展。在预期原电池的未来温度变化时，控制装置优选地开启或关闭导热装置和/或流体输送装置。例如，在车辆加速期间的高放电电流时，在电池温度明显升高前，控制装置就已接通流体输送装置和/或导热装置。优选地，一个或多个原电池包括棱柱形的底面，特别优选地包括矩形的底面。此立方体的原电池可特别好地相互热接触且被内部空间接收。原电池也优选地包括基本上板形的电流传导器作为导热装置。此电流传导器将电流导出或导入原电池。此电流传导器优选地是金属的，且具有高的导热能力。此高的导热能力导致在电流传导器内仅出现小的温度梯度，且将高的热流导入或导出原电池。电流传导器的第一区域布置在原电池内。电流传导器的第二区域延伸出此原电池。为改进散热或导热，此第二区域至少与电流传导器的在原电池内的第一区域一样宽。电流传导器优选地形成为板形，且通过板厚、板宽和高度/长度来限定。高度是沿板形电流传导器的在第一区域和第二区域上从原电池延伸出的边缘而测量的。从实际考虑，电流传导器的第二区域通过到达冷却体的导热或对流来冷却或加热。 此冷却体与电流传导器优选地通过使用导热设施来进行热连接。优选地第一流体至少部分地围绕此冷却体或此电流传导器流动。一方面取决于围绕流动的第一流体的温度，另一方面取决于电流传导器或冷却体的温度，向原电池输送热量或从原电池获取热量。优选地，冷却体包括铜，特别优选地包括铜和铝。在此，特别地优选地，冷却体的含铜区域与电流传导器热接触，同时第一流体逆着冷却体的含铝区域流动。为提高导热能力或导电能力，优选地可向合成材料或树脂添加例如金属微粒。根据相邻部件的功能，导热设施优选地是电绝缘的。电绝缘的且同时导热的、具有预先给定的构造的导热设施(即所谓的“热垫”)包括例如云母、不同类型的陶瓷(例如Al203、Be0)、硅橡胶、金刚石、碳纳米管、聚合物或其它的合成材料。添加了金属微粒之后的不同粘合剂也适合用作导热设施。在此，导热的粘合剂额外地以材料配合方式连接相邻的部件。除前述电流传导器之外，原电池优选地包括主动导热装置。此主动导热装置优选地包括至少一个流体通道和包含在其内的第二流体。此第二流体流过此流体通道或保持在此流体通道内，只要此流体通道是封闭空间。根据所存在的温度和第二流体的化学成分，此第二流体经历相变，优选地从液相向气相转化或反过来。在一个实施方式中，此第二流体以预先给定的温度首先传输到第一流体通道中，且在放热或吸热后被再次导出。流体通道包括在电池内或与电池热接触的第三区域。流体通道优选地也包括电池外部的第四区域。第
7三流体优选地至少部分地围绕此第四区域被流动和/或此区域与冷却体导热地连接。此第三流体优选地也在此冷却体上流过。优选地，此设备包括容器。此容器例如与电池接收部分连接。此容器包括至少一个关闭装置且以第三物质填充。此关闭装置适合于被控制装置打开。然后，此第三物质从此容器退出。此第三物质在此优选地在至少一个原电池的方向上退出，优选地通过所提供的通道退出。在预先给定的时间之后或在第三物质的预先给定的退出量之后，控制装置关闭此关闭装置。此物质最晚在碰触到此原电池上之后经历相变，此时进行吸热或放热。容器优选地与多个通道连接，所述通道朝向不同的原电池。通过使用单独的通道，在需要时也只为此单独的原电池提供此第三物质。这样供应的电池通过相变能量进行加热或冷却。优选地，关闭装置额外地装配有温敏开关，例如装配有双金属开关。即使在控制器、导热装置和/或流体输送装置未准备好运行或出现故障时，此类设计也可有利地实现放热和吸热。有利地，此电池保持装置的壁板包括至少一个可硬化的第一物质以及传导高温的嵌入微粒。有利地，此壁板形成为薄壁板以降低热阻，且与原电池紧密贴靠。特别地有利地， 所接收的原电池至少部分地被此壁板包封，使得所接收的原电池与壁板之间具有良好的传热。优选地，此壁板包括至少一个第二流体通道。第四流体流过此第二流体通道，所述第四流体以预先给定的温度进行传输。在离开此第二流体通道之后，此第四流体例如由车辆侧的或独立的冷却或加热装置调节。优选地，此壁板包括准备好的连接面，以与蒸发器或冷却器热接触。此蒸发器或冷却器例如与环境空气或与机动车辆的空调设备进行热能交换。有利地，壁板至少部分地包括第二物质。此第二物质适合于在蓄电池运行期间和 /或在预先给定的温度下经历相变。此第二物质例如包含在电池保持装置的壁板中或壁板上的预先给定的空间内。此壁板例如至少部分地或主要地包括此第二物质。此第二物质的相变在特定的温度下进行，且因此也影响了原电池的温度。即使在控制器、导热装置和/或流体输送装置未准备好运行或出现故障时，此电池保持装置的壁板的这种设计也有利地实现了放热和吸热。本发明应用在具有高功率密度或能量密度的次级电池或蓄电池或初级电池上，这是有优势的。此蓄电池在具有短时高电流的运行条件下具有明显的温度变化，特别是温度升高。明显且反复的温度升高使得蓄电池更快地老化。这尤其针对镍金属混合蓄电池或锂离子蓄电池。根据本发明的此蓄电池的设计通过温度控制措施提高了蓄电池的使用寿命， 即在单独的原电池的计划的温度时间曲线处。有利地，通过使用模子和至少一个可硬化的第一物质，可制造用于根据本发明的设备的电池保持装置。为此，待接收的原电池在此模子中相互布置定位。这些原电池之间的可能的中间空间填充以导热介质，优选地填充以导热薄膜。然后，这些电池相互被压紧， 以实现这些原电池之间的良好的热连接。最后，向此模子内设置的中空空间内浇铸此可硬化的第一物质。然后，为此可硬化的第一物质提供硬化的机会。在本发明的意义中，电解质理解为这样的物质，即其至少部分地以离子存在的、且在施加电压时在所存在的电场的影响下引导电流，其中导电能力或电荷输送是通过离子在电场内的定向运动而产生的。在本发明的意义中，电极堆叠理解为这样的装置，其作为原电池的组件也用于存储化学能且释放电能。为此，电极堆叠包括多个板形元件、至少两个电极即阳极和阴极、以及隔板，所述隔板至少部分地接收电解质。优选地，至少阳极、隔板和阴极相互叠置或堆叠， 其中隔板至少部分地布置在阳极和阴极之间。阳极、隔板和阴极的此次序可在电极堆叠内任意地多次重复。优选地，板形元件被卷为电极芯。在下文中，概念“电极堆叠”也用于电极芯。在释放电能之前，将所存储的化学能转化为电能。在充电期间，传输到电极堆叠或原电池的电能转化为化学能且被存储。优选地，电极堆叠包括多个电极对和隔板。特别优选地，一些电极相互特别地电连接。在本发明的意义中，接触理解为至少一个第一体和至少一个第二体的如下布置， 即所述布置构造为使得实现从至少一个第一体到至少一个第二体和/或反之的热能传递。优选地，根据本发明的设备包括至少一个导热装置，所述导热装置从属于至少一个原电池，且至少局部地与至少一个原电池接触，且特别至少局部地与至少一个原电池的电极堆叠接触。优选地，此接触构造为使得将热能直接传输给至少一个原电池和/或特别地至少一个原电池的电极堆叠中，和/或从其中导出热能。优选地，至少一个导热装置包括至少一个流体通道，所述流体通道特别地设置为供流体流过。优选地，此流体通道设置为至少在至少一个导热装置的横向和/或纵向延伸方向的部分区域上延伸。有利地，通过此流体通道，在至少一个导热装置内输送比在具有相同的几何形状、但无流体通道的导热装置内传输更高的热功率。优选地，流体为此设置为至少经历一次相变，其中此流体的至少一个相变的温度与至少一个原电池的运行温度相匹配。优选的是如下流体，所述流体在至少一个原电池的运行温度范围内至少部分地经历从液相到气相聚集态的相变。有利地，流体向气相聚集态的相变需要热能，所述热能从至少一个所接触的原电池的和/或特别地至少一个原电池的所接触的电极堆叠获取，其中至少一个原电池和/或至少一个原电池的电极堆叠被冷却。优选地，至少一个导热装置包括至少一个第一区域和至少一个第二区域，其中第二区域布置在电池壳体外。优选地，在至少一个原电池的第一实施方式中，流体在至少一个第一区域内蒸发，其中此流体蒸发所需要的热能特别地从至少一个原电池和/或至少一个原电池的电极堆叠中获取，且其中被蒸发的流体将所接收的热能从至少一个原电池内的至少一个第一区域输送到至少一个原电池外部的至少一个第二区域内。有利地，因此预防了在运行中至少一个原电池和/或至少一个原电池的电极堆叠的过热。优选地，在至少一个原电池的第二实施方式中，流体也在至少一个第二区域内被蒸发，其中此流体蒸发所需要的热能特别地从此至少一个第二区域的环境中获取，且其中被蒸发的流体将所接收的热能从至少一个原电池外部的至少一个第二区域输送到至少一个原电池内的至少一个第一区域内。优选地，通过释放至少一部分所接收的热能，气相的流体也在至少一个第一区域内凝结。有利地，因此在需要的情况下，将至少一个原电池和/或至少一个原电池的电极堆叠一直加热到对于至少一个原电池的运行来说是优选的温度。优选地，至少一个原电池的电极堆叠包括至少一个电流传导器，其中至少一个导热装置与至少一个电流传导器相接触。特别地，至少一个原电池的高的充电和/或放电电流导致至少一个电流传导器的明显发热。优选地，至少一个导热装置也从至少一个电流传导器中获取热能，且因此也降低了此至少一个电流传导器的热载荷。优选地，导热装置的至少一个第一区域设置为与至少一个原电池和/或与至少一个原电池的电极堆叠换热，且进一步优选地，导热装置的至少一个第二区域设置为供至少一个第二流体流过或通过。有利地，在至少一个原电池的此构造中，根据导热装置的至少一个第一或至少一个第二区域的环境中所存在的温度，将至少一个原电池和/或至少一个原电池的电极堆叠加热或冷却。在本发明的意义中，换热装置理解为这样的装置，即其将热能从至少一个第一流体流动传递到至少一个第二流体流动。优选地，换热装置是间接进行热传递的，其特征在于，流体流动在空间上通过至少一个导热的固体相互分离。优选地，导热装置的至少一个第二区域设置为至少局部地与至少一个换热装置接触。优选地，至少一个导热装置与至少一个电流传导器形成为单件，其中至少一个导热装置至少部分地在至少一个电流传导器上延伸。优选地，至少一个流体通道被封闭。进一步优选地，至少一个被封闭的流体通道构造为热导管。在本发明的意义中，热导管理解为用来导热的装置，其中待传输的热能可通过热导管而非常有效地从至少一个第一位置传输到至少一个第二位置。在相应的构造中，热导管可传导比具有相同的几何尺寸的实心铜部件高出三个数量级的热流。热导管利用了物理效应，即在液体蒸发和凝结时，其优选地转化了比在固体内的导热过程中更大的热功率。工作介质在热导管的至少一个第一位置处蒸发，其中在此至少第一位置处的温度高于热导管的工作介质的相应的相变温度。蒸汽相的工作介质在热导管的此至少一个第二位置凝结， 其中在此至少一个第二位置处的温度低于工作介质的相应的相变温度。特别地，蒸汽相的工作介质的流动方向基本上对应于热导管内的温度下降的方向。优选地，热导管包括蒸发区、优选绝热的输送区、凝结区和气体存储区，所述区优选地相互连续地连接，且优选地形成为单件。优选地，凝结物因其重力而从凝结区流到蒸发区。进一步优选地，热导管至少局部地包括毛细部分，所述毛细部分形成在蒸发区的至少一个内部内，工作介质在其内运动， 且所述毛细部分也设置为使凝结物在不同于其重力的方向上输送。优选地，在热导管内存在负压，使得工作介质在低的温度下就已蒸发。优选地，热导管也以水作为工作介质工作， 其中在其内部压力为IPa的相应构造中，在大约3°C时就已可实现导热。在工作循环期间，即在原电池的连续充放电期间，此原电池发热，其中充放电电流越高，则发热越高。电解质温度在原电池运行期间不应超过最高可允许温度，这对于原电池的充电特别重要，因为如果在充电期间电解质温度超过最高可允许值时，在原电池的电流传导器内发生不可逆的过程，所述过程损害了原电池的运行可靠性，且因此损害了原电池的使用寿命。通过使用布置在原电池外部的导热装置，特别在此导热装置的位置的出现安全故障时，且在与导热介质接触的表面出现不均勻的润滑时，电解质通过原电池的壁元件的间接冷却或加热，由此导致导热系数变小，因此降低了此原电池外部的导热装置的效率。优选地，至少一个原电池的至少一个电流传导器至少部分地构造为热导管，其中此部分设置为将电解质冷却或加热。优选地，电流传导器的被构造为热导管的部分的至少一个第一区域布置在至少一个原电池内部，其中此至少一个第一区域优选地也与至少一个原电池的电解质相互作用。进一步优选地，电流传导器的被构造为热导管的部分的至少一个第二区域布置在至少一个原电池外部，其中此至少一个第二区域也设置为供第二流体至少部分地流过和/或通过。进一步优选地，此至少一个第二区域也设置为优选地通过电阻加热来加热。优选地，至少一个导热装置配备了至少一个输送装置。至少一个输送装置也设置为输送至少一个第二流体，其中此流体优选至少部分地流过或通过导热装置的至少一个第二区域。优选地，输送装置配备了至少一个换热装置，所述换热装置设置为把至少一个第二流体调节到优选的预设的温度。优选地，至少一个原电池配备了至少一个测量装置，所述测量装置确定至少一个原电池的预先给定的位置上的温度。在此，优选地也将用于记录至少一个原电池的不同位置上的温度的多个测量设施与测量装置连接。此测量装置适合于随时接收测量设施的信号。从实际考虑，并为降低数据量，记录优选地以低频率进行，其中频率优选在IHz和IOOHz 之间。这也与所涉及的热容量和传热系数相关。优选地，至少一个原电池配备了至少一个控制装置，所述控制装置设置为控制至少一个测量装置且评估其信号。这基于预先给定的计算规则进行。这些规则考虑了单个测量设施的不同特征曲线。控制装置也适合于控制现有的输送设备。在此根据至少一个原电池的运行状态，将一个或多个输送设备接通。此控制装置的功能也可由另外的控制器或电池管理系统承担。根据本发明，优选地使用隔板，所述隔板由物质可透过的载体构成，优选由部分地可透过物质的载体构成，即基本上对于至少一种材料是可透过的，且基本上对于至少一种另外的材料是不可透过的。载体至少在一侧上涂敷有无机材料。作为可透过物质的载体优选地使用有机材料，所述有机材料优选地构造为无纺布。优选地为聚合物且特别优选地为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的有机材料涂敷有无机的离子导电材料，所述离子导电材料优选地在-40°C至200°C的温度范围内是离子导电的。无机离子导电材料优选地包括至少一种来自如下组的化合物具有元素&、Al、Li的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐，特别优选地为氧化锆。优选地，无机离子导电材料包括最大直径低于 IOOnm的微粒。优选地，根据本发明的设备的每个原电池包括至少一个隔板。此隔板例如由 Evonik股份公司以“S印arion”的商品名在德国销售。优选地，根据本发明的设备的至少一个原电池基本上构造为立方体或棱柱形的。 此基本上立方体的原电池可特别好地相互接触且被内部空间接收。优选地，至少一个原电池(1)的至少一个第一纵向延伸部11优选地位于 15cm ^ 11 ( 50cm的范围内，进一步优选地位于20cm彡11 ( 30cm的范围内，再进一步优选地位于Mcm彡11彡27cm的范围内。优选地，至少一个原电池(1)的至少一个第二纵向延伸部12优选地位于 IOcm ^ 12 ^ 40cm的范围内，进一步优选地位于15cm ^ 12 ^ 25cm的范围内，尤其优选地位于20cm彡12 ^ 21cm的范围内。优选地，至少一个原电池(1)的至少一个第三纵向延伸部13优选地位于 0. 5cm < 13 < 5cm的范围内，进一步优选地位于Icm ^ 13 ^ 2cm的范围内，再进一步优选地位于1. Icm彡13 ^ 1.2cm的范围内。
本发明的进一步的优点、特征和应用可能性从如下结合附图的描述中得到。各图为图1在截面图中示出了根据本发明的蓄电池；图2示出了根据本发明的控制和测量装置的布置；图3示出了根据本发明的原电池的横截面。
具体实施例方式图1示出了根据本发明的用于存储电能的设备的优选实施方式。图示未按比例。 图示的蓄电池包括两组的、每组四个原电池。两组并联以提高充电量。在一组中，四个原电池1串联。但电连接未图示。也未图示单独的电池壳体，所述电池壳体由气密的且焊接的薄膜形成。导热装置8从属于每个原电池1。在此情况中，导热装置8构造为所谓的微通道冷却器8。微通道冷却器8的通道供加温的第二流体通过，其中通道的几何形状、第二流体的材料特征及其流动速度选择为使得流动具有尽可能高的雷诺数或努塞特数。为供给微通道冷却器，提供了输入管道5以及管道6。根据原电池1和此第二流体的温度，此原电池1借助于微通道冷却器8供热或冷却。在另外的未图示的实施方式中，微通道冷却器由所谓的“heat pipe (热管)”代替。因此涉及另外的结构变化，但并非使得此实施方式不具有权利要求的特征。根据图1，原电池1由电池保持装置2接收。电池保持装置2的壁板9为薄壁且由可硬化的合成材料制造，其包围了原电池，避免了气泡。电池保持装置2的内部空间包括两个凹入部，所述凹入部通过壁板隔开且分别接收四个原电池。未图示的电池外壳由壁板9 包围，使得在原电池1和壁板9之间实现高热流的传递。在电池保持装置2的壁板9内形成了用于第四流体的通道3。在制造电池保持装置2时将此通道3安装在壁板9内。此通道3供第四流体通过，所述第四流体可传输或导出热。用于输送此流体的装置由未图示的控制装置11开启或关闭。有利地，图中仅图示了用于记录温度的第一测量装置7。测量装置7是热元件7， 其触点与未图示的控制装置11连接。虽然未图示，但每个此原电池1包括自己的热元件7。 在蓄电池的此实施方式中，热元件7分别以IOOHz的频率进行测试。此设备包括另外的第二测量装置10。图示了安培计10，所述安培计测量传输到原电池1或从原电池1获取的电流的强度。在单独的原电池1之间分别布置了导热薄膜4。此导热薄膜4用于也通过放大实际的接触面积来改进单独的原电池之间的热接触。此外，此导热薄膜4在原电池上另外地施加了弹性回复力，以避免不希望的运动。在由可硬化的合成材料通过使用注模来制造电池保持装置2时，优选地实现了壁板9和与此壁板接触的原电池1之间的很好的热接触。图1未示出相邻的或相互作用的、为此设备供应的装置。所述装置包括例如冷却剂回路，所述冷却剂回路供应微通道冷却器8以及通道3。未图示的还有电池保持装置2的不同部件，所述部件对于蓄电池的无缺陷功能是必需的。图2示出了根据本发明的、用于控制蓄电池加温的控制和测量装置的布置。图示
12了控制装置11，所述控制装置11配备了存储装置12。在此存储装置12中存储着计算规则、 记录和评估的测量值以及温度默认值或目标值。此外，此控制装置12包含引导蓄电池温度的默认值。通过此引导温度的默认值，控制装置11可将现有的装置前瞻性地开启或关闭。 第一测量装置7与控制装置11连接，此测量装置用来记录封闭的原电池的温度。转换开关 13与此第一测量装置7相连，在此转换开关13上连接了不同的热元件。此外，用于记录电流的第二测量装置10与控制装置11连接。转换开关14与此第二测量装置10连接，在所述转换开关14上连接了不同的电流测量器。进一步地，在控制装置11上连接了一系列的流体输送装置以及通向不同开关的控制线路。在控制和测量装置的布置的此设计中，控制装置11可前瞻性地执行对运行的蓄电池的温度引导。在此，控制装置11的功能也可由其它现有的控制器或布置在上级的电池管理系统承担。图3示出了根据本发明的设备的原电池1的横截面，其中此原电池1部分地被电池壳体21包围。图示未按比例。由电池壳体21包围的内部空间15接收了两个电极17a、 17b、隔板16以及未图示的电解质。此外，在内部空间15内局部地接收了电流传导器以及导热装置。电流传导器和各导热装置作为部件30a、30b形成单件。导热装置构造为热导管。 导热装置18a、18b的各第一区域与电流传导器的各第一部分形成为用于导热和导电的功能块，其中此区域部分地被电池外壳21包围。构造为热导管的导热装置的第一区域也分别包括蒸发区18a、18b。部件30a、30b在电池壳体外分别包括基本上全金属的区域19a、19b， 其中此区域不包括流体通道，且其中此区域19a、19b优选地用于原电池1的电接触。构造为热导管的导热装置的第二区域在原电池外部分别包括凝结区域20a、20b。凝结区域和蒸发区域的此布置设置为用来冷却原电池1，且特别地用来冷却电极17a、17b。根据原电池1 内外存在的温度，蒸发区域18a、18b和部件30a、30b的凝结区域20a、20b也可颠倒。凝结区域20a、20b布置在电池壳体内部，且蒸发区域18a、18b布置在电池壳体外部，其中以此布置在需要的情况下对原电池1加热，且特别地对电极17a、17b加热。
权利要求
1.一种用于存储电能的设备，所述设备包括至少一个原电池(1)，所述原电池(1)至少部分地被电池壳体包围，其特征在于，设置至少一个导热装置(8)，所述导热装置(8) 与所述原电池(1)有效连接，其中所述导热装置( 适合于向电池传输热功率和/或从电池中获取热功率。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，提供至少一个电池保持装置0)，所述电池保持装置以壁板(9)至少部分地包围了内部空间，其中所述内部空间适合于接收所述至少一个原电池(1)，且其中所述电池壳体至少部分地与所述壁板(9)有效连接，其中在所述电池壳体和所述电池保持装置( 的壁板(9)和/或另外的电池壳体之间布置有导热设施⑷。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，提供至少一个测量装置 (7)，所述测量装置(7)适合于记录所述原电池(1)的预先给定的位置处的温度。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，提供至少一个控制装置 (11)，所述控制装置(11)至少适合于评估现有的第一测量装置(7)的信号和/或适合于控制现有的导热装置(8)。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，提供至少一个第二测量装置(10)，所述第二测量装置(10)适合于记录出入所述原电池(1)的电流的电流强度，且将所述电流强度传递到所述控制装置(11)，和/或，所述设备包括存储装置(12)，所述存储装置(1 从属于所述控制装置(11)，其中所述存储装置(1 适合于存储至少数据和/或计算规则。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 优选地形成为棱柱形和/或以导热装置(8)的形式包括至少一个基本上板形的电流传导器，所述电流传导器具有至少一个布置在电池内部的第一区域和至少一个布置在电池外部的第二区域，其中所述第二区域至少与所述第一区域一样宽，其中所述第二区域优选地与冷却体有效连接，所述冷却体至少包括铜和/或铝，且第一流体至少部分地流过所述第二区域和/或所述冷却体。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述导热设施(4)形成为具有薄壁和/或是电绝缘的。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述导热设施(4)与相邻的部件平面接触和/或与相邻部件以材料配合的方式连接。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 包括至少一个导热装置(8)，所述导热装置(8)包括至少一个第一流体通道以及包含在所述第一流体通道内的第二流体，所述第一流体通道具有在所述电池内部的或与所述电池有效连接的第三区域和/或包括在所述电池(1)外部的第四区域，所述第二流体优选地在所述第一流体通道内流动和/或经历相变，且第三流体优选地至少部分地流过所述第四区域和/或所述第四区域与冷却体有效连接。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括容器，所述容器至少部分地填充以第三物质，所述第三物质在预先给定的温度下经历相变，其中所述第三物质优选地不导电和/或所述第三物质特别地优选地包括CO2,且所述容器包括至少一个关闭装置，所述关闭装置适合于至少部分地由所述控制装置打开。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述电池保持装置O)的壁板(9)包括至少一个优选地为合成材料的、可硬化的第一物质和嵌入微粒，其中所述微粒的导热能力至少与所述可硬化的第一物质的导热能力同样大，和/或所述原电池(1)至少部分地由所述壁板(9)包围，和/或所述壁板(9)包括至少一个第二流体通道(3)，第四流体流过所述第二流体通道(3)，和/或所述壁板包括连接面，以用于与被冷却和/或加热的面有效地热连接，例如与为此目的蒸发器的面有效地热连接，和/或所述壁板(9)包括第二物质，其中所述物质适合于在设备运行期间和/或在预先给定的温度下经历相变。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 包括锂和/或锂离子，和/或所述电解质优选地包括锂离子。
13.一种用于运行根据前述权利要求中至少一项所述的设备的方法，其特征在于，所述第一测量装置(7)至少暂时地记录原电池的预先给定的位置处的温度，和/或所述第二测量装置(10)记录出入所述原电池(1)的电流的强度，所述控制装置(11)确定所述记录的温度和为此而预先给定的温度中之间的温度差，且所述控制装置(11)根据所测量的温度、 所确定的温度差和/或所记录的电流强度来开启和/或关闭所述导热装置(8)和/或流体输送装置。
14.一种用于根据权利要求11或12所述的设备的电池保持装置( 的生产方法，所述生产方法使用模子和至少一种可硬化的第一物质，所述生产方法包括如下步骤a)将原电池(1)布置在模子内，其中中空空间以导热设施(4)填充，且所述电池随后被相互压紧，b)使用所述可硬化的第一物质浇注所述中空空间，c)使所述可硬化的第一物质硬化。
15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个导热装置(30a)设置为至少部分地与所述至少一个原电池(1)接触，且特别地与所述至少一个原电池的电极堆叠 (17a、17b)接触。
16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述至少一个导热装置(30a)包括至少一个流体通道，所述流体通道特别地设置为供流体通过。
17.根据权利要求15至16中一项所述的设备，其特征在于，所述流体设置为经历至少一个相变，其中所述流体的至少一个相变的温度与所述至少一个原电池(1)的运行温度相匹配。
18.根据权利要求15至17中一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个导热装置 (30a)至少部分地从所述至少一个原电池(1)的电池壳体导出。
19.根据权利要求15至18中一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个导热装置 (30a)包括至少一个第一区域(18a)和第二区域QOa)，其中所述第一区域(18a)布置在所述电池壳体内部，且其中所述第二区域布置在所述电池壳体外部。
20.根据权利要求15至19中一项所述的设备，其特征在于，所述电极堆叠(17a、17b) 包括至少一个电流传导器(30a)，且所述至少一个导热装置(30a)设置为至少局部地与至少一个电流传导器(30a)接触。
21.根据权利要求15至20中一项所述的设备，其特征在于，所述导热装置(18a)的第一区域设置为与至少一个原电池的电极堆(17a、17b)换热，且所述导热装置的第二区域(20a)设置为供第二流体流过或通过。
22.根据权利要求15至21中一项所述的设备，其特征在于，所述导热装置的第二区域 (20a)设置为与换热装置导热地接触。
23.根据权利要求15至22中一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个导热装置 (30a)与至少一个电流传导器(30a)形成为单件，其中所述导热装置(30a)至少部分地在所述至少一个电流传导器(30a)上延伸。
24.根据权利要求15至23中一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个流体通道被封闭。
25.根据权利要求15至M中一项所述的设备，其特征在于，至少一个输送装置从属于所述至少一个导热装置(30a)，特别地从属于所述至少一个流体通道。
26.根据权利要求15至25中一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 配备有至少一个测量装置，特别是配备有温度测量装置。
27.根据权利要求15至沈中一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 配备有至少一个控制装置，所述控制装置也设置为控制所述至少一个测量装置。
28.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 包括至少一个隔板(16)，所述隔板优选地由可透过物质的载体形成，优选地由部分地可透过物质的载体形成，即所述载体基本上对于至少一种材料是可透过的且基本上对于至少一种另外的材料是不可透过的，其中所述载体在至少一侧上涂敷以无机材料，其中作为可透过物质的载体优选地使用有机材料，所述有机材料优选地构造为无纺布，其中有机材料优选地具有聚合物且特别优选地为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，其中有机材料涂敷以无机离子导电材料，所述无机离子导电材料优选地在-40°C至200°C的温度范围内是离子导电的，其中无机离子导电材料优选地包括至少一种来自如下组的化合物具有元素Zr、Al、Li 的至少一种的氧化物、磷酸盐、硫酸盐、钛酸盐、硅酸盐、铝硅酸盐，特别优选地为氧化锆，且其中所述无机离子导电材料具有最大直径低于IOOnm的微粒。
29.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，每个原电池(1)包括隔板 (16)。
30.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 基本上构成为立方体或棱柱形。
31.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 的至少一个第一纵向延伸部11优选地位于15cm ^ 11 ^ 50cm的范围内，进一步优选地位于20cm彡11 ( 30cm的范围内，再进一步优选地位于Mcm ^ 11 ^ 27cm的范围内。
32.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 的至少一个第二纵向延伸部12优选地位于IOcm ^ 12 ^ 40cm的范围内，进一步优选地位于15cm彡12彡25cm的范围内，再进一步优选地位于20cm彡12彡21cm的范围内。
33.根据前述权利要求中至少一项所述的设备，其特征在于，所述至少一个原电池(1) 的至少一个第三纵向延伸部13优选地位于0. 5cm ^ 13 ^ 5cm的范围内，进一步优选地位于1cm ^ 13 ^ 2cm的范围内，再进一步优选地位于1. Icm彡13彡1. 2cm的范围内。
全文摘要
本发明涉及一种具有延长的使用寿命的蓄电池。本发明描述了一种用于为机动车辆驱动器供电的锂离子蓄电池。但应指出的是，本发明也可应用于不具有锂的电池，和/或也可不应用于机动车辆。
文档编号H01M10/0525GK102428592SQ201080022023
公开日2012年4月25日 申请日期2010年3月30日 优先权日2009年4月8日
发明者安德列亚斯·古奇, 沃特·拉成梅尔, 蒂姆·舍费尔 申请人:锂电池科技有限公司