專利名稱：用于電池的電化學單體以及電池的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的用于電池/蓄電池的
電化學單體以及一種根據權利要求9的前序部分所述的、由這種單體構成 的電池，二者例如由作為相關基礎的DE103 58 582A1已知。
背景技術：
在DE 103 58 582 Al中公開了一種用于電池的電化學單體，所述單體 特別是用于制造大功率/高效電池。這種類型的電池優選用于至少部分地驅 動乘用型機動車，如轎車或客車。優選的電池系統特別是鋰離子電池和/ 或鎳氫電池，其中多個單體彼此并聯或串聯。在已知的單體中，圍繞一冷 卻管巻繞一由膜片一一兩層中間設有隔膜的極片膜，優選鋁/隔膜/銅一一制 成的多層極堆/極片組(Elektrode叩aket),其中冷卻管另外用作安裝輔助 件。代替圍繞冷卻管巻繞極堆，也可以圍繞冷卻管層疊極堆。為了與極片 膜導電接觸，冷卻管的朝向極堆的表面至少局部地由導電性好的材料制成。 為了此后導熱接觸，在空心柱形的冷卻管內設置有冷卻通道。所述冷卻通 道以有利的方式填充有依賴于溫度發生相變一一特別是蒸發一一的材料， 并以排熱的方式與單體的外部區域連接。
在US 2002 0064 707 Al中已知一種電池，其單體具有優選規則的六角 形橫截面。在每六個單體內設置一個冷卻通道。在此所述冷卻通道通過單 體的壁部形成，所述壁部以直接接觸的方式彼此圍繞冷卻通道布置。由此， 冷卻通道的橫截面的形狀和尺寸相當于單體的橫截面。通過冷卻通道的這 種設計方案，鄰接每個冷卻通道的六個單體分別以其外側面中的一個貼靠 在冷卻通道上。溫度控制、特別是對單體的冷卻通過冷卻通道來實現。在這兩種情況下，溫度控制裝置要求冷卻通道具有復雜的布置結構或 者否則可以以不同方式使用的空間需求。因此已知設計方案至少是成本密 集的。
發明內容
本發明的目的在于，盡可能成本經濟、盡可能節約空間地實現電池溫 度控制。
所述目的利用具有權利要求1的特征的單體或者利用具有權利要求9 的特征的電池來實現。根據本發明，在用于電池的電化學單體中應用由實 心體/實心材料制成的導熱棒。通過提高導熱棒材料的導熱橫截面積確保有
效、節省空間地從單體中導出熱。極堆由兩層中間設有隔膜的極片膜形成， 圍繞由導熱的實心體制成的導熱棒巻繞和/或在導熱棒上層疊該極堆。在導 熱棒朝向極堆的表面上，導熱棒至少局部由導電和/或導熱良好的材料制 成。
以有利的方式，在單體外、優選仍在相應的電池箱內，導熱棒與一集 熱單元和/或一溫度控制單元導熱連接。在由多個彼此并聯和/或串聯的單體 組成的電池中，所述集熱單元收集從導熱棒向其傳遞的熱量。必要時利用 其它組件將所述熱量從該集熱單元輸出。在使用溫度控制單元時，溫度控 制單元通過吸收并輸出導熱棒的當前待輸出的熱量和/或將所需熱量輸送 至導熱棒的方式，確定一溫度。
在另一設計方案中，溫度控制單元具有一蒸發器板，所述蒸發器板本 身以有利的方式與一冷卻盤管連接。
在另一設計方案中，導熱棒的材料是可簡單獲取的金屬或金屬合金， 特別是鋁或鋁合金和/或銅或銅合金。
在本發明的另一設計方案中，為了緊密地堆疊各單體，導熱棒的橫截 面是三角形至八角形，優選是等邊的三角形至八角形。然而原則上可以考 慮所有的多邊形/棱柱形或橢圓形橫截面。
在另一設計方案中，極堆設置在優選由金屬制成的單體殼中。由此還實現了通過單體殼電接觸單體和/或還額外地通過單體殼進行溫度控制。
在另一設計方案中，極堆設置在一導電的單體殼中，導熱棒與極堆的
唯一一種極片導電連接。此外，單體殼與另一種極片導電連接，單體殼和
導熱棒彼此電絕緣。由此單體的兩個極柱由導熱棒和單體的單體殼形成。
根據本發明，所述單體特別是可以用于大功率電池、特別是用于至少
部分地驅動乘用型機動車。
其它有利的設計方案可以在從屬權利要求中得到。此外借助在附圖中
示出的實施例進一步描述本發明。其中
圖l示出由圓形單體形成的、具有蒸發器板和冷卻盤管的電池，
圖2示出根據圖1的單體的縱剖視圖，
圖3示出具有規則的六角形橫截面的單體的縱剖視圖，
圖4示出根據圖3的多個單體組的俯視圖，
圖5示出根據圖3的單體的橫剖視圖，以及
圖6示出帶有多個無殼單體的整體電池。
具體實施例方式
在圖1中示出了一電池8，所述電池還包括多個彼此電連接的單體7。 單體7設置在一特別是完全封閉的電池殼體11中。單體7設置在一設計成 金屬板的導熱單元2上。單體7以其縱軸彼此平行的方式布置在導熱單元 2上，其中各單體7的導熱棒1與導熱單元2導熱連接。
導熱單元2與基板9和布置在這兩個板2、 9之間的冷卻盤管10 —起， 形成一用于電池8的單體7的至少一部分的溫度控制單元3。利用溫度控 制單元3以簡單和成本有效的方式實現了，有利地影響與其導熱連接的單 體7內的溫度。
此外以適合的方式，冷卻盤管10還可以附加地通過其連接部12、 13 連接到車輛已有的空調設備(未示出)上，該冷卻盤管的熱至少部分地由
6所述空調設備管理/供給(versorgen)。這種熱管理可以直接地——例如通 過公共的導熱介質特別是流體一一與空調設備連接，也可以間接地一一例 如通過換熱器一一與空調設備共同作用。以優選的方式，導熱介質還可以 是由車輛的經空氣調節的內室溢出的空氣，和/或通過這種空氣提供導熱介質。
在圖2中示出了根據圖1的單體7的縱剖視圖。根據本發明的單體7 在其中部具有一橫截面為圓形的導熱棒i，圍繞所述導熱棒巻繞有一極堆
4,該極堆由多層電化學活化的薄膜制成。導熱棒l由導熱良好的實心體制 成，其中這不僅應理解為整體緊湊地、連續形成的體部，而且應理解為多 孔的體部，例如鑄造或燒結的體部。優選地選擇金屬、特別優選鋁和/或銅 或者這種類型的合金作為導熱棒l的材料。
巻繞的極堆4連同作為芯的導熱棒1設置在封閉的單體殼5內。極堆 4的兩個極片以已知的方式通過導流片/極耳分別與其相應的極柱14連接 以導出電流。在這個實施例中，導熱棒l和單體殼5都與極堆4的兩個極 片電絕緣。合適地同時形成單體殼5的底部的導熱棒1導熱地、優選位置 固定地確定并固定地設置在設計為蒸發器板6的溫度控制單元上。
代替通過極柱14導出電流，極堆4的極片也可以與單體殼5和/或與 導熱棒1連接。為此單體殼5和導熱棒1都必須至少局部地由導電材料制 成。此外，所述單體殼5和導熱棒1必須彼此絕緣，可能還必須采取傳統 已知的、或顯而易見的、明顯的措施。
這種類型的、屬于現有技術的蒸發器板6具有一布置在單體7的區域 中的蒸發器部段和一處于電池殼體11外的冷凝部段。冷凝區域與蒸發區域 通過一通道15相連接。所述通道整體上形成閉合的通道系統，所述通道系 統填充有一定體積的導熱介質的流體。通道15的壁部被加襯有具有毛細管 作用的織物，所述織物用于將液態導熱介質從冷凝區域輸送至蒸發區域。
通過經導熱棒1從每個單體7內導出熱，對單體7從而對電池8進行 冷卻，所述導熱棒本身將待導出的熱傳遞到蒸發器板6上。液態的導熱介 質通過所傳遞的熱在蒸發部段中蒸發并流到冷凝區域中，在此導熱介質通過冷凝將所述熱向外排出。這時重現液態的導熱介質被起毛細管作用的織 物重新朝向蒸發部段的方向輸送，在此冷卻介質再一次蒸發。
圖3示出了單體7的縱剖視圖，所述單體在很大程度上構造成類似于 根據圖2的單體7。然而與圖2的單體不同的是，圖3的單體7和導熱棒1 具有六角形橫截面，其中該橫截面的六角形(參見圖5)特別是具有相同 長度的邊。此外，所述橫截面特別有利于堆疊，如由在圖4中示出的、多 個彼此貼靠的根據圖3的單體7的俯視圖可見。
在圖6中示出一具有多個無殼單體7的整體電池。在本實施例中，極 堆4圍繞導熱棒1巻繞。然而與前述實施例的單體l相比，所述極堆不帶 有單體殼。因此在這種類型的布置結構中，例如在運動中極堆4不會電短 路，導熱棒l固定地與導熱單元2連接，特別是粘接和/或螺紋連接。所述 布置結構被放入電池殼體中，極堆根據其電荷與相應的極柱連接。通過電 池的這種類型的設計方案可以減少其重量。
權利要求
1.一種用于電池的電化學單體，所述單體具有圍繞一冷卻管卷繞的和/或在所述冷卻管上層疊的極堆，其中冷卻管在其朝向極堆的表面上至少局部由導熱材料制成，其特征在于，所述冷卻管設計成導熱棒(1)，所述導熱棒(1)是一由優選導熱良好的材料制成的實心體。
2. 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述導熱棒(1)的 材料是金屬。
3， 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述導熱棒(1)的 材料是鋁和/或銅。
4. 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述導熱棒(1)的 橫截面是圓形的。
5. 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述導熱棒(1)的 橫截面是三角形至八角形，優選是近似等邊的三角形至八角形。
6. 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述導熱棒(1)用 于隨后與一導熱單元(2)和/或一溫度控制單元(3)導熱連接。
7. 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述巻繞/層疊的極堆 (4)設置在一單體殼(5)中。
8. 根據權利要求1所述的單體，其特征在于，所述巻繞/層疊的極堆 (4)設置在一導電的單體殼(5)中；所述導熱棒(1)與所述極堆(4)的一種單一極片導電連接;所述單體殼(5)與另一種極片導電連接；所述 單體殼(5 )和導熱棒(1)彼此電絕緣。
9. 一種電池，所述電池具有多個彼此串聯和/或并聯的電化學單體， 所述單體分別具有一冷卻管以及一圍繞所述冷卻管巻繞的和/或在所述冷 卻管上層疊的多層極堆，其中每個冷卻管至少局部由導熱材料制成，其特 征在于，所述冷卻管設計成導熱棒(1),所述導熱棒(1)是由優選導熱 良好的材料制成的實心體，所述導熱棒(1)與一導熱單元(2)和/或一溫 度控制單元(3)導熱連接。
10. 根據權利要求9所述的電池，其特征在于，所述溫度控制單元(3 ) 具有一蒸發器板(6)。
11. 根據權利要求l至8中任一項所述的單體作為大功率電池的單體 (7)的應用，特別是用于至少部分地驅動乘用型機動車。
12. 根據權利要求9至10中任一項所述電池作為大功率電池的應用， 特別是用于至少部分地驅動乘用型機動車。
全文摘要
本發明涉及一種用于電池的電化學單體以及由所述單體構成的電池。所述單體具有一圍繞導熱棒卷繞的和/或在導熱棒上層疊的極堆。為了對所述單體進行溫度控制，導熱棒在其朝向極堆的表面上至少局部由導熱材料制成并設計成實心體。為了確保成本經濟和簡單的電池溫度管理，在所述電池中，導熱棒與一溫度控制單元導熱連接。
文檔編號H01M10/50GK101627501SQ200880006447
公開日2010年1月13日 申請日期2008年2月26日 優先權日2007年2月27日
發明者D·施勒特爾, J·邁因特施爾 申請人:戴姆勒股份公司