[發(fā)明專(zhuān)利]電池電芯、電池電芯模塊、電池和機(jī)動(dòng)車(chē)輛

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201280039674.1
• 申請(qǐng)日: 2012-07-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103918121A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·呂勒
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司;三星SDI株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/613
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/613;H01M10/6551;H01M10/625
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池電芯、一種包括多個(gè)電池電芯的電池電芯模塊、一種電池和一種機(jī)動(dòng)車(chē)輛。

背景技術(shù)

對(duì)于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如車(chē)輛、固定設(shè)備(例如風(fēng)力設(shè)備)和移動(dòng)電子設(shè)備(例如筆記本電腦和通信設(shè)備)，對(duì)電池存在著很大的需求。在可靠性、使用壽命和功率方面，對(duì)這些電池提出非常高的要求。

預(yù)定有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域的是鋰離子電池技術(shù)。其出色之處尤其在于高的能量密度和極低的自放電。

電池電芯，尤其是鋰離子電池電芯，具有一個(gè)限定的溫度范圍，在該溫度范圍內(nèi)其最優(yōu)地工作。為了在電池電芯周?chē)鷮?shí)現(xiàn)該溫度范圍，該電池電芯往往與熱管理系統(tǒng)聯(lián)接。特別是，該熱管理系統(tǒng)用于在工作期間冷卻電池電芯。

電池電芯常常捆綁為所謂的模塊。在此，例如6個(gè)電池電芯串聯(lián)布置并相互夾緊，使它們形成一個(gè)基本上緊湊的模塊。該模塊可通過(guò)其由電池電芯的底面所形成的底面置于冷卻板上或被夾在該冷卻板上。在此情況下，冷卻板將熱量從電池電芯導(dǎo)出并由此實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的工作溫度。然而，這個(gè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)是，例如可由于電池電芯的體積變化或由加速度引起的運(yùn)動(dòng)或振動(dòng)而造成模塊的一個(gè)或多個(gè)電池電芯失去與冷卻板的最佳接觸。這種情況示例性地于圖1中示出。可以看出，組合成一個(gè)模塊的多個(gè)電池電芯1設(shè)置在冷卻體20上，但不是所有的電池電芯1的底面4都與冷卻體20接觸。可以看出，不再能保證從電池電芯1到冷卻體20的充分的熱傳輸。但是在電池電芯1工作期間，這可能會(huì)導(dǎo)致不允許的電池電芯1的過(guò)熱和電池電芯的損壞。為了避免這種情況，必須付出一定的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)上的花費(fèi)，來(lái)建立電池電芯4和冷卻體20之間的最佳熱傳導(dǎo)性接觸。導(dǎo)致電池電芯4和冷卻體20之間很小的氣隙的、由制造引起的已經(jīng)很小的公差會(huì)導(dǎo)致冷卻效果的巨大損失。

由DE102005032504A1已知為了改善在電池電芯處的冷卻作用設(shè)有冷卻肋，但是這些冷卻肋是冷卻體的組成部分，而不是電池電芯本身的組成部分。這些冷卻肋被設(shè)計(jì)成體積相對(duì)龐大，由此導(dǎo)致設(shè)有冷卻肋的電池電芯模塊的大的空間需求以及相對(duì)大的重量。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電池電芯，尤其是鋰離子電池電芯，其包括具有多個(gè)表面的殼體，其中，在所述殼體的至少一個(gè)表面上設(shè)置有多個(gè)冷卻肋。殼體的設(shè)有冷卻肋的表面例如為在實(shí)施成棱柱形的電池電芯的底面處的面。在此，優(yōu)選地冷卻肋如此相互間隔和設(shè)計(jì)尺寸：使得能通過(guò)對(duì)流的方式實(shí)現(xiàn)電池電芯的被動(dòng)冷卻。在此，冷卻肋的尺寸設(shè)計(jì)得越大以及在電池電芯上設(shè)置的冷卻肋越多，則配備有冷卻肋的、相對(duì)于周?chē)峤橘|(zhì)的接觸面越大，且因此在單位時(shí)間內(nèi)越多的熱量可以從電池電芯的殼體或冷卻肋傳遞到電池電芯周?chē)慕橘|(zhì)中。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明的電池電芯的設(shè)計(jì)方案即使在沒(méi)有接觸冷卻體的情況下也能夠在任何時(shí)候保證對(duì)電芯的充分的調(diào)溫。在此，冷卻肋不一定非要設(shè)計(jì)得面積非常大，而是具有相對(duì)很小尺寸的多個(gè)冷卻肋已經(jīng)足以實(shí)現(xiàn)對(duì)電池電芯的有效調(diào)溫。

優(yōu)選地，所述冷卻肋的橫截面應(yīng)具有高度H和寬度B，高度H和寬度B滿足H≥B的比例關(guān)系。特別是，可以滿足H≥1.5×B的條件。即，冷卻肋可被設(shè)計(jì)成，它們的高度至少正好與相應(yīng)冷卻肋的橫截面的寬度相同。在此可以規(guī)定，高度H最大是相應(yīng)冷卻肋的橫截面的寬度B的3倍。

各冷卻肋的橫截面形狀可以是矩形或三角形。在矩形的實(shí)施方案中，冷卻肋橫截面的垂直于殼體表面延伸的側(cè)面限定了高度H，并且平行于表面延伸的側(cè)面限定了寬度B。

在冷卻肋的橫截面為三角形形狀時(shí)，該三角形形狀的一條邊設(shè)置在所述殼體的相應(yīng)表面的平面上，其中，在此高度H是與所述表面間隔開(kāi)的角與所述表面的平面之間的垂直距離，而寬度B對(duì)應(yīng)于設(shè)置在所述表面的平面上的邊的長(zhǎng)度。

在根據(jù)本發(fā)明的電池電芯的一種實(shí)施方式中，可以規(guī)定，冷卻肋是殼體的一體組成部分。例如可以在用于制造殼體的擠壓工藝過(guò)程中一起形成所述冷卻肋。因此，其同樣可以實(shí)施為中空的。

在根據(jù)本發(fā)明的電池電芯的一種替代實(shí)施方式中，可以規(guī)定，冷卻肋與所述殼體材料連接。該材料連接例如可以通過(guò)在殼體表面處的焊接尤其是通過(guò)激光焊接實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明并不局限于僅在電池電芯上設(shè)置一體形成的冷卻肋或與殼體材料連接的冷卻肋，而是可以在殼體上既設(shè)置一體形成的冷卻肋，又設(shè)置與殼體材料連接的冷卻肋。該實(shí)施方式尤其適用于電池電芯加裝冷卻肋的情況。