CN111066171A - 具有隔离层的电池组电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有电池外壳（1）的电池组电池（10）、尤其是锂离子电池组电池，其中第一电隔离层（9a）至少部分地被涂覆到所述电池外壳（1）的外表面上，所述第一电隔离层使所述电池组电池（10）屏蔽具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质、尤其是水‑乙二醇混合物，使得所述电池组电池（10）可以直接被所述冷却介质、尤其是所述水‑乙二醇混合物绕流。

Description

具有隔离层的电池组电池
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分所述的具有电隔离层的电池组电池、电池组以及该电池组电池和/或该电池组的应用。
背景技术
电池组是电化学蓄能器，所述电化学蓄能器在其放电时通过电化学反应将所存储的化学能转换成电能。呈现出：在将来，不仅在静止的应用中、如风力发电设备、在被设计为混合动力车辆或电动机车辆的机动车中，以及在电子设备中都将使用新型电池组系统，在可靠性、安全性、工作能力以及使用寿命方面对所述新型电池组系统提出了很高要求。由于锂离子电池组的能量密度高，尤其是将锂离子电池组用作电驱动机动车的蓄能器。
对于这种电池组系统的最佳的功率平衡和足够长的使用寿命，重要的是使这些电池组系统在最佳的温度范围之内运行。运行温度对功率提供的水平、老化的程度、可达到的使用寿命和电池组系统的运行安全性的确保有显著影响。出于该原因，有针对性地对电池组系统进行加热或冷却。在此，按标准，一个或多个电池组模块与所谓的冷却板发生热接触并且通过直接的热传导来调温。一个电池组模块通常包括多个电池组电池。
在出版文献US 2013/0122331中描述了一种用于锂离子电池组的冷却系统。该冷却系统包括密闭容器，在该密闭容器中，使用介电流体作为冷却剂。
出版文献DE 10 2013 218 489公开了一种具有多个电池组电池的电池组模块，所述电池组电池由介电冷却流体来绕流。
发明内容
按照本发明，提供了具有独立权利要求的表征性特征的具有电隔离层的电池组电池、电池组以及该电池组电池和/或该电池组的应用。
按照本发明，公开了一种具有电池外壳的电池组电池、尤其是锂离子电池组电池，其中第一电隔离层至少部分地被涂覆到电池外壳的外表面上。该电隔离层可靠地使电池组电池屏蔽具有小于1010Ω*m（欧姆每米）的电阻的冷却介质、尤其是水-乙二醇混合物，使得电池组电池可以直接被该冷却介质、尤其是水-乙二醇混合物绕流。在这种情况下有利的是：确保了利用具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质对电池组电池的直接冷却，而且因此不必使用介电冷却介质。由此，避开了介电冷却介质的缺点。相比于介电冷却介质，具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质的粘性和表面应力更高，使得电池组电池相对于冷却流体的密封更简单并且因此必须更少的密封花费，这还节省了成本、构件和工作时间。该电隔离层相对于常规上使用的具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质、诸如水-乙二醇混合物特别稳定。
本发明的其它有利的实施方式从从属权利要求中得到。
在一个优选的实施方式中，第一电隔离层包括未增强的聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。在这种情况下有利的是：这些材料相对于冷却介质特别稳定，尤其是相对于具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质特别稳定，并且因此可以与这些冷却介质直接发生接触，而没有被损坏、没有变得有孔隙并且没有变得不密封。未增强的聚丙烯尤其还具有高强度、耐温度变化和化学物质并且具有非常良好的电绝缘特性。丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物尤其耐温度变化能力强以及相对于大气影响的稳定性高。聚对苯二甲酸乙二醇酯尤其非常坚韧并且形状稳定。
在另一实施方式中，该电隔离层多层地来构造。在这种情况下有利的是：因此，对电隔离层的根据功能而分开的构造是可能的，其中每个层具有不同的有利的特性。
在一个实施方式中，电池组电池具有第二隔离层，该第二隔离层布置在电池外壳的外表面与第一隔离层之间并且包括铝。在这种情况下有利的是：由铝构成的第二隔离层可靠地保证了关于蒸汽和流体方面的密封性，而且因此确保了包括第一和第二隔离层的电隔离层的特别密封并且安全的构造。此外，铝重量轻并且可简单加工。
在一个实施方式中，电池组电池具有第三隔离层，该第三隔离层布置在电池外壳的外表面与第二隔离层之间，而且包括聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或尼龙。在这种情况下有利的是：第三隔离层保护并且覆盖由铝构成的第二隔离层以防来自周围环境的影响，诸如机械作用和由此造成的损坏、与氧气的接触和由此造成的腐蚀过程。此外，通过第二隔离层，防止了在外部构件与铝箔之间的导电连接。
在一个实施方式中，电池组电池具有第四隔离层，该第四隔离层布置在电池外壳的外表面与隔离层之一之间并且包括玻璃纤维网和/或碳纤维网。在这种情况下有利的是：隔离层的机械特性进一步被改善。玻璃纤维网非常鲁棒并且抗断裂，使得隔离层被赋予高稳定性。碳纤维网重量轻，赋予隔离层高强度以及相对于运动的良好的阻尼并且同时有弹性。
在一个实施方式中，该电隔离层一体化地来制造，尤其是通过深冲、热成型、注塑和/或层压来一体化地制造。在一体化的隔离层的情况下有利的是：在与冷却介质接触的区域不存在冲击点并且因此确保了电隔离层的密封性。此外，在一个实施方式中，隔离层可以被粘贴或者收缩成型到电池组电池上。
在一个优选的实施方式中，该电隔离层具有为0.05-0.5mm的厚度。在该厚度下有利的是：该电隔离层最佳地进行密封和隔离，当时同时重量轻并且只占据少量空间。
在另一优选的实施方式中，该电隔离层涂覆在电池外壳的底壁上和/或涂覆在电池外壳的至少一个侧壁上和/或至少部分地涂覆在电池外壳的盖板上。
在这种情况下有利的是：电池外壳的底壁和/或电池外壳的至少一个侧壁与冷却介质、尤其是具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质电绝缘；和/或电池外壳的盖板至少部分地与冷却介质、尤其是具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质电绝缘。经此，电池组电池可以安全地并且没有危险地运行。
在一个特别优选的实施方式中，电池外壳具有盖板和电池容器，该电池容器包括底壁和至少一个侧壁。电池容器具有开口，该开口能通过盖板来封闭，而且盖板具有比侧壁的形成电池容器的开口的边界的边缘环绕着地更大的尺寸。该电隔离层涂覆在电池外壳的底壁和至少一个侧壁上以及被涂覆到盖板的朝着电池容器的方向从该至少一个侧壁的边缘伸出的部分上。
在盖板具有比侧壁的形成电池容器的开口的边界的边缘环绕着地更大的尺寸的情况下，有利的是：隔离层也可以被涂覆到盖板的朝着电池容器的方向、从该至少一个侧壁的边缘伸出的部分上。因此，确保了电池组电池的密封性，而且防止了冷却介质可能在电池容器与盖板之间的连接部位侵入到电池组电池中的危险。
还有利的是：该电隔离层涂覆在电池外壳的底壁和至少一个侧壁上以及被涂覆到盖板的朝着电池容器的方向从该至少一个侧壁的边缘伸出的部分上，因为电池组电池的与尤其是具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质发生接触或可能会发生接触的所有外表面都因此通过该电隔离层可靠地屏蔽该冷却介质。经此，电池组电池是密封的并且可以安全地并且没有危险地运行。
还公开了一种具有电池组外壳的电池组，该电池组包括至少两个按照本发明的电池组电池，其中所述电池组电池布置在该电池组中，使得该电隔离层涂覆在电池外壳的所有插入到该电池组外壳中的外表面上。电池外壳的没有电隔离层涂覆的外表面、尤其是电池外壳的盖板的远离电池组电池的表面从电池组外壳伸出。具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质、尤其是水-乙二醇混合物能被引入到电池组外壳的内部，使得电池组电池被该冷却介质绕流。
在这种情况下有利的是：电池组的电池组电池的与尤其是具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质发生接触或可能会发生接触的所有外表面都通过该电隔离层可靠地屏蔽该冷却介质。经此，电池组可以安全地并且没有危险地运行。
电池组电池的电隔离层例如也可以用作在电池组外壳的内部与周围环境之间的密封。为此，该电隔离层在盖板的下侧、尤其是盖板的伸出的部分上与一个或多个电池组电池被引入到其中的电池组外壳的绝缘构件彼此发生直接接触。
本发明的主题还是按照本发明的电池组电池或电池组在电动车辆中、在混合动力车辆中或在插电式混合动力车辆中的应用。可替换地，所述电池组例如得以在船舶、两轮车、飞机、静止的蓄能器、电动工具、娱乐用电器、智能电话和/或家用电器中应用。
附图说明
本发明的实施方式在附图中示出并且在随后的描述中进一步予以阐述。
其中：
图1以经过按照本发明的具有电隔离层的电池组电池的截面示出了侧视图的示意图；
图2示出了按照图1的按照本发明的具有电隔离层的电池组电池的底壁的正面俯视图的示意图；
图3示出了按照图1的按照本发明的电池组电池的盖板的正面俯视图的示意图。
具体实施方式
图1示出了经过电池组电池10的截面图。电池组电池10具有电池外壳1，在该电池外壳中容纳有在图1中未示出的电池组电池组件。电池外壳1例如包括铝、钢和/或塑料。电池外壳1包括电池容器3和盖板5。盖板5具有正接线端子7a和负接线端子7b。电池容器3包括一个底壁3a和四个侧壁3b，在图1中的截面图中，能看到所述四个侧壁中的两个侧壁3b。替选地，电池容器3例如只包括一个侧壁3b，尤其是在圆形的电池组电池的情况下只包括一个侧壁3b。电池容器3具有开口，该开口能通过盖板5来封闭。盖板5具有比侧壁3b的形成电池容器3的开口的边界的边缘环绕着地更大的尺寸。电隔离层9被涂覆到电池外壳3的底壁3a和侧壁3b上以及被涂覆到盖板5的朝着电池容器3的方向、从侧壁3b的边缘伸出的部分5a上。在一个替选的、未示出的实施方式中，盖板5不超出电池容器3的侧壁3b。
电隔离层9使电池组电池10屏蔽尤其是具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质、诸如水-乙二醇混合物。电池组电池10可以直接被该冷却介质绕流。电隔离层9例如包括第一电隔离层，该第一电隔离层9a包括未增强的聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。电隔离层9例如多层地来构造。在这种情况下，电池组电池10例如还具有第二隔离层9b，该第二隔离层布置在电池外壳1的外表面与第一隔离层9a之间并且包括铝。此外，电池组电池10例如具有第三隔离层9c，该第三隔离层布置在电池外壳1的外表面与第二隔离层9b之间，而且包括聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或尼龙。电池组电池10例如还具有第四隔离层9d，该第四隔离层布置在电池外壳1的外表面与第一、第二或第三隔离层9a、9b、9c之一之间并且包括玻璃纤维网和/或碳纤维网。在图1中，不同的隔离层9a、9b、9c、9d没有彼此独立地示出，而是作为唯一的层来示出。
电隔离层9例如一体化地来制造，尤其是通过深冲、热成型、注塑和/或层压来一体化地制造。电隔离层9例如具有为0.05-0.5mm的厚度。
图2以涂覆有电隔离层9的底壁3a的俯视图示出了按照图1的电池组电池10。也能看到盖板5的朝着电池容器3的方向、从侧壁3b的边缘伸出的部分5a，电隔离层9同样被涂覆到该部分上。
图3以盖板5的上侧的俯视图示出了按照图1的电池组电池10。盖板5具有正接线端子7a和负接线端子7b，所述正接线端子和负接线端子充当电流抽头。通过盖板5来封闭电池容器3的开口。处在盖板5下方的电池容器3的侧壁3b的边缘通过虚线11来表示。盖板5具有比侧壁3b的边缘环绕着地更大的尺寸。在图3中能看到盖板5的从电池容器3的侧壁3b的边缘伸出的该部分5a。电隔离层9没有被涂覆到盖板5的上侧。在一个替选的实施方式中，电隔离层9也被涂覆到盖板5的上侧。

Claims (12)

1.具有电池外壳（1）的电池组电池（10）、尤其是锂离子电池组电池，其特征在于，第一电隔离层（9a）至少部分地被涂覆到所述电池外壳（1）的外表面上，所述第一电隔离层使所述电池组电池（10）屏蔽具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质、尤其是水-乙二醇混合物，使得所述电池组电池（10）能够直接被所述冷却介质、尤其是所述水-乙二醇混合物绕流。
2.根据权利要求1所述的电池组电池（10），其特征在于，所述第一电隔离层（9a）包括未增强的聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物和/或聚对苯二甲酸乙二醇酯。
3.根据上述权利要求之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电隔离层（9）是多层地来构造。
4.根据权利要求3所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电池组电池（10）具有第二隔离层（9b），所述第二隔离层布置在所述电池外壳（1）的外表面与所述第一隔离层（9a）之间并且包括铝。
5.根据权利要求4所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电池组电池（10）具有第三隔离层（9c），所述第三隔离层布置在所述电池外壳（1）的外表面与所述第二隔离层（9b）之间，而且包括聚丙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯和/或尼龙。
6.根据权利要求1至5之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电池组电池（10）具有第四隔离层（9d），所述第四隔离层布置在所述电池外壳（1）的外表面与隔离层（9a、9b、9c）之一之间并且包括玻璃纤维网和/或碳纤维网。
7.根据上述权利要求之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电隔离层（9）一体化地来制造，尤其是通过深冲、热成型、注塑和/或层压来一体化地制造。
8.根据上述权利要求之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电隔离层（9）具有为0.05-0.5mm的厚度。
9.根据上述权利要求之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电隔离层（9）涂覆在所述电池外壳（1）的底壁（3a）上和/或涂覆在所述电池外壳（1）的至少一个侧壁（3b）上和/或至少部分地涂覆在所述电池外壳（1）的盖板（5）上。
10.根据权利要求9所述的电池组电池（10），其中所述电池外壳（1）具有所述盖板（5）和电池容器（3），所述电池容器包括所述底壁（3a）和所述至少一个侧壁（3b），而且其中所述电池容器（3）具有开口，所述开口能通过所述盖板（5）来封闭，而且其中所述盖板（5）具有比所述侧壁（3b）的形成所述电池容器（3）的开口的边界的边缘环绕着地更大的尺寸，其特征在于，所述电隔离层（9）涂覆在所述电池外壳（1）的底壁（3a）和所述至少一个侧壁（3b）上以及被涂覆到所述盖板（5）的朝着所述电池容器（3）的方向从所述至少一个侧壁（3b）的边缘伸出的部分（5a）上。
11.具有电池组外壳的电池组，所述电池组包括至少两个根据上述权利要求之一所述的电池组电池（10），其特征在于，所述电池组电池（10）布置在所述电池组中，使得所述电隔离层（9）涂覆在所述电池外壳（1）的所有插入到所述电池组外壳中的外表面上；而且所述电池外壳（1）的没有电隔离层（9）涂覆的外表面、尤其是所述电池外壳（1）的盖板（5）的远离所述电池组电池（10）的表面从所述电池组外壳伸出；而且具有小于1010Ω*m的电阻的冷却介质、尤其是水-乙二醇混合物能被引入到所述电池组外壳的内部，使得所述电池组电池（10）被所述冷却介质绕流。
12.根据权利要求1至10之一所述的电池组电池（10）和/或根据权利要求11所述的电池组在电动车辆中、在混合动力车辆中或者在插电式混合动力车辆中的应用。
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