DE102008059943A1

DE102008059943A1 - Kühlmittel zur Kühlung einer Batterie

Info

Publication number: DE102008059943A1
Application number: DE200810059943
Authority: DE
Inventors: Hans-Frieder Dipl.-Ing. Walz (Fh); Thomas Werner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2008-12-02
Filing date: 2008-12-02
Publication date: 2010-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kühlmittel (1) zur Kühlung einer Batterie (2). Erfindungsgemäß ist das Kühlmittel (1) vollständig frei von Wasser und vollständig frei von polaren OH-Bindungen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlmittel zur Kühlung einer Batterie nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus dem Stand der Technik ist, wie in DE 10 2005 061 195 A1 beschrieben, ein Kühlmittel mit variabler Wärmekapazität für die Kühlung von Kraftfahrzeugaggregaten, insbesondere Verbrennungsmotoren, Brennstoffzellen und Batterien, sowie Getrieben bekannt. Das Kühlmittel wird im Wesentlichen durch eine nichtwässrige Kühlflüssigkeit und ein Phasenwechselmaterial gebildet.
In EP 1 715 018 A1 werden ein Kühlmittel und ein Kühlsystem beschrieben. Das Kühlmittel umfasst eine nichtwässrige Basis. Ein Phasenwechselmaterial oder ein gut Wärme leitendes Material können in der nichtwässrigen Basis enthalten oder gelöst sein. Ein solches nichtwässriges Kühlmittel mit einer sehr guten Wärmeleitungscharakteristik ist gut geeignet zur Kühlung von Brennstoffzellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Kühlmittel zur Kühlung einer Batterie anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kühlmittel zur Kühlung einer Batterie mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Kühlmittel zur Kühlung einer Batterie ist erfindungsgemäß vollständig frei von Wasser und vollständig frei von polaren OH-Bindungen.
Das erfindungsgemäße Kühlmittel ist insbesondere zur Kühlung von Lithium-Ionen-Batterien geeignet, welche in Fahrzeugen mit Hybridantrieb oder in Brennstoffzellenfahrzeugen eingesetzt sind. Derartige Batterien sind nach dem Stand der Technik mittels Luftkühlung oder Kühlwasser gekühlt. Mit der Kühlung der Batterie mittels Kühlwasser sind bei Beschädigungen, beispielsweise bei einem Unfall, erhebliche Gefahren verbunden. Sind von solch einer Beschädigung sowohl ein Kühlkreislauf als auch ein oder mehrere Einzelzellen der Batterie betroffen, besteht eine Brand- bzw. Explosionsgefahr durch eine chemische Reaktion des Lithiums der Einzelzellen mit dem Kühlwasser. Dies könnte schwerwiegende Auswirkungen auf das Fahrzeug und dessen Insassen zur Folge haben.
Um diese Gefahr zu vermeiden, ist das erfindungsgemäße Kühlmittel vollständig frei von Wasser sowie von molekularen Bestandteilen des Wassers, d. h. frei von polaren OH-Bindungen, also von Stoffen mit Wasserstoff-Sauerstoff-Bindungen, wie beispielsweise Basen oder Alkoholen. Das erfindungsgemäße Kühlmittel ist beispielsweise ein Paraffinöl oder ein Silikonöl. Bei einer Beschädigung einer mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittel gekühlten Batterie besteht somit keine Brand- bzw. Explosionsgefahr mehr, da keine chemische Reaktion zwischen dem erfindungsgemäßen Kühlmittel und dem Lithium der Einzelzellen erfolgt, mit welcher derartige Auswirkungen verbunden sind. Besonders bevorzugt ist das erfindungsgemäße Kühlmittel hydrophob. Ist das Lithium der Einzelzellen nach einer Beschädigung von dem Kühlmittel vollständig umgeben bzw. bedeckt, so ist es durch eine Wasser abweisende Eigenschaft des hydrophoben Kühlmittels vor einem Kontakt mit Wasser oder Feuchtigkeit geschützt. Auf diese Weise geht auch von einer derart beschädigten Batterie keine erhöhte Brand- oder Explosionsgefahr aus. Mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittel sind diese Batterien sicher in Fahrzeugen verwendbar, insbesondere auch in Hybrid- oder Brennstoffzellenfahrzeugen, in welchen jeweils eine größere Anzahl dieser Batterien eingesetzt sind.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittel gekühlten Batterie, und
2 eine schematische Darstellung einer Batterie mit beschädigter Kühlung und beschädigter Einzelzelle.
Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt eine schematische Darstellung einer mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittel 1 gekühlten Batterie 2. Die hier dargestellte Batterie 2 ist eine Lithium-Ionen-Batterie, d. h. in Einzelzellen 3 der Batterie 2 ist Lithium 4 enthalten. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf den Einzelzellen 3, um diese zu kühlen, eine Kühlplatte 5 angeordnet, auf deren Oberseite ein Kühlrohr 6 verlegt ist. Dieses Kühlrohr 6 ist mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittel 1 durchströmt und an einen nicht näher dargestellten Kühlkreislauf angeschlossen. Dieser Kühlkreislauf kann beispielsweise über einen Wärmetauscher an einen Kühlkreislauf eines Fahrzeugs angebunden sein, so dass die Wärme der Einzelzellen 3 über die Kühlplatte 5 und das Kühlrohr 6 auf das Kühlmittel 1 übertragbar und durch dieses von der Batterie 2 abtransportierbar ist. Derartige Kühlkreisläufe zur Batteriekühlung sind bereits bekannt und ohne Veränderungen bzw. nach geringfügigen Änderungen mit dem erfindungsgemäßen Kühlmittel 1 betreibbar, so dass durch das erfindungsgemäße Kühlmittel 1 ein sehr hoher Sicherheitsgewinn ohne bzw. mit nur sehr geringen zusätzlichen Kosten erreichbar ist.
2 zeigt eine schematische Darstellung einer Batterie 2 mit beschädigter Kühlung und beschädigter Einzelzelle 3. Beispielsweise durch einen Unfall des hier nicht dargestellten Fahrzeugs, in welchem die dargestellte Batterie 2 eingesetzt ist, ist diese beschädigt, d. h. sowohl eine Einzelzelle 3 als auch das von dem Kühlmittel 1 durchströmte Kühlrohr 6. Kühlmittel 1, welches aus dem beschädigten Kühlrohr 6 ausgetreten ist, ist in die beschädigte Einzelzelle 3 eingedrungen und in Kontakt mit darin enthaltenem Lithium 4. Da das erfindungsgemäße Kühlmittel 1 weder Wasser noch polare OH-Bindungen enthält, tritt keine chemische Reaktion ein, welche mit schwerwiegenden Folgen für eine Umgebung der Batterie 2, d. h. für das Fahrzeug oder Insassen des Fahrzeugs, verbunden wäre. Es besteht also beispielsweise keine Gefahr einer Explosion oder eines Brandes der Batterie 2. Ist das Lithium 4 der beschädigten Einzelzelle 3 vollständig von dem ausgeströmten Kühlmittel 1 bedeckt, so ist dadurch, insbesondere wenn das Kühlmittel 1 hydrophob und daher Wasser abweisend ist, ein zusätzlicher Schutz des Lithiums 4 gegenüber Wasser bzw. Feuchtigkeit der Umgebung erreicht. Durch ein Kühlmittel 1, welches fähig ist, das Lithium 4 in einer chemischen Reaktion zu inertisieren, ist das Lithium 4 bei einem Kontakt mit dem Kühlmittel 1 derart chemisch veränderbar, dass ein Produkt dieser chemischen Reaktion gegenüber Wasser unempfindlich ist, d. h. nicht mehr mit Wasser oder Feuchtigkeit beispielsweise aus der Umgebung der Batterie 2 chemisch reagiert, wodurch ebenfalls eine Brand- oder Explosionsgefahr erheblich reduziert oder beseitigt ist.

1: Kühlmittel
2: Batterie
3: Einzelzelle
4: Lithium
5: Kühlplatte
6: Kühlrohr

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 102005061195 A1 [0002]
- EP 1715018 A1 [0003]

Claims

Kühlmittel (1) zur Kühlung einer Batterie (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (1) vollständig frei von Wasser und vollständig frei von polaren OH-Bindungen ist.
Kühlmittel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (1) hydrophob ist.
Kühlmittel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmittel (1) ein Silikonöl, ein Mineralöldestillat, ein Mineralölraffinat, ein synthetisches Öl oder ein biologisches Öl ist.
Kühlmittel (1) nach Anspruch 1 zur Kühlung einer Batterie (2), welche Lithium (4) enthält.
Kühlmittel (1) nach Anspruch 1 zur Kühlung einer Lithium-Ionen-Batterie, insbesondere einer Lithium-Ionen-Batterie für ein Fahrzeug mit Hybridantrieb oder ein Brennstoffzellenfahrzeug.