DE102017213272A1 - Battery module and use of such a battery module - Google Patents

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Claus Gerald Pflüger
Torsten Koller
Jonas Seib
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Batteriemodul umfassend zumindest eine Batteriezelle (2), insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, und eine wärmeleitend mit der zumindest einen Batteriezelle (2) verbundene Kühlplatte (3), wobei zwischen der zumindest einen Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (3) weiterhin eine zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (3) ausgebildete thermische Ausgleichsschicht (4) angeordnet ist, wobei die thermische Ausgleichsschicht (4) aus einem Grundmaterial (5) ausgebildet ist und weiterhin zumindest einen Phasenwechselmaterial (6) umfasst, welcher eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 20° C aufweist.The invention relates to a battery module comprising at least one battery cell (2), in particular a lithium-ion battery cell, and a heat-conducting connected to the at least one battery cell (2) cooling plate (3), wherein between the at least one battery cell (2) and the cooling plate (3) further arranged to increase the thermal conductivity between the at least one battery cell (2) and the cooling plate (3) formed thermal compensation layer (4), wherein the thermal compensation layer (4) is formed of a base material (5) and further comprises at least one phase change material (6), which has a conversion temperature above a temperature of 20 ° C.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Batteriemodul nach Gattung des unabhängigen Anspruchs. Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines solchen Batteriemoduls.The invention relates to a battery module according to the preamble of the independent claim. Furthermore, the invention also relates to the use of such a battery module.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Batteriemodule aus einer Mehrzahl an einzelnen Batteriezellen bestehen können, welche seriell und/oder parallel elektrisch leitend miteinander verschaltet sein können.From the prior art it is known that battery modules can consist of a plurality of individual battery cells, which can be interconnected in series and / or in parallel in an electrically conductive manner.

Insbesondere bei elektrisch betriebenen Fahrzeugen (EV), hybriden elektrischen Fahrzeugen (HEV) oder plug-in-hybriden elektrischen Fahrzeugen (PHEV) werden energiereiche und leistungsstarke Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen umfassende Batteriemodule, welche bevorzugt um die hundert Batteriezellen aufweisen, eingesetzt, um gestiegene Erwartungen an die Fahrleistung erfüllen zu können. Aufgrund von chemischen Umwandlungsprozessen erwärmen sich die Lithium-Ionen-Batteriezellen oder Lithium-Polymer-Batteriezellen insbesondere bei der Abgabe oder Aufnahme elektrischer Energie, so dass zum Betrieb von solch leistungsfähigen Batteriezellen in einem bevorzugten Temperaturbereich weiterhin bekannt ist, dass Batteriemodule ein Temperiersystem umfassen können, welches insbesondere dafür sorgen soll, dass die Batteriezellen eine vorgegebene Temperatur nicht überschreiten.In particular, in electrically powered vehicles (EV), hybrid electric vehicles (HEV) or plug-in hybrid electric vehicles (PHEV) are high-energy and high-performance lithium-ion battery cells or lithium polymer battery cells comprehensive battery modules, which preferably around the hundred battery cells used in order to meet increased expectations of the performance. Due to chemical conversion processes, the lithium-ion battery cells or lithium-polymer battery cells are heated, in particular during the delivery or absorption of electrical energy, so that it is further known for the operation of such powerful battery cells in a preferred temperature range that battery modules can comprise a temperature control system, which should in particular ensure that the battery cells do not exceed a predetermined temperature.

Dabei gilt es zu beachten, dass der bevorzugte Temperaturbereich von Lithium-Ionen-Batteriezellen ungefähr zwischen 5 °C und 35 °C liegt. Weiterhin nimmt die Lebensdauer ab einer Betriebstemperatur von ungefähr 40 °C stetig ab, wodurch zu einer Erfüllung der Anforderungen an eine ausreichende Lebensdauer mittels des Temperiersystems die Batteriezellen in einem thermisch unkritischen Zustand unterhalb von 40 °C gehalten werden sollen. Zudem sollte der Temperaturunterschied zwischen den unterschiedlichen Batteriezellen 5 Kelvin auch nicht übersteigen.It should be noted that the preferred temperature range of lithium-ion battery cells is approximately between 5 ° C and 35 ° C. Furthermore, the lifetime decreases steadily from an operating temperature of about 40 ° C, which in order to meet the requirements of a sufficient life by means of the tempering the battery cells should be kept in a thermally uncritical state below 40 ° C. In addition, the temperature difference between the different battery cells should 5 Kelvin also does not exceed.

Dazu sind aus dem Stand der Technik beispielsweise durch Kühlplatten strömende Flüssigkeiten, wie beispielsweise Wasser/Glykol-Gemische, nutzende Temperiersysteme bekannt.For this purpose, from the prior art, for example, by cooling plates flowing liquids, such as water / glycol mixtures, using temperature control known.

Weiterhin ist es aus dem Stand der Technik bekannt, zwischen solchen Kühlplatten und den Batteriezellen des Batteriemoduls eine thermische Ausgleichsschicht, welche auf Englisch als „Thermal Interface Material“ (TIM) bezeichnet ist, anzuordnen.Furthermore, it is known from the prior art to arrange between such cooling plates and the battery cells of the battery module, a thermal compensation layer, which is referred to in English as "Thermal Interface Material" (TIM).

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ein Batteriemodul mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs bietet den Vorteil, dass auf zuverlässige Weise eine Wärmeleitung zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte ausgebildet werden kann.A battery module with the features of the independent claim has the advantage that a heat conduction between the at least one battery cell and the cooling plate can be formed in a reliable manner.

Dazu wird ein Batteriemodul zur Verfügung gestellt, welches zumindest eine Batteriezelle und eine Kühlplatte umfasst. Die Batteriezelle ist dabei insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle. Weiterhin ist die Kühlplatte wärmeleitend mit der zumindest einen Batteriezelle verbunden. Dabei ist zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte weiterhin eine thermische Ausgleichsschicht angeordnet, welche zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte ausgebildet ist. Dabei ist die thermische Ausgleichsschicht aus einem Grundmaterial ausgebildet und umfasst weiterhin zumindest einen Phasenwechselmaterial. Das zumindest eine Phasenwechselmaterial weist dabei eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 20°C auf. Bevorzugt weist das zumindest eine Phasenwechselmaterial dabei eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 30°C auf. Insbesondere weist das zumindest eine Phasenwechselmaterial dabei eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 40°C auf.For this purpose, a battery module is provided which comprises at least one battery cell and a cooling plate. The battery cell is in particular a lithium-ion battery cell. Furthermore, the cooling plate is thermally conductively connected to the at least one battery cell. In this case, a thermal compensation layer is further arranged between the at least one battery cell and the cooling plate, which is designed to increase the thermal conductivity between the at least one battery cell and the cooling plate. In this case, the thermal compensation layer is formed from a base material and further comprises at least one phase change material. The at least one phase change material in this case has a conversion temperature above a temperature of 20 ° C. The at least one phase change material preferably has a conversion temperature above a temperature of 30 ° C. In particular, the at least one phase change material has a conversion temperature above a temperature of 40 ° C.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim device are possible.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass unter einem Phasenwechselmaterial ein Material verstanden sein soll, welches bei einer Veränderung der Umgebungstemperatur zwischen verschiedenen Phasen hin- und herwechseln kann. Ein solcher Wechsel erfolgt dabei bei einem Überschreiten bzw. einem Unterschreiten der sogenannten Wandlungstemperatur.It should be noted at this point that a phase change material is to be understood as meaning a material which can switch back and forth between different phases when the ambient temperature changes. Such a change takes place when it exceeds or falls below the so-called conversion temperature.

Dabei kann sich das Phasenwechsel insbesondere ausdehnen oder auch zusammenziehen. Insbesondere können dabei durch eine Auswahl des Phasenwechselmaterials die Temperatur als auch die Richtung des Hin- und Herwechseln definiert und gewünscht eingestellt werden. Insbesondere ist ein solches Hin- und Herwechseln zwischen verschiedenen Phasen als reversibler Vorgang ausgebildet.In this case, the phase change can in particular expand or contract. In particular, by selecting the phase change material, the temperature as well as the direction of the back and forth can be defined and set as desired. In particular, such switching back and forth between different phases is designed as a reversible process.

Insbesondere wechselt das Phasenwechselmaterial somit zwischen einer ersten Phase und einer zweiten Phase hin und her, wobei die erste Phase unterhalb der Wandlungstemperatur vorliegt und die zweite Phase oberhalb der Wandlungstemperatur vorliegt. Beispielsweise kann die erste Phase fest sein und die zweite Phase kann flüssig sein oder die erste Phase kann fest sein und die zweite Phase kann gasförmig sein oder die erste Phase kann flüssig sein und die zweite Phase kann gasförmig sein.In particular, the phase change material thus alternates back and forth between a first phase and a second phase, wherein the first phase is present below the conversion temperature and the second phase is present above the conversion temperature. For example, the first phase may be solid and the second phase may be liquid or the first phase may be solid and the second phase may be gaseous or the first phase may be liquid and the second phase may be gaseous.

Weiterhin ist es gemäß einem Gedanken der Erfindung auch möglich, dass die erste Phase eine erste Form eines sogenannten Polymeraktuators beschreibt und die zweite Phase eine zweite Form eines sogenannten Polymeraktuators beschreibt. Somit sind als die erste Phase und die zweite Phase fest und der Phasenwechsel ist als eine Formänderung ausgebildet.Furthermore, according to an idea of the invention, it is also possible that the first phase describes a first form of a so-called polymer actuator and the second phase describes a second form of a so-called polymer actuator. Thus, as the first phase and the second phase are fixed and the phase change is formed as a shape change.

Dadurch ist es mit einem erfindungsgemäßen Batteriemodul vorteilhaft möglich, toleranzbedingte Oberflächenunebenheiten der zumindest einen Batteriezelle sowie während des elektrischen Betriebs des Batteriemoduls auftretende Oberflächenveränderungen aufgrund von Schwell- und Schrumpfvorgängen der zumindest einen Batteriezelle zu kompensieren, so dass die Wärmeleitung zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte über die thermische Ausgleichsschicht hindurch erhalten bleibt. Dabei kann durch eine Formveränderung des Phasenwechselmaterials die thermische Ausgleichsschicht an die Oberflächenunebenheiten der zumindest einen Batteriezelle und die Oberflächenveränderungen der zumindest einen Batteriezelle angeglichen werden.As a result, it is advantageously possible with a battery module according to the invention to compensate for surface roughness of the at least one battery cell occurring during the electrical operation of the battery module and due to swelling and shrinking processes of the at least one battery cell, so that the heat conduction between the at least one battery cell and the cooling plate is maintained throughout the thermal balance layer. In this case, the thermal compensation layer can be adapted to the surface irregularities of the at least one battery cell and the surface changes of the at least one battery cell by a change in shape of the phase change material.

Es ist vorteilhaft, wenn das Grundmaterial der thermischen Ausgleichsschicht aus einem elektrisch isolierenden Material ausgebildet ist. Dadurch ist es möglich, zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte eine definierte elektrische Isolation auszubilden. Des Weiteren kann das Grundmaterial der thermischen Ausgleichsschicht in der Art ausgewählt sein, dass zusätzlich auch eine ausreichende Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte ausgebildet werden kann. Insbesondere kann das Grundmaterial der thermischen Ausgleichsschicht beispielsweise aus einem polymeren Werkstoff ausgebildet oder als pastöser bzw. hochviskoser Werkstoff ausgebildet sein.It is advantageous if the base material of the thermal compensation layer is formed from an electrically insulating material. This makes it possible to form a defined electrical insulation between the at least one battery cell and the cooling plate. Furthermore, the base material of the thermal compensation layer may be selected in such a way that in addition a sufficient heat conductivity between the at least one battery cell and the cooling plate can be formed. In particular, the base material of the thermal compensation layer can be formed, for example, from a polymeric material or be formed as a pasty or highly viscous material.

An dieser Stelle sei noch einmal angemerkt, dass die thermische Ausgleichsschicht zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte ausgebildet ist, so dass das Grundmaterial eine erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweisen kann.At this point, it should be noted once again that the thermal compensation layer is designed to increase the thermal conductivity between the at least one battery cell and the cooling plate, so that the base material can have an increased thermal conductivity.

Es ist zweckmäßig, wenn das Grundmaterial der thermischen Ausgleichsschicht elastisch und/oder plastisch verformbar ist. Insbesondere kann das Grundmaterial reversibel verformbar sein. Dadurch ist es möglich, während des Betriebes eines Batteriemoduls Ungleichmäßigkeiten in der Anordnung der zumindest einen Batteriezelle relativ zu der Kühlplatte zu kompensieren.It is expedient if the base material of the thermal compensation layer is elastically and / or plastically deformable. In particular, the base material can be reversibly deformable. This makes it possible to compensate for irregularities in the arrangement of the at least one battery cell relative to the cooling plate during operation of a battery module.

Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung ist das zumindest eine Phasenwechselmaterial innerhalb des Grundmaterials der thermischen Ausgleichsschicht angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Überschreiten der Wandlungstemperatur des zumindest einen Phasenwechselmaterials, das zumindest eine Phasenwechselmaterial seine Form ändert und bevorzugt auch expandiert, wodurch ein Abstand zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte verringert werden kann. Dadurch können bevorzugt zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte ausgebildete Luftspalte vermieden werden.According to an advantageous aspect of the invention, the at least one phase change material is arranged within the base material of the thermal compensation layer. This has the advantage that when the conversion temperature of the at least one phase change material is exceeded, the at least one phase change material changes its shape and preferably also expands, whereby a distance between the at least one battery cell and the cooling plate can be reduced. As a result, air gaps formed between the at least one battery cell and the cooling plate can preferably be avoided.

Insbesondere da Luft mit 0,026 Watt pro Meter und Kelvin eine vergleichbar geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann somit eine lokale thermische Dämmschicht mit einem hohen thermischen Widerstand vermieden werden.In particular, since air at 0.026 watts per meter and Kelvin has a comparatively lower thermal conductivity, thus a local thermal insulation layer with a high thermal resistance can be avoided.

Von Vorteil ist es, wenn das zumindest eine Phasenwechselmaterial zwischen der zumindest einen Batteriezelle und dem Grundmaterial angeordnet ist und/oder wenn das zumindest eine Phasenwechselmaterial zwischen der Kühlplatte und dem Grundmaterial angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Überschreiten der Wandlungstemperatur des zumindest einen Phasenwechselmaterials, das zumindest eine Phasenwechselmaterial seine Form ändert und bevorzugt auch expandiert, wodurch ein Abstand zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte verringert werden kann. Dadurch können bevorzugt zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte bevorzugt ausgebildete Luftspalt vermieden werden. Insbesondere da Luft mit 0,026 Watt pro Meter und Kelvin eine geringere Wärmeleitfähigkeit aufweist, kann somit eine lokale thermische Dämmschicht mit einem hohen thermischen Widerstand vermieden werden.It is advantageous if the at least one phase change material is arranged between the at least one battery cell and the base material and / or if the at least one phase change material is arranged between the cooling plate and the base material. This has the advantage that when the conversion temperature of the at least one phase change material is exceeded, the at least one phase change material changes its shape and preferably also expands, whereby a distance between the at least one battery cell and the cooling plate can be reduced. As a result, it is preferably possible to avoid an air gap formed between the at least one battery cell and the cooling plate. In particular, since air at 0.026 watts per meter and Kelvin has a lower thermal conductivity, thus a local thermal insulation layer with a high thermal resistance can be avoided.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die thermische Ausgleichsschicht eine Mehrzahl an Phasenwechselmaterialen. Dadurch ist es möglich, eine zuverlässige Wärmeleitung zur Verfügung zu stellen.According to a preferred embodiment, the thermal compensation layer comprises a plurality of phase change materials. This makes it possible to provide reliable heat conduction.

Gemäß einem zweckmäßigen Aspekt der Erfindung ist das zumindest eine Phasenwechselmaterial in der Art ausgebildet, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial oberhalb der Wandlungstemperatur eine erste Form aufweist und unterhalb der Wandlungstemperatur eine zweite Form aufweist. Dabei ist insbesondere das Volumen der ersten Form zumindest doppelt so groß wie das Volumen der zweiten Form. Dadurch ist es möglich, eine zuverlässige Wärmeleitung zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte zur Verfügung zu stellen.According to an expedient aspect of the invention, the at least one phase change material is designed in such a way that the at least one phase change material has a first shape above the conversion temperature and has a second shape below the conversion temperature. In particular, the volume of the first mold is at least twice as large as the volume of the second mold. This makes it possible to have a reliable heat conduction between the at least to provide a battery cell and the cooling plate.

Weiterhin betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls für die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle und der Kühlplatte während des Betriebs des Batteriemoduls.Furthermore, the invention also relates to the use of a battery module according to the invention for increasing the thermal conductivity between the at least one battery cell and the cooling plate during operation of the battery module.

Ferner betrifft die Erfindung auch die Verwendung eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls für die Verhinderung einer Übertragung von Wärme von der zumindest einen Batteriezelle auf die Kühlplatte verhindert wird.Furthermore, the invention also relates to the use of a battery module according to the invention for the prevention of transfer of heat from the at least one battery cell is prevented on the cooling plate.

Insbesondere weist das Phasenwechselmaterial dafür eine Wandlungstemperatur oberhalb von 50° C, bevorzugt oberhalb von 65° C und weiterhin bevorzugt oberhalb von 80° C auf.In particular, the phase change material for a conversion temperature above 50 ° C, preferably above 65 ° C and further preferably above 80 ° C.

Ein erfindungsgemäßes Batteriemodul kann sowohl für Batterien in Elektrofahrzeugen, Hybridfahrzeug und Plug-in-Hybrid Fahrzeugen wie auch in mobilen Unterhaltungs- und Kommunikationsgeräten als auch in stationären Speichern und Speichern für medizinische Zwecke, wie zum Beispiel intrakorporale Batterien, eingesetzt werden.A battery module according to the invention can be used both for batteries in electric vehicles, hybrid vehicles and plug-in hybrid vehicles, as well as in mobile entertainment and communication devices as well as in stationary storage and storage for medical purposes, such as intracorporeal batteries.

Figurenlistelist of figures

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigt

  • 1 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Batteriemoduls mit zumindest einem Phasenwechselmaterial und
  • 2 schematisch eine Ausführungsform eines Phasenwechselmaterials.
It shows
  • 1 schematically an embodiment of a battery module according to the invention with at least one phase change material and
  • 2 schematically an embodiment of a phase change material.

Die 1 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Batteriemoduls 1.The 1 schematically shows an embodiment of a battery module 1 ,

Das Batteriemodul 1 umfasst dabei zumindest eine Batteriezelle 2, welche insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle ist.The battery module 1 includes at least one battery cell 2 which is in particular a lithium-ion battery cell.

Weiterhin umfasst das Batteriemodul 1 eine Kühlplatte 3. Dabei ist die Kühlplatte 3 wärmeleitend mit der zumindest einen Batteriezelle 2 verbunden.Furthermore, the battery module comprises 1 a cooling plate 3 , Here is the cooling plate 3 thermally conductive with the at least one battery cell 2 connected.

Zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle 2 und der Kühlplatte 3 ist dabei zwischen der zumindest einen Batteriezelle 2 und der Kühlplatte 3 eine thermische Ausgleichsschicht 4 angeordnet.To increase the thermal conductivity between the at least one battery cell 2 and the cooling plate 3 is between the at least one battery cell 2 and the cooling plate 3 a thermal compensation layer 4 arranged.

Die thermische Ausgleichsschicht 4 ist dabei aus einem Grundmaterial 5 ausgebildet. Das Grundmaterial 5 der thermischen Ausgleichsschicht 4 ist dabei bevorzugt aus einem elektrisch isolierenden Material 7 ausgebildet. Beispielsweise kann das Grundmaterial 5 aus einem Silikon oder einem Epoxid ausgebildet sein und zusätzlich noch thermische leitfähige Füllstoffe zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit umfassen.The thermal compensation layer 4 is from a basic material 5 educated. The basic material 5 the thermal compensation layer 4 is preferably made of an electrically insulating material 7 educated. For example, the base material 5 be formed of a silicone or an epoxy and additionally include thermal conductive fillers to increase the thermal conductivity.

Weiterhin kann das Grundmaterial aus einem pastösen bzw. hochviskosen Material ausgebildet sein.Furthermore, the base material can be formed from a pasty or highly viscous material.

Weiterhin ist das Grundmaterial 5 der thermischen Ausgleichsschicht 4 bevorzugt elastisch und/oder plastisch verformbar ausgebildet.Furthermore, the basic material 5 the thermal compensation layer 4 preferably formed elastically and / or plastically deformable.

Weiterhin umfasst die thermische Ausgleichsschicht 4 ein Phasenwechselmaterial 6. Das Phasenwechselmaterial 6 weist dabei eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 20 °C auf. Bevorzugt weist das Phasenwechselmaterial 6 dabei eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 30° auf. Insbesondere weist das Phasenwechselmaterial 6 dabei eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 40 °C auf. Insbesondere kann die thermische Ausgleichsschicht 4 dabei eine Mehrzahl an Phasenwechselmaterialien 6 umfassen.Furthermore, the thermal compensation layer comprises 4 a phase change material 6 , The phase change material 6 has a conversion temperature above a temperature of 20 ° C. Preferably, the phase change material 6 while a conversion temperature above a temperature of 30 °. In particular, the phase change material 6 while a conversion temperature above a temperature of 40 ° C on. In particular, the thermal compensation layer 4 while a plurality of phase change materials 6 include.

Das Phasenwechselmaterial 6 ist dabei derart ausgebildet, dass dieses oberhalb der Wandlungstemperatur eine erste Form 61 aufweist und unterhalb der Wandlungstemperatur eine zweite Form 62 aufweist. Dabei zeigt die rechte Darstellung der 1 einen Zustand des Phasenwechselmaterials 6, bei welchem dieses eine erste Form 61 ausbildet und die linke Darstellung der 1 zeigt einen Zustand des Phasenwechselmaterials 6, bei welchem dieses eine zweite Form 62 ausbildet.The phase change material 6 is designed such that this above the transformation temperature a first form 61 has and below the conversion temperature a second shape 62 having. The right representation shows the 1 a state of the phase change material 6 in which this is a first form 61 trains and the left representation of the 1 shows a state of the phase change material 6 in which this a second form 62 formed.

Insbesondere ist aus dem Vergleich der rechten Darstellung der 1 mit der linken Darstellung der 1 zu erkennen, dass das Volumen der ersten Form 61 zumindest doppelt so groß ist wie das Volumen der zweiten Form 62.In particular, from the comparison of the right representation of 1 with the left representation of the 1 to realize that the volume of the first form 61 at least twice as large as the volume of the second form 62 ,

Insbesondere zeigt somit die linke Darstellung einen Zustand, bei welchem die Temperatur unterhalb der Wandlungstemperatur liegt und die rechte Darstellung einen Zustand, bei welchem die Temperatur oberhalb der Wandlungstemperatur liegt.In particular, the left-hand representation thus shows a state in which the temperature is below the conversion temperature and the right-hand representation shows a state in which the temperature is above the conversion temperature.

Dabei zeigt die 1 eine Ausführungsform des Batteriemoduls 1, bei welcher das zumindest Phasenwechselmaterial 6 innerhalb des Grundmaterials 5 der thermischen Ausgleichsschicht 4 angeordnet ist.It shows the 1 an embodiment of the battery module 1 in which the at least phase change material 6 within the base material 5 the thermal compensation layer 4 is arranged.

Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial 6 zwischen der Kühlplatte 3 und dem Grundmaterial 5 der thermischen Ausgleichsschicht 4 angeordnet ist.Of course, it is also possible that the at least one phase change material 6 between the cooling plate 3 and the basic material 5 the thermal compensation layer 4 is arranged.

Selbstverständlich ist es dabei auch möglich, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial 6 zwischen der zumindest einen Batteriezelle 2 und dem Grundmaterial 5 der thermischen Ausgleichsschicht 4 angeordnet ist.Of course, it is also possible that the at least one phase change material 6 between the at least one battery cell 2 and the basic material 5 the thermal compensation layer 4 is arranged.

Dabei ist aus der linken Darstellung der 1 zu erkennen, dass zwischen der thermischen Ausgleichsschicht 4 und der zumindest einen Batteriezelle 2 ein Luftspalt 8 ausgebildet sein kann.It is from the left representation of the 1 to recognize that between the thermal compensation layer 4 and the at least one battery cell 2 an air gap 8th can be trained.

Bei einem Überschreiten der Wandlungstemperatur des zumindest einen Phasenwechselmaterials 6 verändert dieses seine Form und dehnt sich insbesondere aus, wodurch insgesamt die thermische Ausgleichsschicht 4 an die zumindest eine Batteriezelle 2 angepasst werden kann und der Luftspalt 8 mit dem Material der der thermischen Ausgleichsschicht 4 gefüllt werden kann, wodurch die Wärmeleitfähigkeit erhöht werden kann.When the conversion temperature of the at least one phase change material is exceeded 6 This changes its shape and in particular expands, creating a total of the thermal compensation layer 4 to the at least one battery cell 2 can be adjusted and the air gap 8th with the material of the thermal compensation layer 4 can be filled, whereby the thermal conductivity can be increased.

Die 2 zeigt eine Ausführungsform eines Phasenwechselmaterials 6.The 2 shows an embodiment of a phase change material 6 ,

Dabei sind in der 2 in der linken Darstellungen Phasenwechselmaterialien 6 mit einer zweiten Form 62 gezeigt und in der rechten Darstellungen Phasenwechselmaterialien mit einer ersten Form 61.There are in the 2 in the left-hand representations phase change materials 6 with a second form 62 shown and in the right representations phase change materials with a first shape 61 ,

An dieser Stelle sei angemerkt, dass bei der linken Darstellung die Temperatur unterhalb der Wandlungstemperatur liegt und das bei der rechten Darstellung die Temperatur oberhalb der Wandlungstemperatur liegt.At this point, it should be noted that in the left-hand illustration, the temperature is below the conversion temperature and, in the case of the right-hand representation, the temperature is above the conversion temperature.

Dabei ist aus der 2 nochmals deutlich zu erkennen, dass insbesondere das Volumen der ersten Form 61 größer ist als das Volumen der zweiten Form 62 und bevorzugt zumindest doppelt so groß ist.It is from the 2 again clearly recognizing that in particular the volume of the first form 61 is greater than the volume of the second form 62 and preferably at least twice as large.

Claims (9)

Batteriemodul umfassend zumindest eine Batteriezelle (2), insbesondere eine Lithium-Ionen-Batteriezelle, und eine wärmeleitend mit der zumindest einen Batteriezelle (2) verbundene Kühlplatte (3), wobei zwischen der zumindest einen Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (3) weiterhin eine zu einer Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (3) ausgebildete thermische Ausgleichsschicht (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Ausgleichsschicht (4) aus einem Grundmaterial (5) ausgebildet ist und weiterhin zumindest ein Phasenwechselmaterial (6) umfasst, welches eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 20° C aufweist, bevorzugt eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 30° C aufweist und insbesondere eine Wandlungstemperatur oberhalb einer Temperatur von 40° C.Battery module comprising at least one battery cell (2), in particular a lithium-ion battery cell, and a heat-conducting connected to the at least one battery cell (2) cooling plate (3), wherein between the at least one battery cell (2) and the cooling plate (3) continues a thermal compensation layer (4) is provided which increases the thermal conductivity between the at least one battery cell (2) and the cooling plate (3), characterized in that the thermal compensation layer (4) is formed from a base material (5) and further at least a phase change material (6) comprises, which has a conversion temperature above a temperature of 20 ° C, preferably has a conversion temperature above a temperature of 30 ° C and in particular a conversion temperature above a temperature of 40 ° C. Batteriemodul nach dem vorhergehenden Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (5) der thermischen Ausgleichsschicht (4) aus einem elektrisch isolierenden Material (7) ausgebildet ist.Battery module after the previous one Claim 1 , characterized in that the base material (5) of the thermal compensation layer (4) made of an electrically insulating material (7) is formed. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundmaterial (5) der thermischen Ausgleichsschicht (4) elastisch und/oder plastisch verformbar ist.Battery module according to one of the preceding Claims 1 or 2 , characterized in that the base material (5) of the thermal compensation layer (4) is elastically and / or plastically deformable. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial (6) innerhalb des Grundmaterials (5) angeordnet sind.Battery module according to one of the preceding Claims 1 to 3 , characterized in that the at least one phase change material (6) within the base material (5) are arranged. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial (6) zwischen der zumindest einen Batteriezelle (2) und dem Grundmaterial (5) angeordnet sind und/oder dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial (6) zwischen der Kühlplatte (3) und dem Grundmaterial (5) angeordnet sind.Battery module according to one of the preceding Claims 1 to 5 , characterized in that the at least one phase change material (6) between the at least one battery cell (2) and the base material (5) are arranged and / or that the at least one phase change material (6) between the cooling plate (3) and the base material (5 ) are arranged. Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Ausgleichsschicht (4) eine Mehrzahl an Phasenwechselmaterialien (6) umfasst.Battery module according to one of the preceding Claims 1 to 5 , characterized in that the thermal compensation layer (4) comprises a plurality of phase change materials (6). Batteriemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial (6) in der Art ausgebildet ist, dass das zumindest eine Phasenwechselmaterial (6) oberhalb der Wandlungstemperatur eine erste Form (61) aufweist und unterhalb der Wandlungstemperatur eine zweite Form (62) aufweist, wobei insbesondere das Volumen der ersten Form (61) zumindest doppelt so groß ist wie das Volumen der zweiten Form (62).Battery module according to one of the preceding Claims 1 to 6 , characterized in that the at least one phase change material (6) is formed in such a way that the at least one phase change material (6) above the transformation temperature has a first shape (61) and below the conversion temperature has a second shape (62), in particular the volume of the first mold (61) is at least twice as large as the volume of the second mold (62). Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Art, dass die Wärmeleitfähigkeit zwischen der zumindest einen Batteriezelle (2) und der Kühlplatte (3) während des Betriebes Batteriemoduls (1) erhöht wird.Use of a battery module according to one of Claims 1 to 7 in the way that the thermal conductivity between the at least one battery cell (2) and the cooling plate (3) during operation battery module (1) is increased. Verwendung eines Batteriemoduls nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in der Art, dass eine Übertragung von Wärme von der zumindest einen Batteriezelle (2) auf die Kühlplatte (3) verhindert wird.Use of a battery module according to one of Claims 1 to 7 in the way that one Transfer of heat from the at least one battery cell (2) on the cooling plate (3) is prevented.
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