DE102019115058A1

DE102019115058A1 - Aushärtende leichtgewichtige wärmeleitfähige grenzfläche

Info

Publication number: DE102019115058A1
Application number: DE102019115058.2A
Authority: DE
Inventors: Herman K. Phlegm; Mahmoud Abd Elhamid; Timothy J. Fuller; Mark O. Vann
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2018-11-20
Filing date: 2019-06-04
Publication date: 2020-05-20
Also published as: CN111196878B; CN111196878A; US11398653B2; US20200161727A1

Abstract

Ein Wärme-Grenzflächenelement, das konfiguriert ist, um zwischen einer Wärmesenke und einer Wärmeabgabevorrichtung angeordnet zu werden, schließt ein Wärme-Grenzflächenelement ein. Das Wärme-Grenzflächenelement weist ein wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster auf, das konfiguriert ist, um einen gleichmäßigen Kontakt sowohl mit der Wärmesenke als auch mit der Wärmeabgabevorrichtung aufrechtzuerhalten. Das Wärme-Grenzflächenelement ist zusätzlich konfiguriert, um die von der Wärmeabgabevorrichtung freigesetzte Wärmeenergie zu absorbieren und die freigesetzte Wärmeenergie zur Wärmesenke zu leiten. Das Polymerschaumpolster weist eine Matrixstruktur auf, die mindestens ein anisotropes und isotropes wärmeleitfähiges Füllmaterial einschließt, und ist durch eine Schaumstoffdichte unterhalb von 0,5 g/cmgekennzeichnet.

Description

EINLEITUNG
Die Offenbarung bezieht sich auf eine aushärtende, leichtgewichtige, wärmeleitfähige Grenzfläche zwischen einer Wärmeenergiequelle und benachbarten Strukturen.
Verschiedene elektrische und elektronische Vorrichtungen, wie etwa Energiespeicherzellen, Steuermodule, Elektromotoren, Computer usw., setzen Abwärme als Nebenprodukt ihres Hauptarbeitsvorgangs frei.
Energiespeicherzellen, z. B. Batterien und Akkumulatoren, können allgemein in primäre und sekundäre Energiespeichereinheiten klassifiziert werden. Primäre Energiespeicherzellen, zum Beispiel wegwerfbare Batterien, sind dazu bestimmt, verwendet zu werden, bis sie entladen sind, danach werden sie einfach durch eine oder mehrere neue Energiespeicherzellen ersetzt. Sekundäre Energiespeicherzellen, zum Beispiel wiederaufladbare Batterien, sind in der Lage, wiederholt aufgeladen und wiederverwendet zu werden, und bieten daher im Vergleich zu wegwerfbaren Energiespeichereinheiten wirtschaftlichen, ökologischen Nutzen und Nutzen in der leichten Verwendung. Sowohl primäre als auch sekundäre Energiespeicherzellen können miteinander verbunden und in Energiespeicherzellpaketen organisiert sein, um die gewünschte Spannung, Kapazität oder Leistungsdichte zu liefern.
Sekundäre Zellen, wie Lithium-Ionen-Batterien, neigen dazu, für einen Wärmekurzschluss oder einen unkontrollierten Innentemperaturanstieg anfälliger zu sein als primäre Zellen. Insbesondere tritt ein Wärmekurzschluss auf, wenn die interne Reaktionsgeschwindigkeit ansteigt, bis mehr Wärme erzeugt wird als abgezogen werden kann, was zu einer weiteren Erhöhung sowohl der Reaktionsgeschwindigkeit als auch der Wärmeerzeugung führt. Eventuell kann die Menge der erzeugten Wärme groß genug sein, um zu einem Verlust des Nutzwerts der Zelle sowie zu einer Beschädigung der Materialien in der Nähe der Zelle zu führen. Ein Wärmekurzschluss kann in einer sekundären Energiespeicherzelle durch einen Kurzschluss innerhalb der Zelle, falsche Zellenverwendung, physischen Missbrauch, Fertigungsfehler oder durch Aussetzen der Zelle extremen Außentemperaturen ausgelöst werden.
Während eines Wärmekurzschluss-Ereignisses wird eine große Menge an Wärmenergie schnell freigesetzt, was die gesamte Zelle auf eine Temperatur von 900 °C oder mehr erwärmt. Aufgrund der erhöhten Temperatur der Zelle, die einem Wärmekurzschluss unterliegt, erhöht sich in der Regel die Temperatur der angrenzenden Zellen innerhalb des Batteriepakets ebenfalls. Wenn zugelassen wird, dass die Temperatur angrenzender Zellen ungehindert ansteigt, können solche Zellen auch in einen Wärmekurzschluss-Zustand eintreten - was zu einem kaskadierenden Effekt führt, bei dem sich die Initiierung des Wärmekurzschlusses innerhalb einer einzelnen Zelle über das gesamte Speicherzellpaket ausbreitet. Als Ergebnis kann die Leistung von dem Zellpaket unterbrochen werden, während ein System, das das Zellpaket verwendet, Kollateralschäden aufgrund des Umfangs des Wärmekurzschlusses und der damit verbundenen Freisetzung von Wärmeenergie verursachen kann.
KURZDARSTELLUNG
Ein Wärme-Grenzflächenelement, das konfiguriert ist, um zwischen einer Wärmesenke und einer Wärmeabgabevorrichtung angeordnet zu sein, schließt ein Wärme-Grenzflächenelement ein. Das Wärme-Grenzflächenelement weist ein wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster auf, das konfiguriert ist, um einen gleichmäßigen Kontakt sowohl mit der Wärmesenke als auch mit der Wärmeabgabevorrichtung aufrechtzuerhalten. Das Wärme-Grenzflächenelement ist zusätzlich konfiguriert, um die von der Wärmeabgabevorrichtung freigesetzte Wärmeenergie zu absorbieren und die freigesetzte Wärmeenergie zur Wärmesenke zu leiten. Das Polymerschaumpolster weist eine Matrixstruktur auf, die mindestens ein anisotropes und isotropes wärmeleitfähiges Füllmaterial einschließt, und ist durch eine Schaumstoffdichte unterhalb von 0,5 g/cm³ gekennzeichnet.
Das Wärme-Grenzflächenelement kann eine anisotrope, wärmeleitfähige Schicht einschließen, die konfiguriert ist, um die Wärmeenergie, die durch die Wärmeabgabevorrichtung freigesetzt wird, zur Wärmesenke zu leiten.
Die wärmeleitfähige Schicht kann anisotrop sein und mindestens eines von Bornitrid, Graphit und Graphen einschließen.
Die wärmeleitfähige Schicht kann isotrop sein und mindestens eines von Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Metallpulvern und synthetischem Diamant einschließen.
Das Polymerschaumpolster kann ein wärmebeständiges, wärmehärtbares Polymer einschließen, das mindestens eines von Silikon, Acryl, Polyurethan, Polyvinylester, Polycycloolefin, Polyolefin und Polystyrol aufweist.
Die Matrixstruktur des Polymerschaumpolsters kann eine offenzellige oder eine geschlossenzellige Schaumkonstruktion aufweisen. Weiterhin kann die geschlossenzellige Schaumkonstruktion ein Schäumungsmittel einschließen, das als Mikrokapseln konfiguriert ist.
Das Polymerschaumpolster kann elektrisch leitfähig sein, und das Wärme-Grenzflächenelement kann zusätzlich eine elektrische Isolierschicht einschließen.
Die elektrische Isolierschicht kann als Polyethylenterephthalat-(PET-)Folie konfiguriert sein.
Das Polymerschaumpolster kann elektrisch nicht leitfähig sein und durch das Fehlen eines elektrischen Isolierelements gekennzeichnet sein.
Eine weitere Ausführungsfonn der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Energiespeichersystem gerichtet. Das Energiespeichersystem schließt ein Energiespeicherzellpaket ein, das eine erste Zelle und eine zweite Zelle aufweist, die angrenzend zu der ersten Zelle angeordnet sind, wobei jede der ersten und zweiten Zellen konfiguriert ist, um elektrische Energie durch Wärmeenergie erzeugende oder freisetzende elektrochemische Reaktionen zu erzeugen und zu speichern. Das Energiespeichersystem schließt auch eine Wärmesenke ein, die konfiguriert ist, um die durch die erste und die zweite Zelle freigesetzte Wärmeenergie aufzunehmen und abzuleiten. Das Energiespeichersystem schließt zusätzlich ein erstes Wärme-Grenzflächenelement ein, wie etwa das Wärme-Grenzflächenelement, das vorstehend spezifisch beschrieben ist. Das erste Wärme-Grenzflächenelement ist zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle angeordnet und schließt ein erstes wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster ein. Das erste Wärme-Grenzflächenelement ist konfiguriert, um einen gleichmäßigen Kontakt mit jeder der ersten und zweiten Zellen während einer alternativen Expansion der ersten und zweiten Zellen beim Aufladen und Zusammenziehen der ersten und zweiten Zellen beim Entladen aufrechtzuerhalten, und die Wärmeenergie zu absorbieren, die von den ersten und zweiten Zellen freigesetzt wird, und die Wärmenergie zu der Wärmesenke zu leiten.
Das erste Wärme-Grenzflächenelement kann eine anisotrope, wärmeleitfähige Schicht einschließen, die zwischen dem ersten Polymerschaumpolster und mindestens einer von der ersten Zelle und der zweiten Zelle angeordnet ist. In einer solchen Ausführungsform ist die wärmeleitfähige Schicht konfiguriert, um die Wärmeenergie, die durch die mindestens eine von der ersten Zelle und der zweiten Zelle freigesetzt wird, zu der Wärmesenke zu leiten. Die anisotrope, wärmeleitfähige Schicht kann eine Beschichtung sein, die direkt auf dem ersten Polymerschaumpolster aufgebracht ist.
Die anisotrope, wärmeleitfähige Schicht kann Bornitrid, Graphit oder Graphen einschließen.
Das Energiespeichersystem kann auch ein zweites Wärme-Grenzflächenelement einschließen, das ein zweites wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster aufweist, das orthogonal zu dem ersten Polymerschaumpolster zwischen der Wärmesenke und dem Energiespeicherzellpaket angeordnet ist. Das zweite Polymerschaumpolster ist konfiguriert, um die Wärmesenke mit dem ersten Polymerschaumpolster zu koppeln.
Jedes von dem ersten Polymerschaumpolster und dem zweiten Polymerschaumpolster kann eine Matrixstruktur aufweisen, die ein wärmeleitfähiges anisotropes und/oder isotropes Füllmaterial, wie etwa Bornitrid, Graphit und Graphen einschließt und durch die Schaumstoffdichte unterhalb von 0,5 g/cm³ gekennzeichnet ist.
Das zweite Wärme-Grenzflächenelement kann konfiguriert sein, um die Wärmesenke mit dem ersten Wärme-Grenzflächenelement zu koppeln und als Wärme-Grenzfläche dazwischen zu wirken.
Das Energiespeichersystem schließt zusätzlich eine Kälteplatte, wie etwa eine Rippe, ein, die sich angrenzend von mindestens einer von der ersten Zelle und der zweiten Zelle erstreckt. In einer solchen Ausführungsform ist das zweite Wärme-Grenzflächenelement konfiguriert, um die Wärmesenke mit der Kälteplatte zu koppeln und als eine Wärme-Grenzfläche dazwischen zu wirken.
Mindestens eines von dem ersten Polymerschaumpolster und dem zweiten Polymerschaumpolster kann elektrisch leitfähig sein. Das jeweilig mindestens eine von dem ersten Wärme-Grenzflächenelement und dem zweiten Wärme-Grenzflächenelement kann zusätzlich eine elektrische Isolierschicht einschließen, die konfiguriert ist, um den Verlust von elektrischer Energie aus dem Energiespeicherzellpaket zu beschränken.
Die elektrische Isolierschicht kann als Polyethylenterephthalat-(PET-)Folie konfiguriert sein.
Das erste Polymerschaumpolster und/oder das zweite Polymerschaumpolster können elektrisch nicht leitfähig sein. In einer solchen Ausführungsform kann das jeweils mindestens eine von dem ersten Polymerschaumpolster und dem zweiten Polymerschaumpolster durch ein Fehlen der elektrischen Isolierung an dem jeweiligen ersten Polymerschaumpolster und dem zweiten Polymerschaumpolster gekennzeichnet sein.
Noch eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist auf ein Fahrzeug gerichtet, das ein Antriebsaggregat verwendet, das elektrische Energie verwendet, die von einem solchen Energiespeichersystem erzeugt wird, um ein Drehmoment zu erzeugen.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und besten Art(en) zur Ausführung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und den beigefügten Ansprüchen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs gemäß der Offenbarung, das einen Hybridantriebsstrang und ein Energiespeichersystem verwendet, das konfiguriert ist, um elektrische Energie dafür bereitzustellen.
2 ist eine schematische Nahansicht einer Querschnitts-Draufsicht einer Ausführungsform des Energiespeichersystems, das in 1 gezeigt ist, wobei das Energiespeichersystem ein Speicherzellpaket einschließt, das eine Vielzahl von Zellen und Wärme-Grenzflächenelementen mit wärmeleitfähigen, aushärtenden Polymerschaumpolstern aufweist.
3 ist eine schematische perspektivische Nahansicht von einem jeweiligen Polymerschaumpolster, das eine Matrixstruktur aufweist.
4A ist eine Nahansicht einer Detailansicht von einem jeweiligen Polymerschaumpolster, das eine offenzellige Matrixstruktur aufweist.
4B ist eine Nahansicht einer Detailansicht von einem jeweiligen Polymerschaumpolster, das eine geschlossenzellige Matrixstruktur aufweist.
5 ist eine schematische Nahansicht einer Querschnitts-Draufsicht von einer spezifischen Ausführungsform einer elektrisch leitfähigen wärmebeständigen Matrixstruktur von einem jeweiligen Polymerschaumpolster.
6 ist eine schematische Nahansicht einer Querschnitts-Draufsicht von einer Ausführungsform einer elektrisch nicht leitfähigen wärmebeständigen Matrixstruktur von einem jeweiligen Polymerschaumpolster.
7 ist eine schematische Nahansicht einer Querschnitts-Draufsicht von einem spezifischen Wärme-Grenzflächenelement, das eine anisotrope und/oder isotrope Wärme-Grenzflächenschicht aufweist.
8 ist eine schematische Nahansicht einer Querschnitts-Draufsicht einer anderen Ausführungsform des Energiespeichersystems, das in 1 gezeigt ist, das eine Vielzahl von Zellen, Wärme-Grenzflächenelemente und eine Kälteplatte aufweist, die sich angrenzend zu einigen der Zellen erstreckt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, veranschaulicht 1 ein Fahrzeug 10. Es versteht sich, dass sich identische Elementsymbole, die auf mehreren Figuren verwendet werden, auf die gleiche Komponente oder Komponenten gleicher Funktionalität beziehen. Zusätzlich sind die beigefügten Figuren lediglich dazu gedacht, den Schutzumfang der Offenbarung zu veranschaulichen, nicht zu beschränken, und sollten nicht als maßstabsgetreu betrachtet werden. Das Fahrzeug 10 kann ein Nutzfahrzeug, ein Industriefahrzeug, ein Personenfahrzeug, ein Zug oder dergleichen sein, ist aber nicht darauf beschränkt. Wie gezeigt, kann das Fahrzeug 10 ein Elektro- oder Hybridelektrofahrzeug sein, das eine oder mehrere Leistungsquellen oder Antriebsaggregate aufweist, um einen Fahrzeugantrieb bereitzustellen. Insbesondere kann das Fahrzeug 10 ein erstes Antriebsaggregat 12, wie etwa einen Elektromotor, und ein zweites Antriebsaggregat 14 aufweisen, wie etwa einen Verbrennungsmotor, der konfiguriert ist, um entsprechende Antriebsdrehmomente zum Antreiben des Fahrzeugs über Räder 16 zu erzeugen.
Das Fahrzeug 10 schließt zusätzlich ein Energiespeichersystem 18 ein, das konfiguriert ist, um elektrische Energie an jedes von dem ersten Antriebsaggregat 12 und dem zweiten Antriebsaggregat 14 zu bereitzustellen, um die Erzeugung der jeweiligen Antriebsdrehmomente zu ermöglichen. Wie in 2 gezeigt ist, schließt das Energiespeichersystem 18 eine Wärmeabgabevorrichtung ein, insbesondere ein Energiespeicherzellpaket 20, wie etwa ein Batterie-/Akkumulatorpaket. Das Energiespeicherzellpaket 20 schließt eine angrenzende erste Zelle 20-1 und zweite Zelle 20-2 ein. Jede der ersten und zweiten Zellen 20-1, 20-2 ist konfiguriert, um elektrische Energie durch Wärmeenergie erzeugende oder freisetzende elektrochemische Reaktionen zu erzeugen und zu speichern. Obwohl das Energiespeicherzellpaket 20 spezifisch so gezeigt ist, dass es erste und zweite Zellen 20-1, 20-2 aufweist, kann das Energiespeicherzellpaket verschiedene Vielfache von Energiespeicherzellen einschließen.
In der folgenden Beschreibung können die Begriffe „Energiespeicherzelle“, „Batterie/Akkumulator“, „Zelle“ und „Batterie-/Akkumulatorzelle“ austauschbar verwendet werden und auf eine Vielzahl von verschiedenen Zellenchemien und -konfigurationen Bezug nehmen, die Lithium-Ionen (z. B. Lithium-Eisenphosphat, Lithium-Kobaltoxid, andere Lithium-Metalloxide usw.), Lithium-Ionenpolymer, Nickel-Metallhydrid, Nickel-Cadmium, Nickel-Wasserstoff, Nickel-Zink, Silber-Zink oder eine andere Batterieart bzw. -konfiguration einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Der Begriff „Batterie-/Akkumulatorpaket“, wie er hier verwendet wird, nimmt auf mehrere einzelne Batterien/Akkumulatoren Bezug, die innerhalb eines einteiligen oder mehrteiligen Gehäuses enthalten sind, wobei die einzelnen Batterien/Akkumulatoren elektrisch miteinander verbunden sind, um die gewünschte Spannung und Kapazität für eine bestimmte Anwendung zu erreichen. Zusätzlich ist das Speicherzellpaket 20 schematisch dargestellt, und daher sind nicht alle Batterie-/Akkumulatorelemente und/oder Batterie-/Akkumulatorpaketelemente in den Darstellungen gezeigt.
Das Energiespeichersystem 18 ist konfiguriert, um eine einheitliche Ableitung der Wärmeenergie aufrecht zu erhalten, die durch die erste Zelle 20-1 und die zweite Zelle 20-2 während dem in der Regel allgemeinen Aufladen und Entladen der Zellen emittiert oder freigesetzt wird. Das Energiespeichersystem 18 ist auch vorgesehen, um eine wirksame Ableitung der Wärmeenergie unter weniger üblichen, z. B. missbräuchlichen Betriebsbedingungen, zu ermöglichen und die Möglichkeit eines Wärmekurzschlusses in dem Energiespeicherzellpaket 20 zu beschränken. Das Energiespeichersystem 18 ist speziell dafür konfiguriert, die vorstehende Aufgabe über eine oder mehrere leichtgewichtige, wärmeleitfähige Grenzflächen zu erfüllen, die zwischen einzelnen Zellen, z. B. 20-1, 20-2, und relativ zu angrenzenden Strukturen angeordnet sind, wie unten im Detail diskutiert wird.
Eine Vielzahl von verschiedenen missbräuchlichen Betriebs- bzw. Ladebedingungen und/oder Fertigungsfehlern können in einer Batterie/einem Akkumulator, wie diese in dem Batterie-/Akkumulatorpaket 20, einen Wärmekurzschluss auslösen, wobei die Menge an intern erzeugter Wärme größer ist als die, die wirksam abgezogen werden kann. Als ein Ergebnis wird eine große Menge der Wärmeenergie schnell freigesetzt, was die gesamte Zelle bis zu einer Temperatur von 900 °C oder mehr erwärmt und die Bildung von lokalen heißen Stellen bewirkt, wo die Temperatur 1500 °C überschreiten kann. Sobald es bei einer Zelle, zum Beispiel der Zelle 20-1, zu einem Wärmekurzschluss kommt, kann die erzeugte Wärmeenergie während diesem Ereignis die angrenzenden Zellen, wie etwa die Zelle 20-2, oberhalb ihrer kritischen Temperatur erwärmen, wodurch bei Ihnen ein Wärmekurzschluss ausgelöst wird. Diese angrenzenden Zellen können wiederum weitere Zellen auf eine ausreichende Temperatur erwärmen, um bei Ihnen einen Wärmekurzschluss auszulösen. Somit kann das Auftreten einer einzelnen Zelle, die einen Wärmekurzschluss erfährt, eine Kaskadenreaktion auslösen, die sich über das gesamte Energiespeicherzellpaket 20 hinweg verteilen kann.
Obwohl sich die Beschreibung auf das Energiespeichersystem 18 konzentriert, werden andere Systeme, die in der Lage sind, signifikante Mengen von Wärmeenergie schnell freizusetzen, auch als innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung fallend betrachtet. Solche Systeme können zum Beispiel Unterhaltungselektronik einschließen, wie etwa Telefone und PCs, sowie andere Systeme, die Wärme freisetzende Vorrichtungen einschließen und die Wärmesenken für das Bewältigen solcher Wärmeenergie-Freisetzung verwenden können. Während sich die folgende Beschreibung auf Anwendungen auf das Energiespeichersystem 18 der nachstehend beschriebenen Strukturen konzentriert, sind dementsprechend auch Anwendungen für solche anderen Systeme, die Wärmeabgabevorrichtungen verwenden, vorgesehen.
Mit weiterem Bezug auf 2, schließt das Energiespeichersystem 18 auch eine Wärmesenke ein, wie etwa eine Kühlmittelplatte oder ein -reservoir, die oder das konfiguriert ist, um die durch die erste und die zweite Zelle 20-1, 20-2 erzeugte Wärmeenergie aufzunehmen und abzuleiten. Die Wärmesenke 22 kann eine Kühlmittelschleife 22-1 einschließen, die Kühlmittelzirkulationsrohre verwendet. Das Energiespeichersystem 18 schließt auch ein erstes Wärme-Grenzflächenelement 24 ein, das zwischen der ersten Zelle 20-1 und der zweiten Zelle 20-2 angeordnet ist. Das erste Wärme-Grenzflächenelement 24 schließt ein erstes wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster 26 (in 3 bis 6 gezeigt) ein. Das Schaumpolster 26 wird durch Mischen eines spezifischen Polymers mit einem geeigneten Schäumungsmittel konstruiert, von denen jedes unten im Detail diskutiert wird. Wenn es so erzeugt wurde, weist das Material des Schaumpolsters 26 eine kurze, im Bereich von 1 bis 5 Minuten, Arbeitszeit auf, und härtet innerhalb von etwa 10 bis 30 Minuten aus, d. h. es erstarrt und nimmt seine endgültige Form ein, nachdem es eingespritzt wurde oder zwischen den ersten und zweiten Zellen 20-1, 20-2 platziert wurde. Dementsprechend bildet das injizierte Material nach dem Aushärten ein festes, starkes, flexibles und lang haltbares Schaumpolster 26. Während des Aushärtens an Ort und Stelle wird davon ausgegangen, dass das Schaumpolster 26 eine im Wesentlichen 0 % Schrumpfung aufweist. Wie hierin verwendet, würde der Begriff „fest“ auf eine vollständige Vernetzung der Flüssigkeit oder des Gels Bezug nehmen, sodass sich eine feste Struktur bildet, und würde auf ein vollständig ausgehärtetes geschäumtes Material hinweisen. In spezifischen Ausführungsformen wird das Maß der Aushärtung durch eine Probenentnahme des Materials und Testen auf einer Kernspinresonanzmaschine gemessen, um einen Aushärtungsgrad zu ergeben. Die Fließfähigkeit kann durchgeführt werden, bevor das Material mit einem dynamischen mechanischen Analysator vernetzt wird. Wie oben angegeben ist, sind auch andere Systeme vorgesehen, die in der Lage sind, signifikante Mengen an Wärmeenergie schnell freizusetzen und eine Wärmesenkenkomponente, wie etwa die Wärmesenke 22, zu verwenden.
Wie insbesondere in den 3 bis 5 gezeigt ist, weist das erste Polymerschaumpolster 26 eine wärmebeständige poröse Matrixstruktur 28 auf. Wie in 3 gezeigt ist, kann die hitzebeständige poröse Matrixstruktur 28 ein anpassbares, leichtgewichtiges Basismaterial 28A mit wärmeleitfähigen, anisotropen und/oder isotropen Füllstoffen 28B und Hohlräumen oder Poren 28C einschließen. Die ausgehärtete leichtgewichtige, poröse Matrixstruktur des ersten Polymerschaumpolsters 26 ist konfiguriert, um die Ausbreitung von Wärmeenergie zwischen den ersten und zweiten Zellen 20-1, 20-2 zu beschränken und die Übertragung der Abwärme von dem Speicherzellpaket 20 zu der Wärmesenke 22 zu ermöglichen. Insbesondere ist das erste Polymerschaumpolster 26 konfiguriert, um einen direkten, konsistenten und gleichförmigen Kontakt mit der ersten Zelle 20-1 und der zweiten 20-2 Zelle während einer alternativen Expansion der Zellen 20-1, 20-2 aufrechtzuerhalten, wenn die Zellen beim Entladen aufgeladen und zusammengezogen werden. Zusätzlich ist das erste Polymerschaumpolster 26 konfiguriert, um die Wärmeenergie zu absorbieren, die durch die erste und zweite Zelle 20-1, 20-2 freigesetzt wird, und die Wärmeenergie zu der Wärmesenke 22 zu leiten.
Wie oben erörtert ist, bildet das Grundmaterial 28A des ersten Polymerschaumpolsters 26 die hitzebeständige Matrix 28 und wird mit wärmeleitfähigen, anisotropen und/oder isotropen Füllstoffen 28B infundiert. Im Allgemeinen weist ein „anisotropes“ Material Eigenschaften auf, die richtungsabhängig sind oder sich in verschiedenen Richtungen unterscheiden, im Gegensatz zu einem „isotropen“ Material, das richtungsunabhängige Eigenschaften aufweist. Wie hier speziell verwendet, bezeichnet „anisotrop“ das Material der wärmebeständigen Matrix 28, die eine Wärmeleitfähigkeit aufweist, die richtungsabhängig ist, d.h. ungleich ist, wenn entlang verschiedener Achsen gemessen wird. Die Differenz in den physikalischen oder mechanischen Eigenschaften eines Materials, z. B. die thermische Leitfähigkeit des ersten Polymerschaumpolsters 26, kann identifiziert werden, wenn entlang verschiedener Achsen X und Y gemessen wird. In dem Fall des ersten Polymerschaumpolsters 26 können die anisotropen Eigenschaften des Materials verwendet werden, um in vorteilhafter Weise die Richtung der Wärmeleitfähigkeit des betreffenden Polsters zu bestimmen. Zum Beispiel kann für die wirksamste Ableitung der Wärmeenergie von dem Speicherzellpaket 20 zu der Wärmesenke 22 über das erste Wärme-Grenzflächenelement 24 die Wärmeleitfähigkeit des ersten Polymerschaumpolsters 26 in der X-Y-Ebene entlang der Y-Achse größer sein, als im Vergleich mit der Wärmeleitfähigkeit entlang der X-Achse (in 5 gezeigt).
Die Basismaterialien 28A der Matrix 28 können aus einer Liste von wärmebeständigen, wärmehärtbaren Polymeren ausgewählt werden, die Silikon, Acryl, Polyurethan, Polyvinylester, die Poly(cycloolefine, z. B. Polyoctenamer wie etwa Vestenamer 8012 oder 6213), Polyolefine (z. B. Polybutadiene, Poly(1-olefine) und Polystyrol einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Die Füllstoffe können aus einer Liste von anisotropen Materialien ausgewählt werden, die Bornitrid, Graphit und Graphen einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind, und/oder aus einer Liste von isotropen Füllstoffen, die Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, metallische Pulver, synthetischen Diamant oder Mischungen davon einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Jeder der in Betracht gezogenen Füllstoffe ist entweder selbst oder als Beimischungen davon wärmeleitfähig. Jedes der Basismaterialien 28A kann verwendet werden, um die Grundstruktur des Polymerschaumpolsters 26 unter Zugabe des zuvor erwähnten Schäumungsmittels zu bilden. Das Schäumungsmittel kann ein Inertgas sein, wie etwa Stickstoff, Argon oder Luft.
Die erforderliche Wärmeleitfähigkeit des Schaumpolsters 26 kann entweder über eine offenzellige Schaumstruktur 28-1 (in 4A gezeigt) oder über eine geschlossenzellige Schaumstruktur 28-2 (in 4B gezeigt) der Matrix 28 erreicht werden. Das Schäumungsmittel kann als Mikrohohlkapseln in die geschlossenzellige Schaumstruktur 28-2 der Matrix 28 eingeführt werden. Solche Mikrohohlkapseln können entweder vorexpandiert sein oder als wärmeaktivierte expandierende Mikrokapseln mit dem Füllmaterial und mit den wärmebeständigen Polymeren gemischt werden. Die Mikrokapseln können zum Beispiel aus Polyvinylidenchlorid-Polyacrylnitril gebildet sein. Die Mikrokapseln können entweder in expandierter oder nicht expandierter Form verwendet werden. Abhängig von dem Schäumungsmittel können expandierte Mikrokapseln in unterschiedlichen Größenabmessungen oder Durchmessern, zum Beispiel 33-55, 30-50, 55-85 oder 30-50 Mikrometern vorkommen. In ähnlicher Weise können verschiedene nicht expandierte Schäumungsmittel-Mikrokapseln auch in unterschiedlichen Größenabmessungen, zum Beispiel 10-16, 9-15, 18-14 oder 28-38 Mikrometern vorkommen. Nicht expandierte Mikrokapseln können aktiviert werden, um bei Temperaturen von ungefähr 80 bis 190 Grad Celsius zu expandieren, abhängig von dem Schäumungsmittel.
Das erste Polymerschaumpolster 26 kann eine Schaummaterialdichte unterhalb von 0,5 g/cm³ aufweisen, und ferner unterhalb von 0,3 g/cm³. Insbesondere kann das erste Polymerschaumpolster 26 eine Materialdichte in dem Bereich von 0,1 bis 0,2 g/cm³ aufweisen, wodurch die leichtgewichtige Struktur des ersten Wärme-Grenzflächenelements 24 (in 7 gezeigt) ermöglicht wird. In Bezug auf die beispielhaften Basismaterialien 28A der Matrix sind Silikone in der Regel Polymere, die eine inerte, synthetische Verbindung einschließen, die sich aus sich wiederholenden Einheiten von Siloxan zusammensetzt, welche eine Kette aus alternierenden Silikonatomen und Sauerstoffatomen ist, die mit Kohlenstoff, Wasserstoff und manchmal anderen Elementen kombiniert ist. Expandierende schaumbildende Silikone sind in der Regel wärmebeständig und elektrisch nicht leitfähig. Insbesondere expandiertes Graphit stört das Schäumen eines zweiteiligen Silikons, wie etwa Elastocil. Dementsprechend können in einer derartigen Ausführungsform Mikrokapseln verwendet werden, um ein geschlossenzelliges Schaumpolster 26 zu konstruieren.
Acrylelastomere gehören allgemein zu einer Gruppe von Polymeren, die im Allgemeinen als Kunststoffe bezeichnet werden. Acrylelastomere zeichnen sich durch ihre Transparenz, Bruchfestigkeit und Elastizität aus. Acrylelastomere weisen Eigenschaften von Wärme- und chemischer Beständigkeit auf.
Im Allgemeinen ist Polyurethan ein Polymer, das aus organischen Einheiten zusammengesetzt ist, die durch Carbamat(Urethan)-Verknüpfungen verbunden sind. Während die meisten Polyurethane wärmehärtbare Polymere sind, die wärmestabil sind, d. h. die bei Erwärmung nicht schmelzen, sind thermoplastische Polyurethane ebenfalls verfügbar.
In der Regel sind Polyvinylester oder Vinylpolymere eine Gruppe von Polymeren, die von Vinylmonomeren abgeleitet sind. Ein Ester ist eine chemische Verbindung, die von einer organischen oder anorganischen Säure abgeleitet ist. Im Allgemeinen sind Ester von einer Carbonsäure und einem Alkohol abgeleitet. Häufig sind Polyvinylester wärmestabil und elektrisch nicht leitfähig.
Ein Polystyrol ist allgemein ein synthetisches aromatisches Kohlenwasserstoffpolymer, das aus dem Monomer Styrol hergestellt ist. Polystyrol kann fest oder geschäumt sein und ist elektrisch nicht leitfähig.
Im Allgemeinen ist Bornitrid eine wärme- und chemisch widerstandsfähige feuerfeste Verbindung aus Bor und Stickstoff mit der chemischen Formel BN. Bornitrid existiert in verschiedenen kristallinen Formen, die zu einem ähnlich strukturierten Kohlenstoffgitter isoelektronisch sind. Die kubische (Sphalerit-Struktur) Vielzahl analog zu Diamant wird c-BN genannt; es ist weicher als Diamant, aber seine Wärme- und chemische Stabilität ist größer.
Im Allgemeinen ist Graphit ein kristallines Allotrop aus Kohlenstoff, einem Halbmetall, einem nativen Elementmineral und einer Form von Kohle. Graphit ist die stabilste Form von Kohlenstoff unter Standardbedingungen. Graphit weist eine geschichtete, ebene Struktur auf. Die einzelnen Schichten werden Graphen genannt. In jeder Schicht sind die Kohlenstoffatome in einem Wabengitter angeordnet. Atome in der Ebene sind kovalent gebunden, wobei nur drei der vier potentiellen Bindungsstellen erfüllt sind. Das vierte Elektron kann frei in der Ebene wandern, wodurch Graphit elektrisch leitfähig gemacht wird.
Jedoch leitet Graphit keinen Strom in einer Richtung im rechten Winkel zu der jeweiligen Ebene. Andere Formen von Kohlenstoff können auch als funktionelle wärmeleitfähige Materialien verwendet werden, einschließlich Kohlenstoff-Nanofasern und Nanoröhren.
Wie in 7 gezeigt ist, kann das erste Wärme-Grenzflächenelement 24 auch eine anisotrope und/oder isotrope, wärmeleitfähige Schicht 30 einschließen, die zwischen dem ersten Polymerschaumpolster 26 und mindestens einer von der ersten Zelle 20-1 und der zweiten Zelle 20-2 angeordnet ist. Die Schicht 30 ist konfiguriert, um die Wärmeenergie, die von der ersten Zelle 20-1 und/oder der zweiten Zelle 20-2 freigesetzt wird, zu der Wärmesenke 22 (in 2 und 7 gezeigt) zu leiten. Die Schicht 30 kann eine Beschichtung oder eine Folie sein, die direkt auf das erste Polymerschaumpolster 26 aufgebracht wird. Die Schicht 30 kann anisotrope und/oder isotrope, wärmeleitfähige Materialien einschließen oder daraus formuliert sein, die Bornitrid, Graphit und Graphen, Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Metallpulver, synthetischer Diamant oder Mischungen davon einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Solch eine Ausführungsform des ersten Wärme-Grenzflächenelements 24 kann als primäres Wärmeübertragungsmedium verwendet werden, das zwischen der ersten Zelle 20-1 und der zweiten Zelle 20-2 angeordnet ist.
Mit Bezug auf 8, kann das Energiespeichersystem 18 auch eine Kälteplatte oder Rippe 32 einschließen, die sich entlang und angrenzend zu mindestens einer von der ersten Zelle 20-1 und der zweiten Zelle 20-2 als weiteres Wärmeübertragungsmedium erstreckt. Wie in 8 gezeigt ist, können in einem Energiespeicherzellpaket 20, das größer als die beiden vorliegenden Zellen 20-1, 20-2 ist, Kälteplatten 32 zwischen den jeweiligen Zellpaaren positioniert werden, und sich somit mit den ersten Wärme-Grenzflächenelementen 24 in einem solchen Zellpaket abwechseln. In einer solchen Ausführungsform wird jede Zelle 20-1, 20-2 mit einem ersten Wärme-Grenzflächenelement 24 und einer Kälteplatte 32 in Kontakt sein. Mit Bezug auf jede der 2 und 7, kann das Energiespeichersystem 18 zusätzlich ein zweites Wärme-Grenzflächenelement 34 einschließen. Das zweite Wärme-Grenzflächenelement 34 ist dafür vorgesehen, ein zweites wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster 36 einzuschließen.
Wie gezeigt, ist das zweite Polymerschaumpolster 36 orthogonal zu dem ersten Polymerschaumpolster 26 zwischen der Wärmesenke 22 und dem Energiespeicherzellpaket 20 angeordnet. Das zweite Polymerschaumpolster 36 ist konfiguriert, um die Wärmesenke 22 an das erste Polymerschaumpolster 26 zu koppeln und als Wärme-Grenzfläche dazwischen zu betreiben. In der Ausführungsform des Energiespeichersystems 18, das eine Kälteplatte 32 aufweist, steht die Kälteplatte in direktem Kontakt mit dem zweiten Polymerschaumpolster 36. Als solches kann das zweite Wärme-Grenzflächenelement 34 zusätzlich konfiguriert sein, um die Wärmesenke 22 an die Kälteplatte 32 zu koppeln und als eine Wärme-Grenzfläche dazwischen zu betreiben.
Ähnlich zu dem ersten Polymerschaumpolster 26, kann das zweite Polymerschaumpolster 36 als eine wärmebeständige Matrix 28 aus einem verformbaren, leichtgewichtigen Basismaterial 28A mit wärmeleitfähigen, anisotropen und/oder isotropen, wärmeleitfähigen Füllstoffen 28B konstruiert werden, wie es in den 3 und 4 gezeigt ist. Anisotrope und/oder isotrope, wärmeleitfähige Materialeigenschaften des zweiten Polymerschaumpolsters 36 (in 8 gezeigt) können verwendet werden, um in vorteilhafter Weise die Richtung der Wärmeleitfähigkeit des zweiten Polsters für die wirksamste Ableitung von Wärmeenergie von dem ersten Wärme-Grenzflächenelement 24 zu der Wärmesenke 22 über das zweite Wärme-Grenzflächenelement 34 einzurichten. Ähnlich zu dem ersten Polymerschaumpolster 26 kann das zweite Polymerschaumpolster 36 (in 8 gezeigt) eine Schaumstoffdichte unterhalb von 0,5 g/cm³ aufweisen. Insbesondere kann die Materialdichte des zweiten Polymerschaumpolsters 36 in dem Bereich von 0,1 bis 0,2 g/cm³ liegen, wodurch die leichtgewichtige Struktur des zweiten Wärme-Grenzflächenelements 34 ermöglicht wird.
Die wärmebeständige Matrix 28 von jedem des ersten Polymerschaumpolsters 26 und des zweiten Polymerschaumpolsters 36 kann elektrisch leitfähig sein. In der Ausführungsform des elektrisch leitfähigen ersten Polymerschaumpolsters 26 ist zusätzlich vorgesehen, dass das erste Wärme-Grenzflächenelement 24 eine elektrische Isolierschicht oder ein elektrisches Element 38 (in 5 gezeigt) einschließt. Die elektrische Isolierschicht 38 ist konfiguriert, um den Verlust elektrischer Energie von dem Energiespeicherzellpaket 20 an die Umgebung durch das erste Polymerschaumpolster 26 zu beschränken. Wie gezeigt, kann ein Beispiel der elektrischen Isolierschicht 38 zwischen dem ersten Polymerschaumpolster 26 und der ersten Zelle 20-1 angeordnet sein, und ein weiteres Beispiel der elektrischen Isolierschicht 38 kann zwischen dem ersten Polymerschaumpolster und der zweiten Zelle 20-2 angeordnet sein.
In der Ausführungsform des elektrisch leitfähigen zweiten Polymerschaumpolsters 36, das in den 2 und 7 gezeigt ist, schließt das zweite Wärme-Grenzflächenelement zusätzlich eine elektrische Isolierschicht 40 ein. Ähnlich zur elektrischen Isolierschicht 38, die in 5 gezeigt ist, ist die elektrische Isolierschicht 40 konfiguriert, um den Verlust elektrischer Energie von dem Energiespeicherzellpaket 20 an die Umgebung zu beschränken. Insbesondere ist die elektrische Isolierschicht 40 konfiguriert, um den Verlust elektrischer Energie von dem Energiespeicherzellpaket 20 durch das zweite Polymerschaumpolster 36 zu beschränken. Wie gezeigt, kann die elektrische Isolierschicht 38 zwischen dem zweiten Polymerschaumpolster 36 und der ersten Zelle 20-1 angeordnet sein, und ein weiteres Beispiel der der elektrischen Isolierschicht 38 kann zwischen dem ersten Polymerschaumpolster 26 und der Wärmesenke 22 angeordnet sein. Jede der elektrischen Isolierschichten 38, 40 kann zum Beispiel als eine Polyethylenterephthalat-(PET-)Folie konfiguriert sein.
Alternativ kann jedes von dem ersten Polymerschaumpolster 26, wie in 6 gezeigt ist, und dem analogen zweiten Polymerschaumpolster 36 (nicht gezeigt) elektrisch nicht leitfähig sein. In den Ausführungsformen der elektrisch leitfähigen ersten und zweiten Polymerschaumpolster 26, 36, ist jeder der vorliegenden Polymerschaumpolster durch das Fehlen eines elektrischen Isolierelements gekennzeichnet, wie etwa der Isolierschicht 40, die in den 2 und 7 gezeigt ist. Mit anderen Worten, benötigt ein elektrisch nicht leitfähiges erstes Polymerschaumpolster 26 (und das analoge zweite Polymerschaumpolster 36) keine elektrische Isolierung, um einen Verlust elektrischer Energie von dem Energiespeicherzellpaket 20 an die Umgebung zu beschränken.
Im Allgemeinen können entweder eines oder beide der ersten und zweiten Wärme-Grenzflächenelemente 24, 34 in dem Energiespeichersystem 18 verwendet werden, ob zum Antrieb des Fahrzeugs 10 oder zur Energieerzeugung in einer anderen Vorrichtung. Zusätzlich können eines oder beide der ersten und zweiten Wärme-Grenzflächenlemente 24, 34 zum Entfernen, d. h. zur Aufnahme und Umlenkung ungenutzter Wärmeenergie, die durch verschiedene wärmeabgebende Vorrichtungen emittiert wird, verwendet werden. In Bezug auf die vorliegende Offenbarung können wärmeabgebende Vorrichtungen, die Wärmeenergie als ein Nebenprodukt ihres primären Arbeitsvorgangs emittieren, in Anordnungen wie etwa Steuermodulen, Elektromotoren, Computern und anderen elektrischen und elektronischen Anwendungen mit hoher Widerstandsfähigkeit vorliegen.
Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren sind unterstützend und beschreibend für die Offenbarung, aber der Schutzumfang der Offenbarung ist allein durch die Ansprüche definiert. Während einige der besten Weisen und andere Ausführungsformen zum Ausführen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben worden sind, sind verschiedene alternative Gestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Ansprüchen definierten Offenbarung vorhanden. Außerdem sind die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen oder die Kennzeichen verschiedener Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt worden sind, nicht notwendigerweise als voneinander unabhängige Ausführungsformen zu verstehen. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Eigenschaften mit einer oder einer Vielzahl anderer gewünschten Eigenschaften von anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, wobei sich andere nicht in Worten oder unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschriebene Ausführungsformen ergeben. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche.

Claims

Wärme-Grenzflächenelement, das konfiguriert ist, um zwischen einer Wärmesenke und einer Wärmeabgabevorrichtung angeordnet zu werden, umfassend: ein wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster, das konfiguriert ist, um einen gleichmäßigen Kontakt mit jeder von der Wärmesenke und der Wärmeabgabevorrichtung aufrechtzuerhalten, Wärmeenergie zu absorbieren, die von der Wärmeabgabevorrichtung freigesetzt wird, und die freigesetzte Wärmenergie zu der Wärmesenke zu leiten; wobei das Polymerschaumpolster eine Matrixstruktur aufweist, die mindestens eines von einem anisotropen wärmeleitfähigen Füllmaterial und einem isotropen wärmeleitfähigen Füllmaterial einschließt und durch eine Schaumstoffdichte unterhalb von 0,5 g/cm³ gekennzeichnet ist.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 1, ferner umfassend eine wärmeleitfähige Schicht, die konfiguriert ist, um die Wärmeenergie, die von der Wärmeabgabevorrichtung freigesetzt wird, zur Wärmesenke zu leiten.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 2, wobei die wärmeleitfähige Schicht anisotrop ist und mindestens eines von Bornitrid, Graphit, Graphen einschließt.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 2, wobei die wärmeleitfähige Schicht isotrop ist und mindestens eines von Aluminiumnitrid, Siliziumkarbid, Aluminiumoxid, Zinkoxid, Metallpulvern und synthetischem Diamant einschließt.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 1, wobei das Polymerschaumpolster ein wärmebeständiges, wärmehärtbares Polymer einschließt, das mindestens eines von Silikon, Acryl, Polyurethan, Polyvinylester, Polycycloolefin, Polyolefin und Polystyrol aufweist.
Wärme-Grenzflächenmaterial nach Anspruch 1, wobei: die Matrixstruktur eine von einer offenzelligen und einer geschlossenzelligen Schaumkonstruktion aufweist; und die geschlossenzellige Schaumkonstruktion Schäumungsmittel-Mikrokapseln einschließt.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 1, wobei das Polymerschaumpolster elektrisch leitfähig ist und das Wärme-Grenzflächenelement zusätzlich eine elektrische Isolierschicht einschließt.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 7, wobei die elektrische Isolierschicht als eine Polyethylenterephthalat-(PET-)Folie konfiguriert ist.
Wärme-Grenzflächenelement nach Anspruch 1, wobei das Polymerschaumpolster elektrisch nicht leitfähig ist und durch das Fehlen eines elektrischen Isolierelements gekennzeichnet ist.
Energiespeichersystem, umfassend: ein Energiespeicherzellpaket, das eine erste Zelle und eine zweite Zelle, die angrenzend zu der ersten Zelle angeordnet ist, einschließt, wobei jede der ersten und zweiten Zelle konfiguriert ist, um elektrische Energie durch Wärmeenergie erzeugende elektrochemische Reaktionen zu erzeugen und zu speichern; eine Wärmesenke, die konfiguriert ist, um die durch die erste und die zweite Zelle freigesetzte Wärmeenergie aufzunehmen und abzuleiten; und ein erstes Wärme-Grenzflächenelement, das zwischen der ersten Zelle und der zweiten Zelle angeordnet ist, das ein erstes wärmeleitfähiges, aushärtendes Polymerschaumpolster aufweist und konfiguriert ist, um: einen gleichmäßigen Kontakt mit der ersten Zelle und der zweiten Zelle während einer abwechselnden Expansion der ersten und der zweiten Zelle beim Aufladen und Zusammenziehen der ersten und der zweiten Zelle beim Entladen aufrechzuerhalten; und die Wärmeenergie, die durch die erste und zweite Zelle freigesetzt wird, zu absorbieren und die Wärmeenergie zu der Wärmesenke zu leiten.