-
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
-
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der am 13. August 2019 eingereichten koreanischen Patentanmeldung Nr.
10-2019-0098782 , deren Offenbarung hiermit durch Verweis in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.
-
HINTERGRUND
-
GEBIET DER TECHNIK
-
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie und ein Batteriemodul, das dieselbe enthält.
-
STAND DER TECHNIK
-
Mit der steigenden Nachfrage nach mobilen Geräten, Elektrofahrzeugen und dergleichen sowie der Entwicklung verwandter Technologien ist die Nachfrage nach einer Sekundärbatterie als Energiequelle rapide gestiegen. Eine Sekundärbatterie kann wiederholt geladen und entladen werden, da die gegenseitige Umwandlung zwischen chemischer Energie und elektrischer Energie in einer Sekundärbatterie reversibel ist. Ein Zellkörperelement einer Sekundärbatterie bezieht sich auf ein laminiertes Foliengehäuse zum Schutz einer Elektrodenbaugruppe aus Anode, Kathode, Trennfolie und Elektrolytlösung, die die Hauptbestandteile einer Sekundärbatterie sind.
-
Eine solche Elektrodenbaugruppe erzeugt jedoch während des Lade- und Entladeprozesses Wärme, und ein Temperaturanstieg aufgrund der erzeugten Wärme verschlechtert die Leistung der Sekundärbatterie.
-
Dementsprechend ist das Zellkörperelement, in dem die Elektrodenbaugruppe untergebracht ist, so konfiguriert, dass ein Kühlplattenelement zur Kühlung, eine Wärmesenke und dergleichen damit verbunden sind.
-
Insbesondere sind im Falle einer Sekundärbatterie, bei der das Zellkörperelement drei Dichtungsflächen hat, eine untere Fläche, das Kühlplattenelement und eine Wärmesenke damit verbunden.
-
Zur Verbesserung der Kühleffizienz einer solchen Sekundärbatterie ist ein wärmeleitendes Element zwischen dem Kühlplattenelement und dem Zellkörperelement vorgesehen.
-
Es gibt Forschungsarbeiten zu solchen wärmeleitenden Elementen, die die Zugabe eines Additivs oder ähnliches zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit beinhalten; es gibt jedoch Grenzen, die sich aus der Zugabe von Additiven und der Verwendung von vergleichsweise teuren wärmeleitenden Materialien zur Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ergeben.
-
Ein weiteres Problem besteht darin, dass es eine Grenze für die Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit gibt, die sich aus den Eigenschaften der Additive und des wärmeleitenden Elements ergibt.
-
Deshalb besteht ein zunehmender Forschungsbedarf in Bezug auf eine Sekundärbatterie und ein Batteriemodul, das diese einschließt, um die oben genannten Probleme und Einschränkungen zu lösen.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Ein Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist die Bereitstellung einer Sekundärbatterie, die in der Lage ist, eine Begrenzung der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit aufgrund der Eigenschaften eines wärmeleitenden Elements zu überwinden, und eines Batteriemoduls, das dieses enthält.
-
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenlegung ist die Bereitstellung einer Sekundärbatterie, die in der Lage ist, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern und gleichzeitig die Verwendung eines wärmeleitenden Elements zu reduzieren, sowie eines Batteriemoduls, das dasselbe enthält.
-
Gemäß einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Offenlegung kann eine Sekundärbatterie ein Zellkörperelement einschließen, das eine Elektrodenbaugruppe darin aufnimmt und angrenzend an ein Kühlplattenelement vorgesehen sein; und ein wärmeleitendes Element, das in mindestens einem Abschnitt zwischen dem Zellkörperelement und dem Kühlplattenelement vorgesehen ist, um einen Wärmepfad zum Übertragen von Wärme von dem Zellkörperelement zu bilden, umfassen, wobei das Zellkörperelement, das mit dem wärmeleitenden Element auf einer unteren Oberfläche davon in Kontakt steht, eine flächenvergrößernde Nut aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie in der unteren Oberfläche davon ist.
-
In diesem Fall kann das Zellkörperelement der Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung so ausgebildet sein, dass die flächenvergrößernde Nut asymmetrisch ausgebildet ist.
-
Zusätzlich kann die flächenvergrößernde Nut der Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung in Richtung der Dicke des Zellkörperelements asymmetrisch sein.
-
Die flächenvergrößernde Nut der Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung hat eine Seite, die so ausgebildet ist, dass sie einen ersten Krümmungsradius in der Dickenrichtung des Zellkörperelements hat, und die andere, damit verbundene Seite, die so ausgebildet ist, dass sie einen zweiten Krümmungsradius hat, wobei der erste und der zweite Krümmungsradius voneinander verschieden sind.
-
Ferner kann das Zellkörperelement der Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung so geformt sein, dass die flächenvergrößernde Nut in einem zentralen Abschnitt in der Dickenrichtung ausgebildet ist, um in einer Längsrichtung verlängert zu werden.
-
Das Zellkörperelement der Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung kann so geformt werden, dass die flächenvergrößernde Nut im Mittelteil in Richtung der Dicke und ein abgerundeter Teil an beiden Enden in Richtung der Dicke gebildet wird.
-
In diesem Fall kann das Zellkörperelement der Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung einen abgerundeten Abschnitt mit einem Krümmungsradius aufweisen, der kleiner ist als der Krümmungsradius der flächenvergrößernden Nut.
-
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung der vorliegenden Offenlegung kann ein Batteriemodul ein Zellkörperelement, das eine Elektrodenbaugruppe darin aufnimmt, und ein wärmeleitendes Element, das in mindestens einem Abschnitt zwischen dem Zellkörperelement und einem Kühlplattenelement vorgesehen ist, und ein Gehäuseelement, das das Kühlplattenelement zum Wärmeaustausch mit dem Zellkörperelement aufweist, das durch das wärmeleitende Element vermittelt wird und eine Vielzahl der Sekundärbatterien aufnimmt, umfassen, wobei das Zellkörperelement eine flächenvergrößernde Nut aufweist, die so ausgebildet ist, dass sie auf einer unteren Oberfläche davon in Kontakt mit dem wärmeleitenden Element konkav ist.
-
In diesem Fall kann die flächenvergrößernde Nut des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung in einer Dickenrichtung des Zellkörperelements asymmetrisch sein.
-
Ferner kann die flächenvergrößernde Nut gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung eine Seite aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie einen ersten Krümmungsradius in der Dickenrichtung des Zellkörperelements aufweist, und die andere, damit verbundene Seite, die so ausgebildet ist, dass sie einen zweiten Krümmungsradius aufweist, wobei der erste und der zweite Krümmungsradius voneinander verschieden sind.
-
Wenn das Zellkörperelement auf das wärmeleitende Element, das auf das Kühlplattenelement aufgebracht ist, gesetzt und mit diesem verbunden wird, kann zusätzlich die flächenvergrößernde Nut gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung den ersten Krümmungsradius der einen Seite, die anfänglich mit dem wärmeleitenden Element, das auf das Kühlplattenelement aufgebracht ist, in Kontakt steht, größer als den zweiten Krümmungsradius haben.
-
In diesem Fall kann das Zellkörperelement gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung mit der flächenvergrößernden Nut im mittleren Abschnitt einer Dickenrichtung und einem abgerundeten Abschnitt an beiden Enden in der Dickenrichtung gebildet werden, wobei ein Krümmungsradius des abgerundeten Abschnitts kleiner als ein Krümmungsradius der flächenvergrößernden Nut ist.
-
Bei dem Zellkörperelement gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung kann die flächenvergrößernde Nut in einem zentralen Abschnitt in einer Dickenrichtung ausgebildet sein, um das wärmeleitende Element aufzunehmen, und an beiden Enden in der Dickenrichtung, um mit dem Kühlplattenelement in Kontakt zu stehen.
-
Das Kühlplattenelement gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung kann einen flächenvergrößernden Konus aufweisen, der so geformt ist, dass er aus einem Abschnitt herausragt, in dem das Zellkörperelement sitzt, und mindestens einen Abschnitt aufweist, der in die flächenvergrößernde Nut eingesetzt ist.
-
Insbesondere kann der flächenvergrößernde Konus gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung so geformt sein, dass er so vorsteht, dass er einer Form der flächenvergrößernden Nut entspricht.
-
Darüber hinaus kann der flächenvergrößernde Konus nach einer anderen beispielhaften Ausführung so geformt sein, dass er eine Breite aufweist, die kleiner ist als die Breite der flächenvergrößernden Nut in Richtung der Dicke des Zellkörperelements.
-
Figurenliste
-
Die obigen und andere Aspekte, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenlegung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wurde, klarer verstanden:
- 1 ist eine Vorderansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung;
- 3A und 3B sind eine Vorderansicht einer beispielhaften Ausführung, in der eine flächenvergrößernde Nut eines Zellenkörpers in einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung symmetrisch ausgebildet ist;
- 4A bis 4C sind eine Vorderansicht einer beispielhaften Ausführung, in der eine flächenvergrößernde Nut eines Zellkörperelements in einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenbarung asymmetrisch ausgebildet ist;
- 5A und 5B sind eine Vorderansicht eines abgerundeten Abschnitts, der so geformt ist, dass er einen kleineren Krümmungsradius hat als eine Nut zur Vergrößerung der Oberfläche in einem Zellenkörper einer Sekundärbatterie;
- 6 ist eine Vorderansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung und eines Batteriemoduls, das diese enthält;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht eines zerlegten Batteriemoduls der vorliegenden Offenlegung; 6 ist eine Vorderansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung und eines Batteriemoduls, das diese enthält;
- 8 ist eine Vorderansicht eines demontierten Batteriemoduls der vorliegenden Offenlegung; und
- 9 ist eine Frontansicht eines Batteriemoduls der vorliegenden Offenlegung, bei der ein flächenvergrößernder Konus in einem Kühlplattenteil eines Gehäuseelements ausgebildet ist.
-
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
-
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungen der vorliegenden Offenlegung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Die vorliegende Offenlegung beschränkt sich nicht auf beispielhafte Ausführungen, und es ist zu verstehen, dass Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenlegung abzuweichen. Formen und Größen der Elemente in den Zeichnungen können im Interesse der Klarheit der Beschreibung übertrieben sein.
-
Darüber hinaus umfasst ein Ausdruck, der im Singular verwendet wird, auch den Ausdruck des Plural, es sei denn, er hat im Kontext eine deutlich andere Bedeutung. Identische oder korrespondierende Elemente erhalten die gleichen Referenzziffern.
-
Die vorliegende Offenlegung bezieht sich auf eine Sekundärbatterie 10 und ein Batteriemodul, das dieselbe enthält, die eine Beschränkung der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit überwinden kann, die sich aus den Eigenschaften eines wärmeleitenden Elements 30 ergibt, während ein anderer Aspekt die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit ebenso wie die Verringerung des Einsatzes des wärmeleitenden Elements 30 war. Dementsprechend könnten die Sekundärbatterie 10 der vorliegenden Offenlegung und das diese enthaltende Batteriemodul die Wärmeleitfähigkeit verbessern und gleichzeitig eine Preiserhöhung verhindern.
-
Konkret ist 1 eine Frontansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung, und 2 ist eine perspektivische Ansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung. Unter Bezugnahme auf 1 und 2 enthält eine Sekundärbatterie gemäß einer beispielhaften Ausführung ein Zellkörperelement 12, in dem eine Elektrodenbaugruppe 11 untergebracht ist und das angrenzend an ein Kühlplattenelement 21 vorgesehen ist; und ein wärmeleitendes Element 30, das zumindest in einem Abschnitt zwischen dem Zellkörperelement 12 und dem Kühlplattenelement 21 vorgesehen ist, um einen Wärmepfad zur Übertragung von Wärme vom Zellkörperelement 12 zu bilden. Das Zellkörperelement 12 kann eine den Oberflächenbereich vergrößernde Nut 13 aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie auf einer unteren Oberfläche davon in Kontakt mit dem wärmeleitenden Element 30 konkav ist.
-
Wie oben beschrieben, kann das Zellkörperelement 12 mit der flächenvergrößernden Nut 13 eine Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 vergrößern. In diesem Zusammenhang kann ein Wärmepfad zwischen dem Kühlplattenelement 21 erweitert werden, wodurch die Wärmeleitfähigkeit erhöht wird.
-
Dementsprechend kann die Sekundärbatterie 10 der vorliegenden Offenlegung eine Begrenzung der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit überwinden, die sich aus den Eigenschaften des wärmeleitenden Elements 30 ergibt.
-
In diesem Fall ist das Zellkörperelement 12 mit einer darin befindlichen Elektrodenbaugruppe 11 versehen, die zum Schutz der Elektrodenbaugruppe 11 dient. Das heißt, das Zellkörperelement 12 kann vorgeschlagen werden, einen Innenraum für die Aufnahme der Elektrodenbaugruppe 11 vorzusehen, die aus einer Anode, einer Kathode, einem Trennfilm, einer Elektrolytlösung und dergleichen besteht, gefolgt von einer Versiegelung derselben.
-
Als Beispiel kann das Zellkörperelement 12 als taschenartiges Element oder als tonnenartiges Element vorgesehen werden. Das taschenartige Element ist eine Form, in der die Elektrodenbaugruppe 11 auf drei Oberflächen untergebracht ist, d.h. ein Element, das so konfiguriert ist, dass es in der Form vorliegt, in der die Elektrodenbaugruppe 11, während sie im Inneren untergebracht ist, mit den drei Oberflächen einer oberen Oberfläche und beiden Seitenoberflächen überlappt und an ihnen haftet, wobei eine untere Oberfläche überwiegend ausgeschlossen ist. Das Element vom tonnenartigen Typ hat eine Form, in der die Elektrodenbaugruppe 11 auf einer Oberfläche abgedichtet und untergebracht ist, d.h. ein Element, das so konfiguriert ist, dass es hauptsächlich in der Form vorliegt, in der die Elektrodenbaugruppe 11, während sie im Inneren untergebracht ist, mit der einen Oberfläche überlappt und an ihr haftet, wobei die drei Oberflächen der unteren Oberfläche und die beiden Seitenoberflächen im Wesentlichen davon ausgenommen sind.
-
Das Zellkörperelement 12 kann durch eine flächenvergrößernde Nut 13, die auf einer mit dem wärmeleitenden Element 30 in Kontakt stehenden unteren Fläche konkav ausgebildet ist, die Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 vergrößern, und eine solche Wärmepfadausdehnung kann zu einer verbesserten Wärmeleitfähigkeit führen.
-
Als Beispiel kann die flächenvergrößernde Nut 13 in einem zentralen Abschnitt der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 in einer Dickenrichtung X vorgesehen sein und kann auch eine in einer Längsrichtung Z des Zellkörperelements 12 verlängerte Form haben.
-
Das heißt, das Zellkörperelement 12 einer Sekundärbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführung kann die flächenvergrößernde Nut 13, die im zentralen Abschnitt in der Dickenrichtung X ausgebildet ist, in einer in Längsrichtung Z verlängerten Form aufweisen.
-
Wie oben, kann die Wärmeleitfähigkeit in der Längsrichtung Z des Zellkörperelements 12 gleichmäßig erhöht werden, wenn die flächenvergrößernde Nut 13 so ausgebildet wird, dass sie sich in der Längsrichtung Z des Zellkörperelements 12 verlängert.
-
Zusätzlich zu der flächenvergrößernden Nut 13, die im Mittelteil der unteren Oberfläche ausgebildet ist, kann das Zellkörperelement 12 einen abgerundeten Abschnitt 14 aufweisen, der an beiden Enden in der Dickenrichtung X ausgebildet ist, um die Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 zu vergrößern, was in Bezug auf 5A und 5B ausführlich beschrieben wird.
-
Das Zellkörperelement 12 ist mit der flächenvergrößernden Nut 13 versehen, die asymmetrisch ausgebildet ist, wodurch die Bildung eines Luftspalts beim Ankoppeln an das wärmeleitende Element 30 verhindert wird, was unter Bezugnahme auf 2 und 3 ausführlich beschrieben wird.
-
In diesem Fall ist die Elektrodenbaugruppe 11 als Sekundärbatterie 10 eine Batterie, die aufgrund der reversiblen Umwandlung zwischen chemischer Energie und elektrischer Energie in der Lage ist, das Laden und Entladen zu wiederholen. Jede herkömmlich verwendete Sekundärbatterie 10 kann ohne Einschränkungen als Elektrodeneinheit 11 konfiguriert werden. Als Beispiel kann die Elektrodenbaugruppe 11 so konfiguriert werden, dass eine Kathode und eine Anode kreuzweise übereinander gestapelt sind, so dass die mit den jeweiligen elektrodenaktiven Materialien beschichteten Oberflächen einander zugewandt sind, während dazwischen ein Trennfilm als Begrenzung vorhanden ist.
-
Unterdessen enthält die Elektrodenbaugruppe 11 im Wesentlichen eine Elektrolytlösung und wird in dem zu verwendenden Zellkörperelement 12 aufgenommen. Die Elektrolytlösung kann ein organisches Lösungsmittel wie Ethylencarbonat (EC), Propylencarbonat (PC), Diethylcarbonat (DEC), Ethylmethylcarbonat (EMC), Dimethylcarbonat (DMC) oder ähnliches zusammen mit einem Lithiumsalz wie LiPF6, LiBF4 oder ähnlichem enthalten. Außerdem kann die Elektrolytlösung flüssig, fest oder gelartig sein.
-
Das Kühlplattenelement 21 dient zur Freisetzung von Wärme, die in der im Zellkörperelement 12 untergebrachten Elektrodenbaugruppe 11 erzeugt wird. Zu diesem Zweck kann das Kühlplattenelement 21 die durch das wärmeleitende Element 30 oder dergleichen vermittelte Wärme vom Zellkörperelement 12 aufnehmen und die Wärme an eine externe Wärmesenke oder dergleichen abgeben, wodurch es mit der externen Wärmesenke in Kontakt kommt, so dass das Zellkörperelement 12, in dem die Elektrodenbaugruppe 11 untergebracht ist, gekühlt wird.
-
Das wärmeleitende Element 30 dient dazu, die beim Laden und Entladen der Elektrodenbaugruppe 11 erzeugte Wärme abzugeben. Zu diesem Zweck kann das wärmeleitende Element 30 zwischen dem Zellkörperelement 12, in dem die Elektrodenbaugruppe 11 untergebracht ist, und dem Kühlplattenelement 21 in Kontakt mit der Wärmesenke vorgesehen werden.
-
Zu diesem Zweck kann das wärmeleitende Element 30 z.B. dadurch gebildet werden, dass das Zellkörperelement 12 sitzt, während es auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht wird, und dass das wärmeleitende Element 30 in die flächenvergrößernde Nut 13 gefüllt wird, die auf der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 ausgebildet ist, wodurch es zwischen dem Kühlplattenelement 21 und dem Zellkörperelement 12 so vorgesehen wird, dass es eine Form hat, die der Form der flächenvergrößernden Nut 13 entspricht.
-
Obwohl nicht darauf beschränkt, kann das wärmeleitende Element 30 als ein wärmeleitender Klebstoff, eine wärmeleitende Unterlage oder ähnliches vorgesehen werden.
-
3A und 3B sind eine Vorderansicht einer beispielhaften Ausführung, in der eine flächenvergrößernde Nut eines Zellkörperelements in einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung symmetrisch ausgebildet ist, und 4A bis 4C sind eine Vorderansicht einer beispielhaften Ausführung, in der eine flächenvergrößernde Nut eines Zellkörperelements in einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung asymmetrisch ausgebildet ist.
-
Auf der Grundlage der 3 und 4 kann ein Zellkörperelement 12 einer Sekundärbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführung eine asymmetrische, die flächenvergrößernde Nut 13 aufweisen.
-
Das heißt, dass das Zellkörperelement 12 der vorliegenden Offenlegung aufgrund der asymmetrisch ausgebildeten, die flächenvergrößernden Nut 13 verhindern kann, dass beim Ankoppeln an das wärmeleitende Element 30 ein Luftspalt gebildet wird.
-
Dies kann leicht verstanden werden, wenn man 3A und 3B vergleicht, die eine beispielhaften Ausführung illustrieren, in der die flächenvergrößernde Nut 13 symmetrisch zu 4A bis 4C ausgebildet ist, und die illustrieren, dass die flächenvergrößernde Nut 13 asymmetrisch ausgebildet ist.
-
Mit anderen Worten, wenn ein Krümmungsradius der symmetrischen flächenvergrößernden Nut 13, wie in 3A gezeigt, größer ist als der des wärmeleitenden Elements 30, das auf das Kühlplattenelement 12 aufgebracht wird, bevor es in Kontakt kommt, umfasst eine Anfangsform, in der das wärmeleitende Element 30 in Kontakt mit der flächenvergrößernden Nut 13 steht, einen Luftspalt zwischen der flächenvergrößernden Nut 13 und einem oberen Abschnitt des wärmeleitenden Elements 30.
-
Selbst wenn das Zellkörperelement 12 vollständig in dem Kühlplattenelement 21 sitzt, während der oben beschriebene Zustand beibehalten wird, kann, wie in 3B dargestellt, ein Problem auftreten, da ein Zustand, in dem ein Luftspalt zwischen der flächenvergrößernden Nut 13 und dem wärmeleitenden Element 30 gebildet wird, beibehalten wird.
-
Ferner kann in diesem Fall ein Problem dadurch entstehen, dass ein Teil des wärmeleitenden Elements 30, der nicht in den Luftspalt gefüllt ist, in Richtung einer Außenseite der flächenvergrößernden Nut 13 abweicht.
-
Wenn die flächenvergrößernde Nut 13 asymmetrisch ausgebildet ist, können solche Probleme jedoch vermieden werden.
-
Das heißt, wie in 4A dargestellt, wenn die Nut 13 zur Vergrößerung der Oberfläche asymmetrisch ausgebildet ist, kann das Zellkörperelement 12 vollständig in das Kühlplattenelement 21 eingesetzt werden, ohne einen Luftspalt zwischen der Nut 13 zur Vergrößerung der Oberfläche und dem wärmeleitenden Element 30 zu bilden, unabhängig von der Form des wärmeleitenden Elements 30, das auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht wird.
-
Mit anderen Worten, wenn das Zellkörperelement 21 in Kontakt mit dem wärmeleitenden Element 30 steht, das auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht ist, und das wärmeleitende Element 30 zusammendrückt und somit das wärmeleitende Element 30 diffundiert, kann das wärmeleitende Element 30 über die asymmetrische, die flächenvergrößernde Nut 13 diffundiert werden, wie in 4B dargestellt. Auf diese Weise können das wärmeleitende Element 30 und die flächenvergrößernde Nut 13 eng aneinander geklebt werden, so dass kein Luftspalt entsteht, wie in 4C dargestellt.
-
Genauer gesagt kann eine solche asymmetrische flächenvergrößernde Nut 13 in der Längsrichtung Z des Zellkörperelements 12 asymmetrisch sein, ist aber vorzugsweise asymmetrisch in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12.
-
Das heißt im allgemeinen, da das Zellkörperelement 12 in der Längsrichtung Z länger ist als in der Dickenrichtung X, wodurch die Bildung eines Luftspalts in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 erleichtert wird, wird die asymmetrische, die flächenvergrößernde Nut 13 in der Dickenrichtung des Zellkörperelements 12 gebildet.
-
Mit anderen Worten, die flächenvergrößernde Nut 13 der Sekundärbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführung ist in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 asymmetrisch ausgebildet.
-
Die flächenvergrößernde Nut 13, die eine solche asymmetrische Form aufweist, ist eine spezifische Ausführungsform und kann wie unten beschrieben begrenzt werden.
-
Das heißt, die flächenvergrößernde Nut 13 der Sekundärbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführung kann eine Seite mit einem ersten Krümmungsradius Rc1 in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 und die damit verbundene andere Seite mit einem zweiten Krümmungsradius Rc2 aufweisen, wobei der erste und der zweite Krümmungsradius Rc1 und Rc2 zur Bildung der asymmetrischen Form voneinander verschieden sind.
-
Dies liegt daran, dass, wenn das wärmeleitende Element 30 mit der flächenvergrößernden Nut 13 in Kontakt steht, um zu diffundieren, ein Raum, der es ermöglicht, dass Luft zwischen dem wärmeleitenden Element 30 und der flächenvergrößernden Nut 13 ausströmen kann, aufgrund eines anfänglichen Kontakts mit einem Abschnitt, der einen vergleichsweise größeren Krümmungsradius hat, leicht gesichert werden kann.
-
5A und 5B sind eine Vorderansicht eines abgerundeten Abschnitts 14, der so geformt ist, dass er einen kleineren Krümmungsradius hat als die flächenvergrößernde Nut 13 in einem Zellkörperelement 12 einer Sekundärbatterie 10. Unter Bezugnahme auf 5A und 5B hat das Zellkörperelement 12 einer Sekundärbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführung die flächenvergrößernde Nut 13, die in einem zentralen Abschnitt in Richtung der Dicke ausgebildet ist, und einen abgerundeten Abschnitt 14, der an beiden Enden in Richtung der Dicke X ausgebildet ist.
-
Wie oben erwähnt, kann das Zellkörperelement 12 eine größere Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 haben, indem der abgerundete Abschnitt 14 eine runde Form hat, die an beiden Enden in der Dickenrichtung X zusätzlich zu der flächenvergrößernden Nut 13 gebildet ist, die im mittleren Abschnitt der unteren Oberfläche gebildet ist.
-
Das heißt, der abgerundete Abschnitt 14 ist zusätzlich zur flächenvergrößernden Nut 13 weiter ausgebildet, um eine wirksame Fläche zur Bildung eines Wärmeübertragungsweges durch Kontakt mit dem wärmeleitenden Element 30 auf der unteren Oberfläche des Zellkörperelementes 12 zu vergrößern.
-
In diesem Fall kann ein Krümmungsradius Re des abgerundeten Abschnitts 14, der eine runde Form hat, eingestellt werden.
-
Das heißt, dass das Zellkörperelement 12 einer Sekundärbatterie 10 gemäß einer beispielhaften Ausführung den Krümmungsradius Re des abgerundeten Abschnitts 14 kleiner als ein Krümmungsradius Rc der flächenvergrößernden Nut 13 haben kann.
-
Wie oben beschrieben, kann das Problem, dass das wärmeleitende Element 30 in Richtung einer Außenseite der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 abweicht, gelöst werden, indem die Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 aufgrund des abgerundeten Abschnitts 14 vergrößert wird und der Krümmungsradius Re des abgerundeten Abschnitts 14 kleiner als der Krümmungsradius Rc der flächenvergrößernden Nut 13 ist.
-
Mit anderen Worten, wenn das Zellkörperelement 12 in das wärmeleitende Element 30 eingesetzt wird, nachdem das wärmeleitende Element 30 auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht wurde, erstreckt sich das wärmeleitende Element 30 in Richtung des abgerundeten Abschnitts 14, während es in der flächenvergrößernden Nut 13, die im mittleren Abschnitt des Zellkörperelements 12 ausgebildet ist, aufgenommen wird.
-
Da der Krümmungsradius Re des abgerundeten Abschnitts 14 kleiner als der Krümmungsradius Rc der flächenvergrößernden Nut 13 ist, ist ein Luftspalt zwischen dem abgerundeten Abschnitt 14 und dem Kühlplattenelement 21 so angeordnet, dass er kleiner als ein Spalt zwischen der flächenvergrößernden Nut 13 und dem Kühlplattenelement 21 ist.
-
In dieser Hinsicht wird ein Raum verringert, der es dem wärmeleitenden Element 30 ermöglicht, zu einer Außenseite des abgerundeten Abschnitts 14 hin abgeleitet zu werden, und folglich wird ein Betrag des wärmeleitenden Elements 30, der zur Außenseite der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 hin abweicht, verringert.
-
6 ist eine Vorderansicht einer Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung und eines Batteriemoduls, das diese enthält, und 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Zerlegung eines Batteriemoduls der vorliegenden Offenlegung.
-
Basierend auf 6 und 7 enthält ein Batteriemodul gemäß einem anderen Beispiel, das die vorliegende Offenlegung verkörpert, ein Zellkörperelement 12, in dem eine Elektrodenbaugruppe untergebracht ist, und ein wärmeleitendes Element 30, das zumindest in einem Abschnitt zwischen dem Zellkörperelement 12 und einem Kühlplattenelement vorgesehen ist; und ein Gehäuseelement 20, das das Kühlplattenelement 21 zum Wärmeaustausch mit dem Zellkörperelement 12 enthält, der durch das wärmeleitende Element 30 vermittelt wird und eine Vielzahl der Sekundärbatterien 10 aufnimmt, wobei das Zellkörperelement 12 die flächenvergrößernde Nut 13 enthalten kann, die so ausgebildet ist, dass sie auf einer unteren Fläche davon in Kontakt mit dem wärmeleitenden Element 30 konkav ist.
-
Wie oben erwähnt, kann das Zellkörperelement 12 mit der flächenvergrößernden Nut 13 dazu dienen, eine Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 zu vergrößern. In diesem Zusammenhang wird ein Wärmepfad zwischen dem Kühlplattenelement 21 vergrößert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit der Sekundärbatterie 10 verbessert wird.
-
Dementsprechend kann das Batteriemodul einschließlich der Sekundärbatterie 10 der vorliegenden Offenlegung die Begrenzung der Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit, die sich aus den Eigenschaften des wärmeleitenden Elements 30 ergibt, überwinden.
-
Wie oben erwähnt, kann die im Batteriemodul enthaltene Sekundärbatterie 10 die zuvor beschriebenen Eigenschaften der Sekundärbatterie 10 aufweisen.
-
Das heißt, die flächenvergrößernde Nut 13 des Batteriemoduls nach einer anderen beispielhaften Ausführung kann in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 asymmetrisch sein.
-
Ferner kann die flächenvergrößernde Nut 13 des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung eine Seite aufweisen, die so ausgebildet ist, dass sie einen ersten Krümmungsradius Rc1 in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 aufweist, und die andere, damit verbundene Seite, die so ausgebildet ist, dass sie einen zweiten Krümmungsradius Rc2 aufweist, wobei der erste und der zweite Krümmungsradius Rc1 und Rc2 voneinander verschieden sind.
-
Das Zellkörperelement 12 des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung kann mit der flächenvergrößernden Nut 12 im mittleren Abschnitt der Dickenrichtung X und einem abgerundeten Abschnitt 14 an beiden Enden in der Dickenrichtung X gebildet werden, wobei der Krümmungsradius Re des abgerundeten Abschnitts 14 kleiner als der Krümmungsradius Rc der flächenvergrößernden Nut 13 ist.
-
Wenn das Zellkörperelement 12 auf dem wärmeleitenden Element 30, das auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht ist, sitzt und mit diesem verbunden ist, kann außerdem die flächenvergrößernde Nut 13 des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung eine Seite in Kontakt mit dem wärmeleitenden Element 30 haben, das auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht ist, wobei der erste Krümmungsradius Rc1 größer als der zweite Krümmungsradius Rc2 ist.
-
Das heißt, der erste Krümmungsradius Rc1 einer Seite, ein Teil der flächenvergrößernden Nut 13, in der das wärmeleitende Element 30 zuerst in Kontakt ist, ist so geformt, dass er größer als der zweite Krümmungsradius Rc2 der anderen Seite ist, wodurch die asymmetrische Form gebildet wird.
-
Wenn das wärmeleitende Element 30 mit der flächenvergrößernden Nut 13 in Kontakt ist, um zu diffundieren, ist das wärmeleitende Element 30 in dieser Hinsicht in erstem Kontakt mit dem ersten Krümmungsradius Rc1, einem vergleichsweise großen Krümmungsradius, wodurch der Raum, der es ermöglicht, dass Luft zwischen dem wärmeleitenden Element 30 und der flächenvergrößernden Nut 13 abgeleitet wird, leicht gesichert wird.
-
In dem Fall, in dem mehrere der Sekundärbatterien 10 in dem Gehäuseelement 20 installiert sind, ist das mit den Sekundärbatterien verbundene wärmeleitende Element 30 in der Mehrzahl vorgesehen. In diesem Fall wird ein Luftspalt zwischen benachbarten wärmeleitenden Elementen 30 gebildet, wodurch ein zusätzlicher Luftkühleffekt entsteht und die Kühlleistung verbessert wird.
-
Zu diesem Zweck kann das wärmeleitende Element 30 eine Querschnittsfläche des Zellkörperelements 12 in Richtung der Dicke haben, die kleiner ist als die der flächenvergrößernden Nut 13.
-
Das heißt, ein Volumen eines hohlen Abschnitts, der zwischen der Nut 13 zur Vergrößerung der Oberfläche und dem Kühlplattenelement 21 gebildet wird, kann größer sein als das des wärmeleitenden Elements 30, das auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht wird. Dies erleichtert es, dass, wenn das Zellkörperelement 12 in dem auf das Kühlplattenelement 21 aufgebrachten wärmeleitenden Element 30 sitzt, so dass sich das wärmeleitende Element ausdehnt, eine Menge des wärmeleitenden Elements zur Außenseite der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 hin reduziert wird.
-
Um die Abweichung des wärmeleitenden Elements 30 zur Außenseite der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 zu verbessern, können zusätzlich beide Enden des Zellkörperelements 12 in der Dickenrichtung X so vorgesehen werden, dass sie mit dem Kühlplattenelement 21 in Kontakt stehen, was unter Bezugnahme auf 8 ausführlich beschrieben wird.
-
Aufgrund der Konfiguration, in der mehrere Sekundärbatterien installiert sind, dient das Gehäuseelement 20 zum Schutz der Sekundärbatterien 10, während es die von den Sekundärbatterien 10 erzeugte elektrische Energie zur Kühlung nach außen oder an einen externen Kühlkörper abgibt.
-
Ferner kann aus dem Kühlplattenelement 21 ein Bodenteil gebildet werden, das einen unteren Teil des Gehäuseelements 20 bildet.
-
Zusätzlich kann ein Seitenwandelement 23, das einen Seitenabschnitt des Gehäuseelements 20 bildet, an einer Kante des Kühlplattenelements 21 vorgesehen werden, und das Kühlplattenelement 21 kann so geformt werden, dass es sich bis zum Erreichen des Seitenwandelements 23 erstreckt.
-
Ein Druckelement 25 ist in einer inneren Seitenfläche des Seitenwandelements 23 vorgesehen, um die Sekundärbatterien 10 weiter fest zu schützen.
-
Zusätzlich kann das Gehäuseelement 20 ein Abdeckelement 24 enthalten, das an einem oberen Ende des Seitenwandelements 23 vorgesehen ist, um ein oberes Ende der Sekundärbatterien 10 zu schützen.
-
Das Gehäuseelement 20 kann mit einer zusätzlichen Anordung versehen werden, wie z.B. einer Stromschiene zur elektrischen Verbindung der Sekundärbatterie 10 mit der Außenseite oder ähnlichem.
-
8 ist eine Frontansicht einer Demontage eines Batteriemoduls der vorliegenden Offenlegung. Unter Bezugnahme auf 8 hat das Zellkörperelement 12 des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung die flächenvergrößernde Nut 13, die im Mittelteil in der Dickenrichtung X zur Aufnahme des wärmeleitenden Elements 30 ausgebildet ist, und beide Enden in der Dickenrichtung X sind so geformt, dass sie mit dem Kühlplattenelement 21 in Kontakt stehen.
-
Das heißt, beide Enden des Zellkörperelements 12 in der Dickenrichtung sind so ausgebildet, dass sie mit dem Kühlplattenelement 21 in Kontakt stehen, um die Abweichung des wärmeleitenden Elements 30 in Richtung der Außenseite der unteren Oberfläche des Zellkörperelements 12 zu verbessern.
-
Mit anderen Worten, die untere Oberfläche des Zellkörperelements 12 komprimiert das wärmeleitende Element 30, das auf das Kühlplattenelement 21 aufgebracht ist, und das wärmeleitende Element 30 dehnt sich aus, wenn die Sekundärbatterie 10 in das Gehäuseelement 20 eingebaut wird. In diesem Fall ist ein Bereich, auf den sich das wärmeleitende Element 30 ausdehnt, durch die Anordnung des Zellkörperelements 12 begrenzt.
-
Da beide Enden des Zellkörperelements 12 in der Dickenrichtung X in dem Kühlplattenelement 21 sitzen, um mit diesem in Kontakt zu sein, ist das wärmeleitende Element 30 nur in dem hohlen Abschnitt angeordnet, der durch die flächenvergrößernde Nut 13 gebildet wird, die in dem zentralen Abschnitt des Zellkörperelements 12 in der Dickenrichtung, einer Innenseite beider Enden des Zellkörperelements 12 in der Dickenrichtung, ausgebildet ist.
-
In dieser Hinsicht kann die Verwendung des wärmeleitenden Elements 30 reduziert werden, während eine wirksame Kontaktfläche zwischen dem Zellkörperelement 12 und dem wärmeleitenden Element 30 vergrößert oder beibehalten wird.
-
9 ist eine Vorderansicht eines Batteriemoduls der vorliegenden Offenlegung, bei der ein flächenvergrößernder Konus in einem Kühlplattenelement eines Gehäuseelements ausgebildet ist. Unter Bezugnahme auf 9 kann das Kühlplattenelement 21 des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung einen flächenvergrößernden Konus 22 aufweisen, der so geformt ist, dass er aus einem Abschnitt hervorsteht, in dem das Zellkörperelement sitzt, und bei dem mindestens ein Abschnitt in die flächenvergrößernde Nut 13 eingesetzt ist.
-
Wie oben beschrieben, kann die Bildung des flächenvergrößernden Konus 22 dazu dienen, die Verwendung des wärmeleitenden Elements 30 zu reduzieren und die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern.
-
Mit anderen Worten, wenn der flächenvergrößernde Konus 22, ein Teil des Kühlplattenelements 21, eine Kontaktfläche mit dem wärmeleitenden Element 30 vergrößert, kann ein Wärmepfad zwischen dem wärmeleitenden Element 30 und dem Kühlplattenelement 21 erweitert werden, wodurch die Wärmeleitfähigkeit verbessert wird.
-
Da der flächenvergrößernde Konus 22 mindestens einen Teil des hohlen Abschnitts befüllt, der durch die flächenvergrößernde Nut 13 des Zellkörperelements 12 gebildet wird, kann die Verwendung des wärmeleitenden Elements 30, das zwischen dem Zellkörperelement 12 und dem Kühlplattenelement 21 angeordnet ist, verringert werden.
-
Mit anderen Worten, die Verwendung des wärmeleitenden Elements 30 kann reduziert werden, indem der hohle Abschnitt, der durch das wärmeleitende Element 30 befüllt werden muss, mit dem flächenvergrößernden Konus 22 gefüllt wird.
-
Konkret kann der flächenvergrößernde Konus 22 des Batteriemoduls nach einer anderen beispielhaften Ausführung so geformt werden, dass er in einer Form hervorsteht, die einer Form der flächenvergrößernden Nut 13 entspricht.
-
Aufgrund einer solchen Konfiguration wird ein Luftspalt zwischen der flächenvergrößernden Nut 13 und dem flächenvergrößernden Konus 22 in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 gleichförmig ausgebildet, und dementsprechend wird das wärmeleitende Element 30 so geformt, dass es eine gleichförmige Dicke in der Dickenrichtung X des Zellkörperelements 12 aufweist, wodurch eine gleichförmige Wärmeleitfähigkeit in der Dickenrichtung X des wärmeleitenden Elements 30 erzeugt wird.
-
Zusätzlich kann der flächenvergrößernde Konus 22 des Batteriemoduls gemäß einer anderen beispielhaften Ausführung so geformt sein, dass er in der Dickenrichtung des Zellkörperelements 12 eine geringe Breite im Vergleich zu der flächenvergrößernden Nut 13 aufweist.
-
Mit anderen Worten, ein Luftspalt wird zwischen dem flächenvergrößernden Konus 22 und der flächenvergrößernden Nut 13 dadurch gebildet, dass der Querschnitt des flächenvergrößernden Konus 22 kleiner ist als der Querschnitt des hohlen Abschnitts des Zellkörperelements 12, der durch die flächenvergrößernde Nut 13 in Richtung der Dicke gebildet wird.
-
In diesem Zusammenhang kann ein Raum, in dem das wärmeleitende Element 30 vorgesehen werden kann, zwischen der flächenvergrößernden Nut 13 des Zellkörperelements 12 und dem flächenvergrößernden Konus 22 des Kühlplattenelements 21 befestigt werden.
-
Nach den vorgenannten beispielhaften Ausführungen sind die Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung und das Batteriemodul einschließlich derselben insofern vorteilhaft, als eine für die Verbesserung der Wärmeleitfähigkeit relevante Einschränkung aufgrund der Eigenschaften eines wärmeleitenden Elements überwunden werden kann.
-
In einem anderen Aspekt sind die Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung und das Batteriemodul, das diese enthält, insofern vorteilhaft, als sie in der Lage sind, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern und gleichzeitig die Verwendung eines wärmeleitenden Elements zu reduzieren.
-
In dieser Hinsicht haben die Sekundärbatterie der vorliegenden Offenlegung und das sie einschließende Batteriemodul den Vorteil, die Wärmeleitfähigkeit zu verbessern und erhöhte Produktkosten zu vermeiden.
-
Verschiedene Vorteile und vorteilhafte Auswirkungen der vorliegenden Offenlegung sind nicht auf die obigen Beschreibungen beschränkt und können im Zuge der Beschreibung der spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung leicht verstanden werden.
-
Während die beispielhaften Ausführungen oben gezeigt und beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass Änderungen und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert ist, abzuweichen.
-
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
-
