DE112020000727T5

DE112020000727T5 - Wärmeableitungsstruktur und damit versehene Batterie

Info

Publication number: DE112020000727T5
Application number: DE112020000727.8T
Authority: DE
Inventors: Takao Shimizu
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2019-02-07
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2022-01-05
Also published as: US20220093992A1; WO2020162161A1; CN113302781A; TW202109963A; KR102644474B1; JP6994122B2; KR20210094063A; JPWO2020162161A1; CN113302781B

Abstract

in welcher sich die Wärmeleitschicht 30 erstreckt, während sie gewickelt wird, wobei die Vielzahl von Wärmeableitungselementen 28 durch Verbindungselemente 35 in einem Zustand verbunden sind, indem sie in einer Richtung senkrecht zu der Richtung, in welcher sich die Wärmeleitschicht 30 erstreckt, während sie gewickelt wird, ausgerichtet sind.

Description

QUERVERWEIS
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung JP2019-020229 , eingereicht am 7. Februar 2019, deren Inhalt durch Bezugnahme hierin aufgenommen ist. Der Inhalt der Patente, Patentanmeldungen und Dokumente, die hierin genannt werden, ist durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen.
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Wärmeableitungsstruktur und eine damit versehene Batterie.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Steuersystem für Kraftfahrzeuge, Flugzeuge, Schiffe oder elektronische Vorrichtungen für den Heimgebrauch oder den geschäftlichen Gebrauch ist zunehmend kompliziert und hochpräzise geworden, und dementsprechend hat sich die Integration von kleinen elektronischen Komponenten in einer Leiterplatte zunehmend verdichtet. Folglich wird dringend empfohlen, einen Ausfall oder eine Verkürzung der Lebensdauer der elektronischen Komponenten aufgrund der Wärme, die in der Umgebung der Leiterplatte erzeugt wird, zu beheben.
Herkömmlicherweise ist eine schnelle Wärmeableitung von der Leiterplatte durch Verwenden eines Materials mit einer exzellenten Wärmeableitung, Montieren des Kühlkörpers oder Ansteuern eines Kühlgebläses auf eine individuelle oder komplexe Art implementiert worden. Vor allem erhöht das Verfahren zum Bilden der Leiterplatte selbst unter Verwendung des Materials mit exzellenter Wärmeableitung, zum Beispiel Diamant, Aluminiumnitrid (A1N), kubisches Bornitrid (cBN) oder dergleichen extrem die Kosten der Leiterplatte. Zusätzlich führt die Platzierung des Kühlgebläses zu Ausfallproblemen eines Gebläses als den Rotator, einem Bedarf an Wartung zum Verhindern des Ausfalls und einem schwierigen Sichern eines Montageraums. Währenddessen ist die Wärmeableitungsfinne ein einfaches Element, das in der Lage ist, einen Oberflächenbereich durch Bilden von vielen säulenartigen oder flachen plattenartigen Vorsprüngen, die aus einem Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit (zum Beispiel Aluminium) hergestellt sind, zu vergrößern, um die Wärmeableitung weiter zu verbessern. Die Wärmeableitungsfinne ist allgemein als die Wärmeableitungskomponente verwendet worden (siehe Patentliteratur 1).
In letzter Zeit ist zum Zwecke der Verringerung einer Beanspruchung der allgemeinen Umgebung die Umwandlung eines herkömmlichen benzinbetriebenen Fahrzeugs oder eines Dieselfahrzeugs in ein elektrisches Automobil eine allgemeine Tendenz geworden. Elektrische Automobile haben sich nicht nur in europäischen Ländern wie Frankreich, Niederlande und Deutschland, sondern auch in China auf dem Markt verbreitet. Um eine flächendeckende Einführung von elektrischen Automobilen zu begünstigen, müssen mehr Ladestände zusätzlich zu der Entwicklung von Hochleistungsbatterien konstruiert werden. Insbesondere ist die technologische Entwicklung zum Verbessern einer Lade-/Entladefunktion einer Lithiumautomobilbatterie ein wichtiger Aspekt. Es ist hinreichend bekannt, dass Automobilbatterien keine Lade-/Entladefunktionen unter einer hohen Temperatur von 60 °C oder höher ausreichend ausüben können. Daher wird, wie bei der zuvor genannten Leiterplatte, die Wärmeableitungsverbesserung als ein wichtiger Aspekt für die Batterie betrachtet.
Um die schnelle Wärmeableitung von der Batterie zu implementieren, ist die nachstehend zu beschreibende Struktur eingesetzt worden. Die Struktur wird durch Anordnen eines Wasserkühlrohrs in einem Gehäuse, das aus einem Metall gebildet ist, das eine exzellente Wärmeleitfähigkeit besitzt, wie etwa Aluminium, gebildet. Es sind viele Batteriezellen in dem Gehäuse angeordnet, und eine Kautschukunterlage mit einer Haftung ist zwischen den Batteriezellen und einer unteren Fläche des Gehäuses angeordnet. Die zuvor strukturierte Batterie ermöglicht den Batteriezellen, durch die Kautschukunterlage Wärme zu dem Gehäuse zu leiten und Wärme effektiv durch Wasserkühlung zu entfernen.
LITERATURLISTE
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift Nr. 2008-243999
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Technisches Problem
Die Wärmeleitfähigkeit der Kautschukunterlage, die für die allgemein eingesetzte Batterie verwendet wird, ist geringer als jene von Aluminium oder Graphit. Daher ist es schwierig, Wärme effektiv von den Batteriezellen auf das Gehäuse zu übertragen. Es kann die Verwendung eines Abstandshalters aus Graphit oder dergleichen, der anstelle der Kautschukunterlage einzufügen ist, in Betracht gezogen werden. Da jedoch die Batteriezellen aufgrund der abgestuften unteren Flächen nicht flach sind, werden Spalte zwischen den Batteriezellen und dem Abstandshalter gebildet, was zu einer verschlechterten Wärmeleiteffizienz führt. Wie in dem Beispiel beschrieben wurde, können die Batteriezellen verschiedene Formen (einschließlich eines unebenen Zustands oder Oberflächenzustands, wie etwa der abgestufte Abschnitt) annehmen, und daher ist die Nachfrage in Bezug auf die Anpassbarkeit an die verschiedenen Formen der Batteriezellen und das Erzielen einer hohen Wärmeleiteffizienz gestiegen. Ferner ist die Verwendung eines elastisch verformbaren Materials, das ein geringeres Gewicht aufweist, für den Behälter der Batteriezelle gefordert worden. Es kann eine Wärmeableitungsstruktur zum Ermöglichen einer Gewichtsverringerung der Batteriezelle und Wiederherstellung der Form beinahe bis zum ursprünglichen Zustand nach dem Entfernen der Batteriezellen gefordert worden. Es kann das Verfahren zum Wickeln einer Folie mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie etwa einer Graphitfolie, um eine äußere Fläche des zylinderförmigen Dämpfungselements, wie etwa ein Kautschukelement, in Erwägung gezogen werden. Das Verfahren kann jedoch ein Risiko hervorrufen, dass, wenn die Wärmeableitungsstruktur unter dem Druck von der Batteriezelle zusammengedrückt wird, eine Belastung des Dämpfungselements die Folie zerreißt. Die Wärmeableitungsstruktur darf kaum unter dem Druck von der Batteriezelle brechen. Dies gilt nicht nur für die Batteriezelle, sondern auch für andere Wärmequellen, wie etwa die Leiterplatte, die elektronische Komponente und der elektronische Vorrichtungskörper.
Angesichts der vorherigen Umstände stellt die vorliegende Erfindung eine Wärmeableitungsstruktur, die an verschiedene Formen einer Wärmequelle angepasst werden kann, ein geringes Gewicht aufweist, eine exzellente Wärmeableitungseffizienz besitzt, elastisch verformbar ist und kaum unter dem Druck von der Wärmequelle bricht, und eine Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist, bereit.
Lösung des Problems

(1) Um das Ziel zu erreichen, weist die Wärmeableitungsstruktur gemäß einer Ausführungsform eine Vielzahl von Wärmeableitungselementen auf, die verbunden sind, um die Wärmeableitung von einer Wärmequelle zu verbessern. Das Wärmeableitungselement weist eine Wärmeleitschicht in einer spiralförmigen Wicklungsform zum Leiten von Wärme von der Wärmequelle, ein Dämpfungselement, das auf einer ringförmigen Rückseite der Wärmeleitschicht bereitgestellt ist, welches einer Oberflächenform der Wärmequelle folgend leichter als die Wärmeleitschicht verformbar ist, eine Haftschicht zum Befestigen der Wärmeleitschicht und des Dämpfungselements aneinander, welche elastisch verformbarer als die Wärmeleitschicht ist, und eine Durchgangspassage, die in einer Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht vordringt, auf. Die Wärmeableitungselemente, die orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht angeordnet sind, sind durch ein Verbindungselement verbunden.
(2) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Haftschicht vorzugsweise eine Mehrfachschicht, die durch Aufbringen eines druckempfindlichen Klebstoffs auf beide Flächen einer Harzschicht gebildet wird.
(3) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Dämpfungselement vorzugsweise zylinderförmig geformt und weist die Durchgangspassage auf, die sich in der Längsrichtung erstreckt. Die Wärmeleitschicht ist spiralförmig um eine äußere Fläche des zylinderförmig geformten Dämpfungselements gewickelt.
(4) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Dämpfungselement vorzugsweise spiralförmig geformt und spiralförmig entlang der ringförmigen hinteren Fläche der Wärmeleitschicht gewickelt.
(5) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform ist das Verbindungselement vorzugsweise aus einem Faden gebildet und weist einen verdrillten Abschnitt zwischen den Wärmeableitungselementen auf. Die Wärmeableitungselemente sind durch den Faden in der Richtung orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht verbunden.
(6) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform sind die Wärmeableitungselemente vorzugsweise in Spalten angeordnet, die jeweils einem Wert entsprechen, der dem 0,114-fachen eines kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers des Wärmeableitungselements oder mehr entspricht.
(7) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform ist vorzugsweise ein Wärmeleitöl auf einer Oberfläche der Wärmeleitschicht zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit zu der Oberfläche von der Wärmequelle, die die Oberfläche berührt, aufgebracht.
(8) Bei der Wärmeableitungsstruktur gemäß einer anderen Ausführungsform enthält das Wärmeleitöl vorzugsweise ein Silikonöl und einen Wärmeleitfüllstoff, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Silikonöl aufweist. Der Wärmeleitfüllstoff ist zumindest aus einem von Metall, Keramik und Kohlenstoff gebildet.
(9) Eine Batterie gemäß einer Ausführungsform weist eine oder mehrere Batteriezellen jeweils als eine Wärmequelle in einem Gehäuse, das eine Strömung eines Kühlmittels erlaubt, auf. Die Wärmeableitungsstruktur von einem der Punkte (1) bis (8) ist zwischen der Batteriezelle und dem Gehäuse angeordnet.

Vorteilhafte Auswirkung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung stellt die Wärmeableitungsstruktur, die an verschiedene Formen einer Wärmequelle angepasst werden kann, ein geringes Gewicht aufweist, eine exzellente Wärmeableitungseffizienz besitzt, elastisch verformbar ist und kaum unter dem Druck von der Wärmequelle brechen kann, und die Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist, bereit.
Figurenliste

1A ist eine Draufsicht einer Wärmeableitungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform.
1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1A.
1C ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs B von 1B.
2A ist eine Längsschnittansicht der Wärmeableitungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform und einer Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist.
2B ist eine Schnittansicht, die die Veränderung der Bildung der Wärmeableitungsstruktur veranschaulicht, bevor und nachdem sie durch die Batteriezellen in 2A zusammengedrückt wird.
3A ist eine erklärende Ansicht, die einen Teil eines Prozesses des Bildens der Wärmeableitungsstruktur von 1A zeigt.
3B ist eine erklärende Ansicht, die einen Teil eines Prozesses des Bildens der Wärmeableitungsstruktur von 1A zeigt.
3C ist eine erklärende Ansicht, die einen Teil eines Prozesses des Bildens der Wärmeableitungsstruktur von 1A zeigt.
4A ist eine Draufsicht einer Wärmeableitungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
4B ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C von 4A.
4C ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs D von 4B.
5A ist eine Längsschnittansicht der Wärmeableitungsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform und einer Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist.
5B ist eine Schnittansicht, die die Veränderung der Bildung der Wärmeableitungsstruktur veranschaulicht, bevor und nachdem sie durch die Batteriezellen in 5A zusammengedrückt wird.
6 ist eine Längsschnittansicht einer Wärmeableitungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform und einer Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist.
7A zeigt einen Teil eines Prozesses zum Bilden der Wärmeableitungsstruktur von 6.
7B ist eine Draufsicht der Wärmeableitungsstruktur, die durch den Prozess gebildet ist, der in 7A gezeigt ist.
8 zeigt eine Schnittansicht von Batteriezellen, die quer auf der Wärmeableitungsstruktur platziert sind, während jede Seitenfläche davon diese berührt, eine teilweise vergrößerte Ansicht und eine Schnittansicht, die teilweise die Ausdehnung der Batteriezelle beim Laden/Entladen veranschaulicht.

Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b: Batterie
11: Gehäuse
15: Kühlmittel
20: Batteriezelle (ein Beispiel für Wärmequellen)
25, 25a, 25b: Wärmeableitungsstruktur
28, 28a: Wärmeableitungselement
30: Wärmeleitschicht
31, 31a: Dämpfungselement
32: Durchgangspassage
33: Haftschicht
35, 35a: Verbindungselement
37: verdrillter Abschnitt

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Keine der hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt die Erfindung gemäß dem Umfang der Ansprüche, und keines der in jeder Ausführungsform beschriebenen Elemente und keine der Kombinationen davon sind notwendigerweise für das Implementieren der vorliegenden Erfindung wesentlich.
Erste Ausführungsform
1A ist eine Draufsicht einer Wärmeableitungsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform, 1B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1A und 1C ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs B von 1B. 2A ist eine Längsschnittansicht der Wärmeableitungsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform und einer Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist. 2B ist eine Schnittansicht, die die Veränderung der Bildung der Wärmeableitungsstruktur veranschaulicht, bevor und nachdem sie durch die Batteriezellen zusammengedrückt wird, wie in 2A gezeigt ist.
Wie in 2A veranschaulicht ist, ist eine Batterie 1 derart strukturiert, dass sie eine Vielzahl von Batteriezellen 20 in einem Gehäuse 11 aufweist, das mit dem Kühlmittel 15 in Kontakt steht. Vorzugsweise ist eine Wärmeableitungsstruktur 25 zwischen den Batteriezellen 20 als Wärmequellen an proximalen Enden (unteren Enden) näher bei dem Kühlmittel 15 und einem Teil (Unterseite 12) des Gehäuses 11 auf einer Seite näher bei dem Kühlmittel 15 bereitgestellt. Wie veranschaulicht ist, sind in der Wärmeableitungsstruktur 25 11 Batteriezellen 20 untergebracht. Die Anzahl der Batteriezellen 20, die auf der Wärmeableitungsstruktur 25 zu platzieren sind, ist jedoch nicht auf 11 beschränkt. Die Anzahl an Wärmeableitungselementen 28, die die Wärmeableitungsstruktur 25 bilden, die in der Batterie 1 angeordnet ist, ist nicht spezifisch beschränkt.
Die Wärmeableitungsstruktur 25 ist mit den verbundenen Wärmeableitungselementen 28 zum Verbessern der Wärmeableitung von den Batteriezellen 20 gebildet. Das Wärmeableitungselement 28 weist eine spiralförmig gewickelte Wärmeleitschicht 30 zum Leiten von Wärme von der Batteriezelle 20, ein Dämpfungselement 31, das auf einer ringförmigen Rückseite der Wärmeleitschicht 30 bereitgestellt ist und der Oberflächenform der Batteriezelle 20 folgend leichter als die Wärmeleitschicht 30 verformbar ist, eine Haftschicht 33 zum Befestigen der Wärmeleitschicht 30 und des Dämpfungselements 31 aneinander, welche elastischer verformbar ist als die Wärmeleitschicht 30, und eine Durchgangspassage 32, die in der spiralförmigen Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 vordringt, auf. Es wird ein Verbindungselement 35 zum Verbinden von mehreren Wärmeableitungselementen 28 verwendet, die orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 angeordnet sind. Die Wärmeleitschicht 30 ist vorzugsweise aus einem Material mit einer höheren Wärmeleitfähigkeit als jene des Dämpfungselements 31 gebildet. Das Dämpfungselement 31 ist vorzugsweise in einer zylinderförmigen Form mit einer Durchgangspassage 32 in der Längsrichtung gebildet. Die Wärmeleitschicht 30 ist spiralförmig um eine äußere Fläche des zylinderförmigen Dämpfungselements gewickelt. Vorzugsweise wird bei der Wärmeableitungsstruktur 25 Wärmeleitöl auf die Oberfläche und/oder innerhalb der Wärmeleitschicht 30 zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit zu der Oberfläche von den Batteriezellen 20, die diese berühren, aufgebracht. Jedes der Wärmeableitungselemente 28, die die Wärmeableitungsstruktur 25 bilden, weist eine im Wesentlichen zylinderförmige Form auf, wenn die Batteriezellen 20 nicht montiert sind. Nachdem die Batteriezellen 20 montiert sind, werden die Wärmeableitungselemente 28 unter der schweren Last zusammengedrückt und abgeflacht.
Die Wärmeleitschicht 30 hat eine riemenartige Form, während sie spiralförmig in der Längsrichtung der im Wesentlichen zylinderförmigen Form um die äußere Fläche des Wärmeableitungselements 28 gewickelt ist. Die Wärmeleitschicht 30 enthält mindestens eines von Metall, Kohlenstoff und Keramik und weist eine Funktion des Leitens von Wärme von den Batteriezellen 20 zu dem Kühlmittel 15 auf. Der Begriff „Querschnitt“ oder „Längsquerschnitt“, der hierin verwendet werden wird, bezieht sich auf einen Querschnitt in einer vertikalen Schnittrichtung von einer oberen Öffnungsfläche eines Innerens 14 des Gehäuses 11 der Batterie 1 zu der Unterseite 12.
Schematische Strukturen der Batterie 1 und Komponenten de Wärmeableitungsstruktur 25 werden ausführlicher beschrieben.
(1) Kurzdarstellung der Batteriestruktur
In dieser Ausführungsform wird die Batterie 1 zum Beispiel für ein elektrisches Automobil eingesetzt und weist viele Batteriezellen 20 auf (die einfach als Zellen bezeichnet werden). Die Batterie 1 weist vorzugsweise ein Bodengehäuse 11 auf, das auf einer Seite eine Öffnung aufweist. Das Gehäuse 11 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einer Aluminiumbasislegierung gebildet. Die Batteriezellen 20 sind im Inneren 14 des Gehäuses 11 angeordnet. Elektroden (nicht veranschaulicht) stehen jeweils von den oberen Seiten der Batteriezellen 20 vor. Vorzugsweise stehen die Batteriezellen 20 in dem Gehäuse 11 durch das Aufbringen einer Kraft in der Kompressionsrichtung von beiden Seiten unter Verwendung von Schrauben oder dergleichen in engem Kontakt zueinander (nicht veranschaulicht). Die Unterseite 12 des Gehäuses 11 ist mit einem oder mehreren Wasserkühlrohren 13 versehen, um ein Fließen von Kühlwasser als Kühlmittel 15 zu erlauben. Das Kühlmittel kann als Kühlmedium oder Kühlelement bezeichnet werden. Die Batteriezellen 20 sind innerhalb des Gehäuses 11 angeordnet, um zwischen der Wärmeableitungsstruktur 25 und der Unterseite 12 zu liegen. Bei der zuvor strukturierten Batterie 1 wird die Wärme der Batteriezellen 20 durch die Wärmeableitungsstruktur 25 zu dem Gehäuse 11 geleitet und effektiv durch Wasserkühlung entfernt. Das Kühlmittel 15 ist nicht auf das Kühlwasser beschränkt, sondern kann derart interpretiert werden, dass es ein organisches Lösungsmittel, wie etwa flüssiger Stickstoff und Ethanol, umfasst. Das Kühlmittel 15 ist nicht auf eine Flüssigkeit beschränkt, wenn es zum Kühlen verwendet wird, sondern kann in gasförmiger Form oder fester Form vorliegen.
(2) Wärmeleitschicht
Die Wärmeleitschicht 30 enthält vorzugsweise Kohlenstoff, und bevorzugter einen Kohlenstofffüllstoff und Harz. Das Harz kann durch eine Kunststofffaser ersetzt werden. In diesem Fall kann vorzugsweise Aramidfaser verwendet werden. Der hierin beschriebene „Kohlenstoff“ kann weitgehend derart interpretiert werden, dass er eine willkürliche Struktur enthält, die aus Kohlenstoff (C) beschaffen ist, wie etwa Graphit, Ruß mit einer geringeren Kristallinität als Graphit, expandierter Graphit, Diamant, diamantartiger Kohlenstoff, der eine ähnliche Struktur wie Diamant aufweist. In dieser Ausführungsform kann die Wärmeleitschicht 30 eine dünne Folie sein, die durch Aushärten eines Materials erhalten wird, das Graphitfaser oder Kohlenstoffteilchen aufweist, die vermischt und in Harz verteilt sind. Die Wärmeleitschicht 30 kann die Kohlenstofffaser sein, die durch netzartiges Weben, gemischtes Spinnen oder gemischtes Stricken gebildet wird. Verschiedene Arten von Füllstoffen, wie etwa Graphitfaser, Kohlenstoffteilchen und Kohlenstofffaser, können als unter das Konzept des Kohlenstofffüllstoffs fallend betrachtet werden.
Das Harz, das in der Wärmeleitschicht 30 enthalten ist, kann 50 Massenprozent in Bezug auf die Gesamtmasse der Wärmeleitschicht 30 überschreiten oder nicht. D. h., das Harz kann als ein Hauptmaterial zum Bilden der Wärmeleitschicht 30 verwendet werden oder nicht, solange die resultierende Wärmeleitung nicht ernsthaft beeinträchtigt wird. Das thermoplastische Harz kann zum Beispiel geeigneterweise als das Harz verwendet werden. Es ist bevorzugt, das Harz mit einem hohen Schmelzpunkt zu verwenden, bei welchem es bei der Wärmeleitung von der Batteriezelle 20 als die Wärmequelle, ungeschmolzen belassen werden kann, zum Beispiel Polyphenylensulfid (PPS), Polyetheretherketon (PEEK), Polyamidimid (PAI) und aromatisches Polyamid (Aramidfaser). Vor der Bildung der Wärmeleitschicht 30 wird das Harz in Spalten in dem Kohlenstofffüllstoff in Form von Teilchen oder Faser verbreitet. Die Wärmeleitschicht 30 kann derart gebildet sein, dass sie AIN oder Diamant, das als der Füllstoff verbreitet ist, um die Wärmeleitung zu verbessern, neben dem Kohlenstofffüllstoff, Harz und dergleichen aufweist. Anstelle des Harzes kann ein Elastomer verwendet werden, das biegsamer als das Harz ist. Die Wärmeleitschicht 30 kann als die Folie gebildet werden, die Metall und/oder Keramik anstelle von oder zusammen mit Kohlenstoff enthält. Es ist möglich, gezielt Metall mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit, wie etwa Aluminium, Kupfer, und eine Legierung, die mindestens eines dieser Metalle enthält, zu verwenden. Es ist möglich, gezielt Keramik mit einer relativ hohen Wärmeleitfähigkeit zu verwenden, wie etwa AIN, cBN und hBN.
Die Wärmeleitschicht 30 kann eine exzellente elektrische Leitfähigkeit aufweisen oder nicht. Vorzugsweise beträgt die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht 30 10 W/mK oder mehr. In der Ausführungsform ist die Wärmeleitschicht 30 vorzugsweise die riemenförmige Platte, die aus dem Material mit exzellenter Wärmeleitfähigkeit und elektrischer Leitfähigkeit, zum Beispiel Graphit, gebildet ist. Vorzugsweise weist die Wärmeleitschicht 30 eine ausreichende Krümmungseigenschaft (oder Biegeeigenschaft) auf. Wenngleich die Dicke der Folie nicht auf den spezifischen Wert beschränkt ist, wird bevorzugt, eine Folie mit einer Dicke von 0,02 bis 3 mm, und bevorzugter von 0,03 bis 0,5 mm, zu verwenden. Mit zunehmender Dicke wird die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht 30 verringert. Es ist bevorzugt, die Dicke durch Berücksichtigen der Balance zwischen Eigenschaften der Folie, wie etwa die Stärke, Biegsamkeit und Wärmeleitfähigkeit, zu bestimmen.
(3) Dämpfungselement
Das Dämpfungselement 31 weist die wesentlichen Funktionen der Verformbarkeit und Wiederherstellbarkeit auf. Die Wiederherstellbarkeit wird durch das elastische Verformungsvermögen bestimmt. Die Verformbarkeit ist eine notwendige Eigenschaft zum Folgen der Form der Batteriezelle 20. Insbesondere ist es wahrscheinlich, dass die Batteriezelle 20 in einer leicht verformbaren Packung, in der ein halbfestes Produkt aufgenommen ist, wie etwa eine Lithiumionenbatterie, ein Inhalt, der eine flüssige Eigenschaft aufweist, und dergleichen, eine unbestimmbare Gestaltungsabmessung aufweist oder deren Abmessungsgenauigkeit kaum verbessert wird. Daher ist es wichtig, die Wiederherstellbarkeit zu sichern, um die Verformbarkeit und die Folgeeigenschaft des Dämpfungselements 31 beizubehalten.
In dieser Ausführungsform ist das Dämpfungselement 31 zylinderförmig und weist die Durchgangspassage 32 auf. Die Durchgangspassage 32 macht das Dämpfungselement 31 leicht verformbar, trägt zur Gewichtsverringerung bei der Wärmeableitungsstruktur 25 bei und weist eine Funktion des Verstärkens des Kontakts zwischen der Wärmeleitschicht 30 und den unteren Enden der Batteriezellen 20 auf. Das Dämpfungselement 31 fungiert als Schutzelement, das verhindert, dass die Wärmeleitschicht 30 aufgrund der darauf aufgebrachten Last beschädigt wird, und hat zusätzlich die Funktion, eine Dämpfung zwischen den Batteriezellen 20 und der Unterseite 12 zu gewährleisten. Das Dämpfungselement 31 ist elastisch verformbarer als die Wärmeleitschicht 30 und bricht oder reißt kaum, selbst wenn es nach dem Anlegen eines Drucks von der Batteriezelle 20 und dann dem Lösen des Drucks verformt wird. In dieser Ausführungsform weist das Dämpfungselement 31 eine Wärmeleitfähigkeit auf, die geringer als jene der Wärmeleitschicht 30 ist.
Das Dämpfungselement 31 ist vorzugsweise derart gebildet, dass es ein thermisch aushärtendes Elastomer, wie etwa Silikonkautschuk, Urethankautschuk, Isoprenkautschuk, Ethylen-Propylen-Kautschuk, Naturkautschuk, Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, Nitrilkautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk (SBR) und dergleichen; ein urethanbasiertes, esterbasiertes, styrolbasiertes, olefinbasiertes, butadienbasiertes oder fluorbasiertes thermoplastisches Elastomer; oder einen Verbund davon enthält. Vorzugsweise ist das Dämpfungselement 31 aus einem Material mit einer hohen Wärmebeständigkeit gebildet, das das Beibehalten der Bildung der Wärmeleitschicht 30 erlaubt, ohne durch die geleitete Wärme geschmolzen oder zersetzt zu werden. In dieser Ausführungsform ist das Dämpfungselement 31 bevorzugter aus einem Material gebildet, das durch Imprägnieren von Silikon in ein urethanbasiertes Elastomer oder Silikonkautschuk erhalten wird. Das Dämpfungselement 31 kann durch Verteilen des Füllstoffs, der zum Beispiel durch Teilchen von AlN, cBN, hBN oder Diamant dargestellt ist, in Kautschuk gebildet werden, um die Wärmeleitfähigkeit so stark wie möglich zu verbessern. Das Dämpfungselement 31 kann als das Material, das Bläschen enthält, gebildet sein oder nicht. Das „Dämpfungselement“ stellt ein elastisch verformbares Element mit einer hohen Biegsamkeit dar, das in der Lage ist, in engem Kontakt mit einer Oberfläche der Wärmequelle zu stehen, und kann in dem Kontext hierin durch den Begriff „elastische Kautschukstruktur“ ersetzt werden. Ferner kann als Abänderung des Dämpfungselements 31 Metall anstelle der elastischen Kautschukstruktur verwendet werden. Das Dämpfungselement 31 kann durch eine Schwammstruktur oder eine Festkörperstruktur (nichtporöse Struktur, die sich von dem Schwamm unterscheidet), die aus Harz oder Kautschuk gebildet ist, gebildet sein.
(4) Haftschicht
Hierin wirkt die Haftschicht 33 zwischen der Wärmeleitschicht 30 und dem Dämpfungselement 31. Die Haftschicht 33 wird weitgehend als jene interpretiert, die eine Bindeschicht umfasst, welche nicht einfach abgezogen werden kann, nachdem sie zwischen der Wärmeleitschicht 30 und dem Dämpfungselement 31 aufgebracht ist. Die Haftschicht 33 kann entweder auf die gesamte äußere Fläche des Dämpfungselements 31 oder nur auf den Abschnitt auf der äußeren Fläche, welcher in Kontakt mit der Wärmeleitschicht 30 gerät, aufgebracht werden. Es ist möglich, die Haftschicht 33 auf den Spalt zwischen den spiralförmig gewickelten Wärmeleitschichten 30 aufzubringen. Die Haftschicht 33 kann durch Aushärten eines flüssigen oder halbfesten druckempfindlichen Klebstoffs oder Klebstoffs im ungehärteten Zustand sowie ein doppelseitiges Band, das durch Aufbringen des druckempfindlichen Klebstoffs oder des Klebstoffs auf beide Flächen des Harzfilms gebildet wird, gebildet werden. Die Haftschicht 33 als das doppelseitige Band ist eine Mehrfachschicht, die durch Aufbringen des druckempfindlichen Klebstoffs auf beide Flächen der Harzschicht gebildet wird. Die Haftschicht 33 dient als Bruchunterdrückungselement (oder Bruchverringerungselement) zum Unterdrücken eines Bruchs der Wärmeleitschicht 30, wenn das Wärmeableitungselement 28, das zwischen der Unterseite 12 und der Batteriezelle 20 angeordnet ist, in der Richtung von oben nach unten komprimiert wird.
(5) Verbindungselement
Das Verbindungselement 35 ist aus einem Material, zum Beispiel Faden und Kautschuk, gebildet, welches zumindest zwischen den Wärmeableitungselementen 28 teilweise verformbar ist. In dieser Ausführungsform ist das Verbindungselement 35 vorzugsweise aus dem Faden gebildet. Bevorzugter ist der Faden resistent gegenüber einem Temperaturanstieg aufgrund der Wärmeableitung von der Batteriezelle 20. Insbesondere ist das Verbindungselement 35 vorzugsweise aus dem Faden gebildet, der gegenüber einer hohen Temperatur von ungefähr 120 °C beständig ist, und aus einem Zwirn, wie etwa Fasern, wie Naturfasern, Kunststofffasern, Kohlenstofffasern und Metallfasern, beschaffen. Vorzugsweise weist das Verbindungselement 35 verdrillte Abschnitte 37 jeweils zwischen den Wärmeableitungselementen 28 auf (siehe 1C). Bei der Wärmeableitungsstruktur 25 wird das Verbindungselement 35 flexibel abgelenkt, während es dem sich verformenden Wärmeableitungselement 28 folgt, wenngleich das Wärmeableitungselement 28 unter der Druckkraft, die von der Batteriezelle 20 aufgebracht wird, abgeflacht wird. Dies erlaubt der Wärmeableitungsstruktur 25, der Oberfläche der Batteriezelle 20 zu folgen und in engen Kontakt mit dieser zu geraten. Die Wärmeableitungsstruktur 25 einschließlich der verdrillten Abschnitte 37, die jeweils zwischen den Wärmeableitungselementen 28 angeordnet sind, verbessert weiter die Folgeeigenschaft und das Haftvermögen mit der Oberfläche der Batteriezelle 20. Das Verbindungselement 35 weist jedoch nicht notwendigerweise den verdrillten Abschnitt 37 auf.
Nach der Aufnahme der Druckkraft von der Batteriezelle 20 werden die Wärmeableitungselemente 28 zusammengedrückt, um einen Spalt L1 dazwischen zu verringern. Wenn die Wärmeableitungselemente 28 kaum zusammengedrückt werden, kann die Gefahr der Verschlechterung des Haftvermögens zwischen der Wärmeleitschicht 30 und den Batteriezellen 20 und der Wärmeleitschicht 30 und der Unterseite 12 verursacht werden. Solch eine Gefahr kann verringert werden, indem die Dicke des Wärmeableitungselements 28 in der Höhenrichtung derart festgelegt wird, dass sie unter der vertikalen Druckkraft von der Unterseite der Batteriezelle 20 zu der Oberfläche der Unterseite 12 mindestens 80 % des Querschnittsdurchmessers des Wärmeableitungselements 28 (= kreisförmiger Umwandlungsdurchmesser: D) beträgt. Der Begriff „kreisförmiger Umwandlungsdurchmesser“ bezieht sich auf einen Durchmesser eines perfekten Kreises mit derselben Fläche wie jener des Querschnitts des Wärmeableitungselements 28, der senkrecht zu der Längsrichtung zu schneiden ist. Wenn das Wärmeableitungselement 28 zu einer zylinderförmigen Struktur gebildet wird, deren Querschnitt zu dem perfekten Kreis gebildet ist, entspricht der Durchmesser dem kreisförmigen Umwandlungsdurchmesser. Nach der Aufnahme der Druckkraft kann angenommen werden, dass sich das Wärmeableitungselement 28 derart verformt, dass es flache Oberflächen, die die Batteriezelle 20 und die Unterseite 12 berühren, und einen bogenartigen Abschnitt entlang des Spalts L1 zwischen den Wärmeableitungselementen 28 aufweist (siehe 1C). Wenn das Wärmeableitungselement 28 derart zusammengedrückt wird, dass es eine Dicke von 0,8D entsprechend 80 % des kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers D aufweist, wird das resultierende Erweiterungsmaß des Wärmeableitungselements 28 in der Richtung des Spalts L1 berechnet. Unter Bezugnahme auf 1C beträgt die Gesamterstreckungslänge der bogenartigen Abschnitte des zusammengedrückten Wärmeableitungselements 28 auf der linken und der rechten Seite 0,8πD. Die Länge der flachen Oberfläche, die die Unterseite 12 berührt, ist halb so groß wie die Länge, die von dem Subtrahieren der Gesamterweiterungslänge der bogenartigen Abschnitte von dem Umfang des Querschnitts des Wärmeableitungselements 28 abgeleitet ist: (πD - 0,8πD)/2 =0,314D. Die Länge der bogenartigen Abschnitte, die sich nach links und nach rechts entlang der flachen Oberfläche erstrecken, wird folgendermaßen berechnet: 0,4D x 2 = 0,8D. Die Länge des zusammengedrückten Wärmeableitungselements 28, das sich von dem ursprünglichen Zustand in der Richtung des Spalts L1 erstreckt, wird folgendermaßen berechnet: 0,314D + 0,8D - D = 0,114D. Der ausreichend große Spalt L1 verhindert den Kontakt zwischen den benachbarten Wärmeableitungselementen 28. Umgekehrt kann ein übermäßig kleiner Spalt L1 die benachbarten Wärmeableitungselemente 28 in Kontakt miteinander bringen und selbst in dem vertikal komprimierten Zustand verhindern, dass sie weiter zusammengedrückt werden. Der Spalt L1, der auf 11,4 % des kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers D des Wärmeableitungselements 28 oder mehr festgelegt ist, verhindert den Kontakt zwischen den benachbarten Wärmeableitungselementen 28, wenn sie unter der Druckkraft verformt werden, um die Dicke von 80 % des kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers D aufzuweisen. Dies ermöglicht, zu verhindern, dass der Kontaktzustand ein Hindernis in Bezug auf eine weitere Verformung der Wärmeableitungselemente 28 darstellt. In dieser Ausführungsform ist der Spalt L1 auf 0,6D festgelegt.
(6) Wärmeleitöl
Vorzugsweise enthält das Wärmeleitöl Silikonöl und einen Wärmeleitfüllstoff, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Silikonöl aufweist, und besteht zumindest aus einem von Metall, Keramik und Kohlenstoff. Die Wärmeleitschicht 30 weist einen Spalt (Loch oder Aussparungsabschnitt) auf mikroskopischer Ebene auf. Normalerweise kann Luft, die in dem Spalt vorhanden ist, die Wärmeleitfähigkeit negativ beeinflussen. Das Wärmeleitöl wird in den Spalt gefüllt, um Luft zu entfernen, um die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht 30 zu verbessern.
Das Wärmeleitöl wird auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht, insbesondere zumindest auf die Oberfläche, auf welcher die Batteriezellen 20 in Kontakt mit der Wärmeleitschicht 30 geraten. In der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Öl“ des Wärmeleitöls auf eine wasserunlösliche brennbare Substanz in flüssiger oder halbfester Form bei einer normalen Temperatur (einer willkürlichen Temperatur im Bereich von 20 bis 25 °C). Es ist möglich, den Begriff „Fett“ oder „Wachs“ anstatt des Begriffs „Öl“ zu verwenden. Das Wärmeleitöl wird kaum zu dem Hindernis in Bezug auf die Wärmeleitung nach der Wärmeübertragung von der Batteriezelle 20 zu der Wärmeleitschicht 30. Ein kohlenwasserstoffbasiertes Öl und das Silikonöl können zum Bilden des Wärmeleitöls verwendet werden. Vorzugsweise enthält das Wärmeleitöl das Silikonöl und den Wärmeleitfüllstoff, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Silikonöl besitzt, und besteht zumindest aus einem von Metall, Keramik und Kohlenstoff.
Vorzugsweise besteht das Silikonöl aus Teilchen, die eine Siloxanbindung von 2000 oder weniger mit einer linearen Kettenstruktur aufweisen. Das Silikonöl weist zwei Typen von geradkettigem Silikonöl und modifiziertem Silikonöl auf. Das geradkettige Silikonöl umfasst Dimethylsilikonöl, Methylphenylsilikonöl und Methylwasserstoffsilikonöl. Das modifizierte Silikonöl umfasst reaktives Silikonöl und nicht-reaktives Silikonöl. Das reaktive Silikonöl umfasst verschiedene Typen, wie etwa einen aminomodifizierten Typ, einen epoximodifizierten Typ, einen carboxymodifizierten Typ, einen carbinolmodifizierten Typ, einen methacrylmodifizierten Typ, einen mercaptomodifizierten Typ und einen phenolmodifizierten Typ. Das nicht-reaktive Silikonöl umfasst verschiedene Typen, wie etwa einen polyethermodifizierten Typ, einen methylstyrylmodifizierten Typ, einen alkylmodifizierten Typ, einen estermodifizierten Typ mit höheren Fettsäuren, einen hydrophilspezifischen modifizierten Typ, einen in höheren Fettsäuren enthaltenen Typ und einen fluormodifizierten Typ. Aufgrund der exzellenten Eigenschaften in Bezug auf Wärmebeständigkeit, Kältebeständigkeit, Viskositätsstabilität und Wärmeleitfähigkeit wird das Silikonöl auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht, um als das Wärmeleitöl zu dienen, das besonders zum Wirken zwischen der Batteriezelle 20 und der Wärmeleitschicht 30 geeignet ist.
Vorzugsweise enthält das Wärmeleitöl neben dem Ölgehalt den Wärmeleitfüllstoff, der aus mindestens einem von Metall, Keramik und Kohlenstoff besteht. Gold, Silber, Kupfer, Aluminium, Beryllium, Wolfram und dergleichen sind beispielhaft als Metall genannt. Aluminiumoxid, Aluminiumnitrid, kubisches Bornitrid, hexagonales Bornitrid und dergleichen sind beispielhaft als Keramik genannt. Diamant, Graphit, diamantartiger Kohlenstoff, amorpher Kohlenstoff, Kohlenstoffnanoröhre und dergleichen sind beispielhaft als Kohlenstoff genannt.
Vorzugsweise wirkt das Wärmeleitöl zwischen der Wärmeleitschicht 30 und dem Gehäuse 11 neben der Wirkung zwischen der Batteriezelle 20 und der Wärmeleitschicht 30. Das Wärmeleitöl kann vollständig oder teilweise auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht werden. Das Aufbringen des Wärmeleitöls auf die Wärmeleitschicht 30 ist nicht notwendigerweise auf das spezifische Verfahren beschränkt. Das Wärmeleitöl kann willkürlich zum Beispiel durch Zerstäubung unter Verwendung des Sprays, Aufbringen unter Verwendung der Bürste oder dergleichen, Eintauchen der Wärmeleitschicht 30 in das Wärmeleitöl und dergleichen aufgebracht werden. Vorzugsweise wird das Wärmeleitöl als ein Element verwendet, das geeignet zu der Wärmeableitungsstruktur 25 oder der Batterie 1 hinzuzufügen ist, anstatt als das notwendige Element dafür. Dies gilt für eine zweite und darauffolgende Ausführungsformen.
Die 3A bis 3C veranschaulichen einen Teil eines Prozesses zum Bilden der Wärmeableitungsstruktur von 1A.
Das Dämpfungselement 31 wird gebildet. Dann wird die Haftschicht 33 auf die äußere Fläche des Dämpfungselements 31 aufgebracht. Die riemenartige Wärmeleitschicht 30 wird spiralförmig um die äußere Fläche des Dämpfungselements 31 gewickelt, während die Haftschicht 33 zwischen der Wärmeleitschicht 30 und dem Dämpfungselement 31 wirkt. Während sich das Dämpfungselement 31 in dem ungehärteten Zustand befindet, bevor es vollständig ausgehärtet ist, wird die Wärmeleitschicht 30 um die äußere Fläche des Dämpfungselements 31 gewickelt. Das Dämpfungselement 31 wird dann vollständig bei der Erwärmung ausgehärtet. Abschnitte der riemenartigen Wärmeleitschicht 30, die von beiden Enden des Dämpfungselement 31 vorstehen, werden abgeschnitten. Schließlich wird das Wärmeleitöl auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht. Es ist auch möglich, die Haftschicht 33 auf die hintere Fläche (die Fläche, die dem Dämpfungselement 31 zugewandt ist) der Wärmeleitschicht 30 aufzubringen und dann die Wärmeleitschicht 30 mit der Haftschicht 33 um die äußere Fläche des Dämpfungselements 31 zu wickeln.
Das gebildete Wärmeableitungselement 28 steht von der äußeren Fläche des Dämpfungselements 31 um das Maß entsprechend der Dicke der Wärmeleitschicht 30 vor. Die Wärmeleitschicht 30 kann bündig mit dem Dämpfungselement 31 sein. Das Wärmeleitöl kann auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht werden, zumindest auf dem Bereich, der die Batteriezelle 20 berührt. Jeder Zeitpunkt zum Ausführen des Prozesses des Schneidens der Wärmeleitschicht 30, die von beiden Seiten des Dämpfungselements 31 vorsteht, und des Prozesses des Aufbringens des Wärmeleitöls wird willkürlich festgelegt, ohne auf den zuvor beschriebenen Zeitpunkt beschränkt zu sein. Diese Prozesse können zu willkürlichen Zeitpunkten ausgeführt werden, solange sie nach dem Wickeln der Wärmeleitschicht 30 um das Dämpfungselement 31 ausgeführt werden. Die Wärmeleitschicht 30 kann im vollständig ausgehärteten Zustand um die äußere Fläche des Dämpfungselements 31 gewickelt werden.
Die Wärmeableitungsstruktur 25 wird in dem folgenden Prozess gebildet. Die gebildeten Wärmeableitungselemente 28 werden orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 angeordnet und durch das Verbindungselement 35 verbunden. Genauer wird die Wärmeableitungsstruktur 25 durch Verbinden der angeordneten Wärmeableitungselemente 28 mit dem Faden durch manuelles Nähen gebildet. Vorzugsweise sind die Wärmeableitungselemente 28 jeweils mit einem Spalt L1 zwischen sich angeordnet, der auf 0,114D oder größer festgelegt ist (siehe 1C). Vorzugsweise wird das Nähen durchgeführt, um den verdrillten Abschnitt 37 zwischen den Wärmeableitungselementen 28 zu bilden. Bei der Wärmeableitungsstruktur 25, die die rollladenartig verbundenen Wärmeableitungselemente 28 aufweist, wird unter der Druckkraft von der Batteriezelle 20 das Wärmeableitungselement 28 derart zusammengedrückt, dass es vertikal und horizontal der Oberfläche der Batteriezelle 20 folgend erweitert wird. Wenn die Batteriezellen 20 entfernt sind, stellt die elastische Kraft des Wärmeableitungselements 28 seine ursprüngliche Form wieder her. Die Wärmeableitungsstruktur 25, die die rollladenartig verbundenen Wärmeableitungselemente 28 aufweist, kann eine ungleichmäßige Verteilung von diesen zum Beispiel aufgrund einer Vibration des Automobils oder dergleichen einschränken und die Verarbeitbarkeit verbessern. Da bei der Wärmeableitungsstruktur 25 die Wärmeleitschicht 30 jedes der Wärmeableitungselemente 28 spiralförmig um die äußere Fläche des Dämpfungselements 31 gewickelt ist, wird das Dämpfungselement 31 ohne eine übermäßige Einschränkung verformt werden.
Zweite Ausführungsform
Es werden eine Wärmeableitungsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform und eine Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist, beschrieben. Teile, die mit jenen der Ausführungsform übereinstimmen, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung wird weggelassen.
4A ist eine Draufsicht einer Wärmeableitungsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform, 4B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie C-C von 4A, und 4C ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs D von 4B. 5A veranschaulicht die Wärmeableitungsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform, und 5B ist eine Schnittansicht, die die Veränderung der Bildung der Wärmeableitungsstruktur veranschaulicht, bevor und nachdem sie durch die Batteriezellen in 5A zusammengedrückt wird.
Anders als die Batterie 1 der ersten Ausführungsform weist eine Batterie 1a gemäß der zweiten Ausführungsform eine Wärmeableitungsstruktur 25a auf, die die mehreren Wärmeableitungselemente 28 aufweist, die durch ein Verbindungselement 35a verbunden sind. Die Strukturen dieser Ausführungsform neben dem Verbindungselement 35a stimmen mit jenen der ersten Ausführungsform überein, und die Beschreibungen solcher Strukturen werden weggelassen.
Ähnlich wie das Verbindungselement der ersten Ausführungsform ist das Verbindungselement 35a aus dem Faden oder dem Kautschuk als das Material gebildet, das teilweise in einem Bereich zumindest zwischen den Wärmeableitungselementen 28 verformbar ist. In dieser Ausführungsform ist das Verbindungselement 35a vorzugsweise aus dem Faden, und bevorzugter aus dem Faden, der ausreicht, um dem Temperaturanstieg aufgrund der Wärmeableitung von der Batteriezelle 20 standzuhalten, gebildet. Das Verbindungselement 35a wird zum Nähen der Wärmeableitungselemente 28 unter Verwendung der Nähmaschine oder dergleichen verwendet. Es kann ein willkürliches Nähen zum Bilden des Verbindungselements 35a gezielt aus Handnähen, endgültigem Nähen, Zickzacknähen, Einzelkettennähen, Doppelkettennähen, Hohlsaumnähen, Flachnähen, Sicherheitsnähen, Overlock-Nähen und dergleichen verwendet werden. Die Stichart kann auch aus den durch JIS L 0120 als die Codes von „101“, „209“, „301“, „304“, „401“, „406“, „407“, „410“, „501“, „502“, „503“, „504“, „505“, „509“, „512“, „514“, „602“ und „605“ vorgeschriebenen Sticharten ausgewählt werden. Anders als das Verbindungselement 35 der ersten Ausführungsform, weist das Verbindungselement 35a nicht die verdrillten Abschnitte 37 auf, die jeweils zwischen den Wärmeableitungselementen 28 angeordnet sind.
Die Wärmeableitungsstruktur 25a wird in dem folgenden Prozess gebildet. Die gebildeten Wärmeableitungselemente 28 gemäß der ersten Ausführungsform werden orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 angeordnet und durch das Verbindungselement 35a verbunden. Genauer wird die Wärmeableitungsstruktur 25a durch Verbinden der angeordneten Wärmeableitungselemente 28 mit dem Faden durch Nähen unter Verwendung der Nähmaschine oder dergleichen gebildet. Die Wärmeableitungselemente 28 sind in jeder Distanz L2 angeordnet, die kleiner als der Spalt L1 ist (siehe 4C). Insbesondere ist L2 auf den Wert 11,4 % (= 0,114D) des kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers D des Wärmeableitungselements 28 festgelegt. Unter der Bedingung kann das Wärmeableitungselement 28 derart vertikal zusammengedrückt werden, dass es die Dicke bis zu ungefähr 80 % des kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers D aufweist. Durch Festlegen des Spalts L2 auf 0,114D oder mehr wird das Wärmeableitungselement 28 nie das Hindernis in Bezug auf die Druckverformung des benachbarten Wärmeableitungselements 28, wenn sie derart unter der Druckkraft zusammengedrückt werden, dass sie jeweils eine Dicke von 80 % oder weniger des kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers D aufweisen. Je kleiner die Distanz L2 zwischen den Wärmeableitungselementen 28 wird, umso stabiler wird die Verbindung zwischen den Wärmeableitungselementen 28 nach dem Nähen unter Verwendung der Nähmaschine. Die Wärmeableitungselemente 28 können derart zusammengedrückt werden, dass sie vertikal und horizontal auf eine nicht-eingeschränkte Art erweitert sind, während sie der Oberfläche der Batteriezelle 20 folgen und in engen Kontakt mit dieser geraten, bis sie einander berühren. Wenn die Batteriezellen 20 entfernt sind, erlaubt die elastische Kraft des Wärmeableitungselements 28, dass die ursprüngliche Form der Wärmeableitungsstruktur 25a wiederhergestellt wird. Die Wärmeableitungsstruktur 25a, deren Wärmeableitungselemente 28 rollladenartig verbunden sind, schränkt eine ungleichmäßige Verteilung der Wärmeableitungselemente 28 aufgrund einer Vibration des Automobils ein, wodurch die Verarbeitbarkeit verbessert wird. Insbesondere bei der Wärmeableitungsstruktur 25a werden die Wärmeableitungselemente 28 durch die Verbindungselemente 35a unter Verwendung der Nähmaschine oder dergleichen verbunden. Dies verbessert die Verarbeitbarkeit, wenn die Anzahl der Wärmeableitungselemente 28, die die Wärmeableitungsstruktur 25a bilden, groß wird.
Dritte Ausführungsform
Es werden eine Wärmeableitungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform und eine Batterie, die mit der Wärmeableitungsstruktur versehen ist, beschrieben. Teile, die mit jenen der Ausführungsform übereinstimmen, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und eine redundante Beschreibung wird weggelassen.
6 ist eine Längsschnittansicht einer Wärmeableitungsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform und einer Batterie, die die Wärmeableitungsstruktur aufweist. 7A zeigt einen Teil eines Prozesses des Bildens der Wärmeableitungsstruktur von 6, und 7B ist eine Draufsicht der Wärmeableitungsstruktur, die durch den Prozess gebildet ist, wie in 7A veranschaulicht.
Eine Batterie 1b gemäß der dritten Ausführungsform weist eine Wärmeableitungsstruktur 25b auf, die sich von der Wärmeableitungsstruktur 25 unterscheidet, die in der Batterie 1 gemäß der ersten Ausführungsform angeordnet ist, und weist die andere Struktur auf, die mit der Batterie 1 übereinstimmt. Die Wärmeableitungsstruktur 25b, die in dieser Ausführungsform verwendet wird, wird durch Verbinden einer Vielzahl von Wärmeableitungselementen 28a, die sich von den Wärmeableitungselementen 28 der ersten Ausführungsform durch das Verbindungselement 35 unterscheiden, gebildet. Das Wärmeableitungselement 28a weist ein spiralförmiges Dämpfungselement 31a auf, das sich von dem zylinderförmigen Dämpfungselement 31 gemäß der ersten Ausführungsform unterscheidet. Das spiralförmige Dämpfungselement 31a ist riemenartig geformt, so dass es auf die Rückseite der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht wird, und spiralförmig zusammen mit der Wärmeleitschicht 30 gewickelt. Die Haftschicht 33 wird zwischen der Wärmeleitschicht 30 und dem spiralförmigen Dämpfungselement 31a bereitgestellt.
Ein beispielhaftes Verfahren zum Bilden der Wärmeableitungsstruktur 25d einschließlich des spiralförmigen Dämpfungselements 31a (als „spiralförmiges Dämpfungselement 31a“ oder einfach „Dämpfungselement 31a“ zu bezeichnen) wird nachstehend beschrieben.
Es wird ein Schichtkörper 50 gebildet, der zwei Schichten der Wärmeleitschicht 30 und das Dämpfungselement 31a aufweist, die jeweils im Wesentlichen dieselbe Breite haben. Die Haftschicht 33 wird vorab auf die Wärmeleitschicht 30 oder das Dämpfungselement 31a aufgebracht oder wirkt zwischen der Wärmeleitschicht 30 und dem Dämpfungselement 31a nach der Befestigung davon. Dann wird das Wärmeleitöl auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht. Der Schichtkörper 50, auf dessen Oberfläche das Wärmeleitöl aufgebracht ist, ist spiralförmig (spulenartig) in einer Richtung gewickelt. Das lange Wärmeableitungselement 28a kann durch spiralförmiges Wickeln des Schichtkörpers 50 gebildet werden. Das Wärmeleitöl kann auf die Wärmeleitschicht 30 vor dem Bilden des Schichtkörpers 50 oder bei dem Endschritt aufgebracht werden. Vorzugsweise wird die Wärmeleitschicht 30 im ungehärteten Zustand auf das Dämpfungselement 31a laminiert, bevor sie vollständig ausgehärtet ist. Das Dämpfungselement 31a wird dann erwärmt, um vollständig ausgehärtet zu sein, so dass der Schichtkörper 50 gebildet ist.
Die Wärmeableitungsstruktur 25b wird durch Verbinden der mehreren Wärmeableitungselemente 28a, die orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 angeordnet sind, unter Verwendung des Verbindungselements 35 gebildet. Da das Verfahren des Verbindens der Wärmeableitungselemente 28a durch das Verbindungselement 35 ähnlich wie das gemäß der ersten Ausführungsform ist, wird eine ausführliche Beschreibung des Verfahrens weggelassen.
Das Wärmeableitungselement 28a einschließlich einer Durchgangspassage 32, die in der Längsrichtung vordringt, unterscheidet sich von dem Wärmeableitungselement 28 der ersten Ausführungsform dadurch, dass sich die Durchgangspassage 32 weiter zu der äußeren Fläche des Wärmeableitungselements 28a hin erstreckt. Das spiralförmig geformte Wärmeableitungselement 28a ist in der Längsrichtung biegsamer (in den Richtungen des weißen Pfeils von 7B) als das Wärmeableitungselement 28a.
Die Wärmeableitungsstruktur 25b kann nicht nur zwischen den Batteriezellen 20 und der Unterseite 12 des Gehäuses 11, sondern auch in Spalten zwischen den Batteriezellen 20 und einer inneren Seitenfläche des Gehäuses 11 und/oder in Spalten zwischen den Batteriezellen 20 angeordnet werden.
(Funktionen und vorteilhafte Auswirkungen der Ausführungsformen)
Die Wärmeableitungsstrukturen 25, 25a, 25b (gemeinsam und repräsentativ als „Wärmeableitungsstruktur 25“ bezeichnet) werden jeweils durch Verbinden der mehreren Wärmeableitungselemente 28, 28a (gemeinsam und repräsentativ als „Wärmeableitungselement 28“ bezeichnet) zum Verbessern der Wärmeableitung von den Batteriezellen 20 gebildet. Das Wärmeableitungselement 28 weist die Wärmeleitschicht 30 in einer spiralförmigen Wicklungsform zum Leiten von Wärme von der Batteriezelle 20, die Dämpfungselemente 31, 31a (gemeinsam und repräsentativ als das „Dämpfungselement 31“ bezeichnet), die auf der ringförmigen Rückseite der Wärmeleitschicht 30 bereitgestellt sind, welche der Oberflächenform der Batteriezelle 20 folgend leichter als die Wärmeleitschicht 30 verformbar sind, die Haftschicht 33 zum Befestigen der Wärmeleitschicht 30 und des Dämpfungselements 31 aneinander, welche elastischer verformbar ist als die Wärmeleitschicht 30, und die Durchgangspassage 32, die in einer Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 vordringt, auf. Die Wärmeableitungselemente 28, die orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 angeordnet sind, sind durch die Verbindungselemente 35, 35a verbunden.
Die Wärmeableitungsstruktur 25 kann an verschiedene Formen der Batteriezelle 20 angepasst werden, besitzt eine exzellente Wärmeableitungseffizienz, ist elastisch verformbar und bricht kaum unter dem Druck von der Batteriezelle 20. Die Durchgangspassage 32 trägt zur Gewichtsverringerung der Wärmeableitungsstruktur 25 bei.
Die Haftschicht 33 ist die Mehrfachschicht, die durch Aufbringen des druckempfindlichen Klebstoffs auf beide Flächen der Harzschicht gebildet wird. Die Wärmeleitschicht 30 und das Dämpfungselement 31 können leicht aneinander befestigt werden, während die Haftschicht 33 zwischen diesen wirkt.
Das Dämpfungselement 31, das die Wärmeableitungsstrukturen 25, 25a bildet, ist zylinderförmig geformt, so dass die Durchgangspassage 32 in der Längsrichtung vordringt. Die Wärmeleitschicht 30 ist spiralförmig um die äußere Fläche des zylinderförmigen Dämpfungselements 31 gewickelt. Die Batterien 1, 1a weisen die Wärmeableitungsstrukturen 25, 25a auf, die die Batteriezelle 20 innerhalb des Gehäuses 11 berühren. Die Wärmeleitschicht 30 bedeckt teilweise die äußere Fläche des zylinderförmigen Dämpfungselements 31 und ist spiralförmig um das zylinderförmige Dämpfungselement 31 in der Längsrichtung gewickelt. Bei den Batterien 1, 1a sind die Wärmeableitungsstrukturen 25, 25a jeweils zumindest zwischen der Batterie 20 und dem Kühlmittel 15 angeordnet. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die Wärmeableitungsstrukturen 25, 25a durch die Wärmeleitschicht 30 beschränkt werden, und sind diese ausgesparten und vorstehenden Abschnitten auf der Oberfläche der Batteriezelle 20 folgend verformbar.
Bei der Wärmeableitungsstruktur 25b ist das Dämpfungselement 31a spiralförmig entlang der ringförmigen hinteren Fläche der Wärmeleitschicht 30 gewickelt. Bei der Batterie 1b ist die Wärmeableitungsstruktur 25b zumindest zwischen der Batterie 20 und dem Kühlmittel 15 angeordnet. Die Wärmeableitungsstruktur 25b kann zwischen der inneren Seitenfläche des Gehäuses 11 und den Batteriezellen 20 und/oder zwischen den Batteriezellen 20 angeordnet werden. Die Wärmeableitungsstruktur 25b ist gänzlich spiralförmig geformt und kann daher besser an verschiedene Größen der Batteriezelle 20 angepasst werden. Insbesondere ist die hochsteife Wärmeleitschicht 30 unter geringer Last verformbar, um der Oberfläche der Batteriezelle 20 zu folgen und in engen Kontakt mit dieser zu geraten. Selbst wenn sich das Verformungsausmaß teilweise unterscheidet, können ferner das Haftvermögen und die Folgeeigenschaft verbessert werden. Da das Dämpfungselement 31a spiralförmig geschnitten wird, kann der einzelne spiralförmige Abschnitt separat verformt werden. Daher kann die Wärmeableitungsstruktur 25b die Biegsamkeit bei der lokalen Verformung verbessern. Zusätzlich weist die Wärmeableitungsstruktur 25b nicht nur die Durchgangspassage 32, sondern auch eine spiralförmige Durchgangsnut auf, die sich von der Durchgangspassage 32 zu der Seitenfläche erstreckt, was zu einer Gewichtsverringerung führt.
Das Verbindungselement 35 ist aus einem Faden gebildet und weist einen verdrillten Abschnitt 37 zwischen den mehreren Wärmeableitungselementen 28 auf. Die Wärmeableitungselemente 28 sind durch den Faden in der Richtung orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 verbunden. Die Wärmeableitungsstruktur 25 weist die rollladenartig verbundenen Wärmeableitungselemente 28 auf. Dies ermöglicht, eine ungleichmäßige Verteilung der Wärmeableitungselemente 28 zum Beispiel aufgrund einer Vibration des Automobils oder dergleichen einzuschränken, wodurch die Verarbeitbarkeit verbessert wird.
Die mehreren Wärmeableitungselemente 28 sind an jedem Spalt angeordnet, der dem 0,114-fachen eines kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers des Wärmeableitungselements 28 oder mehr entspricht. Vorzugsweise ist das Verbindungselement 35 zwischen den Wärmeableitungselementen 28 zusammenziehbar oder verformbar. Selbst wenn jede Höhe der Wärmeableitungselemente 28 80 % der ursprünglichen Höhe unter der Druckkraft der Batteriezelle 20 wird, werden die benachbarten Wärmeableitungselemente 28 abgeflacht, ohne sich zu überlappen. Dies ermöglicht, das Folgeleistungsvermögen und das Haftvermögen an der Oberfläche der Batteriezelle 20 zu verbessern. Eine ausreichende Druckverformung der Wärmeableitungselemente 28 ermöglicht der Batteriezelle 20, in einen ausreichend engen Kontakt mit den Wärmeableitungselementen 28 unter dem Gewicht der Batteriezelle 20 zu geraten. Dies ermöglicht, die Wärmeleitfähigkeit zwischen der Batteriezelle 20 und dem Wärmeableitungselement 28 zu verbessern.
Das Wärmeleitöl wird auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit zu der Oberfläche von der Batteriezelle 20, die diese berührt, aufgebracht. Die Wärmeleitschicht 30 weist Spalten (Löcher oder Aussparungsabschnitte) auf mikroskopischer Ebene auf. Normalerweise kann Luft, die in dem Spalt vorhanden ist, die Wärmeleitfähigkeit negativ beeinflussen. Das Wärmeleitöl wird in den Spalt gefüllt, um Luft zu entfernen und die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht 30 weiter zu verbessern.
Das Wärmeleitöl enthält das Silikonöl und den Wärmeleitfüllstoff, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Silikonöl besitzt, und besteht zumindest aus einem von Metall, Keramik und Kohlenstoff. Das Silikonöl hat eine exzellente Wärmebeständigkeit, Kältebeständigkeit, Viskositätsstabilität und Wärmeleitfähigkeit. Insbesondere wird das Wärmeleitöl geeigneterweise auf die Oberfläche der Wärmeleitschicht 30 aufgebracht, um zwischen der Batteriezelle 20 und der Wärmeleitschicht 30 zu wirken. Der Wärmeleitfüllstoff, der in dem Wärmeleitöl enthalten ist, dient dazu, die Wärmeleitfähigkeit der Wärmeleitschicht 30 zu verbessern.
Jede der Batterien 1, 1a, 1b weist eine oder mehrere Batteriezellen 20 als Wärmequellen in dem Gehäuse 11 auf, das ein Strömen des Kühlmittels 15 erlaubt, und weist ferner die Wärmeableitungsstruktur 25 auf. Die Wärmeableitungsstruktur 25 weist mehrere Wärmeableitungselemente 28 auf, die verbunden sind, um die Wärmeableitung von den Batteriezellen 20 zu verbessern. Das Wärmeableitungselement 28 weist die Wärmeleitschicht 30 auf, die spiralförmig gewickelt ist, um Wärme von der Batteriezelle 20 zu leiten, das Dämpfungselement 31, das auf der ringförmigen Rückseite der Wärmeleitschicht 30 bereitgestellt ist und der Oberflächenform der Batteriezelle 20 folgend leichter als die Wärmeleitschicht 30 verformbar ist, die Haftschicht 33 zum Befestigen der Wärmeleitschicht 30 und des Dämpfungselements 31 aneinander, welche elastisch verformbarer als die Wärmeleitschicht 30 ist, und die Durchgangspassage 32, die in der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 vordringt, auf. Die Verbindungselemente 35, 35a werden zum Verbinden der Wärmeableitungselemente 28, die orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht 30 angeordnet sind, verwendet. Jede der vorherigen Batterien 1, 1a, 1b weist die Wärmeableitungsstruktur 25 auf, die an verschiedene Formen der Batteriezelle 20 angepasst werden kann, die eine exzellente Wärmeableitungseffizienz besitzt, elastisch verformbar ist und kaum unter dem Druck von der Batteriezelle 20 bricht. Die Durchgangspassage 32 trägt zur Gewichtsverringerung der Batterien 1, 1a, 1b bei.
Andere Ausführungsformen
Es sind die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt und kann auf verschiedene Arten zur Implementierung abgeändert werden.
8 zeigt eine Schnittansicht von Batteriezellen, die quer auf der Wärmeableitungsstruktur platziert sind, während jede Seitenfläche davon diese berührt, eine teilweise vergrößerte Ansicht und eine Schnittansicht, die teilweise die Ausdehnung der Batteriezelle beim Laden/Entladen veranschaulicht.
In der ersten Ausführungsform sind die Batteriezellen 20 vertikal platziert, wobei jedes untere Ende davon die Wärmeableitungsstruktur 25 berührt. Die Batteriezellen 20 können willkürlich platziert werden, ohne auf die zuvor beschriebene Anordnung beschränkt zu sein. Wie 8 zeigt, können die Batteriezellen 20 platziert werden, um den jeweiligen Seitenflächen zu ermöglichen, in Kontakt mit den jeweiligen Wärmeableitungselementen 28 der Wärmeableitungsstruktur 25 zu geraten. Die Temperatur der Batteriezelle 20 ist beim Laden und Entladen erhöht. Die Verwendung des hochbiegsamen Materials zum Bilden des Behälters der Batteriezelle 20 kann die Seitenfläche der Batteriezelle 20 besonders vergrößern. Wie jedoch in 8 gezeigt ist, sind die Wärmeableitungselemente 28, die die Wärmeableitungsstruktur 25 bilden, der äußeren Fläche der Batteriezelle 20 folgend verformbar. Dies behält eine hohe Wärmeableitungseigenschaft selbst beim Laden und Entladen bei. Die Batteriezellen 20 können willkürlich platziert werden, ohne auf die Anordnung gemäß der ersten Ausführungsform beschränkt zu sein. Dementsprechend können in den jeweiligen Ausführungsformen die Batteriezellen 20 platziert werden, um den jeweiligen Seitenflächen zu ermöglichen, in Kontakt mit den jeweiligen Wärmeableitungselementen 28 der Wärmeableitungsstruktur 25 zu geraten.
Die Wärmequelle umfasst nicht nur die Batteriezellen 20, sondern auch alle Wärmeerzeugungselemente, wie etwa eine Leiterplatte und ein elektronischer Gerätekörper. Zum Beispiel kann die Wärmequelle eine elektronische Komponente, wie etwa ein Kondensator und ein IC-Chip, sein. Ähnlich kann das Kühlmittel 15 nicht nur Kühlwasser, sondern auch ein organisches Lösungsmittel, flüssiger Stickstoff und Kühlgas sein. Die Wärmeableitungsstruktur 25 kann in anderen Strukturen als die Batterie 1 und dergleichen angeordnet werden, zum Beispiel elektronischen Vorrichtungen, elektrischen Heimgeräten und Stromgeneratoren.
Die Breite des spiralförmigen Dämpfungselements 31a des Wärmeableitungselements 28b muss nicht dieselbe wie die Breite der Wärmeleitschicht 30 sein, sondern kann größer oder kleiner sein.
Es können eine Vielzahl von Komponenten jeder der Ausführungsformen frei kombiniert werden, mit Ausnahme jener, die als unmöglich betrachtet werden. Es ist möglich, das Wärmeableitungselement 28 gemäß der zweiten Ausführungsform anstelle des Wärmeableitungselements 28a gemäß der dritten Ausführungsform bereitzustellen.
Industrielle Anwendbarkeit
Die Wärmeableitungsstruktur gemäß der vorliegenden Erfindung kann zum Beispiel für verschiedene elektronische Vorrichtungen, wie etwa Kraftfahrzeuge, Industrieroboter, Stromgeneratoren, PCs, elektrische Haushaltsgeräte zusätzlich zu Batterien für Kraftfahrzeuge verwendet werden. Die Batterie gemäß der vorliegenden Erfindung kann als jene verwendet werden, die bei elektronischen Vorrichtungen, wie etwa Haushaltsbatterien, die geladen/entladen werden können, und PCs zusätzlich zu jenen für Kraftfahrzeuge zu verwenden sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2019020229 [0001]
JP 2008243999 [0007]

Claims

Beansprucht wird:
Wärmeableitungsstruktur, die eine Vielzahl von Wärmeableitungselementen aufweist, die zum Verstärken der Wärmeableitung von einer Wärmequelle verbunden sind, wobei jedes der Wärmeableitungselemente Folgendes aufweist: eine Wärmeleitschicht in einer spiralförmigen Wicklungsform zum Leiten von Wärme von der Wärmequelle, ein Dämpfungselement, das auf einer ringförmigen Rückseite der Wärmeleitschicht bereitgestellt ist, wobei das Dämpfungselement einer Oberflächenform der Wärmequelle folgend leichter als die Wärmeleitschicht verformbar ist, eine Haftschicht zum Befestigen der Wärmeleitschicht und des Dämpfungselements aneinander, wobei die Haftschicht elastischer verformbar ist als die Wärmeleitschicht, und eine Durchgangspassage, die in einer Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht vordringt, wobei die Wärmeableitungselemente, die orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht angeordnet sind, durch ein Verbindungselement verbunden sind.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 1, wobei die Haftschicht eine Mehrfachschicht ist, die durch Aufbringen eines druckempfindlichen Klebstoffs auf beide Flächen einer Harzschicht gebildet wird.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei: das Dämpfungselement ein zylinderförmig geformtes Dämpfungselement ist, das die Durchgangspassage aufweist, die sich in einer Längsrichtung erstreckt; und die Wärmeleitschicht spiralförmig um eine äußere Fläche des zylinderförmig geformten Dämpfungselements gewickelt ist.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dämpfungselement ein spiralförmig geformtes Dämpfungselement ist, das spiralförmig entlang der ringförmigen hinteren Fläche der Wärmeleitschicht gewickelt ist.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei: das Verbindungselement aus einem Faden gebildet ist und einen verdrillten Abschnitt zwischen den Wärmeableitungselementen aufweist; und die Wärmeableitungselemente durch den Faden in der Richtung orthogonal zu der Wicklungsrichtung der Wärmeleitschicht verbunden sind.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wärmeableitungselemente in Spalten angeordnet sind, die jeweils einem Wert entsprechen, der dem 0,114-fachen eines kreisförmigen Umwandlungsdurchmessers des Wärmeableitungselements oder mehr entspricht.
Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein Wärmeleitöl auf eine Oberfläche der Wärmeleitschicht zum Verbessern der Wärmeleitfähigkeit zu der Oberfläche von der Wärmequelle, die die Oberfläche berührt, aufgebracht ist.
Wärmeableitungsstruktur nach Anspruch 7, wobei das Wärmeleitöl ein Silikonöl und einen Wärmeleitfüllstoff, der eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Silikonöl besitzt, aufweist und mindestens eines von Metall, Keramik und Kohlenstoff enthält.
Batterie, die eine oder mehrere Batteriezellen jeweils als eine Wärmequelle in einem Gehäuse aufweist, das ein Strömen eines Kühlmittels erlaubt, wobei die Wärmeableitungsstruktur nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zwischen der Batteriezelle und dem Gehäuse angeordnet ist.