DE19904524A1 - Battery cell sleeve for use in spacecraft - Google Patents

Battery cell sleeve for use in spacecraft

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DE19904524A1
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sleeve
battery cell
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thermal sleeve
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DE1999104524
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John C Hall
Mitchell J Mehlman
Terry Weight
Erik L Levine
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Maxar Space LLC
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Space Systems Loral LLC
Loral Space Systems Inc
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Abstract

Ein Batteriezellenmanschettenaufbau (22) enthält eine kontinuierliche, thermische Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34, 36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren, sich in etwa einer Richtung längs erstreckenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die in einem Grundmaterial eingebettet sind, wobei die thermische Manschette (30) an der äußeren Umfangsoberfläche (42) einer Batteriezelle (23) anliegt, und ein Grundbauteil (48) mit einem Flansch (50) zur Aufnahme des fernen Endes (36) der thermischen Manschette (30), wobei das ferne Ende (36) Kontakt zum Flansch (50) hat, wodurch der Flansch (50) als Wärmeableitung wirkt, die der thermischen Manschette (30) durch Leitung zwischen den Wärmeleitfasern (38) und dem Flansch (50) Wärme entzieht.A battery cell sleeve assembly (22) includes a continuous, thermal sleeve (30) that extends between near and distal ends (34, 36) and has a longitudinal axis with a plurality of elongate heat conducting fibers (38) that extend in approximately one direction embedded in a base material, the thermal sleeve (30) abutting the outer peripheral surface (42) of a battery cell (23), and a base member (48) having a flange (50) for receiving the distal end (36) of the thermal sleeve (30), the distal end (36) being in contact with the flange (50), whereby the flange (50) acts as heat dissipation, that of the thermal sleeve (30) by conduction between the heat conducting fibers (38) and the flange (50) Deprives heat.

Description

Die Erfindung betrifft im allgemeinen verbesserte Systeme zum Anbringen von Batterien an einem Weltraumflugkörper, um ihre Unversehrtheit, Betriebsfähigkeit und Langlebigkeit zu si­ chern. In dieser Beschreibung wird der Ausdruck "Weltraum­ flugkörper" im umfassenden Sinn verwendet, um Bezug auf Welt­ raumflugkörper aller Arten zu nehmen, egal, ob es sich dabei um Abschußfahrzeuge, Raumstationen, Satelliten, Raumsonden oder andere Fahrzeuge handelt, die im Weltraum betrieben wer­ den können.The invention relates generally to improved systems for Attaching batteries to a spacecraft to their Integrity, operability and longevity chern. In this description, the expression "space missile "used in a broad sense to refer to world to take spacecraft of all types, regardless of whether it is about launch vehicles, space stations, satellites, space probes or other vehicles that operate in space that can.

Nickel-Wasserstoff-Batterien und andere Arten chemischer Bat­ terien für Weltraumflugkörper werden typischerweise mittels mehrerer, zylindrischer, metallischer Manschetten, die ein­ zelne Zellen haltend aufnehmen, an der Struktur des Weltraum­ flugkörpers angebracht. Die Funktionen der Manschetten sind, (a) jede Zelle mit der Batteriestruktur physikalisch zu ver­ binden, und (b) durch den Betrieb der Zelle entstehende Ab­ wärme zur Grundplatte der Batterie und damit zum Wärmeab­ fuhrsystem des Weltraumflugkörpers (zum Beispiel einem opti­ schen Weltraumstrahler) zu leiten.Nickel-hydrogen batteries and other types of chemical bat Series for spacecraft are typically using several, cylindrical, metallic cuffs, the one holding individual cells in the structure of space missile attached. The functions of the cuffs are (a) physically ver each cell with the battery structure  bind, and (b) Ab arising from the operation of the cell heat to the base plate of the battery and thus to heat system of the spacecraft (for example an opti space emitters).

Es sind zahlreiche Metalle für die Herstellung von Batterie­ zellenmanschetten vorgestellt worden. Diese weisen Aluminium, Beryllium, Magnesium und Legierungen aus diesen Metallen auf. Tatsächlich ist Aluminium das am häufigsten für diesen Zweck verwendete Metall. Alle diese Materialien erfüllen die tech­ nischen Anforderungen bezüglich hoher thermischer Leitfähig­ keit, hinreichender größtmöglicher Festigkeit, allgemein gu­ ter Bruchfestigkeit und geringer Dichte. Bei allen weltraum­ bezogenen Aktivitäten spielt üblicherweise das Gewicht beim Entwurf und bei der Konstruktion von Batteriemanschetten eine große Rolle, so daß ständig andere Materialien als Metall ge­ sucht werden, die alle oben genannten Eigenschaften besitzen und ein wesentlich leichteres Gewicht haben.There are numerous metals for the manufacture of batteries cell cuffs have been presented. These have aluminum, Beryllium, magnesium and alloys made from these metals. In fact, aluminum is the most common for this purpose metal used. All of these materials meet the tech requirements regarding high thermal conductivity speed, sufficient greatest possible strength, generally good breaking strength and low density. In all space activities usually play a role in weight Design and construction of a battery sleeve large role, so that materials other than metal constantly ge are sought, which have all the properties mentioned above and have a much lighter weight.

In den letzten Jahren waren Verbundwerkstoffe immer häufiger das Material der Wahl, um Metalle in Anwendungen zu ersetzen, die Festigkeit und leichtes Gewicht verlangen. Verbundwerk­ stoffe, auch "Komposite" genannt, weisen Cluster in die Länge gezogener Fasern aus festen Materialien auf, die in einer breiartigen amorphen Matrix eingebettet sind, die sich nach­ folgend festigt und die Fasern in einer festen Einheit zusam­ menbindet. Diese Matrix kann aus Polycyanat, Mischungen aus Epoxid und Polycyanat oder anderen geeigneten Materialien be­ stehen, die eine hohe Bindefestigkeit, ein geringes Gewicht und keine ungünstigen Eigenschaften, wie zum Beispiel ein Zerfallen in im Weltraum frei schwebende Teile haben.Composite materials have become increasingly common in recent years the material of choice to replace metals in applications, which demand strength and light weight. Composite fabrics, also called "composites", show clusters in length drawn fibers from solid materials in a mushy amorphous matrix are embedded, which look like subsequently strengthens and the fibers together in a solid unit binds. This matrix can be made of polycyanate, mixtures of Epoxy and polycyanate or other suitable materials stand that have a high binding strength, a low weight and no unfavorable features, such as a Disintegrate into parts floating freely in space.

Graphit ist ein beispielhaftes Material, das insbesondere in der pyrrolischen Form eine herausragende thermische Leitfä­ higkeit und eine geringe Dichte (∼2g/cm2) besitzt. Tatsäch­ lich kann jede feste Faser mit äußerst hoher thermischer Leitfähigkeit für diesen Zweck eingesetzt werden. Reines Gra­ phit ist jedoch sehr spröde, weshalb früher seine Verwendung als Manschettenmaterial nicht ernsthaft betrachtet wurde. Ein zusätzlicher nichttechnischer, aber signifikanter ökonomi­ scher Nachteil bei der Verwendung von Graphit besteht darin, daß Formteile daraus nur durch teures spanendes Bearbeiten aus massiven Einzelblöcken hergestellt werden können.Graphite is an exemplary material that is particularly used in the pyrrolic form an excellent thermal guide ability and a low density (∼2g / cm2). Indeed  Lich any solid fiber with extremely high thermal Conductivity can be used for this purpose. Pure Gra However, phit is very brittle, which is why it was used earlier was not considered serious as cuff material. A additional non-technical, but significant economic The disadvantage of using graphite is that that molded parts from it only through expensive machining can be made from solid individual blocks.

Im folgenden werden einige Beispiele angegeben, die den Stand der Technik bezüglich dieses Technologiebereiches darstellen.In the following some examples are given, which the state represent the technology related to this technology area.

Das US-Patent 5 310 141 vom 10. Mai 1994 von Homer et al. be­ schreibt zylindrische Batteriezellen, die durch Manschetten­ hälftenpaare zu mehreren Sätzen zusammengekoppelt sind. Die Gehäuse leiten Wärme bevorzugt in axialer Richtung. Jeder Manschettensatz ist auf einer Wärmeleitplatte zur direkten Strahlung in den Weltraum angebracht.U.S. Patent 5,310,141 issued May 10, 1994 to Homer et al. be writes cylindrical battery cells through cuffs half pairs are coupled together to form several sentences. The Housing preferentially conduct heat in the axial direction. Everyone Cuff set is on a thermal plate for direct Radiation applied to space.

Das US-Patent 5 096 788 vom 17. März 1992 von Bresin et al. beschreibt einen Batterieaufbau mit einem Gehäuse und mehre­ ren Zellen innerhalb des Gehäuses, bei der jede Zelle einen positiven und einen negativen Anschluß hat und ein Biege­ schaltkreis die Zellen mit einer Vorspannvorrichtung verbin­ det, wobei ein geeigneter Kontakt zwischen dem Biegeschalt­ kreis und den Zellenanschlüssen geschaffen wird.U.S. Patent 5,096,788 issued March 17, 1992 to Bresin et al. describes a battery structure with a housing and more ren cells within the housing, with each cell one has a positive and a negative connection and a bend circuit the cells with a pretensioner det, with a suitable contact between the bending switch circle and the cell connections is created.

Das US-Patent 4 828 022 vom 9. Mai 1989 von Koehler et al. beschreibt eine wärmeleitende Manschette, die so entworfen ist, daß sie um eine zylindrische Wärmequelle wie zum Bei­ spiel eine Batterie für die Verwendung in einem Satelliten paßt. Der Entwurf optimiert den Kompromiß zwischen der Wärme­ übertragungsfähigkeit der Manschette und ihrem Gewicht für eine gegebene Anwendung.U.S. Patent 4,828,022 issued May 9, 1989 to Koehler et al. describes a heat-conducting sleeve that is designed in this way is that it is a cylindrical heat source such as play a battery for use in a satellite fits. The design optimizes the compromise between warmth  transferability of the cuff and its weight for a given application.

Das US-Patent 4 420 545 vom 13. Dezember 1983 von Meyer et al. beschreibt eine unter Druck stehende Metall-Gas-Batterie mit Betonung auf eine Verringerung des Gewichtes und des Vo­ lumens. Endplatten pressen einen Elektrodenstapel axial zu­ sammen und halten diesen radial innerhalb des Druckbehälters. Dieses reduziert die Stapelbelastung während einer Vibration und die Zellendrehung. Der Stapel ist in keinem Punkt der Batterie mit dem Druckbehälter verbunden, sondern ist eine freie Einheit, die nur durch die Behälterabgrenzung umschlo­ sen ist.U.S. Patent 4,420,545 dated December 13, 1983 to Meyer et al. describes a pressurized metal-gas battery with an emphasis on reducing weight and volume lumens. End plates axially press an electrode stack together and hold it radially inside the pressure vessel. This reduces the stack load during a vibration and the cell rotation. There is no point in the stack Battery connected to the pressure vessel, but is a free unit that is enclosed only by the container boundary is.

Das US-Patent 4 346 151 vom 24. August 1982 von Uba et al. beschreibt eine abgedichtete, wiederaufladbare Batterie mit mehreren Zellen, die einen einstückigen Behälter mit einer Öffnung aufweist, der mehrere napfförmige Zellenhaltevorrich­ tungen aufweist, die an gemeinsamen Tangentialzonen miteinan­ der verbunden sind, wobei wiederaufladbare elektrochemische Zellen in der Zellhaltevorrichtung angebracht und miteinander verbunden werden, um die Batterie zu bilden, und wobei ein Schließelement an der Öffnung des einstückigen Behälters an­ gebracht ist.U.S. Patent 4,346,151 issued August 24, 1982 to Uba et al. describes a sealed, rechargeable battery multiple cells that form a one-piece container with a Opening, which has several cup-shaped cell holding device lines that together at common tangential zones which are connected, being rechargeable electrochemical Cells placed in the cell holder and together connected to form the battery, and being a Closing element at the opening of the one-piece container brought.

Das Konzept der Verwendung von thermisch leitenden Graphitfa­ sern als Material geringen Gewichts für eine Nickel-Wasser­ stoff-Zellenmanschette ist Gegenstand des US-Patents 5 510 208 vom 23. April 1996 von Hall et al. In dieser frühe­ ren Erfindung wird ein Zylinder einer axial orientierten Gra­ phit-Epoxidfaser, der ein herkömmliches Aluminiumteil er­ setzt, auf der inneren und der äußeren Oberfläche mit einem Graphit-Epoxidlaminat mit einer rechteckigen Webstruktur ver­ stärkt. Um eine Grenzflächenkompatibilität mit dem Aluminium­ teil zu schaffen, wurden an das Graphit-Epoxidteil Teile an­ geklebt, um den Zylinder an die Zelle zu klemmen und um den so gebildeten Zellenmanschettenaufbau mit anderen Zellenman­ schettenaufbauten strukturell zu integrieren. Der Zylinder ist teilweise in axialer Richtung aufgetrennt, um eine Keil­ nut zu bilden, die eine Bewegung zur radialen Kompression zu­ läßt.The concept of using thermally conductive graphite fa as a lightweight material for a nickel water Fabric cell sleeve is the subject of the US patent 5,510,208 of April 23, 1996 to Hall et al. In this early Ren invention is a cylinder of an axially oriented Gra phit epoxy fiber, which is a conventional aluminum part sets, on the inner and outer surface with one Graphite epoxy laminate with a rectangular weave structure ver strengthens. Interface compatibility with aluminum To create part, parts were added to the graphite epoxy part  glued to clamp the cylinder to the cell and around the cell sleeve assembly thus formed with other cells structurally integrate track structures. The cylinder is partially separated in the axial direction by a wedge to form a radial compression movement leaves.

Die Erfindung entstand angesichts des zuvor diskutierten Standes der Technik und wurde auch praktisch umgesetzt.The invention arose in light of the previously discussed State of the art and has also been put into practice.

Erfindungsgemäß weist ein Batteriezellenmanschettenaufbau ei­ ne kontinuierliche, röhrenförmige Manschette auf, die sich zwischen nahen und fernen Enden erstreckt und mehrere, sich in etwa in eine Richtung längs erstreckende, längliche Wärme­ leitfasern hat, die eine thermische Leitfähigkeit haben, die nicht kleiner als die von in einer geeigneten Matrix bzw. Grundmasse eingebettetem Aluminium ist. Die Manschette befin­ det sich an der äußeren Umfangsoberfläche einer röhrenförmi­ gen Batteriezelle, die typischerweise, aber nicht notwendi­ gerweise zylindrisch ist, und liegt an der Batteriezelle an. Ein röhrenförmiges Grundbauteil mit einem Randflansch ist so an der kontinuierlichen, röhrenförmigen Manschette ange­ bracht, daß die fernen Enden der Wärmeleitfasern am Rand­ flansch anliegen. Mit dieser Konstruktion wirkt der Rand­ flansch als Wärmeableitung, der durch Leitung zwischen den Wärmeleitfasern und dem Randflansch der kontinuierlichen, röhrenförmigen Manschette Wärme entzieht. In einer Ausfüh­ rungsform bestehen die Wärmeleitfasern aus Graphit, und die kontinuierliche, röhrenförmige Manschette ist ungefähr zwi­ schen 0,010 und 0,10 Inch, vorzugsweise zwischen 0,010 und 0,10 Inch dick und im Volumen aus etwa 60% Fasern und 40% Haftmittel zusammengesetzt. Ein elektrisch isolierendes Haft­ mittel wie zum Beispiel Epoxid, gefülltes Epoxid, Polycyanat, gefülltes Polycyanat mit einer eingestellten Verbindungslinie oder Dicke von nominell 5 Milli-Inch wird auf die Grenzfläche zwischen der kontinuierlichen, röhrenförmigen Manschette und dem röhrenförmigen Grundelement aufgebracht. Nach dem Zusam­ menbau der Batteriezelle und der kontinuierlichen, röhrenför­ migen Manschette wird die Batteriezelle aufgeladen. Dadurch gelangt die Batteriezelle unter Druck, was wiederum ihren äu­ ßeren Rand oder Umfang vergrößert, so daß sie fester an der kontinuierlichen, röhrenförmigen Manschette anliegt. Die kon­ tinuierliche, röhrenförmige Manschette und das röhrenförmige Grundelement können zylindrisch gestaltet sein, und der Rand­ flansch kann ein nach oben stehender, ringförmiger Flansch sein. Die Matrix bzw. Grundmasse kann eine Epoxidmatrix bzw. Epoxidgrundmasse sein oder diese aufweisen.According to the invention, a battery cell sleeve structure has an egg ne continuous, tubular cuff that is extends between near and far ends and several, themselves elongated heat extending approximately in one direction has conductive fibers that have a thermal conductivity that not less than that of in a suitable matrix or Base material is embedded aluminum. The cuff is is on the outer peripheral surface of a tubular battery cell that is typically, but not necessarily is partially cylindrical, and rests on the battery cell. A tubular basic component with an edge flange is like this attached to the continuous tubular sleeve brings that far ends of the thermal fibers to the edge flange. The edge works with this construction flange as heat dissipation, which by conduction between the Thermal fibers and the edge flange of the continuous, tubular sleeve removes heat. In an execution form the thermal fibers made of graphite, and the continuous, tubular cuff is about two between 0.010 and 0.10 inches, preferably between 0.010 and 0.10 inches thick and about 60% fiber and 40% volume Adhesive composed. An electrically insulating adhesive agents such as epoxy, filled epoxy, polycyanate, filled polycyanate with a set connecting line or a nominal thickness of 5 mils is applied to the interface  between the continuous tubular sleeve and applied to the tubular base element. After together construction of the battery cell and the continuous, tube-shaped the battery cell is charged. Thereby the battery cell comes under pressure, which in turn affects its exterior enlarges the outer edge or circumference so that it is firmer at the continuous, tubular cuff. The con continuous tubular cuff and the tubular Basic element can be cylindrical, and the edge flange can be an upstanding, annular flange be. The matrix or matrix can be an epoxy matrix or Be or have epoxy matrix.

Somit wiederholt die Erfindung die Lehren des Patentes 5 510 208 in Bezug auf die Verwendung von Graphitfasern mit hoher thermischer Leitfähigkeit und geringer Dichte als Mate­ rial zur Konstruktion von Zellenmanschetten. Graphitfasern haben günstige thermische Leitfähigkeiten bis zu 1100W/m°K im Vergleich zu pyrrolitischem Graphit (k<2000W/m°K) und reinem Aluminium (k=230W/m°K). Von noch größerer Bedeutung ist, daß unidirektionale Faserfelder in einer geeigneten Matrix (Epoxid, Polycyanat, Epoxid-Graphit-Mischungen, Epoxid- Cyanat-Mischungen) in dünnen Blättern gleicher Form eingebet­ tet sein können. Die Felder können mit Epoxidverbindern be­ schichtet sein. Derartige Blätter können zum Beispiel leicht als Röhre ausgebildet werden, die für eine Verwendung als Zellenmanschette geeignet ist.Thus the invention repeats the teachings of the patent 5 510 208 relating to the use of graphite fibers high thermal conductivity and lower density than mate rial for the construction of cell sleeves. Graphite fibers have favorable thermal conductivities up to 1100W / m ° K in Comparison to pyrrolitic graphite (k <2000W / m ° K) and pure Aluminum (k = 230W / m ° K). Of even greater importance is that unidirectional fiber fields in a suitable matrix (Epoxy, polycyanate, epoxy-graphite mixtures, epoxy Cyanate mixtures) embedded in thin sheets of the same shape can be tet. The fields can be with epoxy connectors be stratified. Such leaves can be light, for example be formed as a tube for use as Cell cuff is suitable.

Die vorliegende Erfindung gibt jedoch die folgenden Verbesse­ rungen in Bezug auf Graphit-Epoxidzylinder oder die Komposit- Manschettenkonstruktion gemäß dem US-Patent 5 510 208 an: Zum einen wird eine kontinuierliche (nicht aufgetrennte) Man­ schette durch ein Haftmittel mit einer ungeladenen Zelle ver­ bunden, anstatt die aufgetrennte röhrenförmige Manschette mit mechanischen Befestigungen, deren Anbringungspunkte mit der Manschette fest verbunden sind, an der Zelle anzubringen. Ein Klemmen zwischen der Zelle und dem Zylinder wird zusätzlich durch ein Aufladen der Zelle erreicht, was die Zelle unter Druck setzt und ihre seitlichen Ausdehnungen gegen den inne­ ren Durchmesser der röhrenförmigen Manschette anwachsen läßt. Diese Entwurfsmodifikation verringert Kosten und Gewicht.However, the present invention provides the following improvements with regard to graphite epoxy cylinders or the composite Cuff construction according to U.S. Patent 5,510,208 to: Zum one becomes a continuous (not separated) man grease through an adhesive with an uncharged cell tied instead of using the cut tubular cuff  mechanical fastenings, the attachment points of which Cuff are firmly attached to attach to the cell. A Pinching between the cell and the cylinder is additional by charging the cell achieves what the cell is under Pressure and their lateral expansions against the inside ren diameter of the tubular sleeve grow. This design modification reduces costs and weight.

Da außerdem der Behälterzylinder nicht mehr aufgetrennt wer­ den muß, kann außerdem auf die innere Schicht des Graphit- Epoxidlaminates mit rechteckiger Webstruktur, insbesondere in der obigen Ausführungsform verzichtet werden. Diese innere Schicht wurde benötigt, um ein Verziehen der aufgetrennten Zylinder zu verhindern. Diese Komponente wird jedoch nicht für eine nicht aufgetrennte röhrenartige Manschette benötigt, und zusätzlich werden ihre anderen strukturellen Funktionen von der Zelle übernommen, die nun struktuell mit der inneren Randoberfläche der Manschette verbunden ist. Dieses Merkmal reduziert Kosten und Gewicht und verbessert die thermische Leistung der Zellenmanschette geringfügig, da die innere Strukturschicht nach dem Stand der Technik eine thermische Impedanz zwischen der Wärmequelle der Zelle und dem angebun­ denen Graphitwärmeentfernungspfad schafft.Since, moreover, the container cylinder is no longer separated can also be applied to the inner layer of graphite Epoxy laminates with a rectangular weave structure, especially in of the above embodiment. This inner one Layer was needed to warp the separated To prevent cylinders. However, this component will not for a non-cut tubular sleeve, and in addition their other structural functions taken over by the cell, which is now structured with the inner Edge surface of the cuff is connected. This characteristic reduces cost and weight and improves thermal Cell cuff performance marginally because of inner Structure layer according to the prior art a thermal Impedance between the heat source of the cell and the tan which graphite heat removal path creates.

Zusätzlich wird die Haftverbindung am Übergang zwischen der röhrenförmigen Manschette und der unteren Montageklammer durch die Verwendung eines gefüllten, elektrisch isolierenden Epoxides oder einem anderen geeigneten Haftmaterial mit einer gesteuerten oder definierten Verbindungslinie in der Grö­ ßenordnung von 0,005 Inch modifiziert. Diese Konstruktion be­ wirkt eine elektrische Isolierung der Zellenmanschette gegen­ über dem Weltraumflugkörper. Im Stand der Technik wurde diese Funktion durch die Verwendung einer Schicht eines elektrisch isolierenden Gummis oder Plastikfolie zwischen der Zelle und der inneren Randoberfläche des Zylinders bereitgestellt. Mit dem neuen Ansatz kann die Gummi- oder Plastikfolienschicht weggelassen werden, was Gewicht erspart. Andererseits wird der Zellenmanschettenaufbau als doppelt isolierend einge­ stuft, wenn die Schicht beibehalten wird, wodurch wiederum eine abgesicherte Erdung zwischen der Batterieplatte und dem Weltraumflugkörper weggelassen werden kann.In addition, the adhesive bond at the transition between the tubular sleeve and the lower mounting bracket through the use of a filled, electrically insulating Epoxides or another suitable adhesive material with a controlled or defined connection line in size modified order of 0.005 inches. This construction be counteracts electrical insulation of the cell sleeve over the spacecraft. In the prior art this was Function through the use of a layer of an electrical insulating rubber or plastic sheet between the cell and provided the inner peripheral surface of the cylinder. With  The new approach can be the rubber or plastic film layer omitted, which saves weight. On the other hand the cell sleeve construction is used as double insulating levels if the layer is maintained, which in turn secure grounding between the battery plate and the Spacecraft can be omitted.

Derartige unidirektionale Graphitfaserfelder, die derart mit einer geeigneten Matrix geschichtet sind, erfüllen die ther­ mischen Anforderungen eines Zellenmanschettenaufbaus für ei­ nen Weltraumflugkörper dadurch, daß sie Wärme von der elek­ trochemischen Zelle zum Weltraumflugkörperstrahler leiten.Such unidirectional graphite fiber fields that with a suitable matrix, the ther mix requirements of a cell sleeve assembly for egg NEN spacecraft in that they heat from the elec direct the trochemical cell to the spacecraft emitter.

Tatsächlich stellen die unidirektionalen thermischen Schich­ ten die benötigten leitenden Eigenschaften bereit, die vorher durch eine isotrope Metallmanschette bereitgestellt wurden.In fact, the unidirectional thermal layers required the conductive properties required previously were provided by an isotropic metal cuff.

In der Praxis sind Strukturen der Erfindung mit AMOCO-K1100- Graphitfasern oder thermischen AMOCO-K1100-Epoxidschichten hergestellt worden, wobei die Graphitfasern in Richtung 0° oder +/-15° in Bezug auf die Längsachse der Zelle ausgerich­ tet sind. Derartige Schichten sind typischerweise 0,005'' dick und im Volumen aus 60% Fasern und 40% Harz oder Haftmittel zusammengesetzt. Die benötigte thermische Leitfähigkeit wird durch Verwendung von ausreichend Schichten erreicht, die nach ihrer Winkelabweichung von der Achse gewählt sind.In practice, structures of the invention with AMOCO-K1100- Graphite fibers or thermal AMOCO-K1100 epoxy layers been produced, with the graphite fibers in the direction of 0 ° or +/- 15 ° with respect to the longitudinal axis of the cell are. Such layers are typically 0.005 "thick and by volume 60% fiber and 40% resin or adhesive composed. The required thermal conductivity is achieved by using sufficient layers after their angular deviation from the axis are selected.

Der Notwendigkeit, die Zellenmanschette mechanisch und ther­ misch mit anderen Zellen in der Batterie und mit dem Welt­ raumflugkörper zu verbinden, wurde durch geeignete Verbindung von spanend bearbeiteten Aluminiumteilen mit der oben be­ schriebenen heterogenen Fasermatrixstruktur begegnet, die entsprechend den Bedürfnissen zur Herstellung der thermischen und mechanischen Grenzflächen zum Weltraumflugkörper ausge­ führt wird. Somit ist an der Basis der Fasermatrix-Manschette eine überlappende Verbindung mit einem konzentrischen Alumi­ niumzylinder vorhanden, der als mechanische und thermische Grenzfläche zur Batteriegrundplatte dient. Die Überlappung besteht entlang einer axialen Länge von näherungsweise 1'' mit einer Verbindungsdicke von zwischen ungefähr 0,001'' und 0,005''. Dieser Entwurf gewährleistet eine robuste, mechani­ sche Grenzfläche und einen geringen Wärmefluß über die Ver­ bindung mit geringer thermischer Leitfähigkeit. Die Faserma­ trix-Struktur kann eine Graphit-Epoxid-Struktur und die Fa­ sermatrix-Manschette kann ein Graphit-Epoxid-Zylinder sein.The need to mechanically and ther mix with other cells in the battery and with the world Connecting spacecraft was made by a suitable connection of machined aluminum parts with the above be met heterogeneous fiber matrix structure that according to the needs for producing the thermal and mechanical interfaces to the spacecraft leads. So is at the base of the fiber matrix sleeve  an overlapping connection with a concentric alumi nium cylinder available as mechanical and thermal Interface to the battery base plate serves. The overlap exists along an axial length of approximately 1 '' with a joint thickness of between about 0.001 "and 0.005 ''. This design ensures a robust, mechani cal interface and a low heat flow over the Ver binding with low thermal conductivity. The fiberma trix structure can be a graphite epoxy structure and the company sermatrix sleeve can be a graphite-epoxy cylinder.

Außerdem können mechanische Teile aus Aluminium an der äuße­ ren Randoberfläche der kontinuierlichen Manschette angebracht bzw. angeklebt sein, um die Zelle mechanisch mit benachbarten Zellen mit verbesserter mechanischer Zuverlässigkeit zu ver­ binden.In addition, mechanical parts made of aluminum on the outside ren peripheral surface of the continuous cuff attached or be glued to the cell mechanically with neighboring ones Ver cells with improved mechanical reliability tie.

Andere und weitere Merkmale, Vorteile und Nutzen der Erfin­ dung werden anhand der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen verdeutlicht. Die vorangegange­ ne allgemeine Beschreibung und die folgende detaillierte Be­ schreibung sind beispielhaft und er klärend, und die Erfindung beschränkt sich nicht darauf. Die beigefügten Zeichnungen, die in der Erfindung enthalten oder einen Teil der Erfindung bilden, stellen eine Ausführungsform der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung in allgemeinen Begriffen zu erklären. In der ganzen Beschreibung beziehen sich gleiche Ziffern auf gleiche Teile.Other and other characteristics, advantages and benefits of the Erfin will be related based on the following description illustrated with the following drawings. The previous one ne general description and the following detailed description are exemplary and explanatory, and the invention is not limited to this. The attached drawings, which are included in the invention or part of the invention form an embodiment of the invention and together with the description serve the principles of Explain invention in general terms. In the whole Description, the same numbers refer to the same parts.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch eine erfindungsgemäße Ausführungsform eines Batteriesystems für einen Weltraumflugkörper darstellt, Fig. 1 is a perspective view schematically illustrating an inventive embodiment of a battery system for a spacecraft,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ausführungsform eines einzelnen Batteriezellenmanschettenauf­ baus, die im Batteriesystem der Fig. 1 verwendet wird, FIG. 2 is a perspective view of an embodiment of a single battery cell cuff construction according to the present invention used in the battery system of FIG. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 2, die einen Teil des Batteriezellenmanschettenaufbaus der Fig. 2 detaillierter darstellt, Fig. 3 is a cross section along the line 3-3 of Fig. 2, showing a portion of the battery cell sleeve assembly of Fig. 2 in more detail,

Fig. 3A einen detaillierten Querschnitt, der detaillierter einen Teil der Fig. 3 darstellt, Fig. 3A is a detailed cross-sectional view showing in more detail a part of Fig. 3,

Fig. 3B einen detaillierten Querschnitt, der detaillierter einen anderen Teil der Fig. 3 darstellt, Fig. 3B is a detailed cross-sectional view showing in more detail another part of Fig. 3,

Fig. 4 einen Graphen, der das Verhalten der Graphit- Epoxidkonstruktion des erfindungsgemäßen Batteriezellenman­ schettenaufbaus mit der Aluminiumkonstruktion nach dem Stand der Technik vergleicht. Fig. 4 is a graph comparing the behavior of the graphite-epoxy construction of the battery cell sleeve assembly according to the invention with the aluminum construction according to the prior art.

In Fig. 1, die die Konzepte der Erfindung darstellt, ist ein Batteriesystem 20 für die Verwendung in einem Weltraumflug­ körper schematisch gezeigt. Mehrere Batteriezellenmanschet­ tenaufbauten 22 sind auf eine noch zu beschreibende Weise an einer Grundplatte 24 angebracht, die zum Beispiel ein Alumi­ nium-Gitter oder Aluminium-Waben aufweisen kann. Die Grund­ platte 24 dient als Hauptwärmeableitung, die jedem der Man­ schettenaufbauten 22 Wärme entzieht. Die Wärme wird wiederum der Grundplatte 24 entzogen und einem geeigneten optischen Weltraumstrahler 26 über ein geeignetes Hitzeübertragungsele­ ment 28 zugeführt, das ebenfalls schematisch dargestellt ist. Der optische Weltraumstrahler ist an der Seite positioniert, die der Gittertafel der Grundplatte gegenüber liegt und in den freien Weltraum, das heißt, eine Senke mit niedriger Tem­ peratur gerichtet ist. In Fig. 1, which illustrates the concepts of the invention, a battery system 20 for use in a spacecraft body is shown schematically. A plurality of battery cell sleeve assemblies 22 are attached in a manner yet to be described to a base plate 24 , which may have, for example, an aluminum grid or aluminum honeycomb. The base plate 24 serves as the main heat dissipation that extracts heat from each of the cuff assemblies 22 . The heat is in turn extracted from the base plate 24 and a suitable optical space heater 26 via a suitable heat transfer element 28 , which is also shown schematically. The optical space heater is positioned on the side opposite the grid plate of the base plate and is directed into free space, that is, a depression with a low temperature.

Die Entwurfsmerkmale der Batteriezellenmanschettenaufbauten 22, die die Erfindung verkörpern, sind in den Fig. 2, 3 und 3A deutlicher dargestellt. Fig. 2 zeigt einen erfin­ dungsgemäßen kontinuierlichen, röhrenförmigen Fasermatrix- Manschettenaufbau 22 für eine Batteriezelle 23 mit einem Durchmesser von 3,5'', die typischerweise zylindrisch ist und gegenüberliegende gewölbte Enden hat. Dieser ersetzt eine (bekannte) Aluminium-Manschette für dieselbe Batteriezelle. Der erfindungsgemäße Fasermatrix-Manschettenaufbau kann zum Beispiel 165 g wiegen, wohingegen der Aluminium- Manschettenaufbau 325 g wiegt. Wie in Fig. 4 gezeigt, zeigen die beiden Manschettenaufbauten äquivalentes thermisches Ver­ halten. Jeder Batteriezellenaufbau 22 kann mit einer geeigne­ ten Heizung 64 versehen sein, die auf der äußeren Randober­ fläche der thermischen Manschette 30 angebracht ist und diese überdeckt.The design features of the battery cell boot assemblies 22 that embody the invention are more clearly shown in FIGS. 2, 3 and 3A. Fig. 2 shows a continuous, tubular fiber matrix sleeve assembly 22 according to the invention for a battery cell 23 with a diameter of 3.5 ", which is typically cylindrical and has opposite curved ends. This replaces a (known) aluminum sleeve for the same battery cell. For example, the fiber matrix cuff construction according to the invention can weigh 165 g, whereas the aluminum cuff construction weighs 325 g. As shown in Fig. 4, the two cuff structures show equivalent thermal behavior. Each battery cell assembly 22 can be provided with a suitable heater 64 , which is attached to the outer edge surface of the thermal sleeve 30 and covers it.

Die tatsächliche Konstruktion des Manschettenaufbaus 22 wird nun mit besonderem Bezug auf die Fig. 2, 3 und 3A be­ schrieben. Die thermische Manschette 30 erstreckt sich zwi­ schen den nahen und fernen Enden 34, 36 des Manschettenauf­ baus 22 und hat mehrere erste sich in etwa einer Richtung längs erstreckende, längliche Fasern 38 aus einem Material mit hoher Leitfähigkeit, geringer Dichte, die in einer Matrix bzw. Grundmasse 40 eingebettet sind, die Polycyanat, Mischun­ gen aus Epoxid und Polycyanat oder ein anderes geeignetes Verbindungsmaterial oder Haftmittel sein oder aufweisen kann. Aluminium ist der Maßstab für die physikalischen Kennwerte des Manschettenaufbaus. Das heißt, daß die Fasern 38 so ge­ wählt werden, daß der Manschettenaufbau 22 eine thermische Leitfähigkeit hat, die gleich derjenigen einer Manschette ist, die aus Aluminium hergestellt ist und ein Gewicht hat, das geringer als das einer Manschette aus Aluminium ist. Die Fasern bestehen vorzugsweise aus Graphit, wobei ein kommerziell verfügbares Beispiel AMOCO-K1100-Fasern mit einer Orientierung der Graphitfasern in Richtung 0° oder +/-­ 15° in Bezug auf die Längsachse der Zelle darstellen. Solche Schichten sind typischerweise 0,005'' dick und bestehen im Vo­ lumen aus 60% Fasern und 40% Epoxid. Die benötigte thermi­ sche Leitfähigkeit kann durch Verwendung von ausreichend Schichten erreicht werden, die nach ihrer Winkelabweichung von der Achse gewählt bzw. angeordnet sind. Jede andere kom­ merziell erhältliche Faser mit äußerst hoher thermischer Leitfähigkeit (K<800 W m/°C) kann auch verwendet werden.The actual construction of the sleeve assembly 22 will now be described with particular reference to FIGS. 2, 3 and 3A. The thermal sleeve 30 extends between the near and distal ends 34 , 36 of the sleeve assembly 22 and has a plurality of first longitudinally extending elongated fibers 38 made of a material with high conductivity, low density, which in a matrix or Base material 40 are embedded, which can be or can have polycyanate, mixtures of epoxy and polycyanate or another suitable connecting material or adhesive. Aluminum is the benchmark for the physical characteristics of the cuff structure. That is, the fibers 38 are selected so that the sleeve assembly 22 has a thermal conductivity that is equal to that of a sleeve made of aluminum and has a weight less than that of an aluminum sleeve. The fibers are preferably made of graphite, a commercially available example being AMOCO-K1100 fibers with an orientation of the graphite fibers in the direction of 0 ° or +/- 15 ° with respect to the longitudinal axis of the cell. Such layers are typically 0.005 '' thick and consist of 60% fibers and 40% epoxy in volume. The required thermal conductivity can be achieved by using sufficient layers, which are chosen or arranged according to their angular deviation from the axis. Any other commercially available fiber with extremely high thermal conductivity (K <800 W m / ° C) can also be used.

Die thermische Manschette 30 hat eine Dicke zwischen ungefähr 0,010 und 0,25 Inch, vorzugsweise zwischen 0,010 und 0,10 Inch, und liegt an der äußeren Umfangsoberfläche 42 der Bat­ teriezelle 23 an. Das Haftmittel 46 (Fig. 3A) oder ein ande­ res geeignetes Verbindungsmittel ist zwischen der thermischen Manschette 30 und der äußeren Oberfläche 42 angebracht, um diese Komponenten wie in Fig. 2 dargestellt fest miteinander zu verbinden. Es kann für einige Anwendungen wünschenswert sein, daß eine Schicht 47 einer geeigneten Isolierung in der Form eines sich unter Hitze zusammenziehenden Filmes die äu­ ßere Randoberfläche 42 der Batteriezelle 23 bedeckt. In die­ sem Fall würde es wie in Fig. 3A gezeigt notwendig sein, daß das Haftmittel 46 auf der isolierenden Schicht 47 liegt. Die Batteriezelle 23 kann eine zylindrische Form haben.The thermal sleeve 30 has a thickness between approximately 0.010 and 0.25 inches, preferably between 0.010 and 0.10 inches, and lies against the outer peripheral surface 42 of the battery cell 23 . The adhesive 46 ( FIG. 3A) or other suitable connecting means is attached between the thermal sleeve 30 and the outer surface 42 in order to firmly connect these components to one another as shown in FIG. 2. It may be desirable for some applications that a layer 47 of suitable insulation in the form of a heat-contracting film covers the outer peripheral surface 42 of the battery cell 23 . In this case, it would be necessary, as shown in FIG. 3A, for the adhesive 46 to lie on the insulating layer 47 . The battery cell 23 may have a cylindrical shape.

In den Fig. 2, 3 und 3B hat ein röhrenförmiges Grundele­ ment 48, das aus Aluminium bestehen oder es aufweisen kann, einen nach oben stehenden Flansch 50 zur Aufnahme des fernen Endes 36 der thermischen Manschette 30. Wie in Fig. 3B zu sehen ist, wird ein geeignetes Haftmittel 52 verwendet, um die äußere Oberfläche der thermischen Manschette 30 mit der inneren Randoberfläche 54 des nach oben stehenden Flansches 50 des Grundelementes 48 zu verbinden. Das Haftmittel weist vorzugsweise ein gefülltes, elektrisch isolierendes Epoxid oder ein anderes geeignetes Haftmittelmaterial mit einer de­ finierten Verbindungslinie von nicht weniger als etwa 0,005 Inch auf. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß die thermi­ sche Manschette gegenüber dem Weltraumflugkörper elektrisch isoliert ist. Die untere äußere Oberfläche der thermischen Manschette 30 liegt an der inneren Randoberfläche 54 des nach oben stehenden Flansches 50 des Grundelementes 48. Mit dieser Konstruktion haben die thermischen Fasern 38 Kontakt zum nach oben stehenden Flansch 50, so daß der nach oben stehende Flansch 50 als Wärmeableitung wirkt, die der thermischen Man­ schette 30 durch Leitung zwischen den Fasern 38 und dem nach oben stehenden Flansch 50 Wärme entzieht.In Figs. 2, 3 and 3B, a tubular Grundele has ment 48, which are made of aluminum or it may have an upwardly projecting flange 50 for receiving the distal end 36 of thermal sleeve 30. As can be seen in FIG. 3B, a suitable adhesive 52 is used to bond the outer surface of the thermal sleeve 30 to the inner edge surface 54 of the upstanding flange 50 of the base member 48 . The adhesive preferably comprises a filled, electrically insulating epoxy or other suitable adhesive material with a defined connection line of not less than about 0.005 inches. This ensures that the thermal sleeve is electrically insulated from the spacecraft. The lower outer surface of the thermal sleeve 30 lies on the inner edge surface 54 of the upstanding flange 50 of the base element 48 . With this construction, the thermal fibers, so that the works 38 contact with the upstanding flange 50 upstanding flange 50 as a heat sink, the thermal One cuff 30 through line between the fibers 38 and the cut off 50 heat upstanding flange.

Als Ganzes gesehen und insbesondere mit Bezug auf Fig. 3 bildet der Manschettenaufbau 22 eine Vertiefung 56 zur Auf­ nahme der Batteriezelle 23.Seen as a whole and in particular with reference to FIG. 3, the sleeve assembly 22 forms a recess 56 for receiving the battery cell 23 .

Das Grundbauteil 48 weist außerdem einen äußeren Randflansch 58 (Fig. 3) auf, der wie bei 60 an mehreren gleich beabstan­ deten, auf dem Umfang verteilten Stellen geeignet mit Bohrun­ gen zur Aufnahme von Gewindeschrauben versehen ist, um diesen sicher an der Grundplatte 24 anzubringen. Es liegt innerhalb des Bereiches der Erfindung, daß zur Erhöhung der Stabilität der Randflansch 58 nach innen gerichtet ist, wobei mehrere über den Umfang beabstandete, nach außen gerichtete Füße zur Anbringung an der Grundplatte vorgesehen sind. Der Flansch 58 kann ringförmig ausgebildet sein.The base member 48 also has an outer edge flange 58 ( FIG. 3) which, as at 60 at several equally spaced, distributed locations on the circumference is suitably provided with bores for receiving threaded screws in order to securely attach it to the base plate 24 . It is within the scope of the invention for the edge flange 58 to be directed inwardly to increase stability, with a plurality of circumferentially spaced outwardly facing feet for attachment to the base plate. The flange 58 can be annular.

Der Manschettenaufbau 22 auf Fasermatrix/Aluminium- oder Gra­ phit/Epoxid/Aluminiumbasis hat außerdem gegenüber dem Stand der Technik mit Manschetten aus Vollaluminium den Vorteil, daß er doppelt isoliert ist, da das Aluminium stark eloxiert ist und die Oberfläche der thermischen Manschette 30 reines Haftmaterial ist. Dieses bedarf eines zusätzlichen elektri­ schen Fehlerschutzes. The cuff assembly 22 based on fiber matrix / aluminum or graphite / epoxy / aluminum also has the advantage over the prior art with cuffs made of solid aluminum that it is double insulated because the aluminum is highly anodized and the surface of the thermal cuff 30 is pure adhesive material is. This requires additional electrical fault protection.

Es wurde eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung im De­ tail beschrieben. Ein Fachmann weiß aber, daß verschiedene andere Modifikationen zur dargestellten Ausführungsform mög­ lich sind, ohne außerhalb des in der Beschreibung beschriebe­ nen und den beigefügten Ansprüchen definierten Bereiches der Erfindung zu liegen.There has been a preferred embodiment of the invention in De tail described. However, one skilled in the art knows that various other modifications to the illustrated embodiment are possible are outside without being described in the description NEN and the appended claims defined range of Invention to lie.

Claims (22)

1. Batteriezellenmanschettenaufbau (22), der aufweist:
eine kontinuierliche, thermische Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34, 36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren, sich in etwa einer Richtung längs erstreckenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die in einem Grundmaterial eingebettet sind, wobei die thermische Manschette (30) an der äuße­ ren Umfangsoberfläche (42) einer Batteriezelle (23) an­ liegt, und
ein Grundbauteil (48) mit einem Flansch (50) zur Aufnah­ me des fernen Endes (36) der thermischen Manschette (30), wobei das ferne Ende (36) Kontakt zum Flansch (50) hat, wodurch der Flansch (50) als Wärmeableitung wirkt, die der thermischen Manschette (30) durch Leitung zwi­ schen den Wärmeleitfasern (38) und dem Flansch (50) Wär­ me entzieht.1. Battery cell sleeve assembly ( 22 ), which has:
a continuous, thermal sleeve ( 30 ) which extends between near and distal ends ( 34 , 36 ) and has a longitudinal axis with a plurality of elongate heat-conducting fibers ( 38 ) which extend in approximately one direction and are embedded in a base material, wherein the thermal sleeve ( 30 ) on the outer peripheral surface ( 42 ) of a battery cell ( 23 ) lies on, and
a base member ( 48 ) having a flange ( 50 ) for receiving the distal end ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ), the distal end ( 36 ) making contact with the flange ( 50 ), thereby removing the flange ( 50 ) as heat dissipation acts, which removes heat from the thermal sleeve ( 30 ) by conduction between the heat conducting fibers ( 38 ) and the flange ( 50 ). 2. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 1, bei dem die thermische Manschette (30), das Grundelement (48) und die Batteriezelle (23) eine zylindrische Form haben, das Grundmaterial ein Haftgrundmaterial ist, und der Flansch (50) ein nach oben stehender, ringförmiger Flansch ist.2. Battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 1, wherein the thermal sleeve ( 30 ), the base member ( 48 ) and the battery cell ( 23 ) have a cylindrical shape, the base material is an adhesive base material, and the flange ( 50 ) an upward standing, annular flange. 3. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Wärmeleitfasern (38) eine thermische Leitfä­ higkeit haben, die nicht kleiner als die von Aluminium ist. 3. battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 1 or 2, wherein the heat conducting fibers ( 38 ) have a thermal conductivity which is not less than that of aluminum. 4. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 1, bei dem die Wärmeleitfasern (38) aus Graphit bestehen, und die thermische Manschette (30) zwischen etwa 0,010 und 0,25 Inch dick ist und im Volumen aus etwa 60% Fasern und 40% Matrix besteht.4. The battery cell sleeve assembly ( 22 ) of claim 1, wherein the thermal fibers ( 38 ) are made of graphite, and the thermal sleeve ( 30 ) is between about 0.010 and 0.25 inches thick and is about 60% fiber and 40% matrix in volume consists. 5. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 2, bei dem die Wärmeleitfasern (38) aus Graphit bestehen, und die thermische Manschette (30) zwischen etwa 0,010 und 0,10 Inch dick ist und im Volumen aus etwa 60% Fasern und 40% Haftmittel besteht.The battery cell sleeve assembly ( 22 ) of claim 2, wherein the thermal fibers ( 38 ) are made of graphite, and the thermal sleeve ( 30 ) is between about 0.010 and 0.10 inches thick and is about 60% fiber and 40% adhesive in volume consists. 6. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 1 oder 2, der eine Verbindungseinrichtung (46) zum festen Verbinden der thermischen Manschette mit der äußeren Um­ fangsoberfläche (42) des Batterieelementes aufweist.6. battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 1 or 2, which has a connecting device ( 46 ) for firmly connecting the thermal sleeve to the outer peripheral surface ( 42 ) of the battery element. 7. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 1 oder 2, der eine Verbindungseinrichtung (52) zum festen Verbinden der thermischen Manschette (30) mit dem Grund­ element (48) aufweist.7. battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 1 or 2, which has a connecting device ( 52 ) for firmly connecting the thermal sleeve ( 30 ) with the base element ( 48 ). 8. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 7, bei dem die Verbindungseinrichtung (52) ein gefülltes, elektrisch isolierendes Haftmittel mit einer definierten Verbindungslinie von nicht weniger als etwa 0,005 Inch aufweist. The battery cell sleeve assembly ( 22 ) of claim 7, wherein the connector ( 52 ) comprises a filled, electrically insulating adhesive with a defined connection line of not less than about 0.005 inches. 9. Batteriezellenmanschettenaufbau (22), der aufweist:
eine kontinuierliche, thermische Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34, 36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren, sich in etwa einer Richtung längs erstreckenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die aus einem Material mit hoher Leitfä­ higkeit und geringer Dichte bestehen, wobei die Wärme­ leitfasern (38) in einem Grundmaterial eingebettet sind, und
ein Grundbauteil (48) mit einem Randflansch (50) zur Aufnahme des fernen Endes (36) der thermischen Manschet­ te (30), wobei das ferne Ende (36) Kontakt zum Flansch (50) hat, wodurch der Flansch (50) als Wärmeableitung wirkt, die der thermischen Manschette (30) durch Leitung zwischen den Wärmeleitfasern (38) und dem Flansch (50) Wärme entzieht.9. battery cell sleeve assembly ( 22 ) comprising:
a continuous thermal sleeve ( 30 ) extending between near and distal ends ( 34 , 36 ) and having a longitudinal axis with a plurality of elongate heat conducting fibers ( 38 ) extending approximately in one direction and made of a high conductivity material ability and low density, the heat conducting fibers ( 38 ) are embedded in a base material, and
a base member ( 48 ) having an edge flange ( 50 ) for receiving the distal end ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ), the distal end ( 36 ) making contact with the flange ( 50 ), thereby removing the flange ( 50 ) as heat dissipation acts, which extracts heat from the thermal sleeve ( 30 ) by conduction between the thermal fibers ( 38 ) and the flange ( 50 ). 10. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 9, bei dem die thermische Manschette (30) und das Grundbauteil (48) eine zylindrische Form haben, das Grundmaterial ein Haftgrundmaterial ist, und der Flansch (50) ein nach oben stehender, ringförmiger Flansch ist.10. The battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 9, wherein the thermal sleeve ( 30 ) and the base member ( 48 ) have a cylindrical shape, the base material is an adhesive base material, and the flange ( 50 ) is an upstanding annular flange. 11. Batteriezellenmanschettenaufbau (22), der aufweist:
eine kontinuierliche, thermische Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34,36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren sich in etwa einer Richtung längs erstreckenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die in einem Grundmaterial eingebettet sind, und
ein Grundbauteil (48) mit einem Randflansch (50) zur Aufnahme des fernen Endes (36) der thermischen Manschet­ te (30), wobei das ferne Ende (36) der thermischen Man­ schette (30) Kontakt zum Flansch (50) hat, wodurch der Flansch (50) als Wärmeableitung wirkt, die der thermi­ schen Manschette (30) durch Leitung zwischen den Wärme­ leitfasern (38) und dem Flansch (50) Wärme entzieht.11. battery cell sleeve assembly ( 22 ) comprising:
a continuous thermal sleeve ( 30 ) extending between proximal and distal ends ( 34 , 36 ) and having a longitudinal axis with a plurality of elongate heat conducting fibers ( 38 ) extending in approximately one direction and embedded in a base material, and
a base member ( 48 ) having an edge flange ( 50 ) for receiving the distal end ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ), the distal end ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ) having contact with the flange ( 50 ), whereby the flange ( 50 ) acts as heat dissipation, which removes heat from the thermal sleeve ( 30 ) by conduction between the heat conducting fibers ( 38 ) and the flange ( 50 ). 12. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß
die thermische Manschette (30) und das Grundelement (48) eine zylindrische Form haben,
das Grundmaterial ein Haftgrundmaterial ist, und der Flansch (50) ein nach oben stehender, ringförmiger Flansch ist.12. battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 11, characterized in that
the thermal sleeve ( 30 ) and the base element ( 48 ) have a cylindrical shape,
the base material is an adhesive base material, and the flange ( 50 ) is an upstanding annular flange. 13. Verfahren zur Erzeugung einer Batteriezellenstruktur mit folgenden Schritten:
  • (a) Bereitstellen einer kontinuierlichen, thermischen Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34, 36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren sich etwa in einer Richtung längs erstrec­ kenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die in einem Grundmaterial eingebettet sind,
  • (b) Befestigen der thermischen Manschette (30) an der äußeren Umfangsoberfläche (42) einer Batteriezelle (23) so, daß sie aneinander anliegen,
  • (c) Befestigten eines Grundbauteiles (48), das einen Flansch (50) aufweist, an der thermischen Manschette (30) zur Aufnahme der fernen Enden (36) der thermi­ schen Manschette (30) so, daß es am Flansch (50) an­ liegt, wodurch der Flansch (50) als Wärmeableitung wirkt, die der thermischen Manschette (30) durch Leitung zwischen den Wärmeleitfasern (38) und dem Flansch (50) Wärme entzieht.
13. Method for producing a battery cell structure with the following steps:
  • (a) Providing a continuous, thermal sleeve ( 30 ) which extends between near and distal ends ( 34 , 36 ) and has a longitudinal axis with a plurality of elongate heat conducting fibers ( 38 ) extending approximately in one direction, which in one Basic material are embedded,
  • (b) attaching the thermal sleeve ( 30 ) to the outer peripheral surface ( 42 ) of a battery cell ( 23 ) so that they abut each other,
  • (c) Attaching a base member ( 48 ) having a flange ( 50 ) on the thermal sleeve ( 30 ) for receiving the distal ends ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ) so that it on the flange ( 50 ) lies, whereby the flange ( 50 ) acts as heat dissipation, which extracts heat from the thermal sleeve ( 30 ) by conduction between the heat conducting fibers ( 38 ) and the flange ( 50 ).
14. Verfahren nach Anspruch 13, bei dem eine zylindrische Manschette (30) bereitgestellt wird, die Wärmeleitfasern (38) in einem Haftgrundmaterial ein­ gebettet sind,
die zylindrische Manschette (30) an der äußeren Umfangs­ oberfläche (42) einer zylindrischen Batteriezelle (23) befestigt wird, und
ein zylindrisches Grundelement (48) mit einem nach oben stehenden, ringförmigen Flansch (50) befestigt wird.14. The method according to claim 13, wherein a cylindrical sleeve ( 30 ) is provided, the thermal fibers ( 38 ) are embedded in an adhesive base material,
the cylindrical sleeve ( 30 ) on the outer peripheral surface ( 42 ) of a cylindrical battery cell ( 23 ) is attached, and
a cylindrical base element ( 48 ) is fastened with an upstanding annular flange ( 50 ). 15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das den folgenden Schritt aufweist:
  • (d) Versehen der Grenzfläche zwischen der thermischen Manschette (30) und dem Grundbauteil (48) mit einem elektrisch isolierenden Haftmittel.
15. The method of claim 13 or 14, comprising the following step:
  • (d) Providing the interface between the thermal sleeve ( 30 ) and the base member ( 48 ) with an electrically insulating adhesive.
16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem das in Schritt (d) angewendete Haftmittel ein Epoxyd mit einer definierten Verbindungslinie von nicht weniger als etwa 0,005 Inch ist.16. The method according to claim 15, in which the adhesive used in step (d) Epoxy with a defined connection line of no is less than about 0.005 inches. 17. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das folgenden Schritt aufweist:
  • (e) Aufladen der Batteriezelle (23), wodurch die Batte­ riezelle (23) unter Druck gesetzt und ihr äußerer Umfang vergrößert wird, so daß sie dadurch fester mit der thermischen Manschette (30) verbunden ist.
17. The method according to claim 13 or 14, comprising the following step:
  • (e) charging the battery cell ( 23 ), whereby the battery cell ( 23 ) is pressurized and its outer circumference is enlarged, so that it is thereby more firmly connected to the thermal sleeve ( 30 ).
18. Batteriesystem (20), das aufweist:
mehrere Batteriezellenmanschettenaufbauten (22), die auf einer Grundplatte (24) angebracht sind, wobei die Grund­ platte (24) eine Hauptwärmeableitung bildet, die jedem Batteriezellenmanschettenaufbau (22) Wärme entzieht,
einen Weltraumstrahler (26), der thermisch mit der Grundplatte (24) verbunden ist, um Wärme von dieser in den freien Weltraum abzustrahlen,
wobei jeder Batteriezellenmanschettenaufbau (22) auf­ weist:
eine kontinuierliche, thermische Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34,36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren, sich in etwa einer Richtung längs erstreckenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die in einem Grundmaterial eingebettet sind, wobei die thermische Manschette (30) von der äuße­ ren Umfangsoberfläche (42) einer Batteriezelle (23) in Kontakt dazu aufgenommen wird, und
ein Grundelement (48) mit einem Flansch (50) zur Aufnah­ me des fernen Endes (36) der thermischen Manschette (30), wobei das ferne Ende (36) Kontakt zum Flansch (50) hat, wodurch der Flansch (50) als Wärmeableitung wirkt, die der thermischen Manschette (30) durch Leitung zwi­ schen den Wärmeleitfasern (38) und dem Flansch (50) Wär­ me entzieht.18. Battery system ( 20 ), which has:
wherein the base plate (24) forms a plurality of battery cell sleeve assemblies (22) mounted on a base plate (24) comprises a main heat dissipation which extracts each battery cell sleeve assembly (22) heat,
a space heater ( 26 ) which is thermally connected to the base plate ( 24 ) in order to radiate heat therefrom into free space,
each battery cell sleeve assembly ( 22 ) comprising:
a continuous, thermal sleeve ( 30 ) which extends between near and distal ends ( 34 , 36 ) and has a longitudinal axis with a plurality of elongate heat-conducting fibers ( 38 ) which extend in approximately one direction and are embedded in a base material, wherein the thermal sleeve ( 30 ) is contacted by the outer peripheral surface ( 42 ) of a battery cell ( 23 ), and
a base member ( 48 ) having a flange ( 50 ) for receiving the distal end ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ), the distal end ( 36 ) making contact with the flange ( 50 ), thereby removing the flange ( 50 ) as heat dissipation acts, which removes heat from the thermal sleeve ( 30 ) by conduction between the heat conducting fibers ( 38 ) and the flange ( 50 ). 19. Batteriesystem (20) nach Anspruch 18, bei dem die thermische Manschette (30), die Batteriezelle (23) und das Grundelement (48) eine zylindrische Form haben, das Grundmaterial ein Haftgrundmaterial ist, und der Flansch (50) ein nach oben stehender, ringförmiger Flansch ist.19. The battery system ( 20 ) according to claim 18, wherein the thermal sleeve ( 30 ), the battery cell ( 23 ) and the base element ( 48 ) have a cylindrical shape, the base material is an adhesive base material, and the flange ( 50 ) is an upward standing, annular flange. 20. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach zumindest ei­ nem der Ansprüche 1, 9, 11 oder 18, bei dem das Grundbauteil (48) einen Grund-Randflansch (58) zum Anbringen auf einer Grundplatte (24) und einstückig damit einen nach oben stehenden, röhrenförmi­ gen Flansch (50) aufweist, mit dem die thermische Man­ schette (30) fest verbunden ist. 20. battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to at least one of claims 1, 9, 11 or 18, wherein the base member ( 48 ) has a base edge flange ( 58 ) for attachment to a base plate ( 24 ) and integrally therewith an upstanding, has a tubular flange ( 50 ) with which the thermal sleeve ( 30 ) is firmly connected. 21. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) für einen Weltraum­ flugkörper, der aufweist:
eine kontinuierliche, thermische Manschette (30), die sich zwischen nahen und fernen Enden (34, 36) erstreckt und eine Längsachse mit mehreren sich in etwa einer Richtung längs erstreckenden, länglichen Wärmeleitfasern (38) aufweist, die in einem Grundmaterial eingebettet sind, wobei die thermische Manschette (30) von der äuße­ ren Umfangsoberfläche (42) einer Batteriezelle (23) in Kontakt dazu aufgenommen wird, und
einem einstückig mit dem fernen Ende (36) der thermi­ schen Manschette (30) ausgebildeten Grundbauteil (48), das einen Grund-Randflansch (58) aufweist, mit dem die thermische Manschette (30) auf einer Grundplatte (24) angebracht wird, die mit einem Weltraumstrahler (26) zur Abstrahlung von Wärme in den freien Weltraum verbunden ist, wodurch der Grund-Randflansch (58) als Wärmeablei­ tung wirkt, die der thermischen Manschette (30) durch Leitung zwischen den Wärmeleitfasern (38) und dem Grund- Randflansch (58) Wärme entzieht.21. Battery cell sleeve assembly ( 22 ) for a spacecraft missile which has:
a continuous thermal sleeve ( 30 ) extending between proximal and distal ends ( 34 , 36 ) and having a longitudinal axis with a plurality of elongated, approximately unidirectional elongated thermal fibers ( 38 ) embedded in a base material, wherein the thermal sleeve ( 30 ) is housed in contact with the outer peripheral surface ( 42 ) of a battery cell ( 23 ), and
an integral with the distal end ( 36 ) of the thermal sleeve ( 30 ) formed base member ( 48 ) having a base edge flange ( 58 ) with which the thermal sleeve ( 30 ) is attached to a base plate ( 24 ), the is connected to a space heater ( 26 ) for radiating heat into free space, whereby the base edge flange ( 58 ) acts as a heat dissipation device that the thermal sleeve ( 30 ) by conduction between the heat conducting fibers ( 38 ) and the base edge flange ( 58 ) Extracts heat. 22. Batteriezellenmanschettenaufbau (22) nach Anspruch 21, bei dem die Wärmeleitfasern (38) eine thermische Leitfä­ higkeit haben, die nicht kleiner als die von Aluminium ist.22. The battery cell sleeve assembly ( 22 ) according to claim 21, wherein the thermal fibers ( 38 ) have a thermal conductivity that is not less than that of aluminum.
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