JP3195255U - 熱交換アセンブリ - Google Patents

熱交換アセンブリ Download PDF

Info

Publication number
JP3195255U
JP3195255U JP2014600080U JP2014600080U JP3195255U JP 3195255 U JP3195255 U JP 3195255U JP 2014600080 U JP2014600080 U JP 2014600080U JP 2014600080 U JP2014600080 U JP 2014600080U JP 3195255 U JP3195255 U JP 3195255U
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchange
exchange assembly
transport layer
fluid transport
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014600080U
Other languages
English (en)
Inventor
ジェイ ウェイン、ライアン
ジェイ ウェイン、ライアン
テイラー、ジョナサン
Original Assignee
グラフテック インターナショナル ホールディングス インコーポレーテッドGrafTech International Holdings Inc.
グラフテック インターナショナル ホールディングス インコーポレーテッドGrafTech International Holdings Inc.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to US201161581675P priority Critical
Priority to US61/581,675 priority
Application filed by グラフテック インターナショナル ホールディングス インコーポレーテッドGrafTech International Holdings Inc., グラフテック インターナショナル ホールディングス インコーポレーテッドGrafTech International Holdings Inc. filed Critical グラフテック インターナショナル ホールディングス インコーポレーテッドGrafTech International Holdings Inc.
Priority to PCT/US2012/071273 priority patent/WO2013101737A1/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3195255U publication Critical patent/JP3195255U/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/655Solid structures for heat exchange or heat conduction
    • H01M10/6556Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange
    • H01M10/6557Solid parts with flow channel passages or pipes for heat exchange arranged between the cells
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F21/00Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
    • F28F21/06Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material
    • F28F21/065Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of plastics material the heat-exchange apparatus employing plate-like or laminated conduits
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/12Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

【課題】放熱特性が良好なバッテリーセル用熱交換アセンブリを提供する。【解決手段】熱交換アセンブリ50は、流体輸送層52及び第1の外層54を含む。流体輸送層は、エラストマー材料から製造され、第1の外層は、柔軟性グラファイトを含む。流体輸送層は、少なくとも1つのチャネルを含み、チャネルと、第1の外層の部分との間に熱伝導流体を受容する通路を形成する。外層内に、一対の開口部60が形成される。熱伝導流体は、開口部を介して連続的に、熱交換アセンブリへ供給され、及びこれから除去される。【選択図】図7

Description

リチウムイオンバッテリーは、熱管理を必要として、その性能、耐久性及び安全性を保証する。性能は低温で低下し得、耐久性は高温で低下し得る。「プリズムパウチ(prismatic pouch)」型セル(電池)は、典型的には底面矩形角柱形状であり、概略、アノード、カソード及びセパレータの「活性領域(active area)」寸法に対応する、大きく、一般的には平坦な並行平面を有する。典型的なバッテリー熱管理設計において、動作中に生成される熱は、セルから、アルミニウムで製造される熱伝導プレートを介して伝達される。しかしながら、アルミニウムは、比較的剛性であり、このためバッテリーパック設計にとって問題となり得る。Liイオン電池は、熱膨張及び経年劣化の効果により、収縮又は膨張し得、これはセルと熱交換プレートとの間の熱的接触に作用し得る。
本考案のある態様によれば、熱交換アセンブリは、エラストマー材料を含む、対向する主面を有する流体輸送層を含む。第1の外層は、柔軟性グラファイトを含み、内装(interior facing)主面及び外装主面を有する。この内装主面は、流体輸送層主面の1つに固定される。 流体輸送層は、少なくとも1つのチャネルを含み、少なくとも1つのチャネルと第1の外層の内装主面の部分との間で熱伝導流体を受容する通路(passage)を形成する。
本考案の他の態様によれば、バッテリーパックアセンブリは、複数の矩形形状バッテリーセルを含み、各バッテリーセルは、2つの対向する主面を有し、積層(stacked)構造で配置される。熱交換アセンブリは、エラストマー材料から製造され、対向する主面を有する流体輸送層を含む。第1の外層は、柔軟性グラファイトを含み、内装主面及び外装主面を有する。この内装主面は、流体輸送層主面の1つに固定される。流体輸送層は、少なくとも1つのチャネルを含み、少なくとも1つのチャネルと第1の外層の内装主面の部分との間で熱伝導流体を受容する通路を形成する。この熱交換器は、複数のU字形状部分を形成する繰り返し蛇行(serpentine)形状で折り畳まれる。複数の矩形状バッテリーセルは、複数のU字形状部分に受容される。
熱交換アセンブリの正面図である。 図1の熱交換アセンブリを、頂部外層を取り除いて流体チャネルをより明瞭に示した上面図である。 図1の熱交換アセンブリの液体輸送層の立面等角図である。 熱交換アセンブリの代替的実施形態の立面等角図である。 図1のA−A断面図である。 図4の熱交換アセンブリの流体輸送層の立面等角図である。 熱交換アセンブリの他の代替的実施形態の立面等角図である。 図7のB−B断面図である。 図7の熱交換アセンブリの流体輸送層の立面等角図である。 熱交換アセンブリを含むバッテリースタックの立面等角図である。 図10の熱交換アセンブリのC−C断面図である。
大型角柱状リチウムイオン電池は、従来の角柱又は円筒状セルに対して、所定の利点を有する。マルチセルバッテリーパックで使用された場合、大型角柱状リチウムイオン電池は、比較的高いエネルギー密度を有し、「ホット」セルの問題に起因するバッテリー故障の可能性が大幅に低下する。電気的に、バッテリーパックアセンブリは、複数の角柱状リチウムイオン電池を直列に組み立てて電圧を加算することにより、又は並列に組み立てて容量を増加させることにより製造される。
ある実施形態において、角柱状リチウムイオン電池は、概して矩形又は正方形であり、約1mmから約10mmの厚みを有する。より好適には、このセル(電池)は、約3mmから約6mmの厚みを有する。バッテリーパックのある実施形態において、角柱状リチウムイオン電池は、対向する主面を有し、各主面のフットプリント(設置面積)は、少なくとも8平方インチ、より好適には少なくとも16のフットプリントである。ある実施形態において、フットプリントは、約49平方インチから約400平方インチである。他の実施形態において、フットプリントは、約16平方インチから約2500平方インチである。他の実施形態において、フットプリントは、約50平方インチから約200平方インチである。
ここで使用されるとおり、用語「セル(cell)」又は「バッテリーセル(battery cell)」は、少なくとも1つの正極、少なくとも1つの負極、電解質、及びセパレータ膜から製造される電気化学的セル(電池)を意味する。用語「セル」及び「バッテリーセル」は、互換的に使用される。「バッテリー」又は「バッテリーパック」は、2つのセルより多くから製造される蓄電装置を意味する。用語「バッテリー」及び「バッテリーパック」は、互換的に使用される。
大型角柱状セルは、有利には、積層構造のバッテリーパックに組み立てられ、各セルの主面は、隣接するセルの主面に対向する。この積層配置は、エネルギー密度を最大化するが、セルから熱を輸送する伝導性はない。これは、特に、バッテリーパックの内部セルが、バッテリーパックの外面の1つから比較的離隔して位置する場合に、特に当て嵌まる。熱伝導を容易化するため、1つ又は複数の熱交換アセンブリは、積層された角柱状セルの間の間隙に挿入されてよい。温度勾配を低減して、パックの周囲又は放熱板へ直接熱を伝導することにより、この熱交換アセンブリは、性能及び電池寿命を向上させることができる。
ある実施形態において、熱交換アセンブリは、アルミニウムより相対的に、柔軟性が高い。さらに、熱交換アセンブリは、有利には、寸法変更、非平坦性に適応し、界面の熱伝導性を向上させることに適合してよい。さらに、熱交換アセンブリは、通常及び低温始動動作中、エネルギー蓄積装置の温度の制御を向上させる。熱交換アセンブリは、「積層」関係で、例えば角柱状リチウムイオン電池の配列が充電式モジュール又はバッテリーを規定するように、配置された、高エネルギー高出力密度充電式電気化学的セル(電池)の温度を制御するのに特に適しているといえる。
例えば、改良型充電式リチウムイオン電池は、充放電中、アノード状態変化により、大幅な容積変更に晒されるかもしれない。これにより、冷却動作への課題を生ずる。また、こうした改良型充電式バッテリーは、均一な積層とセル圧力の維持を要求するかもしれない。電気化学的セルの配列と熱交換プレートとの間の密接な接触は、有利には、大幅なセル膨張及び収縮の存在下で維持され、これにより、温度制御の強化、セル性能の改良、及び電池寿命の延長が得られる。セル配列(例えば、セル積層配列又はクラスター配列)内で圧縮圧力が必要又は所望される、エネルギー蓄積装置の応用において、必要とされるセル積層圧力は、以下で説明される熱交換プレートの固有の特性により、セル膨張及び収縮の間、受動的に維持されることができる。こうした応用において、温度制御装置は、有利には、電気化学的セルの配列に必要とされる熱及び圧力制御を提供してよく、これにより、別個の温度及び/又は圧力制御システムの必要がなくなり、パックアセンブリが簡素化してパック重量が低減する。
熱交換アセンブリは、有利には、複数層から形成されてよく、ここで柔軟性グラファイトシートが外層を形成してよく、変形可能な材料が熱伝導流体を通過させる特徴を含む流体輸送層を形成する。
柔軟性グラファイトシートは、任意には、薄くシート状であってよく、2つの対向する主面を有する。ある実施形態において、この柔軟性グラファイトシートは、約2mm厚未満であってよい。他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、約1mm厚未満であってよい。さらに他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、約0.5mm厚未満であってよい。さらに他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、約0.010mm厚未満であってよい。さらに他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、約0.010mm厚から2mm厚の間である。さらに他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、約0.5mm厚から約1mm厚の間であってよい。1又は複数の実施形態によれば、柔軟性グラファイトシートは、剥離グラファイト粒子の圧縮塊のシート、グラファイト化ポリイミド、又はこれらの組み合わせであってよい。
柔軟性グラファイトシートは、ほぼ室温において(室温約25℃でAngstrom法を用いてテストして)約250W/mKより大きい面内熱伝導率を有してよい。他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートの面内熱伝導率は、少なくとも約400W/mKである。さらに他の実施形態において、柔軟性グラファイトシートの面内熱伝導率は、少なくとも550W/mKであってよい。追加的実施形態において、柔軟性グラファイトシートの面内熱伝導率は、少なくとも250W/mKから少なくとも約1500W/mKの範囲であってよい。さらに好適には、柔軟性グラファイトシートの少なくとも1つは、アルミニウムの面内熱伝導率の少なくとも約2倍の面内熱伝導率を有する。さらに、柔軟性グラファイトシートのそれぞれは、同一の又は異なる面内熱伝導率を有してよい。上記の面内熱伝導率のあらゆる組み合わせが実装され得る。ある実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、10〜1500ミクロン厚であってよい。他の実施形態において、柔軟性のグラファイトシートは、0.1〜0.5ミリメートル厚であってよい。好適なグラファイトシート及びシート製造プロセスは、例えば、米国特許5,091,025号及び米国特許3,404,061号に開示されており、これらの開示は参照により本開示に組み込まれる。
任意的な実施形態において、1つ又は複数の柔軟性グラファイトシートは、強化樹脂であってよい。この樹脂は例えば、柔軟性グラファイトシートの強度及び/又は柔軟性グラファイトシートの不浸透性を向上するために使用され得る。強化樹脂との組み合わせで、又は代替的に、1つ又は複数の柔軟性グラファイトシートは、カーボン及び/又は繊維強化グラファイトを含んでよい。こうした実施形態において、柔軟性グラファイトシートは、十分な強化量を含んで、柔軟性のグラファイトシートに構造上の完全性を支援又は提供してよい。
柔軟性グラファイトシートは、パック内で熱拡散に使用される従来の材料(例えば、アルミニウム)より適合性の高い材料である。柔軟性グラファイトシートの使用は、従来の材料と比較して、柔軟性のグラファイトシートとバッテリーセルとの間の界面熱伝導抵抗の低減を提供する。柔軟性グラファイトシートは、より適合性が高い、非平坦主面を有するセル間の界面熱伝導は、従来の材料より良好である。
セル間の電気的絶縁が所望される場合、柔軟性グラファイトシートの外面は、任意的に、電気的絶縁フィルムで被膜されてよく、このフィルムは、柔軟性グラファイトシートへの熱伝導を感知可能な程度に妨げることのないよう、十分に薄い。例示的なフィルムは、PET及びポリイミドフィルムを含む。
柔軟性グラファイトシートは、任意的に、外接面に接着するフィルムで被膜されてよく、この接着層は、柔軟性グラファイトシートへの熱伝導を感知可能な程度に妨げることのないよう、十分に薄い。ある実施形態において、接着フィルムは、約5μmから約25μm厚の間であってよい。さらなる実施形態において、接着フィルムは、接着フィルムを組み込む柔軟性グラファイトシートと共に組み立てられるバッテリーパックの周囲の間に形成されてよい。これにより、従来の熱伝導材料を組み組むバッテリーパック構造で通常実施されているような、セルを慣性力及び振動の元でのずれから防止するために使用される埋め込み用樹脂(potting compounds)(例えばシリコーン又はポリウレタン)を用いる必要性を、低減するか又は実質的に削減することができる。
上記の1つ又は複数のいずれの実施形態においても、柔軟性グラファイトシートは、さらに複合材料であってよい。例えば、各柔軟性グラファイトシートは、互いに固定される複数の個別グラファイトシートを含んでよい。
ある実施形態において、流体輸送層の変形可能な材料は、エラストマー材料を含む。ある実施形態において、変形可能な材料は、エラストマー及び1つ又は複数の熱伝導性添加剤を含む。さらに他の実施形態において、熱伝導性添加剤は、グラファイトである。この又は他の実施形態において、エラストマー及び任意の添加剤は、流体輸送層が、約68.948KPa(10psi)装荷(psi loading)下で圧縮された際に、少なくとも約3%、より好適には少なくとも約5%、最も好適には少なくとも約10%の圧縮率を有するよう選択されてよい。さらに、流体輸送層は、約68.948KPa(10psi)装荷下で圧縮された後、有利には少なくとも約80%の回復、より有利には少なくとも約90%の回復、最も有利には少なくとも95%の回復を示す。変形可能な材料は、有利には、少なくとも約80℃までの温度で熱的及び機械的に安定であり、水、グリコール及びこれらの混合を含むがこれらに限定されない接触流体が熱伝導に使用されるとき、化学的に安定である。適切なエラストマー材料は、例えば、シリコーンゴム、シリコーン発泡体、ウレタンゴム、ゴム変性エポキシ樹脂、及び液体密封ガスケット材料として使用されるのに好適な材料を含んでよい。流体輸送層の厚みは、流体輸送層を外層に接合して形成される内部区画の容積が、最小限の圧力損失で、冷却液の要求される流量を収容するのに十分なように選択される。
ある実施形態において、流体輸送層は、約0.25mmから約2mm厚の間である。他の実施形態において、流体輸送層は、約0.5mmから約1.5mm厚の間である。さらに他の実施形態において、流体輸送層は、約2mm厚より小さい。
本考案の熱交換アセンブリは、熱伝導媒体を内部に含む単一の内部区画、若しくは多数のこうした内部区画、若しくは一連の蛇行若しくは並行流路、又はこれらの組み合わせを有してよい。熱交換アセンブリは、直列流配置の場合、単一の入口及び単一の出口を備えてよく、又は並列流配置若しくは多数の直列若しくは並列流を含む配置の場合、複数の入口及び複数の出口を有してよい。単一入口−複数出口構造もまた採用することができ、複数入口で単一出口配置であってもよい。熱伝導流体がアセンブリに出入するマニホールド(manifolds)は、内部(プレート面を介して)、又は外部(プレート側部を介して)のいずれかにあってよい。
比較的簡素な流路配列のため、流体輸送層のチャネルは、機械加工、カレンダー(calendar)エンボス加工、押出成型、シート成型、射出成型、鋳造、及びこれらの組み合わせを含むがこれらに限定されない多数の公知の製造プロセスにより、エラストマー、又はグラファイト/エラストマー複合体のシートで形成されてよい。より複雑な配列が要求される場合、熱硬化性エポキシ樹脂、又はグラファイトと熱硬化性エポキシ樹脂の複合体が、室温で固体であるが流体となってプレートから流出する犠牲(電気防食用)コア材料周囲の適所に成型(cast)されることができる。これにより、エポキシ樹脂を「B−ステージ化」するために要求される温度とその最終的な硬化温度との間の温度で、流路が規定される。こうしたコア材料の例は、パラフィンワックスである。
有利には、1つ又は複数の熱交換アセンブリの層は、電気的伝導性はなく、又は非導電性被膜を含む。これにより、バッテリーパックの損傷(例えば、自動車衝突)の場合の、電気的短絡を防止することができる。ある実施形態において、追加的な電気的絶縁は、熱交換アセンブリを熱可塑性材料、例えばポリエチレン又はPETの薄膜で積層又はシュリンクラップすることにより達成することができる。開示される熱交換アセンブリのさらなる利点は、構成材料(グラファイト及びエラストマー)は、固有の振動減衰性質を有するという事実であり、これにより、自動車走行サイクル中のショック及び振動が抑制され、最終的に苛酷な条件に晒されるセル及びパックコンポーネントの寿命を延ばすことができる。
セル積層配置の組み立ての間、セルの活性領域に隣接するセルの表面と熱交換アセンブリとの間の接触が最大化するよう、熱交換プレートを、容易に挿入することができる。変形可能な熱交換アセンブリは、多種多様なセル積層配列を収容するよう、多様な形状、サイズ及び長さを呈するよう形成されることができる。例えば、所定のセル積層配列のための熱交換アセンブリは、多数のセルに接触する複雑で連続する形状を示してよく、又は単一のセル若しくは隣接するセルの対に接触する単純な矩形又は正方形形状を示してよい。
図1から図3を参照して、熱交換アセンブリが図示され、一般的に符号10により示される。アセンブリ10は、一対の対向する外層14の間に位置する流体輸送層12を含む。この流体輸送層12は、その対向する側部に主面13を含み、外層14は、外装主面15及び内装主面17を含む。流体輸送層12内には、蛇行形状チャネル16が形成され、各チャネル端18には、外層14内に開口部20が形成される。熱伝導流体は、開口部20を介して連続的に、熱交換アセンブリ10へ供給され、及びこれから除去される。こうして、熱伝導流体は、チャネル16、及び外層14の対向する内装主面17により形成される通路を介して流れることができる。流体輸送層12は、例えば接着剤及び/又は機械的締結具を含むあらゆる手段により外層14に固定されてよい。
図4から図6を参照して、熱交換アセンブリの代替的実施形態が図示され、一般的に符号30により示される。アセンブリ30は、一対の対向する外層14の間に位置する流体輸送層32を含む。この流体輸送層32は、その対向する側部に主面33を含み、外層34は、外装主面35及び内装主面37を含む。流体輸送層32の双方の主面33上に、多数の離間し整列する蛇行形状チャネル36が形成される。各チャネル端38には、外層34内に開口部40が形成される。熱伝導流体は、開口部40を介して連続的に、熱交換アセンブリ30へ供給され、及びこれから除去される。こうして、熱伝導流体は、チャネル36、及び外層34の内装主面37により形成される通路を介して流れることができる。流体輸送層32は、例えば接着剤及び/又は機械的締結具を含むあらゆる手段により外層34に固定されてよい。
図7から図9を参照して、熱交換アセンブリの代替的実施形態が図示され、一般的に符号50により示される。図示されるように、3層構造に替えて、アセンブリ50は、流体輸送層52及び単一の外層54を含む。この流体輸送層52は、その対向する側部に主面53を含み、外層54は、外装主面55及び内装主面57を含む。流体輸送層32の1つの主面33上に、多数のチャネルが形成され、流入チャネル62、流出チャネル64、及び多数の離間する並行接続チャネル66として構成される。外層54内に、一対の開口部60が形成される。熱伝導流体は、開口部60を介して連続的に、熱交換アセンブリ50へ供給され、及びこれから除去される。こうして、熱伝導流体は、チャネル62/64/66、及び外層54の内装主面57により形成される通路を介して流れることができる。流体輸送層52は、例えば接着剤及び/又は機械的締結具を含むあらゆる手段により外層54に固定されてよい。
図10及び図11を参照して、代替的実施形態の熱交換アセンブリ80が図示され、積層構造で配置される複数のバッテリーセル81を備える。アセンブリ80は、一対の対向する外層84の間に位置する流体輸送層82を含む。この流体輸送層82は、その対向する側部に主面83を含み、外層84は、バッテリーセル81と係合する外装主面85と、内装主面87とを含む。流体輸送層82の1つの主面83上に、多数の離間し、整列するチャネル86が形成される。チャネル86は、流体輸送層82に沿って長手方向に延長し、チャネル端88(アセンブリ80の長手端部に近接して位置する)で終端し、ここで外層54内に開口部90が形成される。熱伝導流体は、開口部90を介して連続的に、熱交換アセンブリ80へ供給され、及びこれから除去される。こうして、熱伝導流体は、チャネル86、及び1つの外層84の内装主面87により形成される通路を介して流れることができる。流体輸送層82は、例えば接着剤及び/又は機械的締結具を含むあらゆる手段により外層84に固定されてよい。
アセンブリ80は比較的柔軟性ある性質を持つため、屈曲し、セル81の積層と接触できるような方法で構成されてよい。したがって、図10及び図11に示されるように、アセンブリ80は、蛇行形状で構成され、ここでセル81は、各U字形状部の間に介挿される。しかしながら、他の構成も想到し得ることも理解されるべきである。例えば、2つ以上のセル81が、各U字形状部の間に位置してもよい。
ここで開示された多様な実施形態は、これらのあらゆる組み合わせで実施されることができる。上記の記述は、当業者が本考案を実施するのを可能にすることを意図するものである。熟練工にとって本開示から自明となる可能な変型例及び修正例の全てを詳述することを意図するものではない。しかしながら、こうしたすべての修正例及び変型例は、添付クレームにより規定される本考案の範囲に含まれることを意図するものである。クレームは、開示内容が特に逆を示さない限り、本考案が意図する目的を達するのに有効な記載された構成要件及び/又はステップのあらゆる配列又は順序をカバーすることを意図する。

Claims (22)

  1. エラストマー材料を含む、対向する主面を有する流体輸送層と、
    柔軟性グラファイトを含む、内装主面及び外装主面を有する第1の外層とを備え、前記内装主面は、前記流体輸送層主面の1つに固定され、ここで、
    前記流体輸送層は、少なくとも1つのチャネルを含み、前記少なくとも1つのチャネルと、前記第1の外層の前記内装主面の部分との間で熱伝導流体を受容する通路を形成するよう構成される
    ことを特徴とする熱交換アセンブリ。
  2. 前記柔軟性グラファイトは、圧縮剥離グラファイトシートを備えることを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  3. 前記圧縮剥離グラファイトシートは、樹脂含浸であることを特徴とする請求項2に記載の熱交換アセンブリ。
  4. 柔軟性グラファイトを含む、内装主面及び外装主面を有する第2の外層をさらに備え、前記第2の外層の前記内装主面は、前記第2の外層から対向する前記流体輸送層主面に固定されることを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  5. 前記チャネルは、前記流体輸送層の各主面の間に延長することを特徴とする請求項4に記載の熱交換アセンブリ。
  6. 前記チャネルは、蛇行形状であることを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  7. 前記流体輸送層は、厚みを有し、前記チャネルは、前記厚みの中へ部分的にのみ延長することを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  8. 前記エラストマーは、1又は複数の熱伝導性添加剤を備えることを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  9. 前記流体輸送層は、10PSI装荷下で、少なくとも約3%の圧縮率を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  10. 前記流体輸送層は、10PSI装荷下で、少なくとも約10%の圧縮率を有することを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  11. 前記チャネルは、多数の離間する並行チャネルを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱交換アセンブリ。
  12. それぞれが2つの対向する主面を有し、積層構造で配置される複数の矩形形状バッテリーセルと、熱交換アセンブリとを備え、前記熱交換アセンブリは、
    エラストマー材料を含む、対向する主面を有する流体輸送層と、
    柔軟性グラファイトを含む、内装主面及び外装主面を有する第1の外層とを備え、前記内装主面は、前記流体輸送層主面の1つに固定され、ここで、
    前記流体輸送層は、少なくとも1つのチャネルを含み、前記少なくとも1つのチャネルと、前記第1の外層の前記内装主面の部分との間で熱伝導流体を受容する通路を形成するよう構成され、
    前記熱交換器は、繰り返し蛇行形状で折り畳まれて複数のU字形状部分を形成し、前記複数の矩形形状バッテリーセルは、前記複数のU字形状部分に受容される
    ことを特徴とするバッテリーパックアセンブリ。
  13. 前記柔軟性グラファイト材料は、圧縮剥離グラファイトシートを備えることを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  14. 前記圧縮剥離グラファイトシートは、樹脂含浸であることを特徴とする請求項13に記載の熱交換アセンブリ。
  15. 柔軟性グラファイトを含む、内装主面及び外装主面を有する第2の外層をさらに備え、前記第2の外層の前記内装主面は、前記第2の外層から対向する前記流体輸送層主面に固定される ことを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  16. 前記チャネルは、前記流体輸送層の各主面の間に延長することを特徴とする請求項15に記載の熱交換アセンブリ。
  17. 前記チャネルは、蛇行形状であることを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  18. 前記流体輸送層は、厚みを有し、前記チャネルは、前記厚みの中へ部分的にのみ延長することを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  19. 前記エラストマーは、1又は複数の熱伝導性添加剤を備えることを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  20. 前記流体輸送層は、10PSI装荷下で、少なくとも約3%の圧縮率を有することを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  21. 前記流体輸送層は、10PSI装荷下で、少なくとも約10%の圧縮率を有することを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
  22. 前記チャネルは、多数の離間する並行チャネルを含むことを特徴とする請求項12に記載の熱交換アセンブリ。
JP2014600080U 2011-12-30 2012-12-21 熱交換アセンブリ Active JP3195255U (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161581675P true 2011-12-30 2011-12-30
US61/581,675 2011-12-30
PCT/US2012/071273 WO2013101737A1 (en) 2011-12-30 2012-12-21 Battery heat exchanger

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP3195255U true JP3195255U (ja) 2015-01-15

Family

ID=48695040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014600080U Active JP3195255U (ja) 2011-12-30 2012-12-21 熱交換アセンブリ

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9653763B2 (ja)
JP (1) JP3195255U (ja)
KR (1) KR102006430B1 (ja)
CN (1) CN204128420U (ja)
DE (1) DE212012000223U1 (ja)
WO (1) WO2013101737A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020100597A1 (ja) * 2018-11-15 2020-05-22 株式会社Kelk 温調装置及び温調装置の製造方法

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103828089A (zh) * 2011-09-30 2014-05-28 三洋电机株式会社 电池组
KR101971512B1 (ko) * 2012-05-04 2019-04-23 에스케이이노베이션 주식회사 배터리 모듈 및 그 제조 방법
DE102012217868A1 (de) 2012-09-28 2014-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
DE102012217872A1 (de) * 2012-09-28 2014-04-03 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmeübertrager
DE102012217874A1 (de) 2012-09-28 2014-04-17 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Führung eines Fluids
KR101482837B1 (ko) * 2013-02-08 2015-01-20 주식회사 엘지화학 스텝 유닛셀을 포함하는 단차를 갖는 전극 조립체
US9806381B2 (en) * 2014-01-16 2017-10-31 Ford Global Technologies, Llc Serpentine cooling element for battery assembly
DE102014101358B4 (de) 2014-02-04 2017-03-02 Dr. Schneider Kunststoffwerke Gmbh Verfahren zum Herstellen eines plattenförmigen Wärmetauschers, plattenförmiger Wärmetauscher und Verbund mit plattenförmigen Wärmetauschern
CA2887537A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-16 Southwest Electronic Energy Corporation Tri-layer material for heat spreading in battery pack modules
WO2015196301A1 (en) * 2014-06-27 2015-12-30 Dana Canada Corporation Multi-sided heat exchangers with compliant heat transfer surfaces
DE102014114024A1 (de) * 2014-09-26 2016-03-31 Obrist Technologies Gmbh Wärmetauscher
US10263301B2 (en) 2015-01-09 2019-04-16 Dana Canada Corporation Counter-flow heat exchanger for battery thermal management applications
WO2016168932A1 (en) * 2015-04-21 2016-10-27 Dana Canada Corporation Counter-flow heat exchanger for battery thermal management applications
DE102015118747A1 (de) * 2015-11-02 2017-05-04 Valeo Klimasysteme Gmbh Kühlmodul für eine Batterie, Batterie für ein Fahrzeug und Verfahren zur Herstellung eines Kühlmoduls
FR3046022B1 (fr) * 2015-12-17 2019-06-28 Valeo Siemens Eautomotive France Sas Circuit de refroidissement et dispositif electrique comprenant le circuit de refroidissement
US20170194679A1 (en) * 2015-12-30 2017-07-06 GM Global Technology Operations LLC Composite Heat Exchanger for Batteries and Method of Making Same
MX2018009399A (es) * 2016-02-03 2019-01-10 Modine Mfg Co PLATE HEAT EXCHANGER FOR BATTERY REFRIGERATION AND PLATE ASSEMBLY.
US10903536B2 (en) * 2016-04-25 2021-01-26 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Battery and a battery thermal arrangement
DE102016005136A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-02 Gentherm Gmbh Wärmeübertrager
DE112017002349T5 (de) 2016-05-06 2019-01-24 Dana Canada Corporation Wärmetauscher zur anwendung für thermisches batteriemanagement mit integriertem bypass
CN108072289A (zh) * 2016-11-08 2018-05-25 S&G株式会社 流路一体型热交换板
US20180156548A1 (en) * 2016-12-05 2018-06-07 S&G Co.,Ltd Plate heat exchanger integrated with pipeline
US20180358669A1 (en) * 2017-06-07 2018-12-13 GM Global Technology Operations LLC Battery assembly
GB2565850A (en) * 2017-08-25 2019-02-27 Arrival Ltd A heat transfer panel and a vehicle chassis and vehicle including such a panel
DE102017223215A1 (de) * 2017-12-19 2019-06-19 Volkswagen Aktiengesellschaft Kühlvorrichtung für zumindest eine Batteriezelle, Zellmodul sowie Verfahren zur Herstellung einer Kühlplatte der Kühlvorrichtung
DE102018200847A1 (de) 2018-01-19 2019-07-25 Audi Ag Brennstoffzellensystem mit verbesserten Gasdiffusionsschichten sowie Kraftfahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem
EP3540845A1 (en) * 2018-03-16 2019-09-18 ABB Schweiz AG Battery cell arrangement
WO2020111665A1 (ko) * 2018-11-27 2020-06-04 주식회사 아모그린텍 파우치형 배터리 카트리지 및 이를 포함하는 파우치형 배터리 팩
WO2020121244A1 (en) * 2018-12-14 2020-06-18 3M Innovative Properties Company Electric vehicle battery cold plate assemblies

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB991581A (en) 1962-03-21 1965-05-12 High Temperature Materials Inc Expanded pyrolytic graphite and process for producing the same
JP2976481B2 (ja) 1989-05-10 1999-11-10 松下電器産業株式会社 フィルム状グラファイトの製造方法
JP2828278B2 (ja) * 1989-09-06 1998-11-25 大阪瓦斯株式会社 固体電解質型燃料電池のセル
CN100355145C (zh) * 2002-02-19 2007-12-12 3M创新有限公司 高能电化学电池用的温度控制装置和方法
US7836597B2 (en) * 2002-11-01 2010-11-23 Cooligy Inc. Method of fabricating high surface to volume ratio structures and their integration in microheat exchangers for liquid cooling system
KR20070048212A (ko) * 2004-07-28 2007-05-08 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 열교환기 및 유체 저장소
US20070158050A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Julian Norley Microchannel heat sink manufactured from graphite materials
US20090101306A1 (en) 2007-10-22 2009-04-23 Reis Bradley E Heat Exchanger System
US20100314081A1 (en) * 2009-06-12 2010-12-16 Reis Bradley E High Temperature Graphite Heat Exchanger
US8765282B2 (en) * 2009-12-18 2014-07-01 GM Global Technology Operations LLC Battery assemblies
DE102010002000A1 (de) 2010-02-16 2011-09-08 Sgl Carbon Se Wärmeableiter und elektrischer Energiespeicher

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020100597A1 (ja) * 2018-11-15 2020-05-22 株式会社Kelk 温調装置及び温調装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE212012000223U1 (de) 2014-07-23
CN204128420U (zh) 2015-01-28
WO2013101737A1 (en) 2013-07-04
KR102006430B1 (ko) 2019-10-01
KR20140110977A (ko) 2014-09-17
US20130171493A1 (en) 2013-07-04
US9653763B2 (en) 2017-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170365895A1 (en) Energy storage system with heat pipe thermal management
KR101589996B1 (ko) 액상 냉매 유출에 대한 안전성이 향상된 전지팩
KR101785538B1 (ko) 배터리 모듈
US20170237111A1 (en) Centrally located spacers for electrochemical cells
US20150044523A1 (en) Cooling plate for lithium-ion battery pack
EP2851991B1 (en) Battery module
EP2416439B1 (en) Battery module having excellent heat dissipation ability and battery pack employed with the same
US8323819B2 (en) Battery module of improved cooling efficiency
US10283822B2 (en) Battery module assembly
KR101865995B1 (ko) 배터리 모듈
JP5782113B2 (ja) 新規な構造の冷却部材及びその冷却部材を用いるバッテリーモジュール
US9484592B2 (en) Battery module having structure of improved stability and high cooling efficiency
US8563155B2 (en) Battery module having excellent heat dissipation ability and battery pack employed with the same
KR100937897B1 (ko) 신규한 공냉식 구조의 중대형 전지팩
US8679669B2 (en) Battery module with excellent cooling efficiency and compact structure and middle or large-sized battery pack
JP5490241B2 (ja) 新規の構造を有する放熱部材を含んでいるバッテリーモジュール並びに中型又は大型のバッテリーパック
US9520624B2 (en) Battery module with compact structure and excellent heat radiation characteristics and middle or large-sized battery pack employed with the same
US20170237112A1 (en) Porous spacers for electrochemical cells
US9413043B2 (en) Cooling member of improved assembly efficiency and battery module employed with the same
KR101658594B1 (ko) 이차 전지용 프레임 및 이를 포함하는 배터리 모듈
JP2014130830A (ja) 弾性押圧部材を有するセルカートリッジ、およびセルカートリッジを備えるセルモジュール
TWI342631B (en) Battery pack comprising combined temperature-controlling system
KR101560217B1 (ko) 냉각 효율이 향상된 전지모듈
CA1250015A (en) Active cooling system for electrochemical cells
KR101233318B1 (ko) 전지 모듈

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140815

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 3195255

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R323113

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250