WO2016116400A1 - Hochtemperatur-batterie - Google Patents
Hochtemperatur-batterie Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016116400A1 WO2016116400A1 PCT/EP2016/050891 EP2016050891W WO2016116400A1 WO 2016116400 A1 WO2016116400 A1 WO 2016116400A1 EP 2016050891 W EP2016050891 W EP 2016050891W WO 2016116400 A1 WO2016116400 A1 WO 2016116400A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- receiving space
- module housing
- temperature
- temperature battery
- battery according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/61—Types of temperature control
- H01M10/613—Cooling or keeping cold
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
- H01M10/6567—Liquids
- H01M10/6568—Liquids characterised by flow circuits, e.g. loops, located externally to the cells or cell casings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
- H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
- H01M10/658—Means for temperature control structurally associated with the cells by thermal insulation or shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
- H01M50/233—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions
- H01M50/24—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by physical properties of casings or racks, e.g. dimensions adapted for protecting batteries from their environment, e.g. from corrosion
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
- H01M10/3909—Sodium-sulfur cells
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Definitions
- the invention relates to a high-temperature battery having a battery module, which comprises a module housing and a plurality of battery cells arranged in the module housing.
- a tempering medium serves to dissipate heat from the battery cells.
- High temperature batteries are operated in a temperature range between about 150 ° C and about 450 ° C. At low temperatures ⁇ ren such batteries, which are also referred to as thermo- malbatterien are inactive. Only at the high operating temperatures, an electrolyte or the electrode melt, so that sufficient for the provision of electrical energy transfer of energy between the electrodes is established.
- the battery cells can be formed, for example, of the sodium sulfur accumulator type (NaS accumulator) or as sodium nickel chloride cells (NaNiCl 2 cells). In NaNiCl 2 cells, a fixed Elek ⁇ trolyt based on a ceramic beta-aluminate is installed, for example, which separates the two half-cells of the respective battery cell. This electrolyte becomes significantly conductive only at elevated temperatures above 150 ° C.
- the individual battery cells are usually arranged upright in the module housing and spaced a few millimeters apart so that the battery cells in the module housing are packed comparatively compactly.
- Batteriezel ⁇ len at a constant temperature level as possible to hal ⁇ th.
- the high-temperature battery according to the invention comprises a Bat ⁇ teriemodul comprising at least one module housing and a plurality of attached arrange ⁇ th in the at least one module housing battery cells.
- a tempering medium for removing heat from the battery cells is designed as a tempering liquid.
- the at least one module housing has Wenig ⁇ least a passage for the heat transfer liquid. About the at least one passage, a receiving space for the heat transfer fluid and the at least one module housing are fluidly coupled together.
- the increase in volume of the temperature control liquid thus does not lead to such a pressure increase in the module housing that the battery cells are crushed or otherwise damaged or that the module housing is dented or bursts.
- the battery cells are preferably surrounded on all sides by the temperature control liquid within the module housing, ie bathing in the liquid temperature control medium, the heat can be dissipated particularly well by the battery cells. This avoids accelerated aging and prolongs the life of the high-temperature battery. Therefore, a particularly economical operation of the high-temperature battery can be ensured.
- the battery may comprise a plurality of module housings , in each of which a plurality of battery cells may be electrically connected in series and / or in parallel.
- a respective module housing having modules can then in turn be electrically coupled together.
- the module housings can communicate with a common receiving space or with respective receiving spaces.
- a so-called thermal oil can be used as the tempering liquid, for example in the form of a mineral oil or a synthetic oil, for example a silicone oil.
- thermal oils results in a heating of 25 ° C to 300 ° C an increase in volume of about one third of the cold volume of the thermal oil.
- the temperature control liquid in the expansion tank is exposed to the ambient air.
- the contact with oxygen in turn has a negative effect on the life of many tempering liquids (for example commercially available thermal oils). This aging effect increases exponentially with the increase of the temperature of the tempering liquid at the contact surface to the oxygen (for example, from the ambient air).
- the thermal oil When comes as bath a thermal oil used, so this makes cooling of the expansion tank erforder ⁇ Lich. Otherwise, the thermal oil would react above about 200 ° C with the atmospheric oxygen. In particular, it may then lead to a coking of the thermal oil, which impairs the functionality of the thermal oil. For a stationary operated high-temperature battery, the cooling of the expansion tank can still be realized comparatively easily and is thus practicable.
- such a compact high-temperature battery with a closed receiving space is characterized by a particularly simple assembly, which simplifies the replacement of the high-temperature battery for repair or service purposes.
- the receiving space can be provided for example by a diaphragm bellows.
- a diaphragm bellows as an expansion vessel or expansion element provides an additional volume even at low overpressures of the temperature control fluid by expansion and thus prevents the battery cells from being damaged.
- the module housing breathes during heating and cool down ⁇ lung without relevant pressures arise in the interior of Modulge ⁇ housing. This makes it particularly easy to avoid mechanical damage to the battery cells.
- the membrane bellows is such to the module housing at ⁇ arranged that the force of gravity an introduction of the recording ⁇ space from a first state having a first volume to a second state with a second, smaller volume supported.
- the diaphragm bellows can be arranged for this purpose, for example, with respect to the direction of gravity at an upper side of the module housing. Then gravity acts on a top wall of the diaphragm bellows and supports a contraction of the diaphragm bellows when cooling the
- the high temperature ⁇ temperature battery comprises at least one spring element, ⁇ with which a reduction in the volume of the receiving space can be effected. Accordingly then Volumenveries ⁇ tion of the receiving space against the force of at least one spring element takes place when the tempering it warms ⁇ . On cooling the tempering liquid, on the other hand, the at least one spring element assists in reducing the volume of the receiving space. This makes the high-temperature battery particularly reliable.
- the receiving space may be provided by a strain cell.
- a strain cell membrane-like walls may be connected to each other at the periphery, which limit the receiving space.
- a Dehnzelle can be particularly easily provide a closed to the environment of the module housing receiving space with a variable volume.
- the Aufnah ⁇ meraum limiting walls are arranged within a chamber, which is arranged on the module housing. So one ingested by the board and the module housing volume remains unchanged even as the volume occupied by the Temperierthe ⁇ ness changes.
- the chamber and the module housing are surrounded by a Iso ⁇ liermaterial. This will ensure that the necessary for the operation of the high-temperature battery temperature be ⁇ Sonders can be easily maintained.
- a plurality of the chambers and a plurality of module housings of the high-temperature battery may be surrounded by an insulating material.
- an insulating material As a further advantage, it has been shown, if at least one wall of the receiving space is flexible. This can for example be accomplished by the wall is made of a thin-walled metal, the profiling allows a change in volume of the receiving space. Additionally or alternatively, at least one wall of the receiving space may be formed of an elastic material to provide the variable volume.
- At least one wall of the receiving space of a steel and / or is formed from an aluminum al ⁇ yaw is particularly simple in meeting the requirements for resistance to the operating temperatures of the high-temperature battery.
- the metallic walls of the receiving space are up to temperatures of about 450 ° C resistant.
- metals such as, in particular, steel and / or aluminum have a sufficient resistance to thermal oil as a tempering liquid. Also, therefore, the use of these materials is preferred for providing the at least one wall of the receiving space.
- Tempering liquid of about 200 mbar has a maximum size. This ensures that the receiving space already at a particularly low increase in the pressure of the Tempering liquid increases its volume. Furthermore, this pressure is well below the pressure for which battery cells of high temperature batteries are usually designed.
- the cell housings of the battery cells of a Nat ⁇ rium-nickel chloride battery for example, consist of thin-walled sheets with a wall thickness of 0.3 millimeters.
- Such battery cells are designed so that they can withstand a pressure of up to about 500 mbar.
- the receiving space preferably ensures that the pressure exerted by the bath liquid on the battery cells overpressure is less than 500 mbar.
- the figure shows schematically a high-temperature Bat ⁇ terie with a module housing, which encloses a plurality of battery cells, wherein in a chamber adjacent to the module housing a receiving space for a thermal oil is provided, which has a variable volume.
- a high-temperature battery 1 shown in the figure comprises a battery module 2 with a module housing 3 and with a A plurality of battery cells 4, which are arranged in the module housing 3.
- the high-temperature battery 1 can at ⁇ play battery cells 4 of the type sodium nickel chloride (NaNiCl 2) have or sodium-sulfur (NaS).
- Such battery cells 4 are operated in a temperature range between 150 ° C and 450 ° C.
- the individual battery cells 4 have a respective cell housing made of thin-walled sheet metal and are arranged standing upright within the module housing 3 in the present case.
- a tempering preferably in the form of a thermal oil 5.
- a bottom plate 6 a first side wall 7, a second side wall 8 and an upper wall 9 are shown.
- a receiving space 11 for the thermal oil 5 is ready ⁇ at the high temperature battery 1 as by a diaphragm bellows 10 posed.
- the receiving space 11, which is formed in the interior of the diaphragm bellows 10, is fluidically coupled to the interior of the module housing 3 via a passage 12. Accordingly may occur from the Modulge ⁇ housing 3 into the receiving space 11 through the passage 12 thermal oil.
- the membrane bellows 10 or such an expansion body or such expansion vessel provides a suffi ⁇ accordingly large receiving space 11 is ready to receive the oil volume, which sets upon heating the thermal oil 5 to the maximum operating temperature of the battery cell. 4
- the cell housing of the battery cells 4 may consist of thin-walled sheets which withstand a pressure of up to about 500 mbar. Accordingly, the diaphragm bellows 10 or such an expansion body of thin-walled metal such as steel or aluminum is preferably designed so that it reaches its maximum extent in the range of about 200 mbar.
- the Ausbil ⁇ dung of the membrane bellows 10 made of metal such as steel or an aluminum ⁇ miniumlegtechnik also provides resistance of the membrane bellows 10 opposite the temperature control medium, in the present case therefore the thermal oil 5, and to temperatures of preferably up to about 450 ° C.
- the membrane bellows 10 Since the membrane bellows 10 is formed hermetically closed towards an environment of the module housing 3, contact of the thermal oil 5 with atmospheric oxygen is prevented. Accordingly, a degradation of the thermal oil 5 is slowed down.
- the width ⁇ ren 5 need not be cooled to less than 200 ° C in order to avoid coking of thermal oil 5 as an open expansion tank, the thermal oil.
- the membrane bellows hermetically closed down to the passage 12 towards the module housing 3 has no further oil connections to the outside. This increases the safety against oil leakage.
- the passage 12 is shown herein formed in the upper wall 9 of the Mo ⁇ dulgephinuses. 3 Accordingly, the
- Membranbalg 10 arranged on the upper side of the module housing 3. Accordingly, the force acting on an upper wall 14 of the diaphragm bellows 10 gravity supports the contraction of the diaphragm bellows 10 during cooling of the thermal oil 5.
- Faltenbal ⁇ ge 26 of the diaphragm bellows 10, which adjoin the upper wall 14 of the diaphragm bellows 10, are flexible and he - Possible so the increase in volume of the diaphragm bellows 10th
- the membrane bellows 10 is arranged within a chamber 15 which adjoins the module housing 3.
- compression springs 17 are arranged in the present case, which can be provided if the diaphragm bellows 10 does not reform sufficiently by itself when cooling the thermal oil 5.
- the compression springs 17 are namely bronze ⁇ det, to bring about a reduction in the volume of the receiving space 11.
- Double arrows 18 illustrate enlarging or reducing the volume of the receiving space 11, when the upper wall 14 of the membrane bellows 10 for obe ⁇ ren wall 16 of the chamber 15, 15 moved towards or from the top wall 16 of the chamber away.
- the receiving space 11 for the thermal oil 5 may be provided by a stretching cell 19.
- the receiving space 11 of the expansion cell 19 is in this case at least one, against the background of a lighter initial
- the thermal oil can flow or screwing in 5 via the through ⁇ lässe 20, 21 in the receiving space 11 of the expansion bellows 19 to flow during cooling of the thermal oil 5 from the receiving space 11 of the expansion bellows 19 during heating of the thermal oil.
- the flow of the thermal oil 5 through the passages 20, 21 into the receiving space 11 into or out of the receiving space 11 out is illustrated in the figure by further double arrows ⁇ veran.
- the expansion cell 19 contains a ge ⁇ know amount of thermal oil 5 from the beginning, but it is not bulged before the inflow of further thermal oil 5.
- the expansion bellows 19 is taken present m a chamber 24 on ⁇ , which is arranged on the module housing. 3 Remains independent of the volume, which is a ⁇ takes the thermal oil 5, the constant of the chambers 15, 24 and the module housing 3, a volume taken.
- Em insulating material 25 which encloses the module housing 3 and the chambers 15, 24, is only partially shown in the figure. In the high-temperature battery 1, however, the insulating material 25 encloses both the module housing 3 and the chamber 15, 24 adjacent to the module housing 4.
- a module housing 3 with two adjacent to the Modulge ⁇ housing 3 chambers 15, 24 is shown. In alternative embodiments, however, only one chamber 15, 24 may be provided, in which, for example, the membrane bellows 10 or the expansion cell 19 may be located.
- the battery 1 may also include a plurality of module housings 3 which may communicate with one or more of the receiving spaces 11.
- the insulating material 25 surrounds then be ⁇ vorzugt the majority of the module housing 3 and the at least one chamber 15, in which at least one expansion tank or expansion member provides at least a receiving space 11 the 24th
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Hochtemperatur-Batterie (1) mit einem Batteriemodul (2), welches wenigstens ein Modulgehäuse (3) und eine Mehrzahl von in dem Modulgehäuse (3) angeordneten Batteriezellen (4) umfasst. Ein Temperiermedium, welches dem Abführen von Wärme von den Batteriezellen (4) dient, ist als Temperierflüssigkeit (5) ausgebildet. Das Modulgehäuse (3) weist wenigstens einen Durchlass (12, 20, 21) für die Temperierflüssigkeit (5) auf, über welchen ein Aufnahmeraum (11) für die Temperierflüssigkeit (5) und das wenigstens eine Modulgehäuse (3) fluidisch miteinander gekoppelt sind.
Description
Beschreibung
Hochtemperatur-Batterie Die Erfindung betrifft eine Hochtemperatur-Batterie mit einem Batteriemodul, welches ein Modulgehäuse und eine Mehrzahl von in dem Modulgehäuse angeordneten Batteriezellen umfasst. Ein Temperiermedium dient dem Abführen von Wärme von den Batteriezellen .
Hochtemperatur-Batterien werden in einem Temperaturbereich zwischen etwa 150 °C und etwa 450 °C betrieben. Bei niedrige¬ ren Temperaturen sind solche Batterien, welche auch als Ther- malbatterien bezeichnet werden, inaktiv. Erst bei den hohen Betriebstemperaturen schmelzen ein Elektrolyt oder die Elektrode, sodass eine für die Bereitstellung elektrischer Energie ausreichende Energieübertragung zwischen den Elektroden zustande kommt. Die Batteriezellen können beispielsweise vom Typ des Natrium-Schwefel-Akkumulators (NaS-Akkumulator) oder als Natrium-Nickelchlorid-Zellen (NaNiCl2-Zellen) ausgebildet sein. Bei NaNiCl2 Zellen ist beispielsweise ein fester Elek¬ trolyt auf Basis eines keramischen Beta-Aluminats verbaut, welcher die beiden Halbzellen der jeweiligen Batteriezelle trennt. Dieser Elektrolyt wird erst bei erhöhten Temperaturen über 150°C signifikant leitfähig.
Die einzelnen Batteriezellen sind üblicherweise in dem Modulgehäuse aufrecht stehend und mit wenigen Millimetern Abstand voneinander angeordnet, sodass die Batteriezellen in dem Mo- dulgehäuse vergleichsweise kompakt gepackt sind. Im Ladebe¬ trieb und Entladebetrieb ist es vorteilhaft, die Batteriezel¬ len auf einem möglichst konstanten Temperaturniveau zu hal¬ ten. Gerade der keramische Elektrolyt, aber auch die übli¬ cherweise verwendeten TCB-Dichtungen (TCB = thermal glass bonding, thermische Verklebung mittels Glas) am Übergang der Beta-Aluminat-Keramik zum Metall reagieren empfindlich auf Stress aufgrund sowohl thermischer, als auch mechanischer Spannung. Starke thermische Wechselbelastungen der Batterie-
zellen oder dynamische Temperaturunterschiede entlang der Batteriezellen beispielsweise während des Lade- beziehungs¬ weise Entladeprozesses führen dadurch zu einer beschleunigten Alterung derselben und verringern daher die Lebensdauer der Hochtemperatur-Batterie.
Im Betrieb der Batterie (Laden / Entladen) kommt es zu einer permanenten Wärmefreisetzung infolge irreversibler Verluste, beispielsweise aufgrund innerer Widerstände, die sowohl che¬ misch durch Ionen-Diffusion, als auch elektrisch bedingt sein können. Parallel dazu kommt es während des Lade- und des Entladevorganges durch die zugrunde liegenden
Reaktionsenthalpien der chemischen Speicherreaktion zu einer überlagerten reversiblen Freisetzung beziehungsweise Bildung von Reaktionswärme. Dieser Effekt ist aber bei höheren spezi¬ fischen Lade- und Entladeraten geringer als die Wärmefreiset¬ zung durch irreversible Verluste. Der Batterie muss also üb¬ licherweise im aktiven Betrieb permanent Energie entzogen werden, um eine Überhitzung zu vermeiden. Dies kann durch eine „aktive Kühlung" durch Konvektion oder, falls ausreichend, durch passive Wärmeableitung in die Umgebung erfolgen. Im Stillstand beziehungsweise bei sehr geringen Lade- und
Entladeraten gilt es dagegen thermische Verluste an die Umge¬ bung aufgrund einer in der Wirkung immer begrenzten thermischen Isolierung auszugleichen.
Aus dem Stand der Technik ist es hierbei bekannt, als Tempe¬ riermedium zur aktiven Kühlung Luft oder inerte Gase einzusetzen. Entsprechend besitzt eine solche Hochtemperatur- Batterie eine Luftkühlung. Eine Luftkühlung ist allerdings aufgrund der geringen Wärmekapazität und Dichte von Gasen (typischerweise um den Faktor 1000 geringer als die von Flüs¬ sigkeiten) vergleichsweise ineffizient, wenn es darum geht, im Betrieb der Hochtemperatur-Batterie Wärme von den Batte- riezellen abzuführen. Gleiches gilt, wenn es darum geht, diese in einem homogenen Temperaturzustand zu halten und (je nach Lastprofil der Batterie) eine unregelmäßig auftretende Wärmefreisetzung zu puffern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Hochtemperatur-Batterie der eingangs genannten Art zu schaf¬ fen .
Diese Aufgabe wird durch eine Hochtemperatur-Batterie mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausge¬ staltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Hochtemperatur-Batterie umfasst ein Bat¬ teriemodul, welches wenigstens ein Modulgehäuse und eine Mehrzahl von in dem wenigstens einen Modulgehäuse angeordne¬ ten Batteriezellen umfasst. Ein Temperiermedium zum Abführen von Wärme von den Batteriezellen ist als Temperierflüssigkeit ausgebildet. Das wenigstens eine Modulgehäuse weist wenigs¬ tens einen Durchlass für die Temperierflüssigkeit auf. Über den wenigstens einen Durchlass sind ein Aufnahmeraum für die Temperierflüssigkeit und das wenigstens eine Modulgehäuse fluidisch miteinander gekoppelt.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch Einsatz einer Temperierflüssigkeit als Temperiermedium besonders effizient Wärme von den Batteriezellen während des Ladebetriebs oder Entladebetriebs derselben abgeführt werden kann. Ein Volumen von möglichen Temperierflüssigkeiten, welche in dem Betriebstemperaturbereich der Hochtemperatur-Batterie in flüssiger Phase vorliegen, nimmt jedoch bei Erwärmung zu. Dem wird durch das Vorsehen des zusätzlichen Aufnahmeraums für die Temperierflüssigkeit Rechnung getragen.
Die Volumenzunahme der Temperierflüssigkeit führt also nicht zu einem derartigen Druckanstieg im Modulgehäuse, dass die Batteriezellen zerquetscht oder sonst wie beschädigt werden oder dass das Modulgehäuse verbeult wird oder aufplatzt.
Vielmehr kann die bei Erwärmung sich ausdehnende Temperierflüssigkeit über den wenigstens einen Durchlass in den Auf¬ nahmeraum ausweichen. Obwohl Flüssigkeiten nahezu inkompres-
sibel sind, kann sich daher kein die Batteriezellen schädigender Überdruck im Modulgehäuse aufbauen. Somit ist eine verbesserte Hochtemperatur-Batterie geschaffen.
Da innerhalb des Modulgehäuses die Batteriezellen bevorzugt allseitig von der Temperierflüssigkeit umgeben sind, also in dem flüssigen Temperiermedium baden, lässt sich die Wärme besonders gut von den Batteriezellen abführen. So wird eine beschleunigte Alterung derselben vermieden und die Lebensdauer der Hochtemperatur-Batterie verlängert. Daher lässt sich auch ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der Hochtemperatur- Batterie sicherstellen.
Die Batterie kann insbesondere eine Mehrzahl von Modulgehäu¬ sen umfassen, in welchen jeweils eine Mehrzahl von Batteriezellen elektrisch in Reihe und/oder parallel geschaltet sein können. Ein jeweiliges Modulgehäuse aufweisende Module können dann wiederum elektrisch miteinander gekoppelt sein. Die Modulgehäuse können mit einem gemeinsamen Aufnahmeraum kommunizieren oder mit jeweiligen Aufnahmeräumen.
Als Temperierflüssigkeit kann insbesondere ein sogenanntes Thermoöl zum Einsatz kommen, etwa in Form eines Mineralöls oder eines Synthetiköls wie beispielsweise eines Silikonöls. Bei derartigen, handelsüblichen Thermoölen ergibt sich bei einer Erwärmung von 25 °C auf 300 °C eine Volumenzunahme von etwa einem Drittel des Kaltvolumens des Thermoöls. Durch das Vorsehen des fluidisch mit dem Modulgehäuse gekoppelten Aufnahmeraums führt selbst eine solche Volumenzunahme des Ther¬ moöls nicht zum Auftreten eines die Batteriezellen schädigenden Überdrucks innerhalb des Modulgehäuses beziehungsweise eines ungewollten Austretens von Thermoöl aus dem Modulgehäu¬ se .
Prinzipiell ist es möglich, das bei der Erwärmung der Tempe¬ rierflüssigkeit aufzunehmende Zusatzvolumen auszugleichen, indem über eine Rohrleitung oder dergleichen das bei der Erwärmung entstehende überschüssige Flüssigkeitsvolumen in
einen Ausgleichsbehälter geleitet wird, welcher gegenüber der Umgebung des Modulgehäuses offen ist. Durch Vorsehen eines solchen Ausgleichsbehälters, welcher gegenüber der Umgebungs¬ luft offen ist, ist erreichbar, dass der Druck in dem Modul- gehäuse nicht über den Umgebungsdruck steigt. Eine derartige Hochtemperatur-Batterie ist somit druckfrei.
Bei einem solchen offenen System ist jedoch die Temperierflüssigkeit im Ausgleichsbehälter der Umgebungsluft ausge- setzt. Der Kontakt mit Sauerstoff wirkt sich wiederum negativ auf die Lebensdauer vieler Temperierflüssigkeiten (beispielsweise handelsüblicher Thermoöle) aus. Dieser Alterungseffekt steigt exponentiell an mit der Zunahme der Temperatur der Temperierflüssigkeit an der Kontaktfläche zum Sauerstoff (beispielsweise aus der Umgebungsluft) .
Wenn als Temperierflüssigkeit ein Thermoöl zum Einsatz kommt, so macht dies ein Kühlen des Ausgleichsbehälters erforder¬ lich. Andernfalls würde nämlich das Thermoöl oberhalb von et- wa 200 °C mit dem Luftsauerstoff reagieren. Insbesondere kann es dann zu einem Verkoken des Thermoöls kommen, welches die Funktionstüchtigkeit des Thermoöls beeinträchtigt. Für eine stationär betriebene Hochtemperatur-Batterie lässt sich das Kühlen des Ausgleichsbehälters noch vergleichsweise einfach realisieren und ist somit praktikabel.
Insbesondere, wenn die Hochtemperatur-Batterie jedoch für mo¬ bile Anwendungen zum Einsatz kommen soll, gewinnt unter anderem die Kompaktheit der Hochtemperatur-Batterie an Bedeutung. Gleichzeitig ist ein Schwappen des Flüssigkeitsspiegels, ins¬ besondere Thermoölspiegels , unter anderem aus Sicherheits¬ gründen möglichst zu vermeiden. Ein solches Schwappen kann bei einer mobilen Anwendung der Batterie durch die Bewegung verursacht sein und damit eine mögliche Emission der Tempe- rierflüssigkeit zur Folge haben. Ein Überschwappen der Tempe¬ rierflüssigkeit kann aber auch durch eine simple ungewollte Verlagerung des Schwerpunktes des Ausgleichsbehälters bewirkt sein .
Ein hermetisch geschlossener Betrieb der Batterie ist also zu bevorzugen . In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist daher der Aufnahmeraum zu einer Umgebung des Modulgehäuses hin geschlossen und weist ein veränderbares Volumen auf. In einem solchen, zur Umgebung des Modulgehäuses hin hermetisch geschlossenen Aufnahmeraum ist ein Kontakt der Temperier- flüssigkeit mit Umgebungsluft unterbunden. Bei einem solchen (abgesehen von dem wenigstens einen Durchlass zu dem Modulge¬ häuse) hermetisch geschlossenen Aufnahmeraum braucht keine aufwändige Kühlung vorgesehen zu werden, wie sie das Vorsehen eines zur Umgebung hin offenen Ausgleichsbehälters erforder- lieh macht. Daher ist durch die Hochtemperatur-Batterie mit dem geschlossenen Aufnahmeraum, welcher einen Kontakt der Temperierflüssigkeit mit der Umgebungsluft unterbindet, eine besonders große Kompaktheit erreichbar.
Des Weiteren brauchen keine Anschlüsse für die Temperierflüssigkeit nach außen vorgesehen zu werden. Vielmehr ist lediglich eine fluidische Kopplung des Aufnahmeraums mit dem Modulgehäuse über den wenigstens einen Durchlass ausreichend, um ein Eintreten der Temperierflüssigkeit in den Aufnahmeraum zu ermöglichen. Eine solche Hochtemperatur-Batterie bietet eine erhöhte Sicherheit gegen einen Austritt von Temperier¬ flüssigkeit. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei der Temperierflüssigkeit um ein Thermoöl handelt, da so eine Kontamination der Umgebung mit dem Thermoöl besonders weitgehend vermeidbar ist.
Zudem zeichnet sich eine solche kompakte Hochtemperatur- Batterie mit geschlossenem Aufnahmeraum durch eine besonders einfache Montage aus, welche den Austausch der Hochtempera- tur-Batterie etwa zu Reparaturzwecken oder Servicezwecken vereinfacht .
Des Weiteren entfallen mit dem Kühlen eines offenen Ausgleichsbehälters einhergehende Standby-Verluste . Es muss näm¬ lich keine Kühlleistung aufgebracht werden, um wie bei einem offenen System die Temperierflüssigkeit in einem Ausgleichs- behälter deutlich unter 200 °C zu halten.
Durch den hermetisch geschlossenen Betrieb der Hochtemperatur-Batterie wird also die Temperierflüssigkeit von der Umge¬ bung abgeschlossen und somit ein Zutritt von Luftsauerstoff zur Temperierflüssigkeit vermieden. Dies vermindert eine durch Luftsauerstoff bedingte Degradation der Temperierflüssigkeit im Betrieb. So lässt sich eine besonders lange Lebensdauer der Temperierflüssigkeit erreichen. Dies gilt insbesondere dann, wenn als die Temperierflüssig¬ keit ein Thermoöl eingesetzt wird. Insbesondere beim Betrieb der Hochtemperatur-Batterie bei Temperaturen nahe der Be¬ triebsgrenze der Hochtemperatur-Batterie lässt sich etwa die Dauer der Einsatzfähigkeit eines Thermoöls um 50 % bis 100 % erhöhen, wenn ein Zutritt von Luftsauerstoff zu dem Thermoöl unterbunden wird.
Der Aufnahmeraum kann beispielsweise durch einen Membranbalg bereitgestellt sein. Ein solcher Membranbalg als Ausdehnungs- gefäß oder Dehnkörper stellt bereits bei geringen Überdrücken der Temperierflüssigkeit durch Ausdehnung ein Zusatzvolumen bereit und verhindert so, dass die Batteriezellen beschädigt werden. Durch die Anbindung eines Membranbalgs an das mit der Temperierflüssigkeit, insbesondere dem Thermoöl, gefüllte Mo- dulgehäuse atmet das Modulgehäuse bei Erwärmung und Abküh¬ lung, ohne dass relevante Überdrücke im Inneren des Modulge¬ häuses entstehen. So lässt sich eine mechanische Schädigung der Batteriezellen besonders einfach vermeiden. Bevorzugt ist der Membranbalg derart an dem Modulgehäuse an¬ geordnet, dass die Schwerkraft ein Verbringen des Aufnahme¬ raums aus einem ersten Zustand mit einem ersten Volumen in einen zweiten Zustand mit einem zweiten, geringeren Volumen
unterstützt. Der Membranbalg kann hierfür beispielsweise in Bezug auf die Richtung der Schwerkraft an einer Oberseite des Modulgehäuses angeordnet sein. Dann wirkt die Schwerkraft auf eine oberseitige Wand des Membranbalgs und unterstützt ein Sich-Zusammenziehen des Membranbalgs beim Abkühlen der
Temperierflüssigkeit. So lässt sich besonders einfach der Aufnahmeraum mit dem veränderbaren Volumen bereitstellen.
Als weiterhin vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Hoch¬ temperatur-Batterie wenigstens ein Federelement umfasst, mit¬ tels welchem ein Verringern des Volumens des Aufnahmeraums bewirkbar ist. Entsprechend findet dann eine Volumenvergröße¬ rung des Aufnahmeraums gegen die Kraft des wenigstens einen Federelements statt, wenn sich die Temperierflüssigkeit er¬ wärmt. Beim Abkühlen der Temperierflüssigkeit unterstützt hingegen das wenigstens eine Federelement das Verringern des Volumens des Aufnahmeraums . Dies macht die Hochtemperatur- Batterie besonders betriebssicher.
Zusätzlich oder alternativ kann der Aufnahmeraum durch eine Dehnzelle bereitgestellt sein. Bei einer solchen Dehnzelle können membranartige Wände am Umfang miteinander verbunden sein, welche den Aufnahmeraum begrenzen. Auch durch eine solche Dehnzelle lässt sich besonders einfach ein zur Umgebung des Modulgehäuses hin geschlossener Aufnahmeraum mit einem veränderbaren Volumen bereitstellen.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn den Aufnah¬ meraum begrenzende Wände innerhalb einer Kammer angeordnet sind, welche an dem Modulgehäuse angeordnet ist. So bleibt ein von der Kammer und dem Modulgehäuse eingenommenes Volumen unverändert, selbst wenn sich das von der Temperierflüssig¬ keit eingenommene Volumen ändert. Dies vereinfacht die Hand¬ habbarkeit der Hochtemperatur-Batterie und insbesondere die Möglichkeit, die Hochtemperatur-Batterie an einer gewünschten Stelle einer Anlage, eines Fahrzeugs oder dergleichen einzu¬ bauen .
Bevorzugt sind die Kammer und das Modulgehäuse von einem Iso¬ liermaterial umgeben. So wird dafür gesorgt, dass die für den Betrieb der Hochtemperatur-Batterie notwendige Temperatur be¬ sonders leicht aufrechterhalten werden kann.
Es kann auch eine Mehrzahl der Kammern und eine Mehrzahl von Modulgehäusen der Hochtemperatur-Batterie von einem Isoliermaterial umgeben sein. Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn wenigstens eine Wand des Aufnahmeraums flexibel ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise bewerkstelligt werden, indem die Wand aus einem dünnwandigen Metall gefertigt ist, dessen Profilierung eine Volumenveränderung des Aufnahmeraums zulässt. Zusätzlich oder alternativ kann wenigstens eine Wand des Aufnahmeraums aus einem elastischen Material gebildet sein, um das veränderbare Volumen bereitzustellen.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn wenigstens eine Wand des Aufnahmeraums aus einem Stahl und/oder aus einer Aluminiumle¬ gierung gebildet ist. Ein solches Material erfüllt nämlich besonders einfach die Anforderungen im Hinblick auf eine Beständigkeit gegenüber den Betriebstemperaturen der Hochtemperatur-Batterie. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die metallischen Wände des Aufnahmeraums bis zu Temperaturen von etwa 450 °C beständig sind.
Des Weiteren weisen Metalle wie insbesondere Stahl und/oder Aluminium eine ausreichende Beständigkeit gegenüber Thermoöl als Temperierflüssigkeit auf. Auch daher ist der Einsatz die¬ ser Werkstoffe zum Bereitstellen der wenigstens einen Wand des Aufnahmeraums bevorzugt.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn das Vo- lumen des Aufnahmeraums bei einer Zunahme des Drucks der
Temperierflüssigkeit von etwa 200 mbar eine maximale Größe aufweist. Dadurch ist sichergestellt, dass der Aufnahmeraum bereits bei einer besonders geringen Zunahme des Drucks der
Temperierflüssigkeit sein Volumen vergrößert. Des Weiteren liegt dieser Druck deutlich unterhalb des Drucks, für welchen Batteriezellen von Hochtemperatur-Batterien üblicherweise ausgelegt sind.
Die Zellgehäuse der Batteriezellen beispielsweise einer Nat¬ rium-Nickelchlorid-Batterie bestehen nämlich beispielsweise aus dünnwandigen Blechen mit einer Wandstärke von 0,3 Millimetern. Derartige Batteriezellen sind so ausgelegt, dass sie einem Druck von bis zu etwa 500 mbar standhalten. Entsprechend sorgt der Aufnahmeraum bevorzugt dafür, dass der von der Temperierflüssigkeit auf die Batteriezellen ausgeübte Überdruck weniger als 500 mbar beträgt. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbe¬ schreibung genannten und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombi- nationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in der Figur nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.
Hierbei zeigt die Figur schematisch eine Hochtemperatur-Bat¬ terie mit einem Modulgehäuse, welches mehrere Batteriezellen umschließt, wobei in einer an das Modulgehäuse angrenzenden Kammer ein Aufnahmeraum für ein Thermoöl bereitgestellt ist, welcher ein veränderbares Volumen aufweist.
Eine in der Figur gezeigte Hochtemperatur-Batterie 1 umfasst ein Batteriemodul 2 mit einem Modulgehäuse 3 und mit einer
Mehrzahl von Batteriezellen 4, welche in dem Modulgehäuse 3 angeordnet sind. Die Hochtemperatur-Batterie 1 kann bei¬ spielsweise Batteriezellen 4 vom Typ Natrium-Nickelchlorid (NaNiCl2) oder Natrium-Schwefel (NaS) aufweisen. Derartige Batteriezellen 4 werden in einem Temperaturbereich zwischen 150 °C und 450 °C betrieben.
Die einzelnen Batteriezellen 4 weisen ein jeweiliges Zellgehäuse aus dünnwandigem Blech auf und sind innerhalb des Mo- dulgehäuses 3 vorliegend aufrecht stehend angeordnet. In Zwi¬ schenräumen zwischen den Batteriezellen 4 sowie zwischen den Batteriezellen 4 und Wänden des Modulgehäuses 3 befindet sich eine Temperierflüssigkeit, bevorzugt in Form eines Thermoöls 5. Von den Wänden des Modulgehäuses 3, welches die Batterie- zellen 4 der Hochtemperatur-Batterie 1 allseitig umschließt, sind vorliegend eine Bodenplatte 6, eine erste Seitenwand 7, eine zweite Seitenwand 8 und eine obere Wand 9 gezeigt.
Bei Erwärmung stellt sich bei dem Thermoöl 5 eine Volumenzu- nähme ein. Diese kann bei einer Erwärmung von 25 °C auf
300 °C etwa ein Drittel des Volumens betragen, welches das Thermoöl 5 bei 25 °C einnimmt. Um für dieses zusätzliche Vo¬ lumen des Thermoöls 5 Platz zu schaffen, ohne dass ein auf die Zellgehäuse der Batteriezellen 4 ausgeübter Druck zu groß wird, ist bei der Hochtemperatur-Batterie 1 etwa durch einen Membranbalg 10 ein Aufnahmeraum 11 für das Thermoöl 5 bereit¬ gestellt. Der Aufnahmeraum 11, welcher im Inneren des Membranbalgs 10 ausgebildet ist, ist über einen Durchlass 12 mit dem Inneren des Modulgehäuses 3 fluidisch gekoppelt. Entspre- chend kann durch den Durchlass 12 Thermoöl 5 aus dem Modulge¬ häuse 3 in den Aufnahmeraum 11 eintreten.
Dadurch, dass sich ein Volumen des Membranbalgs 10 vergrößern und verkleinern kann, der Membranbalg 10 also ein veränderba- res Volumen aufweist, kann dem Umstand Rechnung getragen werden, dass das Thermoöl 5 bei Erwärmung und Abkühlung jeweils ein unterschiedliches Volumen einnimmt. Ein Einströmen von Thermoöl 5 in den Membranbalg 10 bei der Erwärmung bezie-
hungsweise aus dem Membranbalg 10 in das Modulgehäuse 3 beim Abkühlen des Thermoöls 5 ist in der Figur durch einen Doppelpfeil 13 veranschaulicht.
Der Membranbalg 10 oder ein derartiger Dehnkörper beziehungsweise ein derartiges Ausdehnungsgefäß stellt einen ausrei¬ chend großen Aufnahmeraum 11 bereit, um das Ölvolumen aufzunehmen, welches sich bei Erwärmung des Thermoöls 5 auf die maximale Betriebstemperatur der Batteriezellen 4 einstellt.
Zudem wird ein Zusatzvolumen bereits bei geringen Überdrücken des Thermoöls 5 bereitgestellt. Dies verhindert, dass die Batteriezellen 4 aufgrund der Volumenzunahme des Thermoöls 5 beschädigt werden.
Die Zellgehäuse der Batteriezellen 4 können aus dünnwandigen Blechen bestehen, welche einem Druck von bis zu etwa 500 mbar standhalten. Entsprechend ist der Membranbalg 10 oder ein derartiger Dehnkörper aus dünnwandigem Metall wie etwa Stahl oder Aluminium bevorzugt so ausgelegt, dass er im Bereich von etwa 200 mbar seine maximale Ausdehnung erreicht. Die Ausbil¬ dung des Membranbalgs 10 aus Metall wie Stahl oder einer Alu¬ miniumlegierung sorgt auch für eine Beständigkeit des Membranbalgs 10 gegenüber dem Temperiermedium, vorliegend also dem Thermoöl 5, und gegenüber Temperaturen von bevorzugt bis etwa 450 °C.
Da der Membranbalg 10 zu einer Umgebung des Modulgehäuses 3 hin hermetisch geschlossen ausgebildet ist, ist ein Kontakt des Thermoöls 5 mit Luftsauerstoff unterbunden. Entsprechend ist eine Degradation des Thermoöls 5 verlangsamt. Des Weite¬ ren braucht nicht wie bei einem offenen Ausgleichsbehälter das Thermoöl 5 auf weniger als 200 °C gekühlt zu werden, um ein Verkoken des Thermoöls 5 zu vermeiden. Darüber hinaus weist der bis auf den Durchlass 12 zum Modulgehäuse 3 hin hermetisch geschlossene Membranbalg 10 keine weiteren Ölan- schlüsse nach außen auf. Dies erhöht die Sicherheit gegenüber einem Ölaustritt.
Der Durchlass 12 ist vorliegend in der oberen Wand 9 des Mo¬ dulgehäuses 3 ausgebildet gezeigt. Entsprechend ist der
Membranbalg 10 oberseitig an dem Modulgehäuse 3 angeordnet. Dementsprechend unterstützt die auf eine obere Wand 14 des Membranbalgs 10 wirkende Schwerkraft das Sich-Zusammenziehen des Membranbalgs 10 beim Abkühlen des Thermoöls 5. Faltenbäl¬ ge 26 des Membranbalgs 10, welche an die obere Wand 14 des Membranbalgs 10 angrenzen, sind flexibel ausgebildet und er- möglichen so die Volumenvergrößerung des Membranbalgs 10.
Vorliegend ist der Membranbalg 10 innerhalb einer Kammer 15 angeordnet, welche an das Modulgehäuse 3 angrenzt. Zwischen einer oberen Wand 16 der Kammer 15 und der oberen Wand 14 des Membranbalgs 10 sind vorliegend Druckfedern 17 angeordnet, welche vorgesehen sein können, falls sich der Membranbalg 10 beim Abkühlen des Thermoöls 5 nicht von alleine ausreichend zurückformt. Die Druckfedern 17 sind nämlich dazu ausgebil¬ det, ein Sich-Verringern des Volumens des Aufnahmeraums 11 zu bewirken. Doppelpfeile 18 veranschaulichen das Vergrößern beziehungsweise das Verringern des Volumens des Aufnahmeraums 11, wenn sich die obere Wand 14 des Membranbalgs 10 zur obe¬ ren Wand 16 der Kammer 15 hin beziehungsweise von der oberen Wand 16 der Kammer 15 weg bewegt.
Zusätzlich oder alternativ zu dem Membranbalg 10 kann, wie vorliegend beispielhaft gezeigt, der Aufnahmeraum 11 für das Thermoöl 5 durch eine Dehnzelle 19 bereitgestellt sein. Der Aufnahmeraum 11 der Dehnzelle 19 ist vorliegend über mindes- tens einen, vor dem Hintergrund einer leichteren initialen
Befüllung vorzugsweise zwei Durchlässe 20, 21 mit dem Inneren des Modulgehäuses 3 fluidisch gekoppelt. Entsprechend kann bei Erwärmung des Thermoöls 5 das Thermoöl 5 über die Durch¬ lässe 20, 21 in den Aufnahmeraum 11 der Dehnzelle 19 hinein- strömen beziehungsweise beim Abkühlen des Thermoöls 5 aus dem Aufnahmeraum 11 der Dehnzelle 19 ausströmen.
Das Strömen des Thermoöls 5 über die Durchlässe 20, 21 in den Aufnahmeraum 11 hinein beziehungsweise aus dem Aufnahmeraum 11 heraus ist in der Figur durch weitere Doppelpfeile veran¬ schaulicht. Die Dehnzelle 19 enthält von Beginn an eine ge¬ wisse Menge an Thermoöl 5, jedoch ist sie vor dem Einströmen weiteren Thermoöls 5 noch nicht ausgebeult. Bei Volumenzunah¬ me des Thermoöls 5 beult sich die Dehnzelle 19 aus, bei Volu¬ menabnahme zieht sich die Dehnzelle 19 wieder zusammen. Ein Sich-Verformen von Wänden 22 der Dehnzelle 19 ist in der Figur durch weitere Doppelpfeile 23 veranschaulicht. Vorlie¬ gend ist die Dehnzelle 19 an der Seitenwand 8 des Modulgehäu¬ ses 3 angeordnet und nicht an die oberseitige Wand 9 des Mo¬ dulgehäuses 3 angrenzend. Bei der Dehnzelle 19 wird also vor- liegend nicht die Schwerkraft zum Verringern des Volumens des Aufnahmeraums 11 genutzt, welcher durch die Dehnzelle 19 be¬ reitgestellt ist. Die Wände 22 der Dehnzelle 19 haben nämlich das Bestreben, ihr geringeres Ausgangsvolumen wieder einzunehmen, wenn infolge des Abkühlens des Thermoöls 5 dieses wieder aus dem Aufnahmeraum 11 in das Modulgehäuse 3 strömt.
Auch die Dehnzelle 19 ist vorliegend m einer Kammer 24 auf¬ genommen, welche an dem Modulgehäuse 3 angeordnet ist. So bleibt unabhängig vom Volumen, welches das Thermoöl 5 ein¬ nimmt, das von den Kammern 15, 24 und dem Modulgehäuse 3 ein genommene Volumen konstant.
Em Isoliermaterial 25, welches das Modulgehäuse 3 und die Kammern 15, 24 umschließt, ist in der Figur nur bereichsweise gezeigt. In der Hochtemperatur-Batterie 1 umschließt jedoch das Isoliermaterial 25 sowohl das Modulgehäuse 3 als auch die an das Modulgehäuse 4 angrenzende Kammer 15, 24.
In der Figur ist ein Modulgehäuse 3 mit zwei an das Modulge¬ häuse 3 angrenzenden Kammern 15, 24 gezeigt. In alternativen Ausführungsformen kann jedoch lediglich eine Kammer 15, 24 vorgesehen sein, in welcher sich beispielsweise der Membranbalg 10 oder die Dehnzelle 19 befinden kann.
Die Batterie 1 kann auch eine Mehrzahl von Modulgehäusen 3 umfassen, welche mit einem oder mehreren der Aufnahmeräume 11 kommunizieren können. Das Isoliermaterial 25 umgibt dann be¬ vorzugt die Mehrzahl der Modulgehäuse 3 sowie die wenigstens eine Kammer 15, 24 in welcher wenigstens ein Ausdehnungsgefäß oder Dehnkörper den zumindest einen Aufnahmeraum 11 bereitstellt .
Claims
1. Hochtemperatur-Batterie (1) mit einem Batteriemodul (2), welches wenigstens ein Modulgehäuse (3) und eine Mehrzahl von in dem wenigstens einen Modulgehäuse (3) angeordneten Batte¬ riezellen (4) umfasst, und mit einem Temperiermedium zum Abführen von Wärme von den Batteriezellen (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Temperiermedium als Temperierflüssigkeit (5) ausgebildet ist, wobei das wenigstens eine Modulgehäuse (3) wenigstens einen Durchlass (12, 20, 21) für die Tempe¬ rierflüssigkeit (5) aufweist, über welchen ein Aufnahmeraum (11) für die Temperierflüssigkeit (5) und das wenigstens eine Modulgehäuse (3) fluidisch miteinander gekoppelt sind.
2. Hochtemperatur-Batterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (11) zu einer Umgebung des Modulgehäuses (3) hin geschlossen ist und ein veränderbares Volumen aufweist.
3. Hochtemperatur-Batterie nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (11) durch einen
Membranbalg (10) bereitgestellt ist.
4. Hochtemperatur-Batterie nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Membranbalg (10) derart an dem Modulgehäu¬ se (3) angeordnet ist, dass die Schwerkraft ein Verbringen des Aufnahmeraums (11) aus einem ersten Zustand mit einem ersten Volumen in einen zweiten Zustand mit einem zweiten, geringeren Volumen unterstützt.
5. Hochtemperatur-Batterie nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochtemperatur-Batterie (1) wenigstens ein Federelement (17) umfasst, mittels welchem ein Verringern des Volumens des Aufnahmeraums (11) bewirkbar ist.
6. Hochtemperatur-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (11) durch eine Dehnzelle (19) bereitgestellt ist.
7. Hochtemperatur-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass den Aufnahmeraum (11) begrenzende Wände (14, 22) innerhalb einer Kammer (15, 24) angeordnet sind, welche an dem Modulgehäuse (3) angeordnet ist.
8. Hochtemperatur-Batterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (15, 24) und das Modulgehäuse (3) von einem Isoliermaterial umgeben sind.
9. Hochtemperatur-Batterie nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Kammern (15, 24) und eine Mehrzahl von Modulgehäusen (3) von einem Isoliermaterial umgeben sind.
10. Hochtemperatur-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wand (26, 22) des Aufnahmeraums (11) flexibel ausgebildet und/oder aus ei¬ nem elastischen Material gebildet ist.
11. Hochtemperatur-Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Wand (14, 26, 22) des Aufnahmeraums (11) aus einem Stahl und/oder aus einer Aluminiumlegierung gebildet ist.
12. Hochtemperatur-Batterie nach Anspruch 2 oder nach einem der Ansprüche 3 bis 11 in dessen Rückbezug auf Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zunahme des Drucks der Temperierflüssigkeit (5) von etwa 200 mbar das Volumen des Aufnahmeraums (11) eine maximale Größe aufweist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015200700.6 | 2015-01-19 | ||
DE102015200700.6A DE102015200700A1 (de) | 2015-01-19 | 2015-01-19 | Hochtemperatur-Batterie |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2016116400A1 true WO2016116400A1 (de) | 2016-07-28 |
Family
ID=55173848
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/EP2016/050891 WO2016116400A1 (de) | 2015-01-19 | 2016-01-18 | Hochtemperatur-batterie |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015200700A1 (de) |
WO (1) | WO2016116400A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11417873B2 (en) | 2015-12-21 | 2022-08-16 | Johnson Ip Holding, Llc | Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication |
USRE49205E1 (en) | 2016-01-22 | 2022-09-06 | Johnson Ip Holding, Llc | Johnson lithium oxygen electrochemical engine |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102017206564A1 (de) * | 2017-04-19 | 2018-10-25 | Robert Bosch Gmbh | Untereinheit eines Batteriemoduls, Batteriemodul mit einer solchen Untereinheit und Verfahren zur Herstellung einer solchen |
FR3085547B1 (fr) * | 2018-09-04 | 2023-09-22 | Exoes | Module electrique comprenant une pluralite de cellules de batteries immergees dans un fluide dielectrique |
FR3085545A1 (fr) * | 2018-09-04 | 2020-03-06 | Exoes | Module electrique comprenant une pluralite de cellules de batteries immergees dans un fluide dielectrique |
WO2020049249A1 (fr) | 2018-09-04 | 2020-03-12 | Exoes | Systeme de refroidissement d'au moins un module electrique comprenant une pluralite de cellules de batteries immergees dans un fluide dielectrique |
FR3085542B1 (fr) * | 2018-09-04 | 2023-11-24 | Exoes | Systeme de refroidissement d’au moins un module electrique comprenant une pluralite de cellules de batteries immergees dans un fluide dielectrique |
DE102021006067A1 (de) | 2021-12-09 | 2023-06-15 | Mahle International Gmbh | Ausgleichsbehälter |
CN114122562B (zh) * | 2022-01-25 | 2022-04-19 | 河南工学院 | 一种大容量锂电池的防爆保护结构 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3934084A1 (de) * | 1989-10-12 | 1991-04-18 | Asea Brown Boveri | Fluessigkeitskuehleinrichtung fuer eine hochtemperaturspeicherbatterie |
DE4309070A1 (de) * | 1993-03-20 | 1994-09-22 | Licentia Gmbh | Hochtemperaturbatterie |
DE102004005393A1 (de) * | 2004-02-04 | 2005-08-25 | Daimlerchrysler Ag | Elektrochemischer Energiespeicher |
DE102009058955A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-07-07 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg | Volumenausgleichsanordnung für Akkumulator |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002075893A2 (en) * | 2001-03-16 | 2002-09-26 | Creare Inc. | Lightweight direct methanol fuel cell and supporting systems |
US9406917B2 (en) * | 2011-07-07 | 2016-08-02 | Federal Express Corporation | Battery cooling method and system |
US9912021B2 (en) * | 2013-05-17 | 2018-03-06 | Hamilton Sundstrand Corporation | Electrical storage device thermal management systems |
-
2015
- 2015-01-19 DE DE102015200700.6A patent/DE102015200700A1/de not_active Withdrawn
-
2016
- 2016-01-18 WO PCT/EP2016/050891 patent/WO2016116400A1/de active Application Filing
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3934084A1 (de) * | 1989-10-12 | 1991-04-18 | Asea Brown Boveri | Fluessigkeitskuehleinrichtung fuer eine hochtemperaturspeicherbatterie |
DE4309070A1 (de) * | 1993-03-20 | 1994-09-22 | Licentia Gmbh | Hochtemperaturbatterie |
DE102004005393A1 (de) * | 2004-02-04 | 2005-08-25 | Daimlerchrysler Ag | Elektrochemischer Energiespeicher |
DE102009058955A1 (de) * | 2009-12-18 | 2011-07-07 | Magna Steyr Fahrzeugtechnik Ag & Co. Kg | Volumenausgleichsanordnung für Akkumulator |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11417873B2 (en) | 2015-12-21 | 2022-08-16 | Johnson Ip Holding, Llc | Solid-state batteries, separators, electrodes, and methods of fabrication |
USRE49205E1 (en) | 2016-01-22 | 2022-09-06 | Johnson Ip Holding, Llc | Johnson lithium oxygen electrochemical engine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015200700A1 (de) | 2016-07-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2016116400A1 (de) | Hochtemperatur-batterie | |
EP2510564B1 (de) | Steuerbar wärmeisolierendes gehäuse und verfahren zur steuerung hierfür | |
EP2474055B1 (de) | Elektrochemischer energiespeicher für fahrzeuge und verfahren zum kühlen oder erwärmen eines solchen elektrochemischen energiespeichers | |
DE102012012663A1 (de) | Gehäuse für eine Betriebseinrichtung, insbesondere für ein Batteriepaket einer Fahrzeugantriebsbatterie | |
DE102007011026A1 (de) | Batterietrocknungssystem | |
WO2018233902A1 (de) | Flexible kühlplatte für eine batterie | |
DE102015220354A1 (de) | Gehäusesystem eines Batteriemoduls, Batteriemodul mit einem solchen Gehäusesystem und Verfahren zu dessen Temperierung sowie Batterie | |
DE102012220873A1 (de) | Verfahren zum Verhindern einer Wärmeausbreitung von Batterien mithilfe von Wärmerohren | |
EP3553877A1 (de) | Batteriemodul | |
DE102018120380A1 (de) | Vorrichtung für eine gezielte ausstossung von abgasen in batteriezellen | |
EP3774065A1 (de) | Dosiersystem mit piezokeramischem aktor | |
DE102013021312A1 (de) | Batterie | |
DE102014117547A1 (de) | Gehäuse für einen Zellstapel einer Batterie und Verfahren zur Herstellung eines solchen | |
EP2486611A1 (de) | Batterieanordnung | |
WO2015180997A1 (de) | Elektrischer energiespeicher | |
DE102015225565A1 (de) | Batteriemodul mit Propagationsschutz | |
DE102012224330A9 (de) | Elektrische Akkumulatorvorrichtung mit elastischen Elementen | |
WO2012167812A1 (de) | Energiespeichereinheit und/oder-wandlereinheit | |
DE102011082562A1 (de) | Batteriemodul mit zumindest einer Batteriezelle und direkter Kühlmittelkühlung sowie Kraftfahrzeug | |
WO2015007680A1 (de) | Systemanordnung mit hochtemperaturbatterie mit getrennten fluidkreisläufen | |
DE4102532C1 (en) | Accumulator with heat insulating housing - internally evacuated and made airtight and contg. small amt. of liq. heat conductive medium | |
WO2011141554A1 (de) | Explosionsgeschützte brennstoffzelle | |
DE102009058955A1 (de) | Volumenausgleichsanordnung für Akkumulator | |
DE60131353T2 (de) | Brennstoffzellenstapel mit einer Durchtrittsvorrichtung für ein Temperaturregulierungsmedium | |
DE102004045182B4 (de) | Kondensatormodul |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 16700844 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 16700844 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |