蓄能器、机动车和用于制造蓄能器的方法技术

本发明专利技术涉及一种蓄能器(10)，其具有至少一个电芯(12)和用于冷却至少一个电芯(12)的冷却装置(14)，电芯(12)具有面对冷却装置(14)第一侧(20)的第一侧(18)和布置在第一侧(18)上的可开启的排气开口(24)，蓄能器(10)具有布置在电芯(12)第一侧(18)与冷却装置(14)第一侧(20)之间的热界面材料(32)。在此，蓄能器(10)具有至少一个排气通道(36、38)，从可开启的排气开口(24)中逸出的气体(34)能被引入到至少一个排气通道中，从可开启的排气开口(24)到至少一个排气通道(36、38)的流动路径(44)通过由热界面材料(32)提供的密封件(32)而相对于至少一个电芯(12)的环境(46)密封。少一个电芯(12)的环境(46)密封。少一个电芯(12)的环境(46)密封。

【技术实现步骤摘要】
蓄能器、机动车和用于制造蓄能器的方法


[0001]本专利技术涉及一种蓄能器，蓄能器具有至少一个电芯和用于冷却至少一个电芯的冷却装置，其中，电芯具有第一侧，该第一侧面对冷却装置的第一侧，电芯具有布置在电芯第一侧上的可开启的排气开口。此外，蓄能器具有布置在电芯第一侧与冷却装置第一侧之间的热界面材料。此外，本专利技术还涉及一种机动车和一种用于制造蓄能器的方法。

技术介绍

[0002]在所谓的电芯热失控、即电芯热穿透的情况下，在电芯中产生气体，这些气体可以通过可开启的排气开口以受控方式从电芯中逸出。例如，这样的可开启的排气开口可以被设计为在电芯的电芯壳体中的预设断裂位置或爆破膜或类似物。在这种热失控的情况下，因此产生具有高气体速率的气体量，即在非常短时间内有大量的气体从这种电芯中逸出。由此在封闭的电池系统内产生相应的压力水平，该压力水平例如可以借助泄压元件被排放到环境。如果不将气体与引导电流的构件或构件连接部进行空间分离，就必须提高对这些构件的保护和绝缘方面的成本。如果特别是包括能导电的颗粒的气体进入这些引导电流的构件的区域中，如进入电芯电极、电芯连接器或模块连接器的区域中，则会引起短路、电压击穿等事故，并相应地在电池内部导致着火。因此迄今已经尝试，在空间上将气体与引导电流的构件或构件连接部分离。但这迄今也只能以相对高成本的方式实现。如果可开启的电芯排气开口还位于电芯的面对冷却装置的一侧上，则这种分离就更加困难，这是因为在该区域中在提供用于气体排出的路径方面受到结构空间技术的严重限制，并且还必须注意电芯与冷却装置的热连接不会因此而受到影响。例如，引入密封件就具有不利的效果，即，由此在电芯第一侧与冷却装置第一侧之间不可能再实现小的缝隙宽度。这就相应地提高了该热路径的热阻。此外，受制造限制，在这种密封件与热界面材料之间的气塞迄今还无法避免。这也相应地导致了至少一个电芯与冷却装置之间的区域中的热阻提高。
[0003]DE 10 2011 103 993 A1描述了一种具有多个柱形电芯的电池，这些电芯在其至少一个端侧上经由弹性的公差补偿元件、特别是环形的公差补偿元件与冷却元件相连，其中，在电芯与冷却元件之间布置有电绝缘膜，该电绝缘膜与公差补偿元件一体形成或被设计为与该公差补偿元件材料锁合地连接。环形的公差补偿元件在此确保了能自由接近布置在电芯的底部区域的中心的安全膜板。该安全膜板与每个电池单电芯下方的冷却元件的区域中的开口相对应。在电池单电芯、公差补偿元件与配设有绝缘膜的冷却元件之间还可以布置有导热的填料。
[0004]尽管如此，特别是由于在电芯与冷却元件之间布置有附加的公差补偿元件，使得在电芯与冷却元件之间仍不能提供小的间距。

技术实现思路

[0005]因此本专利技术的目的是，提供一种蓄能器、一种机动车和一种方法，它们一方面能够实现电芯与冷却装置在结构空间方面的有效连接，并且同时在这种电芯发生热失控的情况
下以尽可能不复杂的方式尽可能可靠地从电芯中排出气体。
[0006]该目的通过具有相应独立权利要求的特征的蓄能器、机动车和方法来实现。本专利技术的有利的设计方案是从属权利要求、说明书以及附图的主题。
[0007]根据本专利技术的蓄能器具有至少一个电芯和用于冷却至少一个电芯的冷却装置。在此，电芯包括第一侧和可开启的排气开口，该第一侧面对冷却装置的第一侧，可开启的排气开口布置在电芯的第一侧上。此外，蓄能器包括布置在电芯的第一侧与冷却装置的第一侧之间的热界面材料。在此，蓄能器具有至少一个排气通道，从可开启的排气开口中逸出的气体能被引入到至少一个排气通道中，其中，从可开启的排气开口到至少一个排气通道的流动路径通过由热界面材料提供的密封件而相对于至少一个电芯的环境密封。
[0008]本专利技术在此基于以下认知：已知的热界面材料也可以适合于并被用于密封流动路径，或者可以通过对其特性方面进行可选的少量修改来优化，以提供附加的密封功能。这意味着可以省去单独的密封件。这又得到了另外的非常大的优势：在此一方面，电芯的第一侧借助热界面材料与冷却装置的第一侧进行热连接的连接面可以扩大，这是因为现在也可以附加地利用通常必须布置单独的密封件的区域。因此，这又使至少一个电芯与冷却装置的热连接明显更加有效。此外，密封件和热界面材料现在不再必须在两个单独的制造步骤中被施加或布置。因此，在这种密封件与热界面材料之间也不再出现气塞的问题。相应地，因此也就可以避免气塞，这进一步降低了电芯与冷却装置之间的热阻。密封件或密封物与热界面材料的压缩性不同的问题现在也不再存在，因此现在在电芯第一侧与冷却装置第一侧之间的最小缝隙宽度也不再受这种密封件特性的限制。由于热界面材料以粘稠的状态被引入或施加到例如冷却装置的第一侧和/或至少一个电芯的第一侧上，所以热界面材料也可以同时承担沿安置方向的公差补偿的功能，至少一个电芯沿该安置方向被安置到冷却装置上，或者反之亦然。由于省去了附加的密封件并且由于引入的材料、即热界面材料是液态或粘稠的，使得现在能在还要更大的公差宽度内进行公差补偿，并且也不会在材料的耗费和硬化之后造成接合配对件、即至少一个电芯和冷却装置的力负荷，该力负荷例如在热界面材料和单独的密封件是不同材料的情况下所导致。通过取消附加的密封件还可以节省成本和材料，并且也由此简化了制造过程。此外，现在在相同的结构空间内，在密封轨迹宽度更大的同时能够实现用于热传递的更大的连接面，这是因为现在整个热界面材料可以起到这种密封件的作用。
[0009]原则上，由现有技术已知的用于电芯与冷却装置之间热连接的任意材料都可以考虑作为热界面材料。这些热界面材料通常也被称为导热物或填料或缝隙填充物。优选地，这样的热界面材料具有尽可能好的导热性。在制造这样的蓄能器时，这样的热界面材料在此以粘稠的形式例如呈液态、黏稠地或糊状地被施加或引入。例如，可以将热界面材料以粘稠的形式涂抹在冷却装置的第一侧上，并随后可以将至少一个电芯或电池模块或具有多个这样的电芯的电芯组/电芯堆安置在其上并压紧。反之，也能想到的是，将热界面材料施加到电芯或电芯组的第一侧上，然后将其布置在冷却装置的第一侧上，或将冷却装置的第一侧安置在电芯组上，或通常安置在至少一个电芯上。最后，如果至少一个电芯、热界面材料和冷却装置被按规定相对彼此布置，则使热界面材料固化。此外，在本专利技术的范围内有利的是，热界面材料具有良好的黏性和内聚特性。特别地，热界面材料也可以同时发挥粘合层的作用。迄今，这种粘合特性并不相关。然而，已知的热界面材料或迄今使用的热界面材料可
以以简单的方式通过其材料组分进行修改，使其具有所期望的黏性和/或内聚的特性，或者可以简单地选出这种具有所期望的黏性和/或内聚的特性的热界面材料。通过粘合特性，使得现在附加地由热界面材料所承担的密封功能得到提高。此外，能导电和电绝缘的材料都能作为热界面材料。在冷却装置的第一侧与至少一个电芯的第一侧之间还可以可选地设置例如形式为电绝缘膜、例如塑料膜的电绝缘层。例如，该电绝缘层可以被施加到冷却装置的第一侧和/或至少一个电芯的第一侧或包括电芯的电芯组的在下文将详细限定的第一侧上。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蓄能器(10)，其具有至少一个电芯(12)和用于冷却所述至少一个电芯(12)的冷却装置(14)，
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其中，电芯(12)具有第一侧(18)，该第一侧面对冷却装置(14)的第一侧(20)，电芯具有布置在电芯(12)的第一侧(18)上的可开启的排气开口(24)；
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其中，蓄能器(10)具有布置在电芯(12)的第一侧(18)与冷却装置(14)的第一侧(20)之间的热界面材料(32)，其特征在于，蓄能器(10)具有至少一个排气通道(36、38)，从可开启的排气开口(24)中逸出的气体(34)能被引入到所述至少一个排气通道中，其中，从可开启的排气开口(24)到至少一个排气通道(36、38)的流动路径(44)通过由热界面材料(32)提供的密封件(32)而相对于至少一个电芯(12)的环境(46)密封。2.根据权利要求1所述的蓄能器(10)，其特征在于，所述至少一个电芯(12)被设计为棱柱形电芯(12)。3.根据前述权利要求中任一项所述的蓄能器(10)，其特征在于，所述至少一个电芯(12)具有两个电芯电极(26)，所述两个电芯电极布置在不同于电芯(12)第一侧(18)的侧(28)上，特别是其中，在电芯(12)的、在第一方向(x)上对置的第二侧(28)和第三侧上分别布置有一个电极(26)。4.根据前述权利要求中任一项所述的蓄能器(10)，其特征在于，蓄能器(10)包括具有所述至少一个电芯(12)中的多个电芯的电芯组(56)，其中，所述多个电芯(12)沿第二方向(y)并排布置，其中，可开启的排气开口(24)沿第二方向(y)在假想直线上布置在电芯组(56)的第一区域(60)中，所述第一区域是面对冷却装置(14)第一侧(20)的且包括电芯(12)第一侧(18)的第一电芯组侧(62)的部分区域(60)。5.根据权利要求4所述的蓄能器(10)，其特征在于，热界面材料(32)以如下方式布置在第一电芯组侧(62)与冷却装置(14)的第一侧(18)之间，即，电芯组(56)...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：奥迪股份公司，
类型：发明
国别省市：