[发明专利]电化学能量储存器和用于冷却或加热电化学能量储存器的方法

说明书

本发明涉及电化学能量储存器和用于冷却或加热电化学能量储存器的方法，该电化学能量储存器特别是指锂离子蓄电池组。这种电化学能量储存器被使用于例如机动车辆中。然而，本发明还可以在没有锂的电化学能量储存器中使用并且还可以独立于机动车辆地使用。

从现有技术已知具有用于储存电能的原电池的电化学能量储存器的多种构造。被供应至这种能量储存器的电能被转化为化学能并且被储存。这种转化经受损失，这是因为不可逆的化学反应在这种转化期间发生，这导致蓄电池组的老化。发生的能量损失被以热的形式释放，这可能与原电池的温度升高有关。

然而，除了能量的更迅速的转化外，蓄电池组的原电池内的温度的逐渐升高使老化过程也被加速。特别是在电驱动的机动车辆的加速期间，高电流在短时间周期内从蓄电池组被抽取。这些高电流还在例如机动车辆的减速由电气装置支持并且所获得的能量被供应至蓄电池组时产生。

如果原电池中的温度过度地升高，那么存在毁坏能量储存器的危险，该储存器能够在某些条件下燃烧或爆炸。这种非期望的现象能够通过电化学能量储存器的最有效的可能的冷却来避免。

在另一个方面，许多电化学能量储存器仅在高于较低的操作温度时才有效率地或可靠地工作，这取决于其构造和其操作原理。因此，根据电化学能量储存器的意图的目的或应用，通过供应热来升高其温度可能是所期望的。

DE 60213474T2描述了一种电化学能量储存器单元，该电化学能量储存器单元具有热传递介质流动经过的可变形的导热冷却波纹管，其被接合于迂回曲折的布置并且具有多个流动隔间。

DE 69901973T2描述了一种电池组和一种流体传导设备，该电池组由多个电池制成，其具有壳体、通风系统和金属的热吸收体，该流体传导设备将空气传导至电池。

DE 102007012893A1描述了用于具有蓄电池的电池组的冷却装置，蓄电池被容纳在电池箱中并且具有用于冷却电池的冷却设备。针对满足需求的冷却，提出，冷却装置包括空气热交换器、液体散热器、以及用于根据需要在这两个冷却器之间转换的三通阀。

因此，本发明是基于提出最有效的可能的用于冷却和/或加热电化学能量储存器的方法以及相应的电化学能量储存器的目的。这根据本发明由独立权利要求的主题来实现。

根据本发明的电化学能量储存器具有至少两个电流收集器，该电流收集器用于将电化学能量储存器电连接在应用环境的内部。这些电流收集器具有第一区域和第二区域，第一区域被布置在电化学能量储存器的内部，第二区域被布置在电化学能量储存器的外部。根据本发明的电化学能量储存器的特征在于，这些电流收集器中的至少一个电流收集器被设计为使得液态或气态热输运介质能够在第二区域中流动经过该至少一个电流收集器。

在根据本发明的用于冷却或加热这种电化学能量储存器的方法中，能量储存器的电流收集器中的至少一个电流收集器具有在第二区域中流动经过该至少一个电流收集器的液态或气态热输运介质。

在本发明的描述的内容中，电化学能量储存器将被理解为能够从其抽取电能的任何类型的能量储存器，电化学反应在能量储存器的内部进行。该术语具体地包括所有的类型的原电池，特别是一次电池、二次电池、以及这些电池的用于形成由这些电池制成的电池组的互相连接。这种电化学能量储存器典型地具有负极和正极，负极和正极被所谓的分隔器分隔开。电极之间的离子运输通过电解质而发生。

在本发明的描述的内容中，电流收集器将被理解为电化学能量储存器的导电性的结构元件，其被用于将电能运输到能量储存器中或从能量储存器运输出来。电化学能量储存器典型地具有两种类型的电流收集器，该两种类型的电流收集器各自被连接于在能量储存器的内部中的两组电极——正极或负极——中的一个。

在本发明的描述的内容中，热输运介质将被理解为气态或液体材料，该气态或液体材料因为其物理性质而能够通过利用热输运介质中的气体动力流或水动力流特别是对流环流(convective current)的热输运和/或热传导来运输热。在技术中通常使用的热输运介质的重要的实例是例如空气或水或其他的典型的冷却剂。根据应用背景，其他的气体或液体也是典型的，例如化学上惰性的(较低反应性的)气体或液体，例如惰性气体或液化惰性气体或具有高热容量和/或高热导率的材料。

在本发明的描述的内容中，能量储存器的应用环境将被理解为任何这样的技术装置，该技术装置被或能够被电连接于能量储存器并且因此能够从能量储存器抽取电能或能够将电能供应至能量储存器。这样的应用环境的实例是所有类型电消耗器或电能供应装置或电消耗器与电供应器的组合。