[发明专利]用于干燥电池的装置和方法以及电池、电池系统和车辆

说明书

一种用于干燥电池(10；20)的装置(200)，其特征在于：用于产生热量的加热机构(230)，用来通过释放所吸纳的水分来再生干燥剂(260)，所述干燥剂能吸纳来自电池(10；20)的水分；开口(220)，所述水分可以经由该开口从电池(10；20)到达干燥剂(260)；和封闭部件(240)，所述封闭部件可以利用所产生的热量来封闭开口(220)。电池(10；20)、电池系统、车辆和用于干燥电池(10；20)的方法。

背景技术

可预见的是，无论静止式应用例如对于风能设备，还是移动式应用例如对于电动汽车(电动车辆EV)或者混合动力车辆(混合动力车辆HEV)，作为可重复充电的蓄能器(EES)，日益使用例如带有锂离子蓄电池、锂聚合物蓄电池或镍-金属混合蓄电池的新式电池系统。

锂离子蓄电池包括正电极(阴极)和负电极(阳极)，这些电极能够可逆地在充电时载入(插入)锂离子(Li+)或者在放电时又卸出(去除)锂离子。锂离子蓄电池具有高的能量密度和低的自我放电性。

这种电池系统必须在可用的能量含量、充电/放电效率、可靠性、寿命和并非所愿的因频繁的部分放电引起的容量损失方面满足很高的要求。

电池系统包括多个电池单池。由于其单池内电阻和所发生的电化学过程，电池单池在充电和放电期间发热。电池单池可以串联(串连)连接，以便提高电压，和/或并联地连接，以便增大最大电流。在此，电池单池可以组装成电池单元或电池模块。在汽车驱动应用中，例如可以把大约100个电池单池(作为牵引电池)串联地或并联地连接起来。因而对于高电压电池系统来说，总电压例如可以为450V或者甚至600V。

对于电池单池工作所允许的温度范围通常介于-30℃和+70℃之间，优选介于+5℃和+35℃之间。在低的工作温度范围内，电池单池的功率能力明显减小。在温度低于约0℃时，电池单池的内电阻显著增大，电池单池的功率能力和效率随着温度的进一步下降而连续地减小。在这种情况下，电池单池还会出现不可逆的损坏。同样在超过工作温度时，电池单池的功率能力也会显著减小。在温度超过约40℃时，电池单池的寿命就会缩短。在这种情况下，电池单池也会出现不可逆的损坏。另外，在电池单池内的和/或在电池模块或电池内部的对于电池单池工作所允许的温度差(温度梯度)通常介于5开尔文和10开尔文之间。在温度差较大时，电池单池的不同区域或者电池模块的或电池的不同的电池单池会遭受不同的载荷，或者甚至(局部)过载和/或毁损。此外，由于温度差和/或温度变化，在电池中存在形成冷凝水的危险。这种损坏会导致电池单池加速老化，或者导致电池单池热穿透(热贯穿)，这对人和环境形成了危险。

在车辆的混合式驱动系中，锂离子大功率电池单池以很高的动态性工作。在例如因制动时的制动能量回收或者因加速时的助推支持而产生短暂的峰值负荷期间，电池单池必须在很短的时间内(在充电情况下)吸收或者(在放电情况下)释放大的功率。由于电池单池的内部电阻，这些短暂的峰值负荷导致电池单池显著地变热。电池单池在充电或放电时的效率很高(约95％)；然而在这种情况下产生的废热却并非可忽略不计。在牵引功率例如为60KW时，会产生5％的损耗即3KW的损耗功率。此外，例如在夏季月份或者在较热的地区，室外温度为40℃乃至更高，这样的室温处于允许的温度范围之外，因而电池单池在不冷却的情况下就无法达到所要求的例如10年或者15年的寿命。

为了保证电池模块或电池系统的安全性、功能和寿命，因此需要使得电池单池在预定的温度范围内工作。一方面，如上所述，在电池单池工作期间产生热量，所述热量必须予以排出，以便避免电池单池发热超过临界的最大温度。另一方面，需要在低温时将电池单池加热到最小温度。为了保持预定的温度范围，对电池模块或电池系统调温，也就是说，根据需要予以冷却或加热，其中，相比于加热，往往更频繁地需要进行冷却。

为此，电池可以包括流体，例如液体如乙醇比如丙醛-1元醇、2元醇、3元醇(甘油、丙三醇)、油或水、液体混合物或冷却剂，作为调温剂例如包括在调温剂回路中的制冷剂或冷却剂。