电池组模块和这种电池组模块的应用的制作方法

本发明从根据独立权利要求所述类型的电池组模块出发。此外，本发明也涉及所述电池组模块的应用。

背景技术：

由现有技术已知的是，电池组模块可以由多个单个的电池组电池组成，所述电池组电池可以串联地和/或并联地相互导电接线。

尤其在电运行的车辆(ev)、混合动力车辆(hev)或插电式混合动力车辆(phev)的情况下，使用包括能量富足的和功率强的锂离子电池组电池或锂聚合物电池组电池的电池组模块，其中所述电池组模块优选具有约一百个电池组电池，以便能够满足被提高的对行驶功率的预期。

基于化学转换过程，锂离子电池组电池或锂聚合物电池组电池尤其在释放和吸收电能量时变热，从而为了在优选的温度范围中运行这样高功率的电池组电池，还已知的是，电池组模块可以包括调温系统，所述调温系统尤其应导致，所述电池组电池不超出预给定的温度。

在此应注意，锂离子电池组电池的优选的温度范围大致在5℃和35℃之间。此外，寿命从大致40℃的运行温度起持续下降，由此为了满足对足够寿命的要求，应借助调温系统将电池组电池保持在低于40℃之下的热学上不危急(thermischunkritisch)的状态中。此外，不同的电池组电池之间的温度梯度也不应该超出5k。

对此，由现有技术例如已知利用流过冷却板的流体的调温系统，其中所述流体诸如是水/乙二醇混合物。

此外，由现有技术已知，在这样的冷却板和电池组模块的电池组电池之间布置热均衡层(thermischeausgleichsschicht)，所述热均衡层用英语表示为“thermalinterfacematerial(热界面材料)”(tim)。

如果相反地电池组电池超出预给定的安全性关键的温度，则这可能导致被称作“thermalrunaway(热失控)”的电池组电池的失控(durchgehen)并且导致可能与此相关联的扩展，也称作“propagation(传播)”，这导致巨大的安全性风险。

技术实现要素：

具有独立权利要求的特征的电池组模块提供以下优点：通过可靠的方式可以在电池组电池的热失控期间提供传播保护(propagationsschutz)。

对此，提供一种电池组模块，所述电池组模块包括至少一个电池组电池和冷却板。

电池组电池在此尤其是锂离子电池组电池。

此外，冷却板与至少一个电池组电池导热地连接。

在此，在所述至少一个电池组电池和所述冷却板之间还布置有热均衡层，所述热均衡层被构造用于提高所述至少一个电池组电池和所述冷却板之间的导热能力。

在此，热均衡层由基础材料(grundmaterial)构造并且还包括至少一种塑料。

所述至少一种塑料在此具有在50℃的温度之上的熔化温度。

优选地，所述至少一种塑料在此具有在65℃的温度之上的熔化温度。

所述至少一种塑料尤其具有在80℃的温度之上熔化温度。

通过在从属权利要求中列举的措施，在独立权利要求中说明的设备的有利的扩展方案和改进方案是可能的。

尤其在具有在80℃的温度之上的电池组电池情况下，论及相应的电池组电池的热失控。在此，例如可能由于内部短路而发生电池温度的迅速增加，由此可能使另外的放热反应加速并且由此最终可能甚至使相应的电池组电池爆炸。

因此，传播保护在此处一方面应理解为：防止超出确定的、安全性关键的温度的电池组电池的进一步加热。因此，可以将电池组电池再次转化到不危急的状态中并且防止电池组电池的失控。

由具有安全性关键的状态的电池组电池引起的电池组电池的直接的或间接的加热被称作热传播并且同样具有高的、安全性相关的风险。

因此，传播保护在此处另一方面应理解为：防止与已经超出了确定的安全性关键的温度的电池组电池相邻地布置的电池组电池加热。

利用电池组模块的根据本发明的实施方式，在此可能的是，在至少一个电池组电池热失控的情况下，通过热均衡层贯穿(hindurch)来中断在所述至少一个电池组电池和冷却板之间的尤其被用于至少一个电池组电池的冷却的并且也被优化的导热路径，由此可以因此防止经由冷却板的进一步热传导。因此可能的是，提供具有集成的传播保护元件的热均衡层。

所述至少一种塑料在此可以从热塑性塑料的组中选择。尤其是，所述至少一种塑料可以在此被构造为离聚物(ionomer)，所述离聚物由乙烯甲基丙烯酸共聚物(ethylen--copolymeren)构造并且例如可以包括钠或锌离子。

在此，这种塑料根据其构造可以例如具有大约70℃、84℃的熔化温度或者也可以具有93℃的熔化温度。此外，可以在此尤其是将所述至少一种塑料选择为具有100℃的熔化温度的聚苯乙烯(polystyrol)。

此外，可以在此尤其是将所述至少一种塑料选择为聚乙烯，例如具有相对高支化(hochverzweigt)的聚合物链和相对低密度的聚乙烯，其具有105℃至125℃的熔化温度。

此外，可以在此尤其是将所述至少一种塑料选择为具有110℃的熔化温度的丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(acrylnitril-butadien-styrol-copolymer)。

有利的是，所述热均衡层的基础材料由电绝缘材料来构造。由此可能的是，在至少一个电池组电池和冷却板之间构造限定的电绝缘部(elektrischeisolation)。

此外，热均衡层的基础材料可以以如下方式选择，使得附加地也可以在至少一个电池组电池和冷却板之间构造足够的导热能力。

符合目的的是，所述热均衡层的基础材料是弹性地和/或塑性地可变形的。由此可能的是，例如在电池组模块运行期间补偿在至少一个电池组电池相对于冷却板的布置方面的不均匀性。

根据本发明一个有利的方面，所述至少一种塑料具有比所述热均衡层的基础材料更小的热传导性能。

这具有的优点是，在超出所述至少一种塑料的熔化温度的情况下，所述至少一种塑料熔化并且优选地也扩张(expandieren)，由此在所述热均衡层之内或者也在其之上或之下可以由所述至少一种塑料构造至少一个与所述基础材料相比而言导热差的层，其中所述熔化温度优选地处于所述至少一个电池组电池的安全性关键的温度之下。

有利的是，将所述至少一种塑料布置在所述基础材料之内。

由此实现：在基础材料之内，如已经所描述的那样，在超出安全性关键的温度情况下，由所述至少一种塑料来构造至少一个导热差的层。

有利的是，所述至少一种塑料被布置在所述至少一个电池组电池和基础材料之间；和/或所述至少一种塑料被布置在所述冷却板和基础材料之间。由此可能的是，在所述至少一个电池组电池和基础材料之间、或者在所述至少一个电池组电池和冷却板之间，如已经描述的那样，在超出安全性关键的温度情况下由所述至少一种塑料来构造至少一个导热差的层。

根据一种优选的实施方式，所述至少一种塑料在此被构造为颗粒、层或球体(kugel)。由此可以提供不同的实施方式。

根据本发明的一个符合目的的方面，所述至少一种塑料以如下方式构造，使得所述至少一种塑料在所述熔化温度之上具有第一形状(ersteform)并且在所述熔化温度之下具有第二形状(zweiteform)。在此，尤其是所述第一形状的体积是所述第二形状的体积的至少两倍大。由此能的是，在超出所述至少一个电池组电池的安全性关键的温度的情况下，可靠地提供传播保护。

尤其是，所述至少一种塑料具有比所述均衡层的基础材料更小的熔化温度。由此可以提供热均衡层的可靠的并且机械稳定的构造。

在此处，整体上还应注意，借助根据本发明的电池组模块不仅可以提供在至少一个电池组电池和冷却板之间的足够的导热能力，而且可以提供可靠的传播保护。此外应注意，在所述至少一个电池组电池热失控之后以及所述至少一种塑料熔化之后，所述热均衡层的原始形状不再存在，因为通过熔化，热均衡层的组织结构(gefüge)以不可逆的方式被改变。

此外，本发明也涉及根据本发明的电池组模块的应用，其用于防止热量从所述至少一个电池组电池传输到所述冷却板上，尤其在超出对于所述至少一个电池组电池而言安全性关键的温度的情况下。

根据本发明的电池组模块不仅可以用于在电动车辆、混合动力车辆和插电式混合动力车辆以及在移动的娱乐设备和通信设备中的电池组而且可以应用在固定存储器(speicher)中和用于医学目的的存储器中，诸如体内的电池组。

附图说明

在附图中示出并且在下面的描述中详细阐述本发明的实施例。其中：

图1示意性地示出具有至少一种塑料的根据本发明的电池组模块的实施方式。

具体实施方式

图1示意性地示出电池组模块1的一种实施方式。

电池组模块1在此包括至少一个电池组电池2，所述至少一个电池组电池尤其是锂离子电池组电池。

此外，电池组模块1包括冷却板3。在此，冷却板3与至少一个电池组电池2导热连接。

为了提高在所述至少一个电池组电池2和所述冷却板3之间的导热能力，在此，在所述至少一个电池组电池2和所述冷却板3之间布置热均衡层4。

在此，热均衡层4由基础材料5构造。热均衡层4的基础材料5在此优选地由电绝缘材料7构造。例如，基础材料可以由硅酮或环氧化物构造并且可以附加地还包括能导热的填充材料(füllstoff)，用于提高导热能力。

此外，所述热均衡层4的基础材料5优选以弹性和/或塑性地可变形的方式构造。

此外，所述至少一个热均衡层4包括塑料6。塑料6在此具有在50℃的温度之上的熔化温度。塑料6优选在此具有在65℃的温度之上的熔化温度。塑料6在此尤其具有在80℃的温度之上的熔化温度。

尤其是所述塑料6在此具有如下熔化温度，所述熔化温度小于所述热均衡层4的基础材料5的熔化温度。

在此，塑料6可以例如如在图1中所示的那样作为球形的颗粒或者也可以作为未限定的颗粒或者也作为层来被布置。

塑料6在此如此构造，使得所述塑料在所述熔化温度之上的情况下具有第一形状61并且在转换温度之下的情况下具有第二形状62。

在此，图1的右面的示图示出塑料6的以下状态：在该状态中，塑料形成第一形状61，并且图1的左面的示图示出塑料6的以下状态：在该状态中，塑料形成第二形状62。

尤其从图1的右面的示图与图1的左面的示图的比较应看出，第一形状61的体积是第二形状62的体积的至少两倍大。

因此，左面的示图尤其示出以下状态：在该状态中，温度处于塑料6的熔化温度之下，并且右面的示图示出以下状态：在该状态中，温度处于塑料6的熔化温度之上。

在此，图1示出电池组模块1的一种实施方式，其中，塑料6被布置在热均衡层4的基础材料5之内。

显然在此也可能的是，塑料6被布置在所述至少一个电池组电池2和所述热均衡层4的基础材料5之间。此外，显然也可能的是，塑料6被布置在所述冷却板3和所述热均衡层4的基础材料5之间。

此外，从图1的左面的示图和右面的示图应看出，在超出塑料6的熔化温度以及塑料6以第二形状62布置的情况下形成层8，所述层8用于在所述至少一个电池组电池2和冷却板3之间的热阻隔(thermischen)。