电池壳的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电池壳。
【背景技术】
[0002]对电池壳的要求是较为广泛的。对于移动应用的情况下，也就是例如在汽车领域，保存在电池壳中的单电池或电池模块在机械上受到保护，一方面避免在常见行驶运行中出现的振动载荷影响，但也当发生事故时在车辆发生损坏的情况下并且由此可能电池也发生损坏的情况下受到保护。在很多国家此外还要求电池的单电池有完整的封装，以便在发生损坏的情况下防止电池液或反应产物流出或者形成反应产物。最后，所述封装还用于特别是车辆领域的火灾防护。
[0003]特别是随着电动车的不断增加，对这种电池壳提出了附加的要求，以便改进所使用的电池的使用寿命，但还要改进能效。当前就已经需要确保，容纳在电池壳中的单电池不能过分冷却，以至于在电池中进行的电化学过程发生冻结。此外，电池壳还必须确保，能够可靠地导出例如在对电池执行快速充电过程期间或电池进行强烈的功率输出的情况下可能出现的多余热量。总而言之，这意味着，在能够满足当前要求的电池壳的内部，必须能够保持处于中等可靠范围的温度，就是说，在电池壳的内部不允许低于确定的下温度阈值，但也不允许高于确定的上温度阈值。因此将来可能要求的是，设置具有智能热管理的智能电池壳。
[0004]由现有技术已知的是，各个电池单元连接成组并组合成模块。这些模块多数设有简单的热绝缘体，所述绝缘体多数是预成型的聚苯乙烯壳体。为了散热，可以在壳体中的各个电池单元之间内置冷却面，冷却水流动通过所述冷却面。通常在汽车领域将多个这种模块连接成整个电池。所述整个电池这里通常安装在槽状的电池壳中，所述电池壳一方面应确保将整个电池固定在车辆中，而另一方面应实现必要的碰撞安全性。
[0005]为此由DE 40 13 269 A1已知一种用于容纳车辆的电池模块的电池壳，这种电池壳构造成刚性的结构元件并且电池壳的壁元件都是双层壁的，就是说，构造成具有内壁和与内壁隔开间距的外壁的夹层结构形式。内壁和外壁之间的空隙在这种结构形式中分别填充多孔的绝缘材料并且接着对空腔进行排真空。但令人怀疑的是，这种多孔的绝缘材料是否能构造成抗压的，以及因此这种已知的电池壳是否也具有必要的碰撞安全性。此外，通过潜热蓄能器实现的对构成电池的蓄能单元的冷却不能在电池壳的壁部中实现。相反，用于冷却的潜热蓄能器设置在蓄能器单元之间的空隙中。
[0006]由DE 0 588 004 A1已知另一种用于容纳电池模块的电池壳。这里，电池壳构造成刚性的结构元件。电池壳的壁元件分别构造成双层壁式的，就是说，同样构造成具有内壁和与内壁隔开间距的外壁的夹层结构形式。内壁和外壁之间的空隙构造成具有多孔的支承材料。用于冷却的潜热蓄能器同样设置在所述空隙中。但这是一种可逆地与设置在壳体中的电池单元连接的壳体，所述壳体以分层结构制成，从外向内包括绝缘层、热存储层和冷却层。
[0007]在这种情况下，由DE 103 19 350 B4还已知一种用于车辆、特别是用于机动车辆的电池箱模块。这种电池箱模块是一种机械上坚固的箱体，用于容纳车辆电池和封闭箱体并能从箱体上松开的盖，其中，箱体具有盆状的双层壁结构，所述双层壁结构具有能切换的真空阻隔部，所述真空阻隔部能切换到热通过状态和热绝缘状态，其中所述箱体模块附加地包括电控制装置，所述控制装置负责实现真空阻隔部的切换。
[0008]电池箱模块的盆状结构应该对至少能收集少量流出的电池酸液有所帮助。
[0009]能切换的真空阻隔部是指，当所述真空阻隔部处于未接通或断电状态时，则保持电池壳的隔热状态，即存在对电池的热绝缘。但附加地也可以根据电池温度和/或环境温度和/或电流强度或其他外部要求来切换真空阻隔部并由此将其置于热通过状态。为此，电池箱的双层壁中设置能激活的材料，这是指，在这种已知的电池箱模块的双层壁中引入隔热材料，例如经热处理的玻璃纤维板，此外还对内腔排真空，以便由此建立低导热能力。附加地还向所述阻隔部的内部内置金属氢化物吸气剂。所述吸气剂能够在低于约100°c的温度下存储氢气。因此，在吸气剂被加热时，在隔热部中形成氢气气氛。这与玻璃纤维板相结合或导致导热能力的明显提高。这种状态此时称为隔热部的通过状态。
【发明内容】
[0010]由所述现有技术出发，在本发明的范围内建议，使用多功能的电池壳，所述电池壳相对于现有技术在结构上得到改进并且特别是实现了对于容纳在电池壳中的电池模块改进的热管理。
[0011]为此本发明提出一种电池壳，在所述电池壳中能够容纳一个或多个相互连接的电池模块，从而能够取消单个电池模块的单独的外壳。所述电池壳本身构造成高强度和刚性的结构元件，从而由此实现了特别是在汽车领域要求的碰撞安全性以及必要的泄漏保护。这里可以不再使用每个单个电池模块的大体积的阻隔部。由于电池壳的高刚度各个电池模块在电池壳内部的固定可以紧凑且集中地实现。例如所出现的加速力和重力在内侧被导入电池壳结构并且在没有附加的支承和承载元件的情况下通过壁部传递到车辆中的固定点上。此外，与现有技术不同，在电池壳的壁元件中附加地内置冷却元件，从而在需要的情况下还可以实现或辅助通过电池壳导出多余的热量。
[0012]在具体的实施形式中，在冷却元件、例如冷却通道内置到电池壳的内壁中或者至少在于内壁相邻的区域内设置在壁元件之间的空隙中。由此确保，通过将冷却元件设置在非常靠近容纳在电池壳的电池模块的位置提高冷却效果。
[0013]在另外的实施形式中，冷却元件与上级的冷却系统、例如车辆的冷却系统连接，其中为了保持电池壳的真空隔热，连接件真空密封导入电池壳中。这有这样的优点，即不必专门为电池壳提供附加的冷却系统，此外允许例如根据相应的车辆特性对电池壳的冷却进行中央控制。由此，例如当由于发动机功率或者也可能由于车辆当前的能量需求而预期容纳在电池壳中的电池模块会出现较高的温度时，则可以接通电池壳的冷却装置。
[0014]双层壁的电池壳在相应的内壁和外壁之间的空隙中填充多孔的支承材料，在所述多孔的支承材料中内置氢存储材料或吸气剂。在容纳在电池壳中的电池受到极端载荷的情况下，大部分的废热通过整个电池壳表面导出。在超过确定的温度水平或者也在加热内置的氢存储器或吸气剂的情况下，向支承材料中释放氢气或其他合适的气体并由此显著提高支承材料的导热能力，从而在这种情况下，实现了通过电池壳散热，从而有利于容纳在电池壳中的电池模块的冷却。在相应的设计方案中，由此实现了一种被动的散热系统，即在达到确定的温度水平时，自动将双层壁的电池壳的空隙内部的有支承真空隔热体(gestiltzteVakuumisolierung) (GVI)置于通过状态。
[0015]在又一个有利的改进方案中，附加地在电池壳的空隙中、即在多孔的支承材料中内置潜热蓄能元件，或附加地或备选地内置潜热蓄能元件，优选作为微型封装元件。为此，例如首先将多余的热量释放到所述热蓄能器上，而不必为此激活冷却，相反在环境温度较低时，多余的热量可以用于加热电池，但必要时也可以用于加热车辆内室。在潜热蓄能元件直接内置到冷却液中的情况下，则在电池壳内部为此不再需要附加的构件。
[0016]在具体的设计方案中，热蓄能元件用相变材料(“Phase-Change-Material”(PCM)来填充，所谓的相变材料为这样的材料，所述材料与环境温度首先相关地吸热，并且在环境温度降低到确定的温