DE4334282A1

DE4334282A1 - Double-walled housing

Info

Publication number: DE4334282A1
Application number: DE4334282A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Boehm
Original assignee: Aeg Anglo Batteries Germany 89077 Ulm De GmbH; AEG Anglo Batteries Germany GmbH
Current assignee: AABH Patent Holdings SA
Priority date: 1993-10-08
Filing date: 1993-10-08
Publication date: 1995-04-13
Also published as: JPH07226192A; GB2283089A; FR2712120A1; ZA947886B; GB9420395D0

Abstract

A double-walled housing comprises an inner wall 2, and an outer wall 1 enclosing a cavity under vacuum. Heat insulation material 3 at least partially fills the cavity. Heat-resistant intermediate material 4, 5 is arranged in the form of a layer between the inner wall and/or the outer wall and the heat insulation material. The density of the intermediate material is less than that of the heat insulation material. The increased porosity of the lower density intermediate material aids evacuation of the cavity. The housing may be used for a high-voltage battery or a Dewar vessel. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein doppelwandiges Ge häuse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a double-walled Ge Housing according to the preamble of claim 1.

Hochenergiebatterien, wie zum Beispiel Batterien auf Basis (Na/NiCl₂), arbeiten bei höheren Temperaturen zum Beispiel in der Gegend von 300 Grad Celcius. Damit diese Betrieb stemperatur der Batterie aufrechterhalten werden kann, muß die Batterie über ein Gehäuse verfügen, das die Zellen der Batterie und damit die Batterie gegen die Umgebung ther misch isoliert.High energy batteries, such as batteries based (Na / NiCl₂), work at higher temperatures for example in the area of 300 degrees Celcius. So this operation temperature of the battery can be maintained the battery has a housing that the cells of the Battery and thus the battery against the environment ther mixed isolated.

Als besonders effektiv haben sich Vakuumi solierungen erwiesen, wie sie auch in dem US-Patent 5 137 169 beschrieben sind. Danach besteht das Batteriegehäuse aus einer doppelwandigen Hülle aus dünnem Edelstahlblech, das vakuumdicht verschweißt und evakuiert ist. Zwischen den beiden Wänden ist thermisches Isolationsmaterial in Form von vorgepreßten Platten einge fügt. Diese Platten können aus keramischen Fasern, Glasfa sern oder aus pulverförmigen handelsüblichen Materialien hergestellt sein.Vacuumi have proven to be particularly effective proven as in US Pat. No. 5,137,169 are described. Then there is the battery housing from a double-walled shell thin stainless steel sheet that is welded and vacuum tight is evacuated. There is thermal between the two walls Insulation material in the form of pre-pressed plates adds. These plates can be made of ceramic fibers, glass fa or from powdered commercial materials be made.

Durch einen Stutzen, der an der inneren oder äußeren Wand der Hülle angebracht ist, kann der Raum zwischen den bei den Wänden, in denen das thermische Isoliermaterial einge bracht ist, evakuiert werden. Durch das Vakuum wird zwi schen den beiden Hüllen die thermische Isolation des Bat teriegehäuses erheblich verbessert und damit die Wärmever luste während des Betriebes der Batterie erheblich ge senkt.Through a nozzle on the inner or outer wall the case is attached, the space between the at the walls in which the thermal insulation material is turned is to be evacuated. The vacuum is between thermal insulation of the bat teriegehäuses significantly improved and thus the heat ver Losses considerably during operation of the battery lowers.

Bei der Fertigung des Batteriegehäuses hat sich nunmehr herausgestellt, daß das Evakuieren des Batteriegehäuses sehr lange Zeiten benötigt, da das Isolationsmaterial zwi schen den beiden Hüllen einen erheblichen Diffusionswider stand für die Restgase aufweist. Diese langen Evakuie rungszeiten, die je nach Größe des Batteriegehäuses bis zu zwei Tagen betragen können verteuern den Herstellungspro zeß des Batteriegehäuses erheblich.In the manufacture of the battery case has now found that the evacuation of the battery case takes a very long time because the insulation material between between the two shells a considerable diffusion resistance stood for the residual gases. This long evacuation approx. depending on the size of the battery housing two days can increase the cost of the pro zeß of the battery case considerably.

Es ist daher die Auf gabe Anordnungen zu finden, die eine Verkürzung des Evaku ierungsschrittes zulassen.It is therefore the up gave instructions to find a shortening of the evacu Allow step.

In dem US-Patent 5 137 169 werden Isolierplatten mit ein gefrästen Kanälen beschrieben, die die Absaugung der Rest gase erleichtern. Diese Kanäle wirken allerdings nur lokal während größere Teile der Isolierplatten von der Maßnahme nicht erfaßt werden. An diesen Stellen liegt das platten förmige Isoliermaterial an den beiden Wänden vollständig an und sorgt dort weiterhin für einen Wärmeübergang von dem Isoliermaterial auf das Hüllenmaterial. Eine zweite Aufgabe besteht darin, diesen Wärmeübergang von der Isolierplatte auf das Hüllenmaterial gleichzeitig zu reduzie ren.US Pat. No. 5,137,169 discloses insulating panels milled channels described the suction of the rest ease gases. However, these channels only work locally while larger parts of the insulation panels from the measure cannot be recorded. The flat is at these points shaped insulating material on the two walls completely and continues to ensure heat transfer from the insulating material on the sleeve material. A second The task is to transfer this heat from the insulating plate to reduce the cover material at the same time ren.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale des Pa tentanspruchs 1 gelöst.These tasks are characterized by the characteristics of Pa claim 1 solved.

Diese Schicht geringerer Dichte verfügt über eine wesent lich höhere Porösität als die Isolierplatte selbst und er laubt damit die verbesserte Diffusion des Restgases, was zu einer Verkürzung der Evakuierungszeit führt. Diese Schicht kann aus dem gleichen Material hergestellt sein wie die Isolierplatten. Es kann aber auch ein anderes Ma terial eingesetzt werden, wie zum Beispiel eine Glasfaser matte. Diese Schicht geringerer Dichte reduziert auch die Wärmeleitung von dem eigentlichen Isoliermaterial auf die äußere Wand. Da an dieser Stelle die Temperaturen inner halb der Isolierung bereits soweit reduziert sind, daß sie in der Nähe der Raumtemperatur der äußeren Wand liegen, tritt auch kaum ein Wärmetransport durch Strahlung auf. Damit werden die Wärmeverluste zusätzlich reduziert.This lower density layer has an essential one much higher porosity than the insulating plate itself and him thus leaves the improved diffusion of the residual gas what leads to a shortening of the evacuation time. These Layer can be made of the same material like the insulation panels. But it can also be a different measure material, such as a glass fiber mat. This lower density layer also reduces the Thermal conduction from the actual insulation material to the outer wall. Because at this point the temperatures inside half of the insulation are already reduced so far that they close to the room temperature of the outer wall, there is hardly any heat transport by radiation. This further reduces heat losses.

Anhand des in der Figur schematisch dargestellten Ausfüh rungsbeispiels wird die Erfindung nachfolgend näher erläu tert.Based on the embodiment shown schematically in the figure Example, the invention is explained in more detail below tert.

Die Figur zeigt im Querschnitt einen Ausschnitt eines dop pelwandigen Gehäuses einer Hochtemperaturbatterie, in de ren Innenraum I eine Betriebstemperatur von etwa 300°C herrscht, was bedeutet, daß auch die Innenwand 2 im we sentlichen auf dieser Temperatur liegt. Die Außenwand 1 ist von der Umgebungstemperatur umgeben. Zwischen der In nenwand 2 und der Außenwand 1, die z. B. aus Edelstahl be stehen, befindet sich ein Wärmedämmaterial 3, bevorzugt in Plattenform. Dieses Wärmedämmaterial besteht zum Beispiel aus keramischen Fasern, Glasfasern oder aus granulatarti gem Material z. B. jeweils in verpreßter Form.The figure shows in cross section a section of a double-walled housing of a high-temperature battery, in de ren interior I there is an operating temperature of about 300 ° C, which means that the inner wall 2 is essentially at this temperature. The outer wall 1 is surrounded by the ambient temperature. Between the inner wall 2 and the outer wall 1 , the z. B. be made of stainless steel, there is a thermal insulation material 3 , preferably in plate form. This thermal insulation material consists, for example, of ceramic fibers, glass fibers or of granulate-like material, e.g. B. each in compressed form.

Gemäß der Erfindung befindet sich eine zwischen dem Wärme dämmaterial 3 und der Innenwand 2 und/oder der Außenwand 1 schichtförmig ein weiteres Zwischenmaterial 4, 5, das ebenfalls bei den Betriebstemperaturen wärmebeständig ist und dessen Dichte geringer ist als die Dichte des Wärme dämmaterials 3. Dieses Zwischenmaterial 4, 5 kann z. B. die Form einer Matte besitzen und gewellt ausgebildet sein. Es kann auch aus dem gleichen Material bestehen wie das Wär medämmaterial 3, jedoch ist seine Porosität wegen der ge ringeren Dichte größer als die des Wärmedämmaterials. Es besitzt ebenfalls gute wärmeisolierende Eigenschaften.According to the invention is a layer between the heat insulating material 3 and the inner wall 2 and / or the outer wall 1 another intermediate material 4 , 5 , which is also heat-resistant at the operating temperatures and whose density is less than the density of the heat insulating material 3rd This intermediate material 4 , 5 can, for. B. have the shape of a mat and be corrugated. It can also consist of the same material as the thermal insulation material 3 , but its porosity is greater than that of the thermal insulation material because of the lower density. It also has good heat-insulating properties.

Diese Zwischenschichten 4, 5 verbessern die wärmeisolierenden Eigenschaften des doppelwandigen, evaku ierten Gehäuses, verkürzen die Evakuierungszeit und erlau ben eine einfache Herstellung des Gehäuses. Dadurch, daß sowohl das Wärmedämmaterial 3 als auch das Zwischenmate rial 4, 5 aus festen Materialien bestehen, wird zusätzlich eine der beiden Wandungen 1, 2 gegeneinander abstützenden Wirkung erzielt, da ja sowohl auf die Außenseiten sowohl der Innenwand 2 als auch der Außenwand 1 Atmosphärendruck einwirkt. Das doppelwandige Gehäuse kann auch als eine Art Dewar angesehen werden.These intermediate layers 4 , 5 improve the heat-insulating properties of the double-walled, evacuated housing, shorten the evacuation time and allow easy manufacture of the housing. Characterized in that both the heat insulating material 3 and the intermediate mate rial 4, 5 are made of solid materials, one of the two walls 1, 2 against each supporting effect is achieved in addition, since both the outer sides of both the inner wall 2 and the outer wall 1 atmospheric pressure acts. The double-walled housing can also be seen as a kind of Dewar.

Claims

1. Doppelwandiges Gehäuse, insbesondere für Hochtempera tur-Batterien, mit einer Innenwand und einer mit dieser vakuumdicht verbundenen Außenwand, wobei der Zwischenraum zwischen der Innenwand und der Außenwand evakuiert und zu mindest teilweise mit Wärmedämmaterial ausgefüllt ist, da durch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenwand und/oder Außenwand und dem Wärmedämmaterial ein wärmebeständiges Zwischenmaterial schichtförmig angeordnet ist, dessen Dichte geringer ist als die Dichte des Wärmedämmaterials.1.Double-walled housing, in particular for high-temperature batteries, with an inner wall and an outer wall connected to this in a vacuum-tight manner, the space between the inner wall and the outer wall being evacuated and at least partially filled with thermal insulation material, characterized in that between the inner wall and / or the outer wall and the thermal insulation material, a heat-resistant intermediate material is arranged in layers, the density of which is lower than the density of the thermal insulation material.

2. Doppelwandiges Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Innen- und/oder Außenwand des dop pelwandigen Gehäuses aus Metall bestehen. 2. Double-walled housing according to claim 1, characterized ge indicates that the inner and / or outer wall of the dop fur-walled housing made of metal.

3. Doppelwandiges Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zwischenmaterial eine Faserstruktur aufweist.3. Double-walled housing according to claim 2, characterized ge indicates that the intermediate material has a fiber structure having.

4. Doppelwandiges Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß das Zwischenmaterial eine Fasermatte, insbesondere eine Glasfasermatte ist.4. Double-walled housing according to claim 3, characterized ge indicates that the intermediate material is a fiber mat, is in particular a glass fiber mat.

5. Doppelwandiges Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenmaterial ge wellt ausgebildet ist.5. Double-walled housing according to one of claims 1 to 4, characterized in that the intermediate material ge is formed.