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WO2015117716A1 - Vorrichtung zur erhöhung der sicherheit beim gebrauch von batteriesystemen - Google Patents

Vorrichtung zur erhöhung der sicherheit beim gebrauch von batteriesystemen Download PDF

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Publication number
WO2015117716A1
WO2015117716A1 PCT/EP2014/079421 EP2014079421W WO2015117716A1 WO 2015117716 A1 WO2015117716 A1 WO 2015117716A1 EP 2014079421 W EP2014079421 W EP 2014079421W WO 2015117716 A1 WO2015117716 A1 WO 2015117716A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
degassing
battery system
pressure
safety
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/079421
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Zielke
Michael Riefler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to CN201480075188.4A priority Critical patent/CN105960720B/zh
Priority to US15/117,202 priority patent/US10658637B2/en
Publication of WO2015117716A1 publication Critical patent/WO2015117716A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30—Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/317—Re-sealable arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
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    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/30—Wind power
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a battery system and its use according to the preamble of the independent claims.
  • Degassing device for discharging substances that emerge from battery systems, is suitable.
  • the invention relates to a battery system, in particular a lithium-ion battery system, comprising at least one battery device, with at least one device for increasing the safety when using a degassing device, wherein the degassing device for controlled degassing of battery devices is suitable, and wherein the
  • Battery device and the device are surrounded by a housing and the degassing device is inserted into a wall of the housing.
  • the battery device may be a battery module or a battery cell or an electrochemical energy store.
  • the invention relates to a battery system, wherein the battery system is a device for increasing the safety in the use of a Entgasungsvorraum, and wherein the degassing device is suitable for the controlled degassing of battery devices, and wherein the battery device and the device are surrounded by a housing, and the use thereof with the characterizing features of the independent claims.
  • the essence of the invention is that the device generates a spatial distance between the battery device and the degassing device, such that a space between the battery device and the degassing device for the discharge of substances that from the
  • Battery device escape is kept in an environment of the battery system.
  • the device generates such a spatial distance between the battery device and the degassing device that a space between the battery device and the degassing device for discharging substances emerging from the battery device is kept free in an environment of the battery system leads to the inventive device Advantage, substances that have leaked from the battery device, unhindered and can be derived as quickly as possible.
  • Battery system are derived. By keeping a space between the battery device and the degassing device, the unimpeded discharge of the substances that have escaped from the battery device is largely made possible. Battery systems in which the substances are discharged more slowly than intended due to a disability can be damaged by the action of the substances and pose a risk to persons or objects in the vicinity of such a battery system. In particular, it may cause a bursting of the
  • the battery system in shipping, aerospace or energy storage, in wind turbines, in solar systems or in emergency generators.
  • it is in the one spatial distance by a distance of 0.001 m to 0.1 m, in particular 0.005 m to 0.015 m.
  • the degassing device is a rupture disk or a bursting membrane or a bursting valve or a pressure relief valve.
  • the degassing device for opening by the action of a force or exerting a pressure and for discharging substances from the
  • Battery device in the environment of the battery system suitable.
  • An exemplary pressure is 2 bar to 10 bar.
  • Degassing device is suitable, leads to the advantage according to the invention, that the at least one device for increasing the safety
  • Degassing device in response to a condition of the battery device, in particular a physical change of the battery device and / or a pressure prevailing in the interior of the battery device, suitable.
  • the exercise of the pressure on the degassing opening for opening the degassing device is suitable.
  • a physical change of the battery device in particular a physical change of the battery device and / or a pressure prevailing in the interior of the battery device, suitable.
  • Battery device is in particular a caused for example by an accident plastic change of the battery device.
  • a plastic change of the battery device is the
  • the at least one device for increasing the safety in the use of a degassing device for substances that emerge from the battery device permeable.
  • the substances that exit the battery device are, in particular, gases.
  • the at least one device for increasing the safety when using a degassing device is electrically isolated.
  • Figure 1 is a schematic representation of an inventive
  • Battery system comprising at least one battery device and at least one device for increasing the safety when using a degassing device according to a first embodiment
  • Figure 2 is a schematic representation of an inventive
  • Battery system comprising at least one battery device and at least one device for increasing the safety when using a degassing device according to a second embodiment;
  • Figure 3 is a schematic representation of an inventive
  • Battery system comprising at least one battery device and at least one device for increasing the safety during use of the degassing device according to a third embodiment.
  • FIG. 1 shows a battery system according to the invention, comprising at least one battery device with at least one device for increasing the safety when using a degassing device according to a first
  • BS denotes the battery system, in particular a lithium-ion battery system.
  • B denotes the battery device
  • V denotes a device for increasing the safety when using a degassing device
  • E denotes the degassing device, the degassing device E being suitable for controlled degassing of the battery device B.
  • O denotes an opening device of the degassing device E, which is suitable for opening under pressure and is suitable for discharging substances which exit from the battery device B.
  • the device V is adapted to a spatial distance between the
  • Battery device B and the degassing E to produce such that a space between the battery device B and the degassing device E for discharging substances that emerge from the battery device B, in an environment of the battery system BS even in a physical
  • the spatial distance between the battery device B and the degassing device E is generated by means of a spacer designated ASH.
  • Spacer ASH is formed for example of plastic or metal.
  • the device V may in particular have two or more spacers ASH.
  • D denotes openings in the device V, which
  • Openings D are for flowing through the substances, which consist of the
  • the device V may in particular consist of a plastic insulator.
  • EE denotes an electrode element.
  • the electrode element EE represents a component of the battery device B and has two electrodes and a separator arranged between the electrodes.
  • the device V is particularly suitable for generating a spatial distance between the electrode element EE and the degassing device E.
  • A denotes an anode
  • K denotes a cathode of the battery device B.
  • an opening in the device V is called the
  • the battery system B according to the first embodiment of the invention is suitable, for example, for use in a vehicle, in particular in a motor vehicle. It is also conceivable in particular the use of the battery system B in shipping, aerospace or in energy storage, in wind turbines, in solar systems or in emergency generators.
  • FIG. 2 shows a battery system according to the invention, comprising at least one battery device with at least one device for increasing the safety when using a degassing device according to a second
  • BS denotes the battery system, in particular a lithium-ion battery system.
  • B denotes the battery device
  • V denotes a device for increasing the safety when using a degassing device
  • E denotes the degassing device, the degassing device E being suitable for controlled degassing of the battery device B.
  • A denotes an anode
  • K designates a cathode of the battery device B.
  • the device V is adapted to a spatial distance between the
  • the device V may in particular consist of a plastic insulator.
  • the EE denotes an electrode element.
  • the electrode element is a component of the battery device and has two electrodes and a separator arranged between the electrodes.
  • the device V is particularly suitable for generating a spatial distance between the electrode element E E and the degassing device E.
  • the current conductor S denotes a current conductor, and the current conductor S is suitable for discharging electrical current from the battery device B, in particular from the electrode element E E.
  • W denotes a winding axis of the electrode element EE.
  • Substances to be discharged from the electrode element EE can leave the electrode element EE in a direction R parallel to the winding axis W. After the substances have left the electrode element EE, they flow along a flow path designated P. Since damage to the battery device B can lead to an increase in the volume of the electrode element EE, this can lead to a Expansion of the electrode element EE in the direction of
  • the device V largely ensures the possibility of unimpeded discharge of the substances.
  • the battery system B according to the second embodiment is suitable, for example, for use in a vehicle, in particular in a motor vehicle. It is also conceivable in particular the use of the battery system B in shipping, aerospace or in energy storage, in wind turbines, in solar systems or in emergency generators.
  • FIG. 3 shows a battery system according to the invention, comprising at least one battery device with at least one device for increasing the safety when using a degassing device according to a third
  • BS denotes the battery system, in particular a lithium-ion battery system.
  • B denotes the battery device
  • V denotes a device for increasing the safety when using a degassing device
  • E denotes the degassing device, the degassing device E being suitable for controlled degassing of the battery device B.
  • O denotes an opening device of the degassing device E, which is suitable for opening under pressure and is suitable for discharging substances which exit from the battery device B.
  • AOE an opening in the degassing device E is designated which is suitable for the passage of an anode, not shown, of the battery device B.
  • KOE is an opening in the degassing E called suitable for the passage of a cathode, not shown, of the battery system is suitable.
  • the device V is adapted to a spatial distance between the
  • Battery device B and the degassing E to produce such that a space between the battery device B and the degassing device E for discharging substances that emerge from the battery device B, in an environment of the battery system BS is kept free.
  • the device V may in particular consist of a plastic insulator.
  • the mechanical bursting element opener M denotes a mechanical bursting element opener, the mechanical bursting element opener M being suitable for transmitting a force to the degassing device E and / or for exerting a pressure on the degassing device E.
  • the degassing device E may in particular be a bursting element, a rupture disk, a bursting membrane or a bursting valve.
  • the bursting element opener M can act on the degassing device E in such a way that a reversible or irreversible opening of the degassing device E occurs.
  • the degassing E can, for example, by the
  • the burst element opener M may have the shape of a prism.
  • the Berstelementöffner M may for example have the shape of a cone or a polyhedron.
  • the Berstelementöffner M may be for example made of plastic or metal.
  • the spatial distance between the battery device B and the battery device B is the spatial distance between the battery device B and the battery device B.
  • Degassing device E is produced by means of spacers designated ASH.
  • the spacers ASH may, for example, have a cylindrical shape.
  • the spacers ASH may be made of metal or plastic, for example.
  • the EE denotes an electrode element.
  • the electrode element is a component of the battery device and has two electrodes and a separator arranged between the electrodes.
  • the device V is particularly suitable, a spatial distance between the
  • W denotes a winding axis of the electrode element EE.
  • the substances to be discharged from the electrode element EE may leave the electrode element EE in a direction parallel to the winding axis W. After the substances have left the electrode element EE, they flow to the degassing device E. Since damage to the battery device B leads to an increase in the volume of the device
  • Electrode element EE can lead to an expansion of the electrode element EE in the direction of the degassing E. As a spacer, the device V largely ensures the possibility of unimpeded discharge of the substances.
  • Electrode element EE leading pressure can be transferred directly to the degassing.
  • Degassing E leads to an opening of the degassing device E and in particular the opening device O.
  • the opening of the degassing device E leads to an opening of the degassing device E and in particular the opening device O.
  • Degassing device E and in particular the opening device O is used for the unimpeded discharge of the substances.
  • the battery system B according to the third embodiment is suitable, for example, for use in a vehicle, in particular in a motor vehicle. It is also conceivable in particular the use of the battery system B in shipping, aerospace or in energy storage, in wind turbines, in solar systems or in emergency generators.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem (BS), insbesondere einem Lithium- Ionen- Batteriesystem, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung (B), mit mindestens einer Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung (E), wobei die Entgasungsvorrichtung (E) zur kontrollierten Entgasung von Batterievorrichtungen (B) geeignet ist und wobei die Batterievorrichtung (B) und die Vorrichtung (V) von einem Gehäuse umgeben sind und die Entgasungsvorrichtung (E) in eine Wand eines Gehäuses eingefügt ist und wobei die Vorrichtung (V) einen räumlichen Abstand zwischen der Batterievorrichtung (B) und der Entgasungsvorrichtung (E) erzeugt, derart, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung (B) und der Entgasungsvorrichtung (E) zur Ableitung von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung (B) austreten, in einer Umgebung des Batteriesystems (BS) freigehalten ist.

Description

Beschreibung Titel
Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch von Batteriesystemen
Feld der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Batteriesystem sowie dessen Verwendung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche. Stand der Technik
Aus dem Stand der Technik sind Batteriesysteme bekannt, wobei die
Batteriesysteme eine Entgasungsvorrichtung aufweisen, wobei die
Entgasungsvorrichtung zum Ableiten von Substanzen, die aus Batteriesystemen austreten, geeignet ist.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einem Batteriesystem, insbesondere einem Lithium- Ionen- Batteriesystem, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung, mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung, wobei die Entgasungsvorrichtung zur kontrollierten Entgasung von Batterievorrichtungen geeignet ist, und wobei die
Batterievorrichtung und die Vorrichtung von einem Gehäuse umgeben sind und die Entgasungsvorrichtung in eine Wand des Gehäuses eingefügt ist.
Bei der Batterievorrichtung kann es sich um ein Batteriemodul oder um eine Batteriezelle oder um einen elektrochemischen Energiespeicher handeln.
Die Erfindung betrifft ein Batteriesystem, wobei das Batteriesystem eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung aufweist, und wobei die Entgasungsvorrichtung zur kontrollierten Entgasung von Batterievorrichtungen geeignet ist, und wobei die Batterievorrichtung und die Vorrichtung von einem Gehäuse umgeben sind, und die Verwendung desselben mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Der Kern der Erfindung besteht darin, dass die Vorrichtung einen räumlichen Abstand zwischen der Batterievorrichtung und der Entgasungsvorrichtung erzeugt, derart, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung und der Entgasungsvorrichtung zur Ableitung von Substanzen, die aus der
Batterievorrichtung austreten, in eine Umgebung des Batteriesystems freigehalten ist.
Der Umstand, dass die Vorrichtung derart einen räumlichen Abstand zwischen der Batterievorrichtung und der Entgasungsvorrichtung erzeugt, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung und der Entgasungsvorrichtung zur Ableitung von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung austreten, in eine Umgebung des Batteriesystems freigehalten ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, Substanzen, die aus der Batterievorrichtung ausgetreten sind, ungehindert und schnellstmöglich ableiten zu können. Durch eine ungehinderte und
schnellstmögliche Ableitung der Substanzen, die aus der Batterievorrichtung ausgetreten sind, wird die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung von Personen oder Gegenständen, die sich im Umfeld eines Batteriesystems befinden, vermindert.
Hintergrund der Erfindung ist, dass Entgasungsvorrichtungen, in denen die Substanzen in ihrer Ableitung behindert und daher verzögert in die Umgebung des Batteriesystems abgeleitet werden eine höhere Wahrscheinlichkeit der Schädigung aufweisen als solche Entgasungsvorrichtungen, bei denen die Substanzen ungehindert und daher schneller in die Umgebung des
Batteriesystems abgeleitet werden. Durch das Freihalten eines Raumes zwischen der Batterievorrichtung und der Entgasungsvorrichtung wird das ungehinderte Ableiten der Substanzen, die aus der Batterievorrichtung ausgetreten sind, weitgehend ermöglicht. Batteriesysteme, bei denen die Substanzen auf Grund einer Behinderung langsamer als vorgesehen abgeleitet werden, können durch Einwirken der Substanzen Schaden nehmen und stellen eine Gefahr für Personen oder Gegenstände in der Umgebung eines solchen Batteriesystems dar. Insbesondere kann es zu einem Bersten des
Batteriesystems durch einen Druck, der durch das Einwirken der Substanzen erzeugt wird, kommen.
Erfindungsgemäß ist zudem die Verwendung eines Batteriesystems in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug. Denkbar ist zudem
insbesondere die Verwendung des Batteriesystems in der Schiff-, Luft- und Raumfahrt oder in Energiespeichern, in Windkraftanlagen, in Solaranlagen oder in Notstromaggregaten.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei dem einen räumlichen Abstand um eine Strecke von 0,001 m bis 0,1 m, insbesondere 0,005 m bis 0,015 m.
Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der Entgasungsvorrichtung um eine Berstscheibe oder um eine Berstmembran oder um ein Berstventil oder um ein Überdruckventil. Dabei ist die Entgasungsvorrichtung zum Öffnen durch Einwirkung einer Kraft oder Ausübung eines Druckes sowie zum Ableiten von Substanzen aus der
Batterievorrichtung in die Umgebung des Batteriesystems geeignet.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung zur Erzeugung einer Kräfte in Wirkung in Abhängigkeit eines Zustands der Batterievorrichtung, insbesondere einer physischen
Veränderung der Batterievorrichtung und/oder eines im Inneren der
Batterievorrichtung herrschenden Druckes auf die Entgasungsvorrichtung, geeignet. Dabei führt die Krafteinwirkung zur Öffnung der
Entgasungsvorrichtung. Ein beispielhafter Druck liegt bei 2 bar bis 10 bar. Der Umstand, dass die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung zur Erzeugung einer
Krafteinwirkung in Abhängigkeit eines Zustands der Batterievorrichtung, insbesondere einer physischen Veränderung der Batterievorrichtung und/oder eines im Inneren der Batterievorrichtung herrschenden Druckes auf die
Entgasungsvorrichtung geeignet ist, führt zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, dass die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim
Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung bedarfsabhängig auf die
Entgasungsvorrichtung einwirken kann.
Der Umstand, dass die Krafteinwirkung zur Öffnung der Entgasungsvorrichtung führt, führt ferner zu dem erfindungsgemäßen Vorteil, Substanzen, die aus der Batterievorrichtung ausgetreten sind und die ein Gefahrenpotential aufweisen, frühzeitig aus dem Batteriesystem abzuleiten. Durch eine frühzeitige Ableitung dieser Substanzen wird die Wahrscheinlichkeit einer Schädigung von Personen oder Gegenständen, die sich in der Umgebung des Batteriesystems befinden, verringert.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung zur Ausübung eines Drucks auf die
Entgasungsvorrichtung in Abhängigkeit eines Zustands der Batterievorrichtung, insbesondere einer physischen Veränderung der Batterievorrichtung und/oder eines im Inneren der Batterievorrichtung herrschenden Druckes, geeignet. Dabei ist die Ausübung des Drucks auf die Entgasungsöffnung zur Öffnung der Entgasungsvorrichtung geeignet. Bei einer physischen Veränderung der
Batterievorrichtung handelt es sich insbesondere um eine beispielsweise durch einen Unfall verursachte plastische Veränderung der Batterievorrichtung. Mit einer plastischen Veränderung der Batterievorrichtung geht die
Wahrscheinlichkeit einer Schädigung der Batterievorrichtung, und mit der Wahrscheinlichkeit einer Schädigung der Batterievorrichtung die Erhöhung der Wahrscheinlichkeit einer Schädigung von Personen oder Gegenständen, die sich im Umfeld des Batteriesystems befinden, einher. Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung für Substanzen, die aus der Batterievorrichtung austreten, durchlässig. Bei den Substanzen, die aus der Batterievorrichtung austreten, handelt es sich insbesondere um Gase.
Entsprechend einer weiteren vorzugsweisen Ausgestaltungsform der Erfindung ist die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung elektrisch isoliert. Der Umstand, die mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer
Entgasungsvorrichtung elektrisch zu isolieren, führt zur Verringerung der Eintrittswahrscheinlichkeit eines elektrischen Kurzschlusses im Batteriesystem.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, aus denen sich weitere erfinderische Merkmale ergeben können, auf die die Erfindung aber in ihrem Umfang nicht beschränkt ist, erläutert. Die Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt.
Es zeigt:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Batteriesystems enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung und mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Batteriesystems enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung und mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; Figur 3 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Batteriesystems, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung und mindestens eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch der Entgasungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung gemäß einer ersten
Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BS wird das Batteriesystem, insbesondere ein Lithium- Ionen- Batteriesystem bezeichnet. Mit B wird die Batterievorrichtung bezeichnet, mit V wird eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung bezeichnet und mit E wird die Entgasungsvorrichtung bezeichnet, wobei die Entgasungsvorrichtung E zur kontrollierten Entgasung der Batterievorrichtung B geeignet ist. Mit O wird eine Öffnungsvorrichtung der Entgasungsvorrichtung E bezeichnet, die zum Öffnen unter Druckeinwirkung geeignet ist und zum Ableiten von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung B austreten, geeignet ist.
Die Vorrichtung V ist geeignet, einen räumlichen Abstand zwischen der
Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E derart zu erzeugen, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E zur Ableitung von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung B austreten, in einer Umgebung des Batteriesystems BS auch bei einer physischen
Veränderung der Batterievorrichtung B zuverlässig freigehalten ist. Der räumliche Abstand zwischen der Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E wird mittels eines mit ASH bezeichneten Abstandshalters erzeugt. Der
Abstandshalter ASH ist beispielsweise aus Kunststoff oder Metall ausgebildet. Die Vorrichtung V kann insbesondere zwei oder mehrere Abstandshalter ASH aufweisen. Mit D werden Öffnungen in der Vorrichtung V bezeichnet, die
Öffnungen D sind zum Durchströmen der Substanzen, die aus der
Batterievorrichtung B austreten, geeignet.
Die Vorrichtung V kann insbesondere aus einem Kunststoffisolator bestehen. Mit EE wird ein Elektrodenelement bezeichnet. Das Elektrodenelement EE stellt eine Komponente der Batterievorrichtung B dar und weist zwei Elektroden und einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator auf.
Die Vorrichtung V ist insbesondere geeignet, einen räumlichen Abstand zwischen dem Elektrodenelement EE und der Entgasungsvorrichtung E zu erzeugen.
Mit S wird ein Stromableiter bezeichnet, der Stromableiter S ist zur Ableitung elektrischen Stroms aus der Batterievorrichtung B, insbesondere aus dem Elektrodenelement EE geeignet. Mit A wird eine Anode, mit K eine Kathode der Batterievorrichtung B bezeichnet.
Mit AOV wird eine Öffnung in der Vorrichtung V bezeichnet die zum
Durchstecken der Anode A geeignet ist.
Mit KOV wird eine Öffnung in der Vorrichtung V bezeichnet die zum
Durchstecken der Kathode K geeignet ist.
Mit AOE wird eine Öffnung in der Entgasungsvorrichtung E bezeichnet die zum
Durchstecken der Anode A geeignet ist.
Mit KOE wird eine Öffnung in der Entgasungsvorrichtung E bezeichnet die zum Durchstecken der Kathode K geeignet ist. Das erfindungsgemäße Batteriesystem B gemäß der ersten Ausführungsform ist beispielsweise zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug geeignet. Denkbar ist zudem insbesondere die Verwendung des Batteriesystems B in der Schiff-, Luft- und Raumfahrt oder in Energiespeichern, in Windkraftanlagen, in Solaranlagen oder in Notstromaggregaten.
In Figur 2 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung gemäß einer zweiten
Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BS wird das Batteriesystem, insbesondere ein Lithium- Ionen- Batteriesystem bezeichnet. Mit B wird die Batterievorrichtung bezeichnet, mit V wird eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung bezeichnet und mit E wird die Entgasungsvorrichtung bezeichnet, wobei die Entgasungsvorrichtung E zur kontrollierten Entgasung der Batterievorrichtung B geeignet ist. Mit A wird eine Anode, mit K wird eine Kathode des Batterievorrichtung B bezeichnet. Die Vorrichtung V ist geeignet, einen räumlichen Abstand zwischen der
Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E derart zu erzeugen, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E zur Ableitung von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung B austreten, in einer Umgebung des Batteriesystems BS freigehalten ist. Die Vorrichtung V kann insbesondere aus einem Kunststoffisolator bestehen.
Mit EE wird ein Elektrodenelement bezeichnet. Das Elektrodenelement stellt eine Komponente der Batterievorrichtung dar und weist zwei Elektroden und einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator auf.
Die Vorrichtung V ist insbesondere geeignet, einen räumlichen Abstand zwischen dem Elektrodenelement E E und der Entgasungsvorrichtung E zu erzeugen.
Mit S wird ein Stromableiter bezeichnet, der Stromableiter S ist zur Ableitung elektrischen Stroms aus der Batterievorrichtung B, insbesondere aus dem Elektrodenelement E E geeignet.
Mit W wird eine Wickelachse des Elektrodenelementes EE bezeichnet.
Substanzen, die aus dem Elektrodenelement E E abgeleitet werden sollen, können das Elektrodenelement E E in einer Richtung R parallel zur Wickelachse W verlassen. Nachdem die Substanzen das Elektrodenelement EE verlassen haben, strömen sie entlang eines mit P bezeichneten Strömungspfades. Da es durch eine Schädigung der Batterievorrichtung B zu einer Vergrößerung des Volumens des Elektrodenelements EE kommen kann, kann dies zu einer Ausdehnung des Elektrodenelementes EE in Richtung der
Entgasungsvorrichtung E führen. Die Vorrichtung V stellt als Abstandshalter die Möglichkeit des ungehinderten Ableitens der Substanzen weitgehend sicher.
Das erfindungsgemäße Batteriesystem B gemäß der zweiten Ausführungsform ist beispielsweise zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug geeignet. Denkbar ist zudem insbesondere die Verwendung des Batteriesystems B in der Schiff-, Luft- und Raumfahrt oder in Energiespeichern, in Windkraftanlagen, in Solaranlagen oder in Notstromaggregaten.
In Figur 3 ist ein erfindungsgemäßes Batteriesystem, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung mit mindestens einer Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung gemäß einer dritten
Ausführungsform schematisch dargestellt. Mit BS wird das Batteriesystem, insbesondere ein Lithium- Ionen- Batteriesystem bezeichnet. Mit B wird die Batterievorrichtung bezeichnet, mit V wird eine Vorrichtung zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung bezeichnet und mit E wird die Entgasungsvorrichtung bezeichnet, wobei die Entgasungsvorrichtung E zur kontrollierten Entgasung der Batterievorrichtung B geeignet ist. Mit O wird eine Öffnungsvorrichtung der Entgasungsvorrichtung E bezeichnet, die zum Öffnen unter Druckeinwirkung geeignet ist und zum Ableiten von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung B austreten, geeignet ist. Mit AOE wird eine Öffnung in der Entgasungsvorrichtung E bezeichnet die zum Durchstecken einer nicht dargestellten Anode der Batterievorrichtung B geeignet ist.
Mit KOE wird eine Öffnung in der Entgasungsvorrichtung E bezeichnet die zum Durchstecken einer nicht dargestellten Kathode des Batteriesystems geeignet ist geeignet ist.
Die Vorrichtung V ist geeignet, einen räumlichen Abstand zwischen der
Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E derart zu erzeugen, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung B und der Entgasungsvorrichtung E zur Ableitung von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung B austreten, in einer Umgebung des Batteriesystems BS freigehalten ist. Die Vorrichtung V kann insbesondere aus einem Kunststoffisolator bestehen.
Mit M wird ein mechanischer Berstelementöffner bezeichnet, wobei der mechanische Berstelementöffner M zur Übertragung einer Krafteinwirkung auf die Entgasungsvorrichtung E und/oder zur Ausübung eines Druckes auf die Entgasungsvorrichtung E geeignet ist. Durch die Übertragung der
Krafteinwirkung beziehungsweise die Ausübung des Druckes auf die
Entgasungsvorrichtung E wird die Entgasungsvorrichtung E geöffnet und
Substanzen, die aus der Batterievorrichtung B ausgetreten sind, können über die Entgasungsvorrichtung E abgeleitet werden. Bei der Entgasungsvorrichtung E kann es sich insbesondere um ein Berstelement, um eine Berstscheibe, um eine Berstmembran oder um ein Berstventil handeln. Der Berstelementöffner M kann beispielsweise dergestalt auf die Entgasungsvorrichtung E wirken, dass es zu einer reversiblen oder irreversiblen Öffnung der Entgasungsvorrichtung E kommt. Die Entgasungsvorrichtung E kann dabei beispielsweise durch den
Berstelementöffner M aufgedrückt oder aufgebogen oder aufgebrochen werden. Der Berstelementöffner M kann die Form eines Prismas haben. Darüber hinaus kann der Berstelementöffner M beispielsweise die Form eines Kegels oder eines Polyeders haben. Der Berstelementöffner M kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus Metall sein.
Der räumliche Abstand zwischen der Batterievorrichtung B und der
Entgasungsvorrichtung E wird mittels mit ASH bezeichneten Abstandshaltern erzeugt. Die Abstandshalter ASH können beispielsweise eine zylindrische Form aufweisen. Die Abstandshalter ASH können beispielsweise aus Metall oder Kunststoff sein.
Mit EE wird ein Elektrodenelement bezeichnet. Das Elektrodenelement stellt eine Komponente der Batterievorrichtung dar und weist zwei Elektroden und einen zwischen den Elektroden angeordneten Separator auf. Die Vorrichtung V ist insbesondere geeignet, einen räumlichen Abstand zwischen dem
Elektrodenelement EE und der Entgasungsvorrichtung E zu erzeugen. Mit W wird eine Wickelachse des Elektrodenelementes EE bezeichnet. Die Substanzen, die aus dem Elektrodenelement EE abgeleitet werden sollen, können das Elektrodenelement EE in einer Richtung parallel zur Wickelachse W verlassen. Nachdem die Substanzen das Elektrodenelement EE verlassen haben, strömen sie zur Entgasungsvorrichtung E. Da es durch eine Schädigung der Batterievorrichtung B zu einer Vergrößerung des Volumens des
Elektrodenelements EE kommen kann, kann dies zu einer Ausdehnung des Elektrodenelementes EE in Richtung der Entgasungsvorrichtung E führen. Die Vorrichtung V stellt als Abstandshalter die Möglichkeit des ungehinderten Ableitens der Substanzen weitgehend sicher.
Dadurch, dass es zu einer Vergrößerung des Volumens des Elektrodenelements EE kommt, kann der der zur Entstehung der Vergrößerung des
Elektrodenelementes EE führende Druck direkt auf die Entgasungsvorrichtung übertragen werden. Die Übertragung des Drucks und die damit einhergehende Ausübung des Drucks mittels des Berstelementöffners M auf die
Entgasungsvorrichtung E führt zu einer Öffnung der Entgasungsvorrichtung E und insbesondere der Öffnungsvorrichtung O. Die Öffnung der
Entgasungsvorrichtung E und insbesondere der Öffnungsvorrichtung O dient dem ungehinderten Ableiten der Substanzen.
Das erfindungsgemäße Batteriesystem B gemäß der dritten Ausführungsform ist beispielsweise zur Verwendung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug geeignet. Denkbar ist zudem insbesondere die Verwendung des Batteriesystems B in der Schiff-, Luft- und Raumfahrt oder in Energiespeichern, in Windkraftanlagen, in Solaranlagen oder in Notstromaggregaten.

Claims

Ansprüche
1. Batteriesystem (BS), insbesondere Lithium-Ionen-Batteriesystem, enthaltend mindestens eine Batterievorrichtung (B), mit mindestens einer Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung (E), wobei die Entgasungsvorrichtung (E) zur kontrollierten Entgasung von Batterievorrichtungen (B) geeignet ist, und wobei die Batterievorrichtung (B) und die Vorrichtung (V) von einem Gehäuse umgeben sind und die
Entgasungsvorrichtung (E) in eine Wand des Gehäuses eingefügt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (V) einen räumlichen Abstand zwischen der Batterievorrichtung (B) und der Entgasungsvorrichtung (E) erzeugt, derart, dass ein Raum zwischen der Batterievorrichtung (B) und der Entgasungsvorrichtung (E) zur Ableitung von Substanzen, die aus der Batterievorrichtung (B) austreten, in einer Umgebung des Batteriesystems (BS) freigehalten ist.
2. Batteriesystem (BS) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen räumlichen Abstand von 0,001 m bis 0,1 m, insbesondere 0,005 m bis 0,015 m handelt.
3. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Entgasungsvorrichtung (E) um eine Berstscheibe oder um eine Berstmembran oder um ein Berstventil oder um ein Überdruckventil handelt und die Entgasungsvorrichtung (E) zum Öffnen durch Einwirkung einer Kraft oder Ausübung eines Druckes, insbesondere eines Druckes von 2 bar bis 10 bar, sowie zum Ableiten von Substanzen aus der Batterievorrichtung (B) in die Umgebung des Batteriesystems (BS) geeignet ist. Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung (E) zur Erzeugung einer Kräfte in Wirkung in Abhängigkeit eines Zustands der Batterievorrichtung (B), insbesondere einer physischen Veränderung der Batterievorrichtung (B) und/oder eines im Inneren der Batterievorrichtung (B) herrschenden Druckes, auf die Entgasungsvorrichtung (E) geeignet ist und wobei die Krafteinwirkung zur Öffnung der Entgasungsvorrichtung (E) führt.
Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung (E) zur Ausübung eines Druckes auf die Entgasungsvorrichtung (E) in Abhängigkeit eines Zustands der Batterievorrichtung (B), insbesondere einer physischen
Veränderung der Batterievorrichtung (B) und/oder eines im Inneren der Batterievorrichtung (B) herrschenden Druckes, insbesondere eines Druckes von 2 bar bis 10 bar, geeignet ist und wobei die Ausübung des Drucks zur Öffnung der Entgasungsvorrichtung (E) geeignet ist.
Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung (E) für Substanzen, die aus der Batterievorrichtung (B) austreten, durchlässig ist.
Batteriesystem (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Vorrichtung (V) zur Erhöhung der Sicherheit beim Gebrauch einer Entgasungsvorrichtung (E) elektrisch isoliert ist.
Verwendung eines Batteriesystems (BS) nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
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