CN118140349A - 电池单体、蓄能器和用于使电池单体排气的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电池单体(1)，所述电池单体具有：‑壳体(2)，所述壳体包括盖面(3)、底面(4)和至少一个侧面(5)；和‑辅助装置(6)，所述辅助装置至少部分地布置在所述侧面(5)和所述底面(4)上，其中，‑所述壳体(2)在所述底面(4)上具有空隙部(7)，并且‑所述辅助装置(6)完全地遮盖所述空隙部(7)。此外，本发明涉及一种蓄能器和一种用于使电池单体排气的方法。

Description

电池单体、蓄能器和用于使电池单体排气的方法

给出一种电池单体。此外，给出一种蓄能器和一种用于使这种电池单体排气的方法。

要解决的任务在于，给出一种特别安全的电池单体。此外，应给出一种具有这种电池单体的蓄能器和一种用于使这种电池单体排气的方法。

这些任务通过独立权利要求的技术方案来解决。有利的设计方案、执行方案和改进方案是各从属权利要求的技术方案。

根据至少一个实施方式，所述电池单体包括壳体，所述壳体包括盖面、底面和至少一个侧面。盖面和底面例如相对置并且彼此平行地延伸。侧面将盖面和底面相互连接。

壳体例如具有圆柱体的形状。在这种情况下，壳体包括单个侧面，所述单个侧面在俯视图中具有环形形状。电池单体沿主延伸方向延伸。在电池单体、尤其是壳体的端部处布置有盖面和底面，它们分别垂直于主延伸方向延伸。

在盖面处和在底面处可分别布置有一个电流导出器。例如，在盖面处布置有阳极电流导出器并且在底面处布置有阴极电流导出器，或反之亦然。

所述电池单体例如是蓄电池。电池单体因此例如是用于电能的单个的能再充电的存储元件。

所述壳体例如包括金属，诸如铝。所述壳体的厚度例如是至少0.1mm并且最大1mm，例如0.5mm。

根据至少一个实施方式，所述电池单体包括至少部分地布置在侧面和底面上的辅助装置。辅助装置与侧面和底面至少部分地直接接触。

例如，辅助装置构造为条带，所述条带沿主延伸方向在侧面上延伸。在此，条带具有沿主延伸方向的长度和垂直于主延伸方向的宽度。

辅助装置的长度例如至少是侧面的沿主延伸方向的长度的50％、尤其至少是80％。例如，辅助装置在侧面的整个长度上延伸。

辅助装置的宽度例如最大是侧面的垂直于主延伸方向的周边的10％、尤其最大是5％。例如，辅助装置不是沿侧面的整个周边延伸。

辅助装置例如包括另一种金属，这种金属不同于壳体的金属。辅助装置的厚度例如至少与壳体的厚度一样大。

此外，辅助装置沿底面延伸。辅助装置的在侧面上的一部分和辅助装置的在底面上的一部分尤其是一体地相互连接。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述壳体在底面上具有空隙部。在该实施方式中，空隙部从底面的外表面和/或从底面的内表面沿主延伸方向延伸穿过壳体。

垂直于主延伸方向，所述空隙部具有圆形的、椭圆形的或多边形的形状。空隙部的垂直于主延伸方向的最大延伸长度小于壳体的直径。例如，所述最大延伸长度最大是壳体的直径的10％、尤其最大是5％那么大。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述辅助装置完全地遮盖空隙部。在该实施方式中，辅助装置延伸直至空隙部并且完全地遮盖该空隙部。也就是说，辅助装置和空隙部在俯视图中尤其是完全地重叠。

当前的电池单体的构思尤其是，所述空隙部不是布置在侧面中，而是布置在底面中并且借助辅助装置来完全地遮盖。在电池单体功能性故障的情况下，在电池单体中产生的气体尤其导致侧面膨胀。由于这种变形，空隙部不再被辅助装置遮盖，并且气体能逸出。由此能有利地防止壳体的侧面裂开并且因此能有利地减少相邻的电池单体的损坏。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述壳体包围空腔，在所述空腔中布置有功能性电池元件。例如，所述功能性电池元件包括至少一个第一电极层、至少一个分隔层和至少一个第二电极层。

第一电极层例如通过分隔层与第二电极层分开。第一电极层例如以活性的电极材料构成或由其成形。尤其是，第一电极层以活性的阴极材料成形或由其构成。在这种情况下，第一电极层是电池单体的阴极层。

第二电极层例如以活性的电极材料构成或由其成形。尤其是，第二电极层以活性的阳极材料成形或由其构成。在这种情况下，第二电极层是电池单体的阳极层。

分隔层具有对于锂离子可渗透、但对于电子不可渗透的材料。电池单体例如包括另一个分隔层。

功能性电池元件例如是卷起的。卷起的功能性电池元件布置在空腔中。壳体和功能性电池元件形成电池单体。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述空隙部至少部分地穿过底面。例如，壳体在空隙部中的厚度比没有空隙部的壳体的厚度小至少50％。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述空隙部完全地穿过底面。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述空腔由壳体和辅助装置完全地封装。也就是说，空腔在三维上被壳体和辅助装置完全地包围。在这种情况下，辅助装置在空隙部的区域中密封所述空腔。

尤其是，所述空腔由辅助装置密封成，使得功能性电池元件被保护免受外部影响，诸如氢气或氧气。

例如，辅助装置在空隙部的区域中与底面直接接触并且形锁合地封闭空隙部。辅助装置例如具有延伸到空隙部中的密封部件。所述密封部件至少部分地或完全地填充空隙部。

根据所述电池单体的至少一个实施方式，所述辅助装置的材料具有比所述壳体的材料更小的膨胀系数。例如，对于相同的温度范围，辅助装置的材料的膨胀系数小于壳体的材料的膨胀系数。所述膨胀系数尤其是线膨胀系数。

在所述实施形式中，辅助装置的材料尤其有利地是热稳定的材料并且由于外部影响仅略微发生变化、例如比壳体的材料更小地发生变化。

此外，给出一种蓄能器，所述蓄能器包括多个在此所描述的电池单体。因此，也公开了电池单体的与蓄能器相关联的特征并且反之亦然。

所述电池单体例如布置在二维格栅的格栅点处。尤其是，底面和盖面布置在格栅点处。所述格栅例如是三角形格栅、四边形格栅或六边形格栅。

根据所述蓄能器的至少一个实施方式，直接相邻的电池单体的侧面相应地相对置。各电池单体的侧面全部彼此平行地延伸。侧面可与直接相邻的侧面直接接触。替代地，在直接相邻的侧面之间布置有中间空间。

此外，给出一种用于在电池单体功能性故障的情况下使在此描述的电池单体排气的方法。因此，也公开了电池单体的与所述方法相关联的特征并且反之亦然。

在电池单体功能性故障的情况下，存储在电池单体中的能量可以以一定的时间间隔释放。所述时间间隔例如最大是100ms、尤其最大是10ms。在功能性故障的情况下例如产生至少100℃的温度，例如大约400℃。在这样的功能性故障的情况下，可能例如由于包含在电池单体中的电解质的至少部分的蒸发而在电池单体中产生气体。

壳体的侧面尤其可由于在功能性故障的情况下产生气体而在横向方向上膨胀。由于所产生的气体例如提高空腔中的温度，并且气体压力导致壳体鼓起。尤其是，侧面由于气体压力和提高的温度而在横向方向上向外弯曲。

根据所述方法的至少一个实施方式，辅助装置在底面上移动成，使得空隙部不再完全被辅助装置遮盖。由于辅助装置有利地包括具有比壳体的材料更小的膨胀系数的材料，所以辅助装置不像壳体那样膨胀。由于这种不同的膨胀，辅助装置的一部分在底面上移动，使得空隙部不再完全被辅助装置遮盖。因此，气体可有利地经由空隙部逸出。

根据所述方法的至少一个实施方式，所述壳体的空腔在膨胀时增大。所述空腔在膨胀之前例如具有圆柱形形状的形状。这种圆柱形形状在膨胀时变成侧面的凸的形状。

根据所述方法的至少一个实施方式，在功能性故障的情况下在空腔中产生气体。

根据所述方法的至少一个实施方式，气体经由空隙部从空腔中逸出。

在下文中借助示意性的附图更详细地阐释本发明的实施例。

在附图中：

图1示出根据一个实施例的电池单体的示意图，和

图2示出根据一个实施例的用于使电池单体排气的方法的示意图。

相同结构或功能的元件跨附图地以相同的附图标记来标识。

根据图1的实施例的电池单体1包括壳体2，所述壳体包括盖面3、底面4和侧面5、尤其是单个的圆柱形的侧面5。壳体2具有圆柱形的形状并且沿主延伸方向延伸。盖面3、底面4和侧面5成形空腔8。在空腔8中布置有功能性电池元件9。所述功能性电池元件9例如可构造为电极卷(Jelly Roll(卷芯))。

在功能性电池元件9与盖面3之间可布置有电池单体1的阳极电流导出器10。阳极电流导出器10能借助完全穿过盖面3的销来从外部导电地接触导通。也就是说，盖面3包括开口，销通过所述开口被引导至阳极电流导出器10。

此外，在功能性电池元件9与底面4之间可布置有电池单体1的阴极电流导出器11。阴极电流导出器11例如能借助壳体2来从外部导电地接触导通。替代地，电流导出器的其它布置结构也是可行的，例如阳极电流导出器和阴极电流导出器都可布置在盖面处。

壳体2在底面4上具有空隙部7，所述空隙部完全地穿过底面4。在此，空隙部7形成排气阀。

此外，在壳体2的侧面5和底面4上布置有辅助装置6。辅助装置6以条带的形式布置在壳体2上的侧面5和底面4上。条带沿主延伸方向完全地沿侧面5延伸。

此外，辅助装置6完全地遮盖空隙部7。此外，空隙部7完全被辅助装置6的材料填充。

空腔8被辅助装置6、盖面3、底面4和侧面5完全地密封。也就是说，所述功能性电池元件9有利地被保护以免受包围电池单体1的周围环境影响。

在根据图2的实施例的方法中，电池单体1具有功能性故障。在电池单体1功能性故障的情况下，存储在电池单体1中的能量可被释放，从而产生超过400℃的温度。在电池单体的空腔8中所包含的电解质和/或电池单体1的功能性电池元件9在这种温度下可至少部分地变成气态的。

由于这种气体和这种温度，空腔8增大。尤其是，壳体2的侧面5在横向方向上向外扩张。侧面5因此膨胀。

辅助装置6包括以下材料，所述材料具有比壳体2的材料更小的膨胀系数。因此，辅助装置6不会膨胀到与壳体2相同的程度。

由于这种不同的膨胀，辅助装置6在底面4上移动成，使得空隙部7不再完全被辅助装置6遮盖。因此，气体能有利地经由空隙部7逸出。气体在图2中象征性地示出为云。箭头对应于辅助装置6的移动。

附图标记列表

1 电池单体

2 壳体

3 盖面

4 底面

5 侧面

6 辅助装置

7 空隙部

8 空腔

9 功能性电池元件

10 阳极电流导出器

11 阴极电流导出器。

Claims (10)

1.电池单体(1)，所述电池单体具有：

-壳体(2)，所述壳体包括盖面(3)、底面(4)和至少一个侧面(5)；和

-辅助装置(6)，所述辅助装置至少部分地布置在所述侧面(5)和所述底面(4)上，其中，

-所述壳体(2)在所述底面(4)上具有空隙部(7)，并且

-所述辅助装置(6)完全地遮盖所述空隙部(7)。

2.根据权利要求1所述的电池单体(1)，其中，所述壳体(2)包围空腔(8)，在所述空腔中布置有功能性电池元件(9)。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的电池单体(1)，其中，所述空隙部(7)至少部分地穿过所述底面(4)。

4.根据权利要求1或2中任一项所述的电池单体(1)，其中，所述空隙部(7)完全穿过所述底面(4)。

5.根据权利要求2和4所述的电池单体(1)，其中，所述空腔(8)由所述壳体(2)和所述辅助装置(6)完全封装。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电池单体(1)，其中，所述辅助装置(6)的材料具有比所述壳体(2)的材料更小的膨胀系数。

7.蓄能器，所述蓄能器具有：

-多个根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体(1)，其中，

-直接相邻的电池单体(1)的侧面(5)相应地相对置。

8.用于在电池单体(1)功能性故障的情况下使电池单体(1)排气的方法，所述电池单体是根据权利要求1至6中任一项所述的电池单体，所述方法包括：

-使所述壳体(2)的侧面(5)在横向方向上膨胀，

-使所述辅助装置(6)在底面(4)上移动成，使得所述空隙部(7)不再完全被辅助装置(6)遮盖。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述壳体(2)的空腔(8)在膨胀时增大。

10.根据权利要求8或9中任一项所述的方法，其中，

-在功能性故障的情况下在所述空腔(8)中产生气体，并且

-所述气体经由所述空隙部(7)从所述空腔(8)中逸出。