DE102017122416A1 - Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Batterie (1) mit integrierter Flammschutzvorrichtung, wobei die Batterie (1): eine Kathodenschicht (2), eine Trennschicht (3), und eine Anodenschicht (4) aufweist, wobei die Trennschicht (3) zwischen der Kathodenschicht (2) und der Anodenschicht (4) angeordnet ist, wobei die Trennschicht (3) für Elektronen undurchlässig und für mindestens eine positive Ionenart durchlässig ist, wobei die Trennschicht (3) eine Flammschutzvorrichtung mit mindestens einer Glasfaser (30), die einen geschlossenen Hohlraum (34) umfasst, aufweist, und wobei in dem Hohlraum (34) ein Flammschutzmittel (31) angeordnet ist. Die Erfindung stellt eine Batterie (1) bereit, die eine erhöhte Brandsicherheit aufweist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung.
- Um elektrische Energie zur späteren Abgabe zu speichern, werden Batterien bzw. Akkumulatoren genutzt. Sie erlauben eine Stromversorgung unabhängig von den Stromversorgungsnetzen oder elektrischen Generatoren. Auch in Flugzeugen können Batterien genutzt werden, um elektrische Verbraucher zu speisen.
- Für einen generellen Einsatz außerhalb von Flugzeugen sind Kompositbatterien bekannt, die in ihrer Grundform drei Schichten aufweisen. Dabei ist eine Trennschicht zwischen einer Kathodenschicht und einer Anodenschicht angeordnet. Die Kathodenschicht und die Anodenschicht können ein Polymer aufweisen, das durch Kohlenstofffasern verstärkt wird. Die Fasern der Kathodenschicht können dabei beschichtet werden, z.B. mit Eisenoxid. Die Trennschicht kann aus einem Polymer mit einer Verstärkung aus Glasfasern bestehen. Die Trennschicht wirkt als elektrischer Isolator für Elektronen. Lithium Ionen können dabei durch die Trennschicht wandern, Elektronen jedoch nicht. Da die Lithium Ionen leicht entflammbar sind, ist die Verwendung von Lithium-Ionen-Batterien bzw. Akkumulatoren in Flugzeugen kritisch, da Flugzeuge lediglich eingeschränkte Löschkapazitäten aufweisen.
- Dabei ist z. B. aus
DE 10 2010 041387 A1 oderEP 3 053 206 B1 bekannt, Flammschutzmittel im Gehäuse von nicht strukturierten Lithium-Ionen-Batterien einzusetzen. Allerdings können die Lithium-Ionen-Batterien innerhalb des Gehäuses dennoch anfangen zu brennen, da ein Feuer erst am Gehäuse Batterie mit dem Flammschutzmittel in Kontakt kommt. D. h. das durch die Flammen das Gehäuse der Batterie hohe Temperaturen erreichen kann. Dies kann die Umgebung des Gehäuses beschädigen und im schlimmsten Fall zur Entzündung der das Gehäuse umgebenden Stoffe führen. - Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Batterie bereitzustellen, die eine erhöhte Brandsicherheit aufweist.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche und der folgenden Beschreibung.
- Erfindungsgemäß ist eine Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung vorgesehen, wobei die Batterie eine Anodenschicht, eine Trennschicht, und eine Kathodenschicht aufweist, wobei die Trennschicht zwischen der Kathodenschicht und der Anodenschicht angeordnet ist, wobei die Trennschicht für Elektronen undurchlässig und für mindestens eine positive Ionenart durchlässig ist, wobei die Trennschicht eine Flammschutzvorrichtung mit mindestens einer Glasfaser, die einen geschlossenen Hohlraum umfasst, aufweist, und wobei in dem Hohlraum ein Flammschutzmittel angeordnet ist.
- Mittels der Erfindung werden im Falle einer Erhöhung der Temperatur in der Batterie die Glasfasern zerstört und der Hohlraum geöffnet, sodass das Flammschutzmittel austritt und seine flammenhemmende Wirkung entfaltet. Die Brandgefahr durch die in der Batterie angeordneten Lithium Ionen wird durch das austretende Flammschutzmittel damit deutlich reduziert. Falls sich ein Brandherd in der Batterie entwickelt oder durch einen äußeren Brandherd auf die Batterie überspringt, kann das durch die Zerstörung der Glasfasern austretende Flammschutzmittel den Brand hemmen und im Idealfall auch löschen. Außerhalb eines Brandfalles verstärken die Glasfasern die Trennschicht und fungieren weiter als elektrische Isolatoren zwischen der Kathodenschicht und der Anodenschicht. Der Erfindung werden damit multifunktionale Glasfasern bereitgestellt, die auf einfache und platzsparende Weise zusätzlich eine Brandschutzfunktion bereitstellen. Damit wird die Brandsicherheit der Batterie erhöht.
- Vorteilhafterweise weist die mindestens eine Glasfaser eine kritische Temperatur auf, wobei die Glasfaser bei Überschreiten der kritischen Temperatur bricht und das Flammschutzmittel aus dem Hohlraum austritt.
- Mit der kritischen Temperatur kann vorbestimmt werden, bei welchen Temperaturbedingungen genau das Flammschutzmittel aus dem Hohlraum austreten soll. Weiter wird damit vermieden, dass die Glasfaser zunächst schmelzen muss, um den Hohlraum zu öffnen, d.h. dass eine Zerstörung der Glasfaser durch einen Schmelzvorgang eintritt. Vielmehr zerbricht die Glasfaser durch innere Spannungen, die durch den Temperaturunterschied über den Querschnitt der Glasfaser entstehen, bevor der Schmelzpunkt der Glasfaser erreicht wird. Durch das Zerbrechen wird im Gegensatz zu dem Schmelzen der Glasfaser bewirkt, dass der Hohlraum innerhalb der Glasfaser oberhalb der kritischen Temperatur geöffnet wird, anstatt, dass in einem ungünstigen Fall das geschmolzene Glas den Hohlraum weiter oder nach einer anfänglichen Öffnung wieder verschließt.
- Zweckmäßigerweise ist die Menge des Flammschutzmittels so bemessen, dass nach Austritt des Flammschutzmittels aus dem Hohlraum ein Feuer in der Batterie unterdrückt wird.
- Auf diese Weise kann die Menge des Flammschutzmittels genau auf die Rahmenbedingungen innerhalb der Trennschicht bzw. der Batterie abgestimmt werden, sodass genügend Flammschutzmittel vorhanden ist, um einen Brand in der Batterie zu löschen. Weiter kann damit vermieden werden, dass die Menge des Flammschutzmittel überdimensioniert wird, sodass Kosten des Flammschutzmittel in der Herstellung der Batterie gespart werden können.
- Mit Vorteil ist das Flammschutzmittel Triphenylphosphat.
- Triphenylphosphat hat sich als ein sehr effektives Flammschutzmittel für Lithium-Ionen-Batterien erwiesen. Damit wird ein effektives Flammschutzmittel für Lithium-Ionen-Batterien bereitgestellt. Weiter kann die benötigte Menge des Flammschutzmittels durch die Effektivität des Triphenylphosphats weiter reduziert werden, sodass weitere Kosten zumindest in der Herstellung gespart werden können. So kann in einem ersten Ausführungsbeispiel lediglich eine Teilmenge der Glasfasern einen Hohlraum mit Flammschutzmittel aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können auch Glasfasern mit lediglich sehr kleinen Hohlräumen verwendet werden, so dass auch der Gesamtdurchmesser der Glasfasern verringert werden kann. Dies spart Gewicht und Kosten. Vor allem im Flugzeugbau ist eine Gewichtsersparnis von Vorteil.
- Vorteilhafterweise weist die Trennschicht ein Polymer auf, in dem sich die mindestens eine Glasfaser als Verstärkungsfaser erstreckt.
- Weiter ist es zweckmäßig, wenn die Trennschicht eine Vielzahl von Glasfasern mit Hohlraum aufweist, die vorzugsweise eine Glasfasermatte bilden.
- Durch das Bereitstellen einer Vielzahl von Glasfasern mit Hohlraum, kann das Flammschutzmittel innerhalb der Trennschicht gleichmäßig verteilt werden. Damit wird über die gesamte Fläche der Trennschicht eine effektive Brandschutzwirkung bereitgestellt. Wenn die Glasfasern überdies eine Glasfasermatte bilden, kann damit vermieden werden, dass Leerräume zwischen den Glasfasern entstehen, die nicht mit einem Flammschutzmittel beaufschlagt werden können. Weiter wird durch eine Glasfasermatte die Stabilität der Trennschicht und damit auch der Batterie erhöht.
- Vorteilhafterweise erstreckt sich der Hohlraum entlang der, vorzugsweise gesamten, Glasfaser.
- Im Gegensatz zu einem Hohlraum, der sich lediglich nur über eine kurze Strecke der Gesamtlänge der Glasfaser erstreckt, kann mit einem Hohlraum, der sich entlang der gesamten Glasfaser erstreckt, über die gesamte Länge der Glasfaser eine Brandschutzwirkung bereitgestellt werden. Da die Glasfaser dann an jeder Stelle, an der sie durch eine Temperaturerhöhung bricht, eine Öffnung zu dem Hohlraum mit dem Flammschutzmittel bereitstellen kann, wird die Brandsicherheit weiter erhöht.
- Weiter weist die mindestens eine Glasfaser vorteilhafterweise einen Außendurchmesser zwischen 8 µm und 14 µm, vorzugsweise 10 µm und 12 µm, auf.
- Glasfasern mit diesen Außendurchmessern sind stark genug, um eine Verstärkungswirkung in dem Polymer der Trennschicht zu bewirken. Dünnere Glasfasern würden nicht die benötigte Verstärkungswirkung aufweisen, wenn sie gleichzeitig genügend Flammschutzmittel innerhalb eines Hohlraums lagern sollen, um eine adäquate Brandschutzwirkung zu erzielen. Sind die Glasfasern zu dick, kann nicht gewährleistet werden, dass sie sich im Falle eines Brandes rechtzeitig öffnen, um das Flammschutzmittel aus dem Hohlraum der Glasfaser entweichen zu lassen.
- Vorteilafterweise weist der Hohlraum einen Durchmesser zwischen 4 µm und 7 µm, vorzugsweise 5 µm und 6 µm, auf.
- Ein Hohlraum mit einem Durchmesser in diesem Bereich kann genügend Flammschutzmittel aufnehmen, um eine Flammschutzwirkung zu entfalten. Weiter sind bei diesen Durchmessern die Adhäsions- und Kohäsionskräfte nicht stark genug, um das Flammschutzmittel bei einer Öffnung des Hohlraums in dem Hohlraum zu halten.
- Mit Vorteil weist die Kathodenschicht Kohlefasern auf, die eine Eisenoxid-Beschichtung umfassen, wobei die Kohlefasern in einem Polymer in der Kathodenschicht eingebettet sind.
- Weiter ist ein Flugzeug vorgesehen, das erfindungsgemäß mindestens eine Batterie nach der vorangegangenen Beschreibung, mindestens einen elektrischen Verbraucher, und mindestens eine elektrische Leitung umfasst, wobei die Batterie über die elektrische Leitung mit dem elektrischen Verbraucher verbunden ist.
- Damit wird ein Flugzeug bereitgestellt, das eine wieder aufladbare Lithium-Ionen-Batterie zur Speisung von elektrischen Verbrauchern innerhalb des Flugzeugs aufweisen kann, wobei die Batterie eine erhöhte Brandsicherheit aufweist.
- Vorteilhafterweise ist die mindestens eine Batterie in einem Kabinenpaneel oder einer Struktur, insbesondere einer laminierten Schale oder einer Rahmenstruktur, des Flugzeugs angeordnet.
- Damit können Batterien flexibel innerhalb des Flugzeugs verteilt werden. Weiter können die Batterien platzsparend und dennoch leicht zugänglich im Innenraum des Flugzeugs angeordnet werden, wenn sie z.B. hinter einem Paneel befestigt sind. Auf diese Weise können die Batterien auch nahe an den elektrischen Verbrauchern angeordnet werden, sodass lediglich eine Versorgungsleitung zu der Batterie gelegt werden muss und erst danach eine Verzweigung zu den elektrischen Verbrauchern stattfinden kann. Damit wird der Aufbau eines Flugzeugs deutlich vereinfacht und bei einem Ausfall einer Batterie sind lediglich wenige elektrische Verbraucher betroffen. Weiter kann durch den Wegfall von elektrischen Leitungen auch Gewicht eingespart werden.
- Erfindungsgemäß ist weiter Verfahren zur Herstellung einer Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung vorgesehen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen mindestens einer Glasfaser mit einem Hohlraum; b) Füllen des Hohlraums mit einem Flammschutzmittel; c) Verschließen des Hohlraums; und d) Anordnen der mindestens einen Glasfaser in einer Trennschicht einer Batterie, wobei die Trennschicht auf einer Kathodenschicht oder einer Anodenschicht aufgetragen wird.
- Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer beispielhaften Ausführungsform mittels der beigefügten Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung ; -
2 eine schematische Darstellung eine Glasfaser mit Hohlraum und Flammschutzmittel; -
3a,b schematische Darstellungen von Glasfasern mit Hohlraum und Flammschutzmittel über einer brennenden anderen Schicht; -
4a,b schematische Darstellungen von Flugzeugen mit einer Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung; und -
5 ein schematisches Flussdiagramm des Verfahrens zur Herstellung einer Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung. - Die Batterie wird im Folgenden in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen
1 bezeichnet, wie in1 dargestellt. - Die Batterie
1 umfasst eine Kathodenschicht2 , eine Trennschicht3 und eine Anodenschicht4 . Die Trennschicht3 ist zwischen der Kathodenschicht2 und der Anodenschicht4 angeordnet. - Die Anodenschicht
4 weist dabei ein Polymer44 auf, das mit Kohlenstofffasern20 verstärkt ist. Die Anodenschicht4 kann weiter mit einer Kollektorschicht (nicht dargestellt) verbunden sein, die einen Kontakt zu einer elektrischen Leitung herstellt. - Die Kathodenschicht
2 weist ein Polymer22 auf, das ebenfalls mit Kohlenstofffasern20 verstärkt ist. Weiter sind die Kohlenstofffasern20 mit einer Beschichtung21 aus Eisenoxid versehen. Die Kathodenschicht2 kann weiter mit einer Kollektorschicht (nicht dargestellt) verbunden sein, die einen Kontakt zu einer elektrischen Leitung herstellt. - Die Trennschicht
3 umfasst ein Polymer33 , das mit Glasfasern30 verstärkt ist. Dabei lässt die Trennschicht3 positive Ionen wie z.B. Lithium Ionen durch. Für Elektronen ist die Trennschicht3 undurchlässig. Beim Auflade-Vorgang treten dabei positive Ionen von der Anodenschicht4 durch die Trennschicht2 zu der Kathodenschicht2 über. Die Elektronen werden von außen über die Kathodenschicht2 zum Ausgleich der Ladung der positiven Ionen zugeführt. Beim Entladevorgang treten die positiven Ionen von der Kathodenschicht2 durch die Trennschicht3 zu der Anodenschicht4 über. Auch hier werden Elektronen über die Anodenschicht4 zum Ausgleich der Ladung der positiven Ionen zugeführt. - Die Glasfasern
30 weisen dabei, wie in2 dargestellt, Hohlräume34 auf, die sich entlang der gesamten Glasfaser30 erstrecken. Die Hohlräume34 sind dabei geschlossen. Weiter weisen die Hohlräume34 ein Flammschutzmittel31 auf. Das Flammschutzmittel31 kann Triphenylphosphat sein. - Die Glasfasern
30 sind zu einer Glasfasermatte verwoben. Dadurch werden Leerräume zwischen den Glasfasern30 vermieden. Wenn alle Glasfasern30 einen Hohlraum34 mit Flammschutzmittel31 aufweisen, dann kann mit der Glasfasermatte die gesamte Fläche der Trennschicht3 mit Flammschutzmittel31 aus den Hohlräumen34 der Glasfasern30 abgedeckt werden. Somit kann über die gesamte Fläche der Trennschicht3 die Brandsicherheit erhöht werden, da an jedem Punkt der Trennschicht3 Glasfasern30 mit Hohlräumen34 angeordnet sind, die bei einer Temperaturerhöhung im Brandfall Flammschutzmittel31 bereitstellen können. - Weiter sind die Glasfasern
30 so ausgebildet, dass sie bei einer Temperaturerhöhung ab einer kritischen Temperatur anfangen zu brechen. Dies wird in3a dargestellt, in der sich ein Feuer5 in der Anodenschicht4 entwickelt hat. Die Glasfasern30 weisen dabei Risse32 auf, die sich durch die Wand der Glasfaser30 bis nahe an den Hohlraum34 erstrecken. Die Risse32 können durch innere Spannungen in der Glasfaser30 entstehen, die auf Temperaturunterschieden zwischen verschiedenen Bereichen über den Querschnitt der Glasfaser30 begründet werden. Wird die kritische Temperatur überschritten, brechen die Wände der Glasfaser30 an den Rissen32 auf, sodass der Hohlraum34 der Glasfaser30 geöffnet wird. Das Flammschutzmittel31 tritt dann aus dem Hohlraum34 durch die Glasfaser30 nach außen hin aus. Dabei ist in3b dargestellt, dass Flammschutzmittel31 das Feuer5 hemmt und kurz davor ist, dass Feuer5 zu löschen. - Des Flammschutzmittel
31 ist dabei so bemessen, dass ein Feuer5 innerhalb der Batterie1 gelöscht werden kann. - Die Glasfasern
30 weisen weiter einen Außendurchmesser zwischen 10 µm und 12 µm auf. Damit weisen die Glasfasern30 einen Außendurchmesser auf, der so bemessen ist, dass im Brandfall die Glasfasern30 durch die Erhöhung der Temperatur zerbrechen kann und der Hohlraum34 innerhalb der Glasfaser30 geöffnet werden kann. - Der Hohlraum
34 weist einen Innendurchmesser zwischen 5 µm bis 6 µm auf. Dieser Durchmesser ist ausreichend, um genügend Flammschutzmittel31 aufzunehmen, um die gewünschte Brandschutzwirkung zu erhöhen. - In
4a wird schematisch ein Querschnitt durch ein Flugzeug6 dargestellt. Dabei ist in einem Innenraum63 des Flugzeugs6 ein Kabinenpaneel7 angeordnet, dass die Außenwand des Innenraums63 verkleidet. Hinter dem Paneel7 ist dabei eine Batterie1 angeordnet. Die Batterie1 ist mittels elektrischer Leitungen62 mit elektrischen Verbrauchern61 - in diesem Beispiel Leseleuchten - verbunden. Die Batterie1 speist dabei die elektrischen Verbraucher61 über die elektrischen Leitungen62 . - Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie
1 in das Paneel7 integriert sein (nicht dargestellt). Die Batterie1 ist in diesem Fall ein Teil des Paneels7 und kann daher gleichzeitig mit dem Paneel7 hergestellt werden. Damit können bei der Herstellung Arbeitsschritte zusammengefasst und Kosten gespart werden. Weiter kann sich die Batterie1 nicht von dem Paneel7 lösen, so dass während eines Wartungsprozesses die eine Befestigung der Batterie1 nicht überprüft werden muss. Damit können Wartungskosten gesenkt werden. - Die Batterie
1 kann dabei weiter mit einem Generator oder einer Brennstoffzelle oder einer Zusatzbatterie, die eine wesentlich höhere Kapazität als die Batterie1 aufweist, elektrisch verbunden sein (nicht dargestellt). Diese Verbindung dient dann zum Aufladen der Batterie1 . -
4b zeigt ebenfalls eine schematische Darstellung eines Flugzeugs6 . In diesem Ausführungsbeispiel ist die Batterie1 an einer Tragstruktur8 des Flugzeugs6 befestigt. Auch hier ist die Batterie1 mittels elektrischer Leitungen62 mit elektrischen Verbrauchern61 verbunden. Die Batterie1 speist die elektrischen Verbraucher61 . - Auch diese Batterie
1 kann mittels einer weiteren nicht dargestellten elektrischen Leitung mit einer Energiequelle oder einem Energiespeicher, der eine größere Kapazität als die der Batterie1 aufweist, verbunden sein. - Die Batterie
1 kann dabei an nahezu beliebige Elemente der Flugzeugstruktur eines Flugzeugs6 angeordnet und/oder befestigt werden. Damit kann die Batterie1 flexibel nach Bedarf in einem Flugzeug6 angeordnet werden und dezentral Strom für elektrische Verbraucher bereitstellen. Dabei weist die Batterie1 eine hohe Brandsicherheit auf, was im Flugzeugbau unerlässlich ist. -
5 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms für das Verfahren100 zum Herstellen einer Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung. - Das Verfahren
100 umfasste dabei den Schritt a), Bereitstellen101 mindestens einer Glasfaser mit einem Hohlraum. Die Glasfaser kann dabei einen Durchmesser von 10 µm bis 12 µm aufweisen. Der Hohlraum in der Glasfaser kann dabei einen Durchmesser von 5 µm bis 6 µm aufweisen. Der Hohlraum kann sich dabei über die gesamte Länge der Glasfaser erstrecken. - In einem zweiten Schritt b) wird der Hohlraum mit einem Flammschutzmittel befüllt
102 . Dabei kann Triphenylphosphat in den Hohlraum eingefüllt werden. Es kann jedoch auch ein anderes Flammschutzmittel verwendet werden. - In einem dritten Schritt c) wird der Hohlraum verschlossen. Dies kann z.B. durch ein Schmelzen der Enden der Glasfaser erfolgen oder z.B. über ein Erwärmen der Enden der Glasfaser und ein darauffolgendes Zusammendrücken der Enden der Glasfaser. Auf diese Weise wird das Flammschutzmittel in dem Hohlraum eingelagert und kann nicht aus dem Hohlraum austreten. Lediglich, wenn die Wand des Hohlraums zerstört wird, kann das Flammschutzmittel aus dem Hohlraum austreten.
- In einem vierten Schritt d) wird die Glasfaser mit dem Hohlraum in einer Trennschicht einer Batterie angeordnet
104 . Dabei kann eine Vielzahl von Glasfasern mit Hohlräumen und darin enthaltenem Flammschutzmittel in einer Trennschicht angeordnet werden. Die Trennschicht kann weiter ein Polymer aufweisen, in dem die Glasfasern als Verstärkungsfasern eingebettet werden. - Weiter können die Glasfasern zu einer Glasfasermatte verwoben werden, die gesamte Trennschicht bedeckt. Auf diese Weise kann das Flammschutzmittel in den Hohlräumen der Glasfasern mittels der Glasfasern in der gesamten Trennschicht verteilt werden. Weiter wird die Stabilität der Trennschicht durch die Glasfasermatte erhöht.
- Die Trennschicht kann dabei auf eine Anodenschicht oder eine Kathodenschicht eine Batterie befestigt werden. Wenn die Trennschicht auf einer Anodenschicht einer Batterie befestigt wird, wird auf der Trennschicht eine Kathodenschicht angeordnet und befestigt. Wenn die Trennschicht auf einer Kathodenschicht einer Batterie befestigt wird, wird auf der Trennschicht eine Anodenschicht angeordnet und befestigt.
- Die Trennschicht wirkt dabei als elektrischer Isolator. Die elektrische Isolation erfolgt dabei gegenüber den Elektronen. Positive Ionen können durch die Trennschicht hindurchtreten. Dabei können die positiven Ionen in beiden Richtungen zwischen der Anodenschicht und der Kathodenschicht hin und her wandern.
- Die Batterie kann nach der Fertigstellung in einem Flugzeug angeordnet werden. Dabei kann die Batterie an verschiedenen Stellen dezentral im Flugzeug elektrische Energie bereitstellen. So kann die Batterie z.B. hinter einem Flugzeugpaneel angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Batterie einer Struktur des Flugzeugs, wie z.B. in einer laminierten Schale oder in der Rahmenstruktur, befestigt werden.
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010041387 A1 [0004]
- EP 3053206 B1 [0004]
Claims (13)
- Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung, wobei die Batterie (1): eine Kathodenschicht (2), eine Trennschicht (3), und eine Anodenschicht (4) aufweist, wobei die Trennschicht (3) zwischen der Kathodenschicht (2) und der Anodenschicht (4) angeordnet ist, wobei die Trennschicht (3) für Elektronen undurchlässig und für mindestens eine positive Ionenart durchlässig ist, wobei die Trennschicht (3) eine Flammschutzvorrichtung mit mindestens einer Glasfaser (30), die einen geschlossenen Hohlraum (34) umfasst, aufweist, und wobei in dem Hohlraum (34) ein Flammschutzmittel (31) angeordnet ist.
- Batterie nach
Anspruch 1 , wobei die mindestens eine Glasfaser (30) eine kritische Temperatur aufweist, wobei die Glasfaser (30) bei Überschreiten der kritischen Temperatur bricht und das Flammschutzmittel (31) aus dem Hohlraum (34) austritt. - Batterie nach
Anspruch 2 , wobei die Menge des Flammschutzmittels (31) so bemessen ist, dass nach Austritt des Flammschutzmittels (31) aus dem Hohlraum (34) ein Feuer (5) in der Batterie (1) unterdrückt wird. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , wobei das Flammschutzmittel (31) Triphenylphosphat ist. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , wobei die Trennschicht (3) ein Polymer (33) aufweist, in dem sich die mindestens eine Glasfaser (30) als Verstärkungsfaser erstreckt. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis5 , wobei die Trennschicht (3) eine Vielzahl von Glasfasern (30) mit Hohlraum (34) aufweist, die vorzugsweise eine Glasfasermatte bilden. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , wobei sich der Hohlraum (34) entlang der Glasfaser (30) erstreckt. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis7 , wobei die mindestens eine Glasfaser (30) einen Außendurchmesser zwischen 8 µm und 14 µm, vorzugsweise 10 µm und 12 µm, aufweist. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis8 , wobei der Hohlraum (34) einen Durchmesser zwischen 4 µm und 7 µm, vorzugsweise 5 µm und 6 µm, aufweist. - Batterie nach einem der
Ansprüche 1 bis9 , wobei die Kathodenschicht (2) Kohlefasern (20) aufweist, die eine Eisenoxid-Beschichtung (21) umfassen und wobei die Kohlefasern (20) in einem Polymer (22) in der Kathodenschicht (2) eingebettet sind. - Flugzeug (6) umfassend mindestens eine Batterie (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , mindestens einen elektrischen Verbraucher (61), und mindestens eine elektrische Leitung (62), wobei die Batterie (1) über die elektrische Leitung (62) mit dem elektrischen Verbraucher (61) verbunden ist. - Flugzeug nach
Anspruch 11 , wobei die mindestens eine Batterie (1) in einem Kabinenpaneel (7) oder einer Struktur (8), insbesondere einer laminierten Schale oder in einer Rahmenstruktur, des Flugzeugs (6) angeordnet ist. - Verfahren zur Herstellung einer Batterie mit integrierter Flammschutzvorrichtung, wobei das Verfahren (100) die folgenden Schritte aufweist: a) Bereitstellen (101) mindestens einer Glasfaser mit einem Hohlraum; b) Füllen (102) des Hohlraums mit einem Flammschutzmittel; c) Verschließen (103) des Hohlraums; und d) Anordnen (104) der mindestens einen Glasfaser in einer Trennschicht einer Batterie, wobei die Trennschicht auf einer Kathodenschicht oder einer Anodenschicht aufgetragen wird.
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