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EINFÜHRUNG
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Die Offenlegung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine Batteriezelle mit einer thermischen Barriere an einem positiven Batteriepol und einer Dosenschnittstelle.
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Eine Batterie enthält mindestens ein Paar von Anoden- und Kathodenelektroden und einen Separator, der zwischen der Anoden- und der Kathodenelektrode angeordnet ist. Sowohl die Anoden- als auch die Kathodenelektrode umfassen einen Stromkollektor, der ein leitfähiges Metallteil sein kann, das dazu dient, elektrische Energie von der jeweiligen Elektrode zu einem Batteriepol zu leiten, oder sind auf diesem ausgebildet. Die Anodenelektrode ist mit einem negativen Batteriepol verbunden, und die Kathodenelektrode ist mit einem positiven Batteriepol verbunden. Eine Batterie kann einen Behälter oder ein äußeres starres Gehäuse enthalten, das die Elektroden und den Separator enthält und schützt. Das Gehäuse kann aus einem Metall bestehen. Die Batteriepole können jeweils eine Niete, eine mit der Batterie verschweißte Metallstruktur oder andere in der Technik verwendete Polkonstruktionen sein.
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Ein Jelly-Roll-Elektrodenstapel umfasst einen flexiblen Stapel von Schichten mit einer Trennschicht, einer Kathodenschicht, einer inerten Laminatschicht und einer Anodenschicht. Diese flexiblen Schichten können in eine zylindrische Form gerollt werden. Betrachtet man ein Ende des Elektrodenstapels, so können die Schichten als Wirbel erscheinen, wobei die Anodenschicht und die Kathodenschicht durch die Separatorschicht getrennt sind. Die Anodenschicht kann über einen ersten Stromkollektor mit einem negativen Batterieanschluss verbunden sein, und die Kathodenschicht kann über einen zweiten Stromkollektor mit einem positiven Batterieanschluss verbunden sein. Der Jellyroll-Elektrodenstapel kann eine allgemein zylindrische Form haben und in einer zylindrischen Dose untergebracht werden.
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BESCHREIBUNG
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Eine Vorrichtung für eine Batteriezelle ist vorgesehen. Die Vorrichtung umfasst die Batteriezelle. Die Batteriezelle umfasst einen Elektrodenstapel, der mindestens ein Paar aus einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode enthält, und ein Gehäuse mit einer Wand, die den Elektrodenstapel einkapselt. Die Batteriezelle umfasst ferner einen positiven Batteriepol, der mit dem Elektrodenstapel verbunden ist und aus dem Gehäuse herausragt. Die Batteriezelle umfasst ferner einen negativen Batterieanschluss, der mit dem Elektrodenstapel verbunden ist. Der positive Batteriepol und der negative Batteriepol sind so konfiguriert, dass sie elektrische Energie liefern. Die Batteriezelle umfasst ferner eine thermische Barriere, die an das Gehäuse und den positiven Batteriepol angrenzt. Die thermische Barriere verhindert, dass Gase innerhalb der Batteriezelle bei einer Umgebungstemperatur von mindestens 600 °C zwischen dem Behälter und dem positiven Batteriepol die Batteriezelle verlassen.
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In einigen Ausführungsformen besteht die thermische Barriere aus einem Epoxidharz, einem bei Raumtemperatur vulkanisierenden Silikon oder Polyurethan.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Batteriezelle außerdem einen Isolator, der zwischen der Dose und dem positiven Batteriepol angeordnet ist. Die thermische Barriere ist so angeordnet, dass sie eine Außenfläche des Isolators bedeckt.
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In einigen Ausführungsformen ist der Elektrodenstapel ein Jellyroll-Elektrodenstapel, und die Dose ist zylindrisch geformt.
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In einigen Ausführungsformen ist die Dose eine rechteckige, prismatische Dose.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Batteriezelle außerdem eine Entlüftung, die so konfiguriert ist, dass die Gase aus der Batteriezelle durch die Entlüftung entweichen können.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Batteriezelle einen ersten Endabschnitt und einen zweiten, vom ersten Endabschnitt entfernten Endabschnitt. Die thermische Barriere ist auf dem ersten Endabschnitt angeordnet. Die Entlüftung ist am zweiten Endabschnitt angeordnet.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die thermische Barriere eine erste thermische Barriere. Die Batteriezelle umfasst außerdem eine zweite thermische Barriere, die den negativen Batteriepol umgibt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird eine Vorrichtung mit einer Batteriezelle bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst die Batteriezelle. Die Batteriezelle umfasst einen Elektrodenstapel, der mindestens ein Paar aus einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode umfasst, und ein Gehäuse mit einer Wand, die den Elektrodenstapel einkapselt. Die Batteriezelle umfasst ferner einen positiven Batteriepol, der mit dem Elektrodenstapel verbunden ist und aus dem Gehäuse herausragt. Die Batteriezelle umfasst ferner einen negativen Batterieanschluss, der mit dem Elektrodenstapel verbunden ist. Der positive Batteriepol und der negative Batteriepol sind so konfiguriert, dass sie elektrische Energie liefern. Die Batteriezelle umfasst ferner eine thermische Barriere, die an das Gehäuse und den positiven Batteriepol angrenzt. Die thermische Barriere verhindert, dass Gase innerhalb der Batteriezelle bei einer Umgebungstemperatur von mindestens 600 °C zwischen dem Behälter und dem positiven Batteriepol die Batteriezelle verlassen.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Vorrichtung ein Fahrzeug.
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In einigen Ausführungsformen besteht Die thermische Barriere aus einem Epoxidharz, einem bei Raumtemperatur vulkanisierenden Silikon oder Polyurethan.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Batteriezelle außerdem einen Isolator, der zwischen der Dose und dem positiven Batteriepol angeordnet ist. Die thermische Barriere ist so angeordnet, dass sie eine Außenfläche des Isolators bedeckt.
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In einigen Ausführungsformen ist der Elektrodenstapel ein Jellyroll-Elektrodenstapel, und die Dose ist zylindrisch geformt.
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In einigen Ausführungsformen ist die Dose eine rechteckige, prismatische Dose.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Batteriezelle außerdem eine Entlüftung, die so konfiguriert ist, dass die Gase aus der Batteriezelle durch die Entlüftung entweichen können.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die Batteriezelle einen ersten Endabschnitt und einen zweiten, vom ersten Endabschnitt entfernten Endabschnitt. Die thermische Barriere ist auf dem ersten Endabschnitt angeordnet. Die Entlüftung ist am zweiten Endabschnitt angeordnet.
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In einigen Ausführungsformen umfasst die thermische Barriere eine erste thermische Barriere. Die Batteriezelle umfasst außerdem eine zweite thermische Barriere, die den negativen Batteriepol umgibt.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird ein Verfahren für eine Batteriezelle mit einer thermischen Barriere an einer Schnittstelle zwischen einem positiven Batteriepol und einem Behältnis bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Erzeugen einer thermischen Barriere mit einer Beschichtung aus Wärmedämmmaterial um einen Umfang eines positiven Batteriepols der Batteriezelle, die so konfiguriert ist, dass sie an den positiven Batteriepol und einen Behälter der Batteriezelle angrenzt und Gase innerhalb der Batteriezelle daran hindert, die Batteriezelle zwischen dem positiven Batteriepol und dem Behälter zu verlassen. Das Wärmedämmmaterial ist so konfiguriert, dass es die Gase innerhalb der Batteriezelle bei einer Umgebungstemperatur von mindestens 600°C weiterhin abdichtet.
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In einigen Ausführungsformen wird die thermische Barriere vor der vollständigen Montage der Batteriezelle hergestellt.
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In einigen Ausführungsformen wird die thermische Barriere erzeugt, nachdem ein Rest der Batteriezelle vollständig zusammengebaut ist.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Modi zur Durchführung der Offenbarung in Verbindung mit den beigefügten Figuren ohne weiteres ersichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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- 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht und einem Teilquerschnitt eine beispielhafte Batteriezelle mit einem Becher, einem positiven Batteriepol und einer thermischen Barriere, die an den Becher und den positiven Batteriepol angrenzt, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Offenbarung;
- 2 zeigt schematisch die Batteriezelle von 1 in der Draufsicht, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 3 zeigt schematisch eine beispielhafte alternative Batteriezelle in der Draufsicht, wobei die Batteriezelle gemäß der vorliegenden Offenbarung prismatisch ist;
- 4 zeigt schematisch eine beispielhafte Batteriezelle im Querschnitt gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 5 zeigt schematisch eine beispielhafte Vorrichtung, die ein Fahrzeug mit einer Energiespeichereinrichtung umfasst, die mindestens eine Batteriezelle aus 1 enthält, gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- 6 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Verfahren für eine lokalisierte thermische Barriere an einem positiven Batteriepol und einer Dosenschnittstelle einer Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 7 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Verfahren für eine lokalisierte thermische Barriere an einem positiven Batteriepol und einer Dosenschnittstelle einer Batterie gemäß der vorliegenden Offenbarung illustriert; und
- 8 zeigt schematisch eine alternative Batteriezelle im Querschnitt, bei der die thermische Barriere als Isolator wirkt, gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Eine Batterie kann hohen Temperaturen ausgesetzt sein. Wenn die Batterie hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann sie ausgasen oder Gase freisetzen. Der Pluspol einer Batterie kann sich in der Nähe einer Stromschiene oder einer Metallstruktur befinden, die zur Leitung elektrischer Energie dient. Der positive Batteriepol kann selektiv mit der Stromschiene verbunden werden. Bei einem offenen Stromkreis kann der Batterie-Pluspol von der Stromschiene getrennt werden, so dass zwischen dem Batterie-Pluspol und der Stromschiene kein Pfad für die elektrische Leitung besteht. Es kann wünschenswert sein, eine Ausgasung in einem Bereich mit offenem Stromkreis, z. B. zwischen dem positiven Batteriepol und der Stromschiene, zu verhindern.
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Eine Batterie umfasst einen positiven Batteriepol, einen negativen Batteriepol und einen Behälter. Die Dose kann ein Metallgehäuse sein, das um die mindestens eine Anodenelektrode der Batterie, die mindestens eine Kathodenelektrode der Batterie und den/die Separator(en), der/die zwischen jedem Anoden- und Kathodenelektrodenpaar angeordnet ist/sind, angeordnet ist. In einer Ausführungsform kann das Metallgehäuse als negativer Batteriepol dienen. Die Dose kann eine Entlüftung, eine Entlüftungsplatte oder einen Teil der Batterie aufweisen, der so konfiguriert ist, dass er entfernt vom positiven Batteriepol und einer nahe gelegenen Stromschiene entlüftet, falls die Batterie zu entgasen beginnt. Ein Isolator kann verwendet werden, um den Kontakt und die elektrische Leitung zwischen dem positiven Batteriepol und der Dose zu verhindern. Beim Betrieb in niedrigen oder nominalen Temperaturbereichen kann der Isolator zusätzlich die Gase in der Batterie im Bereich des Batteriepluspols abdichten und verhindern, dass Gase aus der Batterie zwischen dem Batteriepluspol und der Dose entweichen. Isolatoren können jedoch aus Materialien mit relativ geringen Betriebsbereichen bestehen und sich bei hohen Temperaturen von 150°C oder mehr abbauen. In einem solchen Fall kann der Isolator, wenn er sich zersetzt, seine Funktion der Abdichtung der Batterie im Bereich des positiven Batteriepols verlieren.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine lokalisierte thermische Barriere an einer positiven Batterieklemme und einer Dosenschnittstelle einer Batterie ist vorgesehen. Die Vorrichtung kann eine thermische Barriere umfassen, die an den Behälter der Batterie und den positiven Batteriepol angrenzt. Die thermische Barriere wirkt wie eine Dichtung, die verhindert, dass Gas aus der Batterie zwischen dem positiven Batteriepol und dem Behälter entweicht.
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In einer Ausführungsform berührt die thermische Barriere sowohl den positiven Batteriepol als auch eine Metalldose oder ist in Kontakt mit beiden angeordnet. In dieser Ausführungsform kann die thermische Barriere aus einem nichtleitenden oder isolierenden Material bestehen, um eine elektrische Leitung vom positiven Batteriepol zur Metalldose zu verhindern.
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In einer Ausführungsform kann das Wärmedämmmaterial eine Schmelztemperatur aufweisen, die höher ist als die maximale Oberflächentemperatur der Dose. Eine beispielhafte zylindrische Batteriezelle hat eine maximale Dosenoberflächentemperatur von 685°C. Es kann ein geeignetes Wärmedämmmaterial mit einer Schmelztemperatur ausgewählt werden, die über der maximalen Oberflächentemperatur der Dose liegt. In der vorliegenden beispielhaften zylindrischen Batteriezelle kann eine thermische Barriere aus einem 1k- oder 2k-Flüssigmaterial auf Silikonbasis mit einer Schmelztemperatur von 700°C hergestellt werden.
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Die thermische Barriere kann auf der Batterie durch Aufbringen oder Anordnen von Wärmedämmmaterial um den positiven Batteriepol herum und durch Versiegeln des Wärmedämmmaterials sowohl mit dem positiven Batteriepol als auch mit dem Behälter der Batterie geschaffen werden. Die thermische Barriere kann die Form einer ringförmigen Beschichtung oder eines Films auf dem Behälter haben, der den Pluspol der Batterie umgibt. Das Wärmedämmmaterial kann während des bestehenden Zellherstellungsprozesses oder vor der Zellmontage aufgebracht werden. Das Wärmedämmmaterial kann vor dem Verschweißen des positiven Batteriepols mit der Batterie aufgebracht werden. In einer anderen Ausführungsform kann das Wärmedämmmaterial aufgebracht werden, nachdem die Zellpole zusammengeschweißt wurden.
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Die offenbarte thermische Barriere kann auf andere Batteriezellenformate als zylindrische Zellen angewendet werden. Die offenbarte thermische Barriere kann auf prismatische Dosenzellen oder andere Gehäuse angewendet werden, die ihre mechanische Integrität aufrechterhalten müssen, um eine Gasdichtung während eines Hochtemperaturereignisses aufrechtzuerhalten.
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Das Wärmedämmmaterial kann durch Auftragen, Aufsprühen, Beschichten oder andere ähnliche Verfahren aufgebracht werden. Das offenbarte Verfahren kann das Aufbringen eines Wärmedämmmaterials auf einen Batteriepol-zu-Behälter-Grenzflächenbereich auf einer Batteriezelle beinhalten, um ein unerwünschtes Gas-/Partikel-Leck aus einem anderen als dem gewünschten Entlüftungsweg für die Batteriezelle zu verhindern. Eine thermische Barriere kann um einen positiven Batteriepol oder einen negativen Batteriepol herum verwendet werden.
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Bei dem Wärmedämmmaterial kann es sich um ein Epoxidharz, ein bei Raumtemperatur vulkanisierendes Silikon, ein Polyurethan oder einen anderen Klebstoff handeln, der auch bei hohen Temperaturen abdichten kann. In einer Ausführungsform kann das Wärmedämmmaterial mit einer Schmelztemperatur von mehr als 600 °C ausgewählt werden. In einer Ausführungsform kann das Wärmedämmmaterial mit einer Schmelztemperatur von mehr als 700 °C ausgewählt werden. In einer Ausführungsform kann das Wärmedämmmaterial mit einer Schmelztemperatur von mehr als 800 °C ausgewählt werden.
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Das Wärmedämmmaterial kann so aufgetragen werden, dass es den Isolator vollständig bedeckt. In einer Ausführungsform hat die thermische Barriere eine Dicke von 1,0 mm ± 0,2 mm. In einer Ausführungsform kann die Dicke des Wärmedämmmaterials so begrenzt werden, dass sie unter der Höhe der Batterieklemmen bleibt, um eine Beeinträchtigung der Stromschiene zu vermeiden.
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In einer Ausführungsform kann das Wärmedämmmaterial auf die Batteriezelle aufgebracht werden, nachdem die Zellpole zusammengeschweißt wurden. In einer Ausführungsform können zwei thermische Barrieren verwendet werden, um sowohl einen positiven Batteriepol mit dem Behälter der Batterie als auch einen negativen Batteriepol mit dem Behälter der Batterie abzudichten, was zu einer hervorragenden, robusten Dichtungsintegrität führt.
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Bezug nehmend auf die Figuren, in denen sich gleiche Referenznummern auf gleiche Merkmale in den verschiedenen Ansichten beziehen, zeigt 1 schematisch in einer Seitenansicht und einem Teilquerschnitt eine beispielhafte Batteriezelle 10 mit einem Becher 20, einem positiven Batteriepol 40 und einer thermische Barriere 70, die an den Becher 20 und den positiven Batteriepol 40 angrenzt. Das Gehäuse 20 ist in der Seitenansicht dargestellt. Das Gehäuse 20 kann als ein Gehäuse mit mindestens einer Wand beschrieben werden, die so konfiguriert ist, dass sie einen Elektrodenstapel innerhalb des Gehäuses 20 umgibt und einkapselt. Die Dose 20 kann aus Stahl, Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder anderen bekannten Materialien bestehen. Die Schnittstelle zwischen dem positiven Batteriepol und der Dose kann so definiert werden, dass sie einen Bereich um den Umfang des positiven Batteriepols 40 in der Nähe der Dose 20 oder dieser zugewandt umfasst. Der positive Batteriepol 40, die thermische Barriere 70 und ein optionaler Isolator 60 sind in einer Querschnittsansicht dargestellt. In einer Ausführungsform kann sich die thermische Barriere 70 in einen Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 40 und der Dose 20 erstrecken und den Platz des Isolators 60 einnehmen. Ein Jellyroll-Elektrodenstapel 30 ist innerhalb der Dose 20 mit gestrichelten Linien dargestellt. Ein Jellyroll-Elektrodenstapel 30 kann allgemein zylindrisch geformt sein, und die Dose 20 kann zylindrisch geformt sein. Der positive Batteriepol 40 ist an einem ersten Endabschnitt 22 der Batteriezelle 10 dargestellt. Eine Entlüftung 80 ist an einem zweiten Endabschnitt 24 der Batteriezelle 10 dargestellt, der vom ersten Endabschnitt 22 entfernt ist. Die Dose 20 ist elektrisch mit einem Stromkollektor des Jellyroll-Elektrodenstapels 30 verbunden und dient als negativer Batteriepol. Die Entlüftung 80 ist so konfiguriert, dass Gase an einer gewünschten Stelle aus der Batteriezelle 10 entweichen können. Diese gewünschte Stelle kann so gewählt werden, dass die Gase schnell in die Umgebungsluft entweichen können, wobei die umgebenden Merkmale und Systeme gegenüber den entweichenden Gasen inert sind.
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Ein benachbartes stromleitendes Metallteil 90 ist in der Nähe der Batteriezelle 10 dargestellt, aber physisch von ihr getrennt. In einer Ausführungsform ist die Entlüftungsöffnung 80 so konfiguriert, dass sie Gase in einem Bereich ausstößt, der das benachbarte stromleitende Metallteil 90 nicht einschließt.
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Der positive Batteriepol 40 ist mit einem Stromkollektor des Jellyroll-Elektrodenstapels 30 verbunden und erstreckt sich durch eine Öffnung in der Dose 20. Unter Nenn- oder Auslegungstemperaturbedingungen ist der Isolator 60 so konfiguriert, dass er den positiven Batteriepol 40 von der Dose 20 elektrisch isoliert und zusätzlich Gase innerhalb der Batteriezelle 10 daran hindert, aus der Batteriezelle 10 in der Nähe des positiven Batteriepols 40 oder durch den Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 40 und der Dose 20 zu entweichen. Der Isolator 60 kann aus Polyethylen (PE), Polypropylen (PP) oder einer anderen Art von Polymer bestehen. Unter hohen Temperaturen oder bei hohen Temperaturen über 150°C kann sich der Isolator 60 zersetzen und die Fähigkeit verlieren, die Gase innerhalb der Batteriezelle 10 abzudichten. Die thermische Barriere 70 kann als redundante Dichtung für den Isolator 60 fungieren und die Fähigkeit aufrechterhalten, die Gase innerhalb der Batteriezelle 10 gegen ein Entweichen aus dem Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 40 und dem Gehäuse 20 abzudichten.
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Die thermische Barriere 70 kann aus einem Epoxidharz, einem bei Raumtemperatur vulkanisierenden Silikon, Polyurethan oder einem anderen Klebstoff bestehen, der auch bei hohen Temperaturen abdichtet. Die thermische Barriere 70 kann so angeordnet werden, dass sie eine Außenfläche des Isolators 60 bedeckt.
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2 zeigt schematisch die Batteriezelle 10 aus 1 in der Draufsicht. Die Batteriezelle 10 ist einschließlich des Behälters 20, des positiven Batteriepols 40 und der thermischen Barriere 70 dargestellt. Der Isolator 60 ist nicht direkt sichtbar, und eine Stelle des Isolators innerhalb oder unter der thermischen Barriere 70 ist mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Die Dose 20 ist von oben gesehen rund dargestellt, wobei die Batteriezelle 10 als zylindrische Einheit dargestellt ist oder eine zylindrische Form hat.
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3 zeigt schematisch eine beispielhafte alternative Batteriezelle 110 in der Draufsicht, wobei die Batteriezelle 110 prismatisch ist. Die prismatische Batteriezelle 110 ist mit einem rechteckigen Gehäuse 120, einem positiven Batteriepol 140 und einem negativen Batteriepol 150 dargestellt. Der positive Batteriepol 140 ist von einer ersten thermischen Barriere 170 umgeben, und der negative Batteriepol 150 ist von einer zweiten thermischen Barriere 172 umgeben.
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4 zeigt schematisch eine beispielhafte Batteriezelle 210 im Querschnitt. Die Batteriezelle 210 ist mit einem Gehäuse 220, einem Elektrodenstapel 230, einem positiven Batteriepol 240, einem Isolator 260 und einer thermischen Barriere 270 dargestellt. Die thermische Barriere 270 erstreckt sich um einen Umfang des positiven Batteriepols 240 und wirkt als redundante Dichtung zum Isolator 260, die verhindert, dass Gase aus dem Inneren der Batteriezelle 210 aus einem Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 240 und dem Gehäuse 220 austreten. Der Batterie-Pluspol 240 kann mit dem Elektrodenstapel 230 verschweißt, vernietet oder anderweitig daran befestigt werden oder eine Verlängerung eines Stromabnehmers sein.
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8 zeigt schematisch eine alternative Batteriezelle 610 im Querschnitt, bei der die thermische Barriere 670 als Isolator wirkt. Die Batteriezelle 610 ist mit einem Gehäuse 620, einem Elektrodenstapel 630, einem positiven Batteriepol 640 und einer thermische Barriere 670 dargestellt. Die thermische Barriere 670 erstreckt sich um einen Umfang des positiven Batteriepols 640 und wirkt als Isolator, der einen elektrischen Kontakt zwischen dem positiven Batteriepol 640 und dem Gehäuse 620 verhindert, sowie als Dichtung, die verhindert, dass Gase aus dem Inneren der Batteriezelle 610 aus einem Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 640 und dem Gehäuse 620 austreten. Der Batterie-Pluspol 640 kann an einen Stromkollektor des Elektrodenstapels 630 geschweißt, genietet oder anderweitig daran befestigt werden oder eine Verlängerung desselben sein.
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5 zeigt schematisch eine beispielhafte Vorrichtung 300, die ein Fahrzeug mit einer Energiespeichereinrichtung 310 umfasst, die mindestens eine Batteriezelle 10 aus 1 enthält. Die Energiespeichervorrichtung 310 nimmt elektrische Energie auf und speichert die elektrische Energie als chemische Energie. Wenn die Vorrichtung 300 elektrische Energie benötigt, stellt die Energiespeichervorrichtung 310 der Vorrichtung 300 Energie zur Verfügung. In der Ausführungsform von 5 liefert die Energiespeichervorrichtung 310 elektrische Energie an eine elektrische Maschine 320, die so konfiguriert ist, dass sie ein Ausgangsdrehmoment bereitstellt, das dazu dient, die Vorrichtung 300 über eine Ausgangskomponente 322 mit Antriebskraft zu versorgen. Die Vorrichtung 300 ist beispielhaft, und eine Reihe von verschiedenen Arten von Systemen und Anwendungen sind als Alternativen zu der Vorrichtung 300 denkbar. Variationen der Vorrichtung 300 umfassen, sind aber nicht beschränkt auf Antriebssysteme, Boote und Notstromsysteme. Die Offenlegung soll nicht auf die hier dargestellten Beispiele beschränkt sein.
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6 ist ein Flussdiagramm, das ein erstes Verfahren 400 für eine lokalisierte thermische Barriere an einem positiven Batteriepol und einer Dosenschnittstelle einer Batterie veranschaulicht. Das Verfahren 400 wird in Bezug auf die Batteriezelle 10 von 1 beschrieben, obwohl das Verfahren 400 auch auf andere Ausführungsformen von Batteriezellen angewendet werden kann. Das Verfahren 400 beginnt in Schritt 402. In Schritt 404 werden verschiedene Komponenten der Batteriezelle 10 in zerlegtem Zustand für den Zusammenbau vorbereitet, um die Batteriezelle 10 zu bilden, und die Batteriezelle 10 wird teilweise bis zu einem Punkt zusammengebaut, an dem der positive Batteriepol 40 von 1 angebracht ist und durch die Dose 20 herausragt und der Isolator 60 um den positiven Batteriepol 40 herum angeordnet ist. In Schritt 406 wird die thermische Barriere 70 von 1 um den positiven Batteriepol 40 herum erzeugt, wodurch eine redundante Dichtung um den positiven Batteriepol 40 herum entsteht und verhindert wird, dass Gase durch einen Spalt zwischen der Dose 20 und dem positiven Batteriepol 40 strömen. In Schritt 408 wird der Zusammenbau der Batteriezelle 10 abgeschlossen. In Schritt 410 wird die Batteriezelle 10 in einer nützlichen Anwendung verwendet, wobei in der Batteriezelle 10 vorhandene Gase daran gehindert werden, durch einen Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 40 und dem Behältnis 20 zu entweichen. Das Verfahren 400 endet mit Schritt 412. Das Verfahren 400 ist beispielhaft, eine Reihe alternativer und/oder zusätzlicher Schritte sind denkbar, und die Offenbarung soll nicht auf die hier angegebenen Beispiele beschränkt sein.
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7 ist ein Flussdiagramm, das ein zweites Verfahren 500 für eine lokalisierte thermische Barriere an einem positiven Batteriepol und einer Dosenschnittstelle einer Batterie veranschaulicht. Das Verfahren 500 wird in Bezug auf die Batteriezelle 10 von 1 beschrieben, obwohl das Verfahren 500 auch auf andere Ausführungsformen von Batteriezellen angewendet werden kann. Das Verfahren 500 beginnt in Schritt 502. In Schritt 504 werden verschiedene Komponenten der Batteriezelle 10 in einem demontierten Zustand für den Zusammenbau zur Batteriezelle 10 vorbereitet. In Schritt 506 wird die Batteriezelle 10 zusammengebaut, mit der Ausnahme, dass die thermische Barriere 70 noch nicht hergestellt ist. In Schritt 508 wird die thermische Barriere 70 aus 1 um den positiven Batteriepol 40 herum erzeugt, wodurch eine redundante Dichtung um den positiven Batteriepol 40 herum entsteht und verhindert wird, dass Gase durch einen Spalt zwischen dem Becher 20 und dem positiven Batteriepol 40 strömen. In Schritt 510 wird die Batteriezelle 10 in einer nützlichen Anwendung verwendet, wobei die in der Batteriezelle 10 vorhandenen Gase daran gehindert werden, durch einen Spalt zwischen dem positiven Batteriepol 40 und der Dose 20 zu entweichen. Das Verfahren 500 endet mit Schritt 512. Das Verfahren 500 ist beispielhaft, eine Reihe alternativer und/oder zusätzlicher Schritte sind denkbar, und die Offenbarung soll nicht auf die hier angegebenen Beispiele beschränkt sein.
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Während die besten Modi zur Durchführung der Offenbarung im Detail beschrieben wurden, werden diejenigen, die mit dem Stand der Technik, auf den sich diese Offenbarung bezieht, vertraut sind, verschiedene alternative Designs und Ausführungsformen zur Durchführung der Offenbarung im Rahmen der beigefügten Ansprüche erkennen.
