用于在使用電池系統時提高安全性的裝置和方法
【專利摘要】本發明涉及一種電池系統(B)，尤其是鋰離子電池系統，具有用于在使用電池系統(B)的至少一個部件(KP)時提高安全性的至少一個裝置(V)，其中，至少一個裝置(V)適合用于至少一個部件(KP)的除氣和至少一個部件(KP)具有除氣口(BO)，其中，至少一個裝置(V)通過結合被安置到至少一個部件(KP)上并且覆蓋除氣口(BO)。
【專利說明】用于在使用電池系統時提高安全性的裝置和方法
[0001]本發明的領域
本發明涉及按照獨立權利要求的前序部分所述的一種電池系統以及它的使用和一種方法。
現有技術
[0002]由現有技術中已知電池系統，其中，電池系統具有除氣裝置，其中，除氣裝置適合用于排放在電池系統中出現的物質。因此例如在DE1020110039976A1中公開一種電池，其具有在從電池單池中排出物質時用于相鄰單池的保護機構，其中，每個電池單池具有排氣閥，其適合用于排放在該電池單池中釋放的氣體。
[0003]本發明的公開
本發明涉及一種電池系統，尤其是鋰離子電池系統，具有在使用電池系統的至少一個部件時提高安全性的至少一個裝置，其中，至少一個裝置適合用于至少一個部件的除氣和至少一個部件具有除氣口。
[0004]本發明涉及具有獨立權利要求的特征部分的特征的一種電池系統，電池系統的使用和一種方法。
[0005]本發明的核心在于，至少一個裝置通過結合被安置到至少一個部件上并且覆蓋除氣口。
[0006]該情況，即至少一個裝置通過結合被安置到至少一個部件上并且覆蓋除氣口，導致按照本發明的優點，即低費用地和可靠地保證提高在使用電池系統的至少一個部件時的安全性。
[0007]本發明的背景是簡化用于在使用電池系統時提高安全性的裝置的制造。
[0008]此外按照本發明是電池系統在機動車中，尤其是在汽車中的使用。
[0009]此外按照本發明是一種用于在使用電池系統尤其是鋰離子電池系統的至少一個部件時提高安全性的方法，其中，至少一個部件具有除氣口，其中，至少一個裝置被結合到至少一個部件上和覆蓋除氣口。
[0010]本發明的其它的有利的實施方式是從屬權利要求的主題。
[0011]相應于本發明的一個有利的實施方式，至少一個裝置具有爆破膜，例如金屬膜，尤其是鋁膜，或至少一個裝置具有爆破膜，例如金屬膜，尤其是鋁膜，和接合膜，尤其是封閉膜，最好聚丙烯膜或所謂的DNP的PPa-F-Folie ?膜。
[0012]該情況，即至少一個裝置具有爆破膜，例如金屬膜，尤其是鋁膜，導致按照本發明的優點，至少一個裝置由于其機械的特性而適配于電池系統和至少一個部件的技術的和/或物理的特性。
[0013]該情況，即至少一個裝置具有爆破膜，例如金屬膜，尤其是鋁膜，和接合膜，尤其是封閉膜，最好聚丙烯膜或所謂的DNP的PPa-F-Folie ?膜，導致按照本發明的優點，至少一個裝置由于其機械的特性而適配于電池系統和至少一個部件的技術的和/或物理的特性，最好在電池系統內部中存在的壓力和/或溫度。此外可以在使用接合膜下低費用地實施結合。此外通過該情況，即至少一個裝置具有爆破膜，例如金屬膜，尤其是鋁膜，和接合膜，尤其是封閉膜，最好聚丙烯膜或所謂的DNP的PPa-F-Folie ?膜，實現按照本發明的優點，即至少一個裝置可以適配于相應的電池系統:依據在電池系統內部中存在的物理的情況，例如壓力和/或溫度，可以選擇和影響至少一個裝置的物理的、化學的和技術的特性。此外至少一個裝置例如可以依據位于電池系統內部的物質的化學的特性進行設計和最好相對于尤其該物質耐化學腐蝕地和/或耐火地構造。此外該至少一個裝置提供優點，即依據爆破膜和接合膜的物理的特性，可以關于撕開或破裂持續時間以及/或裂縫或斷口尺寸確定至少一個裝置的撕開或裂開。
[0014]按照本發明的下一個有利的實施方式，爆破膜的厚度為25μπι至150μπι和/或接合膜的厚度為25μηι至150μηι。
[0015]該情況，即爆破膜的厚度和/或接合膜的厚度為25μπι至150μπι，導致按照本發明的優點，至少一個裝置可以相應于電池系統的物理的和化學的特性，最好在電池系統的內部中存在的壓力和/或溫度，進行設計。
[0016]相應于本發明的另一個有利的實施方式，除氣口是爆破開口，尤其是爆破舌。
[0017]相應于本發明的另一個有利的實施方式，結合涉及粘接，層壓，或膠合。
[0018]由于結合是粘接，層壓，或膠合，因此該結合的過程可以以控制的和可靠的和簡單的方式實施。
[0019]相應于本發明的下一個優選的實施方式，在結合至少一個裝置到至少一個部件上之前至少一個部件的至少一個表面被弄粗糙或至少一個部件的至少一個表面首先被清除油污和/或油脂和在一個隨后的步驟中至少一個表面被弄粗糙。
[0020]清除至少一個表面的油污和/或油脂導致按照本發明的、結合的較高的穩定性的優點。背景是避免油污和油脂的附著力減小的作用。
[0021]將至少一個表面弄粗糙也導致按照本發明的、提高結合的穩定性的優點。
[0022]按照本發明的另一個有利的實施方式，至少一個表面機械地或化學地，尤其是在酸或堿作用下被弄粗糙。
[0023]相應于本發明的下一個有利的實施方式，至少一個表面在結合至少一個裝置之前被加熱到160 °C至210 °C的溫度。
[0024]至少一個表面在結合至少一個裝置之前被加熱到160°C至210°C的溫度導致按照本發明的優點，即順利地和可靠地實施結合。
[0025]按照本發明的另一個有利的實施方式，首先將接合膜和然后爆破膜或接合膜和爆破膜的復合體安置到至少一個部件的至少一個表面上，其中，接合膜和爆破膜或接合膜和爆破膜的復合體覆蓋至少一個部件的除氣口。
[0026]該方法，即首先將接合膜和在一個隨后的步驟中將爆破膜安置在至少一個表面上，導致按照本發明的優點，即結合的過程可以受控地實施。尤其地，必要時可以在相繼的分開的結合期間更好地識別和更換有缺陷的接合膜或爆破膜。
[0027]該方法，即將接合膜和爆破膜的復合體安置在至少一個表面上，通過在一個步驟中共同地結合接合膜和爆破膜導致按照本發明的優點，即加速結合的過程。
[0028]按照本發明的另一個有利的實施方式，接合膜和爆破膜或接合膜和爆破膜的復合體借助于壓力裝置，尤其是具有160°C至210°C的溫度的壓力裝置，被壓到至少一個部件的表面上。該情況，即壓力裝置具有160°C至210°C的溫度，導致優點，即不會不利地影響結合的過程。
[0029]相應于本發明的另一個有利的實施方式，至少一個部件在結合之后被冷卻到20°C至40 °C的溫度上。
[0030]將至少一個部件在結合之后冷卻到20°C至40°C的溫度，導致按照本發明的優點，即可靠地結束結合的過程并且在最大程度上排除尤其是在高的溫度下可能的不希望的至少一個裝置的機械變形。
[0031]附圖簡述
本發明以下借助于實施例進行解釋，從實施例中可以得到其它的發明特征，但是本發明在其范圍上不限于這些實施例。實施例在附圖中示出。
[0032]附圖所示:
圖1是按照本發明的第一實施方式的電池系統的示意的俯視圖；
圖2是在至少一個裝置被結合到電池系統的至少一個部件之前，按照本發明的電池系統和該至少一個裝置的示意的橫截面圖，該至少一個裝置用于電池系統的至少一個部件的除氣和用于在使用電池系統的至少一個部件時提高安全性；
圖3是按照第一實施方式的按照本發明的電池系統的示意的俯視圖，其中，用于在使用電池系統的至少一個部件時提高安全性的至少一個裝置通過結合被安置到至少一個部件上并且覆蓋除氣口；
圖4按照本發明的用于在使用電池系統尤其是鋰離子電池系統的至少一個部件時提高安全性的方法的示意圖；
圖5是按照本發明的第二實施方式的電池系統的示意的俯視圖；
圖6是按照第二實施方式的按照本發明的電池系統的示意的俯視圖，其中，用于電池系統的至少一個部件的除氣的和用于在使用電池系統的至少一個部件時提高安全性的至少一個裝置通過結合被安置到至少一個部件上并且覆蓋除氣口。
[0033]在圖1中示意地示出按照第一實施方式的電池系統。電池系統用B表示。用KP表示電池系統B的至少一個部件。電池系統B的至少一個部件KP具有用BO表示的除氣口。除氣口BO適合用于排放可能在至少一個部件KP內部中出現的物質，尤其是氣體。
[0034]電池系統B的至少一個部件KP尤其可以是電池裝置，電池模塊或電池單池。用O表示至少一個部件KP的一個表面。
[0035]用K表示至少一個部件KP的陰極，用A表示至少一個部件KP的陽極。至少一個部件KP的表面O尤其可以具有一個空間的邊界，最好是一個在限制流出或阻止流失的意義上的終端止擋，用EA表示，其中，空間的邊界適合用于阻止結合物質的流走。結合物質涉及例如介質，其適合用于將至少一個裝置結合到至少一個部件KP上。
[0036]在圖2中示意地示出電池系統B的至少一個部件KP的表面O。用V表示用于在使用電池系統B的至少一個部件KP時提高安全性的至少一個裝置。用BF表示爆破膜，其適合用于在壓力作用下爆破，該壓力作用可以例如位于2bar至12bar。用FF表示接合膜，其適合用于結合到至少一個部件KP的表面O上。爆破膜BF和接合膜FF是至少一個裝置V的組成部分。在電池系統B的在圖2中示意地示出的狀態下，至少一個裝置V還沒有通過結合被安置到至少一個部件KP上和還沒有覆蓋在圖2看不見的除氣口。至少一個部件KP尤其可以具有一個空間的邊界，最好是在限制流出或阻止流失的意義上的終端止擋EA，其中，空間的邊界適合用于阻止結合物質的流走。結合物質例如是適合用于將至少一個裝置V結合到至少一個部件KP上的介質。
[0037]在圖3中示意地示出按照本發明的按照第一實施方式的電池系統，其中，至少一個用V表示的裝置通過結合被安置到至少一個用KP表示的部件上。按照本發明的電池系統用B表示。至少一個裝置V適合用于除氣至少一個部件KP。用K表示至少一個部件KP的陰極，用A表示至少一個部件KP的陽極。用O表示至少一個部件KP的一個表面。在圖3中示意地示出的電池系統B的狀態下，至少一個裝置V通過結合被安置到至少一個部件KP上并且覆蓋在圖3中看不見的除氣口 B0。至少一個部件KP可以尤其具有一個空間的邊界，最好是在限制流出或阻止流失的意義上的終端止擋EA，其中，空間的邊界適合用于阻止結合物質的流走。結合物質例如是適合用于結合至少一個裝置V到至少一個部件KP上的介質。
[0038]在圖4中示意地示出用于在使用電池系統，尤其是鋰離子電池系統，的至少一個部件時提高安全性的方法。電池系統的至少一個部件尤其可以是電池裝置，電池模塊和/或電池單池。以方法開始步驟11開始該方法。在清除步驟22中至少一個部件的至少一個表面被清除可能存在的油污和/或油脂。在隨后的弄粗糙步驟33中，至少一個部件的至少一個表面被弄粗糙;弄粗糙可以機械地或化學地，尤其是在酸或堿作用下，進行。在隨后的加熱步驟44中，至少一個表面被加熱到例如160°C至210°C的溫度。在隨后的結合55步驟中可以或者將接合膜和爆破膜的復合體或者首先將接合膜和接著將爆破膜結合到至少一個部件上。在此，接合膜和爆破膜或接合膜和爆破膜的復合體覆蓋至少一個部件的除氣口。接合膜和爆破膜以及接合膜和爆破膜的復合體的結合尤其可以在壓力作用下，例如在0.5bar至1bar的壓力作用下進行。在隨后的冷卻步驟66中，該至少一個部件被冷卻。至少一個部件被冷卻到的溫度例如位于20°C至40°C。以方法結束步驟77結束該方法。
[0039]在圖5中示意地示出按照第二實施方式的電池系統。電池系統用B表示。用KP表示電池系統B的至少一個部件。電池系統B的至少一個部件KP具有用BO表示的除氣口。除氣口BO適合用于排放可能在至少一個部件KP內部出現的物質，尤其是氣體。電池系統B的至少一個部件KP尤其可以是電池裝置，電池模塊或電池單池。用O表示至少一個部件KP的一個表面。用KO表示在至少一個部件KP的表面中的第一開口，尤其是適合用于通插電池系統B的沒有示出的陰極的、在至少一個部件KP的表面中的第一開口。用AO表示在至少一個部件KP的表面中的第二開口，尤其是一個適合用于通插電池系統B的沒有示出的陽極的、在至少一個部件KP的表面中的第二開口。用EO表示在至少一個部件KP的表面中的第三開口，尤其是一個適合用于將物質填充到電池系統B中或從電池系統B中放出物質的、在至少一個部件KP的表面中的第三開口。物質尤其可以是電解質。至少一個部件KP尤其可以具有一個空間的邊界，最好是在限制流出或阻止流失的意義上的終端止擋EA，其中，空間的邊界適合用于阻止結合物質的流走。結合物質例如是適合用于將至少一個裝置結合到至少一個部件KP上的介質。
[0040]在圖6中示意地示出按照本發明的按照第三實施方式的電池系統。按照本發明的電池系統用B表示，用于提高安全性的至少一個裝置用V表示。用KP表示電池系統B的至少一個部件。用O表示至少一個部件KP的表面。用KO表示在至少一個部件KP的表面中的第一開口，尤其是一個適合用于通插電池系統B的沒有示出的陰極的、在至少一個部件KP的表面中的第一開口。用AO表示在至少一個部件KP的表面中的第二開口，尤其是一個適合用于通插電池系統B的沒有示出的陽極的、在至少一個部件KP的表面中的第二開口。用EO表示在至少一個部件KP的表面中的第三開口，尤其是適合用于將物質填充到電池系統B中或從電池系統B中放出物質的、在至少一個部件KP的表面中的第三開口。物質尤其可以是電解質。在圖6中示意地示出電池系統B的狀態下，至少一個裝置V通過結合被安置到至少一個部件KP上和覆蓋在圖6中看不見的除氣口。至少一個部件KP尤其是可以具有一個空間的邊界，最好是在限制流出或阻止流失的意義上的的終端止擋EA，其中，該空間的邊界適合用于阻止結合物質的流走。結合物質例如是適合用于結合至少一個裝置V到至少一個部件KP上的介質。
【主權項】
1.電池系統(B)，尤其是鋰離子電池系統，具有用于在使用電池系統(B)的至少一個部件(KP)時提高安全性的至少一個裝置(V)，其中，至少一個裝置(V)適合用于對至少一個部件(KP)的除氣和至少一個部件(KP)具有除氣口(BO)，其特征在于，至少一個裝置(V)通過結合被安置在至少一個部件(KP)上并且覆蓋除氣口(BO)。2.根據前述權利要求中任一項所述的電池系統(B)，其特征在于，至少一個裝置(V)具有爆破膜(BF)，例如金屬膜，尤其是鋁膜，或 至少一個裝置(V)具有爆破膜(BF)，例如金屬膜，尤其是鋁膜，和接合膜(FF)，尤其是封閉膜，最好聚丙烯膜或所謂的DNP的PPa-F-Folie ?膜。3.根據權利要求2所述的電池系統(B)，其特征在于，爆破膜(BF)的厚度為25μπι至150μπι和/或接合膜(FF)的厚度為25μπι至150μπι。4.根據前述權利要求中任一項所述的電池系統(B)，其特征在于，除氣口(BO)是爆破開口，尤其是爆破舌。5.根據權利要求1至4中任一項所述的電池系統(B)在機動車中，尤其是在汽車中的使用。6.用于在使用電池系統(B)，尤其是鋰離子電池系統的至少一個部件(KP)時提高安全性的方法，其中，至少一個部件(KP)具有除氣口(BO)，其特征在于，至少一個裝置(V)被結合到至少一個部件(KP)上和覆蓋除氣口(BO)。7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，所述結合涉及粘接，層壓或膠合。8.根據權利要求6或7所述的方法，其特征在于，在所述結合之前至少一個部件(KP)的至少一個表面(O)被弄粗糙或至少一個部件(KP)的至少一個表面首先被清除掉油污和/或油脂和在一個隨后的步驟中至少一個表面(O)被弄粗糙。9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，至少一個表面(O)機械地或化學地，尤其是在酸或堿作用下，被弄粗糙。10.根據權利要求6至9中任一項所述的方法，其特征在于，至少一個表面(O)在結合至少一個裝置(V)之前被加熱到160°C至210°C的溫度。11.根據權利要求6至10中任一項所述的方法，其特征在于，首先接合膜(FF)和然后爆破膜(BF)或接合膜和爆破膜的復合體被安置到至少一個表面(O)上，其中，接合膜和爆破膜或接合膜和爆破膜的復合體覆蓋至少一個部件(KP)的除氣口(BO)。12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，接合膜(FF)和爆破膜(BF)或接合膜和爆破膜的復合體借助于壓力裝置，尤其是具有160°C至210°C的溫度的壓力裝置，被壓到至少一個部件(KP)的表面(O)上。13.根據權利要求6至12中任一項所述的方法，其特征在于，至少一個部件(KP)在結合至少一個裝置之后被冷卻到20°C至40 °C的溫度。
【文檔編號】H01M10/052GK105940524SQ201580007845
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2015年1月5日
【發明人】A.戈特沙爾克
【申請人】羅伯特·博世有限公司