[發(fā)明專利]具有至少一個(gè)減壓設(shè)備的電化學(xué)單元

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180044981.4
• 申請(qǐng)日: 2011-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN103109394A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蒂姆·謝弗;艾哈德·施勒特雷爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鋰電池科技有限公司
• 主分類號(hào): H01M2/12
• 分類號(hào): H01M2/12;H01M2/02
• 代理公司: 北京安信方達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11262
• 代理人: 張華卿;鄭霞

描述

本發(fā)明涉及用于電池裝備的電化學(xué)單元，特別是涉及具有至少一個(gè)減壓設(shè)備的電化學(xué)單元。

由一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)單元構(gòu)成的、作為電化學(xué)能量存儲(chǔ)設(shè)備的電池(初級(jí)存儲(chǔ)器)和蓄電池(二級(jí)存儲(chǔ)器)是已知的，通過在其中施加充電電流，電能在電解質(zhì)中的或在電解質(zhì)之間的陰電極和陽電極之間的電化學(xué)充電反應(yīng)中被轉(zhuǎn)換為化學(xué)能并因此被存儲(chǔ)，并通過在其中施加電負(fù)荷，化學(xué)能在電化學(xué)放電反應(yīng)中被轉(zhuǎn)化為電能。其中，二級(jí)存儲(chǔ)器容許多次(從幾百次到超過10000個(gè)周期)充電和放電，而初級(jí)存儲(chǔ)器通常僅充電一次并在放電之后被處理掉。應(yīng)注意的是，特別是在交通工具領(lǐng)域，蓄電池也被稱為電池。

在本發(fā)明中，關(guān)于鋰離子電池，其被描述為用于驅(qū)動(dòng)交通工具。但是要指出的是，本發(fā)明可以不依賴于化學(xué)和電化學(xué)單元和電池的類型，以及也不依賴于要供電的驅(qū)動(dòng)類型來應(yīng)用。

從現(xiàn)有技術(shù)已知了一種電化學(xué)單元，其具有至少部分地由殼體包封的電極堆。殼體應(yīng)一方面防止化學(xué)品從電極堆逸出到環(huán)境中，并且另一方面保護(hù)單元的組件不與周圍環(huán)境發(fā)生不希望的相互作用，例如防水或防水蒸汽。

該類型的電化學(xué)單元或存儲(chǔ)設(shè)備可以在高負(fù)載或過載時(shí)(例如在過載或短路的情況下，在有損傷的情況下，或還在從外部強(qiáng)加熱時(shí)的正常操作中處于熱的過加熱狀態(tài)下)產(chǎn)生升高的單元內(nèi)部壓力，這可能導(dǎo)致單元和外殼的破裂、燃燒或爆炸。特別是在鋰或鋰離子電池領(lǐng)域中存在特別的危險(xiǎn)，因?yàn)檫@樣的電池中含有流動(dòng)的、易燃的、有機(jī)的電解質(zhì)，其因此能夠逃逸。

由DE102007063193A1已知了平面結(jié)構(gòu)類型的鋰離子電池，其具有有著(以破裂區(qū)域形式的)側(cè)面減壓設(shè)備的殼體框架，以便在臨界過壓狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)在側(cè)面向外的壓力泄露和氣體泄露。

另外還已知的是電化學(xué)單元，其中減壓設(shè)備被安裝在電流導(dǎo)體附近或在側(cè)面嵌入單元的外殼的密封接縫中，其中減壓設(shè)備例如借助低熔點(diǎn)的嵌入元件，被形成為密封接縫的局部弱化。其相應(yīng)地可例如參考KR1020090076343A、US2003/0148173A1、US7122276B2、US2010/0112436A1和WO2009/078604A2。

本發(fā)明的目的在于，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的電化學(xué)單元，其實(shí)現(xiàn)在需要的情況安全地釋放單元內(nèi)部的壓力。

根據(jù)本發(fā)明，這將通過獨(dú)立權(quán)利要求的指導(dǎo)來實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明優(yōu)選的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。

根據(jù)本發(fā)明，提供了一種電化學(xué)單元，其具有電極堆、與電極堆相連接的至少一個(gè)電流導(dǎo)體，和至少部分地包圍電極堆的殼體。其中，至少一個(gè)電流導(dǎo)體至少部分地從殼體延伸出來，并且殼體設(shè)有至少一個(gè)減壓設(shè)備。有利的是，至少一個(gè)電流導(dǎo)體在殼體的第一區(qū)域中從殼體延伸出來，并且至少一個(gè)減壓設(shè)備被設(shè)在避開該第一區(qū)域的殼體的第二區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明，還提供了一種電化學(xué)單元，其具有電極堆、與電極堆相連接的至少一個(gè)電流導(dǎo)體、和至少部分地包圍電極堆的殼體。所述至少一個(gè)電流導(dǎo)體至少部分地從殼體延伸出來，并且殼體設(shè)有至少一個(gè)減壓設(shè)備。有利的是，所述至少一個(gè)減壓設(shè)備在電化學(xué)單元的已安裝的狀態(tài)下被設(shè)在殼體的下部區(qū)域中。

根據(jù)本發(fā)明還提供了電化學(xué)能量存儲(chǔ)設(shè)備或具有至少一個(gè)這樣的電化學(xué)單元的電池裝備。

根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)電流導(dǎo)體在殼體的第一區(qū)域中從殼體延伸出來，并且至少一個(gè)減壓設(shè)備被設(shè)在避開該第一區(qū)域的殼體的第二區(qū)域中，和/或至少一個(gè)減壓設(shè)備在電化學(xué)單元的已安裝的狀態(tài)下被設(shè)在殼體的下部區(qū)域中。換句話說，至少一個(gè)減壓設(shè)備盡可能(遠(yuǎn))地遠(yuǎn)離電流導(dǎo)體，和/或被設(shè)在單元的下部區(qū)域中。

特別是在交通工具領(lǐng)域中的鋰離子電池存在問題，即在單元的電流導(dǎo)體的范圍內(nèi)的電池外殼中還容納有電池管理系統(tǒng)和/或另外的電組件，以及電池經(jīng)常被安裝到交通工具中的乘客艙的下面或乘客座椅的下面。因此，應(yīng)考慮的是，這些單元通常被安裝在電池外殼中且電池被安裝在交通工具中，使得在單元的上部區(qū)域內(nèi)的電流導(dǎo)體從單元?dú)んw延伸出來。

在本文中，使用根據(jù)本發(fā)明的電化學(xué)單元具有優(yōu)點(diǎn)，即在單元內(nèi)部具有升高的壓力和/或升高的溫度時(shí)，通過至少一個(gè)減壓設(shè)備(也稱為“通風(fēng)孔”)在電流導(dǎo)體和電池管理系統(tǒng)的區(qū)域以及在朝著乘客艙的方向上實(shí)現(xiàn)了壓力釋放和材料排出。以這種方式，在電化學(xué)單元內(nèi)部出現(xiàn)臨界壓力或臨界溫度狀態(tài)時(shí)，電池的運(yùn)行安全性和乘客的安全性被提高。由此，特別是可以避免由導(dǎo)電的排出氣體或電解質(zhì)引起電流導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)的短路。